电动轮驱动汽车的电子差速控制系统技术方案

本发明专利技术涉及电动轮驱动汽车的电子差速控制系统，它包括控制器、各轮毂电机的电机控制器、用于测量方向盘转角的转角传感器、能输出开度值的电子加速踏板、用于测量轮毂电机实际转速的转速传感器；电子加速踏板、转速传感器、转角传感器的信号输出端分别和控制器的信号输入端连接，控制器与各轮毂电机控制器通讯连接；所述控制器包括第一级跟随控制模块和第二级跟随控制模块。本发明专利技术可对各驱动电机进行合理的电子差速控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车，具体涉及电动汽车的转向控制系统，特别是电动轮驱动汽车的转向控制系统。
技术介绍
电动汽车具有节能和环保的优点，是当前汽车技术发展的一种趋势。电动轮驱动汽车是一种新型的电动汽车。驱动电机直接或通过减速机构安装在车轮上，构成电动轮。电动轮的布置非常灵活，可作为电动汽车的两个前轮、两个后轮或四个车轮，相应使电动汽车成为前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动汽车。 与内燃机汽车和单电机驱动电动汽车相比，电动轮驱动汽车在动力源配置、底盘结构等方面有独特的技术特点和优势。电动轮车中由于电机可直接驱动车轮，故可实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，从而省略了内燃机汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简化，有效可利用空间增大，传动链缩短，传动效率提高。 汽车转向行驶时，外侧车轮的转弯半径比内侧车轮的转弯半径大，必须利用差速装置调整内、外侧驱动轮的转速，使外侧驱动轮转速大于内侧驱动轮转速。否则，驱动轮会产生滑移从而引起轮胎磨损加剧、转向困难、道路附着性能变差等。对于内燃机汽车和单电机驱动电动汽车，需在驱动桥中采用机械差速器，以实现转向行驶时内、外侧驱动轮的差速要求。对于电动轮驱动的电动汽车，由于每个电动轮的电机转速可有效地独立调节控制，故可通过电子差速控制系统使内、外侧电动轮转速满足转向行驶时的差速要求，从而可省去结构复杂的机械差速器。电子差速的优点是可简化底盘结构，提高电动汽车性能，但在不同行驶条件下对多个电机进行合理、有效、精确、可靠的控制是需解决的关键问题。 专利技术内容 本专利技术所要解决的技术问题是提供一种电动轮驱动汽车的电子差速控制系统，该系统可对各驱动电机进行合理的电子差速控制。 本专利技术为解决上述提出问题所采用的解决方案为 电动轮驱动汽车的电子差速控制系统，它包括控制器、各轮毂电机的电机控制器、用于测量方向盘转角的转角传感器、能输出开度值的电子加速踏板、用于测量轮毂电机实际转速的转速传感器；电子加速踏板、转速传感器、转角传感器的信号输出端分别和控制器的信号输入端连接，控制器与各轮毂电机控制器通讯连接； 所述控制器包括第一级跟随控制模块和第二级跟随控制模块； 第一级跟随控制模块用于根据电子加速踏板输出的开度值向参考轮毂电机控制器发出参考轮毂电机目标转速指令；所述参考轮毂电机为轮毂电机中的一个； 第二级跟随控制模块用于通过以下公式得到向其它轮毂电机控制器发出所控轮毂电机目标转速指令 方向盘转角的绝对值小于等于σ时，ni*＝gi·n1， 或 方向盘转角的绝对值大于σ时， 其中n1为参考轮毂电机的实际转速，ni*为其它轮毂电机中的一个轮毂电机的目标转速，参考轮毂电机不输出动力时，1＜gi≤1.25；参考轮毂电机输出动力时，gi＝1， 为满足差速要求时第i轮转速与参考轮转速n1的比值随方向盘转角 变化的函数，σ为设定的方向盘转动死区角度。 上述方案中，所述转速传感器设置在轮毂电机控制器内。 上述方案中，所述轮毂电机控制器为根据控制器发出的目标转速和所控轮毂电机实际转速对所控轮毂电机进行转速闭环控制的轮毂电机控制器。 上述方案中，控制器通过CAN总线分别与各轮毂电机控制器通讯连接。 上述方案中，轮毂电机控制器采用增量式PID控制方法对轮毂电机转速进行闭环控制。 上述方案中，电子差速控制系统还包括能输出开度值的电子制动踏板，电子制动踏板的信号输出端和控制器的信号输入端连接。 本专利技术的优点在于 1、车辆驱动时，控制器根据驾驶员的方向盘转角指令控制各轮毂电机，从而使各轮毂电机得到合理的电子差速控制。 2、控制器可根据电子加速踏板输出的开度值信号，以及各轮毂电机的实际转速控制各轮毂电机。 3、采用二级转速跟随控制，即参考轮毂电机转速对电子加速踏板开度值对应转速指令的第一级跟随控制，其它各轮毂电机转速对参考轮实际转速的第二级跟随控制。这种二级转速跟随控制有利于保证在转速跟随调节过程中各轮转速满足差速要求。 4、若各轮毂电机均按差速关系跟随电子加速踏板的转速指令，则会由于各轮毂电机转速对转速指令跟随的不同步，导致在转速调节过程中各轮毂电机转速不一定满足差速要求，因此，本专利技术采用其它各轮毂电机转速跟随参考轮实际转速，这样易于实现各轮毂电机转速的协调关系。 5、当车轮纯滚动时，车轮滑转率为零，这会导致车轮与路面间的纵向力系数减小，从而使地面对驱动轮的驱动力减小，造成车辆行驶的动力性变差。因此，本专利技术在车轮纯滚动转速基础上适当增加车轮转速，即1＜gi≤1.25，gi为增益系数，使车轮滑转率由零增大为较优值，以使车轮与路面间的纵向力系数增大，从而使地面对驱动轮的驱动力增大，提高车辆行驶的动力性。 6、所述轮毂电机控制器为根据控制器发出的目标转速和所控轮毂电机实际转速对所控轮毂电机进行转速闭环控制的轮毂电机控制器，可减小实际转速和目标转速之间的差值。 7、利用现有的CAN总线进行通讯，结构简单。 本专利技术适合在四电动轮驱动、两电动前轮驱动、两电动后轮驱动等电动轮驱动汽车上使用。 本专利技术使电动轮驱动汽车在不同行驶条件下对多个电机转速进行合理、有效、可靠的协调控制，实现转向行驶时内、外侧驱动轮的电子差速，直行时前、后驱动轮间避免功率循环现象。 附图说明 图1为本专利技术实施例1的结构示意图 图2为本专利技术实施例的控制流程图 具体实施例方式 如图1所示的本专利技术实施例1，它为四电动轮驱动汽车的电子差速控制系统，它包括控制器(或称电子差速控制器)、四个轮毂电机的四个轮毂电机控制器、用于测量方向盘转角的转角传感器、用于测量轮毂电机实际转速的转速传感器、能输出开度值的电子加速踏板和能输出开度值的电子制动踏板；转角传感器、电子加速踏板、电子制动踏板的信号输出端和控制器的信号输入端连接，控制器通过CAN总线分别与四个轮毂电机控制器通讯连接。所述转速传感器集成在轮毂电机控制器内。控制器的信息输出端与车载仪表连接。 本实施例1采用基于CAN总线的主从控制结构，下层的四个轮毂电机控制器作为从控制器分别控制四个轮毂电机，上层的控制器作为整车级主控制器对下层四个轮毂电机控制器的工作进行监测和协调控制。下层四个轮毂电机控制器通过各自的CAN节点与CAN总线相连，上层电了差速控制器通过其内部的CAN通讯模块与CAN总线相连，以此方式主电子差速控制器和从轮毂电机控制器进行CAN通讯互传信息。方向盘的转角信号通过方向盘转角传感器传至电子差速控制器，电子加速踏板和电子制动踏板的开度电信号直接传至电子差速控制器，四个轮毂电机的工作电压、电流和转速信号由各自的轮毂电机控制器通过CAN节点上传至电子差速控制器。电子差速控制器对各轮毂电机的调压调速指令通过CAN总线下传至各轮毂电机控制器。车载仪表与电子差速控制器相连，用于显示电子差速控制器接收的四个轮毂电机转速、电压和电流信号，以及由轮毂电机转速确定的车速信号。 本实施例1中，电子差速控制器采用型号为TMS320F2812的DSP。主控芯片上运行的程序根据本专利技术采用C语言编写并经编译后下载到主控芯片中。轮毂电机控制器主控芯片采用英飞凌Infieon单本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动轮驱动汽车的电子差速控制系统，其特征在于：它包括控制器、各轮毂电机的电机控制器、用于测量方向盘转角的转角传感器、能输出开度值的电子加速踏板、用于测量轮毂电机实际转速的转速传感器；电子加速踏板、转速传感器、转角传感器的信号输出端分别和控制器的信号输入端连接，控制器与各轮毂电机控制器通讯连接；　　所述控制器包括第一级跟随控制模块和第二级跟随控制模块；　　第一级跟随控制模块用于根据电子加速踏板输出的开度值向参考轮毂电机控制器发出参考轮毂电机目标转速指令；所述参考轮毂电机为轮毂电机中的一个；　　第二级跟随控制模块用于通过以下公式得到向其它轮毂电机控制器发出所控轮毂电机目标转速指令：　　方向盘转角的绝对值小于等于σ时，ｎ↓［ｉ］↑［＊］＝ｇ↓［ｉ］.ｎ↓［１］，　　或　　方向盘转角的绝对值大于σ时，ｎ↓［ｉ］↑［＊］＝ｇ↓［ｉ］.ｎ↓［１］.ｆ↓［ｉ］（φ）；　　其中：ｎ↓［１］为参考轮毂电机的实际转速；ｎ↓［ｉ］↑［＊］为其它轮毂电机中的一个轮毂电机的目标转速；参考轮毂电机不输出动力时，１＜ｇ↓［ｉ］≤１．２５；参考轮毂电机输出动力时，ｇ↓［ｉ］＝１，为满足差速要求时第ｉ轮转速与参考轮转速ｎ↓［１］的比值随方向盘转角变化的函数，σ为设定的方向盘转动死区角度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：喻厚宇，黄妙华，李波，田哲文，李乐，廖凌宵，秦岭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]