一種電動教練車控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電動教練車控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括單片機、電機驅(qū)動電路、電機轉(zhuǎn)速測量電路、怠速調(diào)節(jié)電路、電子油門踏板、制動開關、空擋開關、點火開關，所述電機驅(qū)動電路、電機轉(zhuǎn)速測量電路、怠速調(diào)節(jié)電路、電子油門踏板、制動開關、空擋開關、點火開關分別與單片機相連，本發(fā)明所述電動教練車控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛者操作意圖并結(jié)合操作過程中相應傳感器信號，分析、計算輸入信號，模擬燃油車運行工況，控制驅(qū)動信號輸出，從而控制電機轉(zhuǎn)速，滿足電動教練車操作要求，保持其工作穩(wěn)定性。該系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，信號時效性強，無滯后等特點，便于電機有效、穩(wěn)定、快捷地控制，可以達到燃油教練車的駕駛感覺。
【專利說明】一種電動教練車控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動汽車的動力系統(tǒng)控制，特別涉及一種電動教練車控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 節(jié)能減排已是全球趨勢，在各國相關政策的指導下，電動汽車的應用日益廣泛。由 于教練車的特殊運行工況，使得電動教練車的研發(fā)更加必要。電動汽車由具有良好牽引特 性的電機和蓄電池來作為整個汽車的動力系統(tǒng)。控制器進行汽車的運行控制、行駛安全和 能量分配等，實現(xiàn)車輛的可靠、安全行駛。現(xiàn)有電動教練車的控制系統(tǒng)去掉了離合器和變速 器，無法滿足學員對換擋過程的學習，同時，由于電機的特性，無法真實模擬燃油汽車所具 有的駕駛感覺，例如，在起步過程中抬起離合器過快而使發(fā)動機熄火等情況，因此，亟需一 種電動教練車專用的控制系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種電動教練車控制系統(tǒng)，可以保證電動教練車的正常平 順行駛狀態(tài)、安全可靠，且使電動教練車可以達到燃油教練車的駕駛感覺。
[0004] 為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：
[0005] -種電動教練車控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括控制器、電機轉(zhuǎn)速測量電路、電子油門 踏板、制動開關、空擋開關以及點火開關，所述電機轉(zhuǎn)速測量電路、電子油門踏板、制動開 關、空擋開關以及點火開關分別與控制器相連。
[0006] 所述控制器包括單片機以及與單片機相連的電機驅(qū)動電路、A/D接口和I/O接口。
[0007] 所述電子油門踏板與所述控制器的A/D接口相連。
[0008] 所述點火開關、制動開關以及空擋開關分別與所述控制器的I/O接口相連。
[0009] 所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制器的A/D接口相連的控制器溫度傳感器、電機溫 度傳感器、電機電流采集電路以及電機電壓采集電路。
[0010] 所述控制系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速的電位器、狀態(tài)顯示電路以及主接觸器驅(qū) 動電路，主接觸器驅(qū)動電路以及狀態(tài)顯示電路分別與所述控制器的I/O接口相連，狀態(tài)顯 示電路包括顯示器以及指示燈，電位器與所述控制器的A/D接口相連。
[0011] 所述電動教練車起動時，所述控制器通過空擋開關檢測到變速箱擋位處于空擋狀 態(tài)時，由所述控制器通過電機驅(qū)動電路控制電機轉(zhuǎn)動，并依據(jù)燃油車怠速工況控制電機維 持怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
[0012] 所述控制器對電機轉(zhuǎn)速變化進行實時監(jiān)測，在電動教練車起步過程中，若電機轉(zhuǎn) 速下降速率超過閾值時，所述控制器控制電機停止轉(zhuǎn)動。
[0013] 當踩下或松開所述電子油門踏板時，所述控制器按照預先設定的加減速控制策略 進行加速或減速。
[0014] 所述控制系統(tǒng)設定有保護控制程序，包括對蓄電池進行欠壓保護，對電機進行過 流、過熱保護和堵轉(zhuǎn)保護以及對控制器進行過熱保護。
[0015] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可以根據(jù)用戶操作意圖并結(jié)合操作過程中相應傳感器信 號判斷汽車運行狀態(tài)，控制驅(qū)動信號輸出，從而控制電機轉(zhuǎn)速，滿足電動教練車操作要求， 保持其工作穩(wěn)定性。該系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，采集數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，信號時效性強，無滯后 等特點，便于電機有效、穩(wěn)定、快捷地控制，可以達到燃油教練車的駕駛感覺。
[0017] 本發(fā)明獲取電機電流、電壓以及溫度等檢測信號，對電機以及控制器工作狀況進 行實時監(jiān)控，有利于提高電機壽命，進一步保證行車安全。
[0018] 本發(fā)明依靠電動機轉(zhuǎn)速測量電路獲取電機的實時轉(zhuǎn)速，控制器根據(jù)實時轉(zhuǎn)速模擬 燃油車怠速運行狀態(tài)，維持怠速穩(wěn)定。通過在起步過程中監(jiān)測電機的轉(zhuǎn)速變化，模擬燃油車 汽車起步中由于抬起離合器過快而出現(xiàn)的熄火現(xiàn)象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)框圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的硬件設計圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明的程序流程圖；
[0022] 圖中：1為控制器，2為電子油門踏板，3為用于調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速的電位器，4為溫度傳 感器，5為主接觸器驅(qū)動電路，6為點火開關，7為空擋開關，8為制動開關。

【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0024] 參見圖1-圖2,本發(fā)明所述電動教練車控制系統(tǒng)包括控制器、電機轉(zhuǎn)速測量電路、 電子油門踏板、制動開關、空擋開關以及點火開關，所述電機轉(zhuǎn)速測量電路、電子油門踏板、 制動開關、空擋開關以及點火開關分別與控制器相連。所述控制器包括單片機以及與單片 機相連的電機驅(qū)動電路、A/D接口和I/O接口。所述電子油門踏板與所述控制器的A/D接口 相連。所述點火開關、制動開關以及空擋開關分別與所述控制器的I/O接口相連。所述控 制系統(tǒng)還包括與所述控制器的A/D接口相連的控制器溫度傳感器、電機溫度傳感器、電機 電流采集電路以及電機電壓采集電路。所述控制系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速的電位器、 狀態(tài)顯示電路以及主接觸器驅(qū)動電路，主接觸器驅(qū)動電路以及狀態(tài)顯示電路分別與所述控 制器的I/O接口相連，狀態(tài)顯示電路包括顯示器以及指示燈，電位器與所述控制器的A/D接 口相連。
[0025] 所述電動教練車起動時，所述控制器通過空擋開關檢測到變速箱擋位處于空擋狀 態(tài)時，由所述控制器通過電機驅(qū)動電路控制電機轉(zhuǎn)動，并依據(jù)燃油車怠速工況控制電機維 持怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。所述控制器對電機轉(zhuǎn)速變化進行實時監(jiān)測，在電動教練車起步過程中，若 電機轉(zhuǎn)速下降速率超過閾值時，所述控制器控制電機停止轉(zhuǎn)動。當踩下或松開所述電子油 門踏板時，所述控制器按照預先設定的加減速控制策略進行加速或減速。
[0026] 所述控制系統(tǒng)設定有保護控制程序，包括對蓄電池進行欠壓保護，對電機進行過 流、過熱保護和堵轉(zhuǎn)保護以及對控制器進行過熱保護。
[0027] 該控制系統(tǒng)能夠完全模擬燃油教練車的起動、怠速、起步、加減速等操作，使駕駛 者擁有與燃油車相同的駕駛體驗。
[0028] 實施例
[0029] -種針對于72V、6. 3kW直流串勵式電動機、電池電壓為72V的小型純電動場地教 練車控制系統(tǒng)，參見圖1以及圖2,所述控制系統(tǒng)的控制器基于PIC16F886型號的單片機， 所述單片機具有中斷系統(tǒng)功能、A/D接口、矩形脈沖處理模塊（處于捕捉模式來測量轉(zhuǎn)速和 PWM的脈寬調(diào)制輸出）、I/O接口、SPI模塊（故障碼存儲模塊）和串口模塊等；
[0030] 電子油門踏板（加速踏板信號）、怠速調(diào)節(jié)電位器（怠速調(diào)節(jié)信號）、控制器溫度 傳感器以及驅(qū)動電機溫度傳感器（溫度傳感器信號）、驅(qū)動電機電流采集電路（檢測驅(qū)動電 機電流）和驅(qū)動電機電壓采集電路（檢測驅(qū)動電機電壓）連接所述的A/D接口；
[0031] 電機轉(zhuǎn)速測量電路（驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速信號）連接控制器的矩形脈沖處理模塊；
[0032] 電機驅(qū)動電路連接控制器的矩形脈沖處理模塊；
[0033] 點火開關（點火開關信號：ACC信號、0N信號、ST信號）、手動復位信號、變速箱空 擋開關（空擋信號）、指示燈、主接觸器（主接觸器驅(qū)動信號）以及制動踏板（制動踏板信 號）連接所述的I/O接口；
[0034] 電池管理系統(tǒng)通過串口模塊與所述控制器連接。
[0035] 所述A/D接口用于接收加速踏板信號以及驅(qū)動電機電流、驅(qū)動電機電壓和溫度傳 感器信號；電源模塊用于電池電壓的轉(zhuǎn)換和能源分配；I/O接口接收主接觸器驅(qū)動信號、點 火開關信號、空擋信號、手動復位信號以及制動踏板信號；使用矩形脈沖處理模塊的捕捉功 能實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的測量，使用矩形脈沖處理模塊的PWM脈寬調(diào)制功能輸出方波完成電機轉(zhuǎn) 速的調(diào)整；SPI模塊用于故障檢測和故障碼的存儲；串口模塊與電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)通訊，獲 得能源電池的相關參數(shù)。
[0036] 所述控制器的軟件程序包括信號模擬量輸入模塊、開關量輸入模塊、驅(qū)動電機參 數(shù)采集模塊、脈寬調(diào)制模塊、能源系統(tǒng)顯示模塊、主控制模塊和主接觸器控制模塊。所述的 信號模擬量輸入模塊用于接收加速踏板（電子油門踏板）以及怠速調(diào)節(jié)裝置（電位器）等 駕駛員操作命令；開關量輸入模塊用于接收點火開關、空擋信號和手動復位信號等各種開 關量信號；驅(qū)動電機參數(shù)采集模塊主要用于采集驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、電流、電壓和溫度，控制 電流、電壓的輸出范圍，并防止溫度過高以保證控制器和蓄電池的使用壽命；脈寬調(diào)制模塊 用于輸出PWM波形來改變電機轉(zhuǎn)速。主控制模塊用于根據(jù)駕駛員意圖控制脈寬調(diào)制波形的 輸出，達到改變車速的目的，并將測得的電機實際轉(zhuǎn)速反饋給控制器，以達到對電機轉(zhuǎn)速的 閉環(huán)控制；主接觸器控制模塊用來控制電機與控制系統(tǒng)的通斷，以達到保護控制器和車輛 正常行駛的目的。本發(fā)明所述控制器還包括補償控制模塊。所述補償控制模塊用于對所述 A/D接口接收的信號進行去干擾處理、合理誤差優(yōu)化處理及器件老化參數(shù)偏移的補償處理 等。本發(fā)明所述控制器的主控制模塊根據(jù)輸入信號判別目前汽車的運行工況，如起步狀態(tài)、 怠速狀態(tài)、加速狀態(tài)及減速停車狀態(tài)等，根據(jù)一定的控制策略算法分析、計算以調(diào)整電機驅(qū) 動信號輸出，并將測得的實際電機轉(zhuǎn)速作為反饋信號，用于調(diào)整電機轉(zhuǎn)速滿足駕駛者操作 指令要求。本發(fā)明所述控制器還包括隔離保護模塊，隔離保護模塊包括控制器保護模塊和 電機保護模塊，將由各個傳感器以及檢測電路采集到的狀態(tài)信號發(fā)送到所述主控制模塊， 若需要保護，則根據(jù)主控制模塊預先設定好的保護策略采取相應的保護操作。所述主控制 模塊判斷狀態(tài)信號是否超出預定的范圍、當前電池電量是否滿足行駛要求、當前電機轉(zhuǎn)速 是否滿足當前運行狀況要求。該隔離保護模塊設定了允許短時間內(nèi)低壓、過電流的運行指 令，使得該控制器的控制邏輯更符合燃油教練車的運行要求。
[0037] 如圖3所示，鑒于教練車的用途，電動教練車保留了燃油汽車點火開關的三個擋 位：ACC擋、0N擋和ST擋。各個擋位需要完成的功能如下：點火開關旋至ACC擋時，給控制 器上電，并進行初始化，檢測系統(tǒng)是否存在異常，若存在異常，存儲故障碼，進行異常處理； 若無異常，等待指令信號。點火開關旋至0N擋時，控制器輸出主接觸器接通信號，主接觸器 吸合，接通動力蓄電池正極與控制器間的電路。點火開關旋至ST擋時，模擬燃油車起動，若 車輛處于動力接合狀態(tài)，電機短時轉(zhuǎn)動之后停止，起動失?。ㄗ⒁猓浩饎与姍C時，變速箱擋 位應處于空擋狀態(tài)，如果擋位不在空擋，能起動，沖一下，但電機轉(zhuǎn)不起來）；起動成功后鑰 匙開關回到0N擋，進入怠速控制程序，將電機的實時轉(zhuǎn)速作為反饋信號輸入控制器，與預 先設定的怠速轉(zhuǎn)速比較，保證怠速穩(wěn)定。汽車起步時，變速器擋位處于一擋，緩慢抬起離合 器踏板接通電機與變速器間的動力連接，如電機轉(zhuǎn)速下降的變化量小于400rpm，汽車才能 起步成功，否則控制電機停止轉(zhuǎn)動，汽車起步不成功。汽車起步后，處于正常運行狀態(tài)，當踩 下或松開電子油門踏板時，所述控制器按照預先設定的加減速控制策略進行增加或減小輸 出的占空比值，保證汽車實現(xiàn)平穩(wěn)加速或減速，避免汽車突然躥出。設計中保留了有五個擋 位的變速箱，能夠完成類似燃油汽車的換擋操作，通過操作電子式加速踏板位置使得控制 器改變驅(qū)動信號的占空比來控制電機轉(zhuǎn)速的大小，通過外設裝置可以手動調(diào)節(jié)怠速目標轉(zhuǎn) 速，配置了電池電量過低警告顯示裝置。
[0038] 所述控制器分有三種狀態(tài)：
[0039] 第一種狀態(tài)為在汽車平地起步和半坡起步時能平穩(wěn)起步，在起步過程中，能夠?qū)?現(xiàn)模擬燃油教練車由于放松離合器過快或者擋位過高不能正常起步，或起步過程中熄火的 狀態(tài)。
[0040] 第二種狀態(tài)為能實現(xiàn)電機的怠速轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，保證怠速穩(wěn)定，保證在電池電 壓變化、負載變化以及受到外界因素的影響時轉(zhuǎn)速都應保持不變。怠速目標轉(zhuǎn)速可手動調(diào) 節(jié)。
[0041] 第三種狀態(tài)是汽車加速、減速的運行，當踩下或松開加速踏板時，按照預先設定的 加速度（減速度）方案進行增加或減小輸出信號占空比值，確保與駕駛?cè)加徒叹氒嚨募訙p 速感覺一致。
[0042] 任何一種狀態(tài)中電機保護功能持續(xù)工作，避免電機由于過熱、過流、過壓等原因?qū)?致?lián)p壞。
[0043] 下面介紹控制方法具體內(nèi)容：
[0044] 1、點火開關操作
[0045] 為了使電動教練車較高程度地模擬燃油教練車，本發(fā)明保留了原燃油車的點火開 關裝置，定義如下：〇ff擋全車斷電；ACC擋可以為車身附件如收音機等提供電源供給；0N 擋車輛處于怠速、行駛等運行過程；ST擋車輛起動，電機以怠速轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。本發(fā)明點火開關 操作要求如下：①off :開關處于該位置才能插入或取出鑰匙。②ACC :控制器上電自檢，電 機不工作，輔助電源接通，如收音機、車燈、雨刷等裝置供電。③0N:主接觸器接通。④ST: 模擬燃油車起動工況并使電機怠速運轉(zhuǎn)（注意：起動電機時，變速箱擋位應處于空擋狀態(tài)， 如果擋位不在空擋，能起動，沖一下，但電機轉(zhuǎn)不起來），控制電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在700r/min，模 仿燃油車怠速工況，點火開關由ST擋位自動回位至0N擋，控制器此時方可接受駕駛操作指 令。
[0046] 2、車輛怠速、起步行駛、停車工況
[0047] (1)車輛怠速工況。怠速為電機處于無負載運轉(zhuǎn)狀態(tài)，離合器處于結(jié)合位置，變速 箱處于空擋位置，加速踏板處于完全松開狀態(tài)。車輛怠速過程中，應能保證一定的怠速轉(zhuǎn)速 不變（包括電池容量變化、負載變化以及受到外界因素的影響時轉(zhuǎn)速都應保持不變），應采 用閉環(huán)控制，將電機轉(zhuǎn)速與設定目標轉(zhuǎn)速值比較，確保電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。
[0048] (2)車輛起步過程。平地起步時，踩下離合器踏板，變速箱掛1擋，輕抬離合器踏板 并緩慢踩下加速踏板，使車輛速度平穩(wěn)增加，保證車輛平穩(wěn)起步，避免汽車在起步過程中電 流太大，瞬間竄出。起步過程中，當離合器踏板抬起過快時，造成驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速下降率很大 (400r/min)時，控制器使電動機停止轉(zhuǎn)動，模擬燃油汽車發(fā)動機熄火現(xiàn)象。
[0049] (3)加速過程。踩下加速踏板實現(xiàn)車輛加速，電機驅(qū)動電流隨著加速踏板行程大小 進行隨動。
[0050] (4)車輛減速。在車輛的制動減速時，松開加速踏板或踩下制動踏板，電機轉(zhuǎn)速高 于設定的怠速轉(zhuǎn)速時，控制器不輸出PWM驅(qū)動信號；電機轉(zhuǎn)速低于設定的怠速轉(zhuǎn)速時，控制 器輸出怠速PWM驅(qū)動信號。
[0051] 3、保護
[0052] (1)當動力電池電壓過低時，應具有低壓保護，避免損壞蓄電池，縮短蓄電池的壽 命。若蓄電池有較大電流放電時即使電量充足，電壓也會下降到低點（低電壓設定值），而 此時應認為工作正常，充分發(fā)揮電池能力。
[0053] (2)當電路中的電流過大，超出上限時，應具有過流保護，避免元器件損壞，此期間 的加速踏板信號視為無效，但應允許瞬間過電流。
[0054] (3)當控制器和電機溫度過高時，應具有過熱保護，防止控制器和電機燒毀。
[0055] (4)控制器應具有抗干擾能力。
[0056] (5)控制器應具有超速保護。
[0057] (6)當電機堵轉(zhuǎn)時間超過設定值時，應具有堵轉(zhuǎn)保護，避免損壞電機。
[0058] 控制器上電后進行系統(tǒng)自檢，內(nèi)容有電機控制器AD模塊、數(shù)據(jù)傳感器、電壓電路 檢測、是否可靠接地、控制器總線電壓以及芯片的供電電壓等，有異常時進行異常處理，無 異常時等待指令信號，根據(jù)信號進入相應的模塊控制程序。
[0059] 模擬的車輛怠速工況如下：點火開關置于ST擋時起動電機開始轉(zhuǎn)動，點火開關自 動回位至0N擋，電機保持設定的怠速轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行，加速踏板無動作，電機控制器應能自 動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，將電機轉(zhuǎn)速與預先設定的轉(zhuǎn)速值進行比較，通過自適應調(diào)節(jié)器的PI控制 算法對轉(zhuǎn)速進行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使怠速穩(wěn)定，保證教練車怠速轉(zhuǎn)速不受電池容量下降、負載變化 的影響。
[0060] 車輛起步時，變速箱掛一擋，踩下加速踏板，電機控制器使得輸出轉(zhuǎn)矩增大，保證 汽車正常起步。在燃油車起步時，如果加速踏板的行程過小，離合器抬起過快，容易導致發(fā) 動機熄火，相反，如果加速踏板的行程過大，離合器接合過快，容易使得汽車竄行，但對于純 電動教練車來說，電動機不會因為負載過大而停止運轉(zhuǎn)，因此電動汽車在起步的過程中不 會出現(xiàn)像燃油車的那種起步熄火。為了模擬此種情況，電動教練車在起步時，通過判斷在抬 離合器踏板的過程中電動機轉(zhuǎn)速下降率來檢測離合器踏板抬起是否過快。如果電機轉(zhuǎn)速下 降率超過設定值，則認為離合器抬起過快，電機瞬間載荷過大，此時電機控制器停止PWM波 輸出，電機停轉(zhuǎn)，汽車不起步。若電機轉(zhuǎn)速下降量小于設定值，則離合器踏板操作滿足要求， 離合器踏板松開后，踩加速踏板至一定開度，確定對應的PWM占空比，輸出以定值進行自增 的占空比至當前加速踏板開度相對應的PWM波，實現(xiàn)平穩(wěn)起動，對電機轉(zhuǎn)速進行PI調(diào)節(jié)，保 證車輛能夠滿足當前加速踏板動作的要求。
[0061] 保護控制包括對蓄電池實行欠壓保護，對電機實行過流、過熱和堵轉(zhuǎn)保護，對控制 器實行過熱保護。
[0062] 1)電流保護：M0S管的最大允許電流、功率都有限制，若電流過大或控制不及時， 會燒毀M0S管，使得整個控制器損壞，因此當出現(xiàn)過流時，禁止PWM波輸出，控制電機停止工 作，期間的加速踏板視為無效。但為了滿足汽車加速要求，能夠允許瞬間過流。獲取電流信 號時應注意：①確保信號準確。本發(fā)明使用PWM脈沖來驅(qū)動電機，放大后的電流應與PWM波 頻率相等，只是相位上有一定時間滯后，要獲得準確的電流轉(zhuǎn)換值，使用中斷，設定PWM周 期與定時中斷同步，設定好信號檢測通道，進行采樣和轉(zhuǎn)換、濾波處理。②確保采樣信號及 時。若要及時獲取電流信號，采樣次數(shù)應越多越好。一個PWM周期內(nèi)電流變化量會很大，理 論上一周期內(nèi)應采樣多次，但PWM占空比只有在每個周期末才能接收到改變，因此占空比 的改變值只能在下一個周期起作用，綜合單片機運行速度和程序的運行效率，設置兩個周 期采樣電流一次，獲取電流值后，使用PI (Proportional/Integral比例/積分）進行控制。
[0063] 2)電壓保護：進行蓄電池欠壓保護。采取實時響應，每個循環(huán)中獲取蓄電池電壓 與設定值進行比較，當電壓低于設定最小保護值時，若超過設定時間，則認為故障，禁止PWM 波輸出。由于蓄電池有內(nèi)阻，大電流放電時會出現(xiàn)低電壓的情況，因此允許一段時間低壓運 行，對于蓄電池電壓的檢測不能頻繁進行。每隔l〇s進行一次A/D電壓檢測，將檢測結(jié)果保 存在變量中，等中斷退出后進行處理。若為欠壓，則軟件控制逐漸減小PWM的輸出值，直到 輸出系統(tǒng)設定的怠速時的PWM波。蓄電池組電壓為72V，欠壓保護點為60V，實際運行時，當 蓄電池電壓稍大于最低保護點時，由于負載的瞬時變化而使得蓄電池電壓會偶爾小于保護 點，其實蓄電池當前狀態(tài)不需要進行低壓保護，因此當連續(xù)5次檢測到的蓄電池電壓低于 60V時，才進行欠壓保護，否則不采取欠壓保護措施，避免控制器過多的進入保護控制。
[0064] 3)溫度保護：包括電機過熱保護和控制器過熱保護。純電動教練車使用單一電機 驅(qū)動，工作環(huán)境差，為了滿足汽車加速、爬坡需求，電機有時會過載運行。電機過載是指所需 的輸出功率超出電機自身的額定功率，此時電機發(fā)熱量會急劇增加，避免燒毀電機應該限 制電機超載運行的時間或者根據(jù)電機溫度來限定其扭矩輸出。本發(fā)明使用檢測電機溫度的 控制手段，當電機溫度傳感器檢測溫度過高，限制或減少電機扭矩的輸出。當電機溫度高于 75°C禁止PWM波輸出，直到電機溫度小于75°C，恢復正常運行狀態(tài)，當控制器溫度大于80°C 時禁止PWM波輸出，當溫度低于80°C時恢復正常運行。
[0065] 當出現(xiàn)蓄電池欠壓、電機過流或過熱、控制器過熱時，置位保護標志位lowpower =1，進入保護控制模塊。若欠壓（采樣電壓值v〇l<0x3c)，則輸出占空比為0的波；當電 機過流（電樞電流I采樣值大于0xa2)時，此刻禁止輸出PWM波，控制主接觸器斷開，根據(jù)電 機故障電流值表，若1. 2I/K1. 5Ie，則為過載故障，電機停轉(zhuǎn)，若5Ie〈I〈7Ie，則為堵轉(zhuǎn)故障， 電機停轉(zhuǎn)，若I〈8I e，則為短路故障，停止電機輸出；若電機溫度米樣值大于0x4b時，電機過 熱，禁止輸出PWM波，電機停止轉(zhuǎn)動。
[0066] 控制系統(tǒng)具有的優(yōu)點：
[0067] 1、通過擋位信號、加速踏板信號和制動踏板信號判別教練車所處運行工況，并按 照每個工況預先設定的控制策略運行。
[0068] 2、在起步過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)模仿燃油車由于放松離合器過快不能起步或起步時熄 火的過程。
[0069] 3、能實現(xiàn)汽車怠速轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，保證怠速穩(wěn)定，即在電池電壓下降、負載變化 以及受到外界因素的影響時怠速轉(zhuǎn)速保持不變。
[0070] 4、所述控制器能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)自檢和靜態(tài)自檢，控制器上電狀態(tài)和復位狀態(tài)時，能 夠自動檢測相關的接口和傳感器故障，當檢測到故障時，能夠輸出相應故障類型及故障碼， 并采取相應處理措施。
[0071] 5、所述控制器具有各種保護措施。動力電池允許輸出瞬間過電壓，保證汽車短時 間內(nèi)的加速要求，但避免長時間的過壓、低壓，避免損壞蓄電池。電路中的過流保護，控制 器、電機過熱保護，控制器的抗干擾和超速保護以及電機的堵轉(zhuǎn)保護。
[0072] 6、具有車載顯示裝置，能夠顯示汽車當前運行狀態(tài)的參數(shù)；警告指示裝置，當出現(xiàn) 故障時，給駕駛員以提醒作用。
【權利要求】
1. 一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：該控制系統(tǒng)包括控制器、電機轉(zhuǎn)速測量電 路、電子油門踏板、制動開關、空擋開關以及點火開關，所述電機轉(zhuǎn)速測量電路、電子油門踏 板、制動開關、空擋開關以及點火開關分別與控制器相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器包括單片 機以及與單片機相連的電機驅(qū)動電路、A/D接口和I/O接口。
3. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電子油門踏板與 所述控制器的A/D接口相連。
4. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述點火開關、制動開 關以及空擋開關分別與所述控制器的I/O接口相連。
5. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)還包括 與所述控制器的A/D接口相連的控制器溫度傳感器、電機溫度傳感器、電機電流采集電路 以及電機電壓采集電路。
6. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)還包括 用于調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速的電位器、狀態(tài)顯示電路以及主接觸器驅(qū)動電路，主接觸器驅(qū)動電路以 及狀態(tài)顯示電路分別與所述控制器的I/O接口相連，狀態(tài)顯示電路包括顯示器以及指示 燈，電位器與所述控制器的A/D接口相連。
7. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電動教練車起動 時，所述控制器通過空擋開關檢測到變速箱擋位處于空擋狀態(tài)時，由所述控制器通過電機 驅(qū)動電路控制電機轉(zhuǎn)動，并依據(jù)燃油車怠速工況控制電機維持怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
8. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制器對電機轉(zhuǎn) 速變化進行實時監(jiān)測，在電動教練車起步過程中，若電機轉(zhuǎn)速下降速率超過閾值時，所述控 制器控制電機停止轉(zhuǎn)動。
9. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：當踩下或松開所述電 子油門踏板時，所述控制器按照預先設定的加減速控制策略進行加速或減速。
10. 根據(jù)權利要求1所述一種電動教練車控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)設定有 保護控制程序，包括對蓄電池進行欠壓保護，對電機進行過流、過熱保護和堵轉(zhuǎn)保護以及對 控制器進行過熱保護。
【文檔編號】B60L15/00GK104085315SQ201410264205
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權日:2014年6月13日
【發(fā)明者】林廣宇, 仇世侃, 蹇小平, 郭金剛, 段艷妮 申請人:長安大學