基于ARM的混合动力汽车车载信息系统的应用研究

【摘要】：混合动力汽车车内载有两套或两套以上的动力系统,传统汽车仪表已经很难满足混合动力汽车状态信息显示的需要。随着智能交通概念的提出,未来的汽车仪表将向着车载综合信息平台发展。目前,嵌入式系统的快速发展,为未来的混合动力汽车车载信息系统的实现提供了软硬件基础。本课题的主要内容是设计一种基于嵌入式系统的混合动力汽车的车载信息系统方案,论文的具体研究内容有以下几方面: 首先,基于ARM微处理器设计嵌入式混合动力汽车车载信息系统的总体方案,介绍系统的基本功能。针对混合动力汽车车载动力电池组的剩余容量估计问题,本文在分析了现有的电池容量估计算法的基础上,引入基于卡尔曼滤波的估计方法,仿真验证表明,该算法与传统安时计量法相比,估测精度大为提高,并且能够降低大初始误差对估测精度的不利影响。 其次,进行嵌入式混合动力汽车车载信息系统的硬件和软件设计。硬件方面,以S3C2410微处理器为核心,设计相关的外围电路,包括内存模块、人机接口模块、CAN总线模块、串口模块、GPS导航模块接口等。软件方面,在搭建了嵌入式软件交叉编译开发平台的基础上,裁剪嵌入式Linux系统内核,创建适合本系统功能的操作系统镜像并移植至硬件平台。为实现人机交互功能,基于QT/Embedded技术设计液晶显示界面,通过模块化设计方法规划应用程序的各个子任务,给出相应的任务流程图。 最后,将应用程序下载到嵌入式系统上进行在线调试,完成应用层的设计。经软硬件综合调试后,给出调试结果和实际显示界面。结果表明,本系统基本实现了设计功能,可行性较高。 【关键词】：混合动力汽车 车载信息系统 嵌入式系统 ARM 嵌入式Linux QT/Embedded SOC估计 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 混合动力汽车11-13
• 1.2.1 国外混合动力汽车的发展12
• 1.2.2 国内混合动力汽车的发展12-13
• 1.3 车载信息系统13-16
• 1.3.1 国外车载信息系统的发展14
• 1.3.2 国内车载信息系统的发展14-16
• 1.4 嵌入式混合动力汽车车载信息系统16-17
• 1.4.1 嵌入式系统概述16-17
• 1.4.2 嵌入式混合动力汽车车载信息系统的提出17
• 1.5 论文的主要研究内容及意义17-19
• 第2章 系统总体设计及相关算法研究19-37
• 2.1 引言19
• 2.2 嵌入式处理器19-21
• 2.2.1 ARM 系列微处理器简介19
• 2.2.2 ARM9 处理器S3C241019-21
• 2.3 嵌入式操作系统21-22
• 2.3.1 嵌入式操作系统简介21
• 2.3.2 嵌入式Linux21-22
• 2.4 HEV 车载信息系统总体方案设计22-23
• 2.5 基于卡尔曼滤波的动力电池剩余容量估计23-36
• 2.5.1 电池荷电状态的概念和计算方法24-26
• 2.5.2 传统SOC 估计算法介绍26-27
• 2.5.3 卡尔曼滤波估计算法设计27-30
• 2.5.4 仿真研究30-36
• 2.6 本章小结36-37
• 第3章 HEV 车载信息系统硬件设计37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 车载信息系统的硬件总体架构37-38
• 3.3 存储器模块38-39
• 3.4 人机接口模块39-41
• 3.4.1 LCD 显示模块39-40
• 3.4.2 触摸屏模块40-41
• 3.5 数据采集模块41-43
• 3.5.1 电压采集模块41-42
• 3.5.2 电流采集模块42
• 3.5.3 温度采集模块42-43
• 3.6 串口通信模块43
• 3.7 CAN 总线通信模块43-46
• 3.7.1 CAN 总线43-44
• 3.7.2 CAN 总线接口电路44-46
• 3.8 GPS 模块46-48
• 3.8.1 GPS 导航系统46
• 3.8.2 GPS 卫星信号的调制46-47
• 3.8.3 GPS 卫星信号的接收47-48
• 3.9 硬件平台48
• 3.10 本章小结48-49
• 第4章 HEV 车载信息系统软件设计49-67
• 4.1 引言49
• 4.2 HEV 车载信息系统软件设计的任务分析49
• 4.3 嵌入式软件的开发流程49-50
• 4.4 交叉编译环境的搭建50-51
• 4.5 嵌入式Linux 系统的移植51-59
• 4.5.1 Boot Loader 的移植52-54
• 4.5.2 嵌入式Linux 内核的移植54-56
• 4.5.3 嵌入式根文件系统的移植56-58
• 4.5.4 镜像文件烧写58-59
• 4.6 基于嵌入式QT 的应用程序设计59-66
• 4.6.1 基于QT/Embedded 的人机界面设计59-61
• 4.6.2 CAN 总线通信任务61-62
• 4.6.3 数据采集任务62-64
• 4.6.4 SOC 估计任务64-65
• 4.6.5 GPS 导航任务65-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第5章 系统调试结果67-71
• 5.1 系统调试67-68
• 5.2 系统界面68-70
• 5.2.1 主界面68-69
• 5.2.2 动力电池监测界面69
• 5.2.3 导航界面69-70
• 5.3 本章小结70-71
• 结论71-73
• 附录 嵌入式车载信息系统电路原理图73-74
• 参考文献74-79
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果79-80
• 致谢80-81
• 作者简介81

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