专利名称：电动汽车的电机差速控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的电动汽车电子差速控制系统。
背景技术：
目前，一般汽车分为前轮驱动和后轮驱动，而前轮驱动有最大的两个缺点1、操控性前驱最大的缺点就是操控性。前后最理想的重量分布是50 50，但是前驱车很少也很难做到这一点。因为相对部件集中的前部来说，后部重量变得很轻。后轮很容易失去抓地力， 尤其是在湿滑的路面上。2、前轮负载过大前轮既要负责牵引又要负责转向，任务太多自然无法尽善尽美，转向不够精确，加速和刹车时前桥的负担过重，抬头和点头更明显，影响舒适性。汽车转弯时外轮线速度要高于内轮，而公知的解决汽车转弯时内轮与外轮转速差异的方法为机械型的差速器(如
图1)。差速器C3)类型有很多，最普通的差速器由行星齿轮、行星轮架(差速器壳)、半轴齿轮等零件组成。电机( 在电机控制器(1)的控制下，动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两根半轴，分别驱动左、 右后轮G，5)。差速器的设计要求满足(左半轴转速)+ (右半轴转速)=2*(行星轮架转速)。当汽车直行时，左、右后轮G，5)与行星轮架三者的转速相等，处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加，但如果一个驱动轮丧失附着力的情况下，另外一个也没有驱动力。因此普通差速器在恶劣路况时性能并不好。对于左右驱动轮分别采用两个电机驱动时(如图2)，由于左右两后轮(4，5)没有相连的差速装置，在汽车转弯时，外轮必然要比内轮转得快。由于左右两个电机(11，12)驱动力相同，很易造成内轮打滑，轮胎出现异常磨损。而且在高速时，易失去方向的控制。特别是对于残疾人电动汽车，所有的机械差速装置都必须要求驱动轮之间有轴相连，而一旦残疾人电动汽车后轮有轴相连，那么后轮处汽车底板将无法下放作为轮椅升降导板用(如图3)。若将轮椅升降板伸出车外(如图4)，那么在位置有限的停车空间内残疾人很可能无法登车，因此传统的机械差速器将无法应用在这种新型残疾人电动汽车上，只能采用左右后驱动轮分别由两个电机驱动。
发明内容为了解决这种左右驱动轮分别采用两个电机驱动的电动汽车转弯时内外轮转速差调节问题，本实用新型提供了一套数字电子差速控制系统，这套系统不仅能使电动汽车两个后轮在转弯时保持角速度严格一致。在由于道路原因一个驱动轮丧失附着力的情况下，另一驱动轮不会失去驱动力，在恶劣路况时也有较好的性能。而且能使后轮之间无任何轴连接，特别适用于残疾人电动汽车。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是利用一个上位数字信号处理器(以下简称DSP) (8)将用户的速度命令及汽车前轮角度经过数字运算，从而来确定两个后轮各自的速度给定要求，并将这两个速度要求分别发送至两个下位DSP(9，10)。而这两个下级DSP(9，10)再对两个驱动电机(11,1 进行控制，分别带动两个后驱动轮G，5)。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是传统的机械差速器在汽车中的应用示意图。图中1为电机控制器，2为驱动电机，3为机械差速器，4为后轮(右)，5为后轮 (左)，6为前轮(右)，7为前轮(左)。图2是本实用新型的汽车应用示意图。图中8为上位DSP，9为下位DSP (左)，10为下位DSP (右)，11为驱动电机(左)， 12为驱动电机(右)，6为前轮(右)，7为前轮(左)，4为后轮(右)，5为后轮(左)。图3是无后轴残疾人电动汽车。图4是有后轴残疾人电动汽车。图5是本实用新型的在汽车转弯时的数学计算模型。图中4为后轮(右)，5为后轮(左)，6为前轮(右)，7为前轮(左)，angle为前轮(左)(7)转角，L为轴距，b为后轮距，h为左前轮与左后轮中心间距差，Rl为左后轮 (左)(5)的转弯半径。图6是上位DSP(S)基本信号输入输出流程图。图中8为上位DSP，13为前轮(左)(5)转角(angle)信息输入，14为用户速度(V) 命令输入，15为下位DSP (左)(9)所需的速度(Va)输出，16为下位DSP (右)(10)所需的速度(Vb)输出。图7是下位DSP (左)(9)的基本控制电路图。图中17为汽车电池，18为三相全桥电路，11为驱动电机(左)，19为电压检测与保护电路，20为驱动电路，21为电流检测与保护电路，22为传感器，8为上位DSP，9为下位 DSP (左)。图8是驱动电路00)流程图。图中23为双轨收发器，9为下位DSP (左)，18为三相全桥电路。
具体实施方式
本实用新型的汽车应用示意图如图2，利用角度传感器测出前轮转角，利用上位 DSP(S)自带的ADC转换将用户的速度命令及汽车前轮角度的模拟量转换为数字量，经过数字运算，从而来确定两个后轮(4，幻各自的速度给定要求，并将这两个速度要求通过串口分别发送至两个下位DSP(9、10)。而这两个下位DSP(9，10)再对两个驱动电机(11，12)进行基于比例积分微分(PID)的转速电流环双环控制，并由这两个驱动电机(11，12)分别带动两个后驱动轮G，5)。上位DSP(S)基于前轮转角控制的数学原理如图5，其中前轮(左)(7)转角为 angle，轴距为L，后轮距b，左前轮与左后轮中心间距差为h。由图可以算出后轮(左)(5) 转弯半径Rl = L/tan (angle)-h，从而可以得到汽车内外轮线速度比Va/Vb = Rl/(Rl+b)。[0026]上位DSP(S)基本信号输入输出流程如图6，上位DSP(S)经过自带的ADC模块接受模拟量的角度信息(1 及用户速度(14)命令，并通过上述公式计算出两个下位DSP (9， 10)所需的速度给定Va (15)，Vb (16)，并分别通过SCI-A和SCI-B发送至两个下位DSP (9， 10)。其中上位DSP (8)基于DSP2812的部分控制主程序如下
include "DSP281xJ)evice. h" // DSP281x Headerfile Include File
#include "DSP281x—Examples. h〃 // DSP281x Examples Include File
^include <math. h>
extern int angle, V, Va, Vb, L, b, h;
Void Initsci(void)
EALLOW;
GPIOMuxRegs. GPFMUX. al1=0x0030; GpioMuxRegs. GPGMUX. all=0x0030; EDIS;
SciaRegs. SCIFFTX. al1=0x8000; SciaRegs. SCICCR. all =0x0007； SciaRegs. SCICTL1. all =0x0003； SciaRegs. SCICTL2. all =0x0003；
//GPIO
11 enable TX, RX, internal SCICLK,SciaRegs. SCICTL2. bit. RXBKINTENA =1；
SciaRegs. SCICTL1. all =0x0023; // Relinquish SCI from Reset
ScibRegs. SCIFFTX. al1=0x8000;
ScibRegs. SCICCR. all = 0x0007;
ScibRegs.SCICTL1. all = 0x0003;
ScibRegs. SCICTL2. all = 0x0000;
Sci bRegs. SCICTL1. all = 0x0023;
return;
void StartAdcO
AdcRegs. ADC—ST_FLAG. bit. INT—SEQ1_CLR=1； AdcRegs. ADCTRL2. bit. RST—SEQl = 1;/+Reset SEQl*/ AdcRegs. ADCTRL2. bit. S0C_SEQ1 =1 ； 启动 AD*/
Void ADCResultRead(void)
angle=AdcRegs. RESULT11； V=AdcRegs. RESULT12;
Void main(void)
InitSysCtrl ()； DINT;
InitPieCtrlO ; IER = 0x0000； IFR : 0x0000; InitPieVectTableQ ； Initsci ()； InitAdc ()；
While(I)
{ unsigned int Rl, R2; StartAdc ()； ADCResultReadO ； Rl=L/tan(angle)_h R2=Rl+b Vb=V;
Va=Vb*Rl/R2 SciaRegs. SCITXBUF-Va; ScibRegs. SCITXBUF=Vb 下位DSP (左)(9)的基本控制电路如图7，下位DSP (左)(9)的控制电路由下位DSP (左)(9)，三相全桥电路(18)，电压检测与保护电路(19)，驱动电路(20)，电流检测与保护电路(21)，传感器02)组成。下位DSP(左)(9)采用TI公司的数字信号处理器 DSP-TMS320F2812作为控制芯片。由上位DSP (8)将速度给定Va (15)通过SCI-A发送给下位DSP (左)(9)；采用电流互感器检测A、B两相电流，因电机绕组是三相星型连接易得第三相C相电流。电流检测经电流检测保护电路调理，保证其在采样电路所要求的0-3V量程内，然后送至下位DSP(左)(9)的三个AD采样口。若电流超过危险值，则电流检测保护电路通过PDPINTA中断使下位DSP (左)(9)的PWM波停止输出，从而使驱动电机(左) (11)停止运转。而驱动电机(左)(11)的速度采样则通过传感器0 送入下位DSP(左) (9)。主功率电路采用三相全桥电路(18)，功率管采用功率M0SFET，其中汽车电池(17)输出直流电压，通过下位DSP(左)(9)用PWM波控制的三相全桥电路(17)来控制驱动电机 (左)(11)。因为从下位DSP(左)(9)发出PWM驱动信号驱动能力小，速度快，而功率管的驱动信号速度慢，因此需要在两者之间设置PWM驱动电路00)来使不同步的信号匹配。PWM驱动电路QO)(如图8)的芯片采用双轨收发器(23)，型号为SN74LVCC4245。 SN74LVCC4245采用双轨供电，B 口采用3. 3V供电，可以和下位DSP (左)⑶)的PWM的输出口直接连接；A 口采用5V供电，可以直接驱动功率管。由于功率管驱动信号为高电平有效开通，在系统未进入运行前，为确保逆变器功率电路的安全，通过下拉电阻保证为低电平输入，这样系统的上电初始状态将封锁所有逆变器开关信号，以防功率桥发生直通。另设电压检测保护电路(19)来检测三相全桥电路(18)的输入电压，一旦超过危险值会立即关闭PWM驱动电路OO)。下位DSP (右)(10)的基本控制电路与下位DSP (左)(9)的基本控制电路相同。
权利要求1.一种电动汽车的电机差速控制系统，其特征是利用数字信号处理器(DSP)(S)自带的ADC转换将用户的速度命令及汽车前轮角度的模拟量转换为数字量并进行运算，之后通过串口输送给两个下级的数字信号处理器(DSP) (9，10)驱动电机(11，12)。
2.根据权利要求1所述的差速控制系统，其特征是通过测量电动汽车前轮的转角来确定其两个后驱动轮在转弯时的速度比Va/Vb。
专利摘要一种能够运用于电动汽车的电机差速控制系统，利用角度传感器测出前轮转角，然后与用户速度命令一起送入上位数字信号处理器(8)，进行数字处理后控制两个下位数字信号处理器(9，10)的速度给定，最终实现转弯时两个后驱动轮(4，5)的驱动电机(11，12)协同工作。
文档编号B62D11/04GK201980292SQ201120126600
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者陈康 申请人:常州格林兰德车辆有限公司