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基于单片机的电动车控制系统设计

毕业设计题目:基于单片机的电动车控制系统设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

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作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。

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图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 电动汽车发展的必要性 (1)1.3 电动汽车的基本机构 (2)1.3.1 电动汽车的工作原理与技术概述 (2)1.3.2 电动汽车的基本结构 (2)第2章基于单片机的系统控制策略研究 (5)2.1控制系统的整体构成 (5)2.2系统主要控制策略概述 (6)2.2.1位置及电流检测信号处理单元 (6)2.2.2速度调节及检测方案 (6)2.2.3起动与换相控制方案 (10)2.2.4蓄电池检测方案 (11)2.2.5驱动、逆变电路控制方案 (12)2.2.6故障检测与系统保护 (12)2.3核心控制器件的选择 (13)第3章系统硬件设计 (15)3.1信号检测电路设计 (15)3.2电机转速控制电路 (16)3.2.1测速及换向调速电路 (16)3.2.2速度检测及给定环节 (17)3.2.3系统软件控制 (18)3.3 PWM波的控制单元 (19)3.3.1 PWM信号的产生及输出控制 (19)3.4电池电压检测单元 (21)3.5系统硬件可靠性设计 (22)3.5.1电源与集成芯片去藕 (22)3.5.2隔离及电磁兼容设计 (22)第4章系统软件设计 (24)4.1 主程序框图 (24)4.2 INT0中断服务程序 (25)4.3 子程序设计 (25)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第1章绪论1.1课题的研究背景汽车是现代社会的重要交通工具,为人们提供了便捷、舒适的出行服务,然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气,并加剧了对不可再生石油资源的依赖。

在能源方面,目前世界汽车保有量约8亿辆,并以每年3000万辆的速度递增,预计到2020年全球汽车保有量将达到12亿辆,主要增幅来自发展中国家。

我国汽车产销保持快速增长,2007年汽车产量接近900万辆。

作为能源消费大国,我国形势更为严峻,2007年中国原油消费总量约为3.5亿吨,其中净进口原油1.6亿吨,占原油消费总量的45.7%,能源大量进口危及到国民经济正常运行和国家能源安全。

在环境方面,交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要原因之一。

调查研究表明,平均而言大气污染的42%来源于交通运输。

据有关部门2002年统计,在全国600多座城市中,空气质量达到国家一级标准的城市不足1%。

汽车排出的气体使温室效应加剧、臭氧层破坏和形成酸雨等大气环境问题,并对人类和动植物产生危害,严重威胁着人类的身体健康[1]。

由于电动汽车具有突出的环保方面的优势,使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。

电动汽车使用的能源是可以用于发电的一切能源。

因此使用电动汽车可以摆脱汽车对化石燃料的依赖,改善能源结构,使能源供给多样化,使能源的供给有保障。

1.2电动汽车发展的必要性电动汽车具有舒适干净、噪声低、不污染环境、操作简单可靠及使用费用低等优点,被称为绿色汽车。

电动汽车技术则提供了对大气污染问题的一种解决方法,它不产生尾气排放,运行时几乎不产生污染,是一种真正意义上的零污染汽车。

从汽车发展的历史来看电动汽车其实比燃油汽车还要早诞生几年,但受电池和驱动控制技术的局限,其发展却远远落后于燃油汽车。

电动汽车是以电池为动力的汽车,与燃油汽车有显著的区别。

汽车虽给国民经济带来了发展给人类带来了方便,但也给人类带来了巨大的灾害,42%的环境污染是来源于燃油汽车的排放,80%的城市噪声是由交通工具产生的,当今世界石油储量日趋减少,而燃油汽车是消耗石油的大户!因而当今汽车工业发展势必寻求低噪声、零排放、综合利用能源的方向。

1.3电动汽车的基本机构1.3.1电动汽车的工作原理与技术概述电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。

电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最大不同点。

电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。

电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同[2]。

蓄电池—电流—电力调节器—电动机—动力传动系统—驱动汽车行驶电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

它使用存储在电池中的电来发动。

在驱动汽车时有时使用12或24块电池,有时则需要更多。

蓄电池供电给,照明系统,测量系统,驱动系统。

电动车技术特点:●无污染,噪声低。

●能源效率高,多样化。

●结构简单,使用维修方便。

●动力电源使用成本高,续驶里程短。

1.3.2电动汽车的基本结构1、电源电源为电动汽车的驱动电动机提供电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。

目前,电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,许多新型电池也在发展中。

这些电源(电池)主要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等,新型电源的应用,为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。

2、驱动电动机驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能,通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。

目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机,这种电机具有“软”的机械特性,与汽车的行驶特性非常相符。

但直流电动机由于存在换向火花,比功率较小、效率较低,维护保养工作量大,随着电机技术和电机控制技术的发展,势必逐渐被直流无刷电动机(BLDCM)、开关磁阻电动机和交流异步电动机所取代。

3、电动机调速控制装置电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的,其作用是控制电动机的电压或电流,完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。

早期的电动汽车上,直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。

因其调速是有级的,且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂,现在已很少采用。

目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速,通过均匀地改变电动机的端电压,控制电动机的电流,来实现电动机的无级调速。

在电子电力技术的不断发展中,它也逐渐被其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。

从技术的发展来看,伴随着新型驱动电机的应用,电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用,将成为必然的趋势。

在驱动电动机的旋向变换控制中,直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向,实现电动机的旋向变换,这使得电路复杂、可靠性降低。

当采用交流异步电动机驱动时,电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可,可使控制电路简化。

此外,采用交流电动机及其变频调速控制技术,使电动汽车的制动能量回收控制更加方便,控制电路更加简单。

4、传动装置电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴,当采用电动轮驱动时,传动装置的多数部件常常可以忽略。

因为电动机可以带负载启动,所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。

因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换,所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。

当采用电动机无级调速控制时,电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。

在采用电动轮驱动时,电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。

5、转向装置专项装置是为实现汽车的转弯而设置的,由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。

作用在方向盘上的控制力,通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度,实现汽车的转向。

多数电动汽车为前轮转向,工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。

电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。

6、制动装置电动汽车的制动装置同其他汽车一样,是为汽车减速或停车而设置的,通常由制动器及其操纵装置组成。

在电动汽车上,一般还有电磁制动装置,它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行,使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流,从而得到再生利用。

7、行驶装置行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力,驱动车轮行走。

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