燃料电池电动轿车整车控制及能量流管理系统的研究与实现

摘要

开发电动汽车,在能源环保形式日益严峻的情况下倍受瞩目.燃料电池电动轿车以其特有的优势成为未来环保汽车的首选之一,该文以开发研究电动汽车为背景,以燃料电池电动轿车为研究对象,开展对整车控制及能量流管理系统的研究,主要研究成果如下:该文对燃料电池以及燃料电池电动车的类型、结构和硬件构成作了细致的分析.讨论了燃料电池电动轿车电气系统的结构,即整车控制及能量流管理系统、燃料电池发动机、DC/DC变换器、镍氢电池包、电机驱动系统等.详细分析了各组成模块的结构和功能,重点设计了整车控制及能量流管理系统.以数字信号处理器(DSP)为控制器核心,设计了整车控制及能量流管理系统的硬件系统,并设计了与各模块通信的接口模块;基于DSP的软件开发平台,对整车控制及能量流管理系统的软件系统进行了研究和设计.软硬件系统在整车联调过程中获得了满意的控制效果.基于CAN现场总线,研究解决了燃料电池电动轿车控制系统的通信方案和组网方式.基于标准的CAN协议,制定了适合于燃料电池电动汽车的通信协议,引入了抗干扰能力强的光纤传输介质,构建了分布式控制系统,并成功应用到FCEV整车系统中.提出了整车控制策略和能量流管理策略,基本形成了一套适合于燃料电池电动轿车整车控制系统的控制策略和算法.该文分析并提出燃料电池电动轿车的操纵策略,引入模糊控制思想,实现了对整车的运动控制;对车用两种能源电池的特性作了比较,得出各自的优势,提出了两种合理的能量流管理策略,通过分析比较给出了目前的具体实施方案.整个系统在调试过程中运行稳定,基本形成了具有自主知识产权的整车控制及能量流管理系统的雏形.通过实际道路行驶试验,获得满意的控制效果.

目录

文摘

英文文摘

第1章概述

1.1引言

1.2课题研究意义及来源

1.2.1课题研究意义

1.2.2课题来源

1.3国内外发展现状

1.3.1电动汽车的发展

1.3.2燃料电池电动汽车的发展

1.3.3现场总线的发展

1.4主要研究内容

第2章燃料电池电动轿车控制系统整体结构

2.1燃料电池电动轿车

2.1.1燃料电池的类型及优势

2.1.2燃料电池电动轿车基本类型

2.1.3燃料电池电动轿车的基本结构

2.2燃料电池电动轿车控制系统组成

2.2.1整车控制模块

2.2.2能量流管理模块

2.2.3燃料电池发动机

2.2.4镍氢电池包

2.2.5驱动系统

2.2.6电压变换模块

2.2.7仪表及显示模块

2.2.8有源光星模块

2.2.9其他模块

2.3燃料电池电动轿车整车控制系统网络结构

2.4本章小结

第3章FCEV整车控制硬件系统设计

3.1 FCEV整车硬件系统

3.1.1系统硬件构成

3.1.2供电系统

3.1.3操纵系统

3.2整车控制器硬件设计

3.2.1整车控制器硬件总体设计

3.2.2整车控制器内核模块硬件设计要点

3.2.3接口模块设计

3.2.4电源模块设计

3.2.5电磁兼容性设计

3.3硬件系统调试与总结

3.3.1硬件系统调试

3.3.2本章小结

第4章FCEV系统控制策略研究

4.1两种电池特性比较

4.2 FCEV系统控制策略初探

4.3 FCEV系统整车控制策略研究

4.3.1控制系统原理

4.3.2档位处理模块

4.3.3操作控制策略

4.4 FCEV系统能量流管理策略研究

4.5本章小结

第5章带光纤CAN通信的控制网络设计

5.1 CAN总线技术

5.2分布式CAN系统网络实现

5.2.1分布式系统

5.2.2光纤网络拓扑结构

5.2.3光纤及光纤CAN驱动模块

5.3 CAN应用层协议的制定

5.3.1 FCEV系统的通信协议

5.3.2 FCEV系统通信协议的具体实施

5.4本章小结

第6章软件系统设计与实现

6.1软件系统总体设计

6.2 DSP芯片软件开发平台简介

6.3软件系统初始化

6.4控制策略软件设计

6.4.1控制系统主流程

6.4.2整车控制策略软件设计

6.4.3能量流管理策略软件设计

6.5软件调试与总结

6.5.1软件系统调试

6.5.2本章小结

第7章全文总结与展望

7.1全文工作总结

7.2展望

参考文献

致 谢

硕士研究生期间发表的论文