专利名称：智能混合动力电动多功能教学实验车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能混合动力电动多功能教学实验车，属于一种教学实验装置。
背景技术：
目前，教学实验车主要有两类。一类采用实车，其功能有限，或受结构限制无法增加更多的功能，不能涵盖现代汽车领域更多的技术及功能；另一类采用模型车，模型车与实车差距较大，且大多不能在道路上行驶，不能很好地解释、说明现代汽车的高新技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有教学实验车的功能有限、与实车差距大的缺点，提供一种智能混合动力电动多功能教学实验车，本教学实验车为实车，并且具有现代汽车的多种功能。
为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案。主要包括有前、后共四个电动轮1、车载计算机4、RS232-CAN转换器5、CAN总线7和电池管理系统21；其中，车载计算机4经RS232-CAN转换器5与CAN总线7电连接；四个电动轮1都设置有电动轮控制器2，电动轮控制器2与CAN总线7电连接，前、后四个电动轮1分别与前轮转向机构28和后轮转向机构15机械连接，前轮转向机构28和后轮转向机构15分别与前轮转向步进电机25和后轮转向步进电机16机械连接，前轮转向步进电机25和后轮转向步进电机16分别与前轮转向步进电机控制器26和后轮转向步进电机控制器17电连接，前轮转向步进电机控制器26和后轮转向步进电机控制器17均与CAN总线7电连接；发动机9与起动电机22、发电机20机械连接，发动机9还与离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13、和半轴14依次机械连接，发动机控制器8与发动机9、起动电机22、CAN总线7电连接；电池管理系统21与发电机20、太阳能充电控制器23、动力电池组19电连接，电池管理系统21与前后电动轮控制器2、进而与电动轮1电连接，DC/DC18与动力电池组和各控制器电连接，为各控制器提供所需的工作电源。
还设置有摄像机3，摄像机3与车载计算机4之间电连接。
还设置有遥控控制器6，遥控控制器6与CAN总线7电连接。
本发明集多种功能和现代汽车技术于一体，可演示现代汽车的多种驱动方式，如两轮驱动、四轮驱动等，也可演示汽车的自动引导、遥控操作等功能；应用在教学上，可综合诠释现代汽车多种技术的应用，使教学内容更加丰富和具体。
图1本发明的原理框2本发明的自动引导控制系统程序流程3本发明的遥控操纵器程序流程4本发明的遥控控制器程序流程中1.电动轮 2.电动轮控制器 3.摄像机 4.车载计算机 5.RS232-CAN转换器 6.遥控控制器 7.CAN总线 8.发动机控制器 9.发动机 10.离合器 11.变速器 12.传动轴 13.主减速器 14.半轴 15.后轮转向机构 16.后轮转向步进电机 17.后轮转向步进电机控制器 18.DC/DC 19.动力电池组 20.发电机21.电池管理系统 22.起动电机 23.太阳能充电控制器 24.转向盘 25.前轮转向步进电机 26.前轮转向步进电机控制器 27.仪表盘 28.前轮转向机构具体实施方式
现结合附图1～4对本实施例作进一步说明。
如图1所示，在前、后四个车轮的轮毂内安装有低速外转子式无刷直流电机组成电动轮1，前后电动轮分别与前、后轮转向机构28、15机械连接，电动轮控制器2与CAN总线7电连接。前轮转向步进电机25与前轮转向机构28机械连接，与前轮转向步进电机控制器26电连接。后轮转向步进电机16与后轮转向机构15机械连接，与后轮转向步进电机控制器17电连接。前、后轮转向步进电机控制器26、17与CAN总线7电连接。摄像机3与车载计算机4电连接，车载计算机4与RS232-CAN转换器5、进而与CAN总线7电连接。遥控控制器6与CAN总线7电连接。发动机9与起动电机22、发电机20机械连接，与离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13和半轴14顺次机械连接。电池管理系统21与发电机20、太阳能充电控制器23、动力电池组19电连接，动力电池组19与前、后电动轮控制器2、进而与电动轮1电连接，提供其所需动力电源。DC/DC18与各控制器电连接，并提供所需的工作电源。本实施例具有多种功能，具体为两轮驱动模式1分离离合器10，发动机9不运转，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个前(或两个后)电动轮1提供动力电源，同时，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前(或两个后)电动轮控制器2控制两个前(或两个后)电动轮1，实现纯电动模式两轮驱动。
两轮驱动模式2分离离合器10，断开发动机9和变速器11的连接，启动发动机9带动发电机20运转发电，并给动力电池组19充电，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个前(或两个后)电动轮1提供动力电源，同时，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前(或两个后)电动轮控制器2，控制两个前(或两个后)电动轮1，实现串联式混合动力模式两轮驱动。
两轮驱动模式3启动发动机9，通过离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13及半轴14，驱动两个后轮，同时，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个后电动轮1提供动力电源，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个后电动轮控制器2，驱动两个后电动轮1，实现并联式混合动力模式两轮驱动。
两轮驱动模式4启动发动机9，通过离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13及半轴14，驱动两个后轮，实现纯发动机模式两轮驱动。
四轮驱动模式1动力电池组19通过电动轮控制器2向前、后共四个电动轮1提供动力电源，同时，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前、后共四个电动轮控制器2，控制四个电动轮1，实现纯电动模式四轮驱动。
四轮驱动模式2分离离合器10，断开发动机9与变速器11的连接，启动发动机9，带动发电机20运转发电，发电机20给动力电池组19充电，动力电池组19通过电动轮控制器2向前后共四个电动轮1提供动力电源，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前、后共四个电动轮控制器2，控制前、后四个电动轮1，实现串联式混合动力模式四轮驱动。
四轮驱动模式3启动发动机9，通过离合器10、变速器11、传动轴12、主减速器13、半轴14驱动两个后轮，同时，动力电池组19通过电动轮控制器2向两个前电动轮1提供动力电源，车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前电动轮控制器2，控制两个前电动轮1，实现并联式混合动力模式四轮驱动。
自动引导通过标定，确定车体纵向对称平面在摄像机所摄图像中的位置，以该位置代表车体在图像中的位置。摄像机3摄取道路图像传到车载计算机4，车载计算机4经过图像预处理、路径拟合得到拟合路径并显示在图像中，同时计算拟合路径与车体间距离，并判断拟合路径与车体是否重合。若二者重合，不进行任何转向操作，车体维持原方向行驶，否则，车载计算机4根据拟合路径与车体间距离偏差的大小和方向发出转向控制指令，该指令通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前轮转向步进电机控制器26，控制前轮转向步进电机25，通过前轮转向机构28控制两个前电动轮1偏转，实现自动引导。
遥控操作操作者根据遥控操纵器所显示的车辆运行状况和道路环境情况，输入挡位及转向遥控指令，遥控指令通过通信接口由无线数传模块发送，遥控控制器6通过无线数传模块和通信接口接收该遥控指令，并通过CAN总线7、前轮转向步进电机控制器26及电动轮控制器2控制前轮的运动前轮转向步进电机控制器26控制前轮转向步进电机25通过前轮转向机构28驱动两个前电动轮1转动；同时，电动轮控制器2控制电动轮1的加减速和正反转。在车辆前进工况下，连续输入前进挡位使车辆加速，连续输入后退挡位使车辆减速，直至停车；同理，在车辆后退工况下，连续输入后退挡位使车辆加速，连续输入前进挡位使车辆减速，直至停车；在车辆前进或后退工况下，连续输入停止挡位使车辆减速，直至停车。遥控操作过程中，车载计算机4将采集的车辆运行参数通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、遥控控制器6的通信接口与无线数传模块发送至遥控操纵器显示。
制动能量回收减速制动时，整车惯性带动前(或/和)后电动轮1，使其工作于发电状态，通过电池管理系统21向动力电池组19充电，实现制动能量回收。
四轮转向车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、前轮及后轮转向步进电机控制器26及17控制前轮及后轮转向步进电机25及16，驱动前轮及后轮转向机构28及15，进而控制前后共4个电动轮1，实现四轮转向。
差速转向车载计算机4通过RS232-CAN转换器5、CAN总线7、两个前电动轮控制器2，控制两个前电动轮1以不同转速转动，实现差速转向。
转向盘常规转向车辆行驶时也可以通过转向盘24实现常规的转向盘转向。
日照充足时太阳能电池将太阳能转化为电能，通过太阳能充电控制器23、电池管理系统21向动力电池组19充电。
权利要求
1.智能混合动力电动多功能教学实验车，其特征在于主要包括有前、后共四个电动轮(1)、车载计算机(4)、RS232-CAN转换器(5)、CAN总线(7)和电池管理系统(21)；其中，车载计算机(4)经RS232-CAN转换器(5)与CAN总线(7)电连接；四个电动轮(1)都设置有电动轮控制器(2)，电动轮控制器(2)与CAN总线(7)电连接，前、后四个电动轮(1)分别与前轮转向机构(28)和后轮转向机构(15)机械连接，前轮转向机构(28)和后轮转向机构(15)分别与前轮转向步进电机(25)和后轮转向步进电机(16)机械连接，前轮转向步进电机(25)和后轮转向步进电机(16)分别与前轮转向步进电机控制器(26)和后轮转向步进电机控制器(17)电连接，前轮转向步进电机控制器(26)和后轮转向步进电机控制器(17)均与CAN总线(7)电连接；发动机(9)与起动电机(22)、发电机(20)机械连接，发动机(9)还依次与离合器(10)、变速器(11)、传动轴(12)、主减速器(13)、半轴(14)机械连接，发动机控制器(8)分别与发动机(9)、起动电机(22)、CAN总线(7)电连接；电池管理系统(21)与发电机(20)、太阳能充电控制器(23)、动力电池组(19)电连接，动力电池组(19)与前后电动轮控制器(2)、进而与电动轮(1)电连接，DC/DC(18)与动力电池组和各控制器电连接，DC/DC为各控制器提供所需的工作电源。
2.根据权利要求1所述的智能混合动力电动多功能教学实验车，其特征在于还设置有摄像机(3)，摄像机(3)与车载计算机(4)之间电连接。
3.根据权利要求1所述的智能混合动力电动多功能教学实验车，其特征在于还设置有遥控控制器(6)，遥控控制器(6)与CAN总线(7)电连接。
全文摘要
本发明涉及一种智能混合动力电动多功能教学实验车，属于一种教学实验装置。主要包括有四个电动轮(1)、车载计算机(4)、CAN总线(7)。车载计算机(4)与CAN总线(7)电连接。电动轮(1)设置有电动轮控制器(2)，电动轮控制器(2)与CAN总线(7)电连接。发动机(9)与起动电机(22)、发电机(20)机械连接，发动机(9)还依次与离合器(10)、变速器(11)、传动轴(12)、主减速器(13)、半轴(14)机械连接，发动机控制器(8)分别与发动机(9)、起动电机(22)、CAN总线(7)电连接。本发明集多种功能和现代汽车技术于一体，可演示现代汽车的多种驱动方式，使教学内容更加丰富和具体。
文档编号G09B9/04GK101051423SQ20071009908
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者冯能莲, 周大森, 曹明柱, 吴玉月 申请人:北京工业大学