本文關鍵詞：電動輕型卡車整車控制器的設計、實現(xiàn)與應用

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【摘要】：新能源汽車已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢,其發(fā)展迎來了諸多細分市場的需求,電動輕型卡車便是其中之一。電動輕型卡車采用純電動的驅(qū)動方式,具有零污染、低噪聲、智能化、定制化程度高等特點,適應國內(nèi)和國外市場需求。本文針對電動輕型卡車特點設計了整車控制器(Vehicle Control Unit,VCU)硬件與軟件,實現(xiàn)了量產(chǎn)和應用。本文根據(jù)實際需求計算了電動輕型卡車整車動力參數(shù),選擇了合適的車輛部件,確定了整車控制器的控制指標。本文設計并實現(xiàn)了電動輕型卡車整車控制器硬件系統(tǒng)。采用恩智浦半導體(NXP)16位微控制器MC9S12XEQ512作為核心控制芯片,分析實際需求,設計了高、低電平有效數(shù)字開關量輸入模塊,脈沖捕捉輸入模塊,模擬輸入模塊,高、低邊開關輸出模塊,隔離的CAN(Controller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡)通信模塊等功能模塊,并從原理圖到PCB(Printed Circuit Board,印制電路板)布局布線進行可靠性設計,使其電路具備較優(yōu)的電磁兼容特性,使整車控制器整體具備汽車電子級水平。本文設計并實現(xiàn)了電動輕型卡車整車控制器軟件架構、CAN通信協(xié)議及整車控制策略。采用有限狀態(tài)機模型作為整車控制器軟件的基本結(jié)構模型,并采用SAE J1939標準協(xié)議及其擴展架構作為整車通信的協(xié)議,設計并實現(xiàn)了Boot Loader(引導加載器)用于整車控制器代碼CAN總線下載更新。研究了電動輕型卡車應具備的控制需求,設計并實現(xiàn)了整車控制策略,主要分為整車協(xié)調(diào)控制策略、能量管理與優(yōu)化策略和故障處理策略三個部分。最后,通過實驗室測試、車輛道路試驗、量產(chǎn)檢測等測試與試驗,對整車控制器進行了全面的檢驗,提高可靠性、安全性驗證,通過了國家法定檢驗機構的國家標準測試,并在電動輕型卡車上取得規(guī)模應用,完成了設計目標。
【關鍵詞】：整車控制器 電動輕型卡車 有限狀態(tài)機 嵌入式系統(tǒng)
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 新能源汽車簡介11-12
• 1.2 國際新能源汽車發(fā)展情況12-15
• 1.2.1 國際新能源汽車發(fā)展歷史和現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國際電動卡車發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 中國新能源汽車發(fā)展情況15-16
• 1.3.1 中國新能源汽車發(fā)展歷史和現(xiàn)狀15
• 1.3.2 中國電動卡車發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.4 電動物流車國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢16-17
• 1.5 電動輕型卡車整車控制器的研究內(nèi)容與研究意義17-18
• 1.6 本文主要內(nèi)容與章節(jié)結(jié)構18-19
• 1.6.1 主要內(nèi)容18
• 1.6.2 章節(jié)結(jié)構18-19
• 1.7 小結(jié)19-21
• 第2章 電動輕型卡車整車結(jié)構21-37
• 2.1 電動輕型卡車應用特點21
• 2.2 電動輕型卡車整車結(jié)構21-30
• 2.2.1 電機及電機控制器22-27
• 2.2.2 電池及電池管理系統(tǒng)27-28
• 2.2.3 傳感器及儀表28-30
• 2.2.4 其他設備30
• 2.3 整車信息系統(tǒng)：CAN網(wǎng)絡和遠程監(jiān)控終端30-34
• 2.3.1 CAN網(wǎng)絡介紹30-33
• 2.3.2 整車CAN網(wǎng)絡33
• 2.3.3 遠程監(jiān)控終端33-34
• 2.4 整車控制器的主要功能34-35
• 2.5 小結(jié)35-37
• 第3章 電動輕型卡車整車控制器硬件設計與實現(xiàn)37-59
• 3.1 整車控制器的硬件需求分析及整體結(jié)構設計37-40
• 3.1.1 整車控制器硬件功能需求37-39
• 3.1.2 整車控制器硬件性能需求39-40
• 3.1.3 整車控制器硬件整體結(jié)構設計40
• 3.2 核心控制器選擇及最小系統(tǒng)設計40-43
• 3.2.1 核心控制器選擇40-42
• 3.2.2 晶振、復位及看門狗設計42-43
• 3.3 電源設計43-48
• 3.3.1 電源需求分析43
• 3.3.2 電源電路設計43-48
• 3.4 信號輸入模塊及可靠性設計48-51
• 3.4.1 信號輸入及可靠性需求分析48-49
• 3.4.2 信號輸入模塊及可靠性電路設計49-51
• 3.5 信號輸出模塊及可靠性設計51-54
• 3.5.1 信號輸出及可靠性需求分析51-52
• 3.5.2 信號輸出模塊及可靠性電路設計52-54
• 3.6 CAN模塊設計54-56
• 3.6.1 CAN模塊需求分析54
• 3.6.2 CAN模塊設計54-56
• 3.7 印制電路板布局布線設計56-57
• 3.8 整體結(jié)構防護設計及接口選擇57-58
• 3.9 小結(jié)58-59
• 第4章 電動輕型卡車整車控制器軟件設計與實現(xiàn)59-71
• 4.1 整車控制器軟件需求分析59
• 4.2 軟件整體結(jié)構設計59-60
• 4.3 軟件底層驅(qū)動設計60-61
• 4.4 有限狀態(tài)機設計61-64
• 4.4.1 狀態(tài)機分析61
• 4.4.2 狀態(tài)定義及轉(zhuǎn)移條件判定61-63
• 4.4.3 狀態(tài)機模型的程序?qū)崿F(xiàn)63-64
• 4.5 CAN網(wǎng)絡協(xié)議設計64-67
• 4.5.1 CAN網(wǎng)絡協(xié)議介紹及分析64-66
• 4.5.2 CAN網(wǎng)絡協(xié)議設計66-67
• 4.6 Boot Loader及CAN下載軟件設計及應用67-69
• 4.7 小結(jié)69-71
• 第5章 電動輕型卡車整車控制器控制策略設計與實現(xiàn)71-83
• 5.1 整車協(xié)調(diào)控制策略71-74
• 5.1.1 整車上電控制71-73
• 5.1.2 整車驅(qū)動控制73-74
• 5.1.3 整車控制器斷電控制74
• 5.2 能量管理與優(yōu)化控制策略74-80
• 5.2.1 電機輸出功率與電池最大輸出功率的匹配策略74-77
• 5.2.2 電機轉(zhuǎn)矩曲線與加速踏板采集值的修正和限制77-79
• 5.2.3 降功率運行79
• 5.2.4 回饋制動79-80
• 5.3 故障處理策略80-82
• 5.3.1 故障分級策略分析80-81
• 5.3.2 故障分級處理81-82
• 5.4 小結(jié)82-83
• 第6章 電動輕型卡車整車控制器聯(lián)調(diào)、試驗、測試與量產(chǎn)83-99
• 6.1 實驗室測試83-86
• 6.2 裝車聯(lián)調(diào)試驗86-88
• 6.3 道路試驗88-90
• 6.4 整車控制器量產(chǎn)90-92
• 6.5 整車控制器量產(chǎn)測試92-93
• 6.6 國家標準測試93-98
• 6.6.1 測試項目介紹94-96
• 6.6.2 測試結(jié)果96-98
• 6.7 小結(jié)98-99
• 第7章 總結(jié)與展望99-101
• 7.1 工作總結(jié)99
• 7.2 工作展望99-101
• 參考文獻101-105
• 致謝105-107
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果107

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本文編號：976301