混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

第一章緒論1.1本課題的背景、目的和意義內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)經(jīng)過(guò)120多年的發(fā)展和壯大，為人類(lèi)文明做出了巨大貢獻(xiàn)，創(chuàng)造了難以計(jì)算的直接或間接經(jīng)濟(jì)利益【1】。但是，隨著內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)保有量的急劇增長(zhǎng)，人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)對(duì)人類(lèi)環(huán)境帶來(lái)的危害。汽車(chē)污染物排放所引起的環(huán)境惡化、大氣污染已成為人類(lèi)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻課題。眾多的燃油汽車(chē)對(duì)石油資源的需求量越來(lái)越大，隨著日漸嚴(yán)峻的能源危機(jī)的凸現(xiàn)，迫切要求各大汽車(chē)生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)新能源汽車(chē)；同時(shí)，燃油汽車(chē)的排放還帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，世界各國(guó)環(huán)保的呼聲高漲，制定了一系列十分嚴(yán)格的汽車(chē)排放法規(guī)，要求生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)無(wú)污染和超低污染的汽車(chē)，以減少汽車(chē)排放。按科學(xué)家預(yù)測(cè)，地球上的石油資源如果按目前的消耗水平，石油資源僅漢可以維持60～100年。2l世紀(jì)以來(lái)，石油價(jià)格的上漲已對(duì)世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形成了巨大的威脅，人類(lèi)將面臨更加嚴(yán)峻的石油資源的危機(jī)和挑戰(zhàn)。隨著全球環(huán)境與能源問(wèn)題日益突出，開(kāi)發(fā)低排放、低油耗的新型車(chē)輛成為世界各國(guó)共同關(guān)注的發(fā)展方向。為了滿足能源和環(huán)保的要求，經(jīng)過(guò)對(duì)各種新燃料，新能源和新動(dòng)力的探索，電動(dòng)汽車(chē)成為最主要的選擇之一，各種各樣的電動(dòng)汽車(chē)脫穎而出【2】。電動(dòng)汽車(chē)主要包括純電動(dòng)汽車(chē)(ElectricVehicle，EV)、混合動(dòng)力汽車(chē)(HybridElectricalVehicle，HEV)和燃料電池汽車(chē)(FuelCellVehicle，F(xiàn)CV)【3、4】。純電動(dòng)汽車(chē)完全由車(chē)載電池提供電能，依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)整車(chē)，具有零排放、低噪聲、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，它的充電可以利用夜晚用電低谷時(shí)間完成。這可大大緩解供電、用電矛盾中對(duì)電力儲(chǔ)備能力的要求。但是，由于蓄電池是純電動(dòng)汽車(chē)的唯一動(dòng)力能源，而一般蓄電池的能量密度與汽油相差極大，所以純電動(dòng)汽車(chē)的性能無(wú)法與傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)相比較，而且電動(dòng)汽車(chē)一次充電的行駛里程短、初始價(jià)格高、充電時(shí)間長(zhǎng)也是使用受到限制的主要障礙。電動(dòng)車(chē)用蓄電池在能量密度、比功率和壽命和續(xù)駛里程等方面的不足是電動(dòng)車(chē)全面走向市場(chǎng)的瓶頸問(wèn)題，這些問(wèn)題都制約了純電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。至今純電動(dòng)汽車(chē)仍未達(dá)到廣泛普及的實(shí)用階段，最嚴(yán)重的問(wèn)題是動(dòng)力電池技術(shù)上的困擾，能量密度低、續(xù)駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)等，其性能價(jià)格比太低，遠(yuǎn)不能與現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相競(jìng)爭(zhēng)，用戶難于接受，特別是充電站網(wǎng)的建設(shè)困難可能要大于研制、生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)本身。燃料電池汽車(chē)具有極高的效率、低排放、低噪音，其甲醇燃料或乙醇燃料有廣泛的來(lái)源，并可再生等重大優(yōu)勢(shì)，例如巴西使用甘蔗制造的乙醇燃料產(chǎn)量高，成本低，尤其排放物僅為二氧化碳和水，所以燃料電池汽車(chē)為各大汽車(chē)生產(chǎn)廠家所重視，已成為世界各大汽車(chē)集團(tuán)新世紀(jì)激烈，競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，被喻為2l世紀(jì)改變?nèi)祟?lèi)生活的十大高科技之首，但產(chǎn)業(yè)化仍需較長(zhǎng)時(shí)間。這種情況下，混合動(dòng)力汽車(chē)就成為一個(gè)兩全其美的解決途徑，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車(chē)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，成為當(dāng)前解決節(jié)能、環(huán)保問(wèn)題切實(shí)可行的過(guò)渡方案?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)英文縮寫(xiě)為HEV，即HybridElectricVehicles。根據(jù)國(guó)際機(jī)電委員會(huì)下屬的電力機(jī)動(dòng)車(chē)技術(shù)委員會(huì)的建議【5】，混合動(dòng)力汽車(chē)是指由兩種或兩種以上的儲(chǔ)能器、能源或轉(zhuǎn)換器作為驅(qū)動(dòng)能源，其中至少有一種能提供電能的車(chē)輛。根據(jù)這個(gè)通用定義，混合動(dòng)力汽車(chē)有很多可能形式，例如汽油機(jī)和蓄電池混合、柴油機(jī)和蓄電池混合、蓄電池和燃料電池混合、蓄電池和飛輪混合、蓄電池和超大容量電容器混合等。但該定義容易混淆，不易為人們接受。目前，一般把采用燃料電池和蓄電池作為動(dòng)力的汽車(chē)稱為燃料電池電動(dòng)車(chē)，把采用蓄電池和電容器作為動(dòng)力的汽車(chē)稱為超大容量電容器輔助動(dòng)力電動(dòng)車(chē)，而混合動(dòng)力汽車(chē)(HEY)專指既有內(nèi)燃機(jī)又有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。由此可知，所謂混合動(dòng)力汽車(chē)(HybridElectricVehicle)，是車(chē)上裝有熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）兩種動(dòng)力源，并且以蓄電池組作為電能存儲(chǔ)裝置的車(chē)輛。它是介于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)之間的一種獨(dú)立車(chē)型。通過(guò)在混合動(dòng)力汽車(chē)上使用電機(jī)，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車(chē)的實(shí)際運(yùn)行狀況靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與尾氣排放，節(jié)能環(huán)保。將產(chǎn)生動(dòng)力的部件與電能儲(chǔ)存元件以不同的方式結(jié)合起來(lái)，可以形成不同類(lèi)型的HEV。簡(jiǎn)而言之，HEV就是將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（又稱輔助動(dòng)力裝置APU）、電力驅(qū)動(dòng)和儲(chǔ)能裝置結(jié)合在一起。與常規(guī)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力相比，混合動(dòng)力的主要優(yōu)點(diǎn)是，這種汽車(chē)在起步時(shí)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用了高功率的能量?jī)?chǔ)存裝置（飛輪、超級(jí)電容器或蓄電池）向汽車(chē)提供瞬時(shí)能量，可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、提高效率、降低排放，消除了內(nèi)燃機(jī)起步時(shí)由于燃燒不充分而排黑煙的現(xiàn)象。在汽車(chē)減速或剎車(chē)時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)把動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存到蓄電池中，實(shí)現(xiàn)能量回收，從而達(dá)到節(jié)能的目的。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，混合動(dòng)力汽車(chē)可節(jié)能40％。同時(shí)，由于內(nèi)燃機(jī)工作在高效的區(qū)域，有害氣體的排放可減少90％左右，起到了環(huán)保的作用?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)是介于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和零排放純電動(dòng)汽車(chē)之問(wèn)的一種形式，其成本比純電動(dòng)汽車(chē)低且技術(shù)上比純電動(dòng)汽車(chē)容易實(shí)現(xiàn)。這也是它能夠迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。由于各國(guó)、各地區(qū)的排放法規(guī)同益嚴(yán)格，目前已有不少國(guó)家實(shí)際使用了混合動(dòng)力汽車(chē)，一些汽車(chē)公司己開(kāi)始生產(chǎn)和銷(xiāo)售這種車(chē)型。與純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比，混合動(dòng)力汽車(chē)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：可以最大限度發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的雙重優(yōu)點(diǎn)；由于有電動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力，對(duì)電池的比能量要求降低，電池的數(shù)量和重量可減少，大幅降低了電池組的成本，因此汽車(chē)自身重量減輕；汽車(chē)的續(xù)駛里程和動(dòng)力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的水平；可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳的工況區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，從而有效避免或減少了發(fā)動(dòng)機(jī)變工況（特別是低速、怠速）下的不良運(yùn)行，再由于可回收制動(dòng)能量，可使混合動(dòng)力汽車(chē)成為較低排放的節(jié)能汽車(chē)；在一些對(duì)汽車(chē)排放嚴(yán)格限制的地區(qū)（如商業(yè)區(qū)、游覽區(qū)、居民區(qū)等），或人口密集的市區(qū)等車(chē)速不高、停停開(kāi)開(kāi)的地段行駛，混合動(dòng)力汽車(chē)可以關(guān)閉APU，采用純電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)零排放；由于電動(dòng)機(jī)可提供輔助動(dòng)力，因此可配備功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī)，并可通過(guò)電動(dòng)機(jī)回收汽車(chē)減速和制動(dòng)時(shí)的能量，進(jìn)一步降低汽車(chē)的能量消耗和排污?；旌想妱?dòng)汽車(chē)基本上不改變現(xiàn)有的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不改變現(xiàn)有能源（石油燃料）的體系，不改變用戶對(duì)汽車(chē)的使用習(xí)慣，也是它能夠迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。專家們預(yù)測(cè)，在未來(lái)十年內(nèi)將可能有40％的燃油汽車(chē)實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng)。1.2混合動(dòng)力汽車(chē)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)外所有知名汽車(chē)公司均投入巨資開(kāi)始進(jìn)行電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)實(shí)用車(chē)型的研制和開(kāi)發(fā)；很多公司采用了包括現(xiàn)代電子、精密機(jī)械、控制技術(shù)、新型材料甚至航天技術(shù)在內(nèi)的各種高新技術(shù)，使不少樣車(chē)的主要?jiǎng)恿π灾笜?biāo)達(dá)到了燃油汽車(chē)的水平。國(guó)外普遍認(rèn)為它是投資少、選擇余地大、易于滿足未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能目標(biāo)、市場(chǎng)接受度高的主流清潔車(chē)型，從而引起各大汽車(chē)公司的關(guān)注。90年代以來(lái)，日本、美國(guó)、歐洲各大汽車(chē)公司紛紛開(kāi)始研制混合動(dòng)力型汽車(chē)【6】。進(jìn)入21世紀(jì)后，各國(guó)加快了HEV的概念產(chǎn)品化的進(jìn)程，相繼推出了不同形式的HEV產(chǎn)品，Toyata的Prius，Honda的Insight，F(xiàn)ord的Prodigy，Nissan的Tino，GM的Precept等都是具有代表性的車(chē)型；其中Prius和Insight已是成熟的產(chǎn)品，并在繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，其它車(chē)型也將在近幾年內(nèi)推向市場(chǎng)。很多車(chē)型都顯示出了優(yōu)良的環(huán)保與節(jié)能性能。隨著電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)性能的日益提高以及其成本的不斷降低，混合動(dòng)力汽車(chē)的市場(chǎng)份額正逐漸增大，使其已成為重點(diǎn)發(fā)展的新型汽車(chē)【7】。在日本，1995年5月日產(chǎn)公司開(kāi)發(fā)出了可以使續(xù)駛罩程增加一倍的串聯(lián)式混合動(dòng)力型微型轎車(chē)。豐田公司的Coaster從1997年8月開(kāi)始銷(xiāo)售，至2001年3月末，約售出40輛。豐田公司的Prius從1997年12月開(kāi)始在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售，至2001年8月末，約售出53400輛。在2003年紐約國(guó)際車(chē)展上，日本豐陽(yáng)公司展出了采用第二代豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)(ToyotaHybridSystem，THSII)的混合動(dòng)力轎車(chē)Prius2004。2005年11月23日在北京開(kāi)幕的國(guó)際清潔汽車(chē)技術(shù)展覽會(huì)上，世界主要汽車(chē)制造商展出了最新的清潔汽車(chē)，主要是混合動(dòng)力汽車(chē)，證明了現(xiàn)在業(yè)內(nèi)人士基本認(rèn)同混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展地位。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)是功率與效率的折中。提高功率則降低效率，反之亦然。豐田油氣混合動(dòng)力系統(tǒng)不是采取折中的方案，而是讓兩者協(xié)同起來(lái)，即混合協(xié)同驅(qū)動(dòng)(HSD)。豐田公司展出的第三代Prius混合動(dòng)力轎車(chē)，動(dòng)力系統(tǒng)仍舊采用THS混聯(lián)式結(jié)構(gòu)。除了豐陽(yáng)公司以外，本田、日產(chǎn)等大公司也不甘落后，分別研制了自己的混合動(dòng)力汽車(chē)。其中本田公司已投產(chǎn)Insight混合動(dòng)力電動(dòng)轎車(chē)，被美國(guó)環(huán)?？偸鹪u(píng)為2001年美國(guó)十大節(jié)能汽車(chē)的第一名，第二名則為豐田汽車(chē)公司的Prius混合動(dòng)力電動(dòng)轎車(chē)。Insight是由1.0L的三缸汽油機(jī)和10kw的ISG組成的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)。日產(chǎn)則推出了Tino，其中一個(gè)電機(jī)位于離合器和CVT之間，另一電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的前部與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，起發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)的作用。在美國(guó)，自1990年以來(lái)，由于環(huán)境問(wèn)題以及美國(guó)加州“零排放車(chē)輛法”的推行，各大汽車(chē)廠商更加注重對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)。1993年9月，美國(guó)能源部和三大汽車(chē)公司牽頭成立了“新一代汽車(chē)伙伴關(guān)系(PNGV)”，美國(guó)政府通過(guò)PNGV與汽車(chē)界達(dá)成了多種合作研究、開(kāi)發(fā)協(xié)議，并協(xié)調(diào)政府有關(guān)部門(mén)，國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和三大汽車(chē)公司的人力、物力資源，開(kāi)展高效節(jié)能汽車(chē)包括HEV的研究。美國(guó)政府于1997年與克萊斯勒公司、福特公司和通用汽車(chē)公司合作，實(shí)施新型汽車(chē)合作計(jì)劃(PNGV)，該計(jì)劃制定的混合動(dòng)力汽車(chē)開(kāi)發(fā)的目標(biāo)是：2002年進(jìn)行試驗(yàn)性推廣，2004年達(dá)到全面商業(yè)化生產(chǎn)。在2000年的北美國(guó)際汽車(chē)展上，三大公司分別展出了自行研制的混合動(dòng)力轎車(chē)：通用precept，福特Prodigy，戴姆勒一克萊斯勒DodgeESX3。Precept是通用汽車(chē)公司展出的一款具有先進(jìn)技術(shù)的環(huán)保車(chē)，直接歸屬PNGV(PartnershipforaNewGenerationofVehicles)項(xiàng)目。它是一種采用發(fā)動(dòng)機(jī)為主，電動(dòng)機(jī)為輔的配置方式，適合五人乘坐的家用轎車(chē)，設(shè)計(jì)百公里油耗為3.5L，燃油效率是使用一般燃料的同類(lèi)車(chē)型的三倍。通用汽車(chē)公司于2004年在美國(guó)部分州推出了“Silverado”和“GMCSierra”等簡(jiǎn)易型混合動(dòng)力汽車(chē)，并將在2006年推出“SatumVUEGreenLine”。同時(shí)，它還與戴姆勒一克萊斯勒公司合作，計(jì)劃于2007年研發(fā)出雙模式完全混合動(dòng)力技術(shù)系統(tǒng)。福特汽車(chē)公司1998年開(kāi)發(fā)出了福特P2000型5座并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)。2003年，福特汽車(chē)公司又推出了名為“freestly”的混合動(dòng)力汽車(chē)。在歐洲，各大汽車(chē)廠商爭(zhēng)先恐后的推出了本公司研制的混合動(dòng)力汽車(chē)。其HEV的突出代表是法國(guó)的Berlinge，在性價(jià)比上能與燃油汽車(chē)相抗衡，代表了國(guó)際實(shí)用先進(jìn)水平。德國(guó)西門(mén)子和博世(Bosch)等著名零部件公司積極與大汽車(chē)公司聯(lián)手開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力汽車(chē)。法國(guó)雷諾公司研制的VERT和HYMME兩款混合動(dòng)力汽車(chē)己進(jìn)行了10000公罩的運(yùn)行試驗(yàn)。瑞典沃爾沃公司也開(kāi)發(fā)出基于沃爾沃FL6卡車(chē)改裝的混合動(dòng)力汽車(chē)。1995年8月，沃爾沃客車(chē)公司提出了世界歡迎的“環(huán)保概念客車(chē)”(EnvironmentalConceptBus，ECB)。1999年，該車(chē)在瑞典歌德斯堡進(jìn)行路試檢測(cè)。我國(guó)目前也非常重視混合動(dòng)力汽車(chē)的研究與開(kāi)發(fā)，一些單位的起步研究工作正在展開(kāi)?！半妱?dòng)汽車(chē)技術(shù)研究”是國(guó)家科委“八五”科技相關(guān)項(xiàng)目。1996年“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)研究”在清華大學(xué)通過(guò)了國(guó)家計(jì)委、教委、和機(jī)械部的驗(yàn)收：“九五”期問(wèn)，東風(fēng)汽車(chē)公司承擔(dān)并完成了國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“電動(dòng)轎車(chē)概念車(chē)設(shè)計(jì)”的整車(chē)研制工作。在電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)尤其是混合動(dòng)力汽車(chē)方面，很多科研單位也進(jìn)行了諸如混合方式和控制策混合動(dòng)力汽下傳動(dòng)系統(tǒng)模掣化及優(yōu)化控制略研究、參數(shù)匹配和性能預(yù)測(cè)研究等前期工作。“九五”末期我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)的三大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域(電池、電機(jī)、電控系統(tǒng))取得突破。國(guó)家科技部已將電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化作為“十五一863重大專項(xiàng)的內(nèi)容。我國(guó)有關(guān)電動(dòng)汽車(chē)的研制開(kāi)始于20世紀(jì)90年代。采取產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，投資8.8億元用于支持電動(dòng)汽車(chē)的研究、開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在混合動(dòng)力汽車(chē)方面，目前已經(jīng)通過(guò)了兩輪研發(fā)，進(jìn)入了整車(chē)試驗(yàn)階段。在國(guó)家的支持以及混合動(dòng)力良好的市場(chǎng)前景推動(dòng)下，全國(guó)很多汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)和高校聯(lián)合開(kāi)展了混合動(dòng)力汽車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)工作，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)、整車(chē)仿真、試驗(yàn)、電池技術(shù)等方面都取得了很大的進(jìn)步。也積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。從1996年開(kāi)始，廣東省科委統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織研制電動(dòng)汽車(chē)，并取得了可喜的進(jìn)展。中國(guó)遠(yuǎn)望（集團(tuán)）總公司與北京理工大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)和河北勝利客車(chē)廠等單位聯(lián)合，于1996年3月研制成功了5l座YW6120型電動(dòng)大客車(chē)。在此基礎(chǔ)上，我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)的研制也有了一定的進(jìn)展。1998年，清華大學(xué)與廈門(mén)金龍公司合作研制了混合動(dòng)力客車(chē)；同年，江蘇理工大學(xué)承擔(dān)了江蘇省科委下達(dá)的重點(diǎn)工業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目——混合動(dòng)力公交輕型客車(chē)ZJK6700HEV串聯(lián)式混合動(dòng)力的研制，目前樣車(chē)的研制工作已經(jīng)結(jié)束。第一汽車(chē)集團(tuán)公司于2001年在第三屆北京國(guó)際清潔車(chē)展上推出一款混合動(dòng)力轎車(chē)——紅旗CA7180AE，這是第一汽車(chē)集團(tuán)公司技術(shù)中心、美國(guó)電動(dòng)車(chē)（亞洲）公司、汕頭國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)試驗(yàn)示范區(qū)三方共同合作的成果。這款串聯(lián)式結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力轎車(chē)的中高檔車(chē)型，發(fā)動(dòng)機(jī)為13kw汽油機(jī)，電機(jī)為直流15kw，144V(105Ah)鉛酸電池，4×2前驅(qū)動(dòng)形式，最高車(chē)速可達(dá)135km/h。清華大學(xué)與沈陽(yáng)金杯客車(chē)制造有限公司在2001年3月簽訂了“SY6480混動(dòng)力電動(dòng)客車(chē)的研制與開(kāi)發(fā)”合作項(xiàng)目的合同。華中科技大學(xué)也在國(guó)內(nèi)率先研制出HEV，并參加深圳高交會(huì)。深圳明華環(huán)保汽車(chē)有限公司于2001年4月推出了混合動(dòng)力電動(dòng)環(huán)保汽車(chē)MH6720，引起社會(huì)各界關(guān)注；該車(chē)采用的是并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)為87KW；電機(jī)為312V、充電次數(shù)大于500次；異步交流電機(jī)平均功率為36Kw：滿載最高車(chē)速為90Km/h；最大爬坡度為33％；續(xù)駛行程可達(dá)1080Km，純電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)為100Km；百公里等速油耗7.69L；乘客數(shù)為22；其尾氣排放達(dá)歐洲標(biāo)準(zhǔn)，噪聲指標(biāo)也大大低于國(guó)產(chǎn)普通中巴車(chē)。上汽集團(tuán)奇瑞汽車(chē)有限公司專門(mén)成立了清潔汽車(chē)項(xiàng)目組，投入了大量的資金和人力進(jìn)行混合動(dòng)力汽車(chē)的研究和開(kāi)發(fā)工作，目前也已有樣車(chē)通過(guò)了科技部專家組的驗(yàn)收。奇瑞公司還制定了混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的初步計(jì)劃，預(yù)計(jì)在2006年實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力轎車(chē)的小批量生產(chǎn)【8、9、10】。東風(fēng)汽車(chē)公司承接“863”混合動(dòng)力研制項(xiàng)目現(xiàn)已完成，并已于最近推出混合動(dòng)力電動(dòng)客車(chē)樣車(chē)，整車(chē)性能良好。我國(guó)通過(guò)國(guó)家“八五”、“九五”甚至“十五”電動(dòng)汽車(chē)的科技攻關(guān)，在HEV方面已經(jīng)積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)的混合動(dòng)力轎車(chē)與國(guó)外水平仍有較大差距。上海華普推出了搭載自主混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的海尚305，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、成本低，可節(jié)省燃料20％左右，號(hào)稱是國(guó)內(nèi)第一款自主混合動(dòng)力技術(shù)的轎車(chē)，但距離Prius重混合度技術(shù)仍有很大差距，進(jìn)入市場(chǎng)之前還有很長(zhǎng)的路要走。在能源和環(huán)保的壓力下，世界各大汽車(chē)公司無(wú)不涉足電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，但是由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上存在的各種困難，電動(dòng)汽車(chē)還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走才有可能實(shí)現(xiàn)商品化，而混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)相對(duì)更為成熟，由于采用了精湛的機(jī)電耦合技術(shù)和智能化的整車(chē)控制策略，從而實(shí)現(xiàn)整車(chē)的高性能，低能耗和低排放。因此混合動(dòng)力汽車(chē)有著廣闊的市場(chǎng)空間，特別是開(kāi)發(fā)用于城市交通（如出租車(chē)）和城市之間的混合動(dòng)力汽車(chē)在我國(guó)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景【11】。1.3混合動(dòng)力汽車(chē)的分類(lèi)目前，混合動(dòng)力汽車(chē)主要分為三類(lèi)：串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)：?jiǎn)为?dú)通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)。而電能可以由電池提供，也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)提供。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)：兩個(gè)牽引機(jī)同時(shí)與驅(qū)動(dòng)軸相連，它們既可各自單獨(dú)向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，又可共同協(xié)調(diào)一致的提供動(dòng)力?；炻?lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)：這種結(jié)構(gòu)既包括并聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)中的連桿機(jī)構(gòu)，又包括串聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)中的電氣聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。另外，還出現(xiàn)了某些新型的混合結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)并不屬于上述三類(lèi)，通常我們稱之為“復(fù)雜”混合。1)串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(SHEV)SHEV的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是HEV中最簡(jiǎn)單的一種，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能首先通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，該電能可通過(guò)功率轉(zhuǎn)換器為電池充電，或經(jīng)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。SHEV以電動(dòng)機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力裝置，以提高行駛里程?；镜拇?lián)式混合結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。典型的SHEV有豐田公司的Coaster等。它的優(yōu)點(diǎn)有：①利用發(fā)電機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)化為電能既可以給電動(dòng)機(jī)供電，又可為電池充電。②可以利用電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)，將電能儲(chǔ)存在電池罩，達(dá)到在剎車(chē)制動(dòng)時(shí)回收能量的目的。③我們不需要按照汽車(chē)對(duì)功率的要求來(lái)操作發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作取決于能源利用的最優(yōu)效率以及污染排放情況。④變速時(shí)不需要離合器。同時(shí)，它的缺點(diǎn)有：①串聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)需要發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)，并且，電動(dòng)機(jī)的功率至少要滿足機(jī)車(chē)所需要的最大功率，這就限制了電機(jī)小型化的可能性。②SHEV的能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)多，造成整體能量轉(zhuǎn)換效率比較低；并且，為滿足爬坡等需要大功率的路況，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的額定功率都要求比較大。圖1.1串聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)

2)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)串聯(lián)式混合機(jī)車(chē)可以看作是在純電力機(jī)車(chē)的基礎(chǔ)上加上發(fā)動(dòng)機(jī)能量傳輸途徑，而并聯(lián)式混合機(jī)車(chē)可以看作是在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)車(chē)上附加電能傳輸途徑。PHEV采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?？刹捎冒l(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)三種工作模式。并聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。在并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)?yán)?，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)既可分別提供牽引功率，又可共同提供。這就使得在提供功率時(shí)會(huì)有一個(gè)自由度，使兩個(gè)并行路徑的功率分配最優(yōu)化。兩種電機(jī)均可在滿足最大功率的前提下縮小體型，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的額定功率選較小值時(shí)，就可達(dá)到動(dòng)力性要求。并且，與串聯(lián)HEV相比，它的優(yōu)點(diǎn)是并聯(lián)HEV僅用到電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的最大功率較小，而缺點(diǎn)是由于發(fā)動(dòng)機(jī)與推進(jìn)系統(tǒng)是共軸連接的，這使并聯(lián)HEV需要離合器，這使得并聯(lián)HEV結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大。典型PHEV有：只野公司的HIMR型大客車(chē)、本田公司的Insight轎車(chē)等。圖1.2并聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)3)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)混聯(lián)HEV在結(jié)構(gòu)上綜合了SHEV和PHEV的特點(diǎn)。它主要偏向于并聯(lián)結(jié)構(gòu)，但又包含一些串聯(lián)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。與SHEV相比，它增加了機(jī)械動(dòng)力傳輸路線；與PHEV相比，它增加了電能的傳輸路線。實(shí)際上，機(jī)械聯(lián)動(dòng)和電能聯(lián)動(dòng)路線采用兩個(gè)截然不同的電機(jī)。一個(gè)電機(jī)相當(dāng)于并聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和剎車(chē)制動(dòng)時(shí)進(jìn)行能量回收，而另一個(gè)電機(jī)的作用相當(dāng)于串聯(lián)式混合系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)，用于給電池的充電。另外。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可選擇較小的功率，控制策略靈活，發(fā)動(dòng)機(jī)可以比較容易地工作在高效率區(qū)域。但混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。近年來(lái)，出現(xiàn)了兩種不同的混聯(lián)式混合型結(jié)構(gòu)，一種結(jié)構(gòu)包含了一組行星齒輪組(PGS)，其結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，這種類(lèi)型的有豐用公司的Prius。另一種結(jié)構(gòu)不包含行星齒輪組，它結(jié)合了鏈傳動(dòng)式發(fā)電機(jī)和曲軸懸掛式電機(jī)的特點(diǎn)，與并聯(lián)式混合結(jié)構(gòu)一樣直接進(jìn)行耦合，其結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.3帶有行星齒輪組混聯(lián)式混合型結(jié)構(gòu)圖1.4不帶有行星齒輪組混聯(lián)式混合刑結(jié)構(gòu)1.4混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn)及比較1.4.1串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn)1)串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(SHEV)的優(yōu)點(diǎn)：①SHEV可以類(lèi)電動(dòng)狀態(tài)行駛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制。②發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不受汽車(chē)行駛工況的影響，能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，將有害排放氣體控制在最低范圍所以發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低的排放指標(biāo)。③三大動(dòng)力總成之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，有較大的自由度，可以獨(dú)立地布置。2)串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(SHEV)的缺點(diǎn)：①驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率必須是能夠克服S臟V在行駛過(guò)程中的最大阻力，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率要求較大，外形尺寸也較大，質(zhì)量較重。②在發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)一驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的熱能一電能一機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能量損失較大，在動(dòng)力電池組的充、放電過(guò)程中也存在能量損耗，能量轉(zhuǎn)換總的綜合效率要比內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)低。③發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組與動(dòng)力電池組之間的匹配要求較嚴(yán)格，要根據(jù)動(dòng)力電池組SOC的變化，自動(dòng)起動(dòng)或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)組，以避免動(dòng)力電池組過(guò)放電，這就需要更大的電池容量。1.4.2并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn)1)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)的優(yōu)點(diǎn)：①PHEV只有發(fā)動(dòng)機(jī)和起動(dòng)/發(fā)電機(jī)（或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）兩個(gè)動(dòng)力總成，PHEV的兩個(gè)動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)和起動(dòng)/發(fā)電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）本身的功率等于50％～100％的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)功率，比SHEV的三個(gè)動(dòng)力總成的功率、質(zhì)量和體積要小很多。②除摩擦損耗外，沒(méi)有機(jī)械能一電能一機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過(guò)程，能量轉(zhuǎn)換總的綜合效率要比SHEV高。③起動(dòng)/發(fā)電機(jī)是PHEV的輔助動(dòng)力，可以選擇得較小。與它們配套的動(dòng)力電池組的容量也較小，使整車(chē)的整備質(zhì)量大大地降低。④發(fā)動(dòng)機(jī)基本穩(wěn)定在高效率、低污染的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。2)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)的缺點(diǎn)：①需要配備與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同的傳動(dòng)系統(tǒng)，在總布置上基本與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同，動(dòng)力性能接近內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。發(fā)動(dòng)機(jī)的工況會(huì)受到PHEV行駛工況的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的有害氣體的排放高于SHEV。②發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式需要裝置離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)器等傳動(dòng)裝置，另外還有起動(dòng)/發(fā)電機(jī)（驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）、動(dòng)力電池組，以及動(dòng)力組合器等裝置，因此PHEV的多能源動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置和控制也更加困難。1.4.3混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn)1)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PSHEV)的優(yōu)點(diǎn)：①PSHEV是由三個(gè)動(dòng)力總成組成，三個(gè)動(dòng)力總成的（本身）功率可以等于50％～100％的車(chē)輛驅(qū)動(dòng)功率，比SHEV的三個(gè)動(dòng)力總成的功率、質(zhì)量和體積要小很多。②PSHEV可以有多種多樣的驅(qū)動(dòng)模式和混合驅(qū)動(dòng)模式供選擇，可以使PSHEV的節(jié)能最佳，有害氣體的排放達(dá)到“超低污染”。③驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以給發(fā)動(dòng)機(jī)提供額外的輔助動(dòng)力，因此PSHEV的發(fā)動(dòng)機(jī)功率可以選擇得較小，燃料經(jīng)濟(jì)性比SHEV要高。2)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)(PSHEV)的缺點(diǎn)：①發(fā)動(dòng)機(jī)的工況會(huì)受到SHEV行駛工況的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)的有害氣體的排放高于SHEV。②在PSHEV上需要配備兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)需要裝備離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等傳動(dòng)總成。另外還有起動(dòng)/發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速器、動(dòng)力電池組、以及為多能源動(dòng)力組合或協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的專用裝置。因此PSHEV的多能源動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，總布置也更加困難。③多能源動(dòng)力的匹配和組合有不同的組合形式，需裝配一個(gè)復(fù)雜的多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)，才能達(dá)到高的經(jīng)濟(jì)性和“超低污染"的控制目標(biāo)。1.5論文的研究?jī)?nèi)容整車(chē)控制策略是混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)上最為關(guān)鍵的部分，直接影響整車(chē)的動(dòng)力性和節(jié)能性的好壞。在混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，本項(xiàng)目采用ISG輕混方案，相對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，ISG輕混方案取消了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速；提高了發(fā)動(dòng)機(jī)平均負(fù)荷率；實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量回收。優(yōu)化了車(chē)輛的經(jīng)濟(jì)性。在車(chē)輛需要頻繁加減速和怠速起停的城市循環(huán)工況下，節(jié)能效果更加明顯。本文在陳述混合動(dòng)力汽車(chē)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)，構(gòu)建了整車(chē)系統(tǒng)，本文主要內(nèi)容如下：1、通過(guò)閱讀國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，介紹混合動(dòng)力汽車(chē)的特點(diǎn)，研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景，當(dāng)前研究的熱點(diǎn)等。研究混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式，論述混合動(dòng)力汽車(chē)各類(lèi)型的特點(diǎn)，并給出國(guó)內(nèi)外研究混合動(dòng)力汽車(chē)的類(lèi)型。2、構(gòu)建整車(chē)動(dòng)力控制系統(tǒng)，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成硬件系統(tǒng)進(jìn)行研究。然后介紹整車(chē)控制流程，最后介紹混合動(dòng)力汽車(chē)采用的不同的控制策略。3、進(jìn)行了混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成軟件系統(tǒng)的研究。畫(huà)出相關(guān)程序流程圖并編寫(xiě)程序。4、總結(jié)本文所做的工作。

第二章方案論證2.1ISG型HEV的工作原理ISG型混合動(dòng)力汽車(chē)的工作原理是：小功率ISG電機(jī)直接裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸末端，構(gòu)成一個(gè)先進(jìn)高效緊湊的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。1)當(dāng)車(chē)輛起動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)汽車(chē)的起動(dòng)機(jī)只將發(fā)動(dòng)機(jī)加速至起動(dòng)轉(zhuǎn)速，而ISG作為電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)特性，在短時(shí)間內(nèi)ISG電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)快速運(yùn)轉(zhuǎn)到某一（比怠速高）轉(zhuǎn)速后，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，高轉(zhuǎn)速電起動(dòng)過(guò)程不僅降低了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的燃料消耗，還改善了排放，此時(shí)ISG電機(jī)作起動(dòng)電機(jī)使用。2)在正常行駛工況（巡航工況）下，ISG停止工作，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供汽車(chē)行駛所需的動(dòng)力。3)車(chē)輛加速或爬坡時(shí)，通常情況下發(fā)動(dòng)機(jī)在此工況下的轉(zhuǎn)矩輸出有限，由蓄電池提供電能，ISG作為電動(dòng)機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供輔助動(dòng)力，形成發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)動(dòng)力在發(fā)動(dòng)機(jī)軸上組合的混合驅(qū)動(dòng)模式。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以較低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果加速踏板的行程大于某一設(shè)定值時(shí)，ISG就開(kāi)始進(jìn)行功率補(bǔ)償，當(dāng)加速踏板達(dá)到滿行程時(shí)，電機(jī)提供最大瞬時(shí)功率。4)車(chē)輛減速、制動(dòng)或蓄電池SOC狀態(tài)值低于允許的最低SOC狀態(tài)值時(shí)，ISG電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式工作，回收車(chē)輛再生制動(dòng)能量或者將發(fā)動(dòng)機(jī)的部分動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電能，儲(chǔ)存到蓄電池中。5)當(dāng)汽車(chē)處于長(zhǎng)期怠速的駐車(chē)工況時(shí)，動(dòng)力總成控制器自動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保的目的。2.2控制器CPU的選擇1)DSPDSP(DigitalSignalProcessing)技術(shù)，也稱為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，是將一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器應(yīng)用于各種信號(hào)處理上，并通過(guò)各種信號(hào)處理算法，滿足系統(tǒng)的控制要求的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，DSP芯片內(nèi)部采用程序和數(shù)掘控制總線分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專門(mén)的硬件乘法器，廣泛使用流水線操作，還可以應(yīng)用一些特殊的指令以實(shí)現(xiàn)特殊的計(jì)算和控制操作。和普通的單片機(jī)系統(tǒng)相比，DSP系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，由于DSP可以在一個(gè)指令周期內(nèi)處理乘法和加法的運(yùn)算，可以大大的縮短數(shù)據(jù)的處理時(shí)間：流水線操作的特點(diǎn)又可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)指令的并行操作：DSP上一般帶有豐富的片上資源，如RAM（RandomAccessMemory隨機(jī)存儲(chǔ)）模塊、A/D（AnalogDigital模數(shù)）模塊、SCI（SerialCommunicateInterface串口）模塊、FLASH模塊和CAN模塊等，這樣可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并減少數(shù)字芯片之間的高頻干擾。DSP兼有了單片機(jī)控制的強(qiáng)大邏輯處理功能，這為車(chē)輛混合動(dòng)力控制提供了支持，其靈活的總線擴(kuò)展方式可以外擴(kuò)功能芯片，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多功能引用。相對(duì)于模擬處理系統(tǒng)，DSP系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢(shì)：①靈活性高，僅僅通過(guò)數(shù)字處理軟件的修改可以改變應(yīng)用場(chǎng)合和處理方法。②精度高，其精度僅與A/D的位數(shù)和計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)、算法有關(guān)，其數(shù)據(jù)的處理不受數(shù)字部分的元件精度的影響。③可靠性和可重復(fù)性好，受環(huán)境溫度、電磁場(chǎng)等干擾的影響比較小。④系統(tǒng)集成度高和性價(jià)比高。由于動(dòng)力總成控制器要在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，檢測(cè)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)并實(shí)時(shí)決策，因此對(duì)CPU的指令周期也要求很高。2)飛思卡爾飛思卡爾有著30多年汽車(chē)電子的領(lǐng)導(dǎo)地位，是全球領(lǐng)先的汽車(chē)工業(yè)半導(dǎo)體供應(yīng)商。568000系列單芯片數(shù)字信號(hào)控制器融合了數(shù)字信號(hào)處理器功能和便利的微控制器功能，靈活外設(shè)借口配置和不同種類(lèi)的封裝，為點(diǎn)擊控制、數(shù)字電源，儀器儀表，照明控制和家用電器等應(yīng)用提供低成本、高性能的解決方案。3)單片機(jī)單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、靈活性高等特點(diǎn)。綜上所述，與通用微處理器相比，DSP具有如下優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)元件值的容限不敏感，受溫度、環(huán)境等外部參與影響??；②可以分時(shí)復(fù)用，共享處理器；③方便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波；④可實(shí)現(xiàn)模擬處理不能實(shí)現(xiàn)的功能：線性相位、多抽樣率處理、級(jí)聯(lián)、易于存儲(chǔ)等；⑤可用于頻率非常低的信號(hào)。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)算量的大小、對(duì)運(yùn)算精度的要求、系統(tǒng)成本以及體積、功耗等方面進(jìn)行綜合考慮，最終決定采用DSP微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)能量總成控制器。選擇TI公司的TMS320F2812【15、16】這款芯片作為能量總成控制器的CPU。2.3CAN總線的在混合動(dòng)力汽車(chē)上的運(yùn)用CAN(ControllerAreaNetwork)控制器局域網(wǎng)是德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種能有效的支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，屬于現(xiàn)場(chǎng)總線范疇。目前，CAN在機(jī)械工業(yè)、軌道車(chē)輛、航海船只和醫(yī)療器械等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在汽車(chē)領(lǐng)域CAN是應(yīng)用最為廣泛的總線。隨著CAN在各種領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，對(duì)其通信格式的標(biāo)準(zhǔn)化提出了要求。1991年9月PhilipsSemiconductors制定并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范(Version2.0)。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式，而2.0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種格式。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)輸工具一數(shù)據(jù)信息交換一高速通信控制器局域網(wǎng)(CAN)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898，為控制器局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化鋪平了道路。相對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線束控制方法而占，CAN控制系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)集成模塊化工作方式，可以非常有效地構(gòu)成各種分布式實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)，并且具有很高的靈活性和可靠性。同時(shí)，各模塊能夠比較獨(dú)立的工作，避免了各模塊間的相互干預(yù)。CAN總線中的通信節(jié)點(diǎn)可以是控制器、智能傳感器或者是智能執(zhí)行單元。該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車(chē)通信系統(tǒng)中。比如上海大眾推出的POLO轎車(chē)上，整車(chē)僅用六個(gè)通信節(jié)點(diǎn)就代替了繁雜的線束，輕松實(shí)現(xiàn)了全車(chē)數(shù)據(jù)共享。CAN總線具有以下主要特點(diǎn)：1、多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)不分主從。2、報(bào)文幀分為不同的優(yōu)先級(jí)，可滿足報(bào)文幀的不同實(shí)時(shí)性要求。3、采用非破壞性仲裁技術(shù)，總線仲裁既不破壞報(bào)文幀也不損失時(shí)間。4、可方便的實(shí)現(xiàn)一對(duì)一、一對(duì)多及全局廣播等多種報(bào)文幀傳送方式。5、通信距離最遠(yuǎn)10km（5Kbps以下），通信速率最大1Mbps（40m以下）。6、總線節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)。標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文幀標(biāo)識(shí)符11位，擴(kuò)展報(bào)文幀標(biāo)識(shí)符29位，報(bào)文幀數(shù)目幾乎不受限制。7、報(bào)文幀采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)問(wèn)短，受干擾概率低，出錯(cuò)率低。8、報(bào)文幀具有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，檢錯(cuò)效果好。9、通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖等，選擇靈活。10、發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤的CAN節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)關(guān)閉脫離總線，不影響其它節(jié)點(diǎn)的正常通信。總之，CAN總線具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、通信速率快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、互操作性好、靈活性高和價(jià)格低廉等特點(diǎn)。混合動(dòng)力汽車(chē)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多種需相互作用卻又相對(duì)獨(dú)立的部件，并且車(chē)載環(huán)境比較惡劣，有很強(qiáng)的干擾，模擬信號(hào)的可靠性不高。這些特點(diǎn)都決定了采用基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的整車(chē)控制方案必要性。通過(guò)CAN總線網(wǎng)絡(luò)，混合動(dòng)力車(chē)輛各系統(tǒng)之間以節(jié)點(diǎn)信息的形式交流信息，方便各部件的匹配工作，有利于整車(chē)控制與調(diào)節(jié)。2.4動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析和選擇動(dòng)力總成控制系統(tǒng)或者整車(chē)控制系統(tǒng)VSC(vehiclesystemcontroller)完成對(duì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制。VSC必須實(shí)時(shí)監(jiān)視車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛工作模式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)部件的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)，因此整車(chē)控制系統(tǒng)【20、21】的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜卻是非常重要的任務(wù)。HEV整車(chē)控制系統(tǒng)一般采用集中控制或分布式控制兩種系統(tǒng)方案。1、集中控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)核心處理器完成對(duì)所有信號(hào)流和能量流的處理和分配工作，控制器接受所有單元I/O的狀態(tài)，根據(jù)控制策略，再發(fā)出對(duì)各單元執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制命令，集中控制系統(tǒng)具有處理集中，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，響應(yīng)快的特點(diǎn)。2、分布式控制系統(tǒng)，有VSC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線與各部件ECU通訊，在工作過(guò)程中，各部件ECU分別采集各自控制對(duì)象的信號(hào)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)給VSC，VSC利用這些信息，通過(guò)控制策略的運(yùn)算來(lái)進(jìn)行信號(hào)流和能量流的處理和分配工作，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線向各部件ECU發(fā)出執(zhí)行指令。各部件ECU接受執(zhí)行指令，并根據(jù)控制對(duì)象的當(dāng)前動(dòng)態(tài)參數(shù)，再發(fā)出對(duì)控制對(duì)象的控制命令。該分布式控制系統(tǒng)將整個(gè)系統(tǒng)任務(wù)模塊化，每個(gè)模塊都有一個(gè)ECU來(lái)接管，這樣以來(lái)就將系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障率下移，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，不僅如此，由于分布式控制系統(tǒng)是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的，從而提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，便于建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)。由于處理集中，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，選擇集中控制系統(tǒng)。2.5系統(tǒng)硬件總體框圖由于處理集中，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，選擇集中控制系統(tǒng)。動(dòng)力總成控制器【22】是整個(gè)混合電動(dòng)汽車(chē)的核心，肩負(fù)著管理和控制整個(gè)車(chē)輛各個(gè)部件的重要功能，也是混合電動(dòng)汽車(chē)控制思想和控制策略的實(shí)施部件。它的主要功能可分為采集、分析決策和控制三大部分。動(dòng)力總成控制器首先采集整個(gè)車(chē)輛的各種信號(hào)。這些信號(hào)又分為直接采集信號(hào)和CAN總線【23】信號(hào)兩大類(lèi)。其中，直接采集信號(hào)包括左輪車(chē)速、右輪車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速、加速踏板位置信號(hào)及其零位信號(hào)、剎車(chē)踏板位置信號(hào)及其零位信號(hào)、離合器狀態(tài)信號(hào)、電池電量信號(hào)、充放電電流信號(hào)等等。然后，總成控制器根據(jù)這些信號(hào)分析當(dāng)前車(chē)輛的狀態(tài)和司機(jī)的命令需求，并通過(guò)一系列的控制策略的運(yùn)算，得出滿足司機(jī)需求的功率或扭矩、滿足最佳效率的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)應(yīng)出的力及最佳的充電功率、AMT的控制等。最后，動(dòng)力總成控制器將這些結(jié)論作為控制信號(hào)發(fā)送給對(duì)應(yīng)的部件。所以，動(dòng)力總成控制器除了滿足信號(hào)采集和控制信號(hào)輸出這兩大功能以外，最主要的是控制策略的實(shí)施，這是實(shí)現(xiàn)研發(fā)混合電動(dòng)汽車(chē)最初意義的關(guān)鍵所在。圖2.1系統(tǒng)硬件總體框圖2.6穩(wěn)壓芯片的選擇AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時(shí)，AMS1117器件的壓差保證最大不超過(guò)1.3V，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。AMS1117是一個(gè)正向低壓降穩(wěn)壓器，在1A電流下壓降為1.2V。AMS1117有兩個(gè)版本:固定輸出版本和可調(diào)版本，固定輸出電壓為1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V，具有1%的精度；固定輸出電壓為1.2V的精度為2%。AMS1117內(nèi)部集成過(guò)熱保護(hù)和限流電路，是電池供電和便攜式計(jì)算機(jī)的最佳選擇。特點(diǎn)：固定輸出電壓為1.5V、1.8V、2.5V、2.85V、3.0V、3.3V、5.0V和可調(diào)版本，具有1%的精度固定輸出電壓為1.2V的精度為2%低漏失電壓：1A輸出電流時(shí)僅為1.2V限流功能過(guò)熱切斷溫度范圍：-40℃～125℃

2.7RS-232收發(fā)器接口芯片MAX3232收發(fā)器采用專有的低壓差發(fā)送器輸出級(jí)，利用雙電荷泵在3.0V至5.5V電源供電時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的RS-232性能。器件僅需四個(gè)0.1μF的外部小尺寸電荷泵電容。MAX3232確保在120kbps數(shù)據(jù)速率下維持RS-232輸出電平。MAX3232具有2路接收器和2路驅(qū)動(dòng)器。提供1μA關(guān)斷模式，有效降低功耗并延長(zhǎng)便攜式產(chǎn)品的電池使用壽命。關(guān)斷模式下，接收器保持有效狀態(tài)，對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，僅消耗1μA電源電流。2.8CAN收發(fā)器SN65HVD230是德州儀器公司生產(chǎn)的3.3VCAN收發(fā)器，該器件適用于較高通訊速率、良好抗干擾能力和高可靠性CAN總線的串行通信。CAN總線以其較高的通訊速率、良好的抗電磁干擾能力可實(shí)現(xiàn)高可靠性串行通信，因而在實(shí)際應(yīng)用中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。不過(guò)，隨著集成技術(shù)的不斷發(fā)展，為了節(jié)省功耗，縮小電路體積，一些新型CAN總線控制器的邏輯電平均采用LVTTL，這就需要和之相適應(yīng)的總線收發(fā)器。TI公司生產(chǎn)的SN65HVD230型電路非常好地解決了這個(gè)問(wèn)題。SN65HVD230是德州儀器公司生產(chǎn)的3.3CAN總線收發(fā)器，主要是和帶有CAN控制器的TMS320Lx240x系列DSP配套使用，該收發(fā)器具有差分收發(fā)能力，最高速率可達(dá)1Mb/s。廣泛用于汽車(chē)、工業(yè)自動(dòng)化、UPS控制等領(lǐng)域。SN65HVD230可用于較高干擾環(huán)境下。該器件在不同的速率下均有良好的收發(fā)能力，其主要特點(diǎn)如下：·完全兼容ISO11898標(biāo)準(zhǔn)；·高輸入阻抗，允許120個(gè)節(jié)點(diǎn)；·低電流等待模式，典型電流為370μA；·信號(hào)傳輸速率最高可達(dá)1Mb/s；·具有熱保護(hù)，開(kāi)路失效保護(hù)功能；·具有抗瞬間干擾，保護(hù)總線的功能；·斜率控制，降低射頻干擾(RFI)；·差分接收器，具有抗寬范圍的共模干擾、電磁干擾(EMI)能力。2.9ISG型混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案和整車(chē)控制策略ISG(IntegratedStarter/Generator)型混合動(dòng)力汽車(chē)只有發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)兩大動(dòng)力設(shè)備，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、組裝容易，再生制動(dòng)的能量回收效果較高，特別是由于ISG電機(jī)的功率較小，使得所配置的蓄電池組也較小，發(fā)動(dòng)機(jī)附件全部采用電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，齒形皮帶及齒輪組可以全部省掉，整車(chē)的布置就可以更加靈活，大大地減輕了整車(chē)的質(zhì)量。圖2.2傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖基于ISG節(jié)能原理分析，本項(xiàng)目采用如下的總體控制策略：1)切斷怠速在電池SOC允許的條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)低速下和極低負(fù)荷下不啟動(dòng)，由ISG電機(jī)提供動(dòng)力。如果電池電量太低，電機(jī)無(wú)法提供動(dòng)力，為了滿足汽車(chē)動(dòng)力性要求，發(fā)動(dòng)機(jī)需要啟動(dòng)。2)加速踏板解析策略由于并聯(lián)方案中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在擋位一定時(shí)與車(chē)輪轉(zhuǎn)速是固定比例的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)節(jié)；ISG電機(jī)功率較小，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力有限；電池容量小，通過(guò)電機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)會(huì)造成電池頻繁充放電，降低電池使用壽命。根據(jù)目前的ISG方案，在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作區(qū)域，通過(guò)ISG電機(jī)發(fā)電和電動(dòng)模式來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)，使之工作在最佳油耗點(diǎn)或最佳油耗曲線上比較困難，因此本項(xiàng)目通過(guò)采用適當(dāng)?shù)募铀偬ぐ褰馕霾呗蕴岣甙l(fā)動(dòng)機(jī)平均負(fù)荷率來(lái)提高整車(chē)經(jīng)濟(jì)性。由于發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)同軸，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性和電機(jī)轉(zhuǎn)矩特性疊加形成新的轉(zhuǎn)矩特性。按照形成的新轉(zhuǎn)矩特性，以及油門(mén)開(kāi)度決策整車(chē)轉(zhuǎn)矩需求。在整車(chē)轉(zhuǎn)矩需求不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)只采用發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩需求，只有當(dāng)整車(chē)轉(zhuǎn)矩需求大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時(shí)才啟動(dòng)電機(jī)補(bǔ)充動(dòng)力。以上的加速踏板解析策略使得ISG方案的混合動(dòng)力汽車(chē)在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作區(qū)間內(nèi)基本不使用電機(jī)，增加了電池壽命；同時(shí)，這種踏板策略也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，減少了油耗。3)制動(dòng)能量回收在電池SOC允許的情況下，主要有兩種制動(dòng)能量回收模式：滑行再生制動(dòng)：駕駛員松開(kāi)加速踏板，當(dāng)前車(chē)速高于設(shè)定的滑行再生車(chē)速時(shí)，汽車(chē)進(jìn)入滑行再生制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)自動(dòng)離合器斷開(kāi)。制動(dòng)踏板踩下時(shí)的再生制動(dòng)：制動(dòng)時(shí)的再生制動(dòng)回收能量的多少取決于制動(dòng)系統(tǒng)的電子化程度，即摩擦制動(dòng)力矩是否可控。圖2.3制動(dòng)能量回收曲線由于摩擦制動(dòng)力矩完全可控的制動(dòng)能量回收策略需要設(shè)計(jì)brake-by-wire系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各輪缸制動(dòng)壓力完全可控，目前在硬件技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)存在一定的困難，而摩擦制動(dòng)力矩不可控的制動(dòng)能量回收策略只需要對(duì)傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)做很小的改動(dòng)，并增加踏板信息傳感器即可，簡(jiǎn)單易行，因此本項(xiàng)目的制動(dòng)控制策略采用分段控制式，即在踏板行程（或踏板力）的初期不產(chǎn)生摩擦制動(dòng)。4)維持電池SOC狀態(tài)設(shè)定電池的SOC允許區(qū)間（例如：0.4-0.8）和理想值（例如：0.6）。當(dāng)電池SOC過(guò)低時(shí)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于啟動(dòng)值也要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；當(dāng)電池SOC過(guò)高時(shí)，不允許制動(dòng)能量回收。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于正常工作區(qū)間時(shí)，通過(guò)ISG電機(jī)發(fā)電或電動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電池SOC趨近于理想值，其中發(fā)電應(yīng)盡可能出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)高效率區(qū)。停車(chē)時(shí)如果電池SOC過(guò)低或未達(dá)到理想值，可由駕駛員的特定操作啟動(dòng)駐車(chē)充電模式。5)防止縱向沖擊①防止發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊：發(fā)動(dòng)機(jī)需要ISG電機(jī)或者整車(chē)旋轉(zhuǎn)慣性帶動(dòng)到需要的轉(zhuǎn)速，然后點(diǎn)火，點(diǎn)火后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要緩慢增加，過(guò)度到需求的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。②防止換擋沖擊：當(dāng)駕駛員踩下常規(guī)離合器時(shí)，自動(dòng)離合器分離，ISG電機(jī)處于零轉(zhuǎn)矩狀態(tài)；換擋結(jié)束后，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速趨近電機(jī)轉(zhuǎn)速，自動(dòng)離合器結(jié)合。③防止整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩發(fā)生大的階躍。

第三章HEV動(dòng)力總成硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的硬件需求分析本文所討論的ISG型混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成控制系統(tǒng)主要包括動(dòng)力總成控制器及其配套軟件。要求能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)整車(chē)運(yùn)行狀態(tài)，使車(chē)輛的各個(gè)性能都達(dá)到最佳。在設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行軟硬件的并行考慮，保證實(shí)時(shí)控制的前提下，盡量采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。系統(tǒng)的需求應(yīng)滿足以下要求：1)控制器應(yīng)進(jìn)行車(chē)輛起動(dòng)、行駛、發(fā)電、加速、巡航、制動(dòng)能量回收和倒車(chē)等狀態(tài)的平滑控制，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)雙動(dòng)力控制與切換管理，最大綜合效率控制。2)發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)工作狀態(tài)顯示信號(hào)輸出，電池組電量顯示信號(hào)輸出至車(chē)輛儀表。3)與其它系統(tǒng)能用CAN總線通訊，并具有良好的穩(wěn)定性與抗干擾性。4)具有良好的電磁兼容性，滿足國(guó)家相關(guān)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)。能適應(yīng)所有道路條件下的震動(dòng)與沖擊。5)系統(tǒng)硬件部分與車(chē)輛線束相連接的插接件應(yīng)符合電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證拆裝方便、性能可靠。6)控制系統(tǒng)在環(huán)境溫度為40℃至85℃時(shí)能正常穩(wěn)定工作。7)應(yīng)具備完善的配套測(cè)試程序，可通過(guò)其修改各種參數(shù)，存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有利于算法研究，方便系統(tǒng)今后的進(jìn)一步完善。3.2功能模塊劃分對(duì)動(dòng)力總成控制器的功能描述來(lái)分析能量總成控制器所需要的功能模塊。1)CAN控制器模塊——?jiǎng)恿偝煽刂破魇腔贑AN總線的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。2)AD模塊——在采集信號(hào)中，有諸如加速踏板位置信號(hào)、剎車(chē)踏板位置信號(hào)等多個(gè)模擬量信號(hào)。3)I/O口——采集信號(hào)和輸出信號(hào)中，同樣有多個(gè)I/O信號(hào)，要求控制器的通用I/O口或者I/O空間有足夠余量。4)串口SCI(SerialCommunicationInterface)——由于上位機(jī)要通過(guò)SCI口來(lái)檢測(cè)和修改能量控制器參數(shù)以及進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。3.3TMS320F2812的介紹芯片主要性能如下：1)高性能靜態(tài)CMOS制成技術(shù)①150MHz（6.67ns周期時(shí)間）②省電設(shè)計(jì)(1.8VCore，3.3VI/O)③3.3V快取可程序電壓JTAG掃描支持高效能32BitCPU①16x16和32x32MACOperations②16x16DualMAC③哈佛總線結(jié)構(gòu)④快速中斷響應(yīng)⑤4M線性程序?qū)ぶ房臻g(LinearProgramAddressReach)⑥4M線性數(shù)據(jù)尋址空間(LinearDataAddressReach)⑦TMS320F24X/LF240X程序核心兼容4)芯片上(On-Chip)的內(nèi)存①128Kx16Flash（4個(gè)8Kx16，6個(gè)16Kx16）②1Kx16OTPROM（單次可程序只讀存儲(chǔ)器）③L0和L1：2組4Kx16SARAM④H0：1組8Kx16SARAM⑤M0和M1：2組1Kx16SARAM。共128Kx16Flash，18Kx16SARAM外部?jī)?nèi)存接口①支持1M的外部?jī)?nèi)存②可程序的WaitStates③可程序的Read/WriteStrobeTi最小g④三個(gè)獨(dú)立的芯片選擇(ChipSelects)頻率與系統(tǒng)控制①支持動(dòng)態(tài)的相位鎖定模塊(PLL)比率變更②On-Chip振蕩器③看門(mén)狗定時(shí)器模塊三個(gè)外部中斷外圍中斷擴(kuò)展方塊(PIE)，支持45個(gè)外圍中斷128位保護(hù)密碼①保護(hù)Flash/ROM/OTP及L0/L1SARAM②防止韌體逆向工程三個(gè)32位CPUTimer電動(dòng)機(jī)控制外圍①兩個(gè)事件管理模塊(EVA，EVB)②與240xADSP相容①同步串行外圍接口SPI模塊②兩個(gè)異步串行通訊接口SCI模塊，標(biāo)準(zhǔn)UART③eCAN(EnhancedControllerAreaNetwork)④McBSPWithSPIMode13)16個(gè)信道12位模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊(ADC)①2x8通道的輸入多任務(wù)②兩個(gè)獨(dú)立的取樣-保持(Sample-and-Hold)電路③可單一或同步轉(zhuǎn)換④快速的轉(zhuǎn)換率：80ns/12.5MSPS3.4DSP最小系統(tǒng)及相關(guān)電路一個(gè)典型的DSP最小系統(tǒng)包括DSP芯片、電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路及JTAG接口電路。考慮到與PC通信的需要，最小系統(tǒng)一般還需增添串口通信電路。3.4.1供電電路AMS11173.3電源轉(zhuǎn)換芯片作為5V轉(zhuǎn)3.3V的高性能穩(wěn)壓芯片，為這個(gè)開(kāi)發(fā)板提供穩(wěn)定可靠的主電源VCC(3.3V)。AMS11171.8電源轉(zhuǎn)換芯片提供1.8V給DSP內(nèi)核使用。AMS1117輸出后的47μF的電容不能省略，這樣能更好的保證電源質(zhì)量。AMS1117系列芯片輸出電流最高可達(dá)800mA，輸出電壓的精度在1%以內(nèi)，還具有電流限制和熱保護(hù)功能，并且價(jià)格低廉，廣泛用于手持儀表，數(shù)字家電和工業(yè)控制領(lǐng)域。使用時(shí)，輸出端通常接一個(gè)10μF或者47μF的電容來(lái)改善瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。圖3.2電源轉(zhuǎn)換電路3.4.2復(fù)位電路使用RC電路保證DSP芯片可靠復(fù)位，并提供手動(dòng)復(fù)位按鈕，方便調(diào)試。圖3.3復(fù)位電路3.4.3時(shí)鐘振蕩電路鎖向環(huán)(PLL)模塊主要用來(lái)控制DSP內(nèi)核的工作頻率，外部提供一個(gè)參考時(shí)鐘輸入，經(jīng)過(guò)PLL倍頻或分頻后提供給DSP內(nèi)核。2812DSP有4位倍頻位，能夠?qū)崿F(xiàn)0.5～10倍的倍頻。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩器方式，選用30M的外部晶振。圖3.4晶振電路3.4.4JTAG接口電路JTAG接口提供對(duì)DSP的內(nèi)部FLASH的少些和方針調(diào)試。該部分的引腳定義不能隨意更改。圖3.5JTAG接口電路3.4.5SCI串口通訊電路TMS320F2812內(nèi)置SCI通訊模塊。圖3.6SCI串口通訊電路RS232接口芯片采用的是MAX3232，3.3V供電。3.4.6AD轉(zhuǎn)換電路TMS320F2812內(nèi)部提供了12位精度A/D轉(zhuǎn)換模塊，在很多應(yīng)用系統(tǒng)中直接采用它的這種功能進(jìn)行模擬信號(hào)采集。A/D轉(zhuǎn)換模塊將加速踏板行程、制動(dòng)踏板行程等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)，用于CPU處理。A/D轉(zhuǎn)換采用TMS320F2812自帶的A/D轉(zhuǎn)換接口。DSP內(nèi)置16通道12位ADC，可配置為2個(gè)獨(dú)立的8通道模塊，分別服務(wù)于時(shí)間管理器A和B。16路ADC均未作處理，可以直接使用。ADC時(shí)鐘可配置為25MHz，最高采樣帶寬為12.5MHz。圖3.7AD轉(zhuǎn)換電路3.4.6CAN通訊接口電路TMS320F2812內(nèi)置CAN2.0控制器。圖3.8CAN通訊接口電路CAN總線收發(fā)器采用的型號(hào)是SN65HVD230。它將CANTX，CANRX信號(hào)轉(zhuǎn)化為CANH，CANL信號(hào)在CAN總線上傳輸。3.5LED燈與按鍵電路圖3.9LED電路圖3.10按鍵電路3.6LCD液晶驅(qū)動(dòng)電路圖3.11LCD液晶驅(qū)動(dòng)電路第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳3.7油門(mén)/制動(dòng)踏板位置信號(hào)采集電路油門(mén)/制動(dòng)踏板位置傳感器輸出的是模擬電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、鉗位和電壓跟隨后，一路進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；另一路經(jīng)過(guò)微分電路，得到油門(mén)變化快慢信號(hào)，如圖3.11所示。油門(mén)開(kāi)度可增大可減小，因此油門(mén)/制動(dòng)踏板位置微分信號(hào)可出現(xiàn)正電壓，也可出現(xiàn)負(fù)電壓。單片機(jī)不能識(shí)別負(fù)電壓，因此設(shè)計(jì)微分電路時(shí)在TLC2272的5腳上引入1.5V電壓作為基準(zhǔn)電壓。此時(shí)4腳輸出電壓為：其中為油門(mén)/制動(dòng)踏板位置電壓信號(hào)；為油門(mén)/制動(dòng)踏板位置微分信號(hào)，、如圖3.12中所示的電阻和電容。因此選擇合適的電阻和電容就可以保證該電路輸出的電壓為0～3V，并能真實(shí)地反映油門(mén)/制動(dòng)踏板開(kāi)度變化的快慢。圖3.12油門(mén)/制動(dòng)踏板位置及微分信號(hào)采集電路3.8車(chē)速采集電路車(chē)速傳感器選用霍爾傳感器，該傳感器輸出的是脈沖信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)濾波、整形后變成規(guī)則的方波信號(hào)，單片機(jī)才能準(zhǔn)確的檢測(cè)汽車(chē)車(chē)速信號(hào)。電路如圖3.13所示，C5起濾波作用，D4起鉗位作用，R11和R9分出一個(gè)合適的比較基準(zhǔn)電壓，R13為輸出上拉電阻，R12為反饋電阻。當(dāng)輸入信號(hào)高于3.3V時(shí)，D3截止，輸入到比較器3腳的信號(hào)通過(guò)R10上拉成3.3V，這樣比較器輸入端的電壓不可能超過(guò)3.3V，對(duì)比較器起到保護(hù)作用。輸入信號(hào)低于3.3V時(shí)，D3導(dǎo)通，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、鉗位送到比較器LM311的3腳。當(dāng)比較器LM311輸入端3腳的信號(hào)低于2腳的基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出引腳5為高電平；當(dāng)比較器LM311輸入端3腳的信號(hào)高于2腳的基準(zhǔn)電壓時(shí)，輸出引腳5為低電平，這樣速度信號(hào)就變成了規(guī)則的方波信號(hào)。圖3.13車(chē)速采集信號(hào)3.9發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速采集電路該項(xiàng)目中，用電機(jī)代替了原有的飛輪，將電機(jī)的轉(zhuǎn)子外圈加上一個(gè)齒圈。電機(jī)的轉(zhuǎn)子是直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的，利用轉(zhuǎn)子上的齒圈作為轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)觸發(fā)。由于電磁式轉(zhuǎn)速傳感器可直接利用鋼鐵材料做成的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)作為信號(hào)觸發(fā)，因此采用電磁式轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。電磁式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出為正弦信號(hào)，因此采用圖3.14所示的采集電路。其中Q1的基極與發(fā)射極相接，因此相當(dāng)于二極管。C6起濾波作用，D5起鉗位作用，R17起正反饋?zhàn)饔谩．?dāng)輸入信號(hào)大于0V時(shí)，Q2導(dǎo)通，Q3截止，輸入到比較器LM311的3腳的信號(hào)為高電平，LM311輸出為低電平；當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)電壓時(shí)，Q2截止，Q3導(dǎo)通，輸入到比較器LM311的3腳信號(hào)就為低電平，LM311輸出高電平。圖3.14發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速采集電路

第四章HEV動(dòng)力總成軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)整車(chē)控制策略是混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)技術(shù)上最為關(guān)鍵的部分，直接影響整車(chē)的動(dòng)力性及節(jié)能性能的好壞。在混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)將隨時(shí)發(fā)生變化，而且包含了發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和發(fā)電機(jī)等多個(gè)控制對(duì)象，對(duì)于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制有一定的難度。目前并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)的控制策略主要有三種:①基于模糊控制或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能型策略及控制算法。這一策略尋求通過(guò)模糊邏輯實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池和電機(jī)整體效率最優(yōu)化控制。②基于穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的控制策略。這種策略模型通過(guò)將電機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)化為等效的燃油消耗量，得出總的燃油消耗量，并以燃油經(jīng)濟(jì)性和排放最小化為目標(biāo)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)做出決策，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。③基于動(dòng)態(tài)優(yōu)化的控制策略。這種策略對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，具有精確度高和預(yù)見(jiàn)的特性。但這種實(shí)時(shí)控制策略算法往往比較復(fù)雜，計(jì)算量也很大，在實(shí)際車(chē)輛上難以應(yīng)用。因此，本項(xiàng)目采用ISG輕混方案，相對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，ISG輕混方案取消了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速；提高了發(fā)動(dòng)機(jī)平均負(fù)荷率；實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量回收。優(yōu)化了車(chē)輛的經(jīng)濟(jì)性。圖4.1整車(chē)控制策略的信號(hào)流程圖4.1.1能量控制算法根據(jù)駕駛員扭矩需求是否有制動(dòng)需求，將混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行方式分為驅(qū)動(dòng)模式和制動(dòng)模式兩種。具體控制策略的流程圖如圖4.2所示。其中:為扭矩需求，為汽車(chē)當(dāng)前車(chē)速，為純電動(dòng)運(yùn)行的最高車(chē)速，為制動(dòng)能量回饋的最低車(chē)速，SOCL為最小荷電狀態(tài)，SOCH為最大荷電狀態(tài)，Treg-max為制動(dòng)能回饋電機(jī)最大扭矩，Tg為發(fā)電機(jī)發(fā)電扭矩，Te為發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)扭矩，Tm為電機(jī)目標(biāo)扭矩，Tb為機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)目標(biāo)扭矩，Temin為發(fā)動(dòng)機(jī)工作的最小扭矩，Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行的最大扭矩。對(duì)于混合動(dòng)力車(chē)的控制器來(lái)說(shuō)，就是將所需求扭矩實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地分配給發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和制動(dòng)器。對(duì)于負(fù)扭矩需求，Tre=Tm+Tb；對(duì)于正扭矩需求，Tre=Te+Tm。這里的Tre為駕駛員需求扭矩，Tm為電機(jī)目標(biāo)扭矩，Tb為制動(dòng)器目標(biāo)扭矩，Te為發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)扭矩轉(zhuǎn)化成的輪邊扭矩。而分配的關(guān)鍵所在是給出合理的運(yùn)行點(diǎn)，使得內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行在較為經(jīng)濟(jì)區(qū)域，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性。圖4.2控制策略流程圖

4.1.2主程序流程圖主程序采用鍵盤(pán)掃描循環(huán)，當(dāng)有鍵按下的時(shí)候，進(jìn)入相應(yīng)的顯示還節(jié)，另外還包括了一些系統(tǒng)初始化的程序；中斷程序主要由中斷服務(wù)子程序組成，包括定時(shí)器中斷服務(wù)子程序，A/D采樣中斷服務(wù)子程序，串口通信中斷子程序。主程序流程圖如4.3所示。程序開(kāi)機(jī)運(yùn)行首先系統(tǒng)初始化，I/O初始化，顯示初始化，數(shù)據(jù)初始化等，然后鍵盤(pán)掃描，等待按鍵按下，如果有則進(jìn)入相應(yīng)的鍵盤(pán)按鍵處理子程序，最后判斷液晶顯示是否需要進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新，如果未到刷新時(shí)間，則繼續(xù)進(jìn)入鍵盤(pán)掃描程序，程序進(jìn)入循環(huán)中。和普通控制系統(tǒng)軟件一樣，主程序設(shè)計(jì)相對(duì)內(nèi)容較少，它只建立整個(gè)程序的一個(gè)運(yùn)行框架，完成初始化、運(yùn)行環(huán)境的定義等工作。至于其它一些具體的操作，例如控制算法的實(shí)現(xiàn)等都以中斷服務(wù)子程序的形式出現(xiàn)，等待主程序的調(diào)用，這種模塊化軟件設(shè)計(jì)的方法有利于工作人員團(tuán)隊(duì)協(xié)作，易于維護(hù)。其中，初始化模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)程序中所用到的寄存器、常量、變量的定義，A/D模塊、事件管理器模塊等的初始化以及對(duì)溢出方式、符號(hào)擴(kuò)展等狀態(tài)位的定義。中斷判別實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)外部中斷的判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果將程序轉(zhuǎn)至相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。初始化模塊僅在DSP上電復(fù)位后執(zhí)行一次，然后進(jìn)入循環(huán)等待周期。圖4.3主程序流程圖

4.2AD轉(zhuǎn)換模塊本模塊是信號(hào)輸入的重要組成部分。具體的采樣工作是由片內(nèi)的AD完成的。得到輸入的具體值后，經(jīng)過(guò)一定的比較判斷，會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的處理程序。YNYN對(duì)數(shù)據(jù)取中值是否已采樣數(shù)字轉(zhuǎn)換延時(shí)后讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)啟動(dòng)AD采樣數(shù)據(jù)實(shí)際值圖4.4AD轉(zhuǎn)換流程圖

4.3顯示模塊程序主要分為初始化、數(shù)據(jù)采集和顯示數(shù)據(jù)3個(gè)部分。程序流程框圖如圖4.5所示。圖4.5LCD顯示流程圖

第五章結(jié)論5.1總結(jié)本文以21世紀(jì)汽車(chē)工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)為由，引出了混合動(dòng)力汽車(chē)的提出及其特點(diǎn)，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和研究。在總結(jié)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于混合動(dòng)力汽車(chē)先進(jìn)理論的基礎(chǔ)上，對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)各部件進(jìn)行了初步選型和參數(shù)設(shè)計(jì)；根據(jù)混合動(dòng)力汽車(chē)特性，設(shè)計(jì)了混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的軟硬件。經(jīng)過(guò)近一學(xué)期的努力，終于完成了本論文的撰寫(xiě)。其中包括研究課題的提出、國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)的調(diào)研、資料的收集、方案的論證、軟硬件的設(shè)計(jì)。主要工作和取得的進(jìn)展如下：1)首先介紹了混合動(dòng)力汽車(chē)的三種基本結(jié)構(gòu)形式：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式，并分別介紹它們的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，后來(lái)主要對(duì)它們的性能特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)與比較?？梢缘玫竭@樣的結(jié)論：傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)組成的多種多樣不同形式的混合動(dòng)力汽車(chē)，它們都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。2)研究了ISG型輕度混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方案，描述了它的工作原理，介紹了ISG系統(tǒng)器件選型分析。3)進(jìn)行了混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成硬件系統(tǒng)的需求分析。通過(guò)總體設(shè)計(jì)明確了整個(gè)動(dòng)力總成硬件系統(tǒng)的目的。介紹了DSP技術(shù)，通過(guò)不同芯片的比較，確定了主芯片的型號(hào)選擇問(wèn)題。接著介紹硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容：除了DSP的最小系統(tǒng)外，我們還運(yùn)用了DSP自帶的A/D（模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換）模塊，數(shù)字輸入輸出模塊，串行通信模塊和CAN控制器模塊。然后介紹了整車(chē)控制流程，最后介紹了混合動(dòng)力汽車(chē)采用的不同的控制策略，采用不同的控制策略可以得到不同的燃油消耗、排放和電池的SOC狀態(tài)值。5.2展望由于時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，本論文在以下一些方面有待進(jìn)一步的研究：1)整車(chē)性能的進(jìn)一步優(yōu)化?，F(xiàn)在所用的主要零部件參數(shù)的確定是根據(jù)一些粗略的計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)值得出的，有必要通過(guò)使用仿真軟件系統(tǒng)對(duì)各部件的參數(shù)選用和系統(tǒng)匹配作進(jìn)一步的模擬仿真計(jì)算，獲得最佳的動(dòng)力系統(tǒng)的匹配關(guān)系，并根據(jù)優(yōu)化計(jì)算的結(jié)果，調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池組的技術(shù)參數(shù)。研究主要能量轉(zhuǎn)換裝置、儲(chǔ)能裝置和動(dòng)力電子電器系統(tǒng)的特性，建立更為精確的總成仿真模型，仍然是該研究領(lǐng)域的重要問(wèn)題。2)本文只考慮了理想狀況下硬件控制系統(tǒng)實(shí)施控制的策略，沒(méi)有真正考慮實(shí)際應(yīng)用條件下硬件的干擾以及實(shí)際路況的不穩(wěn)定性等的因素。由于混合動(dòng)力汽車(chē)的特殊工況，如何選用較高動(dòng)態(tài)性能、抗干擾性更強(qiáng)的控制策略。對(duì)控制器進(jìn)行更多的臺(tái)架試驗(yàn)和整車(chē)試驗(yàn)是以后進(jìn)一步研究的方向。

參考文獻(xiàn)【1】胡驊，宋慧.電動(dòng)汽車(chē)（第二版）.人民交通出版社，2006年【2】CHANC.Thestateoftheartofelectricandhybridvehicles[J].ProceedingsoftheIEEEDigitalObjectIdentifier，90(2)，2002：247～275【3】羅永革，馮櫻，何曉春.混合電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)前景.湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，第14卷第1期，2000年3月【4】Wyczalek，F(xiàn).A.HybridelectricVehiclesYear2000status，IEEEAerospaceandE1ectronicSystemsMagazine，V16，n3，March，200l【5】David，SasakiShoichi.HybridElectricVehicleTaketotheStreet.IEEESpectrum.1999.11【6】陳清泉，孫逢春，祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)，第一版.北京理工大學(xué)出版社，2002年：88～170【7】岳東鵬，郝志勇，張俊智.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)研究開(kāi)發(fā)及前景展望.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)第2期，2004年4月【8】萬(wàn)沛壤.電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù).北京理工大學(xué)出版社，1999年：13～25【9】韓開(kāi)亮.串聯(lián)混合電動(dòng)汽車(chē)能量管理及車(chē)載定位系統(tǒng)的研究.碩士學(xué)位論文，2002年【l0】田光宇，彭濤，林成濤，陳全世.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù).汽車(chē)技術(shù)2001年【11】鮑辰宇，馮旭云.混合動(dòng)力汽車(chē)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).中國(guó)科技信息，2006年第18期【12】孔令濤.混合動(dòng)力汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)模型化及優(yōu)化控制.碩士學(xué)位論文，2007年【13】王冬，田光宇，陳全世.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)選型策略分析.汽車(chē)工業(yè)研究，2001年02期【14】吳建中.混合動(dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)的研究.碩士學(xué)位論文，2008年【15】谷海濤，顏湘武，于世濤.新型電機(jī)控制芯片TMS320F2812.微電機(jī)，2005年第2期【16】蘇奎峰，呂強(qiáng)，耿慶鋒，陳圣儉.TMS320F2812原理與開(kāi)發(fā).電子工業(yè)出版社，2005年4月。【17】李真花，崔健.CAN總線輕松入門(mén)與實(shí)踐.北航大學(xué)出版社，2011年【18】楊春杰，王曙光，亢紅波.CAN總線技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，2010年【19】饒運(yùn)濤，鄒繼軍，鄭勇蕓.現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社。2004年【20】劉發(fā)文.HEV多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).華中科技大學(xué)，2004年【21】陳潔平，王耀南，徐華，王輝.基于DSP的混合動(dòng)力汽車(chē)能源總成控制系統(tǒng).控制工程，2003年第6期【22】朱慶林，王慶年，曾小華，于遠(yuǎn)彬，王鵬宇.基于V模式的混合動(dòng)力汽車(chē)多能源動(dòng)力總成控制器開(kāi)發(fā)平臺(tái).吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2007年第6期【23】何彬，宋君花，唐航波，楊林.基于CAN總線的混合動(dòng)力汽車(chē)LCD儀表系統(tǒng).計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2007年第12期【24】萬(wàn)山明.TMS320F2812DSP原理及應(yīng)用實(shí)例.北京航空航天大學(xué)出版社，2007年

致謝由于時(shí)間及個(gè)人能力所限，論文中疏漏和不足在所難免，懇請(qǐng)各位專家、學(xué)者和老師給予批評(píng)指正，以求在以后的工作中得到進(jìn)一步的提高。在本論文完成之際，我首先要感謝導(dǎo)師張裊娜老師。在我的學(xué)習(xí)和生活中，得到了張老師無(wú)微不至的關(guān)懷和教誨，在此謹(jǐn)表示崇高的敬意。張老師淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的治學(xué)態(tài)度和謙虛和藹的為人給我留下了終生難忘的印象，時(shí)刻激勵(lì)著我?jiàn)^發(fā)向上，永往直前。在這里，我向恩師張裊娜老師致以最深的敬意。感謝電氣與電子工程學(xué)院各位尊敬的老師為本人提供了良好的環(huán)境，在此向所有老師致以崇高的謝意。在此我還要感謝張寶東學(xué)長(zhǎng)，感謝他對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)！同時(shí)我還要感謝嚴(yán)旭東、張勝輝等同學(xué)的無(wú)私幫助，在此由衷地謝謝你們，祝你們前程似錦、健康快樂(lè)！最后，感謝所有幫助和支持過(guò)我的老師及朋友，并衷心地祝愿大家工作順利，身體健康。

附錄1：程序清單#include"DSP28_Device.h"unsignedint*LED_COMM=(Uint16*)0x3000;unsignedint*LED_DATA=(Uint16*)0x3080;unsignedint*KEY_SEL_REG=(unsignedint*)0x2E00;unsignedint*LEDReg=(unsignedint*)0x2800;//LED控制寄存器unsignedintQwei0,Bwei0,Swei0,Gwei0,Qwei2,Bwei2,Swei2,Gwei2,Qwei4,Bwei4,Swei4,Gwei4,Qwei6,Bwei6,Swei6,Gwei6;chara[16]={0x43,0x61,0x72,0x20,0x53,0x70,0x65,0x65,0x64,0x3d,0x20,0x20,0x20,0x4b,0x6d,0x20};charb[16]={0x53,0x6f,0x63,0x20,0x56,0x61,0x6c,0x75,0x65,0x3d,0x30,0x2e,0x31,0x32,0x33,0x34};charc[16]={0x4d,0x54,0x20,0x20,0x53,0x70,0x65,0x65,0x64,0x3d,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};chard[16]={0x45,0x4d,0x54,0x20,0x53,0x70,0x65,0x65,0x64,0x3d,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};chare[16]={0x20,0x20,0x54,0x61,0x42,0x61,0x6e,0x20,0x56,0x61,0x6c,0x75,0x65,0x3d,0x20,0x20};charf[16]={0x20,0x20,0x20,0x20,0x5e,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};charg[16]={0x4d,0x54,0x20,0x5a,0x4a,0x3d,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};charh[16]={0x45,0x4d,0x54,0x20,0x5a,0x4a,0x3d,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};float ADResult[16];unsignedintk=0;float adclo=0.0;interruptvoidad(void);unsignedintXPOS,YPOS;voiddelay(unsignedint);voidldelay(unsignedint);voidlcdwc(unsignedintc){ldelay(10);*LED_COMM=c;}voidlcdwd(unsignedintd){ldelay(10);*LED_DATA=d;}voidlcdpos(void){XPOS&=0x000f;YPOS&=0x0003;if(YPOS==0x0000)lcdwc(XPOS|0x80);elseif(YPOS==0x0001)lcdwc((XPOS+0x40)|0x80);}///////////////////////////////////////////////////////voidlcdfill(unsignedintn){for(YPOS=0;YPOS<2;YPOS++)for(XPOS=0;XPOS<16;XPOS++){lcdpos();lcdwd(n);}}voidlcdreset(){ldelay(5);lcdwc(0x38);ldelay(5);lcdwc(0x38);ldelay(5);lcdwc(0x38);lcdwc(0x38);lcdwc(0x08);lcdwc(0x01);lcdwc(0x06);lcdwc(0x0c);}voidlcdwda(unsignedintx,unsignedinty,char*s){YPOS=y;for(XPOS=x;XPOS<16;XPOS++){lcdpos();lcdwd(*