[实用新型]四轮全驱电动汽车步进电机驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种四轮全驱电动汽车的驱动结构，具体指一种应用于四轮全驱电动汽车的步进牵引电机细分控制驱动方法。 

背景技术

与传统汽车相比，电动汽车对环境污染小，其前景被广泛看好。电动汽车采用牵引电机控制车轮转矩，与传统汽车相比，控制响应更加快速精确，更能发挥汽车底盘集成控制的优势。电动汽车采用蓄电池为驱动电机提供电能，汽车将电源的电能转化为机械能，并通过传动装置驱动车轮。目前市场上量产的电动汽车驱动电机主要有永磁同步电机和三相异步电机两种，其控制转速的方法主要应用逆变器改变交变电流的频率控制电机转速。 

电动汽车的运行对于驱动系统有很高的要求，驱动电机必须具有很宽的调速范围来满足不同路况的需求，同时还需要有在减速时实现再生制动的能力，将能量回收回蓄电池，使电动汽车具有更长的续航里程。本发明采用步进电机作为电动汽车的驱动轮电机，主要优势在于降低了电机控制难度，减少了高频污染，另外，步进电机结构简单、可靠，也可以降低生产成本。由于步进电机的转速和停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，不受负载变化影响，使得步进电机的控制十分简单，而且步进电机没有累积误差使得控制精度更高。 

发明内容

本发明公开一种四轮全驱电动汽车步进电机驱动系统，其目的在于利用步进电机结构及控制简单的特点，降低四轮全驱电动汽车的牵引系统的成本，同时通过细分控制电路和横摆角速度控制系统减小步进角过大产生的牵引误差。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：四轮全驱电动汽车步进电机驱动系统，包括驾驶员操纵平台连接整车控制器，整车控制器接收驾驶指令，生成四个驱动轮牵引电机的转速指令；整车控制器的四个轮速指令信号输出端分别连接左前轮牵引电机及其控制系统、右前轮牵引电机及其控制系统、左后轮牵引电机及其控制系统、右后轮牵引电机及其控制系统，作为这四个牵引用步进电机的的转速给定信号，四个步进电机控制系统的功能是控制步进电机，使其转速跟踪指令；左前轮牵引电机及其控制系统、右前轮牵引电机及其控制系统、左后轮牵引电机及其控制系统、右后轮牵引电机及其控制系统分别通过四轮减速机构与左前驱动轮、右前驱动轮、左后驱动轮、右后驱动轮连接，由四个步进电机分别牵引电动汽车的四个驱动轮；能量管理系统分别与整车控制器和蓄电池连接，接收蓄电池状态信号并将其传送给整车控制器；蓄电池为四个步进电机及其控制系统供电；姿态补偿控制单元分别与整车控制器和横摆角速度传感器连接，其特征在于：每个驱动轮均由一个独立牵引电机及其控制系统驱动，四个牵引电机均采用步进电机，步进电机控制系统采用细分控制电路，步进电机产生的四轮牵引误差由姿态补偿控制单元和横摆角速度传感器构成车辆横摆控制系统补偿。 

电动汽车左前驱动轮、右前驱动轮、左后驱动轮、右后驱动轮的牵引电机均采用三相反应式步进电机，步进电机为三相三拍工作方式，步进电机自身结构及控制系统均比较简单，但步进角引起的转速跟踪误差及四轮之间误差量的不同会造成车辆操控精度下降，本专利一方面采用细分控制电路提高每个驱动轮步进电机的控制精度，另一方面，通过姿态补偿控制单元和横摆角速度传感器构成车辆横摆控制系统进行补偿。 

牵引电机及的控制系统采用细分控制电路，细分控制电路采用DSP2812芯片为细分控制器；细分控制器与功率驱动环节连接，将细分控制器产生细分控制PWM信号进行功率放大和光耦隔离，功率驱动环节与步进电机连接；转速采样电路和电流采样电路与细分控制器连接，将步进电机的转速和电流反馈到细分控制器；故障处理电路分别与细分控制器、电流采样电路及整车控制器连接，故障处理电路接收电流采样电路的过载信号，送入细分控制器和整车控制器，由细分控制器控制步进电机转速下降，同时由整车控制器调节其他三个驱动轮步进电机的转速指令；蓄电池与整车控制器和功率驱动环节连接，为功率驱动环节供电，并与整车控制器进行双向信息交流。 

车身横摆角速度传感器动态检测车辆的横摆角，输入到姿态补偿控制单元，姿态补偿控制单元作为车辆横摆控制器，生成维持车辆横摆稳定所需的四个步进电机转速补偿量，送入整车控制器，由整车控制器将这个补偿量叠加到四个步进电机的转速指令中，用于补偿步进电机步进角误差产生的牵引偏差。 

附图说明：图1为本发明的四轮全驱电动汽车驱动控制系统结构示意图； 

图2为牵引电机及其控制系统结构的示意图。