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燃料电池电动汽车的车辆控制器的研究与开发

2020-12-07阅读(518)

燃料电池电动汽车的车辆控制器的研究与开发

论文摘要

在能源和环保形势日益严峻的今天,燃料电池电动汽车以其特有的优势成为未来环保汽车的首选之一。本文以开发研究电动汽车为背景,以燃料电池中型客车为研究对象,开展对整车控制器及能量管理的研究。本文对燃料电池电动汽车整车电控系统作了细致的分析,讨论了整车控制系统的结构,包括燃料电池,蓄电池组,燃料电池控制器,整车控制器,DC-DC变换器,数字电机控制器,电机等。具体介绍了各组成部分的特性和功能,详细地分析了燃料电池电动汽车的能量控制策略和行驶控制策略,结合能量管理的任务和实际运行情况制定了整车控制器的控制策略。以8位微控制器为核心,设计了车辆控制关键参量的采集与输出控制电路以及与其他模块通信的接口电路。关键参量包括油门电压、档位信号、刹车信号、总线电压等。结合整车控制器的控制策略,基于VW开发平台,采用汇编语言对整车控制器软件系统进行了研究设计。软硬件系统在调试过程中获得了满意的控制效果。同时,将CAN总线引入了车辆控制系统,设计了CAN总线智能节点,实现了基于CAN总线的VCU与FCU间的通信,改变了以往的通信方式。此外,专门研究了蓄电池组的管理问题,结合蓄电池组管理任务和实际情况设计了目前的蓄电池组管理系统。主要包括蓄电池电压和温度的管理、充放电控制、故障报警及诊断。完成了系统原理图和PCB板设计,通过焊接和软硬件调试,整个系统运行稳定,达到了预期的目标。最后,在总结本文研究工作的基础上对下一步的研究方向进行了展望。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景及重要意义
  • 1.1.1 课题研究的背景
  • 1.1.2 研究的重要意义
  • 1.1.3 课题来源
  • 1.2 燃料电池汽车的国内外发展现状
  • 1.2.1 国外发展概况
  • 1.2.2 国内燃料电池汽车发展概况
  • 1.3 燃料电池汽车关键技术
  • 1.3.1 燃料电池及氢能利用技术
  • 1.3.2 电机及电机控制技术
  • 1.3.3 整车控制系统设计技术
  • 1.3.4 基于CAN 总线的车载网络技术
  • 1.4 论文主要的研究内容
  • 第二章 燃料电池车辆的整车电控系统的结构及控制策略
  • 2.1 燃料电池电动汽车整车电控系统的结构
  • 2.1.1 燃料电池
  • 2.1.2 蓄电池组
  • 2.1.3 燃料电池控制器
  • 2.1.4 DC-DC 变换器
  • 2.1.5 电机及数字电机控制器
  • 2.1.6 整车控制器
  • 2.2 燃料电池电动汽车整车电控系统的控制策略
  • 2.2.1 能量管理的任务
  • 2.2.2 燃料电池电动汽车能量控制策略
  • 本章小结
  • 第三章 关键参量的采集与控制电路设计
  • 3.1 VCU 主控芯片及主要接口电路的设计
  • 3.1.1 主控芯片
  • 3.1.2 A/D 转换接口电路设计
  • 3.1.3 D/A 转换接口电路设计
  • 3.1.4 电机转速采集电路设计
  • 3.1.5 VCU 与DMOC 接口电路设计
  • 3.1.6 串行通信接口设计
  • 3.2 关键参量的采集
  • 3.2.1 油门信号的采集
  • 3.2.2 档位信号的采集
  • 3.2.3 刹车信号的采集
  • 3.2.4 车辆低压电系电压的采集
  • 3.2.5 车辆高压电系的电压采集
  • 3.2.6 燃料电池电堆停机扫气控制
  • 3.3 电磁兼容设计
  • 3.3.1 电磁干扰的来源
  • 3.3.2 电磁干扰的原理以及减小的方法
  • 3.3.3 提高电子设备电磁兼容性能的措施
  • 3.4 硬件系统调试
  • 本章小结
  • 第四章 VCU 与FCU 通信接口设计
  • 4.1 CAN 总线通信技术
  • 4.1.1 总线介绍
  • 4.1.2 CAN 总线的技术特性
  • 4.1.3 CAN 总线的技术规范和网络协议
  • 4.1.4 CAN 总线在汽车上的应用
  • 4.2 CAN 主要功能模块
  • 4.2.1 CAN 控制器
  • 4.2.2 CAN 收发器
  • 4.3 CAN 总线智能节点设计
  • 本章小结
  • 第五章 电池组的管理系统的设计
  • 5.1 电池管理系统概述
  • 5.1.1 电池管理系统的功能
  • 5.1.2 国家“十五”“863”电动汽车重大专项对电池及其管理系统的要求
  • 5.2 电池组管理模块设计
  • 5.2.1 管理模块的组成
  • 5.2.2 电池组电压的采集
  • 5.2.3 电池组温度的采集
  • 5.2.4 故障报警电路与诊断系统
  • 5.2.5 风扇驱动电路
  • 5.2.6 闪存器及其扩展
  • 本章小结
  • 第六章 软件系统设计
  • 6.1 系统软件语言及编译环境
  • 6.2 软件系统总体设计
  • 6.3 整车控制策略软件设计
  • 6.3.1 启动控制流程
  • 6.3.2 怠速控制流程
  • 6.3.3 行驶控制流程
  • 6.3.4 刹车控制策略
  • 6.3.5 CAN 通信控制流程
  • 6.4 软件调试
  • 本章小结
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 附录 系统原理图
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

    • 相关论文文献

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