电容式混合动力汽车动力总成控制系统研究

【摘要】： 混合动力汽车的研究是汽车行业中长期减少环境污染和减少能源消耗的技术手段之一。而整车控制器是混合动力汽车中的关键部件之一,为对其进行深入研究,根据超级电容单轴并联混合动力汽车方案,以ISG型超级电容混合动力汽车整车控制器(Hybrid Vehicle Control Unit,HCU)为研究对象,开展基于μC/OS-Ⅱ的OSEK嵌入式实时操作系统平台控制系统的研究开发。 以ISG型混合动力轿车的方案为基础,提出HCU控制系统的功能和性能要求。在研究整车电控系统的基础上,确定了HCU的总体方案和以MC9S12DP512微控制器为核心的高性能硬件系统。分析研究以“驾驶员意图识别-能量管理-协调控制”为核心的HCU能量管理控制策略,并按照嵌入式操作系统中任务划分的原则,把控制策略分为十个不同优先级的任务。 提出嵌入式实时多任务操作系统的设计方法和原则。在分析了于μC/OS-Ⅱ和OSEK/VDX OS特点及其之间的不同之处后,实现一个符合OSEK/VDX OS ECC1类,可抢断调度,具有事件机制、消息机制、中断机制、报警机制和资源管理的车用实时操作系统。根据混合动力汽车动力总成系统控制的特点,运用基于μC/OS-Ⅱ的OSEK多任务实时操作系统的软件体系结构进行HCU软件系统设计。将ISG型电容式混合动力汽车控制过程的功能加到所设计的基于μC/OS-Ⅱ的OSEK多任务实时操作系统中,这样为控制策略的准确实现提供了保障。 在样车上进行整车转毂试验,试验结果表明,所开发的HCU能够实现在连续工况下运作及对运行模式切换的稳定控制；同时对快速起动、瞬态优化、能量回馈及怠速控制等典型工况进行了道路实况的试验研究,试验结果表明,HCU能够按照预定的控制策略对车辆进行控制；整车在控制系统的控制下能较好地满足整车的经济性、动力性和驾驶平顺性的要求。通过对基本实时系统和基于μC/OS-Ⅱ的OSEK多任务实时操作系统控制发动机在电机带动下起动过程的分析,多任务实时操作系统的一些优点得以体现。 【关键词】：HCU 嵌入式实时操作系统 OSEK/VDX标准 整车试验
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.79
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 混合动力汽车概述10-13
• 1.1.1 混合动力汽车发展背景10
• 1.1.2 混合动力系统的结构和分类10-12
• 1.1.3 混合动力汽车的发展历史12-13
• 1.2 嵌入式操作系统概述及其在汽车领域的应用现状13-15
• 1.2.1 嵌入式操作系统发展及现状13-14
• 1.2.2 嵌入式操作系统在汽车领域的应用14-15
• 1.3 混合动力汽车动力总成控制系统国内外研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究工作16-18
• 第二章 混合动力汽车控制策略研究18-29
• 2.1 混合动力汽车基本结构18-20
• 2.1.1 混合动力汽车结构18-19
• 2.1.2 实现的混合动力功能19-20
• 2.2 整车电控系统构成20-21
• 2.3 整车工况控制策略21-28
• 2.3.1 整车工作工况控制策略21-27
• 2.3.2 混动模式和故障模式切换策略27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 混合动力汽车整车控制器系统设计29-39
• 3.1 整车控制器功能需求29-30
• 3.1.1 ECU数据信号采集与处理29
• 3.1.2 ISG电机控制器的信号采集与处理29
• 3.1.3 CAN数据通信及仪表显示器显示29-30
• 3.1.4 控制策略需求实现30
• 3.2 HCU微控制器和CAN30-34
• 3.2.1 MC9S12DP512微处理器31
• 3.2.2 CAN通信接口31-34
• 3.3 HCU软件系统34-38
• 3.3.1 混合动力软件功能分析34
• 3.3.2 上下电系统控制流程34-35
• 3.3.3 任务优先级设计35-37
• 3.3.4 控制系统控制模块37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 混合动力汽车整车控制器软件系统设计39-67
• 4.1 OSEK/VDX OS简介39-45
• 4.1.1 OSEK/VDX标准39-40
• 4.1.2 OSEK OS体系结构40-41
• 4.1.3 OSEK OS运行机制41-45
• 4.2 μC/OS-Ⅱ45-49
• 4.2.1 任务管理46-47
• 4.2.2 任务之间的通信47-48
• 4.2.3 中断管理48-49
• 4.2.4 时间管理49
• 4.3 μC/OS-Ⅱ与OSEK OS的比较49-50
• 4.4 μC/OS-Ⅱ实时内核在MC9S12DP512上的移植50-56
• 4.4.1 开发工具50-52
• 4.4.2 移植方案52-55
• 4.4.3 移植测试55-56
• 4.5 基于μC/OS-Ⅱ的OSEK车用操作系统实现56-61
• 4.5.1 优先级顺序的调整56-58
• 4.5.2 报警功能的实现58-60
• 4.5.3 防止优先级反转60-61
• 4.6 控制系统OSEK嵌入式平台设计61-66
• 4.6.1 初始化任务62
• 4.6.2 实时操作系统配置62
• 4.6.3 任务管理与调度62-65
• 4.6.4 中断65-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第五章 整车试验及结果分析67-76
• 5.1 整车转毂试验67-71
• 5.1.1 试验目的及意义67
• 5.1.2 试验方法及依据67-68
• 5.1.3 试验设备68-69
• 5.1.4 试验过程及结果分析69-71
• 5.2 路试试验71-73
• 5.3 不同操作系统下的发动机起动过程对比分析73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-77
• 6.1 全文总结76
• 6.2 存在问题和今后工作展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-80
• 附录A 软件开发环境中的一些代码截图80-82
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文82

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