1、请阐述纯电动汽车电路的控制原理?
电动车窗的控制有手动控制和自动控制两种功能。所谓手动控制是指按着相应的手动按钮,车窗可以上升或下降,若中途松开按钮,上升或下降的动作即停止。自动控制是指按下自动按钮,松开手后车窗会一直上升至最高或下降至最低
2、汽车电气系统综述
汽车电子技术综述
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型,改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。
据统计,从1989年至2000年,平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至23%以上。一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到48个,电子产品占到整车成本的50%以上,目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。
按照对汽车行驶性能作用的影响划分,可以把汽车电子产品归纳为两类:一类是汽车电子控制装置,汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用,即所谓“机电结合”的汽车电子装置;它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等,另一类是车载汽车电子装置,车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置,它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统(行车电脑)、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
目前电子技术发展的方向向集中综合控制发展:将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。
由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。通讯线将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。
汽车电子技术的应用将使汽车发生以下主要变化:
一、汽车的机械结构还将发生重大的变化,汽车的各种操纵系统向电子化和电动化发展,实现“线操控”。用导线代替原来的机械传动机构,例如“导线制动”、“导线转向”、“电子油门”等。
二、汽车12伏供电系统向42伏转化。 随着汽车电子装置越来越多,消耗的电能正在大幅度地增加。现有的12伏动力电源,已满足不了汽车上所有电气系统的需要。今后将采用集成起动机-发电机42伏供电系统,发电机最大输出功率将会由目前的1千瓦提高到8千瓦左右,发电效率将会达到80%以上。42伏汽车电气系统新标准的实施,将会使汽车电器零部件的设计和结构发生重大的变革,机械式的继电器、熔丝式保护电路将被淘汰。
汽车电子技术的应用将使汽车更加智能化。智能汽车装备有多种传感器,能够充分感知驾车者和乘客的状况,交通设施和周边环境的信息,判断乘员是否处于最佳状态,车辆和人是否会发生危险,并及时采取对应措施。
今天,社会进入了信息网络时代,人们希望汽车不仅仅是一种代步工具,更希望在汽车是生活及工作范围的一种延伸,在汽车上就像呆在自己的办公室和家里一样,可以收听广播,打电话,上互联网,处理工作。随着数字技术的进步,汽车也将步入多媒体时代。利用 windows 操作系统开发的车载计算机多媒体系统,具有信息处理、通讯、导航、防盗、语言识别、图像显示和娱乐等功能。可以预见到的将来,汽车装置自动导航和辅助驾驶系统,驾驶员可把行车的目的地输入到汽车电脑中,汽车就会沿着最佳行车路线行驶到达目的地。人们可以通过语言识别系统操纵着车内的各种设施,一边驾驶着汽车,一边欣赏着音乐电视,还可上网预定饭桌、机票等。
3、谁能提供关于电动汽车驱动系统的设计方案?包括控制部分及功率部分的。
网上看到一篇文章,主控芯片用tms320lf2407a dsp芯片,IGBT模块用infineon公司的bsm300gb600dlc,IGBT驱动电路用落木源公司的TX-KA101,是05、06年的文章,应用应该比较成熟了,转贴给你供参考。
贴不上图,具体内容你再网上再搜搜。
《基于F2407aDSP的全数字混合动力电动汽车驱动系统的设计》
关键字:混合动力电动汽车、驱动、F2407A、bsm300gb600dlc、TX-KA101、bldcm
1 引言
随着城市环境污染问题的日益严重,汽车尾气的控制越来越受到人们的重视,很多国家都开展了电动汽车的研究。但是电动汽车存在续驶里程短、动力性能差等弱点,加之成本太高,目前还无法大批量投入市场。为了兼顾传统燃油汽车和电动汽车的优点,国内外都开始进行混合动力汽车的研究。混合动力电动汽车是目前解决低排放、大幅度地降低污染最有效最现实的一种环保交通工具,它不仅具有续驶里程长的优点,还能发挥出更好的动力性能。混合动力电动汽车同时拥有电机驱动和内燃机驱动,对电机驱动系统不仅要求具有较高的重量比功率,而且既能作电动机运行,还能作发电机运行。
本文所介绍的混合动力系统采用tms320lf2407a dsp芯片构成主控制器,同时选用infineon公司的bsm300gb600dlc igbt模块作为功率器件,选用北京落木源公司的TX-KA101作为IGBT驱动芯片。实现了基于无刷直流电机(brushless dc motor, bldcm)的控制系统。实验结果表明,该系统设计合理,性能可靠。
2 bldcm的控制原理
bldcm转子采用永磁体激磁,功率密度高,控制简单,调速性能好,既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等特点,又具备直流电机的运行效率高、无励磁损耗以及调速性能好等诸多优点,故广泛应用于车辆驱动,家用电器等方面。
如图1所示,通常的无刷直流电机具有120°的反电动势波形,在每相反电动势的最大处通入电流,就能产生恒定的电磁转矩,其转矩表达式如下式。
图1 三相反电势和电流波形
(1)
其中td是电机的电磁转矩,ea、eb、ec分别是每相的反电动势,ia、ib、ic分别是每相的电流值,ω是电机的角速度。因此,当电机反电动势纯梯形分布时,其力矩与电流的大小成正比。但是,通常情况下电机的反电动势不是纯梯形分布,另外,由于电机绕组电感的存在使得电流在换相时存在脉动,从而造成较大的转矩脉动。已有大量的文献对bldcm的换相转矩脉动抑制进行了讨论。bldcm调速中另一个必须知道的是电机转子轴位置,一般通过检测电机的霍尔信号来获得,并以此进行电机的换相控制。
3 主电路以及控制策略
图2 驱动系统主电路
图2是整个系统的主电路图,本系统中,bldcm的驱动采用了buck+full_bridge的电路结构。与常规三相桥的驱动方式不同,通过控制buck电路的输出电流,即电感l1上的电流来使bldcm获得近乎直流的电流,以此来获得尽可能好的力矩控制效果。图3(a)、(b)、(c)分别是电感l1,电容c0以及电机母线端电流波形。
下面来分析该电路的工作原理。
(1) 正向电动模式
此时t1工作于开关状态,t2不导通,d2作为buck电路的二极管。通过控制电感l1上的电流和电容c0上的电压可以实现电路的恒流、恒压控制。此时,后端的full_bridge电路根据电机的三相霍尔信号进行换相控制,其开关工作在低频条件下。通过对电感l1电流的控制可以减少电机启动时的冲击电流,减少启动转矩的脉动。
图3 恒流控制下各元件电流波形
(2) 反向充电模式
当整个系统的内燃机开始工作后,后端bldcm处于发电状态。此时t2工作于开关状态,t1不导通,d1作为boost电路的二极管工作。通过控制boost电路的输出电压和电感l1上的电流可以使电路工作于恒压、恒流等模式,从而实现对蓄电池的恒压限流、恒流和浮充三段式充电方式。此时后端的三相桥电路工作于不控整流状态下。
(3) 制动模式
当车辆需要停止或刹车时,通过反向对蓄电池充电来进行制动,其工作方式与反向充电模式类似。此时电机内相反电动势与相电流反相位,其电磁转矩起制动作用,从而可以使电机很快的停下来。
4 系统软硬件设计
4.1 软件设计
f2407a控制程序由3个部分组成:主程序的初始化、pwm定时中断程序和dsp与周边资源的数据交换程序。
(1) 主程序
主程序先完成系统的初始化、i/o口控制信号管理、dsp内各个控制模块寄存器的设置等,然后进入循环程序,并在这里完成系统参数的保存。
(2) pwm定时中断程序
pwm定时中断程序是整个控制程序的核心内容,在这里实现电流环、速度环采样控制以及bldcm的换相控制、pwm信号生成、电感连续、断续控制,工作模式的选择,软件过流、过压的保护,以及与上位控制器的通讯等。中断控制程序周期为50μs,即igbt开关频率为20khz。其中每个开关周期完成电流环的采样和开关信号的输出,每20个开关周期完成一次速度环控制。pwm控制信号采用规则采样pwm调制方法生成。
(3) 数据交换程序
数据交换程序主要包括与上位机的通讯程序、eeprom中参数的存储。其中通讯可以采用rs-232或can总线接口,根据特定的通讯协议接受上位机的指令,并根据要求传送参数。eeprom的数据交换通过dsp的spi口完成。
4.2 硬件设计
(1) dsp以及周边资源
整个系统的控制电路由f2407a+gal组成。其中gal主要用于系统io空间的选通信号以及开关驱动信号的输出控制等。f2407a作为控制核心,接受上位机信息后判断系统的工作模式,并转换成igbt的开关信号输出,该信号经隔离电路后直接驱动igbt模块给电机供电。另外eeprom用于参数的保存和用户信息的存储。
(2) 功率电路
系统的功率器件选用了infineon公司bsm300 gb600dlc igbt模块,其内部集成2个igbt开关管,耐压600v,耐流300a。驱动选用北京落木源公司的TX-KA101 igbt驱动芯片,内含三段式的过流保护电路。系统的辅助电源采用反激式开关电源,主要供电包括系统所有开关管的驱动电源,f2407a和gal以及其他控制芯片的电源和采样lem以及三相霍尔的工作电源。
(3) 采样电路
本系统需要采样电感l1上的电流,另外需要对蓄电池电压和电机端输入电压进行采样,从而完成电路的恒流、恒压等控制功能。采样电路采用霍尔传感器并经模拟电路处理在0~3.3v的电压范围内,再送入f2407a的ad采样口。
(4) 转子位置检测电路
电机位置反馈采用双极性锁存型霍尔元件,在电机的每相绕组处都安放一个元件。霍尔信号根据电机转子磁极的极性来产生方波信号。霍尔元件安放的位置通常有60°和120°之分。f2407a通过判断方波信号跳变的极性来获取换相信息,同时记录方波脉冲的个数来计算电机的转速,从而实现电机速度的闭环控制。
(5) 保护电路
系统的保护分为软硬件保护,由于硬件保护速度较快,通常用于驱动信号的直接封锁。从保护等级来分,可以分系统级保护和驱动级保护,其中,驱动级保护是通过igbt驱动芯片TX-KA101特有的保护功能来实现的。系统级保护包括控制器的过流、过压、欠压,过温以及霍尔元件故障等保护。
5 实验结果
实验中采用了宁波欣达集团乐邦电机厂的bldcm,其额定功率为50kw,最大功率100kw,额定转矩212n·m,额定转速2300r/min,额定电流214a。额定电压336v,通过蓄电池组供电。整个驱动系统采用f2407a dsp芯片控制,其开关频率为20khz,电感l1=75μh,电容c0=100μf。功率模块选用infineon公司的bsm300gb600dlc低损耗igbt模块,其内部是一个半桥电路,具有低引线电感的封装结构。系统散热采用水冷。图4是正向电动时电感l1上的电流,此时电流连续,图5是电流连续时二极管d2两端的电压波形,可以看出几乎没有尖峰电压。图6是电感电流不连续时的波形,图7是电流断续时二极管d2两端电压波形。图8是电机轻载时的相电流波形,其电流较为平稳。图9,图10分别是igbt在导通和关断时的电压波形,其开关时间都在100ns左右,且关断时没有尖峰电压。
图4 正向放电电流连续波形
图5 电流连续时二极管电压结论
图6 正向放电电流断续波形
图7 电流断续时二极管电压
图8 电机相电流波形
图9 igbt导通时的电压波形
图10 igbt关断时的电压波形
6 结束语
本系统控制上采用dsp的数字结构,电路设计简单,紧凑,满足了大功率bldcm的实时控制要求。同时全数字化的控制,使系统在控制精度、功能和抗干扰能力上都有了很大程度的提高。整个系统不仅具有正向电动的功能,同时具有反向充电和制动功能。实验结果表明该系统设计合理,适应混合动力电动汽车的应用要求。
4、汽车电气系统组成?
(1)电源系统
(2)用电设备
(3)配电装置
5、纯电动汽车高压电气系统设计的主要目的是什么?
您好,主要目的就在于降低能源的消耗。提高动力。望采纳。
6、纯电动汽车电源系统主要由哪几部分组成?
你好,纯电动汽车电源系统主要由蓄电池电源、能源管理系统和充电控制器三部分组成。
7、汽车电气系统的组成
汽车电气系统包括电源系统、起动系统、点火系统、照明系统、信号系统、仪表系统和电子控制系统等。
电源系统包括蓄电池、发电机、调节器等。其中发电机为主电源。发电机正常工作时,由发电机向全车用电设备供电,同时给蓄电池充电。蓄电池的主要作用是发动机起动时向起动机供电,同时辅助发电机向用电设备供电。调节器的作用是使发电机的输出电压保恒定。
起动机系统包括起动机、起动开关、起动继电器等,其作用是起动发动机。
点火系统包括点火开关、点火线圈、分电器总成、火花塞等,其作用是产生高压电火花,点燃汽油机发动机气缸内的混合气。
照明系统包括汽车内、外各种照明灯及其控制装置,用于保证夜间行车安全。
仪表系统包括各种电器仪表(电流表、充电指示灯或电压表、机油压力表、温度表、燃油表、车速及里程表、发动机转速表等)。用来显示发动机和汽车行驶中有关装置的工作状况。
电子控制系统包括发动机控制单元、制动防抱死和制动力自动分配模块、自动变速器模块等。
信号系统包括喇叭、蜂鸣器、闪光器及各种行车信号标识灯,用于保证车辆运行时的人身安全。
辅助电器系统,包括电动刮水器、空调器、低温起动预热装置、收录机、点烟器、玻璃升降器等。