多绕组电动汽车动力电源控制系统设计毕业设计

2013届毕业生毕业设计说明书题 目: 多绕组电动汽车动力电源控制系统设计 学院名称： XXXXXXXXXXXX 班 级： XXXXXXXXXX 学生姓名： XXXXXXX 学 号： XXXXXXXXXXXXX 指导教师： XXXXXX 教师职称： XXXXXXX 2013年5月8日33目 次1 概述21.1 课题研究背景和现状21.2 系统设计内容和意义32 课题方案论证52.1 微处理器选择52.2 多组电池供电与单组电池供电比较62.3 三组电池供电同步实现方式选择73 方案的实现83.1 系统总体设计83.2 系统硬件设计103.2 系统软件设计19总 结23致 谢24参 考 文 献25附录A 电源板原理图26附录B 控制原理图27附录C 实物照片281 概述1.1 课题研究背景和现状纯电动汽车是指仅使用电能做驱动能源的车辆。电动汽车诞于1873年, 在最初与汽油车的竞争中, 电动汽车稳稳地占据上风。在1899年, 一种叫做“卡米尔杰那奇”的电动汽车创下了每小时105公里的骄人成绩，刷新了陆地车速的最高纪录。但是,电动汽车的蓄电池问题也逐渐凸现出来，成为了电动汽车的致命问题。同样重量的情况下，汽油车使用汽油释放的能量大大高于电动汽车使用铅酸电池释放的能量，他们之间的差距高达数十倍。因为这个原因,在接下来的100多年的时间里电动汽车几乎停止发展。到了上世纪80 年代,日益严重的环境污染问题和以石油短缺为代表的能源危机，成为制约经济社会发展的世界性难题摆在人类面前。于是，电动汽车再次引起全世界的注意。一方面，电动汽车排放的几乎只有水，所以不会对环境造成污染；另一方面，电动汽车使用电能为驱动能源，和石油这些不可再生的能源相比，电能的来源更广，不会有能源短缺的危险。正是因为电动汽车的环保性和节能性，使得对其的研究推广成为了解决当前日益严峻的环境和能源危机的一个重要手段。世界各国, 尤其是汽车工业领先的国家,相继投人人力和财力进行电动汽车的开发研制。在这样的背景下，电动汽车迎来又一个黄金发展时期。在经历了一系列核心技术的攻关突破后，许多国家先后完成了电动汽车样机和样车的研制，并在小区域内实现了试用，即将进入电动汽车商业化生产阶段。随着电动汽车慢慢走进我们生活，电动汽车的控制系统也不断面临挑战。对电动汽车控制系统的最基本要求也是最重要的要求是，满足对汽车电机和动力电源的控制。在我国“九五”期间,我国国家科技部提出，在“电动汽车”工程项目中,最为关键的就是对电动汽车电机和控制系统进行适度超前的研制。跟据科技部的要求,“开发出适合中国市场的专用电动汽车电机和控制系统,研制出的相应产品能够用于改装车以及概念车,为我国的电动汽车产业化打下基础，使我国跻身电动汽车强国之列”。国家科技部提出的要求成为我国电动汽车研发的阶段性目标，在这段时间里，我国中科院针对交流异步电机研制出的全数字化控制系统,采用矢量控制的方式,在兼顾较高的驱动性能的同时紧紧把握住了数字化这一当今世界驱动控制的发展趋势。而美国通用汽车公司直到1999年才采用与我国中科院相似的矢量控制方案。至今为止, 我国研制出的全数字矢量控制系统已经用于那些以交流异步电机为驱动电机的概念车中。该控制系统使得概念车的最高时速达到114公里,最大爬坡度超过20%,从启动到加速到50公里/时缩短到不足10秒。全数字化交流异步电机控制系统还被用于另外一个国家“九五”攻关项目燃料电池演示车的研制中。由此可见该技术是能够进行系列化拓展的，即电动汽车的驱动系统能够为混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车的发展提供技术和设计支持,具有良好的经济前景和较大的社会效益。另外，我国的株洲电力机车研究所和沈阳大奇电动车公司也在电动汽车的控制系统研究上取得巨大突破，基本技术也已经趋于成熟。虽然电动汽车的电机和控制系统的研制和应用具有难以想象的广阔前景，但是相关其技术仍然处在研发试制的阶段，距离实际应用还需要时间。另一方面，因为资金的缺乏，相关项目任然处于招商阶段，技术研发与推广面临诸多困难。1.2 系统设计内容和意义虽然电动汽车的电机和控制系统发展遇到了诸多困难，但是由于控制系统是电动汽车研发的核心组成部分，因而研究电动汽车动力电源系统的自动控制技术具有重要意义。提高电动汽车的续航里程和可靠性，最大限度地保护电池和电动机，成为电动汽车控制系统设计的最基本要求。另外，据说，一个建设期限为2年，投资总额为20亿元的电动汽车电动汽车公司，其年产值可以达到40亿元，创造数亿元的税收，4年即可收回投资，由此可见，电动汽车的经济效益十分可观，因此作为其核心技术的控制系统的研究具有广阔的市场。本次控制系统设计的内容有：控制电动汽车电机启动、制动和转速，实现对电机和电源的电压电流等参数的采集，达到故障检测和报警的目的，控制3组电池对九绕组电机的同步供电。 图1-1 电动汽车电气结构简图 如图1-1所示，电动汽车的操作台包括制动踏板、加速踏板、主接触器和紧急开关等。电池组通过DC/DC转换器可以和12V电瓶实现电能的相互转化。当扭动钥匙到达START档时，构成闭合回路，控制器开始工作，操作台上可以对控制器进行操作，控制器控制电机工作，同时也对供电电源进行控制。2 课题方案论证2.1 微处理器选择为了对电动汽车进行控制，本次设计采用DSP芯片作为控制系统的微处理器，有两个可行方案：方案一，采用芯片TMS320LF2407A作微处理器；方案二，采用芯片TMS320LF2812A作微处理器。TMS320LF2407与TMS320F2812都可以用于电机控制开发，两者都有PWM和电机光码盘接口、都采用3.3V电压供电、都有通讯接口，而且F2407的程序也可以在F2812上使用 。不同的是：TMS320F2812的最高主频为150MHz，而TMS320LF2407最高主频只有40MHz；另一方面，TMS320LF2407使用3.3V的内核和IO供电，他的flash写录电压为5V。 而TMS320F2812使用 1.8V或者1.9V内核供电和3.3伏的IO供电，flash烧录电压为3.3V； TMS320LF2407是一个16位处理器而TMS320F2812为32位的处理器；另外，TMS320LF2407的定时器为16位，拥有1个光电码盘接口；TMS320F2812 的定时器为32位，有2个光电码盘接口；而且，TMS320F2812有12位ADC核，TMS320LF2407只有10位ADC核。TMS320LF2407与TMS320F2812的最大不同是，TMS320F2812除了专用电机控制外，在电流变换方面作用很大，更符合本次设计检测电流等参数和控制电源供电的要求，所以，方案二优于方案一，选择TMS320F2812作为控制系统的微处理器。TMS320F2812芯片主频为150MHz，具有十分强大的数据处理能力以及快速的中断响应能力。TMS320F2812片内有256KB的Flash和36KB的高速RAM。片内还集成了十分丰富的外设资源，还有 SCI和SPI等串口外围设备。TMS320F2812芯片的管脚图如图2-1所示，虽然在管脚分布上2812与2407有所差别，比如， 2812有176个管脚，比2407多出32个；2812有19位地址总线，而2407只有16位地址总线等。但两种型号的DSP也有很多相同之处，比如两者都有16条A/D输入引脚和12条PWM输出引脚； 2812和2407都有16位的数据总线等。 图2-1 FM320F2812管脚图2.2 多组电池供电与单组电池供电比较受技术条件限制，电池蓄电能力有限，如果采用单组电池做电动汽车的动力电源，电动汽车对动力的需求很难得到满足。如果需要储存相同的电量或提供同样的电压，单电池组需要串联更多的单元电池，但是串联的电池越多，负面效应越大，比如一个循环寿命为700多次的单元电池，串联后如果没有适当的维护，其循环寿命可能会降到200次以下，这就是电池组的成组效应。另一方面，串联的电池越多，其发生故障的机率越大，一旦电池发生故障时，汽车就不得不抛锚，供电的稳定性和续航能力大大低于多组电池供电。与采用单组电池供电相比，采用多组电池给电动汽车供电更加合适，因为每组电池组都可作为备用电源，所以汽车的续航里程更远。而且因为多组电池是并联供电，所以当其中一组电池发生故障时，其他电池仍然能给电动汽车正常供电，保证了电动汽车供电的稳定性。 因此，在本次设计中采取三组电池并联为电动汽车供电，以增加电动汽车的续航里程，提高电动汽车供电的稳定性。2.3 三组电池供电同步实现方式选择 因为本次设计是通过3组电池对九绕组电机进行供电，以达到扩大储能，增加续航里程，提高供电稳定性的目的，所以需要实现3组电源同步供电。实现3组电源同步供电有两种方案：方案一，在单电源对三绕组电动机供电的控制系统硬件电路进行改进，以达到设计目的；方案二，通过改进单电源对三绕组电动机供电的控制系统的软件部分以达到设计目的。由于一组电池给三绕组交流异步电动机供电的控制系统硬件设计已经十分繁杂，如果在硬件上进行改动会大大增加设计的工作量和研究难度，同时增加控制器的成本，所以在硬件上实现3组电池供电的同步性并不合理。另一方面，作为系统软件开发语言的C语言，已经很完善，其功能非常强大，而且有诸多相似案例可以查阅，完全能满足3组电池的同步供电的控制功能，利用软件对3组电池同步供电进行控制，不但难度更小，不需要增加额外的成本，而且操作更简单，也便于功能的完善。终上所述，选择方案二，利用软件实现3组电池对九绕组的同步供电控制更符合现实要求。3 方案的实现3.1 系统总体设计本次设计采用DSP芯片作为控制核心，通过PWM驱动电路、IGBT驱动9绕组三相异步电动机实现多电池组下的多绕组电机的同步控制，达到续航里程长、可靠性高等优点，同时控制电动机转速和实现电机和电源的电压电流等的检测，实现三组电池对电动机的同步供电。 图3-1 总体结构图如图3-1所示，本次设计采用三组电池同时对九绕组异步电动机进行供电，因为蓄电池是直流电，而九绕组异步电动机是一个交流电机，所以需要一个逆变器将直流电转换成交流电，同时逆变器还有控制电源供电的功能，在故障时通过封锁逆变器切断故障电路的供电。逆变器由驱动模块进行驱动。在整个工作过程中故障检测模块对系统诸如电压、电流和转速等参数进行检测，检测结果传送到DSP控制中心进行处理，DSP针对处理结果做出相应反应。 图3-2 电源管理系统框图如图3-2所示，系统上电后，电源管理器可以对3组电池组的电压、电流进行连续不间断的检测控制。作为系统的控制元件，继电器可以在电流传感器检测到系统出现如过流等故障时立刻断开电路，系统上电后，可以通过电源管理器处理电压和电流的采集信息。电池组的电能通过电流管理器和继电器后输出给用电设备。 图3-3 电机控制系统框图如图3-3所示，在控制台上操作产生的信号通过滤波后传到CPU控制器，经过运算处理后作用到门极驱动，驱动IGBT导通，然后通过功率变换器放大后对电机进行控制，同时，传感器对电动机相电流和转速等进行监测，将参数传送到DSP的A/D模块，转换后的信号进过调理后在DSP中进行数字控制，如果监测参数异常，则驱动给定PWM发生，通过门极驱动电路封锁IGBT，断开相应电路。图3-4 控制器外形图图3-4所示为大地合公司生产的电动汽车控制器外形图，在本次设计中，我们广泛借鉴了这种控制器的相关技术。通过借鉴成型产品的技术，使设计能够有迹可循。3.2 系统硬件设计3.2.1 多电池组设计为有效地提高电力供应的连续性和稳定性，保障行车安全，设计采用3组蓄电池作为动力电源。3组电池设计为并联供电的方式，这样3组电池将是相互独立地供电，可以在其中一组电池出现故障或者放电终止时，通过电源控制器断开故障电池组的供电回路，从而防止蓄电池组过放电，有效延长了蓄电池组的使用寿命。而且是避免了有故障的蓄电池组对其他蓄电池组造成干扰，最大限度保证了供电的稳定性。因为蓄电池提供的是直流电，而本课题选用的电机是交流电，因此需要用一个逆变器将直流电转变成交流电。同时因为多使用了两组电池，成本会有所上升，为控制成本，我们将每组电池设计成多个锂电池的串联。我们选择3.7V的锂电池串联，因为要得到大概144V的电压，所以每组电池大概需要40个锂电池串联。表3-1 3.7V 7500mAh锂电池详细信息标称电压标称容量工作温度重量充电电压参数3.7V7500mAh充电：045放电：-2060150g220（V）如表3-1所示，标称电压为3.7V的锂电池如果工作环境在充电时为045，在放电时为-2060，就能够正常工作，世界大部分地区满足要求。且该锂电池单个重量为150g，串联成的一组电池重量大概是6kg，低于绝大多数144V电动汽车蓄电池。而且该锂电池能在交流220V下进行充电，所以蓄电池的充电是很方便的。另外，该锂电池的网上报价为单个几十元，40个串联组成的一组电池大约几千元，远远低于144V电动汽车锂电池上万元的网上报价，蓄电池成本得到控制。3.2.2 多绕组电机设计表3-2 各种电动机性能比较电机类型优点缺点应用前景直流电机串励直流电机结构简单、具有优良的电磁转矩控制特性有刷，易产生火花，引起电磁干扰，维护困难；价格高，体积和重量大与其他驱动系统相比处于劣势，处于被淘汰地位它励直流电机交流感应电机价格低，易维护，体积小控制装置复杂已成为目前多数交流驱动电动车的首选永磁同步电机无刷直流电动机控制器简单，效率高，能量密度大价格较贵随着稀土永磁材料的出现、这类电机有望与交流感应电机争夺市场无刷交流电动机开关磁阻电机简单可靠，可调范围宽，效率高，控制灵活，成本低转矩波动大，噪声大，需要位置检测器，系统具有非线性特性目前应用还受到限制如表3-2所示，电动汽车具有多种多样的电动汽车驱动,其中的交流异步电机驱动价格低廉，结构简单，体积小，易于维护等特点,满足了各种电动车对车载电动机的要求,成为目前多数电动汽车的首选，在电动汽车驱动电机应用上发展前景十分广阔。虽然交流异步电机控制十分复杂，而永磁同步电机和开关磁阻电机的控制相对容易，但永磁同步电机的价格较贵不利于电动汽车的推广和普及，而开关磁阻电机的转矩波动大、噪声大，同样不适用于车载电机轻巧稳定的要求。而且永磁同步电机和开关磁阻电机还未发展成熟，所以交流异步电机更适合做电动汽车的车载电机。另外，为了满足电动汽车运行稳定和提高续航里程的要求，本次设计选用一个九绕组三相交流异步电动机做车载电机。九绕组三相交流异步电动机的每个绕组都是独立的，是不会相互影响的，如果某相的某一绕组发生故障不会对其他绕组造成影响。同时，九绕组三相交流异步电动机可以实现三组电池的同步供电，这样不但解决了电动汽车动力不足的问题还提高了汽车运行的稳定性，因为任何一组电源故障时可以直接切除而不会影响其他电池组供电，汽车在其他电源的供电下继续工作。因此，与传统的用三绕组异步电机做车载电机的电动汽车相比，稳定性和运行的持久性都大大提高。 表3-3 汽车用15KW交流异步电机性能指标驱动电机参数额定功率（KW）15最大功率（KW）30额定扭矩（N.m）48峰值扭矩（N.m）150最高转速（rpm)5600额定转速（rpm)3000绝缘等级F冷却方式自然冷却电动汽车驱动电机主要性能指标如表3-3所示，3套绕组共同工作时，电机输出功率和额定电压300V的单套绕组的三相异步电动机输出功率相同，从实际驱动能力角度分析，方案可行。当其中有一组蓄电池或者逆变器停止工作时，相当于降低电压工作，转矩下降，最高车速会有所下降，但仍能正常运转和行驶，而不影响行车安全。此外，对于同样功率的三相异步电机，其铁芯截面积恒定，线槽大小一定，绕组匝数不变，仅仅相当于中间多了两个抽头，加工难度不大，成本增加很少，应该能够实现。3.2.3 供电模块设计电源部分从电路板的外部输入较大的直流电，并将它转化成3.3V的直流电为DSP供电。同时考虑到3.3V的芯片成本远大于5V的芯片，所以电路板上也采用了一部分5V的芯片。 图3-5 通信电路供电模块如图3-5所示，DSP芯片通过网络标号为T4PWM和T4PWM引脚与该模块相连，当DSP发出触发信号时，光耦导通，通过U11-4和U10-4管脚给执行模块的插排JP4供电；同时, U24芯片 LM7805是一个5V稳压芯片，他的功能是保证电压的稳定。通过U24芯片的稳压作用为MAX232提供一个稳定的5V电压。 图3-6 DSP芯片供电电路 如图3-6所示，1117芯片是贴片式三端稳压器，它的功能是输出稳定的3.3V电压，电容起滤波作用。该模块将5V的电压转换成稳定的3.3V电压给DSP供电。3.2.4 通信驱动设计虽然DSP内部已经具有了异步串行通信的控制模块，但是还需要加上驱动电路。驱动电路的主要任务是驱动SCI和CAN的数据发送和接收。图 3-7 通信驱动部分电路如图3-7所示，该模块通过执行模块的插排JP4与外部物理总线相连，模块中的MAX232芯片把RS-232数据转化成能被DSP芯片处理的TTL数据，因为MAX232是一个5V器件，而DSP是一个3.3V的器件，所以MAX232与DSP之间的信号线必须有一个芯片HCP0630，数据通过HCP0630芯片U17或U18后被送到DSP芯片的SCIRXD或CANRX引脚，驱动CAN或SCI接收或发送数据。该模块中的器件A28C250是一个CAN收发器接口芯片,通过该芯片的CANH引脚和CANL引脚实现CAN总线与物理总线相连。3.2.5 信号调理模块设计信号调理可以把数据采集系统的精度和总体性能提高数倍。简而言之，信号调理就是把待测信号通过滤波和放大等操作转换为采集设备能够判断识别的标准信号。信号调理是利用控制系统的信号调理电路的功能模块，比如如滤波器、放大器和转换器等，来改变输入信号并将其输出。电动汽车系统采集的信号一般不能直接被识别，如果信号很小，那么就需要通过放大将信号调理到能够被采集卡识别的范围，如果信号的干扰过大，那么就需要在采集之前进行滤波。另外CPU上的A/D芯片部分只能接收在一定范围内的信号，而传感器把如转速等非电的物理量转变成电信号后，并不一定就在这个范围之内。传感器输出的电信号很多时候还必须经过滤波与放大、隔离和保护等诸多措施后，才可以送到DSP的A/D部分。而且，在D/A转换器将二进制的数字量转换成电压信号时，许多情况下还必须通过转换、功率放大和隔离等措施才能驱动控制系统的执行机构。图3-8 信号调理模块部分图如图3-8所示，该模块通过插排JP3和JP7与汽车操作台相连，操作台的动作信号进入到该模块由TL07411构成的滤波电路和电压跟随器，滤波电路起滤波和放大的作用，在该模块中使用电压跟随器增加了电路的带负载能力。经过滤波和放大作用后的信号传到DSP的8路A/D输入引脚ADCIN00ADCIN07，为了保证信号的稳定性，必须在引脚加BAV99双向稳压元件，稳定后的操作信号到达DSP后进行处理，处理后的反馈信号通过PWM7到PWM12引脚传到GAL16V8D-15LP芯片，该芯片可以烧录简单程序，反馈信号经过简单处理后，发送到插排，控制相关的设备的操作。3.2.6 检测信号采集设计通过使用两个霍尔电流传感器可以分别测量电动机的A相和B相的电流参数，C相的电流可以通过A相和B相的电流计算得到。霍尔电流传感器采集到的信号经过滤波和放大后，传到DSP内部， DSP的A/D转换器把模拟信号转变成能被DSP判断识别的数字信号后，再通过DSP的处理单元对信号进行处理。电动汽车的推进速度控制主要通过采集电动机的转速来完成。在电动机上固定有一个光电编码器，点光源发出的光经过码盘后到达光电接受器，当电机转动时，码盘发生也会跟着转动，光线可以将码盘转动过的齿数反应到接受器之上。接受器把这些光信号转换成电信号输出，DSP通过计算光电编码盘转动的齿数来计算电机的转速。3.2.7 执行模块设计 执行模块是联系DSP和其他模块或器件的中间功能模块，DSP通过发出PWM波控制该模块使相应模块对电流电压等系统参数进行采集，实现对电机的控制。在本次设计中，一方面，为了保证电机的正常运转和电池的安全供电，需要不断地对电动机的转速、电压电流等进行检测；另一方面，要通过采集到的参数对电机等进行相应的调整。采集到的信号被传送给DSP，DSP把这些信号进行处理（如将采集参数与设定值进行比较）后，发送出反馈信号。 如图3-9所示， DSP通过网络标号为PWM1PWM6的管脚发出指示信号使传感器等进行信号采集并驱动相应器件做出相应，其具体过程是这样的：DSP发出的信号通过能增加DSP的PWM管脚的驱动能力的D触发器M54HC07F1R使三极管BC807-40和继电器K1-K4相继闭合。在继电器上并联了一个二极管，这是为了当继电器突然断开时，保护继电器不被很大的瞬间电流烧坏。信号最后传到插排JP4，同时让光耦U7、U8导通，光耦起防止电磁干扰的作用。同样与插排JP4连接的检测信号采集电路开始采集信号，采集到的信号通过光耦U7传到DSP的三个捕获输入脚IOPA3、CAP2、CAP3，DSP将这些采集到的数据与设定值进行比较，结果通过两个定时器比较引脚T1PWM、T2PWM和外部中断引脚XTAL1发送到该模块的光耦U8，JP4上的19和20等引脚发出的信号能控制这些反馈信号作用到相应的器件，使其做出相应的响应。 图3-9 执行模块电路3.2.8 IGBT驱动电路设计在该驱动模块中，使用芯片 A316J做逆变模块驱动电器元件。A316J通过发送OC信号, 实施速断保护对IGBT的导通和截止进行控制。在IGBT管工作过程中，有三种情况可以使A316J发送OC信号，实施速断保护。比如，因为负载异常致使运行电流过大（如超过额定电流的3倍以上），使得IGBT的管压降高于7伏；或者IGBT发生开路性损坏；以及，驱动电路使IGBT欠激励，这时输出的电流虽然较小，但是因为IGBT处在微导通以及随机关断的状态，因此管压降仍然超过动作阀值，A316J也会送出OC信号。图3-10 驱动电路部分模块如图3-10所示，电源通过驱动电路驱动IGBT给系统各部分供电。IGBT导通时的在额定电流范围之内，它的电压通常小于3V，如果电路出现过流状况，IGBT管电压会迅速上升，IGBT管将会有被击穿损坏的危险，这就必须实施IGBT速断保护，芯片A316J通过实施速断保护对IGBT的导通和截止进行控制。速断保护的保护原理是这样的：微处理器给定脉冲时， A316J通过14号引脚和16号引脚的外围电路，和被驱动的IGBT的C极和E极形成闭合环路，如果IGBT检测到的管压降大于7V，A316J封锁输出脉冲，与此同时，由6号引脚向DSP发出低电平有效的OC报警信号，DSP响应实施保护停机动作。如果DSP微处理器把低电平有效的复位信号传送到A316J的5引脚，A316J获得复位信号后立刻解除掉脉冲封锁，同时解除故障状态，进入工作状态。3.2 系统软件设计控制系统的好坏在很大程度上依赖于软件系统的通用性和可靠性。在本次软件设计中采取整体设计和局部设计相结合的模块化设计思路，使程序设计的思路更加清晰,更加便于阅读。本次软件设计使用一个开放且具有强大集成能力的软件开发环境CCS3.3进行软件部分的设计。图3-11 软件开发环境CCS3.3CCS3.3开发环境如图3-11所示，能满足DSP系统开发各环节的要求。软件开发环境CCS3.3采用C语言进行程序设计，因为对C语言的使用不够熟练，以及时间等关系，控制系统软件设计的程序编辑将在日后完成。在本次设计中只用程序流程图对软件设计思路进行描述。 图3-12 主程序流程图主程序流程图如图3-12所示，当电动汽车插入钥匙开始启动时，程序控制系统对电流电压等进行检测，并将检测的参数与设定值进行比较，如果检测参数超过设定范围，系统发出报警并断开故障电路；如果检测参数在设定范围内，则对三组电池的电流峰值时间进行检测，并将三组电池的电流峰值时间进行比较，以检测三组电池供电是否同步。如果三组电池的电流峰值时间不同，则发出警报，并调整三组电池的供电，再对调整后的电流峰值时间进行检测，直到三组电池同步供电；如果三组电池的电流峰值时间相同，说明三组电池同时对电动机供电。电动汽车控制系统检测合格后可以对电动汽车进行控制，比如实现汽车加速减速，前进倒退等。如果需控制电动汽车加速和减速，则需要先对电动机转速进行检测，再将检测值与给定值进行比较，如果在安全范围内则直接加速或减速；如果不在安全安全范围内，也需要对转速进行调整，如检测值过大则减速，检测值过小则加速；在加减速后也需要把检测转速，对转速进行监控以保证行车安全。如果需要实现汽车的前进或倒退，则需要对电动机的转向进行检测，并将其保存在存储器中，再改变电机转向，在进行转向操作后再对电动机转向进行检测，并将其与存储器中存储的信息进行比较，判断转向操作是否有效，如果比较结果是转向不同，则转向成功，相应转向指示灯被点亮；如果比较结果是转向相同，则操作无效，再重复上述操作。程序设计中，我们可以设定参数在给定范围为1，不在给定范围为0。在本次软件设计中采取整体设计和局部设计相结合的模块化设计思路。在对主程序进行设计后，在对实现其他功能的程序进行设计。作为本次设计的另一个重点，实现信号检测功能的软件程序设计，将作为一个独立于主程序的部分完成。以检测电机转速的程序设计框图为例，论述检测功能模块的软件编译。转速检测程序流程图如图3-13所示，在对系统进行初始化后，对电动机初始位置进行检测，将检测结果存储在存储器里，然后再对转子位置进行二次检测，通过比较确定转子位置是否变化，如果没有，则动机转速为零，电动机并没转动，错误信号检测和处理模块进行检测；如果位置发生变化，则根据时间间隔计算出电动机转速。在程序设计中，我们可以令转子位子发生变化为1，转子位子未发生变化为0。 图3-13 转速采集程序流程图总 结在本次设计中，使用DSP芯片的TMS320F2812做微处理器，通过驱动IGBT实现对电动汽车电机的控制。整个系统不但要实现控制功能，还需要进行检测与报警，达到保证电机和电池的安全的目的。在本次设计中，因为需要三组电池对九绕组异步电机进行供电，所以需要实现三组电池的同步供电，因为异步电机的控制已经相当复杂，本次设计通过程序设计来实现这一功能。 同时，本次设计仍然存在很多缺陷，因为设计成本等原因，无法做出实物进行系统控制性能测试，所以本次设计的控制性能仅在理论上可行。另一方面，因为对程序语言的不熟悉，在本次设计中并没有完成对软件设计的程序编译。而且，信号采集模块也需要进一步的设计开发。这些工作都需要在以后的日子里不断完成。另外，在未来电动汽车控制系统的研发中，可以尝试增加一个由键盘和数码管组成的人机界面部分，使整个控制系统更加人性化和易于操作。致 谢感谢学校在本次设计中为我们提供的便利，学校图书馆丰富的藏书让我在整个设计中能够轻易找到需要的专业书籍。更感谢XXX老师在这次设计中给予的帮助，XXX老师不但为我们推荐了许多珍贵的参考文献，在整个设计过程中严格的要求我们，在我们遇到困难时对我们进行耐心的讲解，还在百忙之中仍然对我的设计做出仔细地修改。在即将毕业之际，我们从XXX老师这里不断学到了专业方面的知识，更明白了什么是客观严谨的科研精神、什么是认真细致的敬业精神。同时感谢同组同学在设计中给予的支持和鼓励，让我能一直进步下去。最后感谢师兄们的帮助，他们的丰富经验让我在设计中少走了不少弯路。最后感谢每位指导过我的老师，感谢你们给予的批评和帮助，让我认识到自己的不足。我相信在今后的工作生活中我将不断进步，不辜负你们对我的殷切期望。谢谢。参 考 文 献1曾义芳.DSP开发应用技术M.北京航空航天大学出版社，2008:5455512康华光.电子技术基础M.高等教育出版社，2006:2339，1012113张雄伟，贾冲.DSP原理与应用M.机械工业出版社，2005:3035,1691764苏奎峰.TMS320X281x DSP原理及C程序开发M. 北京航空航天大学出版社,2008:75854冬雷.DSP原理及开发技术M.北京交通大学出版社，20076王安民，常春藤.DSP实用技术与开发案例M.人民邮电出版社，20087胡寿松.自动控制原理M. 科学出版社，20088喻凡.车辆动力学及其控制M.机械工业出版社，20109王文伟，毕荣华.电动汽车技术基础M.机械工业出版社，201010杨军，邱晓明，徐正藻.电动汽车动力电池组管理系统设计J.软件，2011（32）：545611刘保杰,王艳,殷天明.电动汽车电池管理系统J. 电气自动化,2010(32):606212 张承宁，朱正.电动汽车动力电池组管理系统设计J.计算机工程与应用，2006（25）:353713李晓玲.电动汽车整车控制系统介绍J.科技资讯，2012（19）：272914陈兆军.电动汽车CAN系统的管理与控制J.中国商界：上半月，2013（3）:40640715王康.电动汽车电动轮驱动系统控制技术的研究D.武汉理工大学，200716范思广.电动汽车电机驱动系统及其控制技术的研究J.汽车零部件，2011（8）：151917李成学,扬大柱.电动汽车闭环控制系统设计J.电机技术，2008（6）:4618王正建.电动汽车驱动电机与控制方法J.机电工程技术，2001（5）：71019David,J.Brown.A Study of Electric Vehicle Suspension Control System Based on an Inproved Half-vehicle ModelJ.Internat Journal of Automation and Computing,2007(3):3720Dimirousk.Research on vector control system of induction motor for electric vehiceJ.Science and Instraments,2012(4):61421Georgi.The General Configuration of CEV1 Electric Vehicle,s Electrical system and the Design of It,s Control Sequence J.High-tech of Communications,2001(2):1519附录A 电源板原理图附录B 控制原理图附录C 实物照片