增程式电动汽车APU控制系统故障诊断研究

摘要

近年来，随着能源资源的短缺以及环保问题的严峻，排放较低的新能源电动汽车成为了未来交通发展的方向。增程式电动汽车作为新能源电动汽车的一种，具有较好的排放特性、较长的续驶里程等，成为了未来混合动力电动汽车发展的重要方向。增程式电动汽车动力系统及其控制系统结构较为复杂，需要对其进行故障诊断与容错控制研究，对更加安全可靠的实现增程式电动汽车的控制具有重要的学术意义和工程应用价值。
　　本文对APU控制系统的结构和功能进行了探讨，采用了响应较快的分层式控制系统作为增程式电动汽车动力系统的控制结构。研究了车辆CAN总线通讯工作原理，设计了APU控制系统CAN网络拓扑结构，并采用CAN标准格式与Motorola编码格式设计制定动力系统通讯协议，为控制系统各个单元之间的正常有效通讯提供了基础。
　　本文采用了故障树分析的方法对APU系统故障的演绎进行推理。分析了APU系统的工作状态，对系统各个状态之间的切换逻辑进行了探讨，并对APU控制系统的故障诊断进行了研究，采用Stateflow软件设计开发了APU控制系统故障诊断程序。研究了APU控制系统CAN通讯故障诊断，搭建了CAN通讯故障诊断仿真模型。在上述研究基础上，设计开发了APU控制系统故障容错控制策略。
　　本文采用UDS故障诊断通讯协议开发了APU控制系统故障信息传输系统，采用Tasking编译软件与DAvE可视化配置软件开发了诊断信息传输程序，并搭建UDS故障信息传输测试平台，实现了APU控制系统故障信息的可靠传输。另外，采用虚拟仪器软件LabVIEW设计开发了APU故障监控系统，完成了数据收发、解析以及保存模块，并设计了APU系统故障监控报警界面。
　　本文搭建了增程器试验台架。对故障监控系统的性能进行了测试，监控系统性能测试试验表明，可以较好的实现APU系统的数据收发与故障监控。对APU控制系统故障诊断与容错控制进行台架试验，试验结果表明，本文设计开发的故障诊断与容错控制策略可以较好的对APU控制系统的故障进行诊断与容错处理。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 增程式电动汽车国内外研究现状

1．2．2 电动汽车故障诊断与容错控制国内外研究现状

1．2．3 车辆故障诊断通讯协议国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 增程式电动汽车APU控制系统结构及通讯网络研究

2．1 增程式电动汽车APU系统结构

2．2 APU控制系统结构

2．2．1 APU控制系统结构分类

2．2．2 APU控制系统功能分析

2．3 APU控制系统通讯网络设计

2．3．1 CAN总线通讯工作原理

2．3．2 APU控制系统CAN网络拓扑结构

2．3．3 CAN网络通讯协议制定

2．4 本章小结

3 APU控制系统故障诊断及容错控制策略研究

3．1 APU系统故障树分析

3．2 APU控制系统故障诊断研究

3．2．1 APU工作状态分析

3．2．2 APU控制系统故障诊断

3．2．3 APU系统故障等级划分

3．3 APU系统CAN通讯故障诊断

3．3．1 通讯故障诊断

3．3．2 通讯故障诊断仿真研究

3．4 APU控制系统的故障容错控制研究

3．5 本章小结

4 基于UDS协议的APU控制系统诊断信息传输研究

4．1 UDS车辆诊断通讯协议框架

4．2 APU控制系统UDS协议制定

4．3 基于UDS协议的APU控制系统诊断信息传输系统设计

4．3．1 基于UDS协议的CAN通讯模块开发

4．3．2 诊断信息传输程序开发

4．3．3 诊断通信功能测试

4．4 本章小结

5 APU故障监控系统开发

5．1 LabVIEW开发平台分析

5．2 故障监控系统功能分析

5．3 故障监控系统开发

5．3．1 故障监控系统总体框架设计

5．3．2 USB-CAN卡操作模块设计

5．3．3 数据发送与接收模块设计

5．3．4 数据解析与存储模块设计

5．3．5 故障监控报警界面开发

5．4 本章小结

6 APU控制系统故障诊断台架试验

6．1 试验台架搭建

6．1．1 台架结构及方案

6．1．2 台架现场总线通讯的设计

6．2 故障监控系统性能测试

6．3 APU控制系统故障诊断与容错控制试验

6．3．1 APU控制系统故障诊断试验

6．3．2 故障容错控制试验

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集