一种风动助力电动汽车微机控制系统的制作方法

本发明涉及一种电动汽车微机控制器技术领域，特别是涉及一种风动助力电动汽车微机控制系统。

背景技术：

目前，市场上应用的电动汽车产品有两大缺欠，影响了电动汽车广泛应用和发展。其一，续驶里程低，充一次电不能行走太远距离，影响长途应用。其二，需频繁充电，现充电不方便，没有社会公共充电站，限制了电动汽车的应用范围。本产品配合电动车结构改造，在原有行走电动机和电池外增加一部风力发电机，风力来源是车辆行走的阻力风，用阻力风使风力发电机发电，将电力经变压，送给永磁无刷直流电动机和给电池充电，这样将风阻力变成无价电能源，为电动汽车提供风助力，可节省电池电能消耗，增加续驶里程，减少充电次数，从而大大降低电动汽车的运行成本。本技术的推广应用将会大大推进电动汽车的发展，解决目前电动汽车的应用发展瓶颈。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种风动助力电动汽车微机控制系统，使其为电动汽车提供风助力，可节省电池电能消耗，增加续驶里程，减少充电次数，从而大大降低电动汽车的运行成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种风动助力电动汽车微机控制系统，其中，包括协调控制部分、风力发电部分和行走控制部分，所述风力发电部分和所述行走控制部分均所述协调控制部分控制连接；

协调控制部分：包括协调控制装置，一要保证电动车正常行驶，二要保证将行驶风阻力转变成再新电能，回馈给蓄电池组和永磁无刷直流电动机，从而达到风动助力增加车辆续驶里程，减少电池充电次数，降低车辆运行成本的效果；

风力发电部分：包括电压变换器和风力发电机，电压变换器将风力发电机的交流低电压变换成高压直流电送给蓄电池组和永磁无刷直流电动机；

行走控制部分：包括永磁无刷直流电机控制器和永磁无刷直流电动机，对车辆的行走进行控制，包括应对车辆不同的行走工况相应的控制需求。

优选的，所述电压变换器包括防护外壳和设置在防护外壳内部的底板，所述底板上设置有初级功率模块、次级功率模块、变压器、控制板、铜牌和绝缘柱，所述变压器设置在所述底板的中心处，所述次级功率模块设置在所述变压器的上方，所述初级功率模块设置在所述变压器的下方，所述控制板设置在所述变压器的左侧并且位于所述次级功率模块和所述初级功率模块之间，所述铜牌设置在所述底板的四周边缘处。

优选的，所述电压变换器中的功率电路包括所述初级功率模块、装配功率部分的多路触发mos管、所述次级功率模块、装配功率部分的多路整流电路、所述变压器，所述功率电路由电源接线端子接由风力发电机输入的电压信号，由多路触发mos管的pwm控制信号作用经变频变压器将直流电转换成高频交流电，所述变频变压器输出给各路整流电路，整流后多路串联，由输出电压接线端子接往所述蓄电池组和行走电压控制器。

优选的，所述功率电路的结构特点是变频变压器初级驱动采用多路触发mos管并联，次级采用多路整流电路串联，反馈采用串联后的全电压反馈，其中，所述初级功率模块、所述次级功率模块和所述变压器的电气参数均保持一致。

优选的，永磁无刷直流电机控制器包括控制器底台、功率板、控制板、场效应管和端子板，所述控制器底台上设置有所述功率板，所述功率板安装有所述场效应管，所述场效应管的左侧设置有所述控制板，所述端子板设置在所述场效应管的前端。

优选的，所述端子板上设置有接线端子和功率外引导线出线端，所述场效应管内设置有功率外引导线通过所述功率外引导线出线端导出，所述场效应管的后端设置有散热块，所述控制板上装有单片机及配套控制电路。

优选的，所述电压变换器中，其克服电压波动和主电路的直流变交流工作都是由装有控制部分电路的控制板所完成。

优选的，所述初级功率模块的数量为八个，所述次级功率模块的数量为四个，所述变压器的数量为四个。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在原有基础之上增加一部风力发电机，风力来源是车辆行走的阻力风，用阻力风使风力发电机发电，将电力经变压，送给永磁无刷直流电动机和给蓄电池组充电，这样将风阻力变成无价电能源，为电动汽车提供风助力，可节省电池电能消耗，增加续驶里程，减少充电次数，从而大大降低电动汽车的运行成本，本技术的推广应用将会大大推进电动汽车的发展，解决目前电动汽车的应用发展瓶颈。

附图说明

图1是本发明的风动助力电动汽车微机控制系统示意图；

图2是本发明的电压变换器结构示意图；

图3是本发明的永磁无刷直流电机控制器电气连接示意图；

图4是本发明的永磁无刷直流电机控制器主视图；

图5是本发明的永磁无刷直流电机控制器右视图；

图6是本发明的永磁无刷直流电机控制器左视图；

图7是本发明的永磁无刷直流电机控制器前端结构示意图；

图8是本发明的电压变换器功率部分电气原理图；

图9是本发明的电压变换器控制部分电气原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。

如图1至图9所示，本发明的实施例包括协调控制部分、风力发电部分和行走控制部分，风力发电部分和行走控制部分均协调控制部分控制连接；

协调控制部分：包括协调控制装置，一要保证电动车正常行驶，二要保证将行驶风阻力转变成再新电能，回馈给蓄电池组和永磁无刷直流电动机，从而达到风动助力增加车辆续驶里程，减少电池充电次数，降低车辆运行成本的效果；

风力发电部分：包括电压变换器和风力发电机，电压变换器将风力发电机的交流低电压变换成高压直流电送给蓄电池组和永磁无刷直流电动机；

行走控制部分：包括永磁无刷直流电机控制器和永磁无刷直流电动机，对车辆的行走进行控制，包括应对车辆不同的行走工况相应的控制需求。

进一步的，电压变换器包括防护外壳和设置在防护外壳内部的底板，底板上设置有初级功率模块、次级功率模块、变压器、控制板、铜牌和绝缘柱，变压器设置在底板的中心处，次级功率模块设置在变压器的上方，初级功率模块设置在变压器的下方，控制板设置在变压器的左侧并且位于次级功率模块和初级功率模块之间，铜牌设置在底板的四周边缘处。

进一步的，电压变换器中的功率电路包括初级功率模块、装配功率部分的多路触发mos管、次级功率模块、装配功率部分的多路整流电路、变压器，功率电路由电源接线端子接由风力发电机输入的电压信号，由多路触发mos管的pwm控制信号作用经变频变压器将直流电转换成高频交流电，变频变压器输出给各路整流电路，整流后多路串联，由输出电压接线端子接往蓄电池组和行走电压控制器。

进一步的，功率电路的结构特点是变频变压器初级驱动采用多路触发mos管并联，次级采用多路整流电路串联，反馈采用串联后的全电压反馈，其中，初级功率模块、次级功率模块和变压器的电气参数均保持一致。

进一步的，永磁无刷直流电机控制器包括控制器底台、功率板、控制板、场效应管和端子板，控制器底台上设置有功率板，功率板安装有场效应管，场效应管的左侧设置有控制板，端子板设置在场效应管的前端。

进一步的，端子板上设置有接线端子和功率外引导线出线端，场效应管内设置有功率外引导线通过功率外引导线出线端导出，场效应管的后端设置有散热块，控制板上装有单片机及配套控制电路。

进一步的，电压变换器中，其克服电压波动和主电路的直流变交流工作都是由装有控制部分电路的控制板所完成。

进一步的，初级功率模块的数量为八个，次级功率模块的数量为四个，变压器的数量为四个。

本实施例中，永磁直流无刷电机控制器在车辆上主要作用是对车辆的行走进行控制，包括应对车辆不同的行走工况相应的控制需求。

例如，起动(包括坡起动)，行走(包括爬坡)，行走方向改变，车辆堵转控制等。控制原理：利用微机检测电机转动位置，根据转动位置用pwm斩波技术和交流变频技术通过mos大功率管驱动永磁无刷直流电动机，从而驱动车辆行走。控制结构：外部是一个防护壳体，内装控制板和功率板，控制板装有微机芯片，电源模块，加速器输入模块，信号采集模块，pwm发生传输模块，计算机自诊断和故障显示输出模块，功率板装有电机驶动桥路。工作原理：控制器与车辆蓄电池组和风力发电机助力电源相连，与车辆加速器相连，与永磁直流无刷直流电机电枢绕组相连，与电机位置传感器相连，与电锁开关、车上方向开关、刹车开关相连。控制器根据电锁开关、方向开关、刹车开关、加速器的控制要求，将蓄电池组电力和助力发电的电力提供给电机，使电机按驾驶员的控制要求旋转，从而车辆按控制要求行驶。其中创新点在于供电不光是蓄电池组，还有风动助力电能。

本实施例中，电压变换器的主要作用是根据协调控制信号将风力发电机发出的电经dc/dc变换，经车上蓄电池组充电和给永磁无刷直流电动机供电。将发电机发出的不稳定电压变成能给蓄电池组充电和给永磁无刷直流电动机供电的标准电压。工作原理是将车装风力发电机的变动电压用高频dc/dc转换技术，变成车用标准电压。工作过程：电压变换器与发电机相连，与蓄电池组相连，输入为发电机电压，输出为蓄电池组标准电压。按收到可用发电信号后，将发电电压变成高频交流电，经高频变压器升压，整流，将直流电压反馈给变频器，变频器控制变频导通比，控制输出电压恒定。实现风动助力发电机为永磁无刷直流电动机供电和向蓄电池组充电的目的。

本实施例中，协调控制装置系统是风动助力电动汽车的配套产品。控制目的：一要保证电动车正常行驶，二要保证将行驶风阻力转变成再新电能，回馈给电池和永磁无刷直流电动机，从而达到风动助力增加车辆续驶里程，减少电池充电次数，降低车辆运行成本的效果。控制系统实施技术方案的具体实施方式如下：永磁无刷直流电动机是车辆行走的动力电机，由永磁无刷直流电机控制器控制转动状态，从而控制车辆行走的运行状态，其运行能源是蓄电池组和风力发电机发出的电能，运行状况的指令信息来源于车上安装的控制部件。例如，方向开关，钥匙开关，加速器信号等。风力发电机安装在车上迎风处，只要车有速度就有风力速度，速度快、风力大、风力发电机将风力转变成电能，由于车速有变化，发电的电压就有变化，于是利用电压变换器将风力发电机发的变化电压转变成电池标准电压，送给蓄电池组和永磁无刷直流电动机，使车辆在行走过程中有了电量补充，相当于动态充电。没有风力发电机电压转换器的配置，车辆的永磁无刷直流电动机就只靠电池供电，于是产生续驶里程低和频繁充电的不足，有了这个配置就可在行走过程中获得电量补充，从而产生增加续驶里程、减少充电次数，降低运行成本的效果。

本实施例中，电动汽车的永磁无刷直流电机控制器由控制器底台、功率板、控制板、接线端子等构成。功率板上装有场效应管，控制板上装有单片机及配套控制电路，实际应用时，按总成原理配线，永磁无刷直流电机控制器连接有18位连接器，通过18位连接器中的18芯控制线接口获取控制命令信息，18位连接器上的各个接口与外部控制部件相连，由电机位置传感器获取电机转子转动位置信号，由此产生驱动电机的功率信息，使电机按控制要求旋转，从而车辆按要求行驶，控制器红色接线接在电池正电源端，黑色接电池负电源端，黄绿蓝线接往电机，从电池和电压转换器获取电能驱动永磁无刷直流电动机。

控制器的结构新颖方便，应用可靠，散热好，接线维修方便，控制可靠，保护功能全，有控制器工作状态显示，方便维修。其中三相电流检测具有自己的特点，可方便即时的检测控制器每时每刻的流动情况，为可靠控制奠定基础。

本实施例中，电动汽车电压变换器的功率部分的结构特点是变压器初级驱动采用多路mos并联，次级采用多路整流串联，反馈采用串联后的全电压反馈；控制电路的结构特点是在通常dc/dc变换芯片基础上，增设推挽功放电路，并用一组触发脉冲(pwm方式)触发多路变压器初级驱动mos；装配结构工艺的特点在于保证多路电压变换电路结构的一致性。工艺保证多路电路的器件电气参数的充分一致。

电动汽车电压变换器的电路连接与工作原理：初级功率模块，装配功率部分的多路触发mos管，次级功率模块，装配功率部分的多路整流电路，变压器为功率部分的变频变压器，这部分功率电路由输入电源接线端接由发电机输入的电压信号，由mos管的pwm控制信号作用经变压器将直流电转换成高频交流电。变压器输出给各路整流电路，整流后多路串联，由输出电压接线端子接往电池和行走电压控制器。其克服电压波动和主电路的直流变交流工作都是由装有控制部分电路的控制板所完成的。其中8个初级功率模块、4个次级功率模块，4个变压器，其电气参数必须保证一致。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。