【正文】 相應(yīng)的I／0口接收到0的低電平信號。在加減速踏板中，安裝了微動(dòng)開關(guān)，配合加速器的使用，可以提高系統(tǒng)的可靠性，微動(dòng)開關(guān)閉合時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)加速器的信號進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行，微動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，速度為零，轉(zhuǎn)入靜止準(zhǔn)備狀態(tài)。在本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，加速器采用線性霍爾測量駕駛員的速度給定信號，其輸出為0．5V4．5V的電壓信號，該信號經(jīng)過RC濾波和電壓跟隨器后送人微處理器的A／D口。溫度檢測電路如圖3．8所示。在驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中電路設(shè)計(jì)中，溫度信號的檢測采用玻封的NTC熱敏電阻裝在散熱器上作為溫度傳感器，NTC熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，其電阻值變小，通過查閱器件資料，可得到具體型號的NTC熱敏電阻在不同環(huán)境溫度下所對應(yīng)的阻值。MOSFET的損耗都轉(zhuǎn)換成熱量，并變成溫升，但MOSFET溫度過高時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性將會下降，甚至造成功率器件損壞。當(dāng)功率電路出現(xiàn)故障時(shí)，充電電路的電流較大，PTC功率電阻溫度升高，其阻值升高，起到抑制充電電流，保護(hù)電路板的功能。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)先通過二極管和PTC功率熱敏電阻給功率電路中的濾波電容充電，延時(shí)lS后，通過檢測B+點(diǎn)的電壓，電壓過低，可以判斷功率電路出現(xiàn)故障，發(fā)出故障報(bào)警信號；電壓過高，發(fā)出報(bào)警信號。電壓檢測電路如圖3．7所示。在MOSFET柵極串聯(lián)一個(gè)限流電阻Rl，降低MOSFET的開關(guān)速度，減小電壓電流的變化率，降低EMI，且對動(dòng)態(tài)均流有顯著的作用，但增大了MOSFET的開關(guān)損耗，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，取R1的電阻值為15Ω；電阻R2是防靜電電阻，以免由于靜電燒損功率管；采用15V的TvS防止驅(qū)動(dòng)電壓過高，損壞功率管。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用IR2110作為驅(qū)動(dòng)芯片。功率MOSFET為電壓型驅(qū)動(dòng)功率器件，常見的MOSFET柵極集成驅(qū)動(dòng)器為IR公司生產(chǎn)的IR21XX系列高壓浮動(dòng)MOS柵極驅(qū)動(dòng)集成電路，該集成電路將驅(qū)動(dòng)一個(gè)高壓側(cè)和一個(gè)低壓側(cè)MOSFET所需的絕大部分功能集成在一個(gè)封裝內(nèi)，它們依據(jù)自舉原理工作，驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)和低壓側(cè)兩個(gè)元件時(shí)，不需要獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源，因而使電路得到簡化，而且開關(guān)速度快，可以得到理想的驅(qū)動(dòng)波形。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路，可以使電力電子器件工作在較為理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗。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。 V03=K*(V01．V02)；K=(R9／R8)為電壓放大倍數(shù)；V03經(jīng)過C1和R10組成的濾波電路可得電壓V04，此時(shí)V04的電壓即能準(zhǔn)確Ql上的管壓降，將V04的電壓送入MCU進(jìn)行處理。MCU電流采樣點(diǎn)V04為O。他勵(lì)電機(jī)電樞電流檢測電路如圖3．4所示。因?yàn)樵矶际且粯拥?，故只分析采集電樞電流的電路。即? （）式（）中，V（DSN）——OS開關(guān)的漏源通態(tài)壓降； R（D）——溝道等效電阻；Id——漏極電流。當(dāng)MOSFET功率開關(guān)流過通態(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。3．4．1 MOSFET電流檢測原理MOSFET的通態(tài)電阻具有正的溫度系數(shù)，約為0．4％一0．8％，有利于采用多MOSFET管并聯(lián)。由于流過主開關(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。3．4電流檢測模塊在功率變換器中，經(jīng)常要對流過主功率開關(guān)器件的電流進(jìn)行檢測，其目的主要有兩個(gè)：1)對功率變換器進(jìn)行過流保護(hù)；2)作為功率變換器控制器的電流反饋檢測量。系統(tǒng)的工作頻率f=24KHz。外接的定時(shí)電阻R（T）和定時(shí)電容C（T），決定系統(tǒng)的工作頻率，f=1．8／R（T）C（T）。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3．3所示。開關(guān)電源控制電路是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)PI控制系統(tǒng)。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。UC3842是高性能固定頻率電流模式控制器專為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供只需要最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。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單可靠。高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性電源相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)效率高；2)體積小、重量輕；3)穩(wěn)壓范圍廣；4)性能靈活、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)；5)可靠性高，當(dāng)開關(guān)損壞時(shí)，也不會有危及負(fù)載的高低壓出現(xiàn)。因此，本系統(tǒng)選用ATmega64作為主控制芯片。不可破解的位加密鎖Lock bit技術(shù)，F(xiàn)lash保密位單元深藏于芯片內(nèi)部，無法用電子顯微鏡看到保密位，可多次燒寫的Flash且具有多重密碼保護(hù)鎖死(LOCK)功能，因此可快速完成產(chǎn)品商品化，并可多次更改程序(產(chǎn)品升級)而不必浪費(fèi)IC芯片或電路板，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量及競爭力。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。使得工業(yè)控制中的模擬信號處理更為簡單方便。(5)具有模擬比較器、脈寬調(diào)制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。AVR程序?qū)懭肟梢圆⑿袑懭?用萬用編程器)，也可用串行ISP(通過PC機(jī)RS232H或打印E1)在線編程擦寫。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)。I／O口功能強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)能力大。具有大電流輸出可直接驅(qū)動(dòng)SSR和繼電器，內(nèi)有看門狗定時(shí)器，防止程序跑飛，從而提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。在和M51單片機(jī)外接相同晶振條件下，AVR單片機(jī)的工作速度是M51單片機(jī)的30一40倍；并且增加了休眠功能及低功率、非揮發(fā)的CMOS工藝，一般耗電在1～2．5mA，典型功耗情況，WDT關(guān)閉時(shí)為100hA，其功耗遠(yuǎn)低于M51單片機(jī)，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備。這樣使程序開發(fā)更加方便，工作更可靠。其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下：【6】(1)自帶廉價(jià)的程序存儲器(FLASH)和非易失的數(shù)據(jù)存儲器(EEPROM)。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。(8)編程器以及仿真器的價(jià)格，單片機(jī)開發(fā)是否支持高級語言以及編程環(huán)境要好用易學(xué)。(6)單片機(jī)的工作電壓是否在常用范圍內(nèi)。(4)芯片的封裝形式，如DIP封裝，PLCC封裝及表面貼附封裝等。(2)單片機(jī)的增強(qiáng)功能，例如看門狗，A／D功能，雙串口，RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)，EEPROM，CAN接口等?？紤]到單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡單容易上手且系統(tǒng)對速度要求不高，因此本系統(tǒng)選用一款高性價(jià)比的單片機(jī)充當(dāng)MCU。選擇功能過強(qiáng)的控制器，則會造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價(jià)格比下降。選擇一款合適的控制器對整個(gè)系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。本控制系統(tǒng)包括對電樞和勵(lì)磁的分別PWM控制模塊，電源模塊，開關(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MCU進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，從而達(dá)到最終的控制要求。3．1系統(tǒng)硬件的整體設(shè)計(jì)方案本電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)是基于他勵(lì)直流電機(jī)設(shè)計(jì)的，控制器的硬件設(shè)計(jì)既要達(dá)到動(dòng)力性能要求，也要達(dá)到便捷的操控性要求。【79】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)、電流檢測模塊設(shè)計(jì)和通信模塊設(shè)計(jì)等。在此需特別注意的是勵(lì)磁電流I(f)，在運(yùn)行中絕對不能為0，否則φ趨近于0，n趨近于無窮即將產(chǎn)生飛車，因此必須采取相應(yīng)的互鎖保護(hù)措施。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，通過連續(xù)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電源的電壓，即可實(shí)現(xiàn)無級的弱磁恒功率調(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。在弱磁調(diào)速中，電樞電壓U為額定電壓U(e)，若保持電樞電流I(a)為額定電流I(e)不變時(shí)，則輸出轉(zhuǎn)矩T=C(T)φI(e)，代人式(2．3)即可得變化磁通φ與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系式： ()式（）中C1——常數(shù)1；于是電磁轉(zhuǎn)矩可表示為， （）式（）中C2——常數(shù)，C2=C1C(T)I(e)。增大后的電磁轉(zhuǎn)矩即為圖49中的T’，工作點(diǎn)由e點(diǎn)過渡到φ=φ1的人為機(jī)械特性曲線上的C點(diǎn)。當(dāng)磁通從φ(e)降到φ(1)時(shí)，轉(zhuǎn)速n未能及時(shí)變化，而電樞電動(dòng)勢E(a)= c(e) φn(e)，則因φ下降而減小，使電樞電流I(a)=(UE(a))／R(a)增大?！醮耪{(diào)速的機(jī)械特性如圖2．2所示。(2) 減弱磁通的恒功率調(diào)速由于通常電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)均已在磁通近飽和狀態(tài)，故一般只能采用