CN100483479C - 混合动力电动多功能教学实验车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能混合动力电动多功能教学实验车，属于一种教学实验装置。主要包括有四个电动轮(1)、车载计算机(4)、CAN总线(7)。车载计算机(4)与CAN总线(7)电连接。电动轮(1)设置有电动轮控制器(2)，电动轮控制器(2)与CAN总线(7)电连接。发动机(9)与起动电机(22)、发电机(20)机械连接，发动机(9)还依次与离合器(10)、变速器(11)、传动轴(12)、主减速器(13)、半轴(14)机械连接，发动机控制器(8)分别与发动机(9)、起动电机(22)、CAN总线(7)电连接。本发明集多种功能和现代汽车技术于一体，可演示现代汽车的多种驱动方式，使教学内容更加丰富和具体。

Description

混合动力电动多功能教学实验车
技术领域
本发明涉及一种智能混合动力电动多功能教学实验车，属于一种教学实验装置。
背景技术
目前，教学实验车主要有两类。一类采用实车，其功能有限，或受结构限制无法增加更多的功能，不能涵盖现代汽车领域更多的技术及功能；另一类采用模型车，模型车与实车差距较大，且大多不能在道路上行驶，不能很好地解释、说明现代汽车的高新技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有教学实验车的功能有限、与实车差距大的缺点，提供一种智能混合动力电动多功能教学实验车，本教学实验车为实车，并且具有现代汽车的多种功能。
为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。主要包括有前、后共四个电动轮1、车载计算机4、RS232-CAN转换器5、CAN总线(CAN为控制器局域网)7和电池管理系统21；其中，车载计算机4经RS232-CAN转换器5与CAN总线7电连接；四个电动轮1都设置有电动轮控制器2，电动轮控制器2与CAN总线7电连接，前、后四个电动轮1分别与前轮转向机构28和后轮转向机构15机械连接，前轮转向机构28和后轮转向机构15分别与前轮转向步进电机25和后轮转向步进电机16机械连接，前轮转向步进电机25和后轮转向步进电机16分别与前轮转向步进电机控制器26和后轮转向步进电机控制器17电连接，前轮转向步进电机控制器26和后轮转向步进电机控制器17均与CAN总线7电连接；发动机9与起动电机22、发电机20机械连接，发动机9还与离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13、和半轴14依次机械连接，发动机控制器8与发动机9、起动电机22、CAN总线7电连接；电池管理系统21与发电机20、太阳能充电控制器23、动力电池组19电连接，电池管理系统21与前后电动轮控制器2、进而与电动轮1电连接，DC/DC(直流/直流)18与动力电池组和各控制器电连接，为各控制器提供所需的工作电源。
还设置有摄像机3，摄像机3与车载计算机4之间电连接。
还设置有遥控控制器6，遥控控制器6与CAN总线7电连接。
本发明集多种功能和现代汽车技术于一体，可演示现代汽车的多种驱动方式，如两轮驱动、四轮驱动等，也可演示汽车的自动引导、遥控操作等功能；应用在教学上，可综合诠释现代汽车多种技术的应用，使教学内容更加丰富和具体。
附图说明
图1本发明的原理框图
图2本发明的自动引导控制系统程序流程图
图3本发明的遥控操纵器程序流程图
图4本发明的遥控控制器程序流程图
图中：1.电动轮  2.电动轮控制器  3.摄像机  4.车载计算机  5.RS232-CAN转换器  6.遥控控制器  7.CAN总线  8.发动机控制器  9.发动机  10.离合器  11.变速器  12.传动轴  13.主减速器  14.半轴  15.后轮转向机构  16.后轮转向步进电机  17.后轮转向步进电机控制器  18.DC/DC  19.动力电池组  20.发电机21.电池管理系统  22.起动电机  23.太阳能充电控制器  24.转向盘  25.前轮转向步进电机  26.前轮转向步进电机控制器  27.仪表盘  28.前轮转向机构
具体实施方式
现结合附图1～4对本实施例作进一步说明。
如图1所示，在前、后四个车轮的轮毂内安装有低速外转子式无刷直流电机组成电动轮1，前后电动轮分别与前、后轮转向机构28、15机械连接，电动轮控制器2与CAN总线7电连接。前轮转向步进电机25与前轮转向机构28机械连接，与前轮转向步进电机控制器26电连接。后轮转向步进电机16与后轮转向机构15机械连接，与后轮转向步进电机控制器17电连接。前、后轮转向步进电机控制器26、17与CAN总线7电连接。摄像机3与车载计算机4电连接，车载计算机4与RS232-CAN转换器5、进而与CAN总线7电连接。遥控控制器6与CAN总线7电连接。发动机9与起动电机22、发电机20机械连接，与离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13和半轴14顺次机械连接。电池管理系统21与发电机20、太阳能充电控制器23、动力电池组19电连接，动力电池组19与前、后电动轮控制器2、进而与电动轮1电连接，提供其所需动力电源。DC/DC18与各控制器电连接，并提供所需的工作电源。本实施例具有多种功能，具体为：
两轮驱动模式1：分离离合器10，发动机9不运转，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个前(或两个后)电动轮1提供动力电源，同时，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前(或两个后)电动轮控制器2控制两个前(或两个后)电动轮1，实现纯电动模式两轮驱动。
两轮驱动模式2：分离离合器10，断开发动机9和变速器11的连接，启动发动机9带动发电机20运转发电，并给动力电池组19充电，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个前(或两个后)电动轮1提供动力电源，同时，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前(或两个后)电动轮控制器2，控制两个前(或两个后)电动轮1，实现串联式混合动力模式两轮驱动。
两轮驱动模式3：启动发动机9，通过离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13及半轴14，驱动两个后轮，同时，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个后电动轮1提供动力电源，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个后电动轮控制器2，驱动两个后电动轮1，实现并联式混合动力模式两轮驱动。
两轮驱动模式4：启动发动机9，通过离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13及半轴14，驱动两个后轮，实现纯发动机模式两轮驱动。
四轮驱动模式1：动力电池组19通过电动轮控制器2向前、后共四个电动轮1提供动力电源，同时，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前、后共四个电动轮控制器2，控制四个电动轮1，实现纯电动模式四轮驱动。
四轮驱动模式2：分离离合器10，断开发动机9与变速器11的连接，启动发动机9，带动发电机20运转发电，发电机20给动力电池组19充电，动力电池组19通过电动轮控制器2向前后共四个电动轮1提供动力电源，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前、后共四个电动轮控制器2，控制前、后四个电动轮1，实现串联式混合动力模式四轮驱动。
四轮驱动模式3：启动发动机9，通过离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13、半轴14驱动两个后轮，同时，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个前电动轮1提供动力电源，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前电动轮控制器2，控制两个前电动轮1，实现并联式混合动力模式四轮驱动。
自动引导：通过标定，确定车体纵向对称平面在摄像机所摄图像中的位置，以该位置代表车体在图像中的位置。摄像机3摄取道路图像传到车载计算机4，车载计算机4经过图像预处理、路径拟合得到拟合路径并显示在图像中，同时计算拟合路径与车体间距离，并判断拟合路径与车体是否重合。若二者重合，不进行任何转向操作，车体维持原方向行驶，否则，车载计算机4根据拟合路径与车体间距离偏差的大小和方向发出转向控制指令，该指令通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前轮转向步进电机控制器26，控制前轮转向步进电机25，通过前轮转向机构28控制两个前电动轮1偏转，实现自动引导。
遥控操作：操作者根据遥控操纵器所显示的车辆运行状况和道路环境情况，输入挡位及转向遥控指令，遥控指令通过通信接口由无线数传模块发送，遥控控制器6通过无线数传模块和通信接口接收该遥控指令，并通过CAN总线7、前轮转向步进电机控制器26及电动轮控制器2控制前轮的运动：前轮转向步进电机控制器26控制前轮转向步进电机25通过前轮转向机构28驱动两个前电动轮1转动；同时，电动轮控制器2控制电动轮1的加减速和正反转。在车辆前进工况下，连续输入前进挡位使车辆加速，连续输入后退挡位使车辆减速，直至停车；同理，在车辆后退工况下，连续输入后退挡位使车辆加速，连续输入前进挡位使车辆减速，直至停车；在车辆前进或后退工况下，连续输入停止挡位使车辆减速，直至停车。遥控操作过程中，车载计算机4将采集的车辆运行参数通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、遥控控制器6的通信接口与无线数传模块发送至遥控操纵器显示。
制动能量回收：减速制动时，整车惯性带动前(或/和)后电动轮1，使其工作于发电状态，通过电池管理系统21向动力电池组19充电，实现制动能量回收。
四轮转向：车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前轮及后轮转向步进电机控制器26及17控制前轮及后轮转向步进电机25及16，驱动前轮及后轮转向机构28及15，进而控制前后共4个电动轮1，实现四轮转向。
差速转向：车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前电动轮控制器2，控制两个前电动轮1以不同转速转动，实现差速转向。
转向盘常规转向：车辆行驶时也可以通过转向盘24实现常规的转向盘转向。
日照充足时太阳能电池将太阳能转化为电能，通过太阳能充电控制器23、电池管理系统21向动力电池组19充电。

Claims (3)

1、混合动力电动多功能教学实验车，其特征在于：主要包括有前、后共四个电动轮(1)、车载计算机(4)、RS232-CAN转换器(5)、CAN总线(7)和电池管理系统(21)；其中，车载计算机(4)经RS232-CAN转换器(5)与CAN总线(7)电连接；四个电动轮(1)都设置有电动轮控制器(2)，电动轮控制器(2)与CAN总线(7)电连接，前、后四个电动轮(1)分别与前轮转向机构(28)和后轮转向机构(15)机械连接，前轮转向机构(28)和后轮转向机构(15)分别与前轮转向步进电机(25)和后轮转向步进电机(16)机械连接，前轮转向步进电机(25)和后轮转向步进电机(16)分别与前轮转向步进电机控制器(26)和后轮转向步进电机控制器(17)电连接，前轮转向步进电机控制器(26)和后轮转向步进电机控制器(17)均与CAN总线(7)电连接；发动机(9)与起动电机(22)、发电机(20)机械连接，发动机(9)还依次与离合器(10)、变速器(11)、传动轴(12)、主减速器(13)、半轴(14)机械连接，发动机控制器(8)分别与发动机(9)、起动电机(22)、CAN总线(7)电连接；电池管理系统(21)与发电机(20)、太阳能充电控制器(23)、动力电池组(19)电连接，动力电池组(19)与前后电动轮控制器(2)电连接、进而与四个电动轮(1)电连接，DC/DC(18)与动力电池组和各控制器电连接，DC/DC为各控制器提供所需的工作电源。
2、根据权利要求1所述的混合动力电动多功能教学实验车，其特征在于：还设置有摄像机(3)，摄像机(3)与车载计算机(4)之间电连接。
3、根据权利要求1所述的混合动力电动多功能教学实验车，其特征在于：还设置有遥控控制器(6)，遥控控制器(6)与CAN总线(7)电连接。
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