基于CVT-HEV整车能源分配控制策略及CAN通讯协议研究

论文摘要

混合动力电动汽车（Hybrid Electrical Vehicle,简称HEV）是将新技术和老技术结合的最可行的产物,它不仅具有纯电动汽车的高效率和低排放的性能,而且具有传统内燃机汽车的行驶里程长和快速补充燃料的性能,因此混合动力电动汽车成为当前解决节能、环保问题切实可行的方案。本文通过分析国内外HEV发展状况,阐述了当前在中国大力发展HEV的重要性、需要克服的技术难题以及HEV结合无级变速器（Continuous Variable Transmission,简称CVT）的特点和优势。在此基础上对典型的HEV动力总成系统进行了深入的分析,结合台架试验数据和理论分析,应用MATLAB/SIMULINK仿真语言自主设计搭建了CVT-HEV动力总成仿真平台。其次,在CVT-HEV仿真平台上研究了基于逻辑门限控制的混合动力电动汽车能源管理的控制策略,并结合工程实际编写了主控制器能源管理算法的控制流程图;同时对基于模糊逻辑的控制策略进行了探讨性的研究,并在仿真平台上对整车控制策略进行了仿真分析,为进一步的实车控制软件的开发提供了理论指导。最后,设计了配备CVT-HEV的动力总成控制系统基于CAN总线拓扑通信网络结构,并在J1939标准通信协议的基础上结合工程实际制定了基于CAN总线的CVT-HEV的控制器网络通信协议;并完成了CAN通讯模块和新型液晶显示仪表控制节点的软硬件设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.1.1 国内外混合动力电动汽车的发展
• 1.1.2 混合动力电动汽车分类
• 1.1.3 混合动力电动汽车优点
• 1.1.4 混合动力系统与CVT 融合的技术优势
• 1.2 混合动力汽车发展需要解决的技术问题
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 CVT-HEV 动力总成仿真模型的建立
• 2.1 驾驶员模型
• 2.2 发动机模型
• 2.2.1 发动机性能测试
• 2.2.2 发动机的输出转矩的数值模型
• 2.2.3 发动机稳态油耗数学模型
• 2.2.4 发动机转速调节特性
• 2.2.5 发动机Simulink 建模
• 2.3 电池模型
• 2.4 电机模型
• 2.4.1 永磁同步电机的特性分析
• 2.4.2 永磁同步电机的转矩特性
• 2.4.3 永磁同步电机的效率特性
• 2.4.4 永磁同步电机的模型
• 2.5 整车模型
• 2.6 车轮模型
• 2.7 循环工况
• 2.8 本章小结
• 第3章 CVT-HEV 能源控制策略
• 3.1 控制策略概述
• 3.2 能源分配策略原理
• 3.2.1 CVT-HEV 的结构与参数
• 3.2.2 CVT-HEV 的能源分配策略原理
• 3.2.3 CVT-HEV 能源分配策略的重点
• 3.3 运行工况分析
• 3.4 能源分配策略
• 3.4.1 转矩输出控制模块
• 3.4.2 发动机开或关控制模块
• 3.4.3 发动机输出转矩控制模块
• 3.4.4 电机输出转矩控制模块
• 3.4.5 制动力回收控制模块
• 3.4.6 车辆运行识别和控制模块
• 3.5 模糊逻辑控制策略
• 3.6 仿真分析
• 3.6.1 混合动力电动汽车仿真运行参数
• 3.6.2 混合动力电动汽车循环工况的仿真分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于CAN 的CVT-HEV 控制网络及通信协议
• 4.1 现场总线
• 4.1.1 现场总线的发展
• 4.1.2 CAN 信息帧格式规范
• 4.2 SAE J1939
• 4.2.1 SAE J1939 的发展
• 4.2.2 SAE J1939 与CAN 协议比较
• 4.3 基于CAN 的CVT-HEV 动力总成控制网络
• 4.3.1 CVT-HEV 动力总成控制系统
• 4.3.2 CVT-HEV 的CAN 总线通信拓扑网络结构
• 4.4 CVT-HEV 的CAN 总线通信协议
• 4.4.1 标示符的格式与定义
• ID'>4.4.2 各参数组的定义及其CAN_ID
• 4.5 CVT-HEV 控制系统各节点CAN 总线接口设计
• 4.5.1 硬件接口电路设计
• 4.5.2 CAN 通讯模块的软件设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 CVT-HEV 控制系统液晶显示节点软硬件设计
• 5.1 汽车仪表的发展趋势
• 5.1.1 数字化、电子化
• 5.1.2 汽车仪表的拓宽功能
• 5.1.3 网络化
• 5.2 TMS320LF2407A DSP 与智能彩色液晶显示器VK51B
• 5.2.1 TMS320LF2407A DSP
• 5.2.2 智能彩色液晶显示器VK51B
• 5.3 硬件电路设计
• 5.3.1 电源模块设计
• 5.3.2 晶体振荡器接口模块
• 5.3.3 异步串行通讯模块
• 5.3.4 CAN 总线通讯模块
• 5.3.5 JTAG 仿真接口模块
• 5.4 软件设计
• 5.4.1 信息接收（CAN 接受程序）
• 5.4.2 信息发送（串口发送程序）
• 5.4.3 软件调试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 1 总结全文的主要内容
• 2 该项目研究取得的科研成果
• 3 项目的创新点
• 4 研究展望
• 参考文献
• 致谢