CN106364368A - 基于两个轮毂电机的电动车的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，涉及用于控制电动车辆驱动的装置，包括模拟电压信号传感器、转盘信号传感器、使能信号传感器、降压模块、A/D模数转换模块、核心模块、两个电机驱动控制器、两个轮毂电机、两个电流传感器、两个霍尔位置传感器和PC机；用以控制芯片DSP28335为主控芯片的核心模块对两个轮毂电机进行快速的处理控制，克服了现有轮毂电机电动汽车技术存在的指令处理速度慢、对车辆控制不精准、车辆结构复杂和车体灵活性低的缺陷。

Description

基于两个轮毂电机的电动车的控制系统
技术领域
本发明的技术方案涉及用于控制电动车辆驱动的装置，具体地说是基于两个轮毂电机的电动车的控制系统。
背景技术
随着电力电子技术的进步以及新能源技术的不断进步成熟，现代的电动汽车已经开始在汽车市场上占有一席之地。一般电动汽车是以电池为动力源，全部或部分由电动机驱动，并且电机及对电机的控制驱动也成为了整个电动汽车最为核心关键的一部分，很大程度上影响着整辆电动汽车的运行稳定和续航能力方面性能。目前市场上的电动汽车的电机主要是永磁同步或三相异步电机，并将电机内置在电动汽车中经过传动装置控制车轮，从而使车辆运行。由于车辆运行需要电机经过动力传动装置，使得车辆车重加大及电机的传动效率大打折扣影响车辆的续航能力和行驶性能，另外传动装置导致汽车结构和双轮的单独控制也比较复杂。为了解决这类问题，目前，车轮直接采用轮毂电机的电动汽车得到研发。CN102198802A公开了一种电动汽车四轮轮毂电机驱动系统，其控制系统对于控制信号的传送存在效率低、误差高和对车辆控制不精准的缺陷。CN202703319U公开了基于轮毂电机的小型四驱纯电动车的控制系统，其存在轮毂速度、电流信息未向控制器作出实时反馈，因此控制芯片无法对轮毂电机的转速控制实施二次校准，没法实现轮毂电机的精准控制的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，用以控制芯片DSP28335为主控芯片的核心模块对两个轮毂电机进行快速的处理控制，克服了现有轮毂电机电动汽车技术存在的指令处理速度慢、对车辆控制不精准、车辆结构复杂和车体灵活性低的缺陷。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，包括模拟电压信号传感器、转盘信号传感器、使能信号传感器、降压模块、A/D模数转换模块、核心模块、两个电机驱动控制器、两个轮毂电机、两个电流传感器、两个霍尔位置传感器和PC机；上述部件的连接方式是：模拟电压信号传感器、转盘信号传感器和使能信号传感器分别与降压模块相连接，A/D模数转换模块为核心模块中的控制芯片DSP28335内置的十二位模数转换模块，降压模块所输出的模拟电压信号经过A/D模数转换模块转换后与同样经过降压模块的转盘信号和使能信号一起送入核心模块进行处理，两个电机驱动控制器分别与核心模块连接，每个电机驱动控制器分别与一个轮毂电机、一个电流传感器和一个霍尔位置传感器连接，一个霍尔位置传感器内置于一个轮毂电机，一个轮毂电机又与一个电流传感器连接，核心模块还与PC机连接。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述核心模块中的控制芯片DSP28335为TI公司推出的浮点型数字信号处理器。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述降压模块优选为DC-DC可调节变压模块LM2596S。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述电机驱动控制器包括驱动电路与三相全桥逆变电路。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述轮毂电机优选额定电压72V额定功率为1200W的电机。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述霍尔位置传感器为轮毂电机内置的传感器。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述的模拟电压信号传感器为油门踏板和刹车踏板,其产生的模拟电压信号为油门踏板或刹车踏板输入的电压信号；所述的转盘信号传感器为旋转编码器，其产生的转盘信号为旋转编码器输入脉冲信号；所述的使能信号传感器为电位器，其产生的使能信号为车体开启的使能信号与倒退前进的高低电平的方向信号。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所述油门踏板与刹车踏板优选为TCH35的无触点电位器；旋转编码器优选为REP增量型旋转编码器HKT3008-C03G-1000B-5L。
上述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，所涉及的基于两个轮毂电机的电动车的控制系统的构成部件均通过商购获得；部件的连接方法是本领域技术人员所能掌握的；电机驱动控制器中包括的驱动电路与三相全桥逆变电路是本技术领域熟知的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明具有如下的突出的实质性特点和显著进步：
(1)本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，以控制芯片DSP28335为主控芯片的核心模块作为控制模块，比现有的轮毂电机电动车的控制系统有更高的精度，用其对两个轮毂电机进行快速的处理控制，克服了现有轮毂电机电动汽车技术存在的指令处理速度慢、车辆结构复杂和车体灵活性低的缺陷。
(2)本发明基于两个轮毂电机的电动车的核心模块所输出的控制信号由CAN总线提供传输，使得车辆控制信息可以更加快速地传送到每个被控对象上，使车辆操控流畅和行驶平稳，能使驾驶者每一个控制操作得到最好的无误差的实现。
(3)本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统的功耗小、数据及程序的储存量大、实时控制性更优秀。
(4)本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，通过电流传感器以及霍尔位置传感器反馈回的数据，核心模块可以实现对轮毂电机旋转速度的二次修正使其达到更精准的控制。通过电流信号以及转速信号对两个轮毂电机转速的实时二次修正调节，达到车辆直行阶段可以实现无误差直行，转弯阶段实现车辆的平稳转向。
(5)本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统中采用的A/D模数转换模块的转换更为精准快速，便于更快速精准的控制轮毂电机的运行。
(6)本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统整体结构简单，制作成本低，维护维护方式更加简洁。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明基于两个轮毂电机的电动车的控制系统整体结构的示意框图。
图中，1.模拟电压信号传感器，2.转盘信号传感器，3.使能信号传感器，4.降压模块，5.A/D模数转换模块，6.核心模块，7.电机驱动控制器，8.轮毂电机，9.电流传感器，10.霍尔位置传感器,11.PC机。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本实施例的基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，包括模拟电压信号传感器1、转盘信号传感器2、使能信号传感器3、降压模块4、A/D模数转换模块5、核心模块6、两个电机驱动控制器7、两个轮毂电机8、两个电流传感器9、两个霍尔位置传感器10和PC机11；上述部件的连接方式是：模拟电压信号传感器1、转盘信号传感器2和使能信号传感器3分别与降压模块4相连接，A/D模数转换模块5为核心模块6的控制芯片DSP28335内置的十二位模数转换模块，降压模块4所输出的模拟电压信号经过A/D模数转换模块5转换后与同样经过降压模块4的转盘信号和使能信号一起送入核心模块6进行处理，两个电机驱动控制器7分别与核心模块6连接，每个电机驱动控制器7分别与一个轮毂电机8、一个电流传感器9和一个霍尔位置传感器10连接，一个霍尔位置传感器10内置于一个轮毂电机8，一个轮毂电机8又与一个电流传感器9连接，核心模块6还与PC机11连接。
实施例1
本实施例的基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，包括模拟电压信号传感器1、转盘信号传感器2、使能信号传感器3、降压模块4、A/D模数转换模块5、核心模块6、两个电机驱动控制器7、两个轮毂电机8、两个电流传感器9、两个霍尔位置传感器10和PC机11；上述部件的连接方式是：模拟电压信号传感器1、转盘信号传感器2和使能信号传感器3分别与降压模块4相连接，A/D模数转换模块5为核心模块6的控制芯片DSP28335内置的十二位模数转换模块，降压模块4所输出的模拟电压信号经过A/D模数转换模块5转换后与同样经过降压模块4的转盘信号和使能信号一起送入核心模块6进行处理，两个电机驱动控制器7分别与核心模块6连接，每个电机驱动控制器7分别与一个轮毂电机8、一个电流传感器9和一个霍尔位置传感器10连接，一个霍尔位置传感器10内置于一个轮毂电机8，一个轮毂电机8又与一个电流传感器9连接，核心模块6还与PC机11连接。其中，所述核心模块6是以DSP28335为主控芯片的控制模块，核心模块6的控制芯片DSP28335为TI公司推出的浮点型数字信号处理器；所述降压模块4优选为DC-DC可调节变压模块LM2596S；所述A/D模数转换模块5为DSP28335内置的十二位转换模块；所述电机驱动控制器7包括驱动电路与三相全桥逆变电路；所述轮毂电机8优选额定电压72V额定功率为1200W的电机；所述霍尔位置传感器10为轮毂电机8内置的传感器；所述的模拟电压信号传感器1为油门踏板和刹车踏板,其产生的模拟电压信号为油门踏板或刹车踏板输入的电压信号；所述的转盘信号传感器2为旋转编码器，其产生的转盘信号为旋转编码器输入脉冲信号；所述的使能信号传感器3为电位器，其产生的使能信号为车体开启的使能信号与倒退前进的高低电平的方向信号；所述油门踏板与刹车踏板优选为TCH35的无触点电位器；旋转编码器优选为REP增量型旋转编码器HKT3008-C03G-1000B-5L。
本实施例的基于两个轮毂电机的电动车的控制系统的工作方式和原理如下：
系统开始工作时，首先让汽车的转盘信号传感器2即旋转编码器保持不动，此时转盘信号传感器2即旋转编码器的转盘信号输入为零，使能信号传感器3即为电位器输出的行车使能信号为高电平，车辆准备执行行驶命令，按使能信号输入高电平指令行驶方向为前行，踩动模拟电压信号传感器1的油门，输出渐变的模拟电压信号，模拟电压信号经过降压模块4达到适合核心模块6端口电压范围的渐变电压，之后经过作为DSP28335内置的十二位转换模块的A/D模数转换模块5转换为数字量，即为得到的由模拟电压信号传感器1(即又速度踏板中的传感器)所产生的速度输入给定的速度信号，由于此时转盘信号为0，所以核心模块6的控制芯片DSP28335没有进行两个电机之间的差速计算。在核心模块6的控制芯片DSP28335分析处理输入的速度信号后，通过CAN总线结合电机驱动控制器7发送预期速度信号，由两个电机驱动控制器7对两个轮毂电机8进行实时PWM调速，之后轮毂电机8的转速值和电流值分别通过霍尔位置传感器10和电流传感器9传输给电机驱动控制器7和核心模块6的控制芯片DSP28335进行分析处理，并通过串口通信由核心模块6传输给PC机11进行实时监测。因为此时输入转盘信号为0，所以此时电动汽车直行，根据油门踏板踩动深浅，汽车速度呈现出不同的速度。当行驶方向信号输入低电平时，车辆根据模拟电压信号传感器1的油门踏板的踩动深浅，呈现出不同速度的倒车。当汽车转盘有转向角时，转盘信号传感器2为旋转编码器输出脉冲信号，核心模块6的控制芯片DSP28335根据脉冲计算出转向角度，再根据轮毂电机8反馈给核心模块6的当前行驶速度等信息计算得出内外两个轮毂电机8的轮速差，核心模块6通过CAN总线结合电机驱动控制器7发送的期望转速信号，由两个电机驱动控制器7驱动两个轮毂电机8产生不同的转速，从而达到顺利转行。之后轮毂电机8反馈电流信息和转速信息给核心模块6，核心模块6再经过串口通信把电流信息和转速信息数据传送给PC机，进行实时监测，此时为电动汽车实现左右转向运行。
降压模块4所输出的模拟电压信号经过A/D模数转换模块5转换后与同样经过降压模块4的转盘信号和使能信号一起送入核心模块6进行处理，核心模块6判断出由信号传感器3即为电位器输出的使能信号的电平为高或低，从而来判断控制两个轮毂电机8的前后转向，核心模块6通过捕捉其计算的转盘信号传感器2为旋转编码器输出的脉冲信号即旋转编码器输入的脉数，从而计算得出该旋转编码器的输出的旋转角度之后，对轮毂电机8的差速控制提供基础数据。核心模块6通过对输入的多个信号的判断处理之后，通过CAN总线结合电机驱动控制器7对轮毂电机8进行PWM调速控制，实现对轮毂电机8的变速、差速、正转和反转的控制要求，轮毂电机8在运行过程中的电流信息和相位变换信息分别经过电流传感器9和霍尔位置传感器10反馈回给电机驱动控制器7和核心模块6，核心模块6对其进行检测来实现轮毂电机8的优化稳定控制，同时核心模块8通过串口通信把实时数据传给PC机，对轮毂电机8的转速和电流数据进行实时监测。
本实施例中，所涉及的基于两个轮毂电机的电动车的控制系统的构成部件均通过商购获得；部件的连接方法是本领域技术人员所能掌握的；电机驱动控制器中包括的驱动电路与三相全桥逆变电路是本技术领域熟知的。

Claims (8)

1.基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：包括模拟电压信号传感器、转盘信号传感器、使能信号传感器、降压模块、A/D模数转换模块、核心模块、两个电机驱动控制器、两个轮毂电机、两个电流传感器、两个霍尔位置传感器和PC机；上述部件的连接方式是：模拟电压信号传感器、转盘信号传感器和使能信号传感器分别与降压模块相连接，A/D模数转换模块为核心模块中的控制芯片DSP28335内置的十二位模数转换模块，降压模块所输出的模拟电压信号经过A/D模数转换模块转换后与同样经过降压模块的转盘信号和使能信号一起送入核心模块进行处理，两个电机驱动控制器分别与核心模块连接，每个电机驱动控制器分别与一个轮毂电机、一个电流传感器和一个霍尔位置传感器连接，一个霍尔位置传感器内置于一个轮毂电机，一个轮毂电机又与一个电流传感器连接，核心模块还与PC机连接。
2.根据权利要求1所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述核心模块的控制芯片DSP28335为TI公司推出的浮点型数字信号处理器。
3.根据权利要求1所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述降压模块为DC-DC可调节变压模块LM2596S。
4.根据权利要求1所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述电机驱动控制器包括驱动电路与三相全桥逆变电路。
5.根据权利要求1所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述轮毂电机优选额定电压72V额定功率为1200W的电机。
6.根据权利要求1所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述霍尔位置传感器为轮毂电机内置的传感器。
7.根据权利要求1所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述的模拟电压信号传感器为油门踏板和刹车踏板, 其产生的模拟电压信号为油门踏板或刹车踏板输入的电压信号；所述的转盘信号传感器为旋转编码器，其产生的转盘信号为旋转编码器输入脉冲信号；所述的使能信号传感器为电位器，其产生的使能信号为车体开启的使能信号与倒退前进的高低电平的方向信号。
8.根据权利要求7所述基于两个轮毂电机的电动车的控制系统，其特征在于：所述油门踏板与刹车踏板优选为TCH35的无触点电位器；旋转编码器优选为REP增量型旋转编码器HKT3008-C03G-1000B-5L。
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