【正文】 是康銅絲,而是采用了一種基于MOSFET管壓降的電流檢測電路，這種方式即節(jié)約了成本也保證了檢測精度。關鍵詞：電動汽車，ATmega64，他勵直流電機，PID模糊控制目錄摘要……………………………………………………………………………1第一章 緒論…………………………………………3 國外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………3 本課題的任務和主要工作………………………………………………4第二章 他勵電動機的控制理論基礎2．1他勵直流電動機的調速與制動…………………………………………52．1．1直流電動機電樞電動勢和電磁轉矩…………………………………52．1．2 他勵直流電動機的機械特性………………………………………6第三章系統(tǒng)的硬件設計3．1系統(tǒng)硬件的整體設計方案………………………………………………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)部結構…………………………………………113．3開關電源模塊……………………………………………………………123．4電流檢測模塊……………………………………………………………133．5驅動電路的設計…………………………………………………………163．6電壓檢測電路……………………………………………………………173．7溫度檢測電路……………………………………………………………183．8加減速踏板信號檢測電路………………………………………………193．9 開關量輸入信號…………………………………………………………203．10蜂鳴器報警電路…………………………………………………………203．11通訊模塊電路設計………………………………………………………213．12硬件抗干擾的設計……………………………………………………223．13本章小結…………………………………………………………………23第四章系統(tǒng)的軟件設計 電動汽車的控制策略研究………………………………………………244．1．1再生制動控制策略……………………………………………………244．1．2驅動控制策略…………………………………………………………244．2 主要任務模塊的詳細設計………………………………………………264．2．1主程序…………………………………………………………………264． 勵磁、電樞PWM控制模塊………………………………………………274．2．3 電動機速度測量……………………………………………………284．3 本章小結…………………………………………………………………29第五章 總結…………………………………………………………………30參考文獻………………………………………………………………………31第一章 緒論 純電動汽車在國內(nèi)的發(fā)展狀況與世界其他國家一樣，電動汽車研發(fā)工作在我國也正在如火如荼的進行著：“十五”期間，國家從維護我國能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競爭力、實現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，設立“電動汽車重大科技專項’’，通過組織企業(yè)、高等院校和科研機構，集中國家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進行聯(lián)合攻關。北京奧運會期間，奇瑞、長安、東風、一汽、京華及福田等汽車生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合清華大學、北京理工大學等單位，向社會提供了自主研發(fā)的55輛純電動鋰電池汽車、25輛混合動力客車、75輛混合動力轎車、20輛燃料電池轎車，以及400輛純電動場地車等各種新能源汽車為奧運會服務。美國政府動員全美所有科研機構進行電動汽車(Electric vehicle，簡稱EV)的研究，在1991年，美國通用汽車公司、福特汽車公司、克萊斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了“先進電池聯(lián)合體”(USABC)，共同研發(fā)新一代電動汽車所需要的高性能電池。英國、意大利等歐洲國家都在開展電動汽車的研發(fā)工作。以上各國政府在大力扶持大型汽車集團的同時，紛紛通過制定環(huán)保和節(jié)能法規(guī)，采取投資、稅收優(yōu)惠、政府補貼促進消費的政策，旨在搶占電動汽車產(chǎn)業(yè)制高點。2. 討論系統(tǒng)的硬件設計。4. 進行系統(tǒng)調試與實驗。因此，需要給出直流電動機電樞電動勢和電磁轉矩的兩個數(shù)學公式，從而導出他勵直流電動機的機械特性數(shù)學方程式，即電動機的電磁轉矩和轉速之間的函數(shù)關系式n=f(t)，然后才能說明如何改變方程式中的相關參數(shù)來獲得所需人為機械特性。根據(jù)前述直流電動機的結構原理可導出直流電動機電樞電動勢Ea為： （）式(2．1)中 P——電動機極對數(shù)；N——電樞繞組總的導體數(shù)；a——電樞繞組的支路對數(shù)；φ——電動機每極磁通(Wb)；n——電動機轉速(r／min)；c（e）——電動勢常數(shù)。電動勢常數(shù)C(e)和轉矩常數(shù)C(t)都是決定于電動機結構的數(shù)據(jù)，對于一臺已制的電動機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)可知兩者之間的關系為： 2．1．2 他勵直流電動機的機械特性得出他勵直流電動機的機械特性數(shù)學方程式： ()式（）中 R（a）——電樞繞組內(nèi)電阻； R（c）——電樞外串聯(lián)電阻； n(0) ——理想空載轉速； β ——機械特性斜率其中， 2．1．3他勵直流電動機的調速通過對他勵直流電動機的機械特性數(shù)學方程式(2．3)的分析，可知改變其中U、φ、R（c）三個參數(shù)即可改變其轉速n。即轉速隨電源電壓降低，調速方向是從基數(shù)(額定轉速N(e))向下調節(jié)，并且電源電壓為不同值時，其機械特性的斜率都與固有機械特性斜率相等，即特性較硬?！醮耪{速的機械特性如圖2．2所示。增大后的電磁轉矩即為圖49中的T’，工作點由e點過渡到φ=φ1的人為機械特性曲線上的C點。由于勵磁電流一般較小，因此弱磁調速控制較方便、功耗也小，通過連續(xù)調節(jié)勵磁電源的電壓，即可實現(xiàn)無級的弱磁恒功率調速，以獲得如圖2．3所示的低速恒轉矩、高速恒功率的調速特性?！?9】第三章系統(tǒng)的硬件設計本章主要介紹了他勵直流電機電動汽車控制器的硬件設計，其中包括了控制器整體電路模塊的設計、電源模塊設計、驅動模塊設計、電流檢測模塊設計和通信模塊設計等。本控制系統(tǒng)包括對電樞和勵磁的分別PWM控制模塊，電源模塊，開關量處理模塊，和模擬量處理模塊，硬件性能滿足設計要求，可在此硬件系統(tǒng)上對MCU進行軟件設計，從而達到最終的控制要求。選擇功能過強的控制器，則會造成資源浪費，使產(chǎn)品的性能價格比下降。(2)單片機的增強功能，例如看門狗，A／D功能，雙串口，RTC(實時時鐘)，EEPROM，CAN接口等。(6)單片機的工作電壓是否在常用范圍內(nèi)。根據(jù)上面所述的原則，結合本系統(tǒng)實際情況，儀表選用ATMEL公司生產(chǎn)的ATmega64單片機作為主控模塊的核心芯片3．2．2 ATmega64的特性與內(nèi)部結構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結構，具備IMIPS／MHz(百萬條指令每秒／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。這樣使程序開發(fā)更加方便，工作更可靠。具有大電流輸出可直接驅動SSR和繼電器，內(nèi)有看門狗定時器，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，也可設定內(nèi)部拉高電阻作輸入端的功能，便于作各種應用特性所需(多功能I／O口)。(5)具有模擬比較器、脈寬調制器、模數(shù)轉換功能。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，與電壓型PWM相比，電流型PWM開關電源具有更好的電壓和負載調整率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(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單可靠。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅動功率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。由于流過主開關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，且不便于實現(xiàn)功率變換器的高功率密度。當MOSFET功率開關流過通態(tài)電流時，由于通態(tài)導通電阻的存在，在其導通溝道上有一定的壓降，又因器件的導通溝道電阻基本穩(wěn)定，該壓降與器件的通態(tài)電流成正比。因為原理都是一樣的，故只分析采集電樞電流的電路。MCU電流采樣點V04為O。T1和T3是導通時刻，T2是MOSFET關斷時刻，Vl是導通時D3的管壓降，V2是運放的零飄電壓。功率MOSFET為電壓型驅動功率器件，常見的MOSFET柵極集成驅動器