纯电动车整车控制策略及控制器的研究

上海交通大学硕士学位论文纯电动车整车控制策略及控制器的研究学校：上海交通大学院系：机械与动力工程学院班级：B0702094学号：1070209160硕士生：姜海斌工程领域：车辆工程导师：黄宏成（副教授）上海交通大学机械与动力工程学院二〇一〇年一月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofengineerMasterRESEARCHONVEHICLECONTROLSTRATEGYANDCONTROLLEROFELECTRICVEHICLEAuthor:JiangHaibinSpecialty:VehicleEngineeringAdvisor:HuangHongchengSchoolofMechanicalEngineeringShanghaiJiaoTongUnversityShanghai,P.R.ChinaJan.,2010上海交通大学工学硕士学位论文摘要I纯电动车整车控制策略及控制器的研究摘要纯电动汽车的整车控制策略和能量管理，对纯电动车的动力性、安全性和可靠性起着决定作用。高效和良好的控制策略可以提高纯电动车的整车性能，因此需要针对纯电动车的控制特点开发出相应的控制策略和控制器。本文分析了纯电动车动力系统的结构，对其动力系统部件进行了参数计算和选型，并利用CRUISE仿真软件建立了纯电动车的整车动力学仿真模型，对车辆动力性能进行了仿真研究，验证了部件选型的正确性。针对纯电动车的特点及各种因素，本文提出了动力电池及整车能量管理的策略。整车控制系统依据驾驶员操作意图和车辆状态，按照工作模式划分，制定了相应的控制策略及控制流程图，保证车辆在各个模式下都能稳定和安全的运行。同时，对电动车特有的制动能量回馈进行了研究和仿真，达到增加能量，提高续驶里程的目的。根据整车控制器的设计要求，以单片机MC9S09DZ60为核心对纯电动车整车控制器进行设计。利用了单片机中模块的调用实现控制要求。同时，根据功能定义对整车控制器的信号采集和转换电路进行设计。通过对控制器软硬件的设计实现车辆的控制功能。上海交通大学工学硕士学位论文摘要II综上所述，论文以纯电动车动力系统及整车控制系统为研究对象，提出了一种纯电动车整车控制策略及控制器的设计方案。该设计方案为未来研究纯电动车的整车控制提供了理论依据，对于纯电动车的设计与优化具有一定的指导作用。关键词：纯电动车，CRUISE，控制策略，能量管理，制动能量回馈，整车控制器上海交通大学工学硕士学位论文ABSTRACTIIIResearchonVehicleControlStrategyandControllerofElectricVehicleABSTRACTThevehicleenergymanagementcontrolstrategyplayadecisiveroleinthenormaloperation,safetyandreliabilityofpureelectricvehicle.HighefficientandoptimizedsystemcontrollogicswillprovideabetterEVperformance.Therefore,vehiclecontrolstrategyandcontrollerarerequiredinaccordancewiththecontrolcharacteristicsofpureelectricvehicle.Thisarticleintroducesthestructureofelectricvehiclepowertrainsystem,andchoosestheappropriatecomponentsinaccordingtotheperformancerequirements.WiththeuseofCRUISEsoftware,thevehicledynamicsmodelissetupandthedynamicsperformanceissimulatedatthesametime.Thissimulationverifiesthecorrectnessofcomponentselection.Accordingthecharacteristicsofelectricvehicleandotherfactors,thisarticlepresentspowerbatteryandvehicleenergymanagementstrategies.Basedondriveroperation,vehicleconditionsanddifferentdrivemode,thecorrespondingcontrolstrategyandcontrolflowchartaredesignedtoensurethestabilityandsafetyofvehicleoperation.Meanwhile,regenerativebrake上海交通大学工学硕士学位论文ABSTRACTIVstrategyisstudiedandsimulatedwithpurposeofincreasingenergyandimprovingthedriverangeofvehicle.ThevehiclecontrollerisdesignedwithMC9S08DZ60single-chipmicrocomputersystem.Somerequirementsarearchivedwiththemodulesofsinglechip.Meanwhile,signalacquisitionandconversioncircuitofcontrollerisdesigned.Throughthesoftwareandhardwaredesign,vehiclecontrolfunctionsarerealized.Insummary,Thisarticleuseselectricvehiclecontrolsystemasstudyingobjectandthenproposesadesignprogramaboutelectricvehiclecontrolstrategyandcontroller.ThisdesignprogramprovidesatheoreticalbasisforvehiclecontrolofEVandhasacertainroleinguidingforthedesignandoptimizationofEV.Keywords:ElectricalVehicle,CRUISE,Controlstrategy,Energymanagement,Regenerativebrake，VehicleController上海交通大学工学硕士学位论文目录目录摘要.........................................................................IABSTRACT....................................................................III第一章绪论...................................................................11.1纯电动汽车发展的背景.......................................................11.2国内外电动汽车的发展现状...................................................21.3纯电动汽车的关键技术.......................................................31.3.1基于CAN总线的整车控制网络.............................................31.3.2动力总成系统及能源管理.................................................31.3.3能量回馈系统...........................................................41.3.4整车控制器.............................................................51.4课题来源与本文主要研究内容.................................................51.4.1课题来源...............................................................51.4.2本课题主要研究内容.....................................................6第二章纯电动车动力系统参数匹配及仿真..........................................72.1引言.......................................................................72.2纯电动车动力系统结构.......................................................72.3动力系统参数匹配...........................................................82.3.1驱动电机选择和参数匹配.................................................92.3.2动力电池选择和参数匹配................................................122.4基于CRUISE整车动力性能仿真...............................................142.4.1仿真软件CRUISE简介...................................................152.4.2仿真中用到的主要模块和参数设置........................................162.4.3CRUISE仿真过程及分析.................................................172.5本章小结..................................................................21第三章纯电动车整车控制策略设计...............................................223.1纯电动车控制系统及结构....................................................223.2纯电动车的基本控制策略....................................................253.3纯电动车能量管理策略......................................................253.3.1动力电池管理..........................................................253.3.2电动汽车工况的控制流程和切换..........................................273.3.3系统工作模式分析........................................