汽車電子差速與驅(qū)動防滑集成控制研究

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1電子差速與驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1系統(tǒng)整體設(shè)計整個控制系統(tǒng)

分信號采集處理和驅(qū)動控制系統(tǒng)兩部分。通過前輪轉(zhuǎn)角傳感器測得前輪轉(zhuǎn)角、電子油門踏板傳感器測得加速度，并傳給中央處理器進(jìn)行分析，得到前輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成PWM信號輸出，實現(xiàn)對后輪輪轂電機(jī)的差速閉環(huán)控制。無線調(diào)試模塊NRF24L01將試驗車的數(shù)據(jù)通過無線傳給PC進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和調(diào)試。

1.2整車控制器設(shè)計

1.2.1控制器硬件設(shè)計

控制器硬件主要包括電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)、信號調(diào)理電路、PWM輸出電路模塊、數(shù)據(jù)通信接口電路模塊和測速模塊的設(shè)計。

1.2.2控制器軟件架構(gòu)

利用Coidwarrior編程環(huán)境，采用程序模塊化的開發(fā)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(jī)速度值。AD模塊讀得轉(zhuǎn)角傳感器和電子油門踏板值的值，變換成前輪轉(zhuǎn)角和加速度，經(jīng)PID控制PWM輸出，進(jìn)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(zhuǎn)向原理。可以知道當(dāng)車體以某一轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)向時，兩者存在差速，即線速度V1/V2=常數(shù)，可以根據(jù)轉(zhuǎn)角自動決策左右輪的轉(zhuǎn)速，使其實時配合前輪轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)向。

2.2電子差速實驗

基于實驗樣車，在操場上分別進(jìn)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(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。綜合以上四圖，在直道和彎道行駛時沒有出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象，總體上達(dá)到控制要求。

3驅(qū)動防滑控制試驗研究

3.1驅(qū)動輪滑移率測試原理

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

3.2驅(qū)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(jīng)驗最優(yōu)滑移率比較。進(jìn)行PID閉環(huán)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(wěn)定性。

4電子差速與驅(qū)動防滑集成控制系統(tǒng)

基于自制實驗樣車，用阿克曼模型的改進(jìn)模型，以驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩為控制量，以內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的滑移率為基準(zhǔn)和外側(cè)驅(qū)動輪滑移率與其均衡為目標(biāo)進(jìn)行電子差速控制策略，并進(jìn)行CARSIM離線仿真驗證。基于輪胎與路面的附著特性參數(shù)動態(tài)變化特性進(jìn)行路面和最佳滑移率的實時識別研究。依據(jù)電動輪驅(qū)動汽車的電子差速和驅(qū)動防滑控制的共性特點，將兩者集成控制。實驗結(jié)果表明，該控制系統(tǒng)設(shè)計正確，能滿足要求，能基于試驗樣車實現(xiàn)分布式驅(qū)動電動汽車的電子差速與驅(qū)動防滑集成控制功能。

5結(jié)語

電子差速與驅(qū)動防滑集成控制，簡化了整車結(jié)構(gòu)，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(dá)40MHz，是一款廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的可編程系統(tǒng)芯片。因此開發(fā)出一套完善的電動汽車電子差速與驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的新穎性和前沿性。本課題的研究雖然取得了一定的結(jié)果，對今后開發(fā)后輪驅(qū)動電動汽車電子差速和驅(qū)動防滑控制提供了一定的參考，但由于本人專業(yè)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(xué)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督學(xué)院