纯电动轿车控制系统研究

作     者：连青飞 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石维佳

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：纯电动轿车 电控系统 控制策略 整车控制器设计 硬件在环仿真 

摘      要：随着世界燃油汽车保有量的持续增长,环境污染、能源短缺等问题变得日趋严峻,世界各国对新能源汽车的开发也变得越来越关注。纯电动汽车以其结构简单、无污染、能源效率高和噪声低等优点成为了新能源汽车的重要发展方向。本文针对某实验样车,研究并确定了纯电动汽车控制系统的整体组成、实现方式以及使用技术,并完成了对电控系统核心部件整车控制器的设计开发。文中首先阐述了纯电动汽车的发展背景、国内外现状、关键技术等,确定了控制系统的整体组成,分别选用锂电池和永磁同步电机作为纯电动汽车的能量来源和驱动电机。然后依据控制系统的分层式控制结构,制定了纯电动汽车的整车控制策略,主要包含驱动控制、再生制动控制、能量管理、安全管理等方面。整车控制器(Vehicle Control Unit,VCU)是纯电动汽车整车控制系统的核心部分。因此开发合理可靠的整车控制器,对于纯电动汽车控制系统具有十分重要意义。本文对于整车控制器的开发采用模块化的思想,在硬件设计方面,选用Freescale公司的MC9S12XET256单片机作为整车控制器的主芯片,同时完成了控制器最小系统和外围功能模块电路的设计;在软件设计方面,将软件系统分为接口层和上层管理层分别进行设计,同时充分利用MC9S12XET256强大的中断能力,将实时性较高的程序放在中断服务程序中,提高了程序处理的实时性,并完成了控制器主控制程序、驱动工况、再生制动、CAN通信、AD转换等程序的流程设计。最后,利用dSPACE平台,运用现代控制系统的开发方法,对设计的整车控制器进行了硬件在环仿真实验。实验很好的完成了对整车驱动控制策略以及整车控制器软硬件设计可行性和实时性的验证,实现了整车控制器的开发工作。