基于DSP2407的電動汽車電子差速問題研究

摘 要:介紹了電子差速技術，討論了基于雙電機獨立驅動的電子差速控制問題;建立了基于阿克曼原理的轉向低速差速模型。

關鍵詞:雙電機獨立驅動 電子差速 TMS320LF2407A

中圖分類號:U469.72 文獻標識碼:A 文章編號:1674-198X(2011)03(c)-0107-01

隨著人民生活水平提高和汽車工業的快速發展，使得國民汽車保有量飛速增長。而這一增長對自然環境和交通的安全性提出了很大的考驗。隨著控制科學，電子電氣技術的發展，將各種控制技術和電動車的研究相結合起來將成為一種趨勢。對于多電機獨立驅動的電動汽車來說，可以利用電子差速的方法解決汽車轉向時的差速問題，增加汽車轉向的穩定性。

1 常見電動車的驅動方式、差速問題，及解決方案

目前流行的幾種驅動布置方法有集中驅動式、雙電機獨立驅動式(分前驅式和后驅式)、四電機四輪獨立驅動(包括四輪轂電機獨立驅動)等幾種形式。不論采用何種形式的驅動方案，在汽車轉向時，驅動輪需要解決差速問題。傳統汽車使用機械差速器來完成差速，最常用的是對稱式錐齒輪差速器，無論左右驅動輪轉速是否相等，兩邊扭矩總是平均分配，這樣的分配比例對于車輛在良好路面上直行或轉彎時，其運行狀態都是滿意的[1]。隨著電動汽車的發展，國內外對電子差速器的研究也逐漸增多起來。采用電子差速器，利用軟件對各驅動輪的轉速和轉矩進行合理分配，可以減少了機械傳動部件，使其具有傳動效率高、空間布置靈活、易于實現底盤系統的電子化和主動化等優點。

2 電子差速設計

可以參考前輪轉向汽車阿克曼(Ackerman)轉向幾何學原理，在不考慮汽車質心側偏、橫擺角，以及路面情況變化和側風等情況下，可以汽車的轉向幾何模型如圖1所示。利用該模型進行轉向時驅動輪速度分析的假設前提條件為:剛性車體;車輪作純滾動，即不考慮已發生滑移、滑轉;行駛時所有輪胎都未離開地面;輪胎側向變形與側向力成正比。

圖中α１α２分別為前輪左右輪轉角，Ｋ為左右轉向節點距離，L為軸距。由幾何關系我們可以得出車輪轉角關系如下:

若假定輪胎在轉向時不發生側偏、且不考慮側傾時垂直載荷對內、外側車輪的影響，由速度瞬心定理可以知驅動輪行駛速度應滿足:

其中V為整車質心速度，R為整車質心到轉向中心點的距離;VL、VR分別為左右驅動輪的輪速，RL、RR分別為左右驅動輪轉向節點到轉向中心的距離。

設給定的目標速度為V0，由于本文將采用雙電機前輪驅動的方式，則根據汽車模型轉向時的幾何關系圖1及式(2)可以得出:

首先電動車駕駛員轉動方向盤，控制器根據傳感器采集到的各種信號，判斷電動車駕駛員的轉向意圖，計算出前后輪相應合適的轉角，然后電子差速控制算法根據驅動輪相應轉角信息和目標車速V0計算出驅動輪速度V1、V2，最后由電機轉速控制程序分別以V1和V2為轉速目標設定值，對驅動電機進行實時控制。

3 軟件設計

系統上電運行后，首先執行初始化程序，對DSP一些寄存器進行設置，之后對系統進行標定自檢，如果發現故障及時清除，然后開啟A/D轉換程序，進入中斷等待循環。當A/D轉換信號采集到方向盤轉角信號超過一定閾值，這里設置一個軟中斷，讀取保存各傳感器信號A/D轉換得到的數值，轉向子程序判斷轉向模式，然后將前輪轉角值傳遞給電子差速子程序，電子差速子程序通過前輪轉角和目標速度V0，計算出左右驅動輪的速度，然后改寫EVA/EVB的比較控制寄存器，改變PWM的占空比，來改變電機速度，然后返回中斷，并從新檢查方向盤轉角信號。

4 結論

本文研究了電動汽車的電子差速問題。設計了前驅電動輪差速的低速簡化模型，以減小整體系統的負擔。設計制作的基于DSP2407的電子控制系統的初步實驗，驗證了本文所提出技術方案的實用性。隨著電子技術的不斷發展，控制理論的完善成熟，電子差速技術作為車輛主動安全的先進技術一定會得到廣泛的運用。

參考文獻

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