四驅電動汽車實驗平台的設計
高教高職研究
作者：章彧
摘 要： 四驅電動汽車是未來汽車發展的方向。本文介紹了四驅電動汽車實驗平台的基本結構，闡述了基於MCS51單片機汽車控製係統的工作原理，此平台不僅可完成電動汽車的一般特性實驗，而且以其優越的開放性，可為學生提供進行創新性實驗和設計的環境。
關鍵詞： 輪轂電機 電動汽車 實驗平台
四驅電動汽車是將電機與車輪輪轂做成一體，電機直接驅動車輪，省略了傳統汽車動力傳動係統的變速器、萬向傳動裝置、差速器和半軸等部件，具有體積小，比功率大，傳動效率高等特點，簡化了整車結構，降低了整車質量，有利於增加電動汽車續駛裏程，是未來汽車的發展方向。四驅電動汽車實驗平台是針對高校汽車專業設計的，具有電動汽車一般特性實驗和綜合控製實驗，並能提供開放性控製設計的綜合性實驗平台。
1.四驅電動汽車實驗平台的結構
四驅電動汽車實驗平台由車體結構和汽車控製應用軟件組成。車體利用卡丁車車架改裝，四輪分別采用直流無刷輪轂電動機車輪，利用變頻器控製四輪轉速。車體上還安裝了電子式油門踏板、角度傳感式方向盤、汽車車速儀表板和主控計算機係統。汽車控製應用軟件采用主從式結構，四個車輪的控製作為從機，分別有各自獨立的輪速反饋控製軟件，保證各車輪輪速的實時準確控製，主機采樣油門、方向等信息，按控製策略計算得到四個車輪的輪速控製量，發送給四個車輪的從機，從而完成整車的正常控製。
2.四驅電動汽車實驗平台的原理
2.1輪速控製
四驅電動汽車的每個車輪都有自己獨立的輪速控製模塊，設計時，其方法、原理是相同的。輪速控製是四驅電動汽車控製的核心環節。
輪速控製計算機采用MCS51單片機，通過串行多機通信方式，接收由汽車控製主機發送過來的車輪轉速給定值，送給D/A轉換器，生成直流控製電壓，變頻器根據輸入控製電壓的大小，對電動機工作電源進行變頻控製，輸出逆變電源信號，控製輪轂電動機的轉速。
在輪轂電動機中，裝設有三相霍爾傳感器，將電動機的轉速對應地反映成電脈衝信號，變頻器對三相脈衝信號進行疊加，形成頻率與轉速成正比例關係的脈衝信號。輪速控製計算機利用內置的計數器，可測量得到脈衝信號的頻率，從而測到輪速，再經串行方式發送給汽車控製主機。
從輪速控製的分辨率、精度及與單片機接口方麵的綜合考慮，D/A轉換器選擇了TLV5618A，它是雙通道12位電壓輸出型DAC器件，轉換時間3-10us，采用SPI三線標準串行接口，轉換所需2.5V基準電壓由REF3225提供，輸出直流電壓：V=×5。D/A轉換程序如下：
sbit DIN=P1^3； //數據輸入端
sbit SCLK=P1^4； //時鍾信號
sbit CS1=P1^5； //片選輸入端，低電平有效
// D/A轉換程序，Dignum為給定的數字量
void DA_conver1（uint Dignum）
{uint Dig=0；
uchar i=0；
SCLK=1；
CS1=0； //片選有效
for （i=0；i
{Dig=Dignum&0x8000；
if（Dig）
{DIN=1；}
else
{DIN=0；}
SCLK=0；
_nop_（）；
Dignum