双轮毂电动车控制器驱动模块设计(附件)
电动汽车的发展是具有广阔的前景，对能源和环境问题都可以得到解决，而轮毂式驱动电机电动车大大简化了机械传动装置，而且可以提高传动的效率，已成为今后电动车动力研究的方向。其中电动车的轮毂电机控制器是其核心部件，对其研究有着重要的意义。本文主要对双轮毂电动车控制器的驱动模块进行研究，主要介绍驱动芯片的工作原理，无刷直流电机的工作过程，查阅了相关的资料，分析并且设计了功率驱动的相关原理图。软件方面，使用了PROTEL99，利用其绘制了功率驱动和电机换相原理图，并且对照原理图，进行电机A相电路原理图的焊接，然后对焊接电路进行检测，验证了轮毂电机驱动部分的控制性能。关键词 电动汽车，轮毂电机，驱动模块
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 轮毂电机技术国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 本课题的研究内容 4
2 双轮毂电动车驱动模块设计 5
2.1 无刷直流电机控制器简述 5
2.2 MOSFET驱动电路 5
2.3 IR2110芯片简介 6
2.3.1 IR2110内部结构图 6
2.3.2 IR2110的特点 7
2.3.3 IR2110自举电路设计原理 7
2.4 轮毂电机驱动电路的设计 8
2.4.1 三相全桥逆变电路 8
2.4.2 功率驱动电路 9
3 基于PROTEL99软件原理图设计过程 10
3.1 绘制原理图 10
3.2 简述绘制PCB图过程 18
4 实物焊接和检测 19
结论 21
致 谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1 课题背景及意义
汽车的发展给我们生活带来了极大的便利，缩短了运输的时间和成本，而且还带动相关产业链的发展，在我国的经济中占有相当大的比重。但是另一方面，汽车尾气排放也给环境带来了巨大影响，空气污染问题也是日益严重，同时，汽车所使用的燃料 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
大多数是不可再生的能源，这对资源日益匮乏的今天是个大的挑战，我国的石油资源紧缺，主要来自于进口，而且消耗量在逐年增加，其他国家能源的需求和消耗量也在增大，能源问题成了世界性的难题。在这种严峻的形式下，新能源汽车被推上了历史舞台，其中电动汽车已进入全面的发展状态，因为电动汽车可以实现零污染、零排放，而且电能又很充足，这样，以上的污染和能源不足的问题便可以解决。
电动汽车是未来汽车的发展趋势，运用并且掌握电动汽车的核心技术，就可以在未来汽车领域处于领先地位，对我国的自主创新能力也能形成促进作用。目前，我国对电动车的扶持还是比较大的，买电动汽车除了有补贴，还免除购置税。电动汽车应用在城市公交、出租车、观光车、巡逻车等也越来越多。所以，从长远的眼光看，电动汽车的研究，尤其是其关键的技术攻关具有很重要的意义。
随着科技的不断创新，电动汽车也得到了较大的发展，而且人们对于电动汽车的性能需求也进一步提高，轮毂式电机驱动系统应运而生，人们对于其快速发展也越来越关注，而轮毂式电机技术发展，也随科技变得成熟起来。轮毂电机，简单来讲就是把电机放置在轮毂中，一个电机可以驱动一个车轮，它和传统的汽车相比，轮毂电机的优点是集动力、传动和制动于轮毂中，省去了大量的机械传动部件，这样就使整车的机械部分得到大的简化，为后排乘员提供了大的乘坐空间，并且可实现多种复杂的驱动形式。轮毂电机技术采用电机直接驱动车轮的方式，在传动的过程中基本不需要考虑能量的损失，而且在轮毂电机中可以轻松实现制动能量的回收，减少了能量的浪费，所以轮毂电机驱动形式将会提高电动汽车的能量利用效率。综上所述，轮毂电机拥有着广阔的前景，在新能源汽车领域必将占据重要席位，因此，我们研究轮毂电机就有了很大的意义，其中轮毂电机的控制器是关键技术，设计良好的控制器系统是实现电动汽车许多性能的决定因素，所以研究电动汽车的核心控制部分才能使我们的整体设计水平从根本提高。
1.2 轮毂电机技术国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
轮毂电机技术在国外的研究比较早，在相关的领域上取得不少的突破。欧洲许多国家在新能源的研究上投入不少物力财力。尤其是资源紧缺日本，他们一直在对电动汽车进行深入研究，其轮毂电机技术得到了快速的发展。日本的庆义塾大学电动汽车的科研人员，在清水浩教授的带领下，设计并且完善了Eliica电动汽车，该电动汽车采用了轮毂电机技术，有8个轮子进行驱动，最大时速可以达到370公里，百公里的加速时间也只需4.2秒，而且整车的空间大，目前还处于测试阶段。Eliica电动汽车如下图1.1所示。
图1.1 Eliica电动汽车
美国的福特汽车公司研发了嘉年华电动汽车，采用后轮驱动的形式，运用了轮毂电机作为其动力源。并且在轮毂电机中增加了冷却装置，使其散热的效果更为突出。法国标志公司的混合动力车夸克（Quark），采用了4轮驱动技术，成为具有潜力的燃料电池的电动车。夸克混合动力汽车如图1.2所示。
图1.2 Quark混合动力汽车
1.2.2 国内研究现状
国内对于轮毂电机的研究，起步比较晚，国内的汽车企业对其涉猎的主要有奇瑞汽车公司和广汽汽车集团。在2011年，奇瑞汽车公司设计并生产的瑞麒X1EV纯电动版汽车，运用了轮毂电机技术[4]，在上海的车展上令人眼前一亮，这款电动汽车型的SUV，拥有舒适的驾乘空间，动力感丝毫不输非电动版的SUV，给驾驶者很多驾驶的乐趣。奇瑞瑞麒X1EV电动汽车如下图1.3所示。
图1.3 奇瑞瑞麒X1EV电动汽车
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 轮毂电机技术国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 本课题的研究内容 4
2 双轮毂电动车驱动模块设计 5
2.1 无刷直流电机控制器简述 5
2.2 MOSFET驱动电路 5
2.3 IR2110芯片简介 6
2.3.1 IR2110内部结构图 6
2.3.2 IR2110的特点 7
2.3.3 IR2110自举电路设计原理 7
2.4 轮毂电机驱动电路的设计 8
2.4.1 三相全桥逆变电路 8
2.4.2 功率驱动电路 9
3 基于PROTEL99软件原理图设计过程 10
3.1 绘制原理图 10
3.2 简述绘制PCB图过程 18
4 实物焊接和检测 19
结论 21
致 谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1 课题背景及意义
汽车的发展给我们生活带来了极大的便利，缩短了运输的时间和成本，而且还带动相关产业链的发展，在我国的经济中占有相当大的比重。但是另一方面，汽车尾气排放也给环境带来了巨大影响，空气污染问题也是日益严重，同时，汽车所使用的燃料 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
大多数是不可再生的能源，这对资源日益匮乏的今天是个大的挑战，我国的石油资源紧缺，主要来自于进口，而且消耗量在逐年增加，其他国家能源的需求和消耗量也在增大，能源问题成了世界性的难题。在这种严峻的形式下，新能源汽车被推上了历史舞台，其中电动汽车已进入全面的发展状态，因为电动汽车可以实现零污染、零排放，而且电能又很充足，这样，以上的污染和能源不足的问题便可以解决。
电动汽车是未来汽车的发展趋势，运用并且掌握电动汽车的核心技术，就可以在未来汽车领域处于领先地位，对我国的自主创新能力也能形成促进作用。目前，我国对电动车的扶持还是比较大的，买电动汽车除了有补贴，还免除购置税。电动汽车应用在城市公交、出租车、观光车、巡逻车等也越来越多。所以，从长远的眼光看，电动汽车的研究，尤其是其关键的技术攻关具有很重要的意义。
随着科技的不断创新，电动汽车也得到了较大的发展，而且人们对于电动汽车的性能需求也进一步提高，轮毂式电机驱动系统应运而生，人们对于其快速发展也越来越关注，而轮毂式电机技术发展，也随科技变得成熟起来。轮毂电机，简单来讲就是把电机放置在轮毂中，一个电机可以驱动一个车轮，它和传统的汽车相比，轮毂电机的优点是集动力、传动和制动于轮毂中，省去了大量的机械传动部件，这样就使整车的机械部分得到大的简化，为后排乘员提供了大的乘坐空间，并且可实现多种复杂的驱动形式。轮毂电机技术采用电机直接驱动车轮的方式，在传动的过程中基本不需要考虑能量的损失，而且在轮毂电机中可以轻松实现制动能量的回收，减少了能量的浪费，所以轮毂电机驱动形式将会提高电动汽车的能量利用效率。综上所述，轮毂电机拥有着广阔的前景，在新能源汽车领域必将占据重要席位，因此，我们研究轮毂电机就有了很大的意义，其中轮毂电机的控制器是关键技术，设计良好的控制器系统是实现电动汽车许多性能的决定因素，所以研究电动汽车的核心控制部分才能使我们的整体设计水平从根本提高。
1.2 轮毂电机技术国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
轮毂电机技术在国外的研究比较早，在相关的领域上取得不少的突破。欧洲许多国家在新能源的研究上投入不少物力财力。尤其是资源紧缺日本，他们一直在对电动汽车进行深入研究，其轮毂电机技术得到了快速的发展。日本的庆义塾大学电动汽车的科研人员，在清水浩教授的带领下，设计并且完善了Eliica电动汽车，该电动汽车采用了轮毂电机技术，有8个轮子进行驱动，最大时速可以达到370公里，百公里的加速时间也只需4.2秒，而且整车的空间大，目前还处于测试阶段。Eliica电动汽车如下图1.1所示。
图1.1 Eliica电动汽车
美国的福特汽车公司研发了嘉年华电动汽车，采用后轮驱动的形式，运用了轮毂电机作为其动力源。并且在轮毂电机中增加了冷却装置，使其散热的效果更为突出。法国标志公司的混合动力车夸克（Quark），采用了4轮驱动技术，成为具有潜力的燃料电池的电动车。夸克混合动力汽车如图1.2所示。
图1.2 Quark混合动力汽车
1.2.2 国内研究现状
国内对于轮毂电机的研究，起步比较晚，国内的汽车企业对其涉猎的主要有奇瑞汽车公司和广汽汽车集团。在2011年，奇瑞汽车公司设计并生产的瑞麒X1EV纯电动版汽车，运用了轮毂电机技术[4]，在上海的车展上令人眼前一亮，这款电动汽车型的SUV，拥有舒适的驾乘空间，动力感丝毫不输非电动版的SUV，给驾驶者很多驾驶的乐趣。奇瑞瑞麒X1EV电动汽车如下图1.3所示。
图1.3 奇瑞瑞麒X1EV电动汽车
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