一种电—电混合纯电动汽车整车控制器的研究和设计

【摘要】：随着环境问题和能源危机的日趋严峻,纯电动汽车的发展被认为是缓解这两大问题的有效途径之一。本文中研究的纯电动汽车其电源系统采用“动力电池+超级电容”结构的复合电源,充分发挥了动力电池比能量高和超级电源比功率高、快速充放电的等特性,通过协调二者工作,能够提高动力电池的使用寿命,改善车辆行驶的动力性。整车控制器作为纯电动汽车控制系统的核心部件,其性能直接影响到整车的动力性、经济性。因此,开发电-电混合纯电动汽车整车控制器,充分发挥复合电源的优势,对电动汽车技术的发展意义重大。 在本文中分析了电-电混合纯电动汽车的动力系统结构和复合电源结构,确定了关键部件的参数；根据车辆的行驶要求和复合电源的特点,制定’了基于逻辑门限值和多目标模糊控制的两种整车控制策略,并基于MATLAB/Simulink软件搭建了驱动电机、动力电池、超级电容、整车控制策略的离线仿真模型,通过离线仿真结果分析比较,确定了整车控制策略；依据整车控制器的技术要求和功能要求,对其硬件和软件进行了设计；结合纯电动汽车的实际需要,制定了基于SAE J1939的应用层协议,并采用CANoe/MATLAB联合仿真的方法,对整车通讯系统进行了仿真测试；最后通过基于dSPACE平台的硬件在环仿真试验,验证了整车控制器的功能。 仿真和试验结果表明：整车控制策略能够实现车辆的控制目标,充分发挥了复合电源结构的优势；CANoe/MATLAB联合仿真下,各控制器间之间的数据传输基本满足了实时性和准确性的要求；通过硬件在环试验得出,在课题中设计的整车控制器是符合设定要求。 【关键词】：电-电混合纯电动汽车 复合电源 控制策略 整车控制器 硬件在环仿真
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72;U463.6
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-13
• 插图清单13-16
• 表格清单16-17
• 第一章 绪论17-22
• 1.1 研究背景及课题来源17-18
• 1.2 纯电动汽车发展现状18-19
• 1.3 纯电动汽车VCU研究现状19-21
• 1.3.1 纯电动汽车VCU国外研究现状19-20
• 1.3.2 纯电动汽车VCU国内研究现状20-21
• 1.4 本文研究内容21-22
• 第二章 电-电混合纯电动汽车控制策略研究和建模仿真22-46
• 2.1 电-电混合纯电动汽车整车动力系统结构分析22-26
• 2.1.1 电-电混合纯电动汽车的动力系统结构22-23
• 2.1.2 复合电源工作模式23-24
• 2.1.3 动力系统关键部件参数确定24-26
• 2.2 整车控制策略的建立26-34
• 2.2.1 车辆控制模块分析26-28
• 2.2.2 基于逻辑门限控制的复合电源控制策略28-31
• 2.2.3 基于多变量模糊控制的复合电源控制策略31-34
• 2.3 整车系统模型的建立34-41
• 2.3.1 电机控制系统模型34-35
• 2.3.2 动力电池模型35-37
• 2.3.3 超级电容模型37-38
• 2.3.4 向DC/DC模型38-39
• 2.3.5 整车控制器模型39-41
• 2.4 仿真分析41-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第三章 整车控制器的软硬件设计46-62
• 3.1 嵌入式系统的开发方法46-47
• 3.1.1 嵌入式系统概述46
• 3.1.2 嵌入式系统的开发方法46-47
• 3.2 整车控制器的设计要求47-50
• 3.2.1 整车控制器的功能要求47-48
• 3.2.2 整车控制器的技术要求48
• 3.2.3 整车控制器总体设计48-50
• 3.3 整车控制器的硬件设计50-55
• 3.3.1 主控芯片的选型50
• 3.3.2 最小系统设计50-52
• 3.3.3 信号处理电路设计52-53
• 3.3.4 数据通讯电路设计53-55
• 3.4 整车控制器的软件设计55-61
• 3.4.1 软件开发环境55-56
• 3.4.2 整车控制器软件设计56-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第四章 电-电混合纯电动汽车的整车通讯设计62-77
• 4.1 SAE J1939协议概述62-65
• 4.1.1 SEA J1939协议网络分层结构62-63
• 4.1.2 基于SEA J1939协议的基本规范63-65
• 4.2 电-电混合纯电动汽车应用层协议制定65-70
• 4.2.1 整车通讯网络拓扑结构设计65-66
• 4.2.2 整车通讯应用层协议制定66-70
• 4.3 基于CANoe/MATLAB联合仿真的通讯协议验证70-76
• 4.3.1 联合仿真的目标70
• 4.3.2 联合仿真模型建立70-74
• 4.3.3 仿真结果对比分析74-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第五章 整车控制器的硬件在环试验77-84
• 5.1 车载电控单元的V-cycle开发模式77-79
• 5.1.1 传统车载电控单元开发模式77
• 5.1.2 现代车载电控单元开发模式77-79
• 5.2 硬件在环仿真平台建立79-81
• 5.2.1 试验方案制定79-80
• 5.2.2 硬件在回路仿真模型的搭建80-81
• 5.3 仿真结构分析81-82
• 5.4 本章小结82-84
• 第六章 全文总结和展望84-86
• 6.1 全文总结及创新点84-85
• 6.1.1 全文总结84
• 6.1.2 创新点84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 附图89-90
• 攻读学位期间的学术活动及成果清单90

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