纯电动汽车整车控制器的研究

【摘要】：纯电动汽车是新能源汽车的一种，具有良好的发展前景。整车控制器作为纯电动汽车研究的关键技术之一，受到了新能源汽车行业的广泛重视。开发出具有自主知识产权的整车控制器具有重要的意义。高效可靠的能量管理策略可以有效利用动力电池组的能量，提高纯电动汽车续驶里程。本文在国内外整车控制器研究基础上，探索对制动能量回馈的有效控制并进行整车控制器的研究。 本文介绍了纯电动汽车的历史和发展状况，综述了纯电动汽车研发的关键技术，包括整车控制器、动力型锂电池技术、能量管理系统、电机驱动技术、整车通信网络等。 整车控制器是纯电动汽车研发的关键技术之一，关系到车辆性能的优劣。本文对整车控制器的发展状况和整车控制系统的组成和工作原理进行了研究，并对整车控制器进行功能分析。对整车控制器关键技术中的车辆行驶控制和整车能量管理进行了研究，建立了基于CAN（Controller Area Network）总线通信技术的整车通信网络。 对制动能量进行回收利用是整车控制器的重要功能，研究的关键是如何实现机械制动力和再生制动力在前后车轮的合理分配。本文在对常见的制动力分配控制策略进行研究的基础上提出了一种较为合理的制动能量回馈控制方案。 将模糊控制技术应用在制动能量回收控制中可以取得较好的控制效果，本文设计了以车速和锂电池SOC（State of Charge）值为输入，再生制动比例因子为输出的制动能量回馈模糊控制器，并运用Matlab软件的模糊逻辑工具箱设计了相关参数的隶属度函数以及模糊规则。 Advisor仿真软件是由美国可再生能源实验室在Matlab和Simulink软件环境下开发的仿真软件，被广泛应用在电动汽车的仿真研究中。本文利用Advisor仿真软件对制动能量回馈模糊控制策略和Advisor仿真软件中的制动力分配策略进行了仿真分析。 采用模块化设计思想进行了整车控制器电控单元VCU(Vehicle ControlUnit)的硬件设计，并进行了部分底层软件和应用层软件的开发。采取了一系列抗干扰措施提高了整车控制器的抗干扰能力。最后通过实验对整车控制器的基本功能进行了验证。 【关键词】：整车控制器 模糊控制 制动能量回馈控制 Advisor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】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 引言13
• 1.2 电动汽车分类和发展概况13-15
• 1.2.1 电动汽车的分类13-14
• 1.2.2 国外电动汽车发展状况14-15
• 1.2.3 国内电动汽车发展情况15
• 1.3 纯电动汽车关键技术15-17
• 1.4 课题来源和意义17
• 1.5 本文研究的主要内容17-19
• 第二章 纯电动汽车整车控制系统分析19-23
• 2.1 整车控制器的研究概况19-20
• 2.2 整车控制系统组成和工作原理20-21
• 2.3 整车控制器主要功能21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 纯电动汽车整车控制器的关键技术23-29
• 3.1 车辆行驶控制23-24
• 3.1.1 纯电动汽车行驶模式分析23
• 3.1.2 车辆行驶控制策略影响因素23-24
• 3.1.3 整车控制器车辆行驶控制模式24
• 3.2 整车能量管理24-26
• 3.2.1 电池管理24-25
• 3.2.2 整车能量优化25-26
• 3.3 整车通信网络管理26-28
• 3.3.1 CAN 总线技术简介26
• 3.3.2 整车通信网络构建26-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 纯电动汽车制动能量回馈控制29-54
• 4.1 纯电动汽车再生制动基础研究29-37
• 4.1.1 再生制动基本原理29-31
• 4.1.2 再生制动的约束条件31
• 4.1.3 制动能量回馈控制的影响因素31-32
• 4.1.4 制动力分配控制策略32-36
• 4.1.5 制动能量回馈控制策略36-37
• 4.2 模糊控制理论简介37-41
• 4.2.1 模糊集合及其运算38-39
• 4.2.2 模糊控制器的设计原理39-40
• 4.2.3 MATLAB 模糊逻辑工具箱介绍40-41
• 4.3 制动能量回馈模糊控制41-44
• 4.3.1 制动能量回馈模糊控制器的设计41-43
• 4.3.2 模糊控制规则的确定43-44
• 4.4 基于 ADVISOR 软件的纯电动汽车再生制动仿真44-53
• 4.4.1 Advisor 仿真软件简介44-45
• 4.4.2 Advisor 仿真软件结构与工作流程45-46
• 4.4.3 Advisor 仿真软件的主要模型46-48
• 4.4.4 制动能量回馈控制策略仿真48-50
• 4.4.5 仿真结果分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 整车控制器软硬件设计54-68
• 5.1 整车控制器硬件设计54-59
• 5.1.1 整车控制器设计要求54
• 5.1.2 MC9S12XET256 单片机介绍54-55
• 5.1.3 单片机最小系统设计55-57
• 5.1.4 数据采集模块设计57-58
• 5.1.5 存储电路设计58
• 5.1.6 CAN 总线通信电路设计58-59
• 5.1.7 串口通信电路59
• 5.2 整车控制器软件设计59-64
• 5.2.1 底层软件设计59-61
• 5.2.2 应用层软件设计61-64
• 5.3 抗干扰措施64-66
• 5.3.1 硬件抗干扰措施64-65
• 5.3.2 软件抗干扰措施65-66
• 5.4 整车控制器基本通信功能实验66-67
• 5.4.1 实验简介66
• 5.4.2 实验方法66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73-74

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