CN108068661B - 电动汽车辅助激磁开关磁阻电机牵引系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

电动汽车辅助激磁开关磁阻电机牵引系统及控制方法，本发明采用线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机作为电动汽车的驱动电机，由四个独立的牵引电机控制系统分别对其进行控制，可充分发挥线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机启动转矩大，调速范围宽的特点，以满足电动汽车对驱动性能的要求。

Description

电动汽车辅助激磁开关磁阻电机牵引系统及控制方法
技术领域：本发明涉及一种四轮驱动电动汽车的驱动结构，具体指一种应用新型的线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动结构方法。
背景技术：
随着社会的发展和科技的进步，汽车已成为人类生活不可或缺的工具，但进入21世纪后，尤其是近些年来，传统化石能源短缺及由汽车造成的环境污染问题日益严峻，研发并生产使用清洁能源的电动汽车是解决这一问题的重要途径。电动汽车以电机取代传统燃油机作为发动机，不但使用清洁能源，并且在转矩、转速等输出性能方面优势明显，并可使车辆省略冗余的换挡及变速装置。在各种驱动形式的电动汽车中，尤以四轮全驱电动汽车性能最为突出，具有很大发展潜力。四轮全驱电动汽车的主要技术特点和优势表现为：其驱动系统主要由差速控制器及牵引电机构成，其牵引电机分别置于四个车轮的轮毂中，由差速控制器根据驾驶员指令及控制策略通过电控技术直接对各个车轮牵引电机的运行状态进行控制，从而省略了离合器、变速器、传动轴等复杂的传统机械变速装置，不但使底盘结构简化，减轻车身重量，并可提高机械传动效率；各轮牵引电机同时提供动力，可使车辆轻易完成在启动、爬坡等低转速大转矩情况下的行驶；四轮全驱的驱动方式可提高车身的侧向运动的响应速度，转向更为灵活，甚至能够实现原地转向；各个车轮牵引电机与电池电源柔性连接，当电机处于制动状态时可向电池电源回馈电能，从而提高车辆的续航能力。但四轮全驱的驱动方式对电动汽车轮毂式牵引电机的性能要求较高，目前应用于四轮全区电动汽车的电机主要以异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机为主。异步电机起动转矩低，功率因数较差；永磁同步电机稀土永磁材料成本较高，转子励磁无法调节，调速范围不宽，并存在永磁体可被较大的反向磁动势和高温退磁的隐患；开关磁阻电机虽起动转矩大，但转矩脉动较明显，影响电机的低速性能。因此均在运行性能上存在各自的瓶颈，无法满足四轮全驱电动汽车的牵引性能要求。
发明内容：
发明目的：本发明提供了一种采用线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车的驱动结构，其目的在于利用四轮全驱的驱动结构可以提高车辆转向时的差速控制性能，解决以往的控制系统控制效果不理想的问题，另外充分发挥线圈辅助激磁开关磁阻电机启动转矩大、调速范围宽的特点，以满足电动汽车对驱动性能的要求。
技术方案：
线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统，包括四个车轮，其特征在于：该系统还包括蓄电池、驾驶员操纵踏板、差速控制器、四个独立的牵引电机控制系统、四个用于汽车驱动的线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机和四组牵引电机传感器模块；
驾驶员操纵踏板连接至差速控制器，差速控制器分别连接四个独立的牵引电机控制系统，四个独立的牵引电机控制系统一一对应连接一个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机，每个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机驱动一个车轮，每个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机上安装有牵引电机传感器模块，牵引电机传感器模块的信号输出端连接牵引电机控制系统的信号输入端，四个独立的牵引电机控制系统均连接至蓄电池。
四个牵引电机传感器模块包括转速传感器、转子位置传感器和电流传感器，转速传感器、转子位置传感器和电流传感器输出的反馈信号分别接入各自的牵引电机控制系统。
牵引电机控制系统包括牵引电机控制系统控制器、功率变换器控制器、功率变换器、DC/DC控制器、DC/DC电路；
差速控制器与电机牵引控制系统控制器相连，电机牵引控制系统控制器连接至功率变换器控制器和DC/DC控制器，功率变换器控制器连接功率变换器，功率变换器连接至线圈辅助激磁开关磁阻电机的三相定子绕组，DC/DC控制器连接DC/DC电路，DC/DC电路连接至线圈辅助激磁开关磁阻电机的激磁线圈，线圈辅助激磁开关磁阻电机的转轴与车轮连接，功率变换器、DC/DC电路分别与蓄电池相连。
四个独立的牵引电机控制系统分为左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统和右后轮牵引电机控制系统；
四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机为左前轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、右前轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、左后轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机和右后轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机；
差速控制器分别连接至左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统和右后轮牵引电机控制系统。
利用上述的线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统所实施的四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：利用驾驶员操纵踏板输出转向信号和车速信号传递给差速控制器；差速控制器根据转向信号和车速信号计算出四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的给定转矩及给定转速，并将这四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的给定转矩及给定转速信号分别输出到四个独立的牵引电机控制系统：左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统、右后轮牵引电机控制系统；
四个独立的牵引电机控制系统接收到差速控制器输出的给定信号后，牵引电机控制系统控制器根据给定转矩及给定转速与牵引电机传感器模块反馈回的转矩及转速信号的差值，输出对功率变换器控制器和DC/DC控制器的控制信号；功率变换器控制器输出PWM信号给功率变换器控制功率变换器各相桥臂的导通状态，将蓄电池提供的直流电转变为三相轮流导通的直流电，为线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的三相定子绕组供电，并根据牵引电机控制系统控制器给定的控制信号调节PWM信号的占空比，调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的定子绕组电流大小，以控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的转速；DC/DC控制器根据牵引电机控制系统控制器给定的控制信号输出PWM信号控制DC/DC电路，将蓄电池的电压降至线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机激磁线圈可工作的电压，并调节PWM信号的占空比调节通入线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机激磁线圈的电流大小，使激磁线圈产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机气隙磁通同向或反向的磁通，以调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的转矩。
所述控制方法包括以下步骤：
驾驶员操纵踏板发出的操纵信号经差速控制器处理得到四个牵引电机控制系统的速度给定信号，牵引电机传感器模块中的转速传感器将检测到的车轮实时速度信号也传送给牵引电机控制系统，牵引电机控制系统控制策略是以相电压为控制量，采用电压斩波PWM控制，通过调整相电压的占空比生成功率变换器控制器的输入信号，以此改变相绕组电流的大小，从而实现转速和转矩的调节；根据汽车运行的工况及轮速实时检测值，调节DC/DC控制器的输入，线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的励磁调节：
当汽车处于启动或爬坡状态时，功率变换器控制器输出PWM信号控制功率变换器，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的定子绕组电流；DC/DC控制器输出信号控制DC/DC电路，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的激磁线圈产生正向电流，以增强线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的气隙磁通，达到增大线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机输出转矩的目的；当汽车稳定运行时，功率变换器控制器输出PWM信号控制功率变换器，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的定子绕组电流；DC/DC控制器不输出信号，即激磁线圈不产生电流；
当汽车高速运行时，功率变换器控制器输出PWM信号控制功率变换器，线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的定子绕组电流；DC/DC控制器输出信号控制DC/DC电路，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的激磁线圈产生反向电流，以减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的气隙磁通，达到拓宽线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机调速范围的目的。
当汽车处于启动或爬坡状态时，差速控制器输入给牵引电机控制系统控制器的给定转矩大于线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的实际转矩，此时要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的输出转矩快速增大，牵引电机控制系统控制器同时输出对功率变换器控制器和DC/DC控制器的控制信号；牵引电机控制系统控制器控制DC/DC控制器，使DC/DC电路处于正向降压的工作状态，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的激磁线圈通入正向直流电，产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机气隙磁通同向的磁通，增强线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的气隙磁通，达到增大线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机输出转矩的目的；随着线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机实际转矩的增大，差速控制器输入给牵引电机控制系统控制器的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的实际转矩的差值逐渐减小，DC/DC控制器输出的PWM信号占空比逐渐减小，使DC/DC电路逐渐趋于关断状态；
当汽车稳定运行时，差速控制器输入给牵引电机控制系统控制器的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的实际转矩相差不大，此时不要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的输出转矩有较大改变，此时牵引电机控制系统控制器输出对功率变换器控制器的控制信号，通过对功率变换器的控制调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的定子绕组电流，以控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的转速，使电动汽车在与驾驶员操纵信号对应的给定转速下平稳形势；而牵引电机控制系统控制器对DC/DC控制器输出的信号使DC/DC电路处于关断状态，即牵引电机控制系统控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的激磁线圈不工作；
当汽车高速运行时，功率变换器控制器输出PWM信号控制功率变换器，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的定子绕组电流；DC/DC控制器输出信号控制DC/DC电路，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的激磁线圈产生反向电流，以减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的气隙磁通，达到拓宽线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机调速范围的目的；
当汽车处于制动状态时，差速控制器输入给牵引电机控制系统控制器的给定转矩小于线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的实际转矩，此时要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的输出转矩迅速减小，牵引电机控制系统控制器同时输出对功率变换器控制器和DC/DC控制器的控制信号；牵引电机控制系统控制器控制DC/DC控制器，使DC/DC电路处于反向降压的工作状态，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的激磁线圈通入反向直流电，产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机气隙磁通反向的磁通，减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的气隙磁通，达到减小线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机输出转矩的目的；随着线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机实际转矩的增大，差速控制器输入给牵引电机控制系统控制器的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机的实际转矩的差值逐渐减小，DC/DC控制器输出的PWM信号占空比逐渐减小，使DC/DC电路逐渐趋于关断状态。
优点及效果：
本发明提供了一种采用线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车的驱动结构，包括蓄电池、驾驶员操纵踏板、差速控制器、四个独立的牵引电机控制系统、四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、四个车轮。
本发明采用四轮全驱及差速控制的驱动方式，可以提高车辆转向时的差速控制性能，实现灵活转向。
本发明采用线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机作为电动汽车的驱动电机，由四个独立的牵引电机控制系统分别对其进行控制，可充分发挥线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机启动转矩大，调速范围宽的特点，以满足电动汽车对驱动性能的要求。
附图说明：
图1为本发明设计的线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统结构示意图；
图2为驱动牵引电机控制系统结构示意图；
附图标记说明：
图1：1.蓄电池、2.驾驶员操纵踏板、3.差速控制器、4.牵引电机控制系统、5.线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、6.牵引电机传感器模块、7.车轮。
图2：1.蓄电池、3.差速控制器、5.线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、7.车轮、8.牵引电机控制系统控制器、9.功率变换器控制器、10.功率变换器、11.DC/DC控制器、12.DC/DC电路、13.转速传感器、14.转子位置传感器、15.电流传感器。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的描述：
如图1所示，线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统包括：该系统包括蓄电池1、驾驶员操纵踏板2、差速控制器3、四个独立的牵引电机控制系统4、四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5、牵引电机传感器模块6、四个车轮7；驾驶员操纵踏板2连接至差速控制器3，差速控制器3分别连接四个独立的牵引电机控制系统4，四个独立的牵引电机控制系统4一一对应连接一个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5，每个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5驱动一个车轮7，每个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5上安装有牵引电机传感器模块6，牵引电机传感器模块6包括转速传感器13、转子位置传感器14、电流传感器15，牵引电机传感器模块6的信号输出端连接牵引电机控制系统4的信号输入端，四个独立的牵引电机控制系统4均连接至蓄电池1。
蓄电池1为四个独立的牵引电机控制系统4提供直流电源，驾驶员操纵踏板2发出的操纵信号输入到差速控制器3，差速控制器3计算处理得到四个车轮7不同的给定转速及转矩，并将控制信号分别输出给四个独立的牵引电机控制系统4，每个牵引电机控制系统4根据差速控制器3输出的给定信号及对应线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5上的牵引电机传感器模块6反馈回的电机转速、转子位置、定子电流信号，产生控制信号分别控制对应的线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5，四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5对应驱动四个车轮7。
四个独立的牵引电机控制系统4分为左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统和右后轮牵引电机控制系统，分别对应控制左前轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、右前轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、左后轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机和右后轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机。差速控制系统分别连接至左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统和右后轮牵引电机控制系统。以右前轮牵引电机控制系统为例，如图2所示，牵引电机控制系统4包括牵引电机控制系统控制器8、功率变换器控制器9、功率变换器10、DC/DC控制器11、DC/DC电路12、转速传感器13、转子位置传感器14和电流传感器15；
差速控制器3与牵引电机控制系统控制器8相连，牵引电机控制系统控制器8一方面连接至功率变换器控制器9，另一方面连接至DC/DC控制器11，功率变换器控制器9连接功率变换器10，功率变换器10连接至线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的三相定子绕组，DC/DC控制器11连接DC/DC电路12，DC/DC电路12连接至线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的激磁线圈，线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的转轴与车轮7连接，功率变换器10、DC/DC电路12分别与蓄电池1相连。
牵引电机控制系统控制器8的功能是通过对功率变换器控制器9和DC/DC控制器11的控制达到对线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5运行状态的控制。牵引电机控制系统控制器8根据转子位置传感器14及定子电流传感器15反馈回的转子角度及定子电流大小计算线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的输出转矩，并根据转速传感器13反馈回的线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5转速，与差速控制器3输入到牵引电机控制系统控制器8的给定转矩及给定转速形成闭环，输出对功率变换器控制器9和DC/DC控制器11的控制信号，通过对其二者的间接控制，达到对线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5定子绕组及激磁线圈的控制，调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的工作状态。
功率变换器10的作用是将蓄电池1提供的直流电转变为三相轮流导通的直流电，为线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的三相定子绕组供电。功率变换器10由功率变换器控制器9输出PWM信号对其进行控制。
DC/DC电路12的作用是将蓄电池1的电压降至线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5激磁线圈可工作的电压，由DC/DC控制器11对其进行控制，使其能够根据线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的工作状态，在正向降压、关断、反向降压三种工作状态间切换，满足对线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5控制的要求。
本发明的具体实施方法如下：如图1所示，利用驾驶员操纵踏板2输出转向信号和车速信号传递给差速控制器3，；差速控制器3根据转向信号和车速信号计算出四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的给定转矩及给定转速，并将这四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的给定转矩及给定转速信号分别输出到四个独立的牵引电机控制系统4：左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统、右后轮牵引电机控制系统。
四个独立的牵引电机控制系统4接收到差速控制器3输出的给定信号后，以右前轮牵引电机控制系统为例。如图2所示，牵引电机控制系统控制器8根据给定转矩及给定转速与牵引电机传感器模块6反馈回的转矩及转速信号的差值，输出对功率变换器控制器9和DC/DC控制器11的控制信号；功率变换器控制器9输出PWM信号给功率变换器10控制功率变换器10各相桥臂的导通状态，将蓄电池1提供的直流电转变为三相轮流导通的直流电，为线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的三相定子绕组供电，并根据牵引电机控制系统控制器8给定的控制信号调节PWM信号的占空比，调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的定子绕组电流大小，以控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的转速；DC/DC控制器11根据牵引电机控制系统控制器8给定的控制信号输出PWM信号控制DC/DC电路12，将蓄电池1的电压降至线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5激磁线圈可工作的电压，并调节PWM信号的占空比调节通入线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5激磁线圈的电流大小，使激磁线圈产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5气隙磁通同向或反向的磁通，以调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的转矩。
牵引电机控制系统控制器8根据给定转矩及线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5实际转矩的差值不同，即车辆的运行状态不同，采用分段控制的方式控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的运行状态：
1.当汽车处于启动或爬坡状态时，差速控制器3输入给牵引电机控制系统控制器8的给定转矩大于线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的实际转矩，此时要求电机的输出转矩快速增大，牵引电机控制系统控制器8同时输出对功率变换器控制器9和DC/DC控制器11的控制信号；牵引电机控制系统控制器8控制DC/DC控制器11，使DC/DC电路12处于正向降压的工作状态，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的激磁线圈通入正向直流电，产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5气隙磁通同向的磁通，增强线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的气隙磁通，达到增大线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5输出转矩的目的。随着线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5实际转矩的增大，差速控制器3输入给牵引电机控制系统控制器8的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的实际转矩的差值逐渐减小，DC/DC控制器11输出的PWM信号占空比逐渐减小，使DC/DC电路12逐渐趋于关断状态。
2.当汽车稳定运行时，差速控制器3输入给牵引电机控制系统控制器8的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的实际转矩相差不大，此时不要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的输出转矩有较大改变，此时牵引电机控制系统控制器8输出对功率变换器控制器9的控制信号，通过对功率变换器10的控制调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的定子绕组电流，以控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的转速，使电动汽车在与驾驶员操纵信号对应的的给定转速下平稳形势；而牵引电机控制系统控制器8对DC/DC控制器11输出的信号使DC/DC电路12处于关断状态，即牵引电机控制系统控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的激磁线圈不工作。
当汽车高速运行时，功率变换器控制器9输出PWM信号控制功率变换器10，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的定子绕组电流；DC/DC控制器11输出信号控制DC/DC电路12，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的激磁线圈产生反向电流，以减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的气隙磁通，达到拓宽线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5调速范围的目的。
3.当汽车处于制动状态时，差速控制器3输入给牵引电机控制系统控制器8的给定转矩小于线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的实际转矩，此时要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的输出转矩迅速减小，牵引电机控制系统控制器8同时输出对功率变换器控制器9和DC/DC控制器11的控制信号；牵引电机控制系统控制器8控制DC/DC控制器11，使DC/DC电路12处于反向降压的工作状态，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的激磁线圈通入反向直流电，产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5气隙磁通反向的磁通，减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的气隙磁通，达到减小线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5输出转矩的目的。随着线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5实际转矩的增大，差速控制器3输入给牵引电机控制系统控制器8的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的实际转矩的差值逐渐减小，DC/DC控制器11输出的PWM信号占空比逐渐减小，使DC/DC电路12逐渐趋于关断状态。
综上所述，本发明提出的四轮全驱电动汽车驱动方式采用四轮独立驱动的形式，由车辆差速控制器3对应发出各轮牵引电机控制系统的控制信号；并且各轮牵引电机控制系统采用线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5定子绕组与激磁线圈组合控制的方法，调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的整体气隙磁场，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机5的转矩、转速等机械输出特性，最大限度的发挥线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机启动转矩大、扩速能力强的优势，可使车辆在启动及爬坡时具有更大的转矩，在高速行驶时具有更宽的调速范围，在转向时具有更高的纵向及侧向运动的响应速度等，使得车辆能够轻松应对各种工况的工作要求。
基于线圈辅助激磁开关磁阻电机牵引的四轮全驱电动汽车驱动系统与采用其他驱动电机的系统相比，在启动转矩、调速范围、响应速度及运行稳定性等机械输出特性上具有更大的优势；在驱动形式与传统差速控制相比，能够更加有效的提升车辆整体的行驶稳定性及纵侧向运动控制的响应速度。

Claims (6)

1.四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：该方法利用电动汽车辅助激磁开关磁阻电机牵引系统实施，该系统包括四个车轮(7)，该系统还包括蓄电池(1)、驾驶员操纵踏板(2)、差速控制器(3)、四个独立的牵引电机控制系统(4)、四个用于汽车驱动的线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)和四组牵引电机传感器模块(6)；
驾驶员操纵踏板(2)连接至差速控制器(3)，差速控制器(3)分别连接四个独立的牵引电机控制系统(4)，四个独立的牵引电机控制系统(4)一一对应连接一个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)，每个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)驱动一个车轮(7)，每个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)上安装有牵引电机传感器模块(6)，牵引电机传感器模块(6)的信号输出端连接牵引电机控制系统(4)的信号输入端，四个独立的牵引电机控制系统(4)均连接至蓄电池(1)；
所述控制方法包括以下步骤：
驾驶员操纵踏板(2)发出的操纵信号经差速控制器(3)处理得到四个牵引电机控制系统(4)的速度给定信号，牵引电机传感器模块(6)中的转速传感器(13)将检测到的车轮(7)实时速度信号也传送给牵引电机控制系统(4)，牵引电机控制系统(4)控制策略是以相电压为控制量，采用电压斩波PWM控制，通过调整相电压的占空比生成功率变换器控制器(9)的输入信号，以此改变相绕组电流的大小，从而实现转速和转矩的调节；根据汽车运行的工况及轮速实时检测值，调节DC/DC控制器(11)的输入，线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的励磁调节：
当汽车处于启动或爬坡状态时，功率变换器控制器(9)输出PWM信号控制功率变换器，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的定子绕组电流；DC/DC控制器(11)输出信号控制DC/DC电路(12)，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的激磁线圈产生正向电流，以增强线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的气隙磁通，达到增大线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)输出转矩的目的；当汽车稳定运行时，功率变换器控制器(9)输出PWM信号控制功率变换器(10)，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的定子绕组电流；DC/DC控制器(11)不输出信号，即激磁线圈不产生电流；
当汽车高速运行时，功率变换器控制器(9)输出PWM信号控制功率变换器(10)，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的定子绕组电流；DC/DC控制器(11)输出信号控制DC/DC电路(12)，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的激磁线圈产生反向电流，以减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的气隙磁通，达到拓宽线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)调速范围的目的。
2.根据权利要求1所述的四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：四个牵引电机传感器模块(6)包括转速传感器(13)、转子位置传感器(14)和电流传感器(15)，转速传感器(13)、转子位置传感器(14)和电流传感器(15)输出的反馈信号分别接入各自的牵引电机控制系统(4)。
3.根据权利要求1或2所述的四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：牵引电机控制系统(4)包括牵引电机控制系统控制器(8)、功率变换器控制器(9)、功率变换器(10)、DC/DC控制器(11)、DC/DC电路(12)；
差速控制器(3)与牵引电机控制系统控制器(8)相连，牵引电机控制系统控制器(8)连接至功率变换器控制器(9)和DC/DC控制器(11)，功率变换器控制器(9)连接功率变换器(10)，功率变换器(10)连接至线圈辅助激磁开关磁阻电机(6)的三相定子绕组，DC/DC控制器(11)连接DC/DC电路(12)，DC/DC电路(12)连接至线圈辅助激磁开关磁阻电机(6)的激磁线圈，线圈辅助激磁开关磁阻电机(6)的转轴与车轮(7)连接，功率变换器(10)、DC/DC电路(12)分别与蓄电池(1)相连。
4.根据权利要求2所述的四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：四个独立的牵引电机控制系统(4)分为左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统和右后轮牵引电机控制系统；
四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)为左前轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、右前轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机、左后轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机和右后轮线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机；
差速控制器(3)分别连接至左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统和右后轮牵引电机控制系统。
5.根据权利要求2所述的四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：利用驾驶员操纵踏板(2)输出转向信号和车速信号传递给差速控制器(3)；差速控制器(3)根据转向信号和车速信号计算出四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的给定转矩及给定转速，并将这四个线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的给定转矩及给定转速信号分别输出到四个独立的牵引电机控制系统(4)：左前轮牵引电机控制系统、右前轮牵引电机控制系统、左后轮牵引电机控制系统、右后轮牵引电机控制系统；
四个独立的牵引电机控制系统(4)接收到差速控制器(3)输出的给定信号后，牵引电机控制系统控制器(8)根据给定转矩及给定转速与牵引电机传感器模块(6)反馈回的转矩及转速信号的差值，输出对功率变换器控制器(9)和DC/DC控制器(11)的控制信号；功率变换器控制器(9)输出PWM信号给功率变换器(10)控制功率变换器(10)各相桥臂的导通状态，将蓄电池(1)提供的直流电转变为三相轮流导通的直流电，为线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的三相定子绕组供电，并根据牵引电机控制系统控制器(8)给定的控制信号调节PWM信号的占空比，调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的定子绕组电流大小，以控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的转速；DC/DC控制器(11)根据牵引电机控制系统控制器(8)给定的控制信号输出PWM信号控制DC/DC电路(12)，将蓄电池(1)的电压降至线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)激磁线圈可工作的电压，并调节PWM信号的占空比调节通入线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)激磁线圈的电流大小，使激磁线圈产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)气隙磁通同向或反向的磁通，以调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的转矩。
6.根据权利要求5所述的四轮全驱电动汽车驱动系统的驱动方法，其特征在于：
当汽车处于启动或爬坡状态时，差速控制器(3)输入给牵引电机控制系统控制器(8)的给定转矩大于线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的实际转矩，此时要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的输出转矩快速增大，牵引电机控制系统控制器(8)同时输出对功率变换器控制器(9)和DC/DC控制器(11)的控制信号；牵引电机控制系统控制器(8)控制DC/DC控制器(11)，使DC/DC电路(12)处于正向降压的工作状态，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的激磁线圈通入正向直流电，产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)气隙磁通同向的磁通，增强线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的气隙磁通，达到增大线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)输出转矩的目的；随着线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)实际转矩的增大，差速控制器(3)输入给牵引电机控制系统控制器(8)的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的实际转矩的差值逐渐减小，DC/DC控制器(11)输出的PWM信号占空比逐渐减小，使DC/DC电路(12)逐渐趋于关断状态；
当汽车稳定运行时，差速控制器(3)输入给牵引电机控制系统控制器(8)的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的实际转矩相差不大，此时不要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的输出转矩有较大改变，此时牵引电机控制系统控制器(8)输出对功率变换器控制器(9)的控制信号，通过对功率变换器(10)的控制调节线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的定子绕组电流，以控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的转速，使电动汽车在与驾驶员操纵信号对应的给定转速下平稳形势；而牵引电机控制系统控制器(8)对DC/DC控制器(11)输出的信号使DC/DC电路(12)处于关断状态，即牵引电机控制系统(4)控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的激磁线圈不工作；
当汽车高速运行时，功率变换器控制器(9)输出PWM信号控制功率变换器(10)，控制线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的定子绕组电流；DC/DC控制器(11)输出信号控制DC/DC电路(12)，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的激磁线圈产生反向电流，以减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的气隙磁通，达到拓宽线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)调速范围的目的；
当汽车处于制动状态时，差速控制器(3)输入给牵引电机控制系统控制器(8)的给定转矩小于线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的实际转矩，此时要求线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的输出转矩迅速减小，牵引电机控制系统控制器(8)同时输出对功率变换器控制器(9)和DC/DC控制器(11)的控制信号；牵引电机控制系统控制器(8)控制DC/DC控制器(11)，使DC/DC电路(12)处于反向降压的工作状态，使线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的激磁线圈通入反向直流电，产生与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)气隙磁通反向的磁通，减弱线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的气隙磁通，达到减小线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)输出转矩的目的；随着线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)实际转矩的增大，差速控制器(3)输入给牵引电机控制系统控制器(8)的给定转矩与线圈辅助激磁开关磁阻牵引电机(5)的实际转矩的差值逐渐减小，DC/DC控制器(11)输出的PWM信号占空比逐渐减小，使DC/DC电路(12)逐渐趋于关断状态。
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