新型電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)實(shí)訓(xùn)裝置

高玥珍 周海松 王志強(qiáng) 袁碩

【摘 ?要】在汽車電子相關(guān)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)教具基本是按照實(shí)際驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改裝的，而實(shí)際驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有電壓等級高、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架成本高、每種臺(tái)架只能演示一種驅(qū)動(dòng)類型電機(jī)、操作訓(xùn)練存在安全等問題;此外，當(dāng)涉及程序的讀寫時(shí)，許多學(xué)生欠缺扎實(shí)的編程基礎(chǔ)，從而對實(shí)踐環(huán)節(jié)中對電機(jī)驅(qū)動(dòng)過程和原理的理解和教學(xué)產(chǎn)生了障礙。因此可通過模塊化模擬驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作系統(tǒng)的完整功能，讓學(xué)生自主連線，模擬電機(jī)控制器的裝配和調(diào)試，在實(shí)際連線操作中學(xué)習(xí)不同電機(jī)工作時(shí)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(xué)生對復(fù)雜程序的理解過程，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的便捷創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】汽車電子;電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);模塊化封裝;實(shí)訓(xùn)教具裝置;圖形化編程

一、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置的現(xiàn)狀

在汽車電子技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 實(shí)訓(xùn)裝置具有電壓等級比較高、實(shí)驗(yàn)臺(tái)架成本高、演示電機(jī)類型有限、操作訓(xùn)練不安全等問題;許多學(xué)生對在單片機(jī)中編寫程序，進(jìn)一步完成對電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行操控的過程難以理解，很難看懂程序或是將代碼表達(dá)的含義與汽車上相對應(yīng)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(shí)際教學(xué)中，為教師授課帶來障礙，也讓學(xué)生難以清楚理解電機(jī)驅(qū)動(dòng)過程和原理。

二、實(shí)訓(xùn)裝置的基本設(shè)計(jì)思路

項(xiàng)目意在創(chuàng)造新型電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)訓(xùn)裝置，將電動(dòng)汽車實(shí)訓(xùn)裝置模塊化，對現(xiàn)有的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳感器進(jìn)行分類，分別完成相應(yīng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，模擬一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作系統(tǒng)的完整功能和實(shí)際的電機(jī)運(yùn)行。從而能更好用于教學(xué)，讓學(xué)生自主連線，模擬電機(jī)控制器的裝配和調(diào)試，學(xué)習(xí)不同電機(jī)工作時(shí)不同類型的傳感器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理。

三、實(shí)訓(xùn)裝置的創(chuàng)新特色概述

一是模塊化，對現(xiàn)有的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳感器進(jìn)行分類，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(xué)生可以自己連線模擬電機(jī)控制器的裝配和調(diào)試，學(xué)習(xí)不同電機(jī)工作時(shí)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(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作系統(tǒng)的功能，模擬實(shí)際的電機(jī)運(yùn)行，通過模塊的組合能夠完成不同類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理的學(xué)習(xí)，改善了現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)裝置只能演示一種電機(jī)的不足;三是安全性好：改進(jìn)后的實(shí)訓(xùn)裝置可在低電壓下使用，在實(shí)現(xiàn)完整功能的前提下降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提高操作的安全性。

四、整體的設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)

將基于圖形化語言的圖形化編程環(huán)境應(yīng)用于PC上，利用封裝技術(shù)將組件的語義對象封裝到圖形控件當(dāng)中，以汽車ECU為載體，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的電控發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)和飛思卡爾嵌入式開發(fā)系統(tǒng)，研發(fā)一套開放式ECU訓(xùn)練平臺(tái)，用以解決在汽車電控系統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生編程能力不足的和學(xué)校缺乏先進(jìn)教學(xué)設(shè)備的問題。

五、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容概述

學(xué)習(xí)C#代碼編程和Windows窗體設(shè)計(jì)，對ECU進(jìn)行圖形化編程，生成C語言源程序。2、設(shè)計(jì)平臺(tái)的名稱、logo、啟動(dòng)界面和主窗體界面等，使平臺(tái)的載體能夠順利運(yùn)行起來，平臺(tái)有一個(gè)較為完善的外部框架。3、平臺(tái)總體框架的設(shè)計(jì)，其中包括圖形語言編輯器和圖形語言翻譯器的設(shè)計(jì)，對圖形化編程環(huán)境進(jìn)行完善。4、組件列表框架的設(shè)計(jì)，使平臺(tái)能在啟動(dòng)階段按照提前的設(shè)定順利加載到主界面中，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)。5、平臺(tái)工作區(qū)域的設(shè)計(jì)，為使用者提供進(jìn)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(tái)擴(kuò)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(jìn)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(shè)計(jì)，使使用者設(shè)計(jì)的圖形化程序能自動(dòng)翻譯成標(biāo)準(zhǔn)的C代碼程序，為不了編程的使用者省去了理解程序設(shè)計(jì)方法和目的的時(shí)間，圖形化帶來的直觀效果便于訓(xùn)練者的使用和理解。7、驅(qū)動(dòng)程序庫的設(shè)計(jì)。使平臺(tái)能按照訓(xùn)練者對組件的使用情況，調(diào)用程序庫中對應(yīng)的代碼，為使用者和開發(fā)人員提供了便利。

六、總結(jié)

新的教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置讓教師和學(xué)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(shù)的優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)。該平臺(tái)中參數(shù)設(shè)置與算法編制直觀、操作簡便，有利于學(xué)生了解智能汽車各系統(tǒng)的基本參數(shù)和算法，提高學(xué)習(xí)和教學(xué)的效率。

汽車電子技術(shù)作為汽車技術(shù)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(shù)行業(yè)。汽車電子技術(shù)教學(xué)在高等院校中仍然需要進(jìn)行進(jìn)一步的改革，應(yīng)該從實(shí)踐中學(xué)習(xí)，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，只有經(jīng)過實(shí)際操作才能真正的掌握知識(shí)，要將汽車電子技術(shù)教學(xué)進(jìn)一步摸索與創(chuàng)新，讓學(xué)生真正的融入到汽車電子技術(shù)教學(xué)中，從實(shí)踐中真正理解課本上的理論知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫康輝.中國汽車電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系構(gòu)建研究[D].吉林大學(xué)，2011

[2]和振宇，王志強(qiáng)，張樂樂.面向工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[D].天津.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，2018

[3]張向文.《汽車電子技術(shù)》課程教學(xué)改革的探討[J].高教論壇，2008.

[4]朱傳祥.汽車電子技術(shù)教學(xué)的探索與創(chuàng)新，2018.

[5]劉存山，龍清，龔航軍.新型多點(diǎn)互動(dòng)新能源汽車實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)研究.東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院.廣東，2019.

基金項(xiàng)目：

全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號201810066020，項(xiàng)目名稱：新型電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)器實(shí)訓(xùn)裝置

（作者單位：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院）