增程式电动车辅助发电单元开发与研究

摘要

近年来，新能源汽车发展迅猛，在提高汽车能源多样性方面，其与传统汽车相比更加具有优势，且在行驶过程中能够有效减少污染物排放。但是由于现有电池技术的不足，其并不能完全取代传统汽车。而增程式电动车同时搭载了动力电池和发动机，其中辅助发电单元能够有效延长续航里程，降低了电动车对电池容量的要求，且有利于改善能源结构，而备受关注。
　　本课题中的增程器是在化油器发动机基础上进行改造设计的。去除原发动机变速器，安装永磁同步发电机，并在节气门位置安装驱动机构。辅助发电单元控制模块包括硬件设计、底层软件算法和应用层软件策略。
　　硬件设计主要包括MC9S08DZ60最小系统、主电源电路和各种信号处理等硬件电路;底层软件算法主要包括模拟信号采集、CAN通讯驱动和步进电机PID控制等方面;应用层逻辑控制策略包括增程器启停控制、充电策略等内容。同时开发上位机标定软件具有PID参数标定，参数显示和存储等功能。
　　在台架上对控制系统功能进行验证。实验表明，通过PID参数整定，发动机转速的动态响应性高，能够满足系统要求;动态调节目标电流与电压值，可实现不同充电策略;由于辅助发电单元运行工况点固定，可使增程发动机具有良好经济性。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 电动汽车发展现状

1．3 混合动力汽车发展现状

1．4 增程式电动汽车技术特点

1．5 增程式电动汽车发展现状

1．6 本文主要研究内容

第2章 增程器系统设计方案

2．1 发动机控制系统改造

2．2 发电机选型

2．3 增程器系统参数校核

2．4 增程器整流系统设计

2．5 本章小结

第3章 增程器控制模块硬件设计

3．1 增程器控制模块硬件电路总体设计要求

3．2 主芯片及最小系统

3．3 电源电路

3．4 输入信号采集电路

3．4．1 转速信号采集电路

3．4．2 电压信号采集电路

3．4．3 电流信号采集电路

3．4．4 开关量信号采集电路

3．4．5 温度信号采集电路

3．5 执行器驱动电路

3．5．1 继电器驱动电路

3．5．2 步进电机驱动电路

3．6 CAN通讯接口电路

3．7 控制模块PCB设计

3．8 本章小结

第4章 增程器控制模块软件设计

4．1 控制系统软件整体设计

4．1．1 功能需求

4．1．2 软件整体设计框架

4．2 底层驱动设计

4．2．1 开关量信号处理

4．2．2 转速信号处理

4．2．3 电压、电流信号处理

4．2．4 步进电机控制

4．2．5 CAN通讯

4．3 应用层逻辑控制设计

4．3．1 启动、停机控制

4．3．2 充电控制策略

4．4 上位机标定软件设计

4．5 本章小结

第5章 增程器控制系统功能验证

5．1 试验台架

5．2 增程器发动机动态工况响应特性

5．2．1 启动工况

5．2．2 发动机转速动态响应性

5．3 增程器系统工作特性分析

5．3．1 PID控制前后试验比较

5．3．2 增程器充电控制策略验证

5．3．3 充电控制策略

5．4 增程发动机工作特性分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢