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燃料电池车光纤CAN总线及控制系统研究
| 论文题名： | 燃料电池车光纤CAN总线及控制系统研究 |
| 关键词： | 燃料电池车;光纤;CAN总线;星型耦合器;能量流管理策略 |
| 摘要： | 在能源和环保的双重压力下,世界各国将新能源汽车作为优先发展的新技术之一。氢能源作为车辆的新能源,能够实现零排放,本文选用东风神龙公司“爱丽舍”作为原型车,针对燃料电池轿车控制系统开展相关研究工作。考虑燃料电池电动车电气设备多,干扰较严重,论文主要研究抗干扰能力强的光纤CAN总线通信网络技术,并对其性能进行测试；围绕改善燃料电池和动力电池的耐久性,论文还研究了驾驶控制与能量流管理控制器及其控制策略。论文的主要工作如下: 本文围绕燃料电池车光纤CAN总线技术展开研究,首先通过分析车辆对控制信号的响应特性,得出发动机转速和车速,难以响应输入扭矩变化频率高于1Hz信号；因此CAN网络能够满足车辆控制系统实时性要求。重点研究了光纤CAN总线网络的各种拓扑结构,并构建自愈环网和星型网络；基于MAX7128SLC84-15芯片用VHDL编程开发了光纤CAN有源星型耦合器。提出光纤CAN网络节点数的计算准则,文中以环型光纤CAN网为例进行了计算。 针对燃料电池车控制系统的任务,设计了该车的光纤CAN总线星型网络；利用工业控制计算机和自行研制的光纤CAN总线ISA适配卡,构建了光纤CAN网络协议测试平台；开发了ISA适配卡驱动程序；编写了燃料电池车光纤CAN总线协议测试软件；并在该平台上分析车载光纤CAN网络的性能。 在测试平台上开展了光纤CAN总线占有率与丢帧率之间特性测试。测试结果表明当占有率低于90％时,不易观测到总线竞争现象,数据传送即无丢帧也无延迟。当总线占有率达到95％以上,总线竞争明显,极易捕捉到竞争波形；数据传送无丢帧,低优先级节点数据传输有延迟。当理论设计总线占有率高于100％时,试验中实际总线占有率低于100％,总线竞争加剧,但没有出现总线崩溃现象,低优先级节点数据传输延迟更长。工频磁场抗扰度试验结果表明光纤CAN网络能够符合国标GBT17626.8-2006及国际电工技术委员会标准IEC61000-4.8规定。 根据燃料电池和动力电池目前的研究水平,为提高燃料电池的耐久性,在动力配置中,采用燃料电池+动力蓄电池的间接燃料电池配置结构。 论文还讨论了驾驶控制和能量流控制策略；在驾驶控制策略中,将分段处理、惯性环节处理和模糊逻辑控制三者相结合,去除踏板在车载环境的抖动,降低了车载扭矩的变化频率,改善乘坐的舒适性。在能量流管理策略中,在保持恒SOC的基础上,燃料电池取电策略为直流分量与交流分量相结合；直流分量由SOC及其变化方向决定；交流分量由加速踏板开度经惯性环节处理后获得。装车试验表明:动力电池的SOC能保持在0.45～0.65C之间,经测试燃料电池和动力电池的冲击大大降低,有利于改善两个能源的耐久性。 |
| 作者： | 吴友宇 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 姜德生 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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