汽车电子差速与驱动防滑集成控制研究

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1电子差速与驱动防滑控制系统设计

1.1系统整体设计整个控制系统

分信号采集处理和驱动控制系统两部分。通过前轮转角传感器测得前轮转角、电子油门踏板传感器测得加速度，并传给中央处理器进行分析，得到前轮转向打角和油门开度；并基于电子差速策略得到两个后轮的速度值，转换成PWM信号输出，实现对后轮轮毂电机的差速闭环控制。无线调试模块NRF24L01将试验车的数据通过无线传给PC进行数据分析和调试。

1.2整车控制器设计

1.2.1控制器硬件设计

控制器硬件主要包括电源模块、单片机最小系统、信号调理电路、PWM输出电路模块、数据通信接口电路模块和测速模块的设计。

1.2.2控制器软件架构

利用Coidwarrior编程环境，采用程序模块化的开发思路，采用PIT定时控制，脉冲定时器和CD4040芯片读取两轮毂电机速度值。AD模块读得转角传感器和电子油门踏板值的值，变换成前轮转角和加速度，经PID控制PWM输出，进而控制轮速。

2电子差速控制试

2.1电子差速基本原理

参考阿克曼（Ackerman）转向原理。可以知道当车体以某一转角转向时，两者存在差速，即线速度V1/V2=常数，可以根据转角自动决策左右轮的转速，使其实时配合前轮转角，实现正确的转向。

2.2电子差速实验

基于实验样车，在操场上分别进行了直道和弯道实车试验。每种情况至少采集3组，以确保数据的准确性。综合以上四图，在直道和弯道行驶时没有出现超调现象，总体上达到控制要求。

3驱动防滑控制试验研究

3.1驱动轮滑移率测试原理

本文电子差速控制的基础上进行驱动防滑控制研究，根据速度传感器，以前轮传感器数值做为车速，后轮传感器数值作为驱动轮速度，根据滑移率计算公式δ=（Vt-Va）/Vt×100%，进行滑移率的实时检测。

3.2驱动轮滑移率实验测得模拟

冰面和模拟雪面滑动时u-S曲线，然后把滑移率检测值与经验最优滑移率比较。进行PID闭环控制，将滑移率始终控制在15%~20%之间，从而提高牵引力和保持行驶稳定性。

4电子差速与驱动防滑集成控制系统

基于自制实验样车，用阿克曼模型的改进模型，以驱动轮转矩为控制量，以内侧驱动轮的滑移率为基准和外侧驱动轮滑移率与其均衡为目标进行电子差速控制策略，并进行CARSIM离线仿真验证。基于轮胎与路面的附着特性参数动态变化特性进行路面和最佳滑移率的实时识别研究。依据电动轮驱动汽车的电子差速和驱动防滑控制的共性特点，将两者集成控制。实验结果表明，该控制系统设计正确，能满足要求，能基于试验样车实现分布式驱动电动汽车的电子差速与驱动防滑集成控制功能。

5结语

电子差速与驱动防滑集成控制，简化了整车结构，提高了传动效率。XS128系列芯片具有16位微控制器的处理能力，CPU工作频率最高可达40MHz，是一款广泛应用于汽车行业的可编程系统芯片。因此开发出一套完善的电动汽车电子差速与驱动防滑控制系统具有较强的新颖性和前沿性。本课题的研究虽然取得了一定的结果，对今后开发后轮驱动电动汽车电子差速和驱动防滑控制提供了一定的参考，但由于本人专业水平有限、时间仓促及试验条件受限，研究中难免存在一些不完善之处，望批评指正。

作者：李贺 张庆培 张腾 单位：河北大学质量技术监督学院