纯电动汽车整车控制器设计Word文档格式.docx

纯电动汽车整车控制器设计Word文档格式.docx

《纯电动汽车整车控制器设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纯电动汽车整车控制器设计Word文档格式.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

纯电动；

Protl99SE；

轮毂电机；

控制器

Designofvehiclecontrollerforelectricvehicle

Abstract：

Duetotheincreasinglyprominentenvironmentalproblemsandenergyproblems,theuseofelectricvehicleshasbecomeatrend,theuseofelectricvehiclehubmotorisveryextensive,butthedevelopmentanduseofelectricvehiclecontrollerisnotperfect,thispaperdesignisawheelmotorasthepowerofelectricvehiclecontroller.

Throughtheanalysisandresearchofthecontrolsystemofpureelectricvehicle,combinedwiththetypeandfunctionofthevehiclecontrollerinputandoutputsignal,therequirementsofthepureelectricvehiclecontrollerdesign,determinethepureelectricvehiclecontrollerdesign.Thispaperfirstselectsmc9s08dz60chipaspureelectricvehiclecontroller,usingsoftwareprotl99setodesignthehardwareofthevehiclecontrollerofpureelectricvehicle.Thencombinedwiththelayereddesignideaandmodulardesignidea,thesoftwarearchitectureandsoftwaremainprogramofpureelectricvehiclecontrolleraredesigned,thefunctionandfunctionofeachmoduleofpureelectricvehiclecontroller.

Keywords:

pureelectric;

Protl99se;

Wheelhubmotors;

Controller

1绪论

1.1纯电动汽车发展现状

大家都知道，当今世界能源问题和环保问题的日益突出，随之而来的就是新能源的开发和利用，新能源中电能几乎是最清洁的燃料，因为它在使用过程中几乎没有污染，现在人们的正常生活离不开汽车，燃油汽车的如果能够被取缔，那么将大大的有利于能源的节约和环境的保护，因为纯电动汽车[1]的出现时必然的。

纯电动汽车比普通燃油汽车有优点如下：

1）纯电动汽车有高的利用能量率，“零”污染。

2）电动汽车有着更加合理的能量回收装置，在制动时，电能可以回收到蓄电池中，不会有燃油汽车那种怠速时仍然消耗能量的缺陷。

3）电动汽车没有燃油汽车复杂的的发动机，离合器等动力传输机构，设计简化，操作简单。

4）电动汽车的转矩输出更加迅速快捷，所以起步快，动力性能好。

5）电动汽车的结构简单，多线束、多电路，更容易实现转向操作和四驱布置。

自从1883年10月1日，科尔•本茨制造了世界上第一台汽车起，一直有许多人构思着纯电动汽车的研发和制造，但是由于当时燃油车所需的燃料简单、廉价而且使用方便，所以很快地大量推广和使用。

上世纪末，由于工业发展消耗了大量的不可再生能源，温室效应严重，生态破坏日益严重，纯电动汽车又被许多人所重视。

20世纪初，许多大的汽车企业使用许多的经费来研究和制造纯电动汽车，如福特投入生产Thinkcity、通用投资研发的EV1、丰田创新设计的EVPlus、本田研发生产的的EVPlus,Insight和FCX-V3，这些公司不但付出了巨大的资金来研发纯电动汽车而且完整研发一辆纯电动汽车需要消耗了很多的时间，有时候即使时间和资金全部投入了，并不一定能见到回报。

但是为了把握汽车向纯电动方向发展的趋势和引领世界的潮流，更为关键的是为节能和环保作了巨大贡献，这些都是值得的。

电动汽车包括纯电动、混合动力电动（传统转为纯电动的中间产物）和燃料电池三个分支，显而易见，由于纯电动汽车具有高的效率、零排放、低的噪声、节能等先天的优势，纯电动是趋势和潮流，纯电动汽车将是未来占领汽车市场的主力军。

业内人士认为纯电动汽车的研发过程最早是在美国等发达国家，研发过程在日本、中国等国家不断延伸和扩张。

美、德、法由于开始较前，因而纯电动汽车技术比较先进。

相比而言，我国纯电动汽车研发起步较晚，所以我国制定了许多积极的政策和制度去让人们研究开发，现在我国的纯电动汽车的研发在国内各大汽车企业如火如荼地进行，例如比亚迪[2]投资研发的秦、比亚迪唐、比亚迪宋等纯电动汽车，最值得关注的是比亚迪e6已经在国内许多大城市里充当了出租车的角色，据官方统计显示，比亚迪e6的续航里程可以达到400多公里，最大速度可达140Km/h,可见比亚迪公司研发的纯电动汽车已经达到了全球的靠前面的水平。

我国自主研发的纯电动汽车虽然没有发达国家的续航远、速度快、稳定性能高，但是我国国内的各大汽车研发机构的的研发劲头十足，国内纯电动汽车已经形成了百家争鸣、百花齐放的良好发展状态。

1.2纯电动汽车关键技术

纯电动汽车是一个包括了机械、计算机、能源、电子等很多的先进科学技术的集合产品，要想实现纯电动汽车环保、节能、续航远、速度高而且稳定性能好，需要我们攻克如动力电池技术、动力电机技术以及整车控制器等许多的先进技术堡垒。

1）动力电池技术

纯电动汽车要想在未来激烈的汽车行业中兴起，必须要有较大的比功率和比能量而且长得使用寿命的高效动力电池。

回顾纯电动汽车的动力电池的发展，可以按照其更新历程分为三步：

一代铅酸汽车动力电池，二代碱性汽车动力电池和三代燃料动力电池[3]。

第一代铅酸动力电池的表能量高，放电率高，最重要的是生产成本低，价格便宜，所以可以在市面上大量流通和使用，特别，市面上销量最好的动力电池是阀控铅酸（VRLA）。

第二代碱性动力电池的性能比铅酸电池更好，有着更大的比能量（E）和比功率（P），最重要的是能量密度（Ed）远远超过了铅酸动力电池，碱性电池主要包括以下几类：

镍氢（Ni-MH）、镍（NJ-Cd）、钠硫（Na/S）,离子（Li-ion）和锌空气（Zn/Air），总的来说，碱性电池各个方面的性能都优于铅酸电池，碱性电池在电动自行车和电池汽车上的使用都大大地增加了车的动力性能和车的续航里程，但是由于它的造价成本高，使用环境要求比较苛刻，所以并没有铅酸电池使用广泛，但是只要技术有突破时，成本降低的碱性电池的销量绝对可以超过铅酸性的。

第三代燃料电池是目前为止，世界上最先进的电池，只有在美国等少数发达国家有使用，燃料电池直接将燃烧产生的化学热能转化为热能，实现了最快速的能量的转化使用，燃料电池的比能量和比功率都远远超过了铅酸电池和碱性电池，燃料电池的转化效率也远远高出了铅酸电池和碱性电池，它的优点不仅仅于此，燃料电池还可以实现化学反应的能力转化的过程控制，这在电池技术中具有突破性的里程碑的意义，此项动力电池技术应用到电动汽车上，可以实现在需要电时燃料电池工作产生电量，在不需要电量时，燃料电池停止化学反应，燃料停止燃烧，减少不必要的能源浪费。

总体来说，燃料电池的各个方面性能都是最优的，但是优于目前的燃料电池的技术不够完善，研发仍然在攻坚阶段，并且制造成本极高，并没有得到大量推广和使用。

2）电机及其驱动控制技术

电机和驱动控制技术的先进与否直接决定了纯电动汽车的动力的优与差，一般情况下，考察一个他的动力性能的优差通常从以下几个方面入手：

启动转矩、调速范围、最高转速、传动效率、制动能量回收率和加速最大转矩等。

一套性能优良的电机以及其驱动控制系统往往拥有如下性能：

大的启动转矩、体小量小、大的调速范围、高的转速、强的动态制动、高的效率以及能量的回馈等。

市面上常见的驱动电机的类型：

直流、永磁无刷、感应和开关磁阻，下面我们分别介绍它们的工作特性。

直流电动机（DCM）是世界上，目前为止使用最为广泛，最为流行的电动机，因为它对电池性能要求低，对工作环境要求低，而且输出转矩相对来说还算稳定，工作性能较优良，所以常常应用在对工作要求不高的地方，纯电动汽车上也有使用。

永磁无刷电动机（PMBLM）按照驱动类型分为无刷直流电动机系统（（BLDCM）和无刷直流电动机系统印（MSM），前者属于方波驱动，后者属于正弦波驱动，都具有较高的工作效率和能量密度，因为它的设计体积小，所以整体惯性小，因为它的反应比较迅速，所以很适合与纯电动汽车的驱动系统，在纯电动汽车上广泛使用，采用矢量控制和直接转矩控制，有着很好的发展前景，西方发达国家，日本等国家的纯电动汽车经常使用此类电动机作为纯电动汽车的驱动系统。

感应电动机（IM）在发达国家的纯电动汽车驱动系统中也经常可见，采用矢量控制和直接转矩控制。

感应电动机（IM）的结构较前者更为简单，反应更急迅速，而且控制方便，所以也有着很好的发展前景。

开关磁阻电动机（SRM）在驱动系统电机选择中一直以来都备受争议，因为它集许多优点和缺点于一身，所以工程师在设计选择纯电动汽车的驱动系统时经常很纠结。

开关磁阻电动机（SRM）的优点有反应灵敏，速度范围宽，控制简单而且制造成本低，他的综合优点比上述三个都多，但是它的缺点也很多，比较转转矩较大时容易产生波动和噪音，低速时转矩输出不足。

3）能量管理技术

能力回收系统也是纯电动汽车的一个重要系统，它同纯电动汽车的动力电池和电动机一样直接决定着汽车的动力性能。

能量管理系统顾名思义就是负责管理纯电动汽车动力电池的系统，他主要功能是合理地分配动力电池的电能，把有限的汽车电量进行最大化的使用，以使汽车的续航里程达到最大而且使动力输出最稳定。

一款纯电动汽车，如果有着很好的动力电池并且有着功能完善的电动机系统，可是如果此电动汽车的能量管理系统不完善，就会照成大量的能力浪费，即使动力电池的容量再大也抵不住浪费，技术电动机驱动系统再完善也怕动力电池没有电量输入，由此可见能量管理系统技术的先进与否至关重要，良好的能量管理系统的优点主要有以下几个：

可以根据工作工况发出最优的加速命令和制动命令；

可以根据动力电池剩余电量实时地进行节能控制；

可以根据纯电动汽车用电设备情况和动力电池剩余电量合理分配各部分所使用的电量。

4）整车网络通讯技术

总所周知，一辆汽车的高端与否，关键是看这个车上的与先进科技有关的