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增程式电动汽车整车控制系统研究与设计

作　者: 张小亮
导　师: 朱青
学　校: 湖南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 增程式电动汽车整车控制系统 CAN总线控制策略
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

汽车工业在给人类生活带来巨大便利的同时，也带来了相关的环境污染和能源消耗问题。因动力电池的续航里程不足和成本高等特点，电动汽车的发展一直都不尽如人意。增程式电动汽车是解决当前纯电动汽车所面临问题的一种较为理想的方案。论文首先介绍了相关课题的研究背景和意义，简述了增程式电动汽车的发展历程。论文以车辆的安全、稳定和高效行驶为目标，设计出一套用于增程式电动汽车的整车控制系统；同时以整车运行过程中输入数据和输出信号为控制对象，介绍了控制系统的软硬件整体设计方案。接着论文对本控制系统的软硬件设计方案做了详细介绍。在硬件设计方面，提出了以单片机为核心的整车控制架构。针对控制器所需的各项功能，将信号处理电路设计成各个子模块电路，同时采用了以集成元器件代替分立器件的方案，有效实现开关量信号输入处理和开关量信号输出的电路设计。增加了GPS模块电路和SD数据存储模块，完成记录车辆行驶路径和行驶数据记录等功能。在软件设计方面，按照先底层驱动设计，再控制策略设计进行。针对整车控制系统的各个功能模块，设置相应寄存器，使其运行在规定的模式下。控制策略设计部分，着重对驱动控制策略进行了研究和设计。最后论文对本控制系统的驱动控制策略和相关控制功能进行了仿真和实验分析，相关的仿真结果和实际测试结果表明，本控制策略和控制器能够很好的完成相关的控制功能。同时，由于采用了无线控制模块，将相关模块进行修改之后，便可应用在无人驾驶车辆上。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题研究的背景及重要意义  10-12
    1.1.1 课题研究背景  10-12
    1.1.2 课题来源  12
  1.2 增程式电动汽车的国内外发展现状  12-14
    1.2.1 国外发展概况  12-13
    1.2.2 国内增程式电动汽车的研发现状  13-14
  1.3 增程式电动汽车关键技术  14-16
    1.3.1 增程式电动汽车的电池技术  14-15
    1.3.2 增程式电动汽车的电机及其控制技术  15
    1.3.3 增程式电动汽车的车身控制系统  15-16
    1.3.4 增程式电动汽车的动力总成控制技术  16
  1.4 本文主要研究内容  16-18
第2章增程式电动汽车整车控制系统的总体设计  18-25
  2.1 整车控制系统的功能需求分析  18-19
  2.2 整车控制系统的主要技术指标  19
  2.3 整车控制系统所需信号统计  19-22
  2.4 整车控制系统整体设计  22-23
  2.5 本章小结  23-25
第3章整车控制系统的硬件设计  25-39
  3.1 系统硬件设计方案  25-26
  3.2 控制系统硬件设计  26-35
    3.2.1 单片机系统  26-27
    3.2.2 信号采集电路  27-29
    3.2.3 信号输出电路  29-31
    3.2.4 CAN 通信电路设计  31-32
    3.2.5 BDM 调试模块  32
    3.2.6 电源模块设计  32-34
    3.2.7 GPS 和无线收发模块  34-35
  3.3 硬件设计的通用性  35
  3.4 PCB 设计  35-38
    3.4.1 电路板的布局  36
    3.4.2 PCB 板布线的可靠性设计  36-37
    3.4.3 PCB 的 DRC 检查  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章整车控制系统的软件设计  39-60
  4.1 控制系统的底层驱动开发  40-52
    4.1.1 寄存器初始化  40
    4.1.2 时钟系统  40-41
    4.1.3 模数转换模块  41
    4.1.4 增强型捕捉定时器模块  41-42
    4.1.5 脉冲宽度调制模块  42-44
    4.1.6 串行设备接口模块  44-45
    4.1.7 IIC 功能模块  45-47
    4.1.8 CAN 模块  47-52
  4.2 整车控制策略  52-58
    4.2.1 增程式电动车动力装置特性  52-53
    4.2.2 驱动模式分析  53-54
    4.2.3 启动模式和正常行驶模式分析  54
    4.2.4 驱动控制系统结构示意图  54-55
    4.2.5 加速踏板信号处理  55-56
    4.2.6 启动模式和正常行驶模式控制  56
    4.2.7 增程模式  56-57
    4.2.8 故障诊断与处理模式  57-58
    4.2.9 任务的调度与管理  58
  4.3 软件调试  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章整车控制系统测试及结果分析  60-68
  5.1 测试方案  60
  5.2 离线测试  60-66
    5.2.1 HIL 台架测试工具  60-62
    5.2.2 整车的驱动控制策略仿真  62-66
  5.3 实车验证试验  66-67
  5.4 本章小结  67-68
总结与展望  68-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
附录 A （攻读学位期间所发表的学术论文目录）  74-75
附录 B （攻读学位期间参加的科研项目）  75-76
附录 C （PCB3D 图及实物图）  76-77

增程式电动汽车整车控制系统研究与设计

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