CN213092620U - 一种基于avr单片机的新能源汽车电气系统示教平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的是一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，包括电源系统、电驱控制系统、输入电路、输出电路，所述输入电路、输出电路均与电驱控制系统电性连接，所述电源系统与电驱控制系统电性连接以供电，结构简单，操作方便，节约教学成本；能够实现电动汽车的动力电池和电池控制的教学演示让老师在教学时，通过操作示教平台上实体开关、控制动力电池装置等，展示新能源汽车电气系统的工作原理，实现对新能源汽车电气系统工作过程的掌握学习。

Description

一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台

技术领域

本实用新型涉及一种汽车电气系统示教平台，更具体一点说，涉及一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，属于模拟示教平台领域。

背景技术

现有市面上新能源汽车多以电动汽车为主要研究对象，而纯电动汽车主要由电机控制系统、电驱控制系统、电池系统组成，除核心控制系统外还包括基础电气系统，如汽车电源系统、汽车照明与信号系统、汽车仪表及报警系统、汽车转向系统、汽车空调系统及汽车辅助系统，但目前缺少一种可以在室内进行模拟的汽车电气系统示教平台，因此还无法实现电动汽车的动力电池和电池控制的教学演示。

实用新型内容

为了解决上述现有技术问题，本实用新型提供具有结构简单，能够室内教学模拟新能源汽车电气系统的操作等技术特点的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：包括电源系统、电驱控制系统、输入电路、输出电路，所述输入电路、输出电路均与电驱控制系统电性连接，所述电源系统与电驱控制系统电性连接以供电；

其中，所述电源系统包括电性连接的车载充电机、蓄电池、DC/DC降压电路；所述电驱控制系统包括核心控制器ECU以实现对整个系统控制信号的处理；所述输入电路包括电性连接的转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路；所述输出电路包括电性连接的电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路。

作为一种改进，所述核心控制器ECU包括AVR单片机，所述AVR单片机为ATMega328位单片机。

作为一种改进，所述电驱控制系统还包括A/D数据采集模块以实现对蓄电池、车速控检测电路、转向控制电路的电压检测。

作为一种改进，所述核心控制器ECU包括输入接口和输出接口，所述转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路均与输入接口电性连接，所述电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路均与输出接口电性连接。

作为一种改进，所述电机驱动电路包括驱动电机、电机驱动模块，所述驱动电机有四个以形成四驱结构，每两个驱动电机连接一个电机驱动模块。

作为一种改进，所述电机驱动电路采用L298电机驱动芯片以满足12V、2A控制要求。

作为一种改进，所述核心控制器ECU电性连接有3片74HC595串/并行芯片进行输出扩展以实现24路输出，所述核心控制器ECU还电性连接有PCA9555实现16路输入扩展。

有益效果：结构简单，操作方便，节约教学成本；能够实现电动汽车的动力电池和电池控制的教学演示让老师在教学时，通过操作示教平台上实体开关、控制动力电池装置等，展示新能源汽车电气系统的工作原理，实现对新能源汽车电气系统工作过程的掌握学习。

附图说明

图1是本实用新型整体原理框图。

图2是本实用新型整体连接示意图。

图3是本实用新型实施例1中系统连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本申请中的转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路、电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路均为现有技术中的电路，应当作广义理解，不作具体的限制，只要实现其功能即可，本申请的技术方案在于将各个电路配合连接实现一种模拟系统平台。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况选择上述不同连接方式的具体电路在本实用新型中的具体运用。

实施例1：如图1-3所示为一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台的具体实施例，该实施例一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，包括电源系统、电驱控制系统、输入电路、输出电路，所述输入电路、输出电路均与电驱控制系统电性连接，所述电源系统与电驱控制系统电性连接以供电；

其中，所述电源系统包括电性连接的车载充电机、蓄电池、DC/DC降压电路；所述电驱控制系统包括核心控制器ECU以实现对整个系统控制信号的处理；所述输入电路包括电性连接的转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路；所述输出电路包括电性连接的电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路，所述核心控制器ECU包括AVR单片机，所述AVR单片机为ATMega328位单片机，优选的核心控制器ECU电性连接有3片74HC595串/并行芯片进行输出扩展以实现24路输出，核心控制器ECU还电性连接有PCA9555实现16路输入扩展，能够匹配新能源电动汽车控制接口需求多的要求；

以AVR单片机为控制核心，以LCD12864液晶屏作为数据显示模块，通过核心控制器ECU及端口扩展电路，可以实现对新能源汽车基础电气系统的运行状态进行监控，DC/DC降压电路是将蓄电池的DC12V电压变换为DC5V电压，主要实现核心控制器ECU的供电，而电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路都由蓄电池的DC12V直接供电；本申请方案中AVR单片机优选采用ATMega328位单片机，由于电动汽车控制内容较多，该芯片只有28引脚，I/O口有限，这里采用3片74HC595串/并行芯片进行输出扩展，可以实现24路输出，采用PCA9555 IIC转GPIO控制芯片实现16路输入扩展，符合新能源电动汽车控制接口需求多的要求；

所述电驱控制系统还包括A/D数据采集模块以实现对蓄电池、车速控检测电路、转向控制电路的电压检测，利用A/D数据采集模块负责蓄电池电压、车速控制电压、转向控制电压的检测，本申请中具体操作时利用PWM控制技术(脉冲宽度调制)，其优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换，让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，如PWM被用于电机驱动器，可以用来调节新能源汽车整车的车速和转向，PCA9555、74HC595均与AVR单片机进行通讯，实现系统需求的16路输入和24路输出的扩展，丰富了核心控制器ECU的控制能力；

所述输入电路包括电性连接的转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路，其各电路均为现有技术中的新能源汽车的电路结构，本申请不对各电路作具体的限制，只要满足电路本身的效果即可；具体的：如车速检测电路进行车速检测(即行驶中的汽车要对车速进行实时检测)，通过在驱动电机端部加入霍尔传感器进行检测，车轮每装一圈，霍尔传感器会输出120个脉冲，该脉冲进过核心控制器ECU进行计算可以得到实时转速。

所述输出电路包括电性连接的电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路，其各电路均为现有技术中的新能源汽车的电路结构，本申请不对各电路作具体的限制，只要满足电路本身的效果即可，照明控制电路(车灯控制电路)优选设置18个灯，包括2个远光灯、2近光灯、2小灯、4转向灯、4个雾灯、2停车灯、2个倒车灯；

电机驱动电路：为了模拟电动汽车无刷电机的运行，综合对比选用小型12V直流电机作为该平台电机，作为优选该电机设计采用四驱结构，优化设计两个驱动电机共用一个电机驱动模块，电机驱动电路采用L298芯片可以满足12V、2A控制要求；液晶显示电路优选采用12864的液晶显示屏以显示整车运行状况，显示内容包括有转向、档位、车速、储电池电压等，作为优选的LCD12864带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式的点阵图形液晶显示模块，利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面，可以显示汉字、图形显示、同时具有人际交互好、低电压、低功耗、成本低的特点；电动仪表电路用于直观反映当前车速和蓄电池电压，采用0～180Km/h、0～15V模拟量进行控制；汽车空调电路采用半导体制冷片来进行模拟空调制冷和制热效果，在驱动电路方面由于半导体制冷片的驱动电流较大，这里选用低导通电阻的MOSFET场效应管来控制。

工作原理：当转向开关向上拨时，位于前后方向上的右转向灯闪烁亮起，当转向开关向下波时，位于前后方向上的左转向灯闪烁亮起；

当远近光灯开关向上拨时，近光灯亮起，当远近光灯开关向下拨时，远光灯亮起。当开关处于中位时远近光灯熄灭；当需要开启雾灯是将雾灯开关拨至ON的位置，前后雾灯亮起，当拨至OFF档位时，前后雾灯熄灭；当行车时需要开启小灯，则将小灯开关拨至ON的位置，小灯亮起，拨至OFF位置，小灯熄灭；当停车灯开光拨至ON的位置时，停车灯亮起，拨至OFF档位时停车灯熄灭；显示开关用于控制动力电池电压监控单元是非工作。

空调控制：当冷暖风开关向上拨时，半导体制冷片开始制冷，模拟空调送冷风；当冷暖风开光向下拨时，另外一个半导体制冷片开始工作，将热端温度用风扇排出，模拟空调加热功能。

档位控制：将档位开光向上拨时，电动汽车处于D档，此时转动车速控制旋钮(车速控制旋钮连接于转速控制电路)可以改变四个车轮的转速，同时在转速表中显示(转速表为电动仪表电路中一个具体的电动仪表)当前的车速，仪表盘电量表(仪表盘电量表为电动仪表电路中一个具体的电动仪表)显示当前动力电池的电量；当档位开关向下拨时，电动汽车处于倒车档位R档，倒车指示灯开始点亮，调节车速控制旋钮可以改变倒车车速，在行驶过程中转动方向旋钮(方向旋钮连接于转向控制电路上)可以改变两前轮的转向。

在车载显示器(12864液晶屏)中可以实时显示当前的车速、档位情况以及动力电池的工作电压等情况。

本系统中还配有车载充电机，需要充电时将点火开关打到充电档位，可将动力电池与驱动器断开，然后与车载充电机相连，此时将车载充电机电源线连接至市电220V中，可以实现对系统动力电池的充电，在充电过程中动力电池电压监控单元显示动力电池的充电电压。

最后，需要注意的是，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：包括电源系统、电驱控制系统、输入电路、输出电路，所述输入电路、输出电路均与电驱控制系统电性连接，所述电源系统与电驱控制系统电性连接以供电；

其中，所述电源系统包括电性连接的车载充电机、蓄电池、DC/DC降压电路；所述电驱控制系统包括核心控制器ECU以实现对整个系统控制信号的处理；所述输入电路包括电性连接的转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路；所述输出电路包括电性连接的电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：所述核心控制器ECU包括AVR单片机，所述AVR单片机为ATMega328位单片机。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：所述电驱控制系统还包括A/D数据采集模块以实现对蓄电池、车速控检测电路、转向控制电路的电压检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：所述核心控制器ECU包括输入接口和输出接口，所述转向控制电路、转速控制电路、前进/后退控制电路、车速检测电路、电压检测电路均与输入接口电性连接，所述电机驱动电路、汽车空调电路、照明控制电路、液晶显示电路、电动仪表电路均与输出接口电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：所述电机驱动电路包括驱动电机、电机驱动模块，所述驱动电机有四个以形成四驱结构，每两个驱动电机连接一个电机驱动模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：所述电机驱动电路采用L298电机驱动芯片以满足12V、2A控制要求。

7.根据权利要求2所述的一种基于AVR单片机的新能源汽车电气系统示教平台，其特征在于：所述核心控制器ECU电性连接有3片74HC595串/并行芯片进行输出扩展以实现24路输出，所述核心控制器ECU还电性连接有PCA9555实现16路输入扩展。

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