智能車模雙電機差速控制的可行性研究

摘要：本系統采用飛思卡爾C型仿真車模，以飛思卡爾9S12系列單片機為整車的控制器，以CCD數字攝像頭進行路徑識別，7.2V鎳鎘電池供電，針對雙電機獨立驅動電動車電子差速問題進行了研究，提出了伺服電機轉角與雙電機差速的映射關系的相應曲線與數學模型。

關鍵詞：電動汽車；電子差速；電機控制；飛思卡爾

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.8.013

目前電動車主要的驅動方式有集中驅動式、雙電機獨立驅動式（前驅式和后驅式）及四電機四輪獨立驅動式等形式。不論采用何種驅動方式，當汽車在不平路面上行駛或轉向時，驅動輪都會遇到差速問題。由于各種電動車采用的驅動方式和控制策略不同，相應的電子差速器的設計也不盡相同。文章基于Ackerman轉向數學模型為理論基礎，通過采用閉環有差反饋式調節系統實現電動車的電子差速策略，在MATLAB/Simulink模塊中建立電機和差速系統的模型，所建差速控制系統的仿真結果表明電子差速系統能夠根據控制參數進行良好的控制，能較好地滿足電動汽車的驅動要求。鎳鎘電池給電機供電，2臺直流無刷電機分別直接安裝在2個后車輪內，形成前輪轉向、后輪驅動的方式。每臺電機都有單獨的控制器和測速系統，能夠實時檢測左右電機速度，整車控制器通過接收舵機轉角、攝像頭路況信息、電池、電機驅動控制器及車輪轉速等信號，并根據內部控制策略，以高速平穩過彎為目標，通過控制器改變控制信號的PWM電壓輸出值，以此來控制2臺電機的電壓值，調節2臺電機的轉速，從而控制驅動車輪的轉速。系統同時采用無線模塊與上位機相結合的方式實時檢測速度曲線，優化系統參數，以致達到更平滑的過彎效果。

3*(f/50+2))/100；}

f為舵機參數，根據攝像頭采取到的圖像由單片機判斷得出，反映了前方路徑的彎曲程度。g_speed、r_

speed分別為在此種道路狀況下的左右電機設定速度。而電機調節采用PI調節，在此不再贅述。

筆者通過大量實驗，通過LabVIEW編寫的上位機軟件觀察發現，在其他條件相同的情況下，分別在不同彎道模型車過彎的擬合軌跡如圖3~6所示，我們發現，在選定了合適的參數之后，在車模均速約2m/s時，差速可以使車模高速平穩過彎。與傳統的機械差速

相比，在車模高速過彎時，如果遇到道路狀況較差，內輪或者外輪打滑時，機械差速只能通過機械自鎖裝置予以解決，但如果車在高速行駛，需要急轉彎時，自鎖裝置就存在弊端。而本系統的電子差速裝置真正把兩輪的機械結構分開，兩輪之間不會互相影響，很好地解決了這一問題。

無線模塊實時監測的電機轉速曲線如圖7和圖8所示（曲線在賽道，電池電壓等相同情況下測得），在曲線中我們不難看出，在給予合適差速參數時，電機速度變化相對平穩。所以，本差速系統在選定合適參數時，實現了電子差速自調節功能，能較好地適應車模高速過彎的需要，保證了汽車行駛的穩定性。

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