电动汽车VCU故障诊断系统开发与测试

发布时间：2017-08-02 18:29

  本文关键词：电动汽车VCU故障诊断系统开发与测试

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【摘要】：随着世界范围内环境和资源问题的日益突出,各国对纯电动汽车的发展越来越重视。我国从十五期间便确立了发展成为电动汽车强国的发展路线,旨在解决电动汽车开发中的关键技术问题。近几年来,我国电动汽车的发展呈现井喷态势,中国已成为世界上电动汽车产销量最大的国家。然而越来越多质量良莠不齐的电动汽车投向市场的同时,也暴露了越来越多地产品质量问题。大量的电动汽车不具备完善的故障诊断及处理功能,导致用户对电动汽车的体验越来越差。本文依托校企合作项目,在借鉴国内外电动汽车研发成果的基础上,开发纯电动汽车的整车控制器,着重对电动汽车的故障诊断策略进行了研究,并提出了基于双MCU的整车控制器硬件架构。同时,本文针对所研究的故障诊断控制策略,开发了具备故障注入功能的硬件在环试验台,实现了VCU的硬件在环测试。并为国内硬件在环系统的开发提供了一种解决方案。本文重点研究了以下几个方面的内容:(1)对电动汽车整车控制器进行了功能安全分析,并在此基础上对整车控制器的硬件架构进行设计。设计出符合功能安全的整车控制器硬件架构,确保应用层控制策略能够在硬件上实现。(2)开发基于双MCU的纯电动汽车VCU故障诊断策略,提出了主辅MCU协同控制的控制策略。VCU实时监控车辆的故障信息,对于出现的各种故障采用不同的响应方式,确保在任何情况下车辆都能达到最大安全程度,同时根据车辆的状态信息对力矩指令做出修正,从而避免故障进一步升级。(3)开发VCU硬件在环实验台,对以上开发的整车控制策略进行硬件在环仿真。开发针对整车故障的上位机软件,开发基于传感器信号注入的FIU板卡,对整车可能出现的各种故障进行模拟。制定了整车控制器故障诊断策略的测试案例并对测试案例进行分析和优化。(4)进行VCU的HIL测试和实车测试,验证整车控制器故障诊断控制策略,并以此实验结果对所开发的控制策略进行改进和优化。
【关键词】：纯电动车 整车控制器 故障诊断 功能安全 硬件在环
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;U472.9
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 电动汽车发展现状11-13
• 1.2.1 纯电动汽车的国外发展现状12
• 1.2.2 电动汽车国内发展现状12-13
• 1.3 电动汽车电控系统研究现状13-16
• 1.3.1 电动汽车整车控制器的研究现状13-14
• 1.3.2 汽车电控系统故障诊断技术的发展现状14-15
• 1.3.3 整车控制器硬件在环测试系统研究现状15-16
• 1.4 本论文具体的研究内容16-17
• 第2章 VCU功能安全分析与设计17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 ISO26262对汽车电子电气功能安全的要求17-19
• 2.2.1 ISO26262功能安全标准内容简介17-18
• 2.2.2 符合功能安全要求的产品设计和开发18-19
• 2.3 VCU系统的功能安全目标和安全需求分析19-21
• 2.4 整车控制器的DFMEA和FTA分析21-23
• 2.4.1 VCU的DFMEA分析21-22
• 2.4.2 VCU的FTA分析22-23
• 2.5 VCU系统架构设计及安全机制分析23-26
• 2.5.1 双MCU架构的安全机制分析23-24
• 2.5.2 CAN通讯的安全机制24-25
• 2.5.3 信号采集的安全机制25-26
• 2.6 整车控制器硬件确认26-27
• 2.7 本章小结27-29
• 第3章 VCU故障诊断策略的研究29-49
• 3.1 引言29-30
• 3.2 整车控制策略的分析30-31
• 3.2.1 起步模式30
• 3.2.2 正常驱动模式30
• 3.2.3 制动能量回收模式30-31
• 3.3 故障诊断及容错策略在整车控制策略中的实现31-45
• 3.3.1 整车故障分析31-35
• 3.3.2 分级的故障处理算法35-37
• 3.3.3 故障诊断及容错策略37-45
• 3.4 主辅MCU协同控制设计45-47
• 3.4.1 主辅MCU的SPI通信协议的制订45-46
• 3.4.2 主辅MCU协同控制策略46-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第4章 基于HIL的VCU故障诊断测试系统开发49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 HIL系统总体架构方案49-50
• 4.3 上位机模型的开发50-61
• 4.3.1 电动汽车车辆模型51-59
• 4.3.2 上位机控制软件59-61
• 4.4 FIU板卡的硬件架构方案61-62
• 4.5 HIL系统设计结果及确认62-63
• 4.6 本章小结63-65
• 第5章 故障诊断策略的HIL仿真及实车测试65-83
• 5.1 引言65
• 5.2 HIL子系统模型的仿真分析65-69
• 5.2.1 电机模型的仿真分析65-66
• 5.2.2 驾驶员模型的仿真分析66-68
• 5.2.3 电池模型的仿真分析68-69
• 5.3 整车控制器故障诊断策略的HIL仿真测试69-78
• 5.3.1 VCU自检故障注入仿真69-72
• 5.3.2 电驱动系统故障注入仿真72-75
• 5.3.3 动力电池故障注入仿真75-77
• 5.3.4 主MCU故障注入仿真77-78
• 5.4 整车控制系统的实车试验78-82
• 5.4.1 试验准备79-80
• 5.4.2 试验结果分析80-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第6章 全文总结与展望83-85
• 6.1 全文总结83-84
• 6.2 全文展望84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88

【参考文献】

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本文编号：610690