四轮独立驱动电动车的控制器设计 伴随着日益严重的大气污染和能源危机，传统交通工具一汽车的可持续发展面临越来越严峻的形势。电动车(以下简称EV)是解决上述问题的有效途径，得到了越来越广泛的研究与发展。目前大部分电动车是后两轮或前两轮驱动方式。基于能量传递效率和车体空间限制等考虑，近年来无刷直流轮毂电机四轮独立驱动式电动车已经成为研究热点。轮毂驱动电机彻底改变了汽车传统的驱动方式，电动机安装在车轮的轮毂内，电机的转子为外转子，输出转矩直接传输到车轮，舍弃了传统的离合器、减速器、传动桥、差速器等机械部件，整车重量减轻，降低了机械传动损耗，并具有灵活的行驶特性。
为了实现四台无刷直流轮毂电机的协调控制，本文设计了基于单片机(PIc)和复杂可编程逻辑器件(cPLD)的四通道电动车控制器，它主要包括：控制电路、驱动电路和功率变换电路。现货供应大功率DC-DC直流转换器，直流升压器，36V/48V/60V电动车逆变器，电动车智能直流转换器.24V-96v电动车控制器等...
温州三和顺汽车电子有限公司 联系人：何顺庆电话：0577-65011098 手机：15868036213 QQ：605767958 664658496网址： 控制电路的核心由PIcl8F6621及两款cPLD共同组成，两款cPLD分别为EPM7064sLc44-lO(以下简称为EPM7064)和EPM7128sTcl00(以下简称为EPM7128)。从图1可清晰看出PIc与两款CPLD问的关系
系统上电后，驾驶者通过方向盘、加速踏板、制动踏板提供起动、加减速、转向、制动、停车等外部模拟指令。指令经过位移传感器转换为模拟电信号输入到PIcl8F662l，经过A／D转换、解算后产生相应的PwM信号，PwM通过EPM7128送给EPM7064，EPM7064根据转子位置信号，通过逻辑组合计算出每台电机的相序，再根据PwM信号对电机进行转速、转向的控制。同时EPM7064将电机转速等信息送回EPM7128，18F6621读取EPM7128的电机实时转速并与外部指令相比较，进行速度闭环控制，最终达到控制电动车运行的目的。
霍尔电流传感器以及双比较器LM393组成了过流保护电路，如图2所示。
霍尔电流传感器检测电流范围为O～100A，输出电压0～5 V。经过滤波、限流等外围电路，图2中LM393的管脚6的I输入值为O～5 V。由图可知，当I的输入在0．5～4. 5 V时(可通过改变R、R61、R62和R66的阻值来改变该保护限)，过流信号I输出高电平；当，IxH低于0．5 V或高于4．5 V时，I输出低电平。保护电路的工作过程是：当过流发生时，比较器LM393输出I发生电平跳变一控制电路报警一控制器停机。现货供应大功率DC-DC直流转换器，直流升压器，36V/48V/60V电动车逆变器，电动车智能直流转换器.24V-96v电动车控制器等... 本设计共采用了6片HcPL-316J，每一片驱动一个M0sFET。驱动电路连接图如图3所示：ZCA、FGA是由EPM’7064发出的正向PwM和反向PwM信号，经过光耦由管脚11输出驱动MOsFET门极，即接插件_jAl的管脚3。JAl的管脚l连接MOs—FET的漏极，管脚4连接M0sFET的源极；REsET为系统复位信号；FAuLT为HcPL一316J低电压检测故障信号，当检测到MOsFET的漏一源极电压V低于额定值，说明功率管被击穿，则FAuLT由高电平跳变为低电平，同时自动关断光耦驱动，起到了保护电机的目的；RA5R、RA6为门极驱动电阻。 考虑本文电机电压、电流要求，同时为了实现电动车再生制动，轮毂电机采用双极性驱动，驱动芯片需要有两路信号输入，故采用门极驱动光耦合器HcPL一316J。其内部集成集电极一发射极V电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，它具有兼容cMOs／_TTL电平、光隔离、耐高压({zd0}电压可达1 200 V)、可过大电流(驱动电流可达150 A)、快反应(最长时间500 ns)、宽工作电压范围(15～30v)、故障状态反馈、“软”关断等特点，同时还提供过流保护、带滞环欠压锁定保护、逻辑故障、自恢复等保护功能，为驱动电路的可靠工作提供了保障，同时还具有简单易实现的特点。
本文MOsFET采用APT公司生产的APT20M22LvR，该MOsFET具有开关响应迅速(最长160 ns)，导通电阻R小(0. 022 n)，漏电流小(±loo nA)等特点，关断时耐压V为。200 V，导通电流I可达100A。现货供应大功率DC-DC直流转换器，直流升压器，36V/48V/60V电动车逆变器，电动车智能直流转换器.24V-96v电动车控制器等...
随后进入电机调速控制模块，在调度控制开始时电机处于停止状态，系统如果异常(如上电顺序错误、同时踩踏加速踏板和制动踏板等)，则报警并始终处于停止状态；如果正常，则检测方向开关信号：高电平一前进，低电平一倒车；进而根据加速踏板信号的大小改变PwM的占空比，进行电机调速，控制车速。在车辆行驶状态下如果有制动踏板信号输入，系统进入制动状态→电机减速制动，此时系统仍在判断加速踏板指令，若有指令则返回加速状态，否则轮毂电机将一直减速直至停止并开始下一次循环。系统控制函数流程图如图5所示。现货供应大功率DC-DC直流转换器，直流升压器，36V/48V/60V电动车逆变器，电动车智能直流转换器.24V-96v电动车控制器等...
为了进一步对电动车的行驶特性进行研究，我们设计并制造了一台电动车的原理样车。其基本性能参数如下：{zg}车速38km／h；载重能力200 kg；一次充电行驶里程50 km。所用轮廓电机为永磁无刷直流轮毂电机，额定功率700 w，额定转速800r/min．转子磁极数为8对极，电动轮直径4lOmm，如图6所示。
电动车轮毂电机母线与绕组电流波形如图7所示，信号“l”是母线电流波形，信号“2”是绕组电流波形。从图中可以看出，在t，阶段，测试相绕组所连接MOsFET开通，母线电流和绕组电流上升，且两者斜率一致；t阶段M0sFET关断，电流下降。
本文通过选取轮毂电机10个PwM占空比值和与其对应的电动车前后轮转速，来进行电动车调速测试，具体数值对应关系如表1所示。为了清晰直观，本文将表l中数值通过Matlab进行绘图，所绘曲线图如图8所示。曲线图验证了车轮转速与PwM占空比(即PwM信号的脉冲宽度和PwM周期的比值)成正比关系。本设计中，PwM占空比a的控制精度是lO位，即d的变化范围为O／1 023～l 023／l 023，由于操作误差和测量仪器的影响，曲线的某些点会有细小的偏差。现货供应大功率DC-DC直流转换器，直流升压器，36V/48V/60V电动车逆变器，电动车智能直流转换器.24V-96v电动车控制器等...
四轮独立驱动电动车的出现，使传统车辆的机械传动系统得到简化，避免了机械差速，从而提高了车辆整体能量传递效率。由于电机转矩直接作用在车轮上，可以更方便地进行车辆牵引控制。通过对电动车的相关实验，证明了本文设计的四轮独立驱动电动车控制器构成合理，电动车驱动效果良好，同时验证了电动车控制策略的可行性。现货供应大功率DC-DC直流转换器，直流升压器，36V/48V/60V电动车逆变器，电动车智能直流转换器.24V-96v电动车控制器等...
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