电动汽车电机电控系统设计(附件)
在环境和资源的双重危机下，电动汽车应运而生，发展迅速。新能源汽车产业链的重要一环是电机电控系统，它的性能非常直接地决定了电动汽车的最高速度，加速，爬坡等主要的性能指标和整车的成本和性能。在本文中设计的电机电控系统是在加速踏板幅度，温度改变的情况下，对电机转速进行控制，可以放大油门信号，同时防止温度过高的情况下汽车仍高速运转，达到安全驾驶的目的。本文介绍了电动汽车电机电控系统的国内外发展状况，并且分析了电动汽车电机电控系统的工作原理、电动汽车加速踏板的工作原理以及对元器件的一些要求，并采用proteus进行硬件软件仿真设计。论文详细介绍了集成ADC芯片模块、温度传感器模块以及微控制芯片模块的选用和软件设计。关键词 电机电控系统，电机，ADC0808，PWM波形，proteus仿真关键词
目录
1 绪论 1
1.1 电动汽车电机电控系统研究背景 1
1.2 电动汽车电机电控系统的国内外发展状况 2
1.3 论文主要工作 3
2 电动汽车电机电控系统的总体设计 3
2.1 电动汽车电机电控系统的工作原理 3
2.2 电动汽车加速踏板的工作原理 4
2.3 电动汽车对电机的要求 4
2.3 直流电机的调速原理和特性分析 5
3 电动汽车电子电控系统的硬件设计 6
3.1 硬件电路的设计 6
3.2 温度传感器的选用 7
3.3 电机驱动芯片的选用 8
3.4 集成ADC芯片的选用 8
3.5 液晶显示屏的选用 10
3.6 电机模块的选用 11
3.7 位移传感器的选用 12
3.8 微控制芯片的选用 13
4 电动汽车电子电控系统的软件设计 14
4.1 系统控制策略设计 14
4.2 电动汽车电子电控系统的主程序流程图 16
4.4 仿真界面展示 17
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录A 21
1 绪论
1.1 电动汽车电机电控系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
统研究背景
传统汽车是以石油资源为燃料的汽车，这让社会对石油资源越来越依赖。从长远来看，这除了会导致石油资源和化石燃料的越来越稀少枯竭，与此同时还会产生十分严重的生态问题，环境问题等等。同时，造成温室效应的重要原因之一就是传统汽车的尾气。为了实现环保跟节能的双重目标，节能环保型电动汽车的概念由此产生。
新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品，其主要电气系统即为在传统汽车“三小电”(空调、转向、制动)基础上延伸产生的电动动力总成系统“三大电”——电池、电机、电控。在这当中，传统发动机（变速器）的替代是电机，电控系统，它们的性能直接地决定了电动车的主要性能指标，例如加速度，爬坡，最大速度等等。 于此同时，新能源汽车电机和电子控制系统的工作条件比较复杂，要求车辆达到低速/斜坡时需要高转矩，高速时需要低转矩 ，频繁停车和减速等要求，而且转速范围大，新能源车辆还要求等兼具处理电机启动，发电，制动能量反馈等一些特殊功能。
新能源汽车产业链的重要一环是电机电控系统，它的制造水平和相关技术可以直接地影响整车的性能和造价。目前看来，我们国内在电控、电机领域的自主化能力依旧远远地落后于电池模块，其中一部分的电机电控核心组件比如如IGBT 芯片等组件依旧不能完全自主地生产，拥有系统完整知识产权的整车企业以及零部件企业的数量依旧稀少。但是随着我国电机电控系统产业链逐渐完善丰富，电机电控系统的国产化，自主化逐步提高，可以预见，新能源车辆市场的增速将被电机电控系统市场的增速超过。
在新能源汽车中处于核心地位的是电控系统，那么电控系统的设计和标定就与电机系统相关程度较高了，因为匹配电机的不同，所以电控系统需要开发不同技术平台。较早期的直流电机一般采用脉宽调制( PWM)斩波控制的方式进行控制，控制的手段比较简单单一化，同时应用也有局限性。但随着感应电机和永磁电机的大量使用，电控系统的复杂程度迅速上升，电控产品的技术主流变为矢量控制技术和直接转矩控制技术，加上电动乘用车的普及对于电机和电控系统的集成程度有着越来越高的要求。可以期待的是，未来电机与电控企业的业务交叉程度将逐步提高，可提供电机电控一体化动力总成产品的企业将有助于整车企业进一步降低车重和成本，将具有更大的竞争力。
1.2 电动汽车电机电控系统的国内外发展状况
国外电动汽车电控系统的发展较为先进，许多公司已经开发出完整的电气控制系统。在美国纯电动汽车的电子控制系统中，一些先进的纯电动汽车可以通过控制相应的开关控制相应的开关以适应不同的工作条件来控制电流。 电控系统包括制动系统，检测与故障诊断与处理系统，电池管理系统，动力驱动系统。日本有更多优秀的公司开发了纯电动汽车技术，比如本田，丰田，马自达等一些公司。 丰田公司研发的车型之一的电动车电子控制系统的操作如下：首先从加速踏板信号，制动踏板信号，手轮信号或转向角信号处接收操作指令，并收集传感器传来的来自电动车辆各个位置的信号，例如横摆角速度信号，纵向和水平加速度信号，速度信号。电子控制系统将处理这些信号，最后通过电动机控制跟逆变器来驱动新能源车辆的后轮。
在国内，纯电动汽车电子控制系统主要由比亚迪、柳州五菱、奇瑞汽车公司与一些高校在开发。 在这当中众泰公司开发的电子控制系统可以控制电动助力转向系统，空调系统，加速踏板，电池管理系统等，并可以计算汽车上所有电子设备的能耗。 接着，与电池SOC相比。在计算功率模型后，这些控制指令被发送到电动机控制器。 最后，依据电机转矩值的改变来控制电动车的行驶状态。同样的，我国在汽车驱动电机系统方面取得了一些进展。 首先，现代设计方案和理念已经取得了有效的验证，即采用现代电机系统设计理念，解决高性能，多目标的车辆电机的极限设计以及多领域的精确分析，并可以结合控制策略的应用完成系统集成仿真的深层技术问题。 其次，中国采用新原则开发了新技术产品。 国内一些企业，科研院所和高等院校对电机系统的一些新原理进行了积极的研究和探索，如EVT和基于双机械端口电机的混合励磁电机系统，有的已经制造出样机，有的已经开展台架测试和加载。
目录
1 绪论 1
1.1 电动汽车电机电控系统研究背景 1
1.2 电动汽车电机电控系统的国内外发展状况 2
1.3 论文主要工作 3
2 电动汽车电机电控系统的总体设计 3
2.1 电动汽车电机电控系统的工作原理 3
2.2 电动汽车加速踏板的工作原理 4
2.3 电动汽车对电机的要求 4
2.3 直流电机的调速原理和特性分析 5
3 电动汽车电子电控系统的硬件设计 6
3.1 硬件电路的设计 6
3.2 温度传感器的选用 7
3.3 电机驱动芯片的选用 8
3.4 集成ADC芯片的选用 8
3.5 液晶显示屏的选用 10
3.6 电机模块的选用 11
3.7 位移传感器的选用 12
3.8 微控制芯片的选用 13
4 电动汽车电子电控系统的软件设计 14
4.1 系统控制策略设计 14
4.2 电动汽车电子电控系统的主程序流程图 16
4.4 仿真界面展示 17
结论 18
致谢 19
参考文献 20
附录A 21
1 绪论
1.1 电动汽车电机电控系 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
统研究背景
传统汽车是以石油资源为燃料的汽车，这让社会对石油资源越来越依赖。从长远来看，这除了会导致石油资源和化石燃料的越来越稀少枯竭，与此同时还会产生十分严重的生态问题，环境问题等等。同时，造成温室效应的重要原因之一就是传统汽车的尾气。为了实现环保跟节能的双重目标，节能环保型电动汽车的概念由此产生。
新能源汽车作为传统燃油汽车的替代品，其主要电气系统即为在传统汽车“三小电”(空调、转向、制动)基础上延伸产生的电动动力总成系统“三大电”——电池、电机、电控。在这当中，传统发动机（变速器）的替代是电机，电控系统，它们的性能直接地决定了电动车的主要性能指标，例如加速度，爬坡，最大速度等等。 于此同时，新能源汽车电机和电子控制系统的工作条件比较复杂，要求车辆达到低速/斜坡时需要高转矩，高速时需要低转矩 ，频繁停车和减速等要求，而且转速范围大，新能源车辆还要求等兼具处理电机启动，发电，制动能量反馈等一些特殊功能。
新能源汽车产业链的重要一环是电机电控系统，它的制造水平和相关技术可以直接地影响整车的性能和造价。目前看来，我们国内在电控、电机领域的自主化能力依旧远远地落后于电池模块，其中一部分的电机电控核心组件比如如IGBT 芯片等组件依旧不能完全自主地生产，拥有系统完整知识产权的整车企业以及零部件企业的数量依旧稀少。但是随着我国电机电控系统产业链逐渐完善丰富，电机电控系统的国产化，自主化逐步提高，可以预见，新能源车辆市场的增速将被电机电控系统市场的增速超过。
在新能源汽车中处于核心地位的是电控系统，那么电控系统的设计和标定就与电机系统相关程度较高了，因为匹配电机的不同，所以电控系统需要开发不同技术平台。较早期的直流电机一般采用脉宽调制( PWM)斩波控制的方式进行控制，控制的手段比较简单单一化，同时应用也有局限性。但随着感应电机和永磁电机的大量使用，电控系统的复杂程度迅速上升，电控产品的技术主流变为矢量控制技术和直接转矩控制技术，加上电动乘用车的普及对于电机和电控系统的集成程度有着越来越高的要求。可以期待的是，未来电机与电控企业的业务交叉程度将逐步提高，可提供电机电控一体化动力总成产品的企业将有助于整车企业进一步降低车重和成本，将具有更大的竞争力。
1.2 电动汽车电机电控系统的国内外发展状况
国外电动汽车电控系统的发展较为先进，许多公司已经开发出完整的电气控制系统。在美国纯电动汽车的电子控制系统中，一些先进的纯电动汽车可以通过控制相应的开关控制相应的开关以适应不同的工作条件来控制电流。 电控系统包括制动系统，检测与故障诊断与处理系统，电池管理系统，动力驱动系统。日本有更多优秀的公司开发了纯电动汽车技术，比如本田，丰田，马自达等一些公司。 丰田公司研发的车型之一的电动车电子控制系统的操作如下：首先从加速踏板信号，制动踏板信号，手轮信号或转向角信号处接收操作指令，并收集传感器传来的来自电动车辆各个位置的信号，例如横摆角速度信号，纵向和水平加速度信号，速度信号。电子控制系统将处理这些信号，最后通过电动机控制跟逆变器来驱动新能源车辆的后轮。
在国内，纯电动汽车电子控制系统主要由比亚迪、柳州五菱、奇瑞汽车公司与一些高校在开发。 在这当中众泰公司开发的电子控制系统可以控制电动助力转向系统，空调系统，加速踏板，电池管理系统等，并可以计算汽车上所有电子设备的能耗。 接着，与电池SOC相比。在计算功率模型后，这些控制指令被发送到电动机控制器。 最后，依据电机转矩值的改变来控制电动车的行驶状态。同样的，我国在汽车驱动电机系统方面取得了一些进展。 首先，现代设计方案和理念已经取得了有效的验证，即采用现代电机系统设计理念，解决高性能，多目标的车辆电机的极限设计以及多领域的精确分析，并可以结合控制策略的应用完成系统集成仿真的深层技术问题。 其次，中国采用新原则开发了新技术产品。 国内一些企业，科研院所和高等院校对电机系统的一些新原理进行了积极的研究和探索，如EVT和基于双机械端口电机的混合励磁电机系统，有的已经制造出样机，有的已经开展台架测试和加载。
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