基于CAN总线的纯电动汽车换档控制系统的设计

【摘要】：纯电动汽车作为一种能源清洁的交通工具,越来越被人们接受和重视。现代的汽车电子技术已经走向了整车集成电子化、智能化、模块化的广阔道路,总线式控制器网络技术已经成为汽车电子技术的发展的新方向。目前纯电动汽车换档多采用换档手柄与执行机构的机械式传动,为适应现代汽车控制网络技术的发展,使换档控制过程与整车通信形成整体的网络,本文以ARM系列高速处理器为核心,开发出一种基于CAN总线的纯电动汽车换档控制系统。换档控制系统在原有的机械式手动变速箱上改造完成,成本较低。CAN总线由德国博世公司开发出来,是一种最有前途的现场总线之一。采用CAN总线来进行数据通信,保证了系统各节点之间通信实时性和可靠性,缩短了系统的开发周期。 本文主要研究内容包括以下几个方面： (1)设计换档控制系统总体方案。根据换档控制系统实际工作环境及系统功能需求,制定系统总体设计方案及开发流程。完成系统中央处理单元选型和数据通信方案设计。 (2)设计换档控制系统硬件电路。完成换档控制系统硬件电路设计。硬件设计部分主要介绍了系统电源部分、中央处理器外围电路部分以及CAN总线通信的具体方案。考虑到换档控制系统工作环境容易受到高温、震动、强电流的干扰,在电路设计和PCB板的制作过程中,加入了系统的抗干扰设计。 (3)换档控制系统的程序设计。设计完成换档控制系统总体功能的程序、CAN总线数据通信软件程序设计流程图和换档控制系统换档脉冲标定的流程图。在程序中加入软件抗干扰技术,增强程序的可靠性。 (4)换档控制系统机械结构设计及调试。设计出换档控制系统的机械结构、选择合适的交流伺服电机和驱动器、进行了换档控制系统的实验室调试。检测系统运行的可靠性和稳定性,找出调试中出现的问题,对换档控制系统做进一步的完善工作。 【关键词】：纯电动汽车 换档控制 CAN总线 脉冲宽度调制
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;TP273
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 课题研究的背景17-19
• 1.1.1 纯电动汽车的诞生17
• 1.1.2 目前纯电动汽车国内外发展状况17-18
• 1.1.3 纯电动汽车的关键技术18-19
• 1.2 纯电动汽车换档控制技术19-20
• 1.2.1 纯电动汽车换档系统的发展19-20
• 1.3 换档系统操作过程20-21
• 1.4 课题研究的意义与价值21-23
• 1.5 论文研究的主要内容23-25
• 1.5.1 课题来源及课题主要研究内容23
• 1.5.2 本论文总体结构23-25
• 第二章 纯电动汽车换档控制系统总体方案设计25-37
• 2.1 系统的总体技术方案25-27
• 2.1.1 系统设计的功能要求25
• 2.1.2 系统的开发流程25-27
• 2.2 系统数据通信方式27-32
• 2.2.1 现场总线技术特征28
• 2.2.2 现场总线分类28-30
• 2.2.3 常用现场总线比较30-32
• 2.3 CAN总线功能结构与报文传输32-33
• 2.3.1 CAN的分层结构32
• 2.3.2 CAN的报文结构32-33
• 2.4 CAN总线通信协议研究与分析33-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 换档控制系统硬件设计37-52
• 3.1 换档控制系统主控电路设计37-41
• 3.1.1 中央处理器的选择37-38
• 3.1.2 中央处理器电路设计38-39
• 3.1.3 最小系统及下载电路39-41
• 3.2 CAN总线通信电路设计41-44
• 3.2.1 CAN收发器的选择42-43
• 3.2.2 CAN总线通信电路设计43-44
• 3.3 换档控制系统电源电路设计44-46
• 3.3.1 系统的电源方案设计44-45
• 3.3.2 系统的电源电路设计45-46
• 3.4 换档控制系统PWM驱动电路设计46-48
• 3.5 换档控制系统到位和报警处理电路设计48-49
• 3.6 换档控制系统硬件抗干扰设计49
• 3.7 换档控制系统硬件PCB设计49-51
• 3.8 本章小结51-52
• 第四章 换档控制系统程序设计52-64
• 4.1 换档控制系统软件开发52-53
• 4.1.1 嵌入式系统软件开发52
• 4.1.2 Keil μVision5集成开发环境52-53
• 4.2 换档控制系统CAN总线通信总体功能53-54
• 4.2.1 换档控制系统程序设计方案53-54
• 4.2.2 库函数开发思想54
• 4.3 CAN总线通信模块程序设计54-57
• 4.3.1 通信模块初始化54-56
• 4.3.2 CAN总线通信发送和接收程序56-57
• 4.4 PWM脉冲宽度调制程序设计57-59
• 4.4.1 脉冲宽度调制初始化程序57-58
• 4.4.2 脉冲宽度调制输出程序58-59
• 4.5 换档脉冲标定程序设计59
• 4.6 换档控制系统中断程序设计59-61
• 4.6.1 定时器更新中断程序设计60
• 4.6.2 外部中断程序设计60-61
• 4.6.3 CAN总线中断程序设计61
• 4.7 换档控制系统报警与复位程序设计61-62
• 4.8 换档控制系统软件抗干扰技术62-63
• 4.9 本章小结63-64
• 第五章 换档控制系统机械结构设计及调试64-73
• 5.1 螺旋传动参数设计64-67
• 5.1.1 耐磨性64-66
• 5.1.2 强度校核66-67
• 5.2 交流伺服电机及交流伺服电机驱动器选型67-69
• 5.3 换档控制系统电路接线69-70
• 5.3.1 CAN总线通信电路接线69
• 5.3.2 交流伺服驱动器接线69-70
• 5.4 换档控制系统调试70-72
• 5.4.1 换档控制系统换档脉冲标定调试70-71
• 5.4.2 换档控制系统换档过程调试71
• 5.4.3 换档控制系统报警与复位调试71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 本文总结73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况78

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