混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)研究與開發(fā)

【摘要】：混合動(dòng)力汽車以其良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性受到世界各大汽車制造商的廣泛重視，將在今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)揮重要作用。本文在分析混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成的組成及各主要部件的工作原理的基礎(chǔ)上，確定了控制系統(tǒng)的總體方案，確定了動(dòng)力總成的純電驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)等三種驅(qū)動(dòng)模式，構(gòu)建了CAN網(wǎng)絡(luò)，與各組成部件的控制單元通過CAN總線通信來協(xié)調(diào)控制。對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝，添加了電子節(jié)氣門，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的控制。通過對(duì)動(dòng)力耦合器液壓系統(tǒng)中各電磁閥的控制，實(shí)現(xiàn)了濕式離合器的分離和接合，從而實(shí)現(xiàn)了車輛驅(qū)動(dòng)模式的切換。在深入分析了各工作模式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了整車控制策略，制定了通信協(xié)議，開發(fā)了整車控制器硬件、軟件和控制算法，并進(jìn)行了臺(tái)架和樣車實(shí)驗(yàn)。 在控制策略設(shè)計(jì)中，以發(fā)動(dòng)機(jī)工作最佳區(qū)間和動(dòng)力電池荷電狀態(tài)（SOC）為主要參數(shù)。在分析車輛各種行駛工況及其工作模式的基礎(chǔ)上，劃分發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)間，設(shè)定電池SOC的工作范圍，識(shí)別駕駛員操作意圖，設(shè)計(jì)了基于規(guī)則的邏輯門限值方法的控制策略。 在構(gòu)建CAN網(wǎng)絡(luò)基本架構(gòu)的基礎(chǔ)上，制訂了CAN網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層通信協(xié)議，并作出性能測(cè)試和評(píng)估。實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一診斷服務(wù)（UDS）的診斷網(wǎng)絡(luò)。對(duì)電子節(jié)氣門的控制，在分析傳統(tǒng)PID控制的不足的基礎(chǔ)上提出使用結(jié)合PID控制和模糊算法的模糊PID控制方法，獲得了良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。在分析動(dòng)力耦合器的機(jī)械、液壓系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，提出了動(dòng)力耦合系統(tǒng)在不同驅(qū)動(dòng)模式之間切換的控制方法。 在硬件方面，在分析系統(tǒng)控制需求的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于Freescale雙核微控制器MC9S12XEP100CAG的整車控制器，包括其最小系統(tǒng)、電源管理、通信接口、輸入調(diào)理以及復(fù)雜驅(qū)動(dòng)等電路的設(shè)計(jì)。針對(duì)汽車環(huán)境，在硬件設(shè)計(jì)中采取了一些提高抗干擾性能及增強(qiáng)穩(wěn)定性的措施。 在軟件方面，詳細(xì)劃分了整車控制器的嵌入式軟件架構(gòu)。對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化從而保證控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，同時(shí)減少CPU負(fù)荷。此外還針對(duì)系統(tǒng)的功能、驅(qū)動(dòng)、信號(hào)等構(gòu)建對(duì)應(yīng)的監(jiān)控功能軟件模塊，以應(yīng)對(duì)故障和失效。采取一定的抗干擾措施，增強(qiáng)系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性。 在完成所有設(shè)計(jì)之后，將開發(fā)的控制系統(tǒng)集成到混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力總成中進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試和樣車試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中動(dòng)力總成能夠平順的在各工作模式下進(jìn)行切換，且工作穩(wěn)定。這表明該控制系統(tǒng)能夠?qū)偝筛鞑考M(jìn)行有效地協(xié)調(diào)控制，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 動(dòng)力總成 控制系統(tǒng) CAN網(wǎng)絡(luò) 整車控制器
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U469.7
【目錄】：

• 致謝3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 課題的研究背景和意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)13-15
• 1.2.1 國外的混合動(dòng)力汽車研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 國內(nèi)的混合動(dòng)力汽車研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.3 混合動(dòng)力汽車分類及技術(shù)特點(diǎn)15-18
• 1.3.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車15-16
• 1.3.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車16
• 1.3.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車16-17
• 1.3.4 復(fù)合式混合動(dòng)力汽車17-18
• 1.4 混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)18-21
• 1.4.1 動(dòng)力電池技術(shù)18-19
• 1.4.2 電機(jī)及電驅(qū)動(dòng)技術(shù)19-20
• 1.4.3 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)20
• 1.4.4 多能源總成控制系統(tǒng)20-21
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.5.1 課題來源21
• 1.5.2 課題的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第二章 動(dòng)力總成工作原理分析及控制策略設(shè)計(jì)22-40
• 2.1 動(dòng)力總成的組成22
• 2.2 動(dòng)力總成主要組成部件22-29
• 2.2.1 基礎(chǔ)車型22-23
• 2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)及電子節(jié)氣門23-24
• 2.2.3 集成起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī) ISG24-25
• 2.2.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)25-26
• 2.2.5 動(dòng)力電池26-27
• 2.2.6 動(dòng)力耦合器27-28
• 2.2.7 變速器 AMT28
• 2.2.8 DC-DC 轉(zhuǎn)換器28-29
• 2.3 動(dòng)力總成工作原理29-30
• 2.4 動(dòng)力總成控制策略30-38
• 2.4.1 總成控制策略設(shè)計(jì)30-31
• 2.4.2 驅(qū)動(dòng)模式31-32
• 2.4.3 能量控制規(guī)則32-33
• 2.4.4 發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)間劃分33-34
• 2.4.5 動(dòng)力電池 SOC 工作范圍設(shè)定34
• 2.4.6 駕駛意圖識(shí)別34-35
• 2.4.7 運(yùn)行工況分析35-36
• 2.4.8 工作模式分析36-37
• 2.4.9 工作模式?jīng)Q策37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第三章 車載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)40-54
• 3.1 動(dòng)力總成 CAN 控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)41-42
• 3.2 控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的制定42-45
• 3.2.1 報(bào)文 ID 重定義42
• 3.2.2 通信報(bào)文定義42-43
• 3.2.3 報(bào)文中信號(hào)的定義43-45
• 3.3 通信網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試與分析45-47
• 3.4 診斷網(wǎng)絡(luò)47-53
• 3.4.1 UDS 診斷47-48
• 3.4.2 網(wǎng)絡(luò)層48-50
• 3.4.3 診斷服務(wù)50-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 電子節(jié)氣門和動(dòng)力耦合器控制54-69
• 4.1 電子節(jié)氣門控制54-60
• 4.1.1 電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)及工作原理54-56
• 4.1.2 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)組成及工作原理56
• 4.1.3 電子節(jié)氣門傳統(tǒng) PID 控制56-57
• 4.1.4 電子節(jié)氣門模糊 PID 控制57-59
• 4.1.5 測(cè)試結(jié)果分析59
• 4.1.6 抗干擾措施59-60
• 4.2 動(dòng)力耦合器控制60-68
• 4.2.1 動(dòng)力耦合器組成及工作原理61-62
• 4.2.2 動(dòng)力耦合器控制系統(tǒng)組成及工作原理62-65
• 4.2.3 動(dòng)力耦合器控制65-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第五章 整車控制器的硬件設(shè)計(jì)69-82
• 5.1 動(dòng)力總成控制系統(tǒng)需求69-70
• 5.2 整車控制器方案70-71
• 5.2.1 主控芯片選擇70
• 5.2.2 控制器整體架構(gòu)70-71
• 5.3 最小系統(tǒng)電路71-74
• 5.3.1 電源管理電路71-72
• 5.3.2 時(shí)鐘電路72
• 5.3.3 復(fù)位電路72-74
• 5.4 通信接口設(shè)計(jì)74
• 5.5 輸入信號(hào)調(diào)理74-77
• 5.5.1 開關(guān)信號(hào)調(diào)理74-75
• 5.5.2 模擬信號(hào)調(diào)理75-76
• 5.5.3 車速信號(hào)調(diào)理76-77
• 5.6 驅(qū)動(dòng)電路77-80
• 5.6.1 H 橋驅(qū)動(dòng)77-78
• 5.6.2 高邊驅(qū)動(dòng)78-79
• 5.6.3 低邊驅(qū)動(dòng)79-80
• 5.7 抗干擾措施80-81
• 5.7.1 供電防反接功能80
• 5.7.2 ESD 保護(hù)80-81
• 5.7.3 電磁兼容性 EMC81
• 5.7.4 過載保護(hù)81
• 5.8 本章小結(jié)81-82
• 第六章 整車控制器的軟件開發(fā)82-100
• 6.1 整車控制器軟件架構(gòu)82-85
• 6.1.1 操作系統(tǒng)（OS）82-84
• 6.1.2 底層驅(qū)動(dòng)（Low_Layer Drivers）84
• 6.1.3 中間層（Mid_Layer）84-85
• 6.1.4 應(yīng)用層（App_Layer）85
• 6.2 實(shí)時(shí)性保障機(jī)制85-86
• 6.3 底層驅(qū)動(dòng)86-91
• 6.3.1 時(shí)鐘與復(fù)位發(fā)生器（CRG）87
• 6.3.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊（ATD）87-88
• 6.3.3 脈寬調(diào)制模塊（PWM）88-89
• 6.3.4 控制器局域網(wǎng)模塊（MSCAN）89-90
• 6.3.5 串行外設(shè)接口（SPI）90-91
• 6.4 復(fù)雜驅(qū)動(dòng)91-93
• 6.4.1 低邊開關(guān)驅(qū)動(dòng)91
• 6.4.2 高邊開關(guān)驅(qū)動(dòng)91-92
• 6.4.3 H 橋驅(qū)動(dòng)92-93
• 6.5 通信模塊（COM）93-97
• 6.5.1 通信模型93-94
• 6.5.2 報(bào)文傳輸模式及傳輸機(jī)制94-96
• 6.5.3 報(bào)文傳輸軟件實(shí)現(xiàn)96-97
• 6.6 監(jiān)控功能97-98
• 6.7 抗干擾性和可靠性措施98-99
• 6.8 本章小結(jié)99-100
• 第七章 控制系統(tǒng)測(cè)試與分析100-107
• 7.1 整車控制器簡(jiǎn)介100-101
• 7.2 臺(tái)架試驗(yàn)101-104
• 7.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)101-102
• 7.2.2 電機(jī)控制102
• 7.2.3 ISG 發(fā)電控制102-103
• 7.2.4 AMT 換擋控制103-104
• 7.3 樣車試驗(yàn)104-106
• 7.4 本章小結(jié)106-107
• 第八章 全文總結(jié)與工作展望107-109
• 8.1 全文總結(jié)107-108
• 8.2 工作展望108-109
• 參考文獻(xiàn)109-111
• 中文詳細(xì)摘要111-112
• 英文詳細(xì)摘要112-113

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液阻懸置慣性通道阻尼特性的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算分析    上官文斌;

領(lǐng)先技術(shù)、全球?qū)嵙?引領(lǐng)綠色生活“芯”動(dòng)力    

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)及懸置設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證    蔣開洪;徐馳;上官文斌;

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振性能優(yōu)化設(shè)計(jì)    李征;紀(jì)金亮;楊河洲;

先進(jìn)汽車動(dòng)力總成測(cè)量規(guī)劃新思路    李建邦;

純電動(dòng)汽車研究與開發(fā)    李年根;

關(guān)于生產(chǎn)線三坐標(biāo)測(cè)量室的建立和應(yīng)用    吳光宇;

某乘用車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化及穩(wěn)健性分析    王亮;門永新;朱貞英;王志亮;趙福全;

通州開建汽車動(dòng)力總成基地    商報(bào)記者 李劍英

北京汽車動(dòng)力總成基地奠基    任黎明

我國汽車動(dòng)力總成打破外資壟斷    紅俠

北京斥巨資建設(shè)世界一流汽車動(dòng)力總成基地    李志勇

汽車動(dòng)力總成電子控制技術(shù)    

北汽控股自主研發(fā)提速    本報(bào)記者 張冰馨

博格華納與UQM共同研發(fā)電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)    美通

五十年自強(qiáng)不息書輝煌    安向琦

打造最大國產(chǎn)汽車動(dòng)力基地    記者 王方遒

志做中國電動(dòng)汽車領(lǐng)域的“英特爾”    安向琦　車鳳寶

汽車動(dòng)力總成電控單元硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)研究    車曉鐳

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振分析與優(yōu)化研究    時(shí)培成

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    張武

混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成參數(shù)匹配方法與控制策略的研究    鄭維

混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成參數(shù)匹配方法與控制策略的研究    鄭維

汽車傳動(dòng)系的滾動(dòng)優(yōu)化控制研究    盧曉暉

商用車動(dòng)力總成懸置性能模擬與疲勞壽命預(yù)測(cè)研究    姜莞

基于改進(jìn)傳遞路徑分析方法的動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)    龍巖

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)液阻懸置動(dòng)態(tài)特性與參數(shù)辨識(shí)研究    李塹

輕型車駕駛室液壓懸置性能匹配研究    陳志勇

考慮非比例阻尼的汽車動(dòng)力總成懸置設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究    丁新燃

基于效率優(yōu)化的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成優(yōu)選方法研究    饒淼濤

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及仿真分析    章菊

含不確定參數(shù)的汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法研究    周勝男

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)隔振性能研究    柯有恩

汽車動(dòng)力總成磁流變懸置的設(shè)計(jì)和半主動(dòng)控制研究    魏付俊

汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分析與優(yōu)化    張斌

混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成耐久性試驗(yàn)方法研究    侯勇國

汽車動(dòng)力總成液壓懸置特性分析與研究    童樹波

汽車動(dòng)力總成典型橡膠懸置結(jié)構(gòu)三向靜剛度比的計(jì)算與實(shí)測(cè)    吳志平