纯电动汽车的整车控制器设计[毕业论文+开题报告+翻译]

汽车毕业设计:纯电动汽车的整车控制器设计含毕业论文一份，任务书一份，开题报告一份，系统原理图一张，英文翻译一份

纯电动汽车的整车控制器设计[毕业论文+开题报告+翻译]

摘要

纯电动汽车具有节约能源、低碳环保等优点，是解决传统汽车所带来的环境污染和资源短缺等问题的有效方案，将成为未来主要的绿色交通工具。

本文从纯电动汽车的整车控制器结构研究入手，简述了整车控制器的工作原理，描述了纯电动汽车的工作状态，给出了整车控制器的功能定义，确定了整车控制器的整体结构。

研究了整车控制器的硬件设计方案。根据纯电动汽车控制系统的要求，选择了飞思卡尔公司的微控制器MC9S12XET256作为整车控制器的主控芯片，设计了主控芯片的最小系统和控制器的电源管理、CAN 通信、串口通信、功率驱动、开关量输入等模块的硬件电路。由于采用了运算速度更快、外设接口更丰富的主控芯片和配套功能芯片，大大提高了所设计的控制器实时性、稳定性、可靠性和集成度，降低了功耗。设计了整车控制器的软件结构体系，包括：控制器主控制程序、驱动工况、制动能量回馈、CAN 通信、AD 转换等程序的流程设计。

关键词：纯电动汽车 整车控制器设计 MC9S12XET256

Electric Vehicle Controller

Abstract

Pure electric vehicle has the advantages of energy saving, low carbon and environmental protection, is an effective method to resolve the problem of traditional automobile environmental pollution and resources shortage, will become a green traffic tools mainly future.
This paper studies from the vehicle controller structure of pure electric vehicles of the vehicle controller, working principle briefly, describes the pure electric vehicle working state, gives the vehicle controller function definition,determine the overall structure of the vehicle controller.
The hardware design of vehicle controller. According to the control system of the electric vehicle requirements, select the fly think of Carle 's micro controller MC9S12XET256 as the main controller chip, hardware circuit smallest system and controller of power management, design the main control chip CAN communication, serial port communication, power drive,switch input module. Due to the adoption of a faster, more abundant peripheral interface control chip and the supporting function of chip, greatly improving the design of the controller in real-time, stability, reliability and integration, reduce power consumption. Including the design of the software structure of the system, the vehicle controller process controller design: the main control program, driving, braking energy feedback, CAN communication,AD conversion program.

Key words Pure electric vehicle Electric Vehicle Controller MC9S12XET256

目 录

第1章绪论...............................................1
1.1 课题背景与意义...............................................1
1.2 电动汽车的发展状况...........................................3
1.2.1国外电动汽车的发展状况....................................3
1.2.2国内电动汽车的发展状况 ...................................5
1.3 整车控制器国内外发展状况.....................................6
1.3.1国外整车控制器的发展状况..................................7
1.3.2国内整车控制器的发展状况..................................8
1.4纯电动汽车整车控制系统概况...................................10
1.5课题的来源...................................................11
第2章 纯电动汽车控制器设计方案.............................12
2.1 纯电动汽车动力系统..........................................12
2.1.1纯电动汽车动力系统的结构.................................12
2.1.2纯电动汽车的工作状态.....................................13
2.2 纯电动汽车的CAN总线通信网络................................14
2.2.1 CAN总线在电动汽车的应用.................................14
2.3 整车控制器的设计方案........................................15
2.3.1整车控制器概述...........................................15
2.3.2整车控制器的功能定义.....................................16
2.3.3整车控制器的总体设计方案.................................18
第3章 整车控制器的硬件设计..................................20
3.1整车控制器的主控芯片选择.....................................20
3.1.1 最小系统设计.............................................21
3.1.2 电源电路设计.............................................22
3.1.3 时钟电路设计.............................................22
3.1.4 复位电路设计.............................................23
3.2输入信号电路.................................................24
3.2.1 模拟信号处理电路.........................................24
3.3开关处理电路.................................................25
3.4外继电器驱动模块硬件电路.....................................26
3.5CAN通信电路.................................................27
3.6车速信号电路.................................................28
结论..............................................................29
致谢..............................................................30
参考文献..........................................................31

第1章 绪论

1.1课题背景与意义

自 1886 年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车改变了人们的生活方式，成为人类社会不可或缺的交通工具。汽车工业已经成为推动人类文明向前跃进的支柱产业之一。

实际上，电动车的诞生比燃油汽车要早了半个多世纪。1834 年，美国人托马斯·德文博特（Thomas·Davenport）制造了世界上第一辆电动三轮车，它由一组不可充电的简单玻璃封装的干电池驱动，只能行驶一小段距离。19 世纪末到 20 世纪初，电动车迎来了发展的第一个高峰。但是随着石油工业发展和内燃机技术的进步，燃油汽车的优越性越来越明显，电动汽车逐渐被人们忽视。20 世纪七八十年代，伴随着汽车工业的发展，汽车带来的环境污染、能源枯竭、气候变暖等全球性环境问题日益加剧，对传统汽车工业的发展提出了严的挑战。人们对于环境保护的日益关注，为电动汽车产业的发展带来了新的机遇。本课题的研究对象纯电动汽车具有节约能源、低碳环保等优点，是解决传统汽车所带来的环境污染和资源短缺等问题的有效途径，将成为未来主要的绿色交通工具。

能源短缺和环境污染，成为制约我国可持续发展的瓶颈之一。纯电动汽车在运行中将电能转化为机械能，接近“零排放”，发展纯电动汽车不仅可实现能源多样化，降低排放，减少噪音，而且对国家产业结构调整、重点领域的创新能力和市场竞争能力提高产生深远影响。

一般来讲，传统燃油发动机均配装有电控单元ECU(Electronic Control Unit),可使发动机在所有道路工况下均有良好的工作状态。同样，纯电动汽车动力总成系统也需一个在保证车辆性能前提下提高整车运行效率、延长车辆续驶里程的整车管理系统。在上述改装中，汽车加速踏板、制动踏板等司机操作信息均直接接入电机控制器，由电机控制器在控制电机同时兼顾部分整车管理系统工作，加重了电机控制器的负担，无法使电机及整车性能均达到最优。

高档电动汽车均包含有以整车控制器为核心的电动汽车控制系统，如图1-1所示。整车控制系统由整车控制器（Vehicle Control Unit, VCU)、踏板及开关等输入信号、CAN(Controller Area Network, CAN)网络通讯及车载显示系统组成，通过监控车辆的当前运行状态，实现能量管理和协调控制功能，使汽车处于最佳工作状态；电力驱动子系统由电机控制器(Drive Motor Control Module, DMCM)、功率变换器、驱动电机、机械传动装置和驱动车轮组成，利用存储在蓄电池中的电能提供动力以推进汽车行驶并在汽车减速制动或下坡时实现制动能量回馈，延长车辆续驶里程；电源子系统由动力电池组、电池管理系统(Battery Management System, BMS)和充电系统构成，为汽车提供动力来源并具备动力电池组充放电控制、电池均衡及热管理等功能；辅助控制子系统由制动助力、转向助力、灯光照明及空调系统等系统构成，可提高汽车的操纵性及乘员的舒适性。