純電動汽車AMT換檔規(guī)律與TCU軟硬件系統(tǒng)的開發(fā)

【摘要】：日趨嚴重的能源緊缺、全球變暖及環(huán)境污染等問題，迫使各國對新能源汽車的開發(fā)提供更多的財力與物力。然而新能源汽車在實際運行的過程中，普遍存在續(xù)駛里程不足的問題，這一方面與動力電池的容量有關系，另一方面也與動力傳動系統(tǒng)整體效率較低有關系。本文以裝備AMT的純電動汽車作為研究對象，尋求一種使整體效率最優(yōu)的換檔規(guī)律，并且開發(fā)了TCU的軟硬件系統(tǒng)進行換檔規(guī)律的具體實現(xiàn)。 本文首先提出了以動態(tài)規(guī)劃算法為手段綜合電動機效率、電池效率、逆變器效率及變速器傳動效率，以整體效率最優(yōu)為原則，求解最優(yōu)的經濟性換檔規(guī)律的方法。以此種方法求解得到的經濟性換檔規(guī)律經離線仿真試驗證明了其具有一定的優(yōu)越性。 繼而設計了TCU硬件系統(tǒng)輸入信號處理電路、電源電路及微控制器的最小系統(tǒng)電路。分析同步器換檔過程的工作原理，選擇了換檔機構——步進電機與絲杠螺母驅動機構，并設計了步進電機驅動電路。繪制了PCB電路板，焊接制作了TCU硬件控制器。 然后分別了設計信號采集程序、換檔判斷程序、CAN通訊程序、換檔過程控制程序、步進電機控制程序。將所設計的程序以前后臺程序的工作方式綜合在一起，設計了主控程序。 最后設計了硬件在環(huán)試驗的設備與軟件，在simulink中建立整車換檔控制模型。搭建基于DSPACE的試驗臺架進行試驗，驗證設計TCU硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)的可行性。 試驗結果表明，本文所設計的硬件系統(tǒng)滿足信號采集、CAN通訊及步進電機驅動的需求；軟件系統(tǒng)能夠實現(xiàn)信號的采集、步進電機的驅動控制、CAN通訊的正常工作及換檔過程的實時控制。 【關鍵詞】：動態(tài)規(guī)劃 經濟性換檔規(guī)律 換檔過程控制 硬件在環(huán)
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 插圖清單13-16
• 表格清單16-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 AMT 技術簡介17-19
• 1.1.1 AMT 技術發(fā)展概述17-18
• 1.1.2 AMT 結構與工作原理18-19
• 1.2 AMT 國內外發(fā)展現(xiàn)狀19-22
• 1.3 AMT 應用于純電動汽車上的意義及優(yōu)勢22-26
• 1.3.1 電動汽車國內外發(fā)展現(xiàn)狀22-24
• 1.3.2 純電動汽車裝備 AMT 的作用與意義24-26
• 1.4 課題來源及論文的主要研究內容26-27
• 第二章 AMT 經濟性換檔規(guī)律的制定27-44
• 2.1 換檔規(guī)律簡介27-28
• 2.2 電機‐變速器一體化設計方案28-32
• 2.2.1 電動機特性28-30
• 2.2.2 電動機在純電動汽車上的應用形式30-32
• 2.3 靜態(tài)經濟性換檔規(guī)律的制定32-34
• 2.3.1 驅動電機效率方程32-33
• 2.3.2 靜態(tài)經濟性換檔規(guī)律的制定33-34
• 2.4 靜態(tài)經濟性換檔規(guī)律的修正34-39
• 2.4.1 某一車速區(qū)域內加速踏板開度的確定35-36
• 2.4.2 動態(tài)規(guī)劃算法36-38
• 2.4.3 靜態(tài)經濟性換檔規(guī)律的修正38-39
• 2.5 準動態(tài)經濟性換檔規(guī)律效果驗證39-41
• 2.5.1 耗電量仿真模型的建立39-40
• 2.5.2 UDDS 耗電量驗證40-41
• 2.6 準動態(tài)經濟性換檔規(guī)律仿真分析41-42
• 2.7 小結42-44
• 第三章 TCU 硬件系統(tǒng)的開發(fā)44-60
• 3.1 TCU 架構與 FREESCALE 最小系統(tǒng)44-48
• 3.1.1 TCU 基本架構44-45
• 3.1.2 Freescale 單片機及最小系統(tǒng)45-48
• 3.2 輸入信號的采集與處理電路48-51
• 3.2.1 模擬信號的采集與處理48-50
• 3.2.2 數字量信號的采集與處理50
• 3.2.3 開關量信號的采集與處理50-51
• 3.3 換檔執(zhí)行機構的設計及其驅動電路51-57
• 3.3.1 換檔執(zhí)行機構的分類51-53
• 3.3.2 換檔執(zhí)行機構換檔力參數設計53-56
• 3.3.3 換檔機構的選擇56
• 3.3.4 步進電機驅動電路的設計56-57
• 3.4 TCU 電路板的設計與制作57-59
• 3.4.1 PCB 電路板的抗干擾性設計57-58
• 3.4.2 PCB 電路板的設計與 TCU 硬件的制作58-59
• 3.5 小結59-60
• 第四章 TCU 軟件系統(tǒng)的開發(fā)60-68
• 4.1 TCU 軟件系統(tǒng)的整體架構60
• 4.2 信號采集程序與 CAN 通訊程序設計60-62
• 4.2.1 數字量信號采集程序設計60-61
• 4.2.2 模擬量信號采集程序設計61-62
• 4.2.3 CAN 通訊程序設計62
• 4.2.4 IO 端口的初始化及 IO 信號的采集62
• 4.3 換檔程序的開發(fā)62-65
• 4.3.1 換檔過程控制程序的開發(fā)63-65
• 4.3.2 步進電機驅動程序65
• 4.4 主程序軟件的開發(fā)65-67
• 4.5 小結67-68
• 第五章 硬件在環(huán)仿真試驗68-77
• 5.1 基于 DSPACE 的硬件在環(huán)試驗平臺68-70
• 5.1.1 硬件在環(huán)試驗平臺架構68-69
• 5.1.2 Dspace 簡介69-70
• 5.2 硬件在環(huán)仿真的實時軟件模型70-73
• 5.2.1 換檔邏輯模型的建立70-71
• 5.2.2 整車仿真模型的建立71-73
• 5.3 試驗結果及分析73-76
• 5.4 小結76-77
• 第六章 總結與展望77-78
• 6.1 全文總結77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況82-83

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