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纯电动车整车控制器设计与失效性分析方法研究
| 论文题名： | 纯电动车整车控制器设计与失效性分析方法研究 |
| 关键词： | 纯电动车;整车控制器;失效性分析;滑模变结构;微控制器 |
| 摘要： | 随着能源消耗、环境污染现象越来越严重,纯电动汽车是未来汽车发展方向之一。本文以纯电动汽车中整车控制器为研究对象,主要研究了整车控制器的硬件设计,并对其部分电路进行了失效性分析方法研究,且为整车控制器中双MCU间的SPI通信设计了上层通信协议,最后,针对车辆坡路起车存在倒溜现象,依据滑模变结构方法为其设计坡路起车控制器。 在整车控制器的硬件设计过程中,首先分析了各个模块的功能,然后对每个功能模块进行了详细设计,这其中包括信号采集模块、驱动模块、CAN收发模块以及微控制器(MCU)模块。分析了输入给整车控制器的信号流,并对信号采集的滤波电路进行了设计;对于外围驱动部分,对其设计了可靠并带带诊断功能的电路;为了实现与其他电子控制单元间的通信,对其设计CAN收发电路。最后,为了提高整车控制器可靠性,对电路中关键电路及微控制器设计了冗余电路,对其量产投入使用有着促进作用。 在硬件设计过程中,对其进行失效性分析对提高整车控制器可靠性有着重要影响。分析整车控制器中单元电路的器件的可能存在的失效模式、失效机理以及每种失效模式下可能对整车控制器单元电路带来的影响及危害。最后,针对可能产生的后果及危害,提出可能的采取有效改进措施,从而提高其可靠性。 由于对整车控制器采取双MCU的冗余设计,对于其双MCU间的通信问题,首先简单介绍了SPI基本通信原理,基于SPI没有规定应答机制的考虑,为主、从MCU间的通信设计上层通信协议,包括定义了其报文格式、数据内容、缓冲区大小以及握手信号等。最后对其通信函数进行设计。 文章最后,在其他控制策略已开发完成的基础上,针对纯电动汽车坡路起车存在倒溜现象,为使车辆在起车过程中按照预定的车速曲线平滑起车,在分析车辆纵向动力学及轮胎动力学的模型基础上,建立了简化的非线性车辆模型,并对所建立的模型在高精度车辆动力学仿真软件veDYNA中进行了验证,依据滑模变结构控制方法,为建立的模型设计滑模变结构控制器,并将设计的控制器按不同工况下在veDYNA中进行了仿真。仿真结果表明,所设计的控制器具有较好的控制效果。 |
| 作者： | 朱锋 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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