【正文】 是康銅絲,而是采用了一種基于MOSFET管壓降的電流檢測(cè)電路，這種方式即節(jié)約了成本也保證了檢測(cè)精度。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)，ATmega64，他勵(lì)直流電機(jī)，PID模糊控制目錄摘要……………………………………………………………………………1第一章 緒論…………………………………………3 國(guó)外電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………3 本課題的任務(wù)和主要工作………………………………………………4第二章 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的控制理論基礎(chǔ)2．1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與制動(dòng)…………………………………………52．1．1直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩…………………………………52．1．2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性………………………………………6第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3．1系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)方案………………………………………………103．2主控制器MCU的介紹………………………………………………………103．2．1 MCU的選擇……………………………………………………………103．2．2 ATmega64的特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)…………………………………………113．3開(kāi)關(guān)電源模塊……………………………………………………………123．4電流檢測(cè)模塊……………………………………………………………133．5驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………………163．6電壓檢測(cè)電路……………………………………………………………173．7溫度檢測(cè)電路……………………………………………………………183．8加減速踏板信號(hào)檢測(cè)電路………………………………………………193．9 開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)…………………………………………………………203．10蜂鳴器報(bào)警電路…………………………………………………………203．11通訊模塊電路設(shè)計(jì)………………………………………………………213．12硬件抗干擾的設(shè)計(jì)……………………………………………………223．13本章小結(jié)…………………………………………………………………23第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)的控制策略研究………………………………………………244．1．1再生制動(dòng)控制策略……………………………………………………244．1．2驅(qū)動(dòng)控制策略…………………………………………………………244．2 主要任務(wù)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)………………………………………………264．2．1主程序…………………………………………………………………264． 勵(lì)磁、電樞PWM控制模塊………………………………………………274．2．3 電動(dòng)機(jī)速度測(cè)量……………………………………………………284．3 本章小結(jié)…………………………………………………………………29第五章 總結(jié)…………………………………………………………………30參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………31第一章 緒論 純電動(dòng)汽車(chē)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r與世界其他國(guó)家一樣，電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)工作在我國(guó)也正在如火如荼的進(jìn)行著：“十五”期間，國(guó)家從維護(hù)我國(guó)能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，設(shè)立“電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)’’，通過(guò)組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中國(guó)家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。北京奧運(yùn)會(huì)期間，奇瑞、長(zhǎng)安、東風(fēng)、一汽、京華及福田等汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位，向社會(huì)提供了自主研發(fā)的55輛純電動(dòng)鋰電池汽車(chē)、25輛混合動(dòng)力客車(chē)、75輛混合動(dòng)力轎車(chē)、20輛燃料電池轎車(chē)，以及400輛純電動(dòng)場(chǎng)地車(chē)等各種新能源汽車(chē)為奧運(yùn)會(huì)服務(wù)。美國(guó)政府動(dòng)員全美所有科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)(Electric vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)EV)的研究，在1991年，美國(guó)通用汽車(chē)公司、福特汽車(chē)公司、克萊斯勒汽車(chē)公司共同協(xié)議，成立了“先進(jìn)電池聯(lián)合體”(USABC)，共同研發(fā)新一代電動(dòng)汽車(chē)所需要的高性能電池。英國(guó)、意大利等歐洲國(guó)家都在開(kāi)展電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)工作。以上各國(guó)政府在大力扶持大型汽車(chē)集團(tuán)的同時(shí)，紛紛通過(guò)制定環(huán)保和節(jié)能法規(guī)，采取投資、稅收優(yōu)惠、政府補(bǔ)貼促進(jìn)消費(fèi)的政策，旨在搶占電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。2. 討論系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。4. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試與實(shí)驗(yàn)。因此，需要給出直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩的兩個(gè)數(shù)學(xué)公式，從而導(dǎo)出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式，即電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系式n=f(t)，然后才能說(shuō)明如何改變方程式中的相關(guān)參數(shù)來(lái)獲得所需人為機(jī)械特性。根據(jù)前述直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理可導(dǎo)出直流電動(dòng)機(jī)電樞電動(dòng)勢(shì)Ea為： （）式(2．1)中 P——電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)；N——電樞繞組總的導(dǎo)體數(shù)；a——電樞繞組的支路對(duì)數(shù)；φ——電動(dòng)機(jī)每極磁通(Wb)；n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r／min)；c（e）——電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。電動(dòng)勢(shì)常數(shù)C(e)和轉(zhuǎn)矩常數(shù)C(t)都是決定于電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，對(duì)于一臺(tái)已制的電動(dòng)機(jī)C(e)和C(T)都是恒定不變的常數(shù)，并且從式(2．1)和式(2．2)可知兩者之間的關(guān)系為： 2．1．2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性得出他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式： ()式（）中 R（a）——電樞繞組內(nèi)電阻； R（c）——電樞外串聯(lián)電阻； n(0) ——理想空載轉(zhuǎn)速； β ——機(jī)械特性斜率其中， 2．1．3他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速通過(guò)對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性數(shù)學(xué)方程式(2．3)的分析，可知改變其中U、φ、R（c）三個(gè)參數(shù)即可改變其轉(zhuǎn)速n。即轉(zhuǎn)速隨電源電壓降低，調(diào)速方向是從基數(shù)(額定轉(zhuǎn)速N(e))向下調(diào)節(jié)，并且電源電壓為不同值時(shí)，其機(jī)械特性的斜率都與固有機(jī)械特性斜率相等，即特性較硬?！醮耪{(diào)速的機(jī)械特性如圖2．2所示。增大后的電磁轉(zhuǎn)矩即為圖49中的T’，工作點(diǎn)由e點(diǎn)過(guò)渡到φ=φ1的人為機(jī)械特性曲線上的C點(diǎn)。由于勵(lì)磁電流一般較小，因此弱磁調(diào)速控制較方便、功耗也小，通過(guò)連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電源的電壓，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的弱磁恒功率調(diào)速，以獲得如圖2．3所示的低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率的調(diào)速特性?！?9】第三章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本章主要介紹了他勵(lì)直流電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)控制器的硬件設(shè)計(jì)，其中包括了控制器整體電路模塊的設(shè)計(jì)、電源模塊設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)、電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)和通信模塊設(shè)計(jì)等。本控制系統(tǒng)包括對(duì)電樞和勵(lì)磁的分別PWM控制模塊，電源模塊，開(kāi)關(guān)量處理模塊，和模擬量處理模塊，硬件性能滿足設(shè)計(jì)要求，可在此硬件系統(tǒng)上對(duì)MCU進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，從而達(dá)到最終的控制要求。選擇功能過(guò)強(qiáng)的控制器，則會(huì)造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價(jià)格比下降。(2)單片機(jī)的增強(qiáng)功能，例如看門(mén)狗，A／D功能，雙串口，RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)，EEPROM，CAN接口等。(6)單片機(jī)的工作電壓是否在常用范圍內(nèi)。根據(jù)上面所述的原則，結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際情況，儀表選用ATMEL公司生產(chǎn)的ATmega64單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片3．2．2 ATmega64的特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATmega64是ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、低功耗的8位AVR高檔微處理器，采用RISC結(jié)構(gòu)，具備IMIPS／MHz(百萬(wàn)條指令每秒／兆赫茲)的高速處理能力，有效緩減了系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。這樣使程序開(kāi)發(fā)更加方便，工作更可靠。具有大電流輸出可直接驅(qū)動(dòng)SSR和繼電器，內(nèi)有看門(mén)狗定時(shí)器，防止程序跑飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。I／O口有輸入／輸出，三態(tài)高阻輸入，也可設(shè)定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能，便于作各種應(yīng)用特性所需(多功能I／O口)。(5)具有模擬比較器、脈寬調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。內(nèi)置了同步串行接HSH、通用串行接HUART、兩線串行總線接HTWI(12C)，使網(wǎng)絡(luò)控制、數(shù)據(jù)傳送更為方便。因此，本系統(tǒng)選用ATmega64作為主控制芯片。電流型PWM是近年興起的新技術(shù)，與電壓型PWM相比，電流型PWM開(kāi)關(guān)電源具有更好的電壓和負(fù)載調(diào)整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性得以明顯改善，特別是其內(nèi)在的限流能力和并聯(lián)均流能力可以使控制電路簡(jiǎn)單可靠。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的理想器件。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3．3所示。系統(tǒng)的工作頻率f=24KHz。由于流過(guò)主開(kāi)關(guān)器件的電流通常都較大，所采用的霍爾器件或電流互感器的額定參數(shù)也必須很大，不僅成本高、體積大、安裝不方便，且不便于實(shí)現(xiàn)功率變換器的高功率密度。當(dāng)MOSFET功率開(kāi)關(guān)流過(guò)通態(tài)電流時(shí)，由于通態(tài)導(dǎo)通電阻的存在，在其導(dǎo)通溝道上有一定的壓降，又因器件的導(dǎo)通溝道電阻基本穩(wěn)定，該壓降與器件的通態(tài)電流成正比。因?yàn)樵矶际且粯拥?，故只分析采集電樞電流的電路。MCU電流采樣點(diǎn)V04為O。T1和T3是導(dǎo)通時(shí)刻，T2是MOSFET關(guān)斷時(shí)刻，Vl是導(dǎo)通時(shí)D3的管壓降，V2是運(yùn)放的零飄電壓。功率MOSFET為電壓型驅(qū)動(dòng)功率器件，常見(jiàn)的MOSFET柵極集成驅(qū)動(dòng)器