纯电动四轮独立驱动汽车整车控制器开发.pdf

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1、学校代码:10286分类号:U4密级:公开UDC:629学号:150306纯电动四轮独立驱动汽车整车控制器开发(应用研究)研究生姓名:李静之导师姓名:陈南教授张丙军(校外导师)申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学一级学科名称机械工程论文答辩日期2018年6月2日二级学科名称车辆工程学位授予日期20年月日答辩委员会主席董利锋评阅人盲审2018年6月2日硕士学位论文纯电动四轮独立驱动汽车整车控制器开发专业名称:车辆工程研究生姓名:李静之导师姓名:陈南本论文获国家自然科学基金面上项目(51375086)资助。DEVELOPMENTOFVEHICLECONTROLUNITOF4IN-WHEE

2、L-MOTORDRIVENEVAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYLIJingzhiSupervisedbyProf.CHENNanandZHANGBing-junSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,

3、也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:日期:东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括

4、以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名:导师签名:日期:摘要纯电动四轮独立驱动汽车整车控制器开发研究生姓名:李静之导师姓名:陈南教授学校名称:东南大学摘要分布式驱动电动汽车以直接转矩控制等优点被广泛关注与研究,而电池、电机与电控是电动汽车研发的三大关键技术。本文研究依托于国家自然科学基金面上项目(51375086)“四轮独立电动轮直驱汽车底盘系统机电耦合摆振控制”,针对电控技术进行研究,基于四轮独立驱动的纯电动汽车设计了一款整车控制器(VehicleControlUnit,VCU),以实现整车安全可靠的运行。首先,根据整车控制器需求确定整车控制系统框架,参考AUTOSA

5、R架构完成了VCU的软硬件框架定义。使用基于模型的V流程开发方法,通过快速控制原型平台完成控制器软件的开发。基于SAEJ1939协议,对整车CAN通信网络进行开发。搭建整车电子底盘,完成外围电路设计与线路布置。最终设计实车实验对整车控制器与整车控制系统各项功能进行验证,实验结果符合设计要求。本文主要工作如下:(1)根据整车设计指标,完成整车控制器与控制系统的总体方案设计。分析纯电动汽车技术指标与设计要求,确定整车控制器的功能需求。设计整车控制系统框架,明确各子控制器、传感器、执行器以及整车通信的技术要求。(2)对整车控制策略进行设计。首先,根据电动汽车运行工况对整车工作模式进行划分,设计

6、工作模式间的跳转逻辑。设计转矩需求解析策略,根据驾驶员输入与整车状态确定输出转矩。在整车安全上,从软件与硬件层面对高压安全进行设计。(3)通过CAN网络实现整车控制器与子控制器和传感器等的通信。基于SAEJ1939协议,对整车通信分别从物理层、数据链路层和网络应用层进行设计,为整车通信设定完整的通信协议,保证整车通信的可靠性、可读性与可扩展性。(4)基于Woodward/MotoHawk快速控制原型平台在MATLAB/Simulink/Stateflow下完成整车控制器模型的搭建。根据使用工况完成I/O引脚的初始化配置以及数据预处理。利用Stateflow搭建工作模式状态机,实现整车各工

7、作模式的定义与跳转,和各工作模式下对执行器的控制。搭建转矩需求模块,考虑踏板开度、电池SOC、电池和电机温度等因素计算整车转矩需求。编写m文件完成CAN协议的封装,实现CAN报文的解析与打包。(5)完成整车电子底盘各电气器件的布置。对传感器、执行器和各子系统等进行布置,为相应电气器件设计外围电路,并完成整车强弱电电气线路的布置。设计人机交互界面,实现整车运行状态的实时显示,以及驾驶员对整车控制参数的标定与设定。(6)设计实车实验对整

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