基于CAN总线的混合动力公交客车控制系统设计

论文摘要

城市公交客车行车速度缓慢,起动和制动频繁,传统的燃油公交客车在这种复杂的运行工况下燃料消耗大、排放污染严重。因此,改善公交客车燃油经济性和排放性,对于节能减排有重要的意义。混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是一种既能满足燃油经济性和排放性要求,又能兼备纯电动汽车与燃油汽车优点的理想车型,并且混合动力系统比较适合应用于运行速度低、起动和制动频繁的城市公交客车,因此以节能减排为主要目标的混合动力公交客车成为当今汽车领域开发的热点。HEV要实现节能减排的目标必须采用正确的混合动力控制策略,并保证这一策略得以实现。CAN总线被公认为最有发展前景的现场总线之一,具有突出的可靠性、实时性和灵活性,混合动力汽车控制系统网络采用CAN总线技术已成为发展的普遍趋势。本文对混合动力系统的控制策略进行了分析,并对实现这一策略的CAN总线控制系统进行了研究。针对混合动力公交客车,本文以丹东黄海DD6123S06传统柴油公交客车为原型车,围绕混合动力系统的选型及控制开展研究,根据公交客车行驶的工况特点,选择串联式驱动方式并确定了控制系统参数。在此基础上提出一种控制策略,以实现节能减排和提高发动机使用寿命的目的。然后对混合动力系统的CAN控制网络结构进行了总体设计,根据系统的动力部件工作原理,制定了应用层协议,对系统进行了合理的软件设计,并通过实验验证其合理性。本文所设计的CAN控制网络可以对混合动力客车的电子控制设备进行控制,对各主要设备进行状态检测,了解各设备的运行状态,使得驾驶员对其实施更有效的实时控制,从而保证混合动力公交客车运行的经济性、排放性及可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 混合动力技术在公交客车中的应用分析
• 1.1 混合动力汽车概述
• 1.1.1 混合动力汽车的特点
• 1.1.2 混合动力汽车的分类
• 1.2 混合动力公交客车动力驱动系统方案的确定
• 1.2.1 公交客车运行的特点
• 1.2.2 本课题中混合动力公交客车驱动系统的确定
• 1.3 研究混合动力客车的目的
• 本章小结
• 第二章 串联式混合动力公交客车动力系统参数设计
• 2.1 动力系统参数匹配原则
• 2.1.1 性能指标
• 2.1.2 串联混合动力公交客车电动机设计原则
• 2.1.3 发动机和发电机选型和参数设计原则
• 2.1.4 电池选型和参数设计原则
• 2.2 动力系统参数的确定
• 2.2.1 整车参数及预定性能指标
• 2.2.2 电动机参数的选择
• 2.2.3 发动机和发电机参数的选择
• 2.2.4 电池的参数选择
• 本章小结
• 第三章 串联式混合动力公交客车控制方案的确定
• 3.1 串联式混合动力公交客车的控制策略分析
• 3.1.1 串联式混合动力汽车能量流动模式
• 3.1.2 常用串联式混合动力汽车控制策略介绍
• 3.2 系统控制策略的确定
• 3.3 混合动力公交客车动力系统
• 3.3.1 动力系统部件布置及工作模式
• 3.3.2 动力系统工作方式
• 本章小结
• 第四章 CAN 总线技术分析与研究
• 4.1 CAN 总线的特点
• 4.2 CAN 总线的分层结构
• 4.2.1 物理层
• 4.2.2 数据链路层
• 4.2.3 应用层
• 4.3 CAN 网络应用层协议制定
• 4.4 CAN 总线应用系统的结构
• 4.4.1 CAN 总线系统的构成
• 4.4.2 CAN 总线系统的节点
• 4.5 CAN 总线网络系统的拓扑结构及选择
• 4.5.1 拓扑结构的分类
• 4.5.2 网络拓扑结构的选择
• 本章小结
• 第五章 混合动力客车的CAN 总线控制系统总体设计
• 5.1 混合动力客车网络拓扑结构
• 5.2 CAN 总线网络的硬件部分
• 5.2.1 CAN 总线通信适配卡
• 5.2.2 TMS320LF2407DSP
• 5.3 CAN 总线网络的冗余设计
• 5.3.1 完全冗余
• 5.3.2 部分冗余
• 5.3.3 冗余设计
• 5.4 应用层程序设计
• 5.4.1 节点的软件设计
• 5.4.2 上位机的软件设计
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢