基于實時內(nèi)核的電動車電子差速算法仿真

摘要 設計了一種基于嵌入式實時內(nèi)核ARTXl66的電動車電子差速算法，介紹了基于Ackermann-Jeantand 轉(zhuǎn)向模型的四輪速度關系、電子差速算法，并用MatIab／Simulink進行了仿真。通過實車試驗證明了該算法的可行性。
關鍵詞 Matlab／Simulink 電子差速算法 Infineon XCl64CS微控制器 實時內(nèi)核 ARTXl66

引言

伴隨著日益嚴重的大氣污染和能源危機，傳統(tǒng)的交通工具――汽車的發(fā)展面臨著一系列的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車消耗大量的石油資源，嚴重污染環(huán)境。這些無法避免的缺點使人們意識到，以清潔能源為動力的新一代汽車替代傳統(tǒng)汽車的重要性，其中的電動汽車技術(shù)已經(jīng)成為當今汽車領域的前沿課題之一。
電動汽車具有零排放，低噪聲，輕便，操控性能好等特點。此外隨著電動輪技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，在電動車上更容易實現(xiàn)四輪獨立驅(qū)動控制，進而為剎車防抱死系統(tǒng)(ABS)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)等主動安全系統(tǒng)的實現(xiàn)提供便利。
本文介紹一種基于嵌入式實時內(nèi)核ARTXl66的電子差速算法。

1 基于Ackermann轉(zhuǎn)向模型的四輪速度關系
根據(jù)汽車動力學分析可知，車輛轉(zhuǎn)彎行駛時，汽車外側(cè)車輪的行程要比內(nèi)側(cè)的長。如果通過一根整軸將左右車輪連接在一起，則會由于左右車輪轉(zhuǎn)速雖相等但行程不同而引起一側(cè)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移，不僅使輪胎過早磨損，無益地消耗功率，并且易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑的能力而使穩(wěn)定性變壞，操控性變差。為避免上述情況的出現(xiàn)，實現(xiàn)車輛的平順轉(zhuǎn)向，一般要求所有車輪在轉(zhuǎn)向過程中都做純滾動。對四輪獨立驅(qū)動電動車而言，即要求四個車輪在轉(zhuǎn)向過程中具有各自不同的轉(zhuǎn)速，并且各車輪的轉(zhuǎn)速應滿足一定的關系。該關系為設計汽車差速系統(tǒng)的主要依據(jù)。低速情況下，這一特定關系可由Ackermann模型推導得出。
使用Ackermann轉(zhuǎn)向模型進行轉(zhuǎn)向時，分析四輪速度關系的假設前提條件為：
①剛性車體；
②車輪作純滾動，即不考慮已發(fā)生滑移、滑轉(zhuǎn)；
③行駛時所有輪胎都未離開地面；
④輪胎側(cè)向變形與側(cè)向力成正比。
該轉(zhuǎn)向模型如圖1所示。

其中，軸距L和兩側(cè)軸線距離D是常數(shù)值，δ是方向盤的轉(zhuǎn)角，ω0為車繞轉(zhuǎn)向瞬心的角速度，V1、V2、V3、V4是4個轉(zhuǎn)動輪的速度。由圖1可得：