新型電動汽車驅(qū)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(xiàn)有的電機驅(qū)動系統(tǒng)教具基本是按照實際驅(qū)動系統(tǒng)進行改裝的，而實際驅(qū)動系統(tǒng)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(qū)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(huán)節(jié)中對電機驅(qū)動過程和原理的理解和教學產(chǎn)生了障礙。因此可通過模塊化模擬驅(qū)動電機工作系統(tǒng)的完整功能，讓學生自主連線，模擬電機控制器的裝配和調(diào)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(xiàn)了教學的便捷創(chuàng)新。

【關鍵詞】汽車電子;電機驅(qū)動系統(tǒng);模塊化封裝;實訓教具裝置;圖形化編程

一、電機驅(qū)動系統(tǒng)實訓裝置的現(xiàn)狀

在汽車電子技術的實訓教學過程中，電機驅(qū)動系統(tǒng) 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(qū)動系統(tǒng)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(tǒng)相聯(lián)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(qū)動過程和原理。

二、實訓裝置的基本設計思路

項目意在創(chuàng)造新型電動汽車電機驅(qū)動器實訓裝置，將電動汽車實訓裝置模塊化，對現(xiàn)有的電動汽車驅(qū)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(tǒng)設計，模擬一個驅(qū)動電機工作系統(tǒng)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(diào)試，學習不同電機工作時不同類型的傳感器和驅(qū)動電機的工作原理。

三、實訓裝置的創(chuàng)新特色概述

一是模塊化，對現(xiàn)有的電動汽車驅(qū)動電機和傳感器進行分類，將電機驅(qū)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(diào)理模塊，讓學生可以自己連線模擬電機控制器的裝配和調(diào)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(qū)動電機工作系統(tǒng)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(qū)動電機的工作原理的學習，改善了現(xiàn)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(xiàn)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(huán)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(xiàn)有的電控發(fā)動機實驗臺和飛思卡爾嵌入式開發(fā)系統(tǒng)，研發(fā)一套開放式ECU訓練平臺，用以解決在汽車電控系統(tǒng)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(nèi)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(huán)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(xiàn)平臺運行的基礎。5、平臺工作區(qū)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(qū)域。由于平臺擴展了軟、硬件模塊，故使用者可根據(jù)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(tǒng)。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(qū)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(diào)用程序庫中對應的代碼，為使用者和開發(fā)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(shù)信息以及算法，在線完成參數(shù)的修改和控制算法的更新，便于智能汽車技術的優(yōu)化改進設計。該平臺中參數(shù)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(tǒng)的基本參數(shù)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(fā)展的重要組成部分，仍然需要大量的專業(yè)人員從事汽車電子技術行業(yè)。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(jīng)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(chuàng)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。

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基金項目：

全國大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目編號201810066020，項目名稱：新型電動汽車驅(qū)動器實訓裝置

（作者單位：天津職業(yè)技術師范大學汽車與交通學院）