汽車電子差速與驅動防滑集成控制研究

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1電子差速與驅動防滑控制系統設計

1.1系統整體設計整個控制系統

分信號采集處理和驅動控制系統兩部分。通過前輪轉角傳感器測得前輪轉角、電子油門踏板傳感器測得加速度，并傳給中央處理器進行分析，得到前輪轉向打角和油門開度；并基于電子差速策略得到兩個后輪的速度值，轉換成PWM信號輸出，實現對后輪輪轂電機的差速閉環控制。無線調試模塊NRF24L01將試驗車的數據通過無線傳給PC進行數據分析和調試。

1.2整車控制器設計

1.2.1控制器硬件設計

控制器硬件主要包括電源模塊、單片機最小系統、信號調理電路、PWM輸出電路模塊、數據通信接口電路模塊和測速模塊的設計。

1.2.2控制器軟件架構

利用Coidwarrior編程環境，采用程序模塊化的開發思路，采用PIT定時控制，脈沖定時器和CD4040芯片讀取兩輪轂電機速度值。AD模塊讀得轉角傳感器和電子油門踏板值的值，變換成前輪轉角和加速度，經PID控制PWM輸出，進而控制輪速。

2電子差速控制試

2.1電子差速基本原理

參考阿克曼（Ackerman）轉向原理。可以知道當車體以某一轉角轉向時，兩者存在差速，即線速度V1/V2=常數，可以根據轉角自動決策左右輪的轉速，使其實時配合前輪轉角，實現正確的轉向。

2.2電子差速實驗

基于實驗樣車，在操場上分別進行了直道和彎道實車試驗。每種情況至少采集3組，以確保數據的準確性。綜合以上四圖，在直道和彎道行駛時沒有出現超調現象，總體上達到控制要求。

3驅動防滑控制試驗研究

3.1驅動輪滑移率測試原理

本文電子差速控制的基礎上進行驅動防滑控制研究，根據速度傳感器，以前輪傳感器數值做為車速，后輪傳感器數值作為驅動輪速度，根據滑移率計算公式δ=（Vt-Va）/Vt×100%，進行滑移率的實時檢測。

3.2驅動輪滑移率實驗測得模擬

冰面和模擬雪面滑動時u-S曲線，然后把滑移率檢測值與經驗最優滑移率比較。進行PID閉環控制，將滑移率始終控制在15%~20%之間，從而提高牽引力和保持行駛穩定性。

4電子差速與驅動防滑集成控制系統

基于自制實驗樣車，用阿克曼模型的改進模型，以驅動輪轉矩為控制量，以內側驅動輪的滑移率為基準和外側驅動輪滑移率與其均衡為目標進行電子差速控制策略，并進行CARSIM離線仿真驗證。基于輪胎與路面的附著特性參數動態變化特性進行路面和最佳滑移率的實時識別研究。依據電動輪驅動汽車的電子差速和驅動防滑控制的共性特點，將兩者集成控制。實驗結果表明，該控制系統設計正確，能滿足要求，能基于試驗樣車實現分布式驅動電動汽車的電子差速與驅動防滑集成控制功能。

5結語

電子差速與驅動防滑集成控制，簡化了整車結構，提高了傳動效率。XS128系列芯片具有16位微控制器的處理能力，CPU工作頻率最高可達40MHz，是一款廣泛應用于汽車行業的可編程系統芯片。因此開發出一套完善的電動汽車電子差速與驅動防滑控制系統具有較強的新穎性和前沿性。本課題的研究雖然取得了一定的結果，對今后開發后輪驅動電動汽車電子差速和驅動防滑控制提供了一定的參考，但由于本人專業水平有限、時間倉促及試驗條件受限，研究中難免存在一些不完善之處，望批評指正。

作者：李賀 張慶培 張騰 單位：河北大學質量技術監督學院