核心提示：　　步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應角位移或線位移的電磁機械裝置，也是一種能把輸出機械位移增量和輸人數(shù)字脈沖對應的驅(qū)動器件。步進電機具有快速起停能力，只要電機的負荷不超過它所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，就能通過

　　步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)換成相應角位移或線位移的電磁機械裝置，也是一種能把輸出機械位移增量和輸人數(shù)字脈沖對應的驅(qū)動器件。步進電機具有快速起停能力，只要電機的負荷不超過它所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，就能通過輸人脈沖來控制它在一瞬間的啟動和停止。步進電機的步距角和轉(zhuǎn)速只和輸人的脈沖頻率有關，和環(huán)境溫度，氣壓，沖擊，震動無關，也不受電網(wǎng)電壓的波動和負載變化的影響，它每轉(zhuǎn)一周都有固定的步數(shù)，步進精確和步距誤差不會長期積累，因此，步進電機在需要精確定位場合應用廣泛。在控制系統(tǒng)中，大都采用單片機控制，由于單片機驅(qū)動能力有限，所以需要驅(qū)動器驅(qū)動步進電機工作。現(xiàn)在市場上的驅(qū)動器基本上都是針對某一型號電機開發(fā)的，并且價格較高。我們這里介紹一種簡單的步進電機驅(qū)動電路。

　　2驅(qū)動電路原理圖中給出其中一相的驅(qū)動電路，當單片機輸出為低電平時，VMOS管IRF540關閉，線圈兩端電壓差為0，當單片機輸出為高電平時，VMOS管打開，線圈將通電，產(chǎn)生磁極，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)向此通電線圈。輪流給步進電機的A，B，C，D，A相循環(huán)通電，轉(zhuǎn)子將沿ABCDA方向順序旋轉(zhuǎn)，此稱為步進電機正轉(zhuǎn)，當通電順序變?yōu)锳，D，C，B，A相循環(huán)通電時，轉(zhuǎn)子將沿ADCBA方向旋轉(zhuǎn)，稱為步進電機的反轉(zhuǎn)。

　　步進電機一相繞組L是一個感性負載，在VMOS管從飽和突然變成截止時，繞組會產(chǎn)生一個很大的反電勢；這個反電勢和電源u迭加在一起加在VMOS管的集電極上時，很容易使功率管擊穿，將續(xù)流二極管反向接在功率管的集電極和電源u之間，使得功率管在截止瞬間電機繞組產(chǎn)生的反電勢通過二極管續(xù)流作用而衰減掉，從而保護功率管不受損壞。

　　上述電路雖結(jié)構簡單，但在高頻工作狀態(tài)時，效率非常差，在RC上并聯(lián)電容C可以改善注人步進電機繞組的電流脈沖前沿。當功率放大電路輸人控制信號令功率管導通瞬間，電流通過電容流過繞組，所以有一個瞬間的沖擊電流注人繞組中；這樣就使注人電流的前沿明顯變陡，從而提高了步進電機高頻性能。在功率放大電路的電壓u和外接電阻Rc不變的條件下，在Rc上并聯(lián)電容C，使得在一個步進的周期中，注人繞組的平均電流值相對增加了。從而提高了步進電機的轉(zhuǎn)矩，尤其在高頻段工作時最為明顯。這種并聯(lián)電容的單電壓功率放大電路在實際應用中有著較多的應用。不過這種電路也有不足的地方，這就是在低頻工作時會使震蕩有所增加，引起低頻性能變差。

　　3接口軟件接口程序：4步進電機的失步問題步進電機的失步有兩種原因。第一種原因是轉(zhuǎn)子的加速度慢于步進電機的旋轉(zhuǎn)磁場，也即是低于換相速度而產(chǎn)生的。這時是因為輸人電機的電能不足，在步進電機中產(chǎn)生的同步力矩無法令轉(zhuǎn)子速度跟隨定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度，從而引起失步。并且凡是比這時頻率高的工作頻率都必將失步。這種失步說明了步進電機的拖動能力不夠。一旦減少負載，或者提高繞組中的激磁電流，則有可能克服失步。

　　第二種原因是轉(zhuǎn)子的平均速度高于定子磁場的平均旋轉(zhuǎn)速度。這時定子通電激磁的時間較長，大于轉(zhuǎn)子步進一步所需的時間，則轉(zhuǎn)子在步進過程中獲得了過多的能量，從而產(chǎn)生前沖和后沖的擺動振蕩。當振蕩足夠嚴重時就導致失步。

　　所以，在步進電機的起始時刻，速度要低，第二步開始高速運行，可避免失步。

　　電池電流。溫度調(diào)理板選用宏拓PC6506G.電池向主控制器提供SOC信號使用的是宏拓PC7483板，它具有4路D/A通道。由于目前所研究的電池主要為膠體密封鉛酸電池，其特性比較一致，所以我們只進行了單體電池的測試。本檢測系統(tǒng)使用VB語言編寫電池數(shù)據(jù)采集界面。該數(shù)據(jù)采集界面可以同時對電壓傳感器，溫度傳感器及電流傳感器的信號通過PC7422板的32通道進行采集。在進行數(shù)采前，首先須設定采樣間隔，及存貯文件路徑及文件名，接著按開始采樣按鈕，系統(tǒng)就以設定的采樣間隔進行采集。可以通過選擇通道的下拉菜單來對各通道的信號進行實時圖形化顯示，也可以按觀看歷史曲線按鈕來觀看它的歷史曲線。程序編制成定時保存功能，即當定時器到一定的時間對所采集的信號數(shù)據(jù)進行存盤備份，以免偶然失誤程序退出而丟失數(shù)據(jù)的情況（如小電流充電可能一次完整的試驗需要好幾個小時，這么長時間內(nèi)偶然情況時有發(fā)生）。

　　4電池參數(shù)SOC算法及其處理電池參數(shù)SOC值的估計算法有很多種，如有采用對電池的積分方法來估計電池當前SOC；采用電池電解液的有效質(zhì)量來估計電池SOC等。本文所采用的電池SOC值估計是采用電池的某時刻的電壓及電流大小，根據(jù)電池試驗所確定的剩余容量SOC與電壓及電流的二維表格來表估計，因此電池SOC與電壓及電流關系的確定是本試驗的主要目的。首先進行電池的容量特性試驗，即做幾組恒流放電試驗，檢測各組恒流放電過程所能放出的電量。在做該容量特性試驗過程中，同時記錄電池的兩端電壓歷程。這樣我們根據(jù)電流歷程并經(jīng)對電流歷程的處理成的容量特性關系轉(zhuǎn)變成電流及電池剩余容量的關系，即橫坐標為電池的剩余容量，縱坐標為電池的恒電流（幾組）。同時把和各組恒流試驗對應的電壓歷程也同樣轉(zhuǎn)化成端電壓與電池剩余容量SOC之間的關系。然后在橫坐標離散均勻地平分電池SOC，對每一個SOC值，作與縱坐標平行線與端電壓曲線相交成一組點，這組點就是當前SOC值下電池放電過程（穩(wěn)態(tài)過程）端電壓與電流之間的關系。這樣各組電池SOC下都能得到端電壓與電流的關系，結(jié)合三者可以處理成電池SOC與端電壓及電流的二維關系表。

　　根據(jù)上面所描述的電池測試系統(tǒng)所提供的硬件設備，首先使用可視化VB語言進行編程，完成對電池電壓、電流及溫度信號的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)保存。在對測試數(shù)據(jù)的處理過程中，用MATLAB語言對g進行分析和處理。

　　5結(jié)論本文結(jié)合實際課題，介紹了混合動力汽車中重要的子系統(tǒng)――電池檢測系統(tǒng)的組成及參數(shù)SOC算法的應用。利用A/D，D/A及溫度調(diào)理板對傳感器輸人的信號進行采集提供硬件支持。并應用計算機VB編程技術，構成電池主測試系統(tǒng)，可以完成對電池電壓，電流及溫度進行采集并保存。然后根據(jù)所描述的算法運用MATLAB語言對數(shù)據(jù)進行處理，得到所要求的電池SOC參數(shù)，滿足了課題的實際需要。而且該系統(tǒng)還具備開放性，以后可以為其它類型的電池特性研究提供軟硬件的支持。

　　（上接68頁）S結(jié)束語本文介紹了一種簡單的步進電機驅(qū)動電路，并對步進電機工作中容易產(chǎn)生的問題作了簡單分析。對于對電機運轉(zhuǎn)速度要求不高者，此電路有明顯的優(yōu)點。在作者設計的大氣采樣器中，此電路控制的步進電機對針形閥旋轉(zhuǎn)起到很好作用。