摘 要

在化石燃料日益匮乏和环境污染日益严重的今天，发展新型清洁能源，倡导节能减排生活方式已经成为一种趋势，而电动汽车在其中承担着重要的角色。而整车控制器作为整车控制的核心，其优劣性能直接影响着整车的可靠性，因此研究整车控制器对纯电动汽车的发展有重要的意义。本文主要对整车控制器的硬件电路和软件进行设计。

在硬件方面，通过对纯电动汽车传统动力系统拓扑结构分析，设计纯电动汽车的基本结构和控制网络，在这此基础上进一步设计整车控制器的功能和结构，最后通过模块化设计，把硬件电路搭建起来，完成了硬件电路设计。

在软件方面，主要对整车控制策略进行研究并设计整车控制程序，在确定软件总流程后，再对各个功能模块分别设计，完成了软件部分的设计。

关键词：纯电动汽车；整车控制器；硬件电路；控制策略；控制软件

Abstract

Nowadays, the fossil fuel is deficient day by day and the environmental contamination is increasingly severe. It has become a trend to develop new clean energy and advocate the life style of energy saving and emission reduction, while electric vehicles play a significant role among it. The vehicle controller as the core vehicle control, which directly affects the performance and reliability of the vehicle,so the study of vehicle controller is important to the development of pure electric vehicle.This paper focuses on the vehicle controller hardware and software design.

In terms of hardware,by analyzing pure electric cars the traditional power system topology, this paper has designed Pure electric vehicle the basic structure and control network,and on the base of that, has further designed the vehicle controller function and structure, and finally through the modular design, the hardware circuit has been build up, the hardware circuit design completed.

In the terms of software,this paper focuses on control strategy for the vehicle and vehicle control procedures, after determining the overall flow of the software, each module has been designed to complete the software.

Keywords: Pure electric vehicles ;Pure electric vehicle controller;Vehicle controller hardware ;Control strategy; Control software

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.2 课题研究目的与意义 1

1.3 国内外发展状况 2

1.4 本论文主要研究内容 3

第2章 纯电动汽车整车控制器的结构及功能设计 4

2.1电电混合动力系统拓扑结构研究与分析 4

2.2 纯电动汽车整车基本结构设计 6

2.3 整车控制的网络结构设计 6

2.4纯电动汽车的整车控制器总体设计 7

2.4.1 整车控制器的功能 7

2.4.2 纯电动汽车整车控制器结构设计 8

2.4.3 整车控制器设计技术需求分析 8

2.5 本章小结 9

第3章 整车控制器硬件电路设计 10

3.1 纯电动汽车整车控制器的硬件电路设计 10

3.1.1 整车控制器的主芯片选型 10

3.1.2 电源模块和时钟电路的设计 11

3.1.3 复位电路及断电保护电路 13

3.1.4 模拟信号采集处理电路设计 14

3.1.5 开关量采集处理电路设计 14

3.1.6通信模块的设计 15

3.1.7功率驱动模块的设计 16

3.2 抗干扰设计 16

3.3 本章小结 17

第4章 整车控制策略研究与软件设计 18

4.1 行驶驱动控制策略研究与程序设计 18

4.2 能量管理策略研究与程序设计 20

4.2.1 电动汽车能量流向研究 20

4.2.2 基于模糊控制的能源管理策略研究 21

4.2.3 能量管理策略程序设计 25

4.3 再生制动能量回馈控制策略研究与程序设计 25

4.4纯电动汽车整车控制器软件设计 27

4.4.1 整车控制器软件主流程 27

4.4.2 CAN通信模块程序设计 28

4.4.3 信号采集处理程序与中断服务程序设计 29

4.4.4 故障判断和处理程序设计 30

4.5 本章小结 31

第5章 总结 32

参考文献 33

致谢 34

附录A 信号采集电路与最小系统 35

附录B 电源模块 36

附录C 通信模块和功率驱动电路 37

第1章 绪论

在资源形式日益紧张和环境问题越发严峻的今天，节能减排已然是发展的原则。汽车，这一最日常的交通工具是排放和能耗大户。据统计，截至2015年底，我国机动车保有量接近2.8亿辆，其中汽车占63.7%^[1] 。然而，汽车产业的快速发展对环境保护存在着巨大的威胁，污染环境同时对环境造成不可逆伤害。第一，汽车尾气中排放大量的二氧化碳是导致温室效应的主要原因之一，全球气温升高致使物种灭绝、海平面上升等问题是不容忽视的；其次，含有大量硫、氮的化合物的尾气排放物是形成环境酸雨的主要原因；第三，含有直径小于2.5 μm固体颗粒物的尾气排放物在特定环境条件下能通过一定量的聚集从而形成雾霾，对人体呼吸系统产生长期危害。尤其是雾霾，近几年来以最简单直观的方式引发社会极大关注度。汽车行业的发展不能停止，环境污染的严重性十分显著，追求绿色环境是终生目标，因此电动汽车的设计研发势在必行。尾气排放量随着汽车保有量的增加而增加，特别在人口较为密集的部分城市，与之相关的雾霾等环境问题尤为突出^[2]。为此，国家也出台了一系列的政策来应对，但是未能根本针对到问题，成效不佳。随着国外主流汽车企业陆续在新能源汽车领域找到突破，新能源汽车已成为世界解决环境能源问题的主流。在新能源汽车中，纯电动汽车和混合动力汽车越加受到公众的关注^[3]。2011至今，中国也随着主流开始大力发展新能源汽车相关企业，同时，国家为了推动电动汽车的市场需求，相对地制定了一系列相关补贴政策^[4]。

为了履行国际责任也好，自身发展也好，作为汽车大国的中国，发展新能源汽车势在必行。混合动力电动汽车的动力源由化石燃料和蓄电池组成，发动机和电机联合驱动车轮行驶。燃料电池电动汽车的动力来源于氢燃料电池产生和储存的电能，但是燃料电池具有不可逆性质，在汽车制动过程中不能进行能量回收^[5]。所以，以整体的视角来看纯电动汽车，它的优点则很突出：

1. 零尾气排放、噪声小^[6]。纯电动汽车的电机相对于内燃机，不具有气体排放，并且电机在工作时更为安静。

（2）纯电动汽车结构简单，便于维修^[6]。