CN211237502U - 一种电机驱动及能量回收原理实训系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电机驱动及能量回收原理实训系统，包括实训台架和安装在所述实训台架上的面板，其中，所述面板和实训台架上安装有构成电机驱动及能量回收系统的各个元件，所述面板的正面印制有所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图。本实用新型以新能源纯电动汽车驱动电机控制逻辑为原型设计，是一种集多种先进技术手段于一体的O2O教学实训平台。通过面板上的电机驱动及能量回收系统的电路原理图，形象的展示纯电动汽车驱动电机及其驱动系统的结构组成、工作原理，同时，可通过构成该系统的实际元件完整仿真纯电动汽车驱动电机系统运行工作过程，使学生对电动汽车有更为直观的认识，提高纯电动汽车电机驱动及能量回收原理课程的教学效果。

Description

一种电机驱动及能量回收原理实训系统

技术领域

本实用新型涉及新能源纯电动汽车教学实训设备领域，具体涉及一种电机驱动及能量回收原理实训系统。

背景技术

汽车实训台是培养学生理解汽车核心控制原理与练习实际动手能力的重要教具，目前是职业学校、培训机构等不可或缺的教学用品。

近年来随着国家层面大力推广新能源汽车，纯电动汽车增长率一直保持在100％以上，新能源纯电动汽车与传统燃油汽车动力系统有很大差别，急需大量的新能源汽车维修人才。而目前新能源车纯电动汽车教学的发展在我国还处于初级发展阶段，教学产品多以静态的结构原理示教板为主，无法将复杂的电动汽车控制原理表述清楚，并且在很多抽象的电机控制方面更是无从下手，与实际工况和原理有较大出入，不能满足职业技术学院对新能源汽车专业维修人员培养需求。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种电机驱动及能量回收原理实训系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种电机驱动及能量回收原理实训系统，包括实训台架和安装在所述实训台架上的面板，其中，所述面板和实训台架上安装有构成电机驱动及能量回收系统的各个元件，所述面板上印制有所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图。

本实用新型的有益效果是：以新能源纯电动汽车驱动电机控制逻辑为原型设计，是一种集多种先进技术手段于一体的O2O教学实训平台。通过面板上的电机驱动及能量回收系统的电路原理图，形象的展示纯电动汽车驱动电机及其驱动系统的结构组成、工作原理，同时，可通过构成该系统的实际元件完整仿真纯电动汽车驱动电机系统运行工作过程，使学生对电动汽车有更为直观的认识，提高纯电动汽车电机驱动及能量回收原理课程的教学效果。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述电机驱动及能量回收系统包括电源、驱动电机、整车控制器、传感器、电机驱动电路和能量回收电路；

所述电源分别与电机驱动电路和能量回收电路连接，所述传感器用于检测驱动电机和车辆操纵装置的传感信号，所述传感器与整车控制器连接，所述整车控制器与电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与驱动电机连接，所述电机驱动电路还与能量回收电路连接。

进一步，所述电源包括动力电池组、动力电池管理单元、应急开关、高压配电箱和DC/DC变换器；

所述动力电池组分别与动力电池管理单元的一端和应急开关的一端连接，动力电池管理单元和应急开关的另一端均与高压配电箱连接，高压配电箱分别与所述电机驱动电路和能量回收电路连接，高压配电箱还与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器为整车12V用电设备供电。

进一步，所述传感器包括制动踏板位置传感器、加速踏板位置传感器、档位开关、霍尔传感器和旋变传感器。

进一步，所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图印制在所述面板正面的中部，所述面板上还设置车辆操纵装置、显示屏、数字显示仪表、信号指示灯和开关，所述面板的正面设置三个区域，其中，第一区域设置在所述面板正面的右上部，包括所述信号指示灯和所述数字显示仪表；所述第二区域设置在所述面板正面的右下部，包括所述车辆操纵装置和所述开关；所述第三区域设置在所述面板正面的左上部，包括所述显示屏；所述实训台架内的搁板上设置动力电机。

进一步，所述信号指示灯包括D档指示灯、N档指示灯、R档指示灯、车辆运行状态指示灯、制动指示灯、制动能量回收指示灯、放电灯、发电灯和充电指示灯。

进一步，所述数字显示仪表包括用于显示制动踏板和加速踏板信号强度的电压表。

进一步，所述面板正面的左下部印制电机驱动及能量回收系统在实际车辆中的位置及连接关系的示意图。

进一步，所述面板正面印制的电路原理图中的线路中设置检测端子，所述检测端子连接在所述电机驱动及能量回收系统的各个元件的连接线路中的对应位置。

进一步，所述面板的侧面设置故障设置开关，所述故障设置开关连接在所述电机驱动及能量回收系统的各个元件的连接线路中。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的提供的一种电机驱动及能量回收原理实训系统的立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电机驱动及能量回收原理实训系统中面板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型实施例提供的提供的一种电机驱动及能量回收原理实训系统的立体结构图，该实训系统以北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制逻辑为原型设计，是一种集多种先进技术手段于一体的O2O教学实训平台。如图1所示，该实训系统包括实训台架1和安装在所述实训台架1上的面板2，其中，所述面板2和实训台架1上安装有构成电机驱动及能量回收系统的各个元件，所述面板2的正面印制有所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图(图中未示出)。

如图2所示，该实训系统的各个元件安装在所述面板2和实训台架1上，其中，面板正面设置了三个区域，第一区域设置在所述面板2正面的右上部，包括信号指示灯3和数字显示仪表4；所述第二区域设置在所述面板2正面的右下部，包括车辆操纵装置7和开关8；所述第三区域设置在所述面板2正面的左上部，包括显示屏9；如图1所示，动力电机10设置在实训台架1内的搁板上。另外，电机控制器5和DC/DC模块6分别设置在了数字显示仪表4和信号指示灯3的下方，该实训系统的其他元件设置在了面板2的后方。

车辆操纵装置、信号指示灯、数字显示仪表和显示屏均与整车控制器连接，其中，车辆操纵装置包括制动踏板、加速踏板和档位选择器件；信号指示灯包括D档指示灯、N档指示灯、R档指示灯、车辆运行状态指示灯、制动指示灯、制动能量回收指示灯、放电灯、发电灯和充电指示灯；数字显示仪表包括用于显示制动踏板和加速踏板信号强度的电压表；开关包括电源开关和点火开关；另外，所述面板的侧面还可设置显示屏开机键。

通过在面板上按照功能划分元件的布置区域，使面板的排布简单明了，操控更加的简单和明显，其中，第一区域内的元件属于状态指示功能，第二区域内的元件属于输入功能，第三区域内的元件属于显示功能，面板正面的中部所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图，另外，在面板正面的左下部还可印制电机驱动及能量回收系统在实际车辆中的位置及连接关系的示意图，以便于学员更好地将实训台架中的元件与实车进行对应。

从图2中的电机驱动及能量回收系统电路原理图可以看到，该系统包括电源、动力电机、整车控制器、传感器、电机驱动电路和能量回收电路；所述电源分别与电机驱动电路和能量回收电路连接，电机驱动电路还与能量回收电路和驱动电机连接，传感器用于检测驱动电机和车辆操纵装置的传感信号，所述传感器与整车控制器连接，所述整车控制器与电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与驱动电机连接，所述电机驱动电路还与能量回收电路连接。

其中，电源包括动力电池组、动力电池管理单元、应急开关、高压配电箱和DC/DC变换器，所述动力电池组分别与动力电池管理单元的一端和应急开关的一端连接，动力电池管理单元和应急开关的另一端均与高压配电箱连接，高压配电箱分别与所述电机驱动电路和能量回收电路连接，高压配电箱还与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器为整车12V用电设备供电；传感器包括制动踏板位置传感器、加速踏板位置传感器、档位开关、霍尔传感器和旋变传感器；电机驱动电路和能量回收电路包含在电机控制器中。

该实训系统的工作原理如下：

打开点火开关，踩下制动踏板，整车控制器接受信号后在根据档位信号及加速踏板位置信号综合计算扭矩需求，并将所需扭矩信号传输给电机控制器，电机控制器接通内部IGBT驱动电路，此时电流从动力电池出发经过应急开关到达高压配电箱，高压配电箱将高压分配，一路到达DC/DC变换器经高压转低压后给全车低压电路供电，另一路到达电机控制器，当电机控制器接收到整车控制器扭矩需求后控制IGBT驱动电路依次给动力电机三相交流电，同时电机控制器接收电机内部旋变传感器向电机控制器不断传送电机转角角度和转速信号使动力电机输出不同的扭矩与转速。动力电池管理单元实时监控动力电池温度、电压、电流等信息，将电池充放电效率达到最大，应急开关负责在紧急维修时切断动力电池到高压配电箱的高压电。

当踩下制动踏板，制动信号传给整车控制器，整车控制器发出制动能量回收信号给电机控制器，电机控制器整流电路将三相交流电变为直流电输出给DC/DC变换器变为高压直流电到达高压配电箱，通过高压配电箱给动力电池充电。

本实施例提供的实训系统采用铝合金材料制作、组装而成；配有原车电机驱动系统，通过驱动演示电动汽车的电机驱动原理；能量回收系统实时演示电动汽车行驶过程中能量回收过程；数字显示仪表和工况指示灯实时反映系统中各主要信号参数，实时分析系统工作过程；配置带有19寸数字显示触摸屏的显示系统，包括系统各主要参数信息，电机驱动及能量回收原理讲解等。

本实训台架通过面板电机驱动原理图、液晶显示系统，向学员展示电机控制的内部原理，了解电机驱动的整个控制策略，又能让学员通过显示屏直观看到车辆运行状况、数据流、波形的读取及分析，解决教学过程中学员对理论知识的理解，验证教学过程的目的。

通过面板实物展示让学员了解整个驱动系统与其相关部件，也可通过学员实际动手操作来演示电动汽车在各工况下行驶过程，同时在教学过程中结合面板上的工况指示灯功能、信号显示系统让学员在操作行驶过程的同时又能实时看到汽车运行、发电、充电以及制动能量回收等各个工况的显示数据，本功能解决学员熟练掌握电动汽车的操作流程，确保教学过程避免出现的安全问题。

可选地，在该实施例中，如图2所示，面板上印刷的电路原理图中的线路上设置多个检测端子11，检测端子11连接在所述电机驱动及能量回收系统的各个元件的连接线路中的对应位置。在检测端子11处使用万用表、示波器等检测仪器检测加速踏板、制动踏板位置传感器等各个元件的信号变化，让学员实际动手操作，解决教学过程中培养学员动手操作能力及诊断仪器设备的使用问题。

可选地，在该实施例中，该实训系统面板的侧面设置多个故障设置开关12，故障设置开关12连接在所述电机驱动及能量回收系统的各个元件的连接线路中。

具体的，如图1所示，在面板的右侧面设置有多个故障设置开关12，通过拨动开关可以控制线路通与端，从而模拟线路断路故障，可模拟车辆实际运行工况，在电机控制系统台架中设置了档位、加速踏板、制动踏板信号异常或丢失等10个信号断路故障。每个故障设置都是在控制线路中增加信号断路的形式模拟传感器信号丢失故障，学员可通过实验台架信号测试端子来测量故障部位最终排除故障。具体的故障设置表如下：

教师可通过拨动开关实现电机驱动系统故障设置及排除，让学员了解驱动系统常见故障及各控制信号异常的故障表现，同时又能培养学员故障诊断思路。

可选地，在该实施例中，该实训系统还包括外部供电接口和电源切换装置，电源切换装置分别和外部供电接口及电池管理单元连接。

例如，该台架可与高压电池管理台架进行外部连接，连接方式通过导线连接，并将电源切换装置切换至外接位置实现。外接运行后，替换该台架上的电池管理单元，使用外接后的电池管理台架对系统提供高压电源。

该实训系统的使用方法如下：

1.实训系统通电：用本实训系统配套的带漏电保护装置的电源线连接220V电源。

2.打开实训系统电源：打开实训系统上的“电源开关”，电源指示灯点亮，表示实训系统通电正常。

3.按下显示系统开机键，显示系统开始工作：按下实训系统上的显示系统开机键，显示系统开始工作。显示系统工作后，需进入到二级菜单里的数据流界面，方可进行观察实验数据、电机波形等操作，否则系统无法工作。

4.打开点火开关，控制器开始工作：打开点火开关，控制器开始工作，加速踏板信号和制动踏板信号两个数字仪表均显示电压值(电压值0-5V之间)。

5.电动机的运行及能量回收过程：

1)电机运行：将档杆置于N档，打开点火开关，压下制动踏板，将档杆置于D档或是R档，按下加速踏板，此时，电机开始运转，车辆运行指示灯开始点亮。

2)能量回收：在电机运转到一定速度时，松开加速踏板，可以看到电机发电及充电的过程，整个过程对应的指示灯会实时显示，多次实验记录相关数据。

3)实训完毕，请先关闭显示系统，将档杆置于N档，将再关闭实训系统点火开关和电源开关。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，包括实训台架和安装在所述实训台架上的面板，其中，所述面板和实训台架上安装有构成电机驱动及能量回收系统的各个元件，所述面板上印制有所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图。

2.根据权利要求1所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述电机驱动及能量回收系统包括电源、驱动电机、整车控制器、传感器、电机驱动电路和能量回收电路；

所述电源分别与电机驱动电路和能量回收电路连接，所述传感器用于检测驱动电机和车辆操纵装置的传感信号，所述传感器与整车控制器连接，所述整车控制器与电机驱动电路连接，所述电机驱动电路与驱动电机连接，所述电机驱动电路还与能量回收电路连接。

3.根据权利要求2所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述电源包括动力电池组、动力电池管理单元、应急开关、高压配电箱和DC/DC变换器；

所述动力电池组分别与动力电池管理单元的一端和应急开关的一端连接，动力电池管理单元和应急开关的另一端均与高压配电箱连接，高压配电箱分别与所述电机驱动电路和能量回收电路连接，高压配电箱还与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器为整车12V用电设备供电。

4.根据权利要求2所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述传感器包括制动踏板位置传感器、加速踏板位置传感器、档位开关、霍尔传感器和旋变传感器。

5.根据权利要求1所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述电机驱动及能量回收系统的电路原理图印制在所述面板正面的中部，所述面板上还设置车辆操纵装置、显示屏、数字显示仪表、信号指示灯和开关，所述面板的正面设置三个区域，其中，第一区域设置在所述面板正面的右上部，包括所述信号指示灯和所述数字显示仪表；第二区域设置在所述面板正面的右下部，包括所述车辆操纵装置和所述开关；第三区域设置在所述面板正面的左上部，包括所述显示屏；所述实训台架内的搁板上设置动力电机。

6.根据权利要求5所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述信号指示灯包括D档指示灯、N档指示灯、R档指示灯、车辆运行状态指示灯、制动指示灯、制动能量回收指示灯、放电灯、发电灯和充电指示灯。

7.根据权利要求5所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述数字显示仪表包括用于显示制动踏板和加速踏板信号强度的电压表。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述面板正面的左下部印制电机驱动及能量回收系统在实际车辆中的位置及连接关系的示意图。

9.根据权利要求1至7任一项所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述面板正面印制的电路原理图中的线路中设置检测端子，所述检测端子连接在所述电机驱动及能量回收系统的各个元件的连接线路中的对应位置。

10.根据权利要求1至7任一项所述的电机驱动及能量回收原理实训系统，其特征在于，所述面板的侧面设置故障设置开关，所述故障设置开关连接在所述电机驱动及能量回收系统的各个元件的连接线路中。

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