纯电动汽车整车控制系统设计.doc

摘要:汽车是现代人们最常用的交通工具，随着汽车行业的发展，全球汽车保有量不断上升，随之而来的是能源和环境的问题。在能源短缺和环境污染的压力下，国家和地方层面都明确鼓励和扶持新能源汽车的推广使用，其中纯电动汽车具有能源利用率高、低排放甚至零排放的优点，是新能源汽车发展的主攻方向，而纯电动汽车整车控制系统是纯电动汽车的大脑，掌握该系统的关键技术具有重要意义。为此本文自主研发了一款适用于纯电动汽车的整车控制系统。

在纯电动汽车整车控制系统的设计阶段，主要完成了整车控制器和车载仪表的设计。整车控制器由STM32F103ZET6最小系统、电源、传感器驱动电路、继电器驱动电路、信号隔离及滤波电路、CAN接口电路组成，要实现的功能有传感器信号的采集及处理、驱动力扭矩和档位控制、制动能量回收、故障检测与安全保护、CAN通信。车载仪表由TFT液晶显示屏、STM32F407ZGT6最小系统、按钮和CAN接口电路组成，用来显示车上的重要信息。在调试阶段，使用示波器、上位机、CAN卡和ZLG软件等调试工具对硬件和软件进行了调试，通过不断修补漏洞和优化配置，最终达到设计的要求。

整车控制系统实现了纯电动汽车的驱动力控制、制动能量回收、故障诊断与处理、状态检测与显示等功能，让能源得到合理分配的同时，也提高了车的安全性。

关键词：纯电动汽车；CAN通信；整车控制器；车载仪表

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 新能源汽车的发展前景-1

1.3 本章小结-2

2 整车控制系统的功能设计-3

2.1 系统组成-3

2.1.1 整车控制器-3

2.1.2 车载仪表-4

2.1.3 CAN总线-4

2.1.4 传感器模块-5

2.1.5 喇叭-6

2.1.6 制动灯-6

2.1.7 电机控制器-6

2.1.8 电池管理系统-6

2.2 关键部件装配工艺要求-7

2.2.1 油门传感器-7

2.2.2 齿轮传感器-7

2.3 设计思路-8

2.4 本章小结-9

3 整车控制系统的电路设计-10

3.1 整车控制器部分-10

3.1.1 STM32F103ZET6最小系统-10

3.1.2 电源模块-11

3.1.3 油门、制动信号采集模块-11

3.1.4 速度采集模块-12

3.1.5 开关信号采集模块-13

3.1.6 喇叭、制动灯控制模块-13

3.1.7 CAN接口模块-14

3.2 仪表部分-15

3.3 本章小结-15

4 整车控制系统的软件设计-16

4.1 油门、制动信号采集-16

4.1.1 AD转换-16

4.1.2 算数平均滤波算法-17

4.1.3 动力控制-17

4.1.4 制动能量回收-17

4.2 速度采集-18

4.2.1 脉冲捕获-18

4.2.2 车速的计算-18

4.2.3 加权平均算法-19

4.3 CAN通信-20

4.3.1 拟定通信协议-20

4.3.2 波特率的设置-20

4.3.3 CAN过滤器的设置-20

4.3.4 接收与解析报文-21

4.3.5 数据打包与发送报文-21

4.4 安全保障与故障处理-21

4.4.1 进入待驾驶状态安全指令-21

4.4.2 油门有效性判断与处理-21

4.4.3 制动有效性判断与处理-22

4.4.4 油门、制动信号可靠性判断-22

4.4.5 前进开关有效性判断与处理-22

4.5 喇叭、制动灯控制-23

4.6 显示-23

4.6.1 CAN报文接收-23

4.6.2 图像读取-23

4.6.3 信息显示-23

4.7 本章小结-23

5 系统调试-24

5.1 硬件调试-24

5.1.1 油门信号处理电路调试-24

5.1.2 齿轮传感器电路调试-24

5.2 软件调试-25

5.2.1 油门信号采集模块调试-25

5.2.2 CAN通信调试-25

5.2.3 核心控制程序调试-27

5.3 本章小结-28

结    论-29

参 考 文 献-30

致    谢-31