纯电动汽车整车控制系统的研究与设计

【摘要】：在环保方面,比如节约能源、噪声污染和低碳等,纯电动汽车相比普通汽车具有很大优势,这种优势可以有效的解决资源短缺、环境污染等问题,会成为未来的主要交通工具之一。根据纯电动汽车具有整车控制的特点,我们开发出相应的控制策略,以及对纯电动车的安全性、可靠性以及动力性方面起着决定作用的控制器。为了保证续航里程和提高纯电动汽车的整体性能,我们必须选用高效、稳定的控制策略来弥补目前电池发展的不足。在设计整车控制器的硬件电路部分,依据纯电动汽车对控制系统的要求,整车控制器的主控芯片选择用32位、Cortex-M3内核的意法半导体微控制器STM32F107。通过需求分析整车控制策略,设计了包括功率驱动部分、开关量输入、电源管理单元、串口、模数转换和采集和CAN通讯的电路系统,功耗小且实用,芯片的选择要求可靠性较高、实时性较高,能尽量满足稳定性。针对硬件系统,设计了软件结构体系,根据优先级的次序,通过控制器主控制程序选择优先处理优先级高的终端服务程序,其他子程序包括:驱动工况、制动能量回馈、AD采集转换、串口和CAN通讯等。软件在IAR Embedded Workbench平台编写,编译完成通过J-link或ST-link烧写到微控制器并进行仿真,监控每一步控制步骤的变量数据状态。分别对硬件和软件做了测试实验之后,确保各个功能模块运行正常,以满足相应的设计要求。最后,投入使用过程中,用上位机监测了各个过程的数据曲线,为以后的整车控制研发工作提供了理论依据,并根据数据分析和实践情况为进一步完善打下了坚实的基础。 【关键词】：纯电动汽车 整车控制器 微控制器 CAN通讯
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1. 绪论8-12
• 1.1 纯电动汽车发展的背景8
• 1.2 电动汽车国内外发展现状8-10
• 1.2.1 国外发展现状8-10
• 1.2.2 国内发展现状10
• 1.3 课题的来源及意义10
• 1.4 本文的主要内容10-12
• 2. 纯电动汽车整车控制系统的结构组成和方案设计12-30
• 2.1 纯电动汽车的动力系统12-15
• 2.1.1 纯电动汽车动力系统的结构组成12-14
• 2.1.2 纯电动汽车动力系统控制原理14-15
• 2.2 CAN总线通信15-22
• 2.2.1 CAN总线通讯原理15-18
• 2.2.2 整车控制器与电池管理系统的通讯18-22
• 2.3 整车控制辅助机构22-28
• 2.3.1 踏板机构22
• 2.3.2 电动助力机构22-23
• 2.3.3 电动机及其控制器的研制23-25
• 2.3.4 车载信息显示终端25-27
• 2.3.5 高低压组成和分布27-28
• 2.4 整车控制器28-30
• 2.4.1 整车控制器概述28
• 2.4.2 整车控制器的功能定义28-30
• 3. 纯电动汽车整车控制器的硬件设计30-46
• 3.1 整车控制器硬件需求30-31
• 3.2 整车控制器主控芯片的选型31-32
• 3.3 硬件电路设计32-46
• 3.3.1 最小系统32-36
• 3.3.2 电源转换模块36-37
• 3.3.3 串口电路模块37-38
• 3.3.4 CAN总线通信电路模块38-39
• 3.3.5 功率驱动模块电路设计39-41
• 3.3.6 模拟输入电路设计41-42
• 3.3.7 数模转换电路设计42
• 3.3.8 开关量输入电路42-43
• 3.3.9 故障报警电路设计43-44
• 3.3.10 接口电路设计44-45
• 3.3.11 硬件电路实现45-46
• 4. 纯电动汽车整车控制器的软件架构和调试46-53
• 4.1 集成开发环境46-48
• 4.1.1 集成开发环境介绍46
• 4.1.2 集成开发环境使用方法46-48
• 4.2 编写程序48-50
• 4.3 编译和连接应用程序50
• 4.4 程序联调50-51
• 4.5 程序仿真烧写51-53
• 5. 整车控制性能测试53-59
• 5.1 串口调试助手53
• 5.2 CAN卡调试助手53-59
• 5.2.1 CAN卡功能介绍53-59
• 6. 结论与展望59-60
• 6.1 全文结论59
• 6.2 后续工作与展望59-60
• 参考文献60-62
• 作者简历62-63
• 致谢63-64

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