一种电驱动系统的教学实验台的制作方法

本实用新型涉及电驱动教学技术领域，尤其涉及一种电驱动系统的教学实验台。

背景技术：

随着社会经济的不断发展，越来越多的人开始用上了新能源汽车，新能源汽车具有低噪声、零排放、高效、节能及能源多样化等显著优点，与其相关车辆工程等与汽车相关的专业也因此兴起。在新能源汽车技术开发中，对电驱动系统的研究具有十分重要的战略意义，因而新能源汽车电驱动系统对学习车辆工程专业的学生来说尤其重要。

电驱动系统是新能源汽车整车系统的重要组成部分，由动力电池、分线盒、传感器、电机控制器，驱动电机和减速器等组成，能够实现汽车的加速、减速、驻坡、倒车以及能量回收等功能。但其实际结构和电路较为复杂，无法直接有效观测，不便于学生的理解，最终使得教学质量较差。

技术实现要素：

基于背景技术存在的技术问题，本实用新型提出了一种电驱动系统的教学实验台，提高了学生对新能源汽车控制运动的理解以及整个教学的教学质量。

本实用新型提出的一种电驱动系统的教学实验台，包括实训台，实训台上设置有整车控制器、制动控制器、永磁同步电机、充放电控制器、开关电源、用于对车辆进行加速的加速踏板模块以及用于对车辆进行制动的制动踏板模块，充放电控制器的输出端与永磁同步电机的输入端连接，整车控制器的输入端分别与加速踏板模块的输出端、制动踏板模块的输出端连接，整车控制器通过can总线分别与充放电控制器通讯连接；开关电源的输出端分别与制动控制器的输入端、充放电控制器的输入端。

进一步地，实训台上还设置有显示屏和启动开关，启动开关的输出端与整车控制器的输入端连接，整车控制器通过can总线与显示屏通讯连接，开关电源的输出端分别与启动开关的输入端、显示器的输入端，启动开关的输出端与整车控制器的输入端连接。

进一步地，所述充放电控制器包括pic16f873的单片机、igbt逆变单元、开关电路和动力电池模块，单片机的控制引脚通过开关电路与igbt逆变单元的输入端连接，igbt逆变单元与动力电池模块彼此连接，动力电池模块与永磁同步电机彼此连接，单片机通过can总线与整车控制器通讯连接。

进一步地，igbt逆变单元外接有温度传感器。

进一步地，单片机的一侧连接有电压检测电路和电流检测电路，电压检测电路的一端连接到动力电池模块上、另一端连接到单片机的电压引脚上，电流检测电路的一端igbt逆变单元上、另一端连接到单片机的电流引脚上。

本实用新型提供的一种电驱动系统的教学实验台的优点在于：本实用新型结构中提供的一种电驱动系统的教学实验台，通过充放电控制器实现对直流电或交流电的转化，实现对永磁同步电机的加速、减速控制，以模拟新能源汽车的工作原理，对新能源汽车的研发具有仿真运动的测试意义，同时对于刚接触车辆工程的学生来说，可以更好的了解汽车的运动原理；充放电控制器采用前级dc-dc变换器部分采用pic16f873单片机为控制核心，后级dc-ac部分采用全桥逆变电路的igbt逆变单元，实现充放电控制器对电压转化的实现；通过实训台的运动，提高了学生对新能源汽车控制运动的理解以及整个教学的教学质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实训台上各个模块之间的连接关系；

图3为充放电控制器的电路结构图；

其中，1-实训台，2-整车控制器，4-制动控制器，5-永磁同步电机，6-充放电控制器，8-加速踏板模块，9-制动踏板模块，10-开关电源，11-显示屏，12-万向轮。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

如图1至3所示，本实用新型提出的一种电驱动系统的教学实验台，包括实训台1，实训台1上设置有整车控制器2、制动控制器4、永磁同步电机5、充放电控制器6、用于对车辆进行加速的加速踏板模块8以及用于对车辆进行制动的制动踏板模块9，充放电控制器6的输出端与永磁同步电机5的输入端连接，整车控制器2的输入端分别与加速踏板模块8的输出端、制动踏板模块9的输出端连接，整车控制器2通过can总线分别与充放电控制器6通讯连接。

加速踏板模块8和制动踏板模块9为调整实训台1运动速度的外部驱动，即，类似实际车辆上的加速踏板和制动踏板；当通过外部控制加速踏板模块8的状态时，充放电控制器6得到当前的加速信息，充放电控制器6控制永磁同步电机5的转速增加，以实现实训台1的加速；当通过外部控制制动踏板模块9的状态时，充放电控制器6得到当前的制动信息，充放电控制器6控制永磁同步电机5的转速降低直至为零，以实现实训台1的减速制动，直观的模拟了实际车辆运行时的加速、减速的运动状态，对新能源汽车的研发具有借鉴意义，同时对于刚接触车辆工程的学生来说，可以更好的了解汽车的运动原理。

本申请可以用于模拟新能源汽车的运行控制状态，实训台1上还设置有开关电源10，开关电源10的输出端分别与启动开关的输入端、制动控制器4的输入端、充放电控制器6的输入端、显示器的输入端，启动开关的输出端与整车控制器2的输入端连接。所述充放电控制器6包括pic16f873的单片机、igbt逆变单元、开关电路和动力电池模块，单片机的控制引脚通过开关电路与igbt逆变单元的输入端连接，igbt逆变单元与动力电池模块彼此连接，动力电池模块与永磁同步电机5彼此连接，单片机通过can总线与整车控制器2通讯连接。igbt逆变单元外接有温度传感器。单片机的一侧连接有电压检测电路和电流检测电路，电压检测电路的一端连接到动力电池模块上、另一端连接到单片机的电压引脚上，电流检测电路的一端igbt逆变单元上、另一端连接到单片机的电流引脚上。在附图中，电压检测电路和电流检测电路均通过开关电路与单片机连接。

pic16f873的单片机通过开关电路控制igbt逆变单元中不同逆变整流桥的通断工作，实现通过控制不同数量的逆变整流桥的通断，实现对输送到永磁同步电机5的不同电压的逆变作用，进而实现实训台1在电驱动的作用下的运动。其中，开关电路可以采用现有的基于不同电压通断的开关电路。

开关电源10提供的是9-36v的直流电；单片机与开关电源10通过dc/dc变换器连接，将开关电源10提供的电压转化为单片机所需要的电压；电压检测电路采用电压检测器，电流检测电路采用电流检测器或者霍尼韦尔传感器等；单片机对输出到永磁同步电机5的电压、电流进行检测，以控制开关电路中部分开关的通/断，以调整输入到永磁同步电机5的电压、电流，实现对永磁同步电机5运转的有效控制，进而实现实训台1的有效运动。

对于应用于新能源汽车中，(a)加速踏板模块8加速驱动时：igbt逆变单元将开关电源10提供的直流电逆变为电压频率可调的三相交流电，供永磁同步电机5使用，以实现实训台1的加速运动。(b)制动踏板模块9制动时：永磁同步电机5做发电机运行将动能变为电能产生三相交流电，经igbt逆变单元变为直流电反馈回开关电源10，进行再生制动。

在驱动和制动过程中充放电控制器6是核心，充放电控制器6中的前级dc-dc变换器部分采用pic16f873单片机为控制核心，后级dc-ac部分采用全桥逆变电路的igbt逆变单元。

整车控制器2采用英飞凌16位单片机xc2268n作为主控芯片，在xc2268n主控芯片上进行电路扩展，最终集成整车控制器2，实现对车辆中加速、减速、制动等信息的获取、处理和输送，其中，整车控制器2可以采用现有已存在的集成元件，并且信息处理过程也可以参考现有车辆加速、减速、制动等过程中的数据处理。

其中，制动控制器5采用tms320lf2407dsp作为主控制芯片,完成对电机的制动控制，制动控制器5的信号采集引脚与整车控制器2的控制引脚连接，以实现tc1782单片机将制动信息向制动控制器5的输送。同时制动控制器5也是可以采用现有已存在的集成元件构成，制动控制器5与整车控制器2的连接方式也可以参考现有车辆中的电气元器件之间的连接方式。

在本申请中，为了实现实训台1的可移动性，以使得实训台1可以随着工作环境的改变而改变，实训台1底部设置有至少三个万向轮12，实训台1通过电机驱动运动，实训台1通过万向轮12的转动实现位置移动，便于实训台1的使用。实训台1中设置有转动机构和驱动转动机构转动的驱动机构，以实现实训台1的运动，其中，转动机构可以采用转动轴、啮合齿轮组等，驱动机构可以采用电机等，啮合齿轮组包括两个齿轮，其中一个齿轮与转动轴套接固定、另一个齿轮与电机的输出端套接固定，通过电机驱动啮合齿轮组转动，实现转动轴的转动，进而实现实训台1的运动，以上转动机构和驱动机构均可采用现有机构。

工作过程：实训台1通过万向轮12的转动而实现运动，在实训台运动的过程中，电压检测器、电流检测器、温度传感器分别将电压、电流、温度信息输送到pic16f873单片机上，pic16f873单片机对上述信息进行集中通过can总线上传到整车控制器2中，整车控制器2根据加速踏板模块8或制动踏板模块9的状态，通过对当前电压、电流进行修正，pic16f873单片机通过can总线获取修正后的信息，通过充放电控制器6的充/放电操作，实现永磁同步电机5的不同转速转动状态，完车对实训台1运动状态的控制调整。

即，pic16f873单片机获取整车控制器2发送的修正后的电压、电流信息，如果是加速驱动，开关电源10输出的电能通过pic16f873单片机输送到igbt逆变单元，将直流逆变成交流电能，然后通过动力电池模块输送到永磁同步电机5上，以实现永磁同步电机5的加速转动，实现实训台1的加速运动。如果是制动，永磁同步电机5作为发电机运行，将动能变为电能产生三相交流电，通过动力电池输送到igbt逆变单元上进行交流转化为直流的处理，然后转化成的直流电通过pic16f873单片机输送到开关电源10上，实现再生制动。

为了能实时获取实训台1的运动状态，实训台1上还设置有显示屏11和启动开关，启动开关的输出端与整车控制器2的输入端连接，整车控制器2通过can总线与显示屏11通讯连接。通过显示屏11可以实时显示当前实训台1运行的电压、电流、温度等信息。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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