《純電動(dòng)汽車整車控制器設(shè)計(jì)開題報(bào)告》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《純電動(dòng)汽車整車控制器設(shè)計(jì)開題報(bào)告（14頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

開 題 報(bào) 告文 獻(xiàn) 綜 述1.1 課題研究背景眾所周知，能源問題已不再是某個(gè)國家的問題，它已成為一個(gè)世界性的問題。對(duì)于汽車行業(yè)來說，世紀(jì)年代的石油危機(jī)使人們認(rèn)識(shí)到自然資源的有限性與合理利用自然資源、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切性。而伴隨能源問題的出現(xiàn)，環(huán)境問題也日趨嚴(yán)重。由于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力主要來自石燃料，并且排放的尾氣中含有大量的有害氣體，因此汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展正承受著來自上述兩方面的巨大挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)年我國汽車保有量為萬輛，低于日本的萬輛汽車 保有量，相當(dāng)于美國億輛汽車保有量的四分之一。由此可見我國汽車發(fā)展的空間非常大。汽車保有量的不斷攀升，雖然給人類帶來經(jīng)濟(jì)的繁榮，但同時(shí)也給城市帶來了大氣污染和汽車能源的壓力。面對(duì)如此嚴(yán)峻的形式，電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)引起了世界各國的關(guān)注。電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)： [1]1.電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比，其最大的優(yōu)點(diǎn)是能量利用率高，噪聲低，對(duì)環(huán)境污少。電動(dòng)汽車的能源是由蓄電池提供的，而蓄電池的電能是由電網(wǎng)提供的。電能可由太陽能、風(fēng)能、核能、水能、潮汐能等新型能源提供，所以電動(dòng)汽車不依賴于石油能源，減少了石油的消耗。2.電動(dòng)汽車的量轉(zhuǎn)換率高，同時(shí)具有更快更精確的轉(zhuǎn)矩控制能力。電動(dòng)汽車能量利用效率大大超過傳統(tǒng)汽車。電動(dòng)汽車在運(yùn)動(dòng)中停車時(shí)不消耗能量，在制動(dòng)時(shí)可回收制動(dòng)能量，給蓄電池充電再次利用，從而提高了電動(dòng)車輛的能量利用率。3.電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)車輛簡(jiǎn)單，機(jī)械傳動(dòng)部件少，減少機(jī)械誰損失，并且駕駛員在操作時(shí)更加方便。由于少了很多機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備，使其維修很方便，節(jié)省了開支。電動(dòng)汽車除了在能源、環(huán)保和節(jié)能方面顯示出優(yōu)越性和具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力外，在車輛性能方面也顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)汽車的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速、加速快，比燃油汽車高出個(gè)數(shù)量級(jí)，電機(jī)可分散配置，通過線控技術(shù)直接控制車輪轉(zhuǎn)速，易實(shí)現(xiàn)四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和四輪轉(zhuǎn)向 [2]。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和線控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，智能交通系統(tǒng)（的實(shí)現(xiàn)也會(huì)變得非常簡(jiǎn)單。電動(dòng)汽車是 20 世紀(jì)最偉大的 20 項(xiàng)工程技術(shù)成就中前兩項(xiàng)技術(shù)的融合，即“電氣化”和“汽車”的融合產(chǎn)物 [3]。1831 年世界上就有了第一輛電動(dòng)汽車，其構(gòu)想與研制均早于傳統(tǒng)燃油車，但由于性能不如燃油車，使其研究與開發(fā)工作一度停滯；20 世紀(jì) 70 年代的能源危機(jī)和石油短缺，又使電動(dòng)汽車獲得了生機(jī)，到了 20 世紀(jì) 80 年代，隨著人們對(duì)于空氣污染和溫室效應(yīng)的關(guān)注，對(duì)電動(dòng)汽車的研究熱情進(jìn)入了空前高漲期；從 20世紀(jì) 90 年代初起，世界各大汽車集團(tuán)公司如 Ford、GM、Toyota 和 Honda 等，都在電動(dòng)汽車上投入了較大的資金，并研制出多 種電動(dòng)汽車及電動(dòng)汽車概念車，如 Ford 的Think city，GM 的 EV1，Toyota 的 RAV4、Prius 和 FCEV，Honda 的 EV Plus、Insigt和 FCX-V3 等 [4][5]。國內(nèi)隨著國家十五計(jì)劃“863”電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)的正式啟動(dòng)，全國各地對(duì)電動(dòng)汽車研制和開發(fā)更加重視。一般而言，電動(dòng)汽車可分為 3 類，分別是純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池汽車。目前，這三種電動(dòng)汽車都處于不同的發(fā)展階段，面臨著不同的困難和挑戰(zhàn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是傳統(tǒng)汽車和純電動(dòng)汽車之間的一個(gè)過渡，未來的汽車發(fā)展趨勢(shì)必將是純電動(dòng)汽車。純電動(dòng)汽車又稱為蓄電池電動(dòng)汽車，它具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能和環(huán)保方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此它是解決傳統(tǒng)汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺等方面問題的有效辦法。純電動(dòng)汽車起源于美國，發(fā)展于日本，并隨著純電動(dòng)汽車研究熱潮的不斷高漲，迅速在世界范圍內(nèi)普及。德國和法國的純電動(dòng)汽車技術(shù)水平也得到迅速發(fā)展 [6]。就目前而言，日本對(duì)純電動(dòng)汽車的研究和開發(fā)處于國際領(lǐng)先水平。國內(nèi)純電動(dòng)汽車的發(fā)展與世界其他國家一樣，電動(dòng)汽車研發(fā)工作在我國也正在如火如茶的進(jìn)行著。從十五、十一五，到現(xiàn)在的十二五，國家從維護(hù)我國能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，設(shè)立電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)，通過組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中國家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。國內(nèi)主要汽車制造商對(duì)純電動(dòng)汽車的開發(fā)和研制也投入了相當(dāng)?shù)娜肆臀锪?，并取得了一定的成?[7]。北京奧運(yùn)會(huì)期間，奇瑞、長安、東風(fēng)、一汽、京華及福田等汽車生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位，向社會(huì)提供了自主研發(fā)的 55 輛純電動(dòng)鋰電池汽車、25 輛混合動(dòng)力客車、75 輛混合動(dòng)力轎車、20 輛燃料電池轎車，以及 400 輛純電動(dòng)場(chǎng)地車等各種新能源汽車為奧運(yùn)會(huì)服務(wù)。奧運(yùn)會(huì)后，科技部連續(xù) 3 年在國內(nèi) 10 個(gè)以上有條件的大中城市開展千輛級(jí)混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車、以及提供基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模示范，2010 年底節(jié)能與新能源汽車達(dá)到 1 萬輛 [8][9]。2011 年上海車展，國內(nèi)很多汽車企業(yè)展示了自主研發(fā)的純電動(dòng)汽車。長安奔奔 MINI 純電動(dòng)車采用鋰電池，最高車速 120km/h，充電 6 小時(shí)，續(xù)航里程達(dá)150 公里；比亞迪 e6 采用磯酸鐵電池，最高車速 140km/h，標(biāo)準(zhǔn)充電 6 小時(shí)，續(xù)航里程 300 公里；江淮同悅純電動(dòng)車采用磯酸鐵鋰電池，標(biāo)準(zhǔn)充電 8 小時(shí)，60km/h 等工況下續(xù)駛里程 150km；奇瑞瑞麟 M1-EV 采用高性能鋰電池，最高車速 120km/h，標(biāo)準(zhǔn)充電時(shí)間 6-8 小時(shí)，續(xù)駛里程可達(dá) 120 多公里。長城騰翼 C20EV 純電動(dòng)車搭載高效率鋰離子電池，續(xù)駛里程 150km；力帆 620EV 純電動(dòng)車最高車速 120km/h，單次充電續(xù)駛里程160km。可以說，國內(nèi)各研究單位及汽車企業(yè)對(duì)電動(dòng)汽車的研究開發(fā)，已處于百家爭(zhēng)鳴的態(tài)勢(shì)。1.2 純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)純電動(dòng)汽車作為機(jī)械、電子、能源、計(jì)算機(jī)、汽車，信息技術(shù)等多種高新技術(shù)的集成，是典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化和輕量化。純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)的研究是發(fā)展純電動(dòng)汽車的重點(diǎn)。純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)主要有：1.動(dòng)力電池技術(shù)動(dòng)力電池為純電動(dòng)汽車提供能量，是純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是制約純電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。純電動(dòng)汽車使用動(dòng)力電池的主要性能指標(biāo)有比能量(E)、比功率（P)、能量密度(Ed)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。純電動(dòng)汽車能與傳統(tǒng)汽車相競(jìng)爭(zhēng)，必須要研究幵發(fā)出比功率大、比能量高、使用壽命長的高效動(dòng)力電池。到目前為止，純電動(dòng)汽車上使用的動(dòng)力點(diǎn)出電池經(jīng)過了 3 代的發(fā)展，并取得了突破性的進(jìn)展。第 1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量較高、價(jià)格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的純電動(dòng)汽車用電池。第 2 代是堿性電池，主要有鎳氫(Ni-MH)、鎳鎘(NJ-Cd)、鈉硫(Na/S)、鋰離子(Li-ion)和鋅空氣（Zn/Air）等多種動(dòng)力電池，其比功率和比能量都比鉛酸電池高，因此此類動(dòng)力電池在純電動(dòng)汽車上使用，可以大大提高純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程，但是此類電池價(jià)格卻比鉛酸電池要高出許多，并且鋰離子電池等對(duì)環(huán)境的安全條件要求比較高。第 3 代是以燃料電池為代表的動(dòng)力電池，例如氫燃料電池等。燃料電池可以直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量轉(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都比前兩代電池高，并且可以反應(yīng)過程進(jìn)行控制，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用動(dòng)力電池，但目前還處于研制階段，一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破 [10]。2.電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)對(duì)純電動(dòng)汽車而言，電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的動(dòng)力輸出部件，它直接決定了純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性。要使電動(dòng)汽車有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量小、體積小、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋等特性 [11][12]。目前，純電動(dòng)汽車上應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)主要有 4 類，分別是直流電動(dòng)機(jī)（DCM）、永磁無刷電動(dòng)機(jī)（PMBLM）、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)和幵關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）目前，由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車大都采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。由于直接轉(zhuǎn)矩控制方法直接、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制性能優(yōu)良，并且動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速，因此非常適合純電動(dòng)汽車的控制。美國以及歐洲研制的純電動(dòng)汽車多采用此類電動(dòng)機(jī)。永磁無刷電動(dòng)機(jī)可以分為由方波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（BLDCM）和由正弦波驅(qū)動(dòng)的無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)（PMSM），它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)基本相同，因此在純電動(dòng)汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。PMSM 類電機(jī)具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應(yīng)快，非常適應(yīng)于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，有極好的應(yīng)用前景。目前，由日本研制的電動(dòng)汽車主要采用這種電動(dòng)機(jī)。另外開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）具有簡(jiǎn)單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運(yùn)行、控制靈活、可四象限運(yùn)行、響應(yīng)速度快和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn) SRM 存在轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大、需要位置檢測(cè)器等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到了限制。隨著電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、專家控制、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。3.能量管理技術(shù)純電動(dòng)汽車要獲得良好的動(dòng)力特性，必須裝備比能量高、使用壽命長、比功率大的動(dòng)力電池作為動(dòng)力源。然而，性能再好的動(dòng)力電池，其儲(chǔ)存的能量也是有限的。因此，要對(duì)動(dòng)力電池的有限的能量進(jìn)行合理的分配，提高整車的能量利用率和續(xù)駛里程。這就必須對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行系統(tǒng)管理。能量管理系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的智能核心。一輛設(shè)計(jì)優(yōu)良的純電動(dòng)汽車，除了有良好的機(jī)械性能、電驅(qū)動(dòng)性能、選擇適當(dāng)?shù)膭?dòng)力電池外，還應(yīng)該有一套協(xié)調(diào)純電動(dòng)汽車各個(gè)功能部件工作的能量管理系統(tǒng)，它的作用是檢測(cè)單個(gè)電池或電池組的工作狀態(tài)，并根據(jù)各種傳感信息，包括制動(dòng)力、加減速命令、行駛路況、動(dòng)力電池工況、環(huán)境溫度等，以及空調(diào)等用電設(shè)備工作狀況，合理地調(diào)配和使用有限的車載能量；它還能夠根據(jù)電池組的使用情況和充放電歷史選擇最佳充電方式，以盡可能延長電池的壽命 [13]。4.整車網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)汽車電子化是現(xiàn)代汽車發(fā)展的重要標(biāo)志。作為汽車電子的重要組成部分，汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也成為國內(nèi)外汽車電子廠商的關(guān)注熱點(diǎn)。通訊網(wǎng)絡(luò)促使汽車進(jìn)入絡(luò)化、數(shù)字化的時(shí)代，生產(chǎn)商不斷把這些技術(shù)融入到諸如電子剎車和駕駛系統(tǒng)及新興的混合驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域的創(chuàng)新?，F(xiàn)在我們可以看見，很多汽車的控制系統(tǒng)、駕駛系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、傳感執(zhí)行系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、GPS 都通過如 CAN 總線聯(lián)系在一起，使汽車成為一個(gè)智能平臺(tái) [14]。純電動(dòng)汽車整車結(jié)構(gòu)基本上式電氣連接，各個(gè)控制單元通過車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。隨著車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，純電動(dòng)汽車被認(rèn)為是未來實(shí)現(xiàn)智能交通最有潛力的方式。5.整車控制器純電動(dòng)汽車的整車控制器（Vehicle Controller）是純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)的核心部件，它對(duì)汽車的正常行駛，安全性，再生能量回饋，網(wǎng)絡(luò)管理，故障診斷與處理，車輛的狀態(tài)的監(jiān)視等功能起著關(guān)鍵的作用 [15]。整車控制器的 ECU 是整車控制器的核心部件，也是衡量整車控制系統(tǒng)性能及功能等級(jí)的主要部件。整車空控制器 EUC 通過相應(yīng)的控制軟件程序來對(duì)采集到的信息進(jìn)行判斷、分析和計(jì)算，并最終生成控制指令，發(fā)送給純電動(dòng)汽車的其他控制單元，控制整車的各個(gè)部件進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，使車輛可以安全平穩(wěn)行駛。因此，整車控制器的性能好壞直接影響到整個(gè)純電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)的控制效果。無論純電動(dòng)汽車的其他總成性能如何完好，如果整車控制器出現(xiàn)了問題，車輛就將無法正常行駛，無法實(shí)現(xiàn)能量回饋，甚至出現(xiàn)安全事故。因而開發(fā)出功能完備的整車控制器是純電動(dòng)汽車車控制系統(tǒng)產(chǎn)品化過程中必不可少的工作任務(wù)。1.3 純電動(dòng)汽車分類1 純電動(dòng)汽車（BEV）：由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。電 動(dòng) 機(jī) 的 驅(qū) 動(dòng) 電 能 來源于車載可充電蓄池或其他能量?jī)?chǔ)存裝置。大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有 一 部 分 車 輛 把 電 動(dòng) 機(jī) 裝 在 發(fā) 動(dòng) 機(jī)艙 內(nèi) ， 也有一部分直接以車輪作為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其 難 點(diǎn) 在 于 電 力 儲(chǔ) 存 技 術(shù) 。 本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外其他污染物顯著的減少，而且電力可以重很多一次能源獲取如煤、水力、風(fēng)力、光、熱等解除了人們對(duì)石油的逐漸減少的擔(dān)心。電動(dòng)汽車可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電使發(fā)電設(shè)備能充分的利用，大大的提高了經(jīng)濟(jì)效益。而且純電動(dòng)汽車有利于減少二氧化碳的排量和節(jié)約能源，正是這個(gè)優(yōu)點(diǎn)電動(dòng)汽車的研究和應(yīng)用成為了汽車工業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）：分為串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車和并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車和混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車1.串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（SHEV）：車輛的驅(qū)動(dòng)力只來源于電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力（電動(dòng)）汽車。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過電機(jī)控制器送給電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。2.并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）：車輛的驅(qū)動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供給的混合動(dòng)力（電動(dòng)）汽車。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以單獨(dú)使用發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)作為動(dòng)力源，也可以同時(shí)使用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)汽車行駛。3.混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（CHEV）:同時(shí)具有串聯(lián)式，并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)方式的混合動(dòng)力（電動(dòng)）汽車。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以在串聯(lián)混合模式下工作，也可以在并聯(lián)混合模式下工作，同時(shí)兼顧了并聯(lián)和串聯(lián)式的特點(diǎn)。3 燃料電池汽車：燃料電池是燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，對(duì)燃料電池的基本要求是：①高的比能量和比功率；②安全性好且成本低；③對(duì)環(huán)境無危害，可回收性好。利用重整技術(shù)，采用改質(zhì)型燃料電池以提高燃料的儲(chǔ)存、保管、充加、隨帶的方便性和安全性。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是燃料電池電動(dòng)汽車的心臟，當(dāng)前驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（IM）和永磁無刷電動(dòng)機(jī)（PMBLM），電機(jī)轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)性能好，能夠迅速和平滑地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，功率密度高，自身質(zhì)量和體積小，電控系統(tǒng)是燃料電池電動(dòng)汽車的大腦，它負(fù)責(zé)對(duì)燃料電池系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、再生制動(dòng)系統(tǒng)和其他輔助系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。電控技術(shù)主要包括各總成部件子系統(tǒng)和整車系統(tǒng)的控制策略和控制方法。1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀英國人羅伯特·戴維森在 1873 年制造了第一款可供實(shí)用的純電動(dòng)汽車。而最早的以汽油為燃料、內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車由卡爾·奔馳在 1885 年制成并獲得了專利權(quán)，純電動(dòng)汽車的產(chǎn)生比以燃油為動(dòng)力的汽車早了十多年。在十九世紀(jì)下半頁，電動(dòng)汽車曾經(jīng)有過輝煌，在人類交通史上留下過光彩的記憶。然而進(jìn)入二十世紀(jì)以后，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了不斷的發(fā)展與進(jìn)步，此外福特公司發(fā)明了以流水線方式大批量生產(chǎn)制造汽車，這使得燃油汽車得以普及，造就了其無可撼動(dòng)的地位，曾經(jīng)在市場(chǎng)中與之競(jìng)爭(zhēng)的蒸汽機(jī)汽車被歲月無情的淘汰，而電動(dòng)汽車在很長的一段時(shí)間內(nèi)不斷萎縮，幾乎要退出市場(chǎng)。幾次石油危機(jī)過后國際油價(jià)暴漲，世界主要能源進(jìn)口國都在積極開發(fā)節(jié)能技術(shù)和尋找替代能源，同時(shí)人們的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)、對(duì)環(huán)境污染問題日益關(guān)注，這引發(fā)了國際能源市場(chǎng)長遠(yuǎn)性的結(jié)構(gòu)變化，電動(dòng)汽車再一次進(jìn)入了人們的視線。二十世紀(jì)末，美國和日本的汽車生產(chǎn)廠商推出了一系列電動(dòng)汽車，比如通用公司的 EV1 電動(dòng)轎車和豐田公司的 RAV4 EV。進(jìn)入二十一世紀(jì)，美國政府斥資 24 億美元用于支持新型電動(dòng)汽車與電池的研發(fā)和生產(chǎn)，這極大地影響了美國電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。似乎在一夜之間，美國的特斯拉電動(dòng)汽車成為外界關(guān)注的焦點(diǎn)。在 2008 年，特斯拉汽車公司推出了電動(dòng)跑車 Roadster，它使用鋰電池技術(shù)，充滿電后能夠行駛 320 公里以上，百公里加速只需 4s，最高速度達(dá)到 200km/h，其優(yōu)異的性能與超前的理念使消費(fèi)者眼前一亮。在 2012 年，特斯拉汽車公司發(fā)售了 Model S 車型，它具有最大 480 公里的巡航里程，從該車型上我們能夠看到最前沿的技術(shù)在電動(dòng)汽車上的實(shí)際應(yīng)用。中國的電動(dòng)汽車技術(shù)起步較晚，經(jīng)歷了從無到有、由弱到強(qiáng)、持續(xù)進(jìn)步的發(fā)展歷程，目前頒布了 56 項(xiàng)電動(dòng)汽車的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)建立起了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車技術(shù)體系及其產(chǎn)業(yè)鏈。在 2001 年我國啟動(dòng)了“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)，將電動(dòng)汽車的研發(fā)細(xì)化為“三縱三橫”，“三縱”指的是將電動(dòng)汽車的研究方向分為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車三個(gè)大類，“三橫”指的是將對(duì)電動(dòng)汽車核心技術(shù)的研究分為動(dòng)力總成控制系統(tǒng)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)和電池及其管理系統(tǒng)三個(gè)部分。經(jīng)過“十五”、“十一五”的技術(shù)積累以及奧運(yùn)、世博和“十城千輛”范平臺(tái)的不斷拉動(dòng)，中國電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，但是目前取得的成果與產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展要求還有一定差距。1.5 課題研究的意義 純電動(dòng)汽車被認(rèn)為是本世紀(jì)解決汽車面臨的石油能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的有效方案之一。各國相繼研發(fā)的電動(dòng)汽車隨著世界各國對(duì)環(huán)保意識(shí)和節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，必將取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車，或?qū)⒊蔀槲磥砩鐣?huì)主要的交通工具，21 世紀(jì)汽車領(lǐng)域重要的發(fā)展趨勢(shì)。而純電動(dòng)汽車則是公認(rèn)的電動(dòng)汽車的最佳選擇方案，因?yàn)樗淖钪饕獌?yōu)點(diǎn)是零排放和高能量轉(zhuǎn)換率。整車控制器作為純電動(dòng)汽車的大腦，整車控制系統(tǒng)的主要部件，是研發(fā)純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。的主要工具。其中純電動(dòng)汽車是國際公認(rèn)的新能源汽車的最佳解決方案，它最直接的優(yōu)點(diǎn)就是零排放和較高的能量轉(zhuǎn)換效率。整車控制器是純電動(dòng)汽車的核心部件，是研發(fā)純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。其基本思想是：根據(jù)駕駛員的意圖（加速踏板、制動(dòng)踏板、檔位）和車輛的狀態(tài)（SOC、車速），依據(jù)適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，借助相應(yīng)的開關(guān)器件和電子裝置對(duì)車輛的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，它在純電動(dòng)汽車正常運(yùn)行過隨著能源危機(jī)、環(huán)境保護(hù)等問題的產(chǎn)生，新能源汽車將取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，成為交通運(yùn)輸程中，起著至關(guān)重要的作用。許多研究機(jī)構(gòu)和汽車企業(yè)投入了大量的人力和物力用于研發(fā)和完善純電動(dòng)汽車整車控制器。參考文獻(xiàn)[1]賀彥峰電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)碩士學(xué)位論文.北京.北京工業(yè)大學(xué).2005.[2]Hori Y.Future vehicle drive by electricity and control Research on four wheel motored“UOT electric march 2”[J].IEEE Advanced Motion Control，2002（7）;1-14.[3]陳清泉詹宜君.21 世紀(jì)的綠色交通工具——電動(dòng)汽車北京.清華大學(xué)出版社.2001.1-16.[4]Chan C C.The state of the art of electric and hybrid vehicles[J].Proccding of IEEE，2002，90（2）;1-29.[5]Riazenman M J.Engineering the EV future[J].IEEE Specteum，1998，35（11）;18-20.[6]胡名一.胡偉.國內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展?fàn)顩r.汽車情報(bào).2003 年.第 35 期.16-26.[7]孫逢春.德國和法國電動(dòng)汽車的發(fā)展和現(xiàn)狀科[J]科技潮.2004.8.38-39.[8]張立國.寧國寶.國內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展綜述明.汽車工業(yè)研究.2006 年.第 12 期.30-33.[9]魯盼.純電動(dòng)汽車控制器設(shè)計(jì)與開發(fā)[碩士學(xué)位論文].西安;長安大學(xué).2010.[10]曹秉剛.張傳偉.白志峰.等.電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)[J]西安交通大學(xué)學(xué)報(bào).2004.38（1）.1-5.[11]Chan C C. Englineering philosophy of electric vehicles[J].Electric Machines and Drives，1999（5）;255-257.[12]Wyczalek F A. Hybrid electric; year 2000 status[J].IEEE Acrospace and Electronics System Msgazine，2001，16（3）;15-25.[13]張巍.純電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)的研究[碩士學(xué)位論文].北京;北京交通大學(xué).2008.[14]郭晞文.參照 AUTOSAR 標(biāo)準(zhǔn)的汽車電子通訊與應(yīng)用.[碩士學(xué)位論文].浙江;浙江大學(xué).2008.05.[15]張勁博.純電動(dòng)客車整車控制器研究[碩士學(xué)位論文].吉林;吉林大學(xué).2008. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 研究的內(nèi)容在全球環(huán)境污染與能源短缺的情況下，作為新能源汽車的代表，純電動(dòng)汽車憑借節(jié)約能源、低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，成為解決傳統(tǒng)汽車所帶來的環(huán)境污染和資源短缺等問題的有效途徑，將成為未來主要的綠色交通工具與。（1）研究電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)類型，以及每個(gè)類型的特點(diǎn)，以及每個(gè)類型的現(xiàn)狀確定種中類性適合與現(xiàn)在的發(fā)展情況。（2）分析純電動(dòng)汽車整車控制器的設(shè)計(jì)要求。（3）根據(jù)純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成和需求分析，完成了整車控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和方案設(shè)計(jì)。2.2 總體方案設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車可分為三類即純電動(dòng)汽車（EV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）和燃料電池電動(dòng)汽車（PCEV）。這三類電動(dòng)汽車基本上可有六部分組成：底盤、車身、蓄電池組、電動(dòng)機(jī)、控制器、輔助設(shè)施蓄電池?；居蛇@六部分組成。整車控制器的設(shè)計(jì)要求：直接向整車控制器發(fā)送信號(hào)的傳感器包括：加速踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器和檔位開關(guān)，其中加速踏板傳感器和制動(dòng)踏板傳感器輸出模擬信號(hào)，檔位開關(guān)輸出信號(hào)是開關(guān)量信號(hào)。整車控制器通過向電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)發(fā)送指令間接控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和電池充放電，通過控制主繼電器來實(shí)現(xiàn)車載模塊的上下電。 根據(jù)整車控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成以及對(duì)整車控制器輸入輸出信號(hào)的分析，整車控制器應(yīng)滿足如下技術(shù)要求： （1）設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)，應(yīng)該充分考慮汽車惡劣的行駛環(huán)境，注重電磁兼容性，提高抗干擾能力。整車控制器在軟硬件上都應(yīng)該具備一定的自保護(hù)能力，以防止極端情況的發(fā)生； （2）（2）整車控制器需要有足夠多的 I/O 口，能夠快速準(zhǔn)確采集各種輸入信息，至少具備兩路 A/D 轉(zhuǎn)換通道用于采集加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)，應(yīng)該具有多個(gè)開關(guān)量輸入通道，用于采集汽車檔位信號(hào)，同時(shí)應(yīng)該具有多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)車載繼電器的功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出通道； （3）（3）整車控制器應(yīng)該具備多種通訊接口，CAN 通訊接口用于與電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)和車載儀表通訊，RS232 通訊接口用于與上位機(jī)通訊，同時(shí)預(yù)留了一個(gè) RS-485/422 通訊接口，這可以將不支持 CAN 通訊的設(shè)備兼容，例如某些型號(hào)的車載觸摸屏； （4）不同的路況條件下，汽車會(huì)遇到不同的沖擊和震動(dòng)，整車控制器應(yīng)該具備良好抗沖擊性，才能保證汽車的可靠性和安全性。 整車控制器 PCB 電路設(shè)計(jì)架構(gòu) 整車控制系的類型：純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)主要分為集中式控制和分布式控制兩種方案。 集中式控制系統(tǒng)的基本思想是整車控制器獨(dú)自完成對(duì)輸入信號(hào)的采集，并根據(jù)控制策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，然后直接對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令，驅(qū)動(dòng)純電動(dòng)汽車的正常行駛。集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是處理集中、響應(yīng)快和成本低，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，并且不易散熱。分布式控制系統(tǒng)的基本思想是整車控制器采集一些駕駛員信號(hào)，同時(shí)通過 CAN 總線與電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)通信，電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)分別將各自采集的整車信號(hào)通過 CAN 總線傳遞給整車控制器。整車控制器根據(jù)整車信息，并結(jié)合控制策略對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，電機(jī)控制器和電池管理系統(tǒng)收到控制指令后，根據(jù)電機(jī)和電池當(dāng)前的狀態(tài)信息，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和電池放電。分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是模塊化和復(fù)雜度低，缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高。 整車控制器的軟件構(gòu)架 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日