【正文】 感謝四年來教授我知識的所有老師，是您們的教導為我建立起知識的基石，讓我的求學之路走的更遠更好。隨著電動汽車的快速發(fā)展，電動汽車控制器的研究與設計是一項內容豐富而復雜的課題，本設計只是其中的一個部分，而且由于是新產品的開發(fā)和本人的知識能力所限，后續(xù)還有很多需要完善和進一步研究的地方。通訊接口的實際使用效果，可以使用串口調試軟件進行測試。圖57所示為RS232通訊接口硬件電路。是2（RXD）、3（TXD）、5 （GND）。第二路RS232邏輯電平輸入,來自RS232接口TXD端。但是RS232有著廣泛的大眾基礎，它的技術透明，規(guī)范簡單，容易掌握。其中ADC模塊模擬供電電壓應與數(shù)字供電電壓分開供電（模擬地與數(shù)字地同樣也需要分開，以保證ADC的精度并提高ADC的抗干擾能力）。3腳為手動復位輸入，當該腳電位被拉低時，會在2腳產生一個復位輸出，復位輸出信號一直有效，直到電源電壓處于正常范圍180ms后才變成高電平。LF2407A具有內部鎖相環(huán)，用來從一個較低頻率的外部時鐘通過鎖相環(huán)倍率電路實現(xiàn)內部倍率。上升沿和下降沿的時間。當司機踩油門時，相當于圖中變阻器變化，從而使信號ADC在0V至3V之間變化，經過一個分壓阻容網絡和一個電壓跟隨器后得到ADCOUT，這個信號在0V至3V之間變化，ADCOUT輸入到DSP芯片內部集成的AD轉換器，DSP芯片便可以根據(jù)采樣得到的數(shù)字量大小判斷油門踩下的程度，輸出對應的轉矩，從而實現(xiàn)電動汽車的啟動、加速等動作。圖43 速度檢測電路 加速踏板相關電路設計加速踏板，就是改變發(fā)動機轉速的裝置，一般情況下，踩下加速踏板，改變的都是節(jié)氣門開度。光電編碼器在電機控制中可以用來測量電機轉子的磁場位置和機械位置以及轉子的磁場和機械位置的變化速度與變化方向。光電編碼器廣泛應用于角度測量，長度測量，速度測量，位置測量，同步控制等。根據(jù)檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式，根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。本文對速度檢測采用光電編碼器。 圖312為系統(tǒng)保護電路。如圖310所示，（對應75V）（對應65V）進行比較，比較器輸出高低電平信號與電流保護電路相同，分別送入系統(tǒng)保護的7432和DSP芯片的數(shù)據(jù)輸入端。 HCNR201光電耦合器是一種由三個光電元件組成的器件，主要技術指標如下： 1：具有 土5％的傳輸增益誤差和 ％的線性誤差； 2：具有 DC一1MHz的帶寬； 3：絕緣電阻高達Ω。因此，在電動汽車的整車系統(tǒng)設計時，必須重視電動汽車的電池管理系統(tǒng)的設計。電路如圖35所示.為了實現(xiàn)溫度精確測量，采用LM35的全溫度測量接線方法，取Vcc=5Ｖ，圖中： 電阻R的阻值按照 R=Vcc/50uA來選擇。在主電路進行電流檢測時，一旦檢測到主電路的電流過流時，應該立即封鎖控制信號輸出，通知DSP關斷所有控制信號并報警，關斷開關器件并采取相應的措施。 圖32 電流采樣電路圖　電流信號處理電路 當測量電阻取10Ω時， V～+。示意圖如圖31。 基于霍爾電流傳感器的電流采樣電路 閉環(huán)霍爾電流傳感器是利用霍爾器件為核心敏感元件用于隔離檢測電流的模塊化產品，它的工作原理是霍爾磁平衡式的。每個事件管理器均包括如下資源:兩個16位通用定時器，8個16位脈寬調制（PWM)通道，對外部事件進行定時捕捉的3個捕捉單元，其中2 個具有直接與光電編碼器輸出脈沖相連接的能力，防止擊穿故障的可編程PWM死區(qū)控制；(5)可擴展的外部存儲器總共有192K字16位的空間，分為64K字程序存儲空間、64K字的數(shù)據(jù)存儲空間和64K字的I/O空間；(6)看門狗(WD)定時器模塊；(7)雙8路或單16路10位A/D轉換器，具有可編程自動排序功能，最小轉換時間為375ns；(8)，即控制器局域網模塊；(9)串行通訊接口(SCI)和16位串行外部設備接口(SPI)；(10)7個專用于串行掃描仿真口 (JTAG口)的引腳，允許對器件進行非侵入式的仿真，即無需使用連接至器件的全部引腳的插入式電纜。由于具有專用的應用乘法器，乘法可在一個指令周期內完成。專用型DSP芯片是為特定的DSP運算而設計，更適合特殊的運算，如數(shù)字濾波，卷積和FFT等。這是根據(jù)DSP芯片的工作時鐘和指令類型來分類的。自1980年以來，DSP芯片得到了突飛猛進的發(fā)展，DSP芯片的應用越來越廣泛。（6） 具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。德州儀器、Freescale等半導體廠商在這一領域擁有很強的實力。新能源汽車中，電機驅動和動力電池控制是兩大核心部分，因此以電機控制器和動力電池控制器為切入點進軍新能源汽車行業(yè)，是符合實際、又具有前瞻性的策略。如果說電機驅動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，則智能化的能量管理系統(tǒng)無疑就是電動汽車的大腦。電機驅動系統(tǒng)是電動汽車的心臟。因此,目前世界各國政府以及各大汽車公司紛紛投入巨資 ,進行 PEMFC 電動汽車的研究與開發(fā)。除此之外，我們還可以改變控制策略、修正控制參數(shù)和模型來提高控制系統(tǒng)的實用性和可靠性。我國電動汽車重大科技專項實施幾年來，經過200多家企業(yè)、高校和科研院所的2000多名技術骨干的努力，目前已取得了重大進展。以日、美、歐為代表的眾多發(fā)達國家的科研機構、電力公司、車輛公司紛紛推出了電動汽車的概念車，并且一些型號已開始進入生產階段。近30年來，世界范圍內能源意識和環(huán)保意識空前強化，電動汽車重新受到高度重視。在這種嚴峻的形勢下，我國汽車工業(yè)的未來發(fā)展需要我們好好思考。 在本文中，首先概述了汽車研究的背景和意義、發(fā)展現(xiàn)狀、關鍵技術等。同時隨著能源危機和環(huán)境污染的日益嚴重，發(fā)展一種高性能的電動汽車取代燃油汽車己經成為一種必然趨勢。還描述了加速踏板給定信號轉換電路，電池電壓轉換，RS232通訊電路等。研制開發(fā)更節(jié)能、更環(huán)保、使用替代能源的新型汽車成為各大汽車公司的當務之急，隨著持續(xù)發(fā)展面臨著日趨嚴峻的形勢，從而這些因素都主導著汽車工業(yè)勢必朝著低噪聲、零排放、綜合利用能源的方向發(fā)展。1991年通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司組建了美國高效電池聯(lián)合企業(yè)：1994年克萊斯勒汽車公司的甲醇燃料電池汽車Necar3問世；1996年通用、豐田聯(lián)合研制的EVl蓄電池電動汽車進入市場。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)競爭力及實現(xiàn)我國工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，自上世紀80年代以來，我國就非常重視電動汽車的發(fā)展，“八五”期間，“九五”期間，正式列入國家重大科技產業(yè)工程項目?？梢灶A言，在全球性大力推進研究開發(fā)電動汽車技術的21世紀，電動汽車的產業(yè)化并進入商業(yè)營運市場的實用化時期即將到來。此外，電池是電動汽車的動力源泉,也是一直制約電動汽車發(fā)展的關鍵因素。電動汽車的關鍵技術包括汽車技術、電氣技術、電子技術、信息技術和化學技術等。目前推廣電動汽車的主要障礙是一次充電的續(xù)駛里程不足和初始成本較高，而電動汽車的能源系統(tǒng)正是導致這些問題的主要原因。電動汽車的各子系統(tǒng)之間的相互作用會影響整車的性能。20世紀60年代以來，隨著計算機和信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術應運而生并得到迅速的發(fā)展。（3） 片內具有快速RAM，通常可通過獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問。近年來，數(shù)字信號處理理論在不斷取得進步的同時，隨著半導體技術的突飛猛進，專用的數(shù)字信號處理器芯片也獲得了飛速發(fā)展。此外，DSP芯片的發(fā)展，是DSP系統(tǒng)的成本、體積、重量和功耗都有很大程度的下降。處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線的不同階段。 DSP型號選擇 TMS320LF2407A是基于TMS320CZXX型16位定點數(shù)字信號處理器的新型DSP控制器。電動汽車運行過程中，各部分溫度，電壓等要保持在一定范圍內。當原副邊補償電流產生的磁場在磁芯中達到平衡時： NIN= nIM （2） 式中：N為原邊線圈的匝數(shù)；IN為原邊電流；n為副邊線圈的匝數(shù)。原邊額定有效值電流為300A，副邊額定有效值電流為100mA，最大測量電流為500A，轉換率為1:3000。圖33為信號處理電路。與熱敏電阻、熱電偶等傳統(tǒng)傳感器相比，具有線性好、精度高、 體積小、校準方便、價格低等特點，非常適合溫度的測量工作。 圖36溫度信號處理電路 溫度保護電路溫度保護是利用設定好的電阻進行電壓分壓，如果溫度高于某一設定值，（對應70℃）電壓進行比較，當大于設定值時，就發(fā)送信號給DSP芯片，DSP芯片就會產生相應的中斷，關閉相應的程序，以免系統(tǒng)受損。 在本文的電壓檢測中采用線性光耦 HCNR20l 實現(xiàn)了被測模擬信號與控制系統(tǒng)之間的線性隔離。正是利用這種特性，線性光耦才能達到滿意的線性度。當故障出現(xiàn)時，保護電路動作，一方面直接封鎖控制信號輸出，另一方面通知CPU，由CPU關閉控制信號，實現(xiàn)停機并給出顯示信息。在中斷服務子程序中，CPU首先判斷所檢測到的是下降沿還是上升沿。此外，為判斷旋轉方向，碼盤還可提供相位相差90。 絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤，每條道上有透光和不透光的扇形區(qū)相間組成，相鄰碼道的扇區(qū)數(shù)目是雙倍關系，碼盤上的碼道數(shù)目是它的二進制數(shù)碼的位數(shù)，在碼盤的一側是光源，另一側對應每一碼道有一光敏元件，當碼盤在不同位置時，各光敏元件根據(jù)受光照與否轉換出相應的電平信號，形成二進制數(shù)。因存在半個時間單位的問題，可能會有1個時間單位的誤差。 從增量編碼器中檢測到的A、B相電壓方波脈沖信號，經光電隔離后進入 74LS14（六反向施密特觸發(fā)器） 轉換成幅值較低的脈沖信號輸入到DSP的編碼器接QEP1和QEP2引腳，QEP電路對兩路脈沖的前后沿均進行計數(shù)，產生CLOCK脈沖作為定時器的時鐘輸入，從而不需要再添加任何硬件便可以完成對光電編碼脈沖的四倍頻，這樣就使每轉得到4000個脈沖，提高了分辨率。當踏板被踏下一定角度時，將輸出0NV的電壓量，輸入電機控制器調節(jié)電機轉速，輸入電壓隨踏板踏下的角度增大而增大。（2）信號電平。這里給出諧振器方式的時鐘輸入電路圖，如圖51所示。但其功耗較大，可靠性差；當電源出現(xiàn)瞬態(tài)降落時，由于RC的響應速度較慢，無法產生符合要求的復位脈沖，另外電阻，電容容易受工作環(huán)境溫度的影響，會給復位帶來不必要的困難，由于DSP系統(tǒng)的時鐘頻率較高，在運行時極易產生干擾和被干擾，所以需要較高可靠性的復位電路。在與地之間接入100k的下拉電阻，可確保有效。圖54電源轉換電路 RS232通訊接口RS232是最常用的異步通訊接口。 圖55 MAX232各引腳排列圖RS232標準接口中的主要信號是“發(fā)送數(shù)據(jù)”和“接受數(shù)據(jù)”，它們用來在兩個系統(tǒng)或設備之間傳送信息。（CMOS、TTL邏輯電平)同時RS232的機械指標規(guī)定：RS232接口通向外部的連接器（插針插頭）是一種“D”型25針插頭。RS－232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。工作電壓在3V到5V之間變動，所獲得的倍壓輸出將在5V一9V范圍內相應變化。將電動機、蓄電池等設備的即時信息通過傳感器轉換成相應的電流電壓信號，再轉換成DSP可以接受的信號，送入其相應的引腳。通過這次的設計，真正提高了自己的知識以及動手的能力。附錄附錄電機電流檢測電路過電流保護電路溫度檢測電路溫度保護電路蓄電池電壓檢