CN101524968A

CN101524968A - 一种四轮驱动机构

Info

Publication number: CN101524968A
Application number: CN200810014443A
Authority: CN
Inventors: 刘进玉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-09

Abstract

本发明涉及电动汽车领域的一种四轮驱动机构。其特征在于：采用一种无刷直驱直流电动机，作为四个轮的驱动电机。四个驱动电机的同侧轮之间实行并联，两侧轮之间实行串联；再利用两侧电机串接点电压的变化和转向机构附设的电桥平衡电位器设置的电桥平衡电路，自动调制两侧驱动轮的速度，消除因侧偏、悬空打滑及转向而引起方向的偏离和吃胎现象，实现良好的差速效果；供电电源采用电瓶和法拉电容组合，且采用自举电路将驱动电机产生的反电动势升压，使回收电压高于电源的供电电压，达到高效快速回收电能的目的和较强的减速刹车能力；实现减速刹车共享的操作过程。使电动车能在复杂的环境下长途行驶，达到节能、节资、实用的目的。

Description

一种四轮驱动机构

一、技术领域

本发明涉及电动汽车领域的一种四轮驱动机构。

二、背景技术

现有的四轮驱动方案，其四轮都必须各自配备极其复杂的电子监控和调控电路，才引入四轮独立驱动方案。使设置难度增大，制造成本较高。又由于电子电路受温度、湿度、电压、电磁辐射及负载等因素的影响较大，及易损坏，故障率较高，没有较高素质的维修人员和网络难以修复，必须以更换组件的方式维修，造成维修费用较高，严重影响了电动车的普及和发展。而高深复杂的电子监控和调控电路至今没有得到彻底的完善和改进；因同侧轮电机有着相互牵制的作用，所以对同侧轮电机不必采用独立调控方式即可达到四轮驱动的目的。以往电动汽车，又采用单纯的电瓶电源供电，而驱动电机产生的反电动势小于等于电源的供电电压，电瓶对电能的吸收速率较低，难以使汽车的惯能和减速刹车的能量得到有效的深度的吸收。而通过串并联组合而成的法拉电容供电，虽然充电速度快但其体积较大，储存量低。

三、实施内容

本发明的发明目的是：简化电子调控和监控电路，减小故障范围和维修难度，降低制造成本，高效回收电能，轻松的实现四轮驱动，使电动车能在复杂的环境下长途行驶，达到节能、节资、实用的目的。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

采用一种无刷直驱直流电动机，作为四个轮的驱动电机。四个驱动电机的同侧轮之间实行并联，两侧轮之间实行串联；再利用两侧电机串接点电压的变化和转向机构附设的电桥平衡电位器设置的电桥平衡电路，自动调制两侧驱动轮的速度，消除因侧偏、悬空打滑及转向而引起方向的偏离和吃胎现象，实现良好的差速效果；供电电源采用电瓶和法拉电容组合，且采用自举电路将驱动电机产生的反电动势升压，使回收电压高于电源的供电电压，达到高效快速回收电能的目的和较强的减速刹车能力；实现减速刹车共享的操作过程。

四、附图说明

图1为本驱动机构电路方块图，

图1中D表示正转状态换极控制信号、d表示反转状态换极控制信号、粗黑线为电能供给线路、细黑线为调控线路。

图2为电路原理图，

图2中W1为调速脉宽控制电位器、W2为倍压脉宽控制电位器。

五、实施方式

下面结合图1、图2具体说明本发明一种四轮驱动机构的具体实施方式：

图1中，粗黑线为电能供给线路，细黑线为信号控制线，同侧电机并联后与两侧电机进行串联，两侧驱动电机串接线和转向信号输入电桥平衡电路，电桥平衡电路将自动调整两侧轮的供电量，达到自动差速的目的；速度控制机构的调速脉宽控制电位器用来调制脉宽信号，使电源电压变成脉宽调制电压对驱动电机的速度实现统一控制，在减速刹车时，电能回收脉宽控制电路的电位器开始按由小到大的方向滑行，使电能回收脉宽控制电路输出一定的脉宽，通过升压电路给法拉电容充电。同时法拉电容又通过稳压电路将电能以直流脉冲和直流电压的形式回赠给电瓶。

图2中CS2018为霍尔传感器，通过倒车控制杆调整霍尔传感磁体的位置使倒车控制信号d和行车控制信号D的电位发生反转，当d为高电位时，为倒车状态；当D为高电位时，为行车状态。

图2中，RW为可随方向盘左右滑动的电桥电位器，它与R1、R2串联后再与左右两侧的驱动电机串接点构成一电子平衡桥，V25、V26、V27、V28为电桥平衡自动控制电路，A点电压是由电位器RW中心抽头的滑变位置而决定，电桥平衡自动控制电路将自动调整左右两侧的驱动电压，使B点的电压等于A点电压，当一侧发生侧偏、打滑或悬空时，电桥的平衡状态被打破，桥连电阻R两端就会有压降产生，当右侧负载过重，A点电压高于B点电压，这一电压信号经V25放大，V26将一定幅度的电源电压馈赠给右侧驱动电路以增强其速度和驱动扭矩，直至电桥达到平衡；当左侧负载过重，B点电压高于A点电压，这一电压信号经V27放大，V28将一定幅度的脉冲与地短路，使左侧驱动电路驱动电压升高，速度和扭矩增大，直至电桥达到平衡；在左转向时，电桥电位器向左滑动，在V25、V26的作用下，使左侧的驱动扭矩和速度减小，右侧的驱动扭矩和速度增大，直到B点电压等于A点电压，使电桥达到平衡状态，当在右转向时，电桥电位器向右滑动，在V27、V28的作用下，使右侧的驱动扭矩和速度减小，左侧的驱动扭矩和速度增大，使电桥达到平衡，充而达到了自动差速的目的。

图2中，在加速时，电能回收电位器W2已减小为零，而加速脉宽控制电位器随加速踏板的下压脉宽控制电路的脉宽增强，在V29、V30、V31、V32组成的开关电路的作用下，使电源变为脉宽控制电压驱动电机运行；在减速时，加速脉宽控制电位器W1减为零，电能回收电位器W2将随刹车踏板(机动刹车的自由行程活动范围内)的下压向增大脉宽幅度的方向滑行，惯能回收脉宽控制电路输出的脉宽信号加入到由V33-V37及电容C和二极管D组成的倍压电路中，将电源的反电动势升压后给法拉电容充电，法拉电容再通过稳压电路将电能回赠给电瓶。当倍压电路的电压小于稳压电路的稳压值时，稳压电路将输出一直流脉冲经V38放大后给电瓶充电，且对电瓶具有良好的修复性能；当倍压电路的电压高于稳压电路的稳压值时，稳压电路将以高于电源电压的有效直流充电电压给电瓶充电，同时给电机提供供电电压；在升压电路中，当脉冲信号为低电平时，V33、V34、V35截止，V36、V37导通，电容C负极通过V33接地，反电动势通过V37给电容C充电，当脉冲信号为高电平时，V33、V34、V35导通，V36、V37截止，反电动势与电容C串联产生高于电源的供电电压，经二极管D给电源充电，电源中的法拉电容起到快速有效的回收电能的作用。

由于无刷直驱直流电动机采用了遮光式环形光槽的换极控制方式，恢复了有刷电动机的本来面目，使电动机具有以下特性：(一)换极电路不受任何高次谐波的干扰而能准确的换极；(二)换极驱动电路消去了PWM电路、相位识别、倒相、抗干扰等复杂的电子电路使换极驱动电路十分简洁，可实现驱动电路和电机一体化，减小了电机的外出引线；(三)可采用PWM、DC、DC/DC多种方式对驱动电机进行控制；(四)各驱动电机可自由的实行串并联进行统一控制，消除了四轮驱动方案复杂的监控电路，减小了故障率，降低了制造成本，使电动车的结构十分简洁。很轻松的实现了四轮驱动方式。

利用并联电路中各支路互不影响的特点，使左右侧不会因某轮在发生悬空打滑时而影响运行，且在正常的行驶过程中同侧轮电机的速度和扭矩有着相互牵制和助力的作用，不需要对同侧轮的速度和扭矩进行单独的调整，由此消除了为实行四轮驱动而难以设置的检测调控电路。

说明：

本电路只是本方案的特征电路，在实质应用中应加入欠压保护电路和过载保护电路。

元件的选则：

脉宽控制电位器和电桥电位器RW可采用非滑动触点的非阶梯电位器。倒车控制可采用电子互锁开关电路。因本方案的脉宽控制电路只是用来控制电动机的供电量，所以其脉宽控制电路的选用不需特别的要求。三端稳压器的稳压值应为电瓶电压的115％左右。

要件说明：

电桥平衡电路中R的阻值过大，会使某一侧轮再发生严重阻停时发生过载而烧毁，阻值过小时，会使控制侧偏的灵敏度不够；R1、R2及RW阻值的大小又会直接影响到车辆在转向时的差速性能。

Claims

1、一种四轮驱动机构，其特征在于：采用一种无刷直驱直流电动机，作为四个轮的驱动电机。四个驱动电机的同侧轮之间实行并联，两侧轮之间实行串联；再利用两侧电机串接点电压的变化和转向机构附设的电桥平衡电位器设置的电桥平衡电路，自动调制两侧驱动轮的速度，消除因侧偏、悬空打滑及转向而引起方向的偏离和吃胎现象，实现良好的差速效果；供电电源采用电瓶和法拉电容组合，且采用自举电路将驱动电机产生的反电动势升压，使回收电压高于电源的供电电压，达到高效快速回收电能的目的和较强的减速刹车能力；实现减速刹车共享的操作过程。

2、根据权利要求1所述的一种四轮驱动机构，其特征在于：利用法拉电容器进行快速高效回收电能，利用三端稳压和V38给电瓶提供修复性脉冲充电。