基于CAN总线的ISAD混合动力汽车整车控制模块的研究

摘要

针对全球气候逐步恶化、城市大气污染加剧和石油资源过度消耗，许多国家都在积极开发节能型和环保型汽车。而混合动力汽车成为当前解决节能、环保问题切实可行的过渡方案。本文主要对ISAD混合动力汽车整车控制模块进行了研究。ISAD(Integrated Starter/Alternator Damper)即一体化的起动／发电机减振系统，它取代了原来的飞轮协同发动机工作，以使发动机工作在高效的区域。该项目属于轻度混合动力系统，其目的是在保证动力性要求的前提下能有效地降低油耗和改善排放。 首先分析了该混合动力项目的整体控制要求以及整车控制模块、蓄电池管理模块和电机模块之间的任务分配，其次在研究CAN总线通信技术的基础上，依据SAEJ1939协议详细制定了这三个模块间的通信协议。然后分析和探讨了目前所选用的整车控制策略，并在此基础上对控制策略进行了改进。随后重点介绍了整车控制器的硬件设计和软件编制。为了验证硬件电路和软件编程是否正确，进行了两种试验：1)在室内用信号发生器等给控制器输入信号，考察模块间通信的正确性2)2006年9月，在西安交通大学与兰州环电公司负责设计的电机控制模块进行了通信试验。两种试验均获成功，初步验证了设计方案的正确性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1混合动力汽车的概述

1.2混合动力汽车的分类

1.2.1轻度混合型(MHV)

1.2.2功率混合型(PHV)

1.2.3能量混合型(EHV)

1.3 ISAD混合动力汽车概述

1.4 ISAD轻度混合动力汽车研究的意义

1.5 ISAD混合动力汽车研究的现状

1.6本文研究的主要内容

第二章ISAD混合动力汽车模块的划分

2.1整车控制模块

2.2蓄电池管理模块

2.2.1蓄电池的类型及容量

2.2.2蓄电池荷电状态(SOC)

2.3电机模块

2.3.1一体化电机的设计要求

2.3.2一体化电机的电气参数

2.4本章小结

第三章模块间CAN通信协议的制定

3.1 CAN总线

3.1.1 CAN总线简介

3.1.2 CAN的工作原理

3.1.3 位仲裁

3.1.4 CAN报文帧类型及其结构

3.1.5 CAN报文帧传送

3.2模块间CAN通信协议的制定

3.2.1 SAE J1939协议

3.2.2模块间的通信过程

3.2.3参照SAE J1939制定通信协议

3.3本章小结

第四章整车控制策略

4.1整车控制策略分析

4.2控制策略的制定

4.2.1整车运行状态的划分及电机运行状态的确定

4.2.2转矩管理策略

4.3本章小结

第五章整车控制模块硬件的设计

5.1整车控制模块硬件构成框图和电气连接图

5.2 Philips P87C591单片机资源简介

5.3油门踏板位置信号采集电路

5.4车速采集电路

5.5发动机转速采集电路

5.6 CAN总线接口电路

5.6.1 P87C591片内CAN控制器简介

5.6.2 CAN总线接口电路

5.7硬件抗干扰设计

5.7.1干扰的来源和方式

5.7.2本文采用的硬件抗干扰技术

5.8本章小结

第六章整车控制模块的软件设计

6.1油门踏板位置信号的采集

6.1.1 A/D转换器介绍

6.1.2 A/D转换程序

6.2车速和发动机转速信号的测量

6.2.1发动机转速信号的采集

6.2.2发动机转速计算子程序的设计

6.3 CAN接口程序设计

6.3.1特殊功能寄存器

6.3.2 CAN控制器的初始化

6.3.3 CAN发送

6.3.4 CAN接收

6.4主程序设计

6.5本章小结

第七章整车控制器的试验

7.1试验方案

7.2模拟汽车运行状态及试验结果

7.3本章小结

第八章总结与展望

8.1总结

8.2展望

参考文献

致谢

读研期间参加科研工作及发表学术论文情况