电动轻型卡车整车控制器的设计、实现与应用

发布时间：2017-10-05 10:31

  本文关键词：电动轻型卡车整车控制器的设计、实现与应用

  更多相关文章： 整车控制器 电动轻型卡车 有限状态机 嵌入式系统

【摘要】：新能源汽车已经成为汽车工业发展的趋势,其发展迎来了诸多细分市场的需求,电动轻型卡车便是其中之一。电动轻型卡车采用纯电动的驱动方式,具有零污染、低噪声、智能化、定制化程度高等特点,适应国内和国外市场需求。本文针对电动轻型卡车特点设计了整车控制器(Vehicle Control Unit,VCU)硬件与软件,实现了量产和应用。本文根据实际需求计算了电动轻型卡车整车动力参数,选择了合适的车辆部件,确定了整车控制器的控制指标。本文设计并实现了电动轻型卡车整车控制器硬件系统。采用恩智浦半导体(NXP)16位微控制器MC9S12XEQ512作为核心控制芯片,分析实际需求,设计了高、低电平有效数字开关量输入模块,脉冲捕捉输入模块,模拟输入模块,高、低边开关输出模块,隔离的CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)通信模块等功能模块,并从原理图到PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)布局布线进行可靠性设计,使其电路具备较优的电磁兼容特性,使整车控制器整体具备汽车电子级水平。本文设计并实现了电动轻型卡车整车控制器软件架构、CAN通信协议及整车控制策略。采用有限状态机模型作为整车控制器软件的基本结构模型,并采用SAE J1939标准协议及其扩展架构作为整车通信的协议,设计并实现了Boot Loader(引导加载器)用于整车控制器代码CAN总线下载更新。研究了电动轻型卡车应具备的控制需求,设计并实现了整车控制策略,主要分为整车协调控制策略、能量管理与优化策略和故障处理策略三个部分。最后,通过实验室测试、车辆道路试验、量产检测等测试与试验,对整车控制器进行了全面的检验,提高可靠性、安全性验证,通过了国家法定检验机构的国家标准测试,并在电动轻型卡车上取得规模应用,完成了设计目标。
【关键词】：整车控制器 电动轻型卡车 有限状态机 嵌入式系统
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 新能源汽车简介11-12
• 1.2 国际新能源汽车发展情况12-15
• 1.2.1 国际新能源汽车发展历史和现状12-14
• 1.2.2 国际电动卡车发展现状14-15
• 1.3 中国新能源汽车发展情况15-16
• 1.3.1 中国新能源汽车发展历史和现状15
• 1.3.2 中国电动卡车发展现状15-16
• 1.4 电动物流车国内外发展现状和趋势16-17
• 1.5 电动轻型卡车整车控制器的研究内容与研究意义17-18
• 1.6 本文主要内容与章节结构18-19
• 1.6.1 主要内容18
• 1.6.2 章节结构18-19
• 1.7 小结19-21
• 第2章 电动轻型卡车整车结构21-37
• 2.1 电动轻型卡车应用特点21
• 2.2 电动轻型卡车整车结构21-30
• 2.2.1 电机及电机控制器22-27
• 2.2.2 电池及电池管理系统27-28
• 2.2.3 传感器及仪表28-30
• 2.2.4 其他设备30
• 2.3 整车信息系统：CAN网络和远程监控终端30-34
• 2.3.1 CAN网络介绍30-33
• 2.3.2 整车CAN网络33
• 2.3.3 远程监控终端33-34
• 2.4 整车控制器的主要功能34-35
• 2.5 小结35-37
• 第3章 电动轻型卡车整车控制器硬件设计与实现37-59
• 3.1 整车控制器的硬件需求分析及整体结构设计37-40
• 3.1.1 整车控制器硬件功能需求37-39
• 3.1.2 整车控制器硬件性能需求39-40
• 3.1.3 整车控制器硬件整体结构设计40
• 3.2 核心控制器选择及最小系统设计40-43
• 3.2.1 核心控制器选择40-42
• 3.2.2 晶振、复位及看门狗设计42-43
• 3.3 电源设计43-48
• 3.3.1 电源需求分析43
• 3.3.2 电源电路设计43-48
• 3.4 信号输入模块及可靠性设计48-51
• 3.4.1 信号输入及可靠性需求分析48-49
• 3.4.2 信号输入模块及可靠性电路设计49-51
• 3.5 信号输出模块及可靠性设计51-54
• 3.5.1 信号输出及可靠性需求分析51-52
• 3.5.2 信号输出模块及可靠性电路设计52-54
• 3.6 CAN模块设计54-56
• 3.6.1 CAN模块需求分析54
• 3.6.2 CAN模块设计54-56
• 3.7 印制电路板布局布线设计56-57
• 3.8 整体结构防护设计及接口选择57-58
• 3.9 小结58-59
• 第4章 电动轻型卡车整车控制器软件设计与实现59-71
• 4.1 整车控制器软件需求分析59
• 4.2 软件整体结构设计59-60
• 4.3 软件底层驱动设计60-61
• 4.4 有限状态机设计61-64
• 4.4.1 状态机分析61
• 4.4.2 状态定义及转移条件判定61-63
• 4.4.3 状态机模型的程序实现63-64
• 4.5 CAN网络协议设计64-67
• 4.5.1 CAN网络协议介绍及分析64-66
• 4.5.2 CAN网络协议设计66-67
• 4.6 Boot Loader及CAN下载软件设计及应用67-69
• 4.7 小结69-71
• 第5章 电动轻型卡车整车控制器控制策略设计与实现71-83
• 5.1 整车协调控制策略71-74
• 5.1.1 整车上电控制71-73
• 5.1.2 整车驱动控制73-74
• 5.1.3 整车控制器断电控制74
• 5.2 能量管理与优化控制策略74-80
• 5.2.1 电机输出功率与电池最大输出功率的匹配策略74-77
• 5.2.2 电机转矩曲线与加速踏板采集值的修正和限制77-79
• 5.2.3 降功率运行79
• 5.2.4 回馈制动79-80
• 5.3 故障处理策略80-82
• 5.3.1 故障分级策略分析80-81
• 5.3.2 故障分级处理81-82
• 5.4 小结82-83
• 第6章 电动轻型卡车整车控制器联调、试验、测试与量产83-99
• 6.1 实验室测试83-86
• 6.2 装车联调试验86-88
• 6.3 道路试验88-90
• 6.4 整车控制器量产90-92
• 6.5 整车控制器量产测试92-93
• 6.6 国家标准测试93-98
• 6.6.1 测试项目介绍94-96
• 6.6.2 测试结果96-98
• 6.7 小结98-99
• 第7章 总结与展望99-101
• 7.1 工作总结99
• 7.2 工作展望99-101
• 参考文献101-105
• 致谢105-107
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果107

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Paul Weissler ,文阳;2001国外轻型卡车维修新技术[J];汽车维修与保养;2001年05期

2 Paul Weissler ,子瑶;2002款轻型卡车维修服务特别报道[J];汽车维修与保养;2002年05期

3 李邦国 ,韩建保;2004年轻型卡车新技术特征及维修技巧[J];汽车维修与保养;2004年12期

4 庄严;轻卡升级 重拳出击——试驾奥铃捷运轻型卡车记[J];商用汽车;2005年08期

5 吕明娟;;欧洲经典轻型卡车测评[J];汽车与配件;2013年16期

6 曹庆祥;郭福祥;蔡双飞;许国林;;基于一款轻型卡车的制动振动分析研究[J];轻型汽车技术;2013年Z2期

7 杨美虹;福特汽车公司轻型卡车介绍[J];运输车辆;1996年05期

8 Paul Weissler ,文阳;2001国外轻型卡车维修新技术(续)[J];汽车维修与保养;2001年06期

9 李柱宏;;轻型卡车设计的人机工程分应用分析[J];汽车实用技术;2013年12期

10 杨华波;;关于某轻型卡车油底壳与转向横拉杆空间校核方法的研究[J];汽车实用技术;2014年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 曾露婕;徐庆华;杨志坚;丁康;;某轻型卡车传动轴不平衡对离合器壳体动应变影响的测试分析[A];第十二届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2010年

2 贺岚;田磊;;霍尔式速度传感器在轻卡车的应用[A];第九届河南省汽车工程技术研讨会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 李相;丰田公司计划把轻型卡车生产线至移泰国[N];中国汽车报;2002年

2 王玲玲 王秀兰;商家出招 金杯俏销[N];中国机电日报;2000年

3 李焱;欧盟推出客车和轻型卡车新指令草案[N];中国国门时报;2004年

4 辛桦;今年国内轻卡增势趋缓[N];国际经贸消息;2002年

5 卢聪;美国：新国家燃油经济标准受质疑[N];中国石化报;2006年

6 本报记者 周向阳;2014六款轻卡巅峰对决[N];中国交通报;2014年

7 陈令玉;泰国成国际汽车业投资热土[N];国际商报;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 姜志豪;F公司轻型卡车整车产品开发过程管理现状及对策研究[D];吉林大学;2016年

2 白爽;电动轻型卡车整车控制器的设计、实现与应用[D];中国科学技术大学;2016年

3 左小勇;轻型卡车市场营销策略研究[D];山东理工大学;2011年

4 陈东益;某轻型卡车的碰撞安全仿真分析[D];南京理工大学;2013年

5 陈国伟;国Ⅲ标准轻型卡车EGR系统的研究与开发[D];江南大学;2009年

6 董金富;平头轻型卡车驾驶室碰撞安全性仿真[D];合肥工业大学;2008年

，

本文编号：976301