智能四驱车辆扭矩分配控制器设计与试验

摘要

智能四驱技术是未来四驱车辆发展的趋势，扭矩分配控制器性能的好坏决定了搭载四驱系统车辆的四驱性能。本文在充分调研国内外四驱技术研究现状的基础上，分析了几款典型四驱系统的核心控制技术，并对轴间扭矩分配装置进行了详细的分析和研究，获得了轴间扭矩分配装置前后轴扭矩分配的关系式。通过对电控多片式电磁离合器的工作原理探究，得到了离合器摩擦力矩的数学表达式，并针对某款电控分动器详细描述了其工作过程，在此基础上确定了本文所研究的四驱汽车扭矩分配系统的结构和控制方案。
　　针对设计方案，本文以飞思卡尔公司MC9S12XS256CAA为核心开展四驱车辆扭矩分配控制器硬件设计，详细介绍了系统中控制器核心电路、电源电路、复位及BDM电路、电磁线圈驱动电路、输入信号处理电路以及CAN总线通信电路的具体设计方案，并对控制系统中PCB硬件抗干扰的设计方法进行了说明。
　　在对车辆扭矩分配控制技术分析的基础上，结合控制系统硬件结构搭建和技术实现方案，对扭矩分配控制器软件进行编制：以CodeWarrior为开发平台，对控制系统软件框架、CAN总线通信程序、数据采集程序、PWM驱动程序等进行了编制说明，给出了部分程序的流程框图，对车辆行驶过程中的滑转率计算方法进行了阐述，并以车轮滑转率控制为目标设计了基于逻辑门限控制方法的扭矩分配控制器，确定了三种典型行驶工况下车辆扭矩分配的控制目标。
　　对所开发的扭矩分配控制器进行了功能验证，通过试验仪器对控制器各模块软硬件进行了功能调试和优化。为检验控制器控制性能好坏，搭建了扭矩分配控制器实车测试平台，并基于Labview软件开发了车辆行驶性能数据采集系统，通过不同行驶工况下的车辆实车试验分析，得出试验车辆在有扭矩分配控制器参与动力分配的情况下，车辆驱动和加速性能有了较大的提升，从而验证了所开发扭矩分配控制器对车辆四驱性能控制的有效性。

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第一章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2四轮驱动系统概述

1.3四驱系统国内外研究现状

1.4主要研究内容

第二章 四驱车辆扭矩分配控制技术分析

2.1典型四驱系统技术方案

2.2轴间扭矩分配技术研究

2.3四轮驱动汽车扭矩分配结构方案

2.4本章小结

第三章 控制系统硬件结构与技术实现

3.1 控制器硬件系统框架

3.2 微控制器及外围电路

3.3 电磁线圈驱动电路

3.4 输入信号处理电路

3.5 CAN通信接口电路

3.6 硬件抗干扰

3.7 本章小结

第四章 控制系统软件编制

4.1 软件编制总体思路

4.2 软件开发环境

4.3 CAN总线通信程序设计

4.4 车辆行驶数据采集

4.5 驱动轮滑动率计算

4.6 PWM控制程序

4.7 基于逻辑门限值的扭矩分配控制方法

4.8 本章小结

第五章 控制器功能调试及试验

5.1 控制器模块功能调试

5.2 控制器实车试验

5.3试验结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2展望

参考文献

致谢

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