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中文题名:

 基于模型的纯电动汽车整车控制器开发    

姓名:

 唐陆奇    

学号:

 1049721202226    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 080703    

学科名称:

 动力机械及工程    

学生类型:

 硕士    

学位:

 工学硕士    

学校:

 武汉理工大学    

院系:

 汽车工程学院    

专业:

 动力机械及工程    

研究方向:

 车辆新能源及其动力装置    

第一导师姓名:

 杜常清    

第一导师院系:

 武汉理工大学    

完成日期:

 2015-05-19    

答辩日期:

 2015-05-19    

中文关键词:

 纯电动汽车 ; 整车控制器 ; 控制策略 ; 基于模型    

中文摘要:

  随着环境污染、能源紧张问题的加剧,以及我国对电动汽车的大力扶持政策,当前电动汽车正处于蓬勃发展的良好机遇期。整车控制器作为电动汽车的关键零部件之一对电动汽车的综合性能具有重要影响,开发出一款理想的整车控制器能够加快电动汽车的普及,促进电动汽车的产业化进程。因此本文以纯电动汽车整车控制系统为研究对象,对纯电动汽车控制系统及关键零部件特性进行了深入分析,并以此为依据,设计了整车控制策略。然后采用基于模型的开发手段开发了一款纯电动汽车整车控制器。本文的主要研究工作如下:

  1)分析了纯电动汽车整车控制系统结构及工作原理,根据整车控制器功能设计要求,提出了整车控制器系统需求,并以此为依据和目标完成了整车控制器系统软硬件结构设计;

  2)在上述系统结构框架内,根据系统需求,以实现驾驶员期望的转矩和车速为控制目标,设计了整车控制策略,包括开环转矩控制、闭环车速控制、安全保护三个主要方面;

  3)基于MATLAB/Simulink搭建了整车控制模型,实现上述整车控制策略。然后利用Simulink的模型验证工具箱对开发的整车控制策略进行了早期模型级别的验证,包括建模规范检查、测试用例设计、模型单元测试和模型集成测试;

  4)利用Targetlink软件,将MATLAB控制模型进行了代码生成,转换为C代码。并在Fujitsu底层单片机开发环境Softune中,完成了模型C代码与底层驱动代码的集成、编译调试工作,实现了整车控制器软件开发工作;

  5)基于dSPACE公司的DS1103系统搭建了整车控制器硬件在环仿真测试平台,在半实物仿真环境中测试所开发的整车控制器,验证了所设计软硬件能够符合系统设计需求;

  6)搭建了纯电动汽车整车控制系统台架,进行了台架试验,在真实电磁环境中验证了整车控制器的实时性和抗电磁干扰能力。最后,通过实车上路试验,验证了所开发整车控制器,能够控制纯电动汽车按照驾驶员期望稳定行驶,实现了快速、准确的转矩响应与低速、坡道等复杂路面的车速控制。

参考文献:

[1] 张小曳,孙俊英,王亚强等. 我国雾-霾成因及其治理的思考[J]. 科学通报,2013,13:1178-1187.

[2] 中国政府网.节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)[EB/OL].[2012-07-09]. http://www.gov.cn/zwgk/2012-07/09/content_2179032.htm

[3] 杨庆保. 纯电动汽车整车控制器研究[D]. 北京交通大学, 2012.

[4] 崔俊博,张勇,王晶星. 电动汽车用动力电池的研究[J]. 新技术新工艺,2010,09:81-84.

[5] 宋永华, 阳岳希, 胡泽春. 电动汽车电池的现状及发展趋势[J]. 电网技术, 2011, (4):1-7.

[6] 黎林. 纯电动汽车用锂电池管理系统的研究[D].北京交通大学,2009.

[7] 马东辉,吴煜,王猛猛. 电机在新能源汽车上的应用[J]. 林业机械与木工设备,2013,06:13-17.

[8] 肖梦. 车用电机控制器的开发及其关键技术的研究[D].合肥工业大学,2010.

[9] 张翔. 纯电动汽车整车控制器进展[J]. 汽车电器,2011,02:1-5.

[10] 中国电子网.电动汽车控制器及驱动电机在我国现状分析[EB/OL].[2012-09-04]. http://www.21ic.com/app/auto/201209/141467.htm.

[11] Eo J S, Jung Y K, Park D R, et al. Development of Combined Control Unit for Hybrid Electric Vehicle[C]. SAE Technical Paper, 2010-01-0484.

[12] Borman S, Kennedy G, Cains T, et al. The Development of a Flexible Hybrid Vehicle Control Unit[C]. SAE Technical Paper, 2014-01-1907.

[13] Fujimoto H, Amada J, Maeda K. Review of traction and braking control for electric vehicle[C]//Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 2012 IEEE. IEEE, 2012: 1292-1299.

[14] Pennycott A, De Novellis L, Gruber P, et al. Optimal braking force allocation for a four-wheel drive fully electric vehicle[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, 2014, 228(8): 621-628.

[15] Gao Y, Ehsani M. Electronic Braking System of EV And HEV---Integration of Regenerative Braking, Automatic Braking Force Control and ABS[C]. SAE Technical Paper, 2001-01-2478.

[16] 田真,张曼雪,董婷婷等. 基于V模式的整车控制系统开发及模型单元测试[J]. 汽车工程学报,2012,06:458-463.

[17] 陈素梅,胡杰强,徐战林. 纯电动车整车控制器设计[A]. 河南省汽车工程学会.第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C].河南省汽车工程学会,2009:3.

[18] 张海波,康凯. 五大集团新能源汽车产业发展现状对标[J]. 汽车工业研究,2015,03:54-59.

[19] 吴敏. 电动汽车整车控制器基础软件开发及控制策略研究[D].吉林大学,2014.

[20] 邱会鹏. 纯电动汽车整车控制器的研究[D].哈尔滨工业大学,2014.

[21] 何涛. 电动汽车整车控制器软件设计及关键技术研究[D].清华大学,2010.

[22] Wasicek A. Protection of Intellectual Property Rights in Automotive Control Units[C]. SAE Technical Paper, 2014-01-0338.

[23] Lotoczky R E, Schwager M. New methods of debugging and testing improve the software quality of AUTOSAR ECUs[C]. SAE Technical Paper, 2013-01-0427.

[24] 文凯,夏珩,裴锋等. 基于ISO 26262的电动四驱混合动力系统功能安全概念设计[J]. 机电工程技术,2012,12:74-76.

[25] 刘佳熙,郭辉,李君. 汽车电子电气系统的功能安全标准ISO26262[J]. 上海汽车,2011,10:57-61.

[26] 李茗. 汽车电子产品的开发[J]. 汽车工程,2004,03:367-372.

[27] 朱庆林. 混合动力汽车多能源动力总成控制器现代开发方法研究[D].吉林大学,2005.

[28] Mahapatra S, Egel T, Hassan R, et al. Model-based design for hybrid electric vehicle systems[C]. SAE Technical Paper, 2008-01-0085.

[29] Sandmann G, Thompson R. Development of AUTOSAR software components within model-based design[C]. SAE Technical Paper, 2008-01-0383.

[30] Khan I, Madhukar M, Narula M, et al. Model Based Design of xEV Powertrain Controls[C]. SAE Technical Paper, 2012-28-0023.

[31] Schnabler M, Stifter C. Model-Based Design Methods for the Development of Transmission Control Systems[C]. SAE Technical Paper, 2014-01-0304.

[32] Karle U S, Subramaniam A, Venkatesan K P, et al. Development of Antilock Braking System (ABS) Controller Using Model Based Development (MBD) from Concept to Vehicle Trials[C]. SAE Technical Paper, 2013-26-0084.

[33] Vitkin L, Dong S, Searcy R, et al. Effort Estimation in Model-Based Software Development[C]. SAE Technical Paper, 2006-01-0309.

[34] 金文思.使用基于模型的设计开发汽车电子控制系统[EB/OL].[2008-11-27]. http://cn.mathworks.com/videos/developing-automotive-electronic-control-systems-with-model-based-design-82499.html?s_iid=rwp_rw_SE_cta1&s_tid=gn_loc_drop

[35] Dieterich K. Methods and tools for the efficient development of automotive electronics[C]. SAE Technical Paper, 1995-05-71.

[36] Jambhale M S, Kale J, Saraf M R, et al. Use of Software/Hardware-in-Loop Technique for Development of Semi-Active Suspension[C]. SAE Technical Paper, 2015-26-0007.

[37] Fey I, Mller J, Conrad M. Model-based design for safety-related applications[J]. Proceedings of SAE Convergence, 2008: 231-274.

[38] dSPACE. Model Based Control Design[EB/OL].[2015-04-09].

http://www.dspace.com/en/inc/home/products/systems/controldesign.cfm

[39] 张巍. 气压制动系统ABS硬件在环测试平台研究[D].武汉理工大学,2013.

[40] GB/T 18384.2- 2001. 电动汽车安全要求第2部分:功能安全和故障防护[S].

[41] 李哲. 纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究[D].清华大学,2011.

[42] 赵奕凡. 电动汽车锂离子动力电池状态估算方法研究[D].武汉理工大学,2014.

[43] 张佩. 车用动力电池组效率特性研究[D].武汉理工大学,2012.

[44] 高明煜. 动力电池组SOC在线估计模型与方法研究[D].武汉理工大学,2013.

[45] 卢燕. 城市工况汽车走—停巡航算法的研究[D].吉林大学,2007.

[46] 郑义鹏. 电动汽车低速巡航控制策略及仿真研究[D].西南交通大学,2014.

[47] 王丽君,李擎,童朝南等. 时滞系统的自抗扰控制综述[J]. 控制理论与应用,2013,12:1521-1533.

[48] 韩京清. 自抗扰控制技术[J]. 前沿科学,2007,01:24-31.

[49] 黄焕袍,万晖,韩京清. 安排过渡过程是提高闭环系统“鲁棒性、适应性和稳定性”的一种有效方法[J]. 控制理论与应用,2001,S1:89-94.

[50] 韩京清. 自抗扰控制技术: 估计补偿不确定因素的控制技术[M].北京:国防工业出版社,2008:19-32.

[51] 余志生. 汽车理论[M]. 第5版. 北京:机械工业出版社, 2009.16-17.

[52] 王金龙. 交流电动机热过载及堵转保护原理研究及建模[D].黑龙江大学,2013.

[53] 车讯网.日产召回105万辆Q系列/聆风等[EB/OL].[2014-03-27].

http://www.chexun.com/2014-03-27/102383712.html

[54] ISO 26262-1:2011(E) . Road vehicles -Functional safety[S].

[55] Control Algorithm Modeling Guidelines Using MATLAB?, Simulink?, and Stateflow?[S]. V3. 0, The Mathworks, Inc.

[56] 杨国青,厉蒋. 基于ISO 26262功能安全标准的汽车电子系统测试方法(上)[J]. 电子产品世界,2013,04:31-34+49.

[57] 韩京清. 时滞对象的自抗扰控制[J]. 控制工程,2008,S2:7-10+18.

中图分类号:

 U469.72    

馆藏号:

 U469.72/2226/2015    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

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