基于CAN总线电动汽车驱动控制系统的研究

论文摘要

随着我国汽车保有量急剧增加,能源和环境问题将更加突出。人们迫切需要寻求一种低排放和节约能源的交通工具。电动汽车作为一种清洁的交通工具,成为了人们关注和研究的热点。本课题是基于电动车研究的一个子项目:基于CAN总线的电动车驱动系统研究。本论文首先根据电动汽车对驱动系统的要求,提出了基于CAN总线的电动车驱动系统网络结构,其可作为一个单独模块连接到CAN主干网络上。在该结构中,驱动系统中各个控制单元通过CAN总线实现通信,它被称为节点。节点分为2个部分:监测节点和控制节点。电动车驱动系统通过这两个部分的多个节点实现电动车的电动机回馈驱动、电制动。其次,本论文设计了整个驱动系统CAN网络硬件电路。同时,为了使驱动系统中各个结点之间能够实现数据通信,本论文借鉴了SAEJ1939协议,制定了整个驱动系统CAN网应用层协议。该协议定义了系统中不同的数据类型、每个数据类型不同的优先级、每个数据的意义以及每个数据实现的不同功能。经分析,该协议能够满足系统的实时性要求,为CAN总线应用于电动车驱动系统提供了可能。再次,本论文对制动系统中各个监测节点做了深入的研究,设计了轮速监测节点、加速度节点、电流电压监测节点及各个节点的控制程序。最后,本论文建立了电动车驱动控制系统,通过在给定车型数据的条件下模拟了电动车在不同车速、不同路况下的运行过程,仿真结果表明该系统能够实现电动机的优化控制。电动车的发展在国内还处于初级阶段,CAN总线在电动车的应用更是处于探索状态,本文研究了CAN总线在电动车上的应用,通过仿真模拟了电动车的模糊控制策略,为电动车研究进行了一次有益的探索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 CAN 总线网络在电动汽车上的应用
• 1.2 CAN 总线技术概述
• 1.2.1 车载网络技术的作用
• 1.2.2 车载网络分类
• 1.2.3 CAN 总线技术规范简介
• 1.2.4 CAN 总线的特点
• 1.3 本课题的主要研究工作及其现实意义
• 1.3.1 论文的主要研究工作
• 1.3.2 论文的意义
• 2 CAN 总线网络节点及报文设计
• 2.1 CAN 总线网络节点硬件选择
• 2.1.1 CAN 总线驱动控制系统主节点
• 2.1.2 CAN 总线驱动控制系统子节点硬件选择
• 2.1.3 抗干扰技术
• 2.2 CAN 总线2.0B技术规范
• 2.2.1 数据帧
• 2.2.2 远程帧
• 2.2.3 出错帧
• 2.2.4 超载帧
• 2.2.5 帧间空间
• 2.3 CAN 总线网络协议的选择
• 2.4 J1939 协议在CAN 总线电驱动控制系统中的实现
• 2.4.1 各个节点信息发送周期的选择
• 2.4.2 优先级的选择
• 2.4.3 节点地址的确定
• 2.4.4 报文编码
• 2.5 驱动系统CAN 总线节点的软件设计
• 2.5.1 初始化子程序
• 2.5.2 发送子程序
• 2.5.3 中断方式接收子程序
• 2.6 本章小结
• 3 基于CAN 总线电动汽车电驱动系统的总体设计
• 3.1 电动汽车驱动系统研究现状与发展
• 3.2 基于CAN 总线电动汽车驱动系统网络拓扑结构
• 3.3 驱动系统CAN 网络的硬件设计
• 3.3.1 CAN 总线驱动系统总线介质设定
• 3.3.2 驱动系统总线速率的设定
• 3.3.3 驱动系统各结点屏蔽器的设计
• 3.4 CAN 总线驱动系统监测节点硬件设计
• 3.4.1 轮速监测节点硬件设计
• 3.4.2 加速度节点硬件设计
• 3.4.3 电池监测管理模块设计
• 3.5 本章小结
• 4 驱动系统控制策略及算法
• 4.1 电驱动控制系统功能描述
• 4.2 电驱动系统控制策略模型
• 4.3 电驱动控制系统模糊控制策略研究
• 4.3.1 模糊控制简介
• 4.3.2 模糊控制原理及其控制系统组成
• 4.3.3 基本模糊控制设计的方法
• 4.3.4 模糊控制系统建模
• 4.4 本章小结
• 5 电动汽车电驱动系统建模与仿真
• 5.1 电机的工作原理和模型的建立
• 5.1.1 电机的工作原理
• 5.1.2 电机模型的建立
• 5.2 电动机参数的确定
• 5.2.1 电动机额定功率和最大功率的选择
• 5.2.2 电动机额定转速和最高转速的选择
• 5.2.3 电动机额定电压的选择
• 5.3 仿真及结果分析
• 5.3.1 电动汽车循环工况
• 5.3.2 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录