技术创新中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2008年第24卷第12-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》汽车电子汽车工业目前所面临的最大挑战是节能和环保问题,可用能源的有限性、环境的污染以及排放法规的日益严格都使传统汽车发展受到局限。
纯电动汽车(Electric Vehicle,EV)能有效地解决传统燃油汽车带来的能源环境方面的问题,但是目前纯电动汽车电池组的能量密度、充电时间、使用寿命等问题仍未得到理想解决，这为混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehi －cle ，HEV)的发展提供了契机。
多年的研究表明混合动力电动汽车能实现节能和降低排放，在未来30年最有希望替代传统汽车。
混合动力系统由多个子系统组成，每个子系统都有独立的功能和动态特性，所有子系统要协调工作以实现整车性能最佳，本文给出了混合动力电动汽车驱动系统的一种实现方案。
1系统总体结构设计通过对不同种类的电机进行比较，本文选择了永磁同步电机（PMSM ）作为混合动力电动汽车的驱动电机。
PMSM 的矢量控制最终归结为对定子电流的控制，调速系统必须有快速的电流控制环以保证定子电流对给定指令快速准确的跟踪，这样才能达到控制的目的。
因而电流控制环的动态响应特性直接关系到矢量控制策略的实现，研究同步电动机矢量控制系统必须涉及到电流控制环的研究。
其中电流调节器的作用是影响电流控制环性能的主要因素之一。
图1驱动系统总体结构图普通PI 电流调节器实际电流跟踪给定的性能并不理想，增大PI 调节器的增益虽然可以对其有一定的改善，但是高增益比例放大系数也会将谐波电流放大而影响电流输出性能，电流控制特性受到较大影响，因此必须对调节器进行结构上的改进。
基于以上考虑，本文采用基于预测前馈补偿算法的驱动系统设计，如图1所示，仿真实验证明了该设计可以有效地减小实际电流对速度的依赖性。
2主电路设计硬件系统主回路（即图1中的三相逆变器）由IGBT 组成的三相桥和双向DC/DC 组成，拓扑结构见图2。
逆变器由六个IGBT 组成，每个IGBT 都包含一个反并联续流二极管，A1、A2是两个电流霍元件。
DC/DC 由两个IGBT 、一个大电感L 组成。
DC/DC 和逆变器用预充电电阻R 和主继电器连接，直流侧并联大电容C 保证母线电压的稳定。
V 是电压测量元件。
图2硬件主回路拓扑结构图3控制电路设计硬件系统的控制电路（即图1中的电机ECU ）由TI 公司的DSP TMS320lf2407构成，结构如图3所示。
每个2407都包括两个事件管理模块EVA 和EVB ，每个时间管理器模块包括：通用定时器（GP ）、比较单元、捕获单元、正交编码脉冲电路、两个16位通用定时器、8个16位的脉宽调制（PWM ）通道。
他们能够实现：三相反相器控制；PWM 的对称和非对称波形；当外部引脚PDPINTx 出现低电平时快速关闭PWM 通道；可编程的PWM 死区控制以防止上下桥臂同时输出触发脉冲；3个捕获单元；片内光电编码器接口电路。
图3中PWM1～PWM8是逆变器和DC/DC 的触发脉冲，由事件管理模块产生。
将定时器设置为连续增减模式，周期置为0.1ms （10K 调制周期），计算出电压占空比之混合动力电动汽车驱动系统的设计与实现Design and Realization of Hybrid Electric Vehicle Drive System（中国人民解放军汽车管理学院）杨大柱YANG Da-zhu摘要:根据混合动力电动汽车的使用要求,设计出基于预测前馈算法的混合动力电动汽车驱动系统。
介绍了该驱动系统有关硬件和软件的设计与实现,仿真结果表明了设计的合理性和可行性。
关键词:混合动力电动汽车;驱动系统;永磁同步电动机中图分类号:TP391.9文献标识码:AAbstract:According to the demand of hybrid electric vehicle,a drive system of Hybrid Electric Vehicle is designed based on forecast forward feed controller.The hardware and software of drive system are introduced.The design is proved rational and available by simu -lation result.Key words:Hybrid Electric Vehicle;drive system;PMSM 文章编号:1008-0570(2008)12-2-0256-02杨大柱:硕士256--邮局订阅号：82-946360元/年技术创新汽车电子《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注后，填入相应的CMPR ，当发生比较匹配后自动生成六路互补的触发脉冲。
2407自带可编程的死区生成器，设置了DBT －CONA 就可的到相应的死区，防止同一桥臂同时导通。
2407带内置采样/保持的10位模数转换模块ADC ；16个模拟输入通道（ADCIN0～ADCIN15）；一次可执行最多16个通道的“自动转换”，每次要转换的通道可通过编程来选择；16个结果寄存器（RESULT0～RESULT15）用来存储转换结果；可通过软件启动、事件管理器模块、外部引脚等多种启动方式来启动模数转换。
此系统中将其设置为定时器1下溢中断启动AD ，并且采用启动/停止模式工作。
初始化完成后，只需定时读取结果寄存器（RESULT0～RESULT15）即可。
系统利用CAN 总线与其他部分相连，如主控ECU 、电池ECU 、回馈ECU 等。
驱动模块定时向CAN 总线上发送电机信息（转速、转矩、故障等），同时根据自己的需要从总线上读去有用的信息（转矩指令、电池信息等）。
SCI 只是用来监控电机的状态，DSP 将电机的运行状态通过SCI 发送到显示部分，方便于电机的调试和监测。
图3硬件控制电路结构图4保护电路设计用过流保护来说明系统的故障保护功能，图4是过流保护电路。
假定3.3V 代表660A ，通过调整R3，来调整电压最大限，当比较器正端电压为2V 时，电压限为400A ，因此电压大于400A 时，比较器输出低电平，将此信号接到PDPINTA 时，事件管理模块会快速关闭PWM 输出通道，逆变器停止工作。
图4过流保护电路图5系统软件设计由于TMS320lf2407为16位定点芯片，采用定点数进行运算，其操作数用16位的整数（-32768～32767）来表示，并且是二进制补码形式。
第一位来表示该数的正负，0表示数值为正，1表示数值为负，其余的15位表示数值的大小。
通过小数点在16位数中的不同位置，就可以表示不同大小和不同精度的数。
小数X 转化为定点数Xq ：Xq =(int)X *2Q ;定点数Xq 转化为小数X ：X =(float)Xq *2-Q 。
同样的一个16位数，若小数点的位置不同，它所表示的数也就不同。
而且不同的Q 不仅表示的数的大小不同而且数的精度也不相同，Q 值越大，范围越小但精度越高，Q 值小，数值范围越大，但精度越底。
因此对于小数而言，数值范围和精度是一对矛盾，一个变量要想表示比较大的范围就必须牺牲精度为代价，而想精度提高，则数的表示范围就相应减小。
系统驱动主程序流程如图5所示，具体编程略。
图5主程序流程图6结束语本文介绍了混合动力电动汽车中PMSM 驱动系统的设计与实现，首先对硬件设计作了介绍，接下来给出了系统的软件设计思想和主程序流程图，分析了实际实现中如何用16位定点来表示小数，使系统既能保证精度，又可以保证较大的范围，仿真实验证明了该设计是一种合理、可行的方案。
本文作者的创新点:普通PI 调节器对速度的依赖性较大，直接的结果是实际电流的轨迹将沿着一条确定的曲线运行；在此基础上，提出了基于预测前馈补偿算法的驱动系统设计方案，可以有效地减小实际电流对速度的依赖性，仿真实验证明了前馈预测补偿调节器效果最好，对电流的跟踪较快，电流振荡非常小，该设计具有一定的实用价值。
项目经济效益20万元.参考文献：[1]仇立伟,全书海,陈启宏.电动汽车用多模态直接转矩控制器的设计[J].微计算机信息,2007,6-2:258-260[2]王丽,温旭辉等.电动汽车分布式电机驱动测试系统研究与应用[J].微计算机信息,2006,4-2:183-185[3]许家群，朱建光，邢伟等.电动汽车用永磁同步电动机直接转矩控制系统[J].微特电机，2005，(11):28一29[4]邵海岳.混合动力汽车驱动系统设计及控制策略优化[D].长沙：湖南大学，2004作者简介：杨大柱，男，1973年出生，汉族，硕士，毕业于南开大学电子系，现从事电子学与计算机应用方面的研究。
Biography:YANG Da -zhu,male,born in 1973,Han,Master,grad -uated from Nankai University.Now engaged in electrical and computer application.(233011蚌埠中国人民解放军汽车管理学院)杨大柱通讯地址：(233011蚌埠解放军汽车管理学院电工电子教研室)杨大柱(收稿日期:2008.11.15)(修稿日期:2008.12.03)257--。