新型電動汽車驅動實訓裝置

高玥珍 周海松 王志強 袁碩

【摘 ?要】在汽車電子相關的實訓教學過程中，現有的電機驅動系統教具基本是按照實際驅動系統進行改裝的，而實際驅動系統具有電壓等級高、實驗臺架成本高、每種臺架只能演示一種驅動類型電機、操作訓練存在安全等問題;此外，當涉及程序的讀寫時，許多學生欠缺扎實的編程基礎，從而對實踐環節中對電機驅動過程和原理的理解和教學產生了障礙。因此可通過模塊化模擬驅動電機工作系統的完整功能，讓學生自主連線，模擬電機控制器的裝配和調試，在實際連線操作中學習不同電機工作時所需要的傳感器和工作原理，且降低了電壓，提高了安全性，省略了學生對復雜程序的理解過程，實現了教學的便捷創新。

【關鍵詞】汽車電子;電機驅動系統;模塊化封裝;實訓教具裝置;圖形化編程

一、電機驅動系統實訓裝置的現狀

在汽車電子技術的實訓教學過程中，電機驅動系統 實訓裝置具有電壓等級比較高、實驗臺架成本高、演示電機類型有限、操作訓練不安全等問題;許多學生對在單片機中編寫程序，進一步完成對電機驅動系統進行操控的過程難以理解，很難看懂程序或是將代碼表達的含義與汽車上相對應的系統相聯系，更不能自己修改程序以完成不同的操作控制步驟，在實際教學中，為教師授課帶來障礙，也讓學生難以清楚理解電機驅動過程和原理。

二、實訓裝置的基本設計思路

項目意在創造新型電動汽車電機驅動器實訓裝置，將電動汽車實訓裝置模塊化，對現有的電動汽車驅動電機和傳感器進行分類，分別完成相應的硬件電路設計和軟件控制系統設計，模擬一個驅動電機工作系統的完整功能和實際的電機運行。從而能更好用于教學，讓學生自主連線，模擬電機控制器的裝配和調試，學習不同電機工作時不同類型的傳感器和驅動電機的工作原理。

三、實訓裝置的創新特色概述

一是模塊化，對現有的電動汽車驅動電機和傳感器進行分類，將電機驅動器分為：速度和位置傳感器接口電路，功率回路模塊，信號調理模塊，讓學生可以自己連線模擬電機控制器的裝配和調試，學習不同電機工作時所需要的傳感器和工作原理的不同;二是全功能，可以完整模擬一個驅動電機工作系統的功能，模擬實際的電機運行，通過模塊的組合能夠完成不同類型的驅動電機的工作原理的學習，改善了現有的實訓裝置只能演示一種電機的不足;三是安全性好：改進后的實訓裝置可在低電壓下使用，在實現完整功能的前提下降低了安全風險，提高操作的安全性。

四、整體的設計框架結構

將基于圖形化語言的圖形化編程環境應用于PC上，利用封裝技術將組件的語義對象封裝到圖形控件當中，以汽車ECU為載體，并結合實驗室現有的電控發動機實驗臺和飛思卡爾嵌入式開發系統，研發一套開放式ECU訓練平臺，用以解決在汽車電控系統學習過程中，學生編程能力不足的和學校缺乏先進教學設備的問題。

五、主要設計內容概述

學習C#代碼編程和Windows窗體設計，對ECU進行圖形化編程，生成C語言源程序。2、設計平臺的名稱、logo、啟動界面和主窗體界面等，使平臺的載體能夠順利運行起來，平臺有一個較為完善的外部框架。3、平臺總體框架的設計，其中包括圖形語言編輯器和圖形語言翻譯器的設計，對圖形化編程環境進行完善。4、組件列表框架的設計，使平臺能在啟動階段按照提前的設定順利加載到主界面中，實現平臺運行的基礎。5、平臺工作區域的設計，為使用者提供進行組件拖放、引腳連線和編輯圖形化的控制流程語句的區域。由于平臺擴展了軟、硬件模塊，故使用者可根據需要選擇不同的模塊進行拖放、連線、編輯等控制操作，從而能夠靈活組合成不同類型的電控系統。6、圖形語言到C語言的翻譯程序的設計，使使用者設計的圖形化程序能自動翻譯成標準的C代碼程序，為不了編程的使用者省去了理解程序設計方法和目的的時間，圖形化帶來的直觀效果便于訓練者的使用和理解。7、驅動程序庫的設計。使平臺能按照訓練者對組件的使用情況，調用程序庫中對應的代碼，為使用者和開發人員提供了便利。

六、總結

新的教學實訓裝置讓教師和學生可以通過雙擊各模塊獲取車輛參數信息以及算法，在線完成參數的修改和控制算法的更新，便于智能汽車技術的優化改進設計。該平臺中參數設置與算法編制直觀、操作簡便，有利于學生了解智能汽車各系統的基本參數和算法，提高學習和教學的效率。

汽車電子技術作為汽車技術發展的重要組成部分，仍然需要大量的專業人員從事汽車電子技術行業。汽車電子技術教學在高等院校中仍然需要進行進一步的改革，應該從實踐中學習，加強學生的動手能力，只有經過實際操作才能真正的掌握知識，要將汽車電子技術教學進一步摸索與創新，讓學生真正的融入到汽車電子技術教學中，從實踐中真正理解課本上的理論知識。

參考文獻：

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[5]劉存山，龍清，龔航軍.新型多點互動新能源汽車實訓臺的設計研究.東莞職業技術學院.廣東，2019.

基金項目：

全國大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號201810066020，項目名稱：新型電動汽車驅動器實訓裝置

（作者單位：天津職業技術師范大學汽車與交通學院）