基于XC2268N的纯电动汽车整车控制器设计

【摘要】：纯电动汽车具有节约能源、低碳环保等优点，是解决传统汽车所带来的环境污染和资源短缺等问题的有效方案，将成为未来主要的绿色交通工具。 本文从纯电动汽车的动力系统结构研究入手，简述了动力系统的工作原理，描述了纯电动汽车的工作状态，给出了整车控制器的功能定义，确定了整车控制器的整体结构。 研究了整车控制器的硬件设计方案。根据纯电动汽车控制系统的要求，选择了英飞凌公司的16位微控制器XC2268N作为整车控制器的主控芯片，设计了主控芯片的最小系统和控制器的电源管理、CAN通信、串口通信、功率驱动、开关量输入等模块的硬件电路。由于采用了运算速度更快、外设接口更丰富的主控芯片和配套功能芯片，大大提高了所设计的控制器实时性、稳定性、可靠性和集成度，降低了功耗。 设计了整车控制器的软件结构体系，包括：控制器主控制程序、驱动工况、制动能量回馈、CAN通信、AD转换等程序的流程设计。软件设计充分利用了XC2268N强大的中断能力，将实时性高的程序放在中断服务程序中，提高了程序处理的实时性。 最后，本文对设计的整车控制器进行了软硬件调试，测试了各个功能模块的功能。针对调试中出现的问题进行了调整、改进，使控制器达到了相应的设计要求。在此基础上，进行了整车控制器联合电机控制器控制驱动电机运行的实验，为将来进一步研究整车控制策略、进行控制器台架实验打下了基础。 【关键词】：纯电动汽车 整车控制器设计 XC2268N
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 电动汽车的发展状况8-11
• 1.1.1 电动汽车的国外发展状况8-10
• 1.1.2 电动汽车的国内发展状况10-11
• 1.2 纯电动汽车整车控制器的国内外发展状况11-13
• 1.2.1 纯电动汽车整车控制器的国外发展状况11-12
• 1.2.2 纯电动汽车整车控制器的国内发展状况12-13
• 1.3 课题的来源和意义13
• 1.4 本文的主要内容13-15
• 第二章 纯电动汽车控制器设计方案15-25
• 2.1 纯电动汽车的动力系统15-17
• 2.1.1 纯电动汽车动力系统的结构15-16
• 2.1.2 纯电动汽车的工作状态16-17
• 2.2 纯电动汽车的 CAN 总线通信网络17-20
• 2.2.1 CAN 总线的通信原理和分层结构17-18
• 2.2.2 CAN 总线在电动汽车的应用18-20
• 2.3 整车控制器的设计方案20-24
• 2.3.1 整车控制器概述20-21
• 2.3.2 整车控制器的功能定义21-22
• 2.3.3 整车控制器的总体设计方案22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 整车控制器的硬件设计25-39
• 3.1 整车控制器主控芯片的选择25-28
• 3.1.1 整车控制器对主控芯片的要求25-26
• 3.1.2 整车控制器主控芯片的选型26-28
• 3.2 电源管理模块硬件电路设计28-29
• 3.2.1 5V 电压转换电路28-29
• 3.2.2 隔离电源和 AD 转换标准电压电路29
• 3.3 最小系统设计29-32
• 3.3.1 供电电路30
• 3.3.2 时钟电路30-31
• 3.3.3 片上调试系统电路31-32
• 3.3.4 复位电路32
• 3.4 CAN 通信模块硬件电路设计32-33
• 3.5 串口通信模块硬件电路设计33-34
• 3.6 功率驱动模块硬件电路设计34-35
• 3.7 输入信号电路设计35-37
• 3.7.1 开关量输入电路35-36
• 3.7.2 模拟量输入电路36
• 3.7.3 脉冲信号输入电路36-37
• 3.8 整车控制器的硬件实现及特点37
• 3.9 本章小结37-38
• 附：整车控制器原理图38-39
• 第四章 整车控制器的软件结构设计39-53
• 4.1 整车控制器软件的整体设计39-40
• 4.2 整车控制器软件主程序设计40-42
• 4.3 纯电动汽车加速踏板特性介绍42-45
• 4.4 纯电动汽车的工况切换和驱动程序流程45-48
• 4.4.1 纯电动汽车工况切换流程45-46
• 4.4.2 纯电动汽车驱动程序流程46-48
• 4.5 纯电动汽车的制动能量回馈程序流程48-50
• 4.5.1 制动能量回馈介绍48
• 4.5.2 制动能量回馈程序流程48-50
• 4.6 其他模块程序流程50-52
• 4.6.1 CAN 通讯程序流程50
• 4.6.2 AD 转换程序流程50-51
• 4.6.3 功率驱动程序流程51-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 整车控制器的软硬件调试53-64
• 5.1 软件调试环境介绍53-54
• 5.2 整车控制器的功能调试54-57
• 5.2.1 电源模块调试54
• 5.2.2 串口通信模块调试54
• 5.2.3 CAN 通信模块调试54-55
• 5.2.4 信号输入模块调试55-56
• 5.2.5 功率驱动模块调试56-57
• 5.3 整车控制器控制电机启停、调速实验57-63
• 5.3.1 驱动电机控制器及上位机监控软件简介57-58
• 5.3.2 电机控制器与整车控制器 CAN 通信协议的制定58-59
• 5.3.3 电机启停、调速实验主要工作流程59-61
• 5.3.4 CAN 收发和 AD 转换工作流程61-62
• 5.3.5 控制驱动电机实验62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-65
• 参考文献65-68
• 发表论文和参加科研情况说明68-69
• 致谢69

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