并联混合动力汽车电控系统设计与实现
发布时间：2021-08-29 22:12
随着世界能源危机和环境问题的加剧,各国纷纷都对汽车高效率、低排放提出了更高的要求。整车电控系统是混合动力汽车的核心之一。本文先从常用的混合动力系统如何发挥功效的工作原理分析出发,以此分析为基础,将并联混合动力汽车作为本次研究的重点,同时在其电控系统层面上做出设计构建并给出调试,研究内容可概括以下几个部分:（1）对混合动力汽车整车控制系统进行需求分析,制定研究的总体方案。在方案执行环节中实现了对几种常用的混合动力系统如何运作的原理及其具备的特征和性能展开了分析并加以比对,经过比对后在混合动力系统结构组成上最终选取了并联形式。分析了并联混合动力技术的背景和研究意义,总结了国内外并联混合动力技术的研究现状,分析了并联混合动力汽车未来发展的关键技术。结合具体车型,设计了并联混合动力系统方案,并对汽车的运行模式进行划分。（2）根据整车电控系统功能和性能的要求,完成控制系统硬件的模块化设计。同时对构建形成混合动力电控系统的要素展开了研究,基于此,给出混合电控系统的硬件方案,并设计了硬件电路。本文电控系统的主芯片选用单片机作为控制系统的核心,硬件设计采用模块化方案,具体包括:最小系统模块、电源模块、...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
混合动力汽车整车组成架构
第二章混合动力汽车控制系统的需求分析和总体方案设计9图2.2HEV动力系统的整车功率流向示意图Fig.2.2SchematicdiagramofthevehiclepowerflowdirectionoftheHEVpowersystem在图2.2中，SC是锂离子电池和超级电容组成的混合储能系统，Alt.代表油电混动系统。2.2控制系统需求分析2.2.1整车控制系统的功能驾驶人员在操作汽车过程中，若踩踏汽车的油门、制动踏板以及对变速器等装置执行控制操作时，相关的控制信息会经由传感器完成信息的传输，输送至HCU，此外，BMS充放电的相关信息情况可以经由CAN总线实现传输，并输入到控制器内[48]。当HCU接收到数据信息后会发挥控制功能完成对信息的处理，得出计算结果，再利用CAN总线完成对输出控制信号的传输，进入到每个二级控制器内，进而达成对汽车运作及能量控制的功能。整车控制器含有诸多功能，具体如下：1．动力分配管理确保混合动力汽车处于正常的运行状态，需要以HCU为前提，完成对汽车的驱动转矩、速度、发动机转矩等诸多要素的控制信号的处理，结合计算结果并以预先设定的控制方案，实现对HCU的控制，确保其能够在各个工作模式中实现灵活的转换。在汽车以较低速度执行起动操作时，在对动力源的选取上会使用转矩比较大的ISU电动机实现动力的供应。在汽车将速度进行提升运行时，在动力源层面选用可发动机及ISG电动机两个设备，在协作下完成动力的供应[49]。在驾驶员执行制动操作时，能够将在制动环节中形成的机械能进行回收至蓄电池组中完成充电目标。2．制动能量回收在混合动力汽车处于滑行或者是制动状态中，ISG电动机在此状态下会启动发电性能并可以实现对汽车形成的机械能的转换，经过转化操作后所得到的电能可
第二章混合动力汽车控制系统的需求分析和总体方案设计11济性、效率等方面非常优异的车用级单片机。2．信号处理模块承担着对模拟信号的收集，获悉驾驶员在行驶过程中的目的的任务，此外，需要完成对车速、发动机转速等数据信息的收集，并对此信号及继电器等开关量信息执行传输操作。3．CAN通讯模块HCU获取控制信息可以通过两种形式实现。其一是汽车传感器收集到相关信息，并传递给HCU；另一种是经过对CAN总线的使用完成对每个ECU情况的传输。2.3混合动力汽车电控系统基本类型及特点动力传动系统配置及组合的形式具有区别性，以此作为依据标准可以把混合动力系统混分成不同的种类，即为串联式、并联式、混联式以及轮边式。以下给出详细的阐述：2.3.1串联式通过图2.3结构图能够得到这一类型的混合动力系统包含了许多设备要素，不同的要素所具备的性能也有所区别，如发动机主要任务是提供动力、充能液压泵承担着为蓄能器供应高压液压油的任务以及工作液压泵/马达等诸多设备。以压力液压流体形式为基础实现对充能液压泵和工作液压泵/马达的串联传输可以完成系统动力传动的目标[54]。图2.3串联式系统结构图Fig.2.3Serialsystemstructurediagram在此结构中，当处于动力的传输环节下，发动机和汽车车轮之间会形成解耦现象，基于此原因发动机能够进行间歇性的运行，并且可以结合当时所处的环境状态选取相适应的方案手段，促使发电机的运作效率可以一直维持在较高段内。发动机在对液压动力系统的高压液压油的供应上所使用的方式是利用机械传动的
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017(06)
[2]混合动力汽车结构及电控系统的分析研究[J]. 李浩,冉彤. 科技资讯. 2017(08)
[3]汽车控制的研究现状与展望[J]. 陈虹,宫洵,胡云峰,刘奇芳,高炳钊,郭洪艳. 自动化学报. 2013(04)
[4]混合动力汽车电控系统的研究[J]. 朱明娟. 科技信息. 2012(20)
[5]汽车技术的发展动向及我国的对策[J]. 李克强. 汽车工程. 2009(11)
[6]汽车新型能源动力系统技术战略与研发进展[J]. 欧阳明高. 内燃机学报. 2008(S1)
[7]基于V模式的混合动力汽车多能源动力总成控制器开发平台[J]. 朱庆林,王庆年,曾小华,于远彬,王鹏宇. 吉林大学学报(工学版). 2007(06)
[8]CAN总线混合动力骄车电控系统的设计与实现[J]. 崔刚,阎立江,曲峰. 哈尔滨工业大学学报. 2005(11)
[9]混合动力汽车电控系统[J]. 阎立江,崔刚,曲峰. 电子产品世界. 2003(18)
博士论文
[1]汽车电控单元的热和电磁兼容优化设计研究[D]. 任国峰.上海交通大学 2015
[2]面向产品工程化的混合动力客车控制系统研究[D]. 刘吉顺.吉林大学 2013
[3]电控液驱混合动力车辆关键技术研究[D]. 李翔晟.南京理工大学 2012
[4]混合动力发动机电控管理系统开发及排放控制研究[D]. 王存磊.上海交通大学 2012
[5]气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究[D]. 陈平录.浙江大学 2010
[6]混合电动汽车制动系统的控制技术研究[D]. 于翔鹏.武汉理工大学 2009
[7]基于CAN总线的混合动力汽车辅助动力单元系统与控制策略研究[D]. 曹珊.吉林大学 2007
[8]电控汽油机智能控制策略及故障诊断的研究[D]. 李国勇.太原理工大学 2007
硕士论文
[1]混合动力汽车制动协调及稳定性控制策略研究[D]. 丁辉.吉林大学 2017
[2]普锐斯混合动力汽车故障诊断实验系统的设计研究[D]. 王梦瑶.天津职业技术师范大学 2016
[3]混合动力客车AMT执行机构及电控系统研究[D]. 冯金泉.华北水利水电大学 2015
[4]增程式混合动力汽车辅助动力系统ECU优化设计[D]. 李晔.合肥工业大学 2015
[5]汽车复杂电控系统混杂通信网络的设计[D]. 陈曦.吉林大学 2014
[6]基于TC1766并联式混合动力汽车整车控制器的研究[D]. 高天一.哈尔滨理工大学 2014
[7]液压混合动力汽车电控系统研究与开发[D]. 周英超.山东理工大学 2013
[8]并联混合动力客车电控离合器系统开发[D]. 马驰原.吉林大学 2012
[9]基于TC1766的混合动力轿车整车控制器的研究[D]. 邴甲晨.哈尔滨理工大学 2011
[10]基于双转子电机的混合动力四驱汽车双模制动系统研究[D]. 旷鹏.华南理工大学 2010
本文编号：3371478
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
混合动力汽车整车组成架构
第二章混合动力汽车控制系统的需求分析和总体方案设计9图2.2HEV动力系统的整车功率流向示意图Fig.2.2SchematicdiagramofthevehiclepowerflowdirectionoftheHEVpowersystem在图2.2中，SC是锂离子电池和超级电容组成的混合储能系统，Alt.代表油电混动系统。2.2控制系统需求分析2.2.1整车控制系统的功能驾驶人员在操作汽车过程中，若踩踏汽车的油门、制动踏板以及对变速器等装置执行控制操作时，相关的控制信息会经由传感器完成信息的传输，输送至HCU，此外，BMS充放电的相关信息情况可以经由CAN总线实现传输，并输入到控制器内[48]。当HCU接收到数据信息后会发挥控制功能完成对信息的处理，得出计算结果，再利用CAN总线完成对输出控制信号的传输，进入到每个二级控制器内，进而达成对汽车运作及能量控制的功能。整车控制器含有诸多功能，具体如下：1．动力分配管理确保混合动力汽车处于正常的运行状态，需要以HCU为前提，完成对汽车的驱动转矩、速度、发动机转矩等诸多要素的控制信号的处理，结合计算结果并以预先设定的控制方案，实现对HCU的控制，确保其能够在各个工作模式中实现灵活的转换。在汽车以较低速度执行起动操作时，在对动力源的选取上会使用转矩比较大的ISU电动机实现动力的供应。在汽车将速度进行提升运行时，在动力源层面选用可发动机及ISG电动机两个设备，在协作下完成动力的供应[49]。在驾驶员执行制动操作时，能够将在制动环节中形成的机械能进行回收至蓄电池组中完成充电目标。2．制动能量回收在混合动力汽车处于滑行或者是制动状态中，ISG电动机在此状态下会启动发电性能并可以实现对汽车形成的机械能的转换，经过转化操作后所得到的电能可
第二章混合动力汽车控制系统的需求分析和总体方案设计11济性、效率等方面非常优异的车用级单片机。2．信号处理模块承担着对模拟信号的收集，获悉驾驶员在行驶过程中的目的的任务，此外，需要完成对车速、发动机转速等数据信息的收集，并对此信号及继电器等开关量信息执行传输操作。3．CAN通讯模块HCU获取控制信息可以通过两种形式实现。其一是汽车传感器收集到相关信息，并传递给HCU；另一种是经过对CAN总线的使用完成对每个ECU情况的传输。2.3混合动力汽车电控系统基本类型及特点动力传动系统配置及组合的形式具有区别性，以此作为依据标准可以把混合动力系统混分成不同的种类，即为串联式、并联式、混联式以及轮边式。以下给出详细的阐述：2.3.1串联式通过图2.3结构图能够得到这一类型的混合动力系统包含了许多设备要素，不同的要素所具备的性能也有所区别，如发动机主要任务是提供动力、充能液压泵承担着为蓄能器供应高压液压油的任务以及工作液压泵/马达等诸多设备。以压力液压流体形式为基础实现对充能液压泵和工作液压泵/马达的串联传输可以完成系统动力传动的目标[54]。图2.3串联式系统结构图Fig.2.3Serialsystemstructurediagram在此结构中，当处于动力的传输环节下，发动机和汽车车轮之间会形成解耦现象，基于此原因发动机能够进行间歇性的运行，并且可以结合当时所处的环境状态选取相适应的方案手段，促使发电机的运作效率可以一直维持在较高段内。发动机在对液压动力系统的高压液压油的供应上所使用的方式是利用机械传动的
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017(06)
[2]混合动力汽车结构及电控系统的分析研究[J]. 李浩,冉彤. 科技资讯. 2017(08)
[3]汽车控制的研究现状与展望[J]. 陈虹,宫洵,胡云峰,刘奇芳,高炳钊,郭洪艳. 自动化学报. 2013(04)
[4]混合动力汽车电控系统的研究[J]. 朱明娟. 科技信息. 2012(20)
[5]汽车技术的发展动向及我国的对策[J]. 李克强. 汽车工程. 2009(11)
[6]汽车新型能源动力系统技术战略与研发进展[J]. 欧阳明高. 内燃机学报. 2008(S1)
[7]基于V模式的混合动力汽车多能源动力总成控制器开发平台[J]. 朱庆林,王庆年,曾小华,于远彬,王鹏宇. 吉林大学学报(工学版). 2007(06)
[8]CAN总线混合动力骄车电控系统的设计与实现[J]. 崔刚,阎立江,曲峰. 哈尔滨工业大学学报. 2005(11)
[9]混合动力汽车电控系统[J]. 阎立江,崔刚,曲峰. 电子产品世界. 2003(18)
博士论文
[1]汽车电控单元的热和电磁兼容优化设计研究[D]. 任国峰.上海交通大学 2015
[2]面向产品工程化的混合动力客车控制系统研究[D]. 刘吉顺.吉林大学 2013
[3]电控液驱混合动力车辆关键技术研究[D]. 李翔晟.南京理工大学 2012
[4]混合动力发动机电控管理系统开发及排放控制研究[D]. 王存磊.上海交通大学 2012
[5]气动燃油混合动力车混合效能分析及其电控气动发动机的研究[D]. 陈平录.浙江大学 2010
[6]混合电动汽车制动系统的控制技术研究[D]. 于翔鹏.武汉理工大学 2009
[7]基于CAN总线的混合动力汽车辅助动力单元系统与控制策略研究[D]. 曹珊.吉林大学 2007
[8]电控汽油机智能控制策略及故障诊断的研究[D]. 李国勇.太原理工大学 2007
硕士论文
[1]混合动力汽车制动协调及稳定性控制策略研究[D]. 丁辉.吉林大学 2017
[2]普锐斯混合动力汽车故障诊断实验系统的设计研究[D]. 王梦瑶.天津职业技术师范大学 2016
[3]混合动力客车AMT执行机构及电控系统研究[D]. 冯金泉.华北水利水电大学 2015
[4]增程式混合动力汽车辅助动力系统ECU优化设计[D]. 李晔.合肥工业大学 2015
[5]汽车复杂电控系统混杂通信网络的设计[D]. 陈曦.吉林大学 2014
[6]基于TC1766并联式混合动力汽车整车控制器的研究[D]. 高天一.哈尔滨理工大学 2014
[7]液压混合动力汽车电控系统研究与开发[D]. 周英超.山东理工大学 2013
[8]并联混合动力客车电控离合器系统开发[D]. 马驰原.吉林大学 2012
[9]基于TC1766的混合动力轿车整车控制器的研究[D]. 邴甲晨.哈尔滨理工大学 2011
[10]基于双转子电机的混合动力四驱汽车双模制动系统研究[D]. 旷鹏.华南理工大学 2010
本文编号：3371478
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