毕业论文-电动汽车的整车控制器研究

HUNANUNIVERSITY毕业设计(论文)设计论文题目：电动汽车的整车控制器研究学生姓名：学生学号：专业班级：自动化四班学院名称：电气与信息工程学院指导老师：学院院长：2015年5月16日摘要伴随着经济的飞速发展，汽车渐渐的变成了最常用的交通工具，其数量已经增长到十分可观的地步，随处可见各式各样的汽车。汽车虽然方便了我们大家，但是也大大加速了能源的消耗，使得空气污染更加严重，甚至可以说现在很多城市严重的雾霾也与此有很大的关系。为了经济和环境的长远发展，人们越来越认识到可再生能源的好处，特别是对于新能源的使用国家给予了很大程度的支持。为了满足这方面的需求新能源汽车应运而生，纯电动汽车作为零排放的环保车型更是其中的代表。但是目前的电池技术不够成熟，电池成本很高，充电时间较长而且续航能力差，严重影响了电动汽车的推广。增程式电动汽车兼顾了传统汽车和电动汽车的优点，汽车在电量充足时与纯电动汽车相似，而在电量不足时增程器将为电池充电，达到增程的目的。本文采用了MC9S12XEP100芯片，进行了多个硬件模块的设计，给出了整车控制器的一种实现方案和能量管理方案，最后利用cruise软件对设计的方案进行了测试，而且达到了设计目标。关键词：电动汽车；整车控制方案；软件测试；硬件设计；

AbstractWiththerapiddevelopmentoftheeconomy,thecargraduallybecomesthemostcommonmeansoftransport,

andthe

number

hasincreasedto

aconsiderable

extent,

inorderthatwecanseeeverykindof

careverywhere

.

Butthecars

notonly

bringustheconvenience,

butalso

greatlyaccelerate

theconsumptionofoilresources,

andthe

airpollution

ismoreserious,

andevencanbesaidthat

nowmany

city

serioushaze

alsohasagreatrelationshipwiththis.

Inthelong-termdevelopmentofeconomyandenvironment,peoplearegettingmoreandmorerecognitionofthebenefitsofrenewableenergy,

especiallyfor

theuseofthenewenergy

countries

givenstrongsupport.Inorderto

meetthedemand

ofnewenergyvehicles,

pureelectricvehicles

as

emergeasthetimesrequire,

zeroemission

modelofenvironmentalprotection

isoneoftherepresentative.

Butthecurrent

battery

technologyisnotmature,

and,longchargingtime,highcost,

shortbatterylife,

haveseriousimpacton

thepromotionofelectricvehicles.EREV

hasadvantagesofboththe

conventionalandelectricvehicles,

thecar

issimilartopureelectricvehicles

in

sufficientpower,

andinthe

lackofpower

extender

for

batterycharging,

reached

thepurposeof

increasingrange.

ThispapertakestheMC9S12XEP100chipasthecore,

designed

a

hardwaremodule,

andanimplementationscheme

andenergymanagement

scheme

ofthevehiclecontroller,

thedesignofthe

scheme

istestedbyusingcruise

software,

and

hasachievedthegoalofdesign.Keywords:electricvehicle,vehiclecontrol,softwaretesting,hardwaredesign;

目录电动汽车的整车控制器研究 I摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1课程背景及目的 11.2国内外发展现状 21.3研究内容及方法 3第二章整车控制器的设计 42.1背景介绍 42.2整车控制器控制策略设计 52.2.1控制策略概述 52.2.2具体控制策略 62.3增程式电动汽车控制器硬件设计 72.3.1MCU模块 82.3.2供电模块 102.3.3CAN模块 102.3.4输入信号处理 112.3.5输出信号处理 122.4PCB设计 152.5本章小结 16第三章增程式电动汽车仿真测试 173.1软件仿真方式选择 173.2CRUISE软件简介 173.3增程式电动汽车模型建立 183.4控制策略嵌入 203.5仿真结果及说明 223.6本章小结 23第四章结论 244.1总结 244.2展望 24致谢 26参考文献 27第一章绪论1.1课题背景及目的电动汽车（EV）指的是使用电源驱动电动机，再让其驱动车轮行驶的车辆，现在已经发展出了多个门类，当然最典型的就是纯电动汽车，这是只用电池作为动力的汽车，除此之外利用燃油和电力作为动力混合动力型汽车也应该包含其中。由于电动汽车对环境影响相对传统汽车小很多，甚至可以实现零油耗零污染（纯电动汽车），其前景被广泛看好，但是当前的技术尚仍然不够成熟。本文的研究对象“增程式电动汽车”在本文当中指的是“插电式串联混合动力汽车”，也是插电式混合动力汽车的一种，在此作简要说明。工艺技术现状电池电动汽车（BEVS）和插电式混合动力电动汽车（PHEV）等电动汽车有许多相同的好处，如降低CO2排放量（纯电动车可能是零）；对当地不造成污染；拥有有竞争性的成本，运行安静；高加速；刹车等系统优越；可以帮助提高能源效率的再生等。纯电动汽车电池，可以向该电动车提供该车所需要的所有动力[1]。而增程式的电动汽车在本文当中指的是插电式串联的混合动力车型，它利用电动机组成的增程器与车载电源一起构成其动力系统，在短程行驶（仅利用车载电池）可以实现零污染零排放，除此之外也解决了纯电动汽车受电池容量不能长途行驶的局限，可谓是包容兼顾。增程式电动汽车(REEV)，是在电池技术还不够成熟的现阶段由燃油汽车到纯电动的过渡，是目前一种前景广阔的新能源方案，得到了世界上许多大公司的青睐，已经有很多公司投入到了其研发和产业化工作。预计纯电动车和插电式混合动力车的生产量会在几年内与市场需求量持平。性能和成本与纯电动车和插电式混合动力车的性能和成本有着千丝万缕的联系的电池技术，在其中有着很大的占比。锂离子是目前最有前景的电池技术，但是仍然需要在成本方面的进一步发展，在保证较长的使用寿命的基础上保证耐受性和可靠性。插电式混合动力车提供的汽车性能和驱动范围与传统汽车类似，但可以使得燃油经济性可提高40-55%。目前中小型插电式混合动力车和纯电动车的成本差异是在150-200%+和与传统汽油车相比成本差异在200-300%+（取决于电池的大小和范围），这种差异将显著减少对这些技术的主流应用。潜在的障碍关键障碍主要有纯电动汽车和插入式混合动力车辆的成本，电池的使用寿命和公众的看法，车辆的可用性和可靠性，特别是纯电动车尤其如此。除此之外，特定的障碍是缺乏基础设施和充电站。车辆的有限的驱动范围意味着，虽然家里充电是短距离旅行，在城市地区使用是可能的，一个广泛的充电网络是更为广泛的使用电动汽车的基本要求。消费者是不可能大量购买纯电动车的，直到这个基础设施是可用的。插电式混合动力车不受限制，但是在公共场所建设充电设施仍然必要的，它在很多情况下是必备的（即停放在车道或车库）。然而，这种投资建设公共充电站和购买电动车是相辅相成的，如果电动汽车数量很少那么充电站也不会多，这就成了互相限制的因素。同时，使用现有技术为电池充电的时间比传统的车辆加油相对慢得多，即使是快速充电站。替代电池租赁和“热插拔”的计划也因此成为解决这个问题的一种手段，但是调查显示着会增加汽车本身的成本。其他方案包括道路无线充电基础设施等也是可行的，但这会比标准的充电基础设施安装昂贵得多，目前来说很难实现。研究目的整车控制系统涵盖了电池技术、电机驱动等关键技术，直接决定了电动汽车的性能和能源利用率，有很大的研究空间和研究价值。增程式电动汽车的研究不仅仅是有利于我国自然环境的改善，更是缓解了我国燃油资源匮乏的现状，也是我国汽车行业走出国门的一个重要切入点。积极推动其产业化对中国汽车成为世界汽车有重大的推动作用。1.2国内外发展现状美国通用、福特等多家汽车公司已经开始增程式电动汽车的研究工作，其中通用沃兰达处于技术领先地位，它在2010年已经上市并且已经进入中国市场，它所采用的锂电子电池可以驱动行驶六十公里，使用220V交流电充电，纯电动使用距离可以满足市内代步，并且依靠电动机充电沃兰达可以达到总续航里程570km，已经和普通汽车在这一点上没有什么区别。日本丰田、本田等汽车公司也已经开始了这方面的研究，其中丰田公司的混联式电动汽车和丰田的并联式电动汽车以及日本铃木增程式电动汽车都是其中的典型代表。值得一提的是日本铃木的概念车“雨燕”最高设计时速可以达到100km/h。对于混合动力汽车的研制，我国也是在近几年才刚刚步入正轨，主要采用串联式的混合动力，并联式的混合动力也是刚刚起步，而混联式的由于其过于复杂研究的比较少。而电机驱动系统的研究中心是驱动电机，目前所应用的电机主要有直流有刷电机、开关磁阻电机、永磁无刷电机等，但应用于电动汽车的驱动效果和适用性需要进一步的发展。随着混合动力电动汽车的发展，要求我们找到更好的控制方法来实现其高效控制。在国内的汽车公司包括奇瑞、广汽等汽车公司也已经推出了它们的增程式电动汽车，这是一种符合国情的技术路线，有很好的发展前景。除此之外，还有许多家公司都已经加入到了这个行列，比如特斯拉、捷豹等，电动汽车已经展现了它巨大的潜力，相信这类环境友好型车型一定有美好的未来。1.3研究内容和方法本文主要的研究内容就是对整车控制器的设计和仿真，首先是硬件设计，包括各模块的设计以及原理图的设计和制版。除此之外就是利用CRUISE进行控制策略的仿真。第二章整车控制器的设计整车控制器（vehiclemanagementSystem），即动力总成控制器，是整个增程式电动汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、转向信号、制动踏板信号等具体操作信息，以及电池电量、增程器状态等其他部件信号，并且根据所获得的信息进行相应的反应以控制汽车其它运动部件，整车控制器通过采集司机的驾驶信号和车辆状态，对网络信息进行管理，调度，分析和运算[2]。针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现电动汽车整车的驱动部件运行、能量分配和网络管理等功能，直接影响了整车的性能，所以整车控制器的设计是重中之重。2.1背景介绍增程式电动汽车是在纯电动汽车的基础之上增加了小型发电机和增程器的电动汽车，突破了纯电动汽车受动力电池的限制使得续航里程少而且成本偏高的不良现状。它的行驶动力是由自带的电动机提供，汽车在电量充足的时候，发电机不会消耗燃油发电，只是以纯电动形式工作，可以在短程内使用，满足日常需要，当动力电池电量消耗过多达到临界值以下时，增程器将会启动电动机为其提供电能，增加行驶里程，这就是所谓的“增程”。当增程式电动汽车空闲时可以通过充电器进行充电，这和纯电动车差不多。图2.1增程式汽车工作流程图整车控制器在增程式电动汽车当中处于核心地位，为了保证整个系统的信号不相互干扰传递准确，控制核心运算速度快，我们采用高集成度的模块化设计方案，在整个设计当中，从信息管理、能量管理、故障检测诊断三个方面入手，并且需要满足以下设计标准，才能够达到设计要求。如下图所示：图2.2控制器硬件设计技术指标2.2整车控制器控制策略设计2.2.1控制策略概述整车控制器的控制策略设计指的是在现有硬件的基础之上所进行的上层的控制方案的设计开发，实际上指的就是我们利用控制算法，通过驱动程序来控制底层的物理硬件，实现对整个电动汽车的控制。由于增程式电动汽车有许多能量源，我们的控制策略主要负责管理整个汽车的能量传递和转换，由所得信号控制（汽车信号和驾驶员给予信号）实现整个汽车的综合调度。另外，增程式电动汽车设计的方面很多，所以控制策略的设计和开发可以从很多的角度针对不同的方向来做，我们只要选取其中的一种方向就可以了。本文所做的实际开发工作从电池保护的方向入手，主要针对电池SOC进行控制，从而实现对整个电动汽车的控制和开发。在增程式电动汽车当中，发动机和发电机共同组成了整个电动汽车的动力电池充电能源，这两个部分组合起来构成了增程器，整个机车通过CAN模块实现信号交互和能量分配，不仅可以通过增程器实现燃油增程，而且在空闲时间内也可以实现通过家用220V交流电源向车载电池充电，这就在共同作用下实现了纯电动模式和增程模式的行驶。也就是说，在设计控制策略的时候，我们主要实现的就是优化动力电池、增程器、驱动器三种能量源的能量分配，也就是本小节要设计阐述的问题。2.2.2具体控制策略本文所采用的控制策略主要是控制车载电池，电池的使用寿命问题在电动车当中异常突出，由于车载电池在整个电动汽车当中的关键地位以及成本，使得本文作者通过限制动力电池充放电次数，限制其大电流长时间充放电，来实现对增程器、驱动电机的管理和能量分配，从而达到增加电池使用寿命、保护动力电池（设计目标）的目的。首先是获取电池剩余电量SOC值，通过对电池电量多对应的电压曲线的分析，我们利用实时监测到的电池电压然后对应下图（图2.3）所给出的电池电量电压曲线，就可以得到SOC值，从而利用这个值实现对动力的控制。图2.3电池电量0%—100%所对应的电压曲线然后我们对限制充放电次数进行阐述。由图2.3所示流程图下半部分所示，我们所做设计的就是通过所得的SOC值获悉电池的工作状态，然后利用其门限值调节增程器，使得电池维持在较高的使用效率从而提高其工作寿命。这包括两个模式：充电模式和放电模式。当SOC值较高时增程器不会给车载电池充电，当电池SOC值较低时，增程器会对电池充电并且对驱动器进行供电，这两个门限值在综合考虑后设计为50%和80%，其模式转换方式在流程图中已经表明，在此不再赘述。另外，限流保护也即是限制其大电流长时间充放电也是异常重要的一点，电池实际工作过程当中瞬时大电流充放电不可避免，由下式可得通过限制ΔSOC就可以电池电流，通过观察ΔSOC的大小就可以得知当前充放电电流情况，从而再利用ΔSOC来修正增程器的功率输出，达到限制大电流长时间放电的目的。公式如下：ΔSOC=QUOTE(2.1)整车控制器在上电自检之后首先要接收电池的SOC值，然后在电池电量小于50%时进入充电模式，在大于80%时进入放电模式，其它时间模式不变。在每次信号接收时都要进行故障检测，这样就会在工作过程中保证信号准确性和电动汽车运行安全。下面是针对电池保护策略设计的整车控制器工作流程图：图2.4控制策略流程图2.3增程式电动汽车控制器硬件设计整车控制器的硬件设计包括控制主芯片的选取、流程图的设计、各模块的关系以及模块设计、PCB图的绘制等，本小节主要从硬件总体设计、各模块硬件设计、PCB板的设计等几个方面来做具体介绍。由于设计需要，本文设计方案使用的是微处理器MC9S12XEP100，并且选用SPI模块、AD转换模块、CAN模块、PWM模块、IIC通信模块等五大模块，对整车控制器进行统筹调配。整车控制器是一个多输入多输出的复杂控制器，不仅要对电动车速度信号、温度信号、踏板信号等进行采集和处理，而且要进行各种输出和相互通信，因此为了保证信号的不失真传输，排除互相的干扰，硬件设计当中采用模块化设计,尽量减少各个部分之间的干扰[3]。图2.5为整车控制器系统结构图：图2.5整车控制器结构图2.3.1MCU模块在设计当中采用了飞思卡尔公司的MC9S12XEP100作为处理核心，该处理器运算速度快，存储空间大，管脚资源丰富，而且价格低廉完全可以满足本项目的需要。在MCU设计当中，首先是在处理器最小系统的基础之上增加了一些外围辅助模块，其中包括复位电路、状态指示、BDW接口等电路，下面做具体介绍[4]。图2.6MCU最小系统1)复位电路前端是一个手动的复位电路，当按下之后电容放电使得reset接地复位。后端复位电路采用CAT1021芯片实现自动复位，它主要运用于程序自检，当程序进入死循环或者死机等情况时进行复位[6]。图2.7复位模块2)状态指示和调试接口这两部分比较简单，状态指示负责标识当前状态的显示，并且采用串联电阻限流的控制方法，该部分直接与MCU相连并由其控制，结构简单。BDM接口即调试接口，由摩托罗拉公司开发，这个接口主要是负责程序的在线调试，电路简单，不再赘述。图2.8状态指示和调试接口2.3.2供电模块供电电路为整板提供电源，整板供电模块又包括保护电路和外围供电电路。如图2.9左半部分，保险丝F1位蓄电池电压VAMS提供过流保护，R5为压敏电阻用来吸收浪涌脉冲，Q1是PMOS为电路提供反接保护，电容用来滤波和稳压，并且可以防静电，电感用来防止电流的快速变化。图2.9整板供电模块供电电路设计了12V和5V供电，对于12V供电可以通过保护电路之后直接供电，而5V供电电路采用低压差线性稳压器进行电压变化。2.3.3CAN模块CAN总线接口电路所实现的功能MCU到CAN总线的信号传输，PCA82C250/251收发器是协议控制器和物理传输线路之间的接口，NUP2105L是双向电压保护器以实现稳压保护，ZHYS81R5是一个共模抑制线圈可以有效抑制共模信号的通信干扰，不仅实现了芯片与CAN总线的通信，而且提高了通信的可靠性和安全性。图2.10CAN模块2.3.4输入信号处理1)开关量信号输入处理开关量的输入采用3块MC33884芯片的并联实现32路信号的输入，是数字电路多路信号时的典型用法，在此不再赘述。开关量信号由微处理器的SPI模块进行接收。图2.11开关量信号输入2)电阻信号输入处理温度传感器、湿度传感器等的输出信号为电阻信号，所以在整车控制器的设计当中我们针对PT100温度传感器进行了电阻信号输入电路的设计。在本电路当中R41、R39、R46、R51均采用精度为1%的高精度电阻，由于PT100在20度的工作环境下的电阻大约是107欧姆，所以把R41设为107欧姆。电阻信号通过电桥变为电压信号之后由放大器AD620放大115倍（由放大器参数计算可得），电阻信号的两端分别接在Res1和Res2上。图2.12电阻信号输入处理3)模拟信号输入模拟量采用多路选通进行信号输入，模拟信号先通过左端的信号进行滤波处理之后送至多路选通器CD4051，本设计当中的八路模拟量可以由A、B、C进行选通，然后由Y引脚进行输出。图2.13模拟信号输入2.3.5输出信号处理1)开关量24路输出开关量的输出采用3块MC33879H芯片的并联实现24路信号的输出，由于图片过大，下图2.13以两块芯片的联结作为示例，其输出方式与上文中开关量输入的芯片联结与选通方式类似，同是数字电路多路信号时的典型用法，在此不再赘述。图2.1424路开关量输出2)模拟量输出模拟量输出电路主要包括两部分，第一部分是DA转换，第二部分是运算放大。DA转换电路采用DAC5574芯片，本设计当中直接把地址配置引脚接地也就是把通信地址设为00，从而简单实现DA转换。为了提高输出信号的驱动能力，进行DA转换之后把信号送到LM2904放大器为核心的放大电路，将电压放大后才输出，BAV99LT为电路提供限幅保护，C126、C128为旁路电容。图2.15DA转换和DA模拟信号输出3)PWM输出整车控制器的PWM输出信号主要用于电动车速度等控制信号，电路结构如下图2.15所示。微处理器输出的方波频率信号送至LM2904进行放大，提高其驱动能力，与上文DA转换输出信号类似，不再赘述。图2.16PWM输出2.4PCB设计本文当中PCB的设计是采用软件AltiumDesigner进行绘制的。在设计PCB时首先要考虑的是各部分的相互影响，从这个方向上首先就是要注意电子元件的选择，首选的是表面贴片式元件，其次才是引脚元件，选择电阻时要在不同功能条件下选择绕线式或碳膜电阻等，选择电容电感时也要注意解决磁兼容问题，比如闭环电感的磁路在其内部，干扰性就较低。在PCB的布局设计中要分析电路板的单元，依据起功能进行布局设计，对电路进行布局时，要符合以下原则：1）一般按照电路的整个模块分布和流程来安排布局，使得信号可以方向一致，流通顺畅。2）首先考虑芯片位置，以每个模块的核心芯片为中心布局，设计合理。3）在电路当中，要考虑元器件之间的分布参数。电路一般应尽可能使元器件并行排列[7][8]。布局尽量使得整体美观，连线清晰，模块分布明确。本电路设计中普通布线宽度设计在8mi1，电源线宽度设计在15mi1，线间距为16mi1。信号线过孔是通孔，过孔内径12mi1，外径24mi1。下图2.17为完成布局布线后PCB图。图2.17硬件设计PCB图2.5本章小结在本章当中，本文不仅对整车控制器的控制策略做了总体概述，而且从电池保护的角度出发，设计了具体的控制策略，为后续的仿真做了准备。本章还对整车控制器进行了硬件设计，对各个模块进行了具体的分析，并且绘制了PCB，为后续的研究做了硬件基础。如果条件允许，根据硬件设计可以实现台架测试和实际运行测试，为本文之后的研究奠定了基础。第三章增程式电动汽车仿真测试整车控制器的仿真在本文当中主要指的控制策略的仿真测试，仿真测试的目的就是在前文对整个增程式电动汽车以及整车控制器分析的基础之上，实现对前文设计的控制策略的测试。本文实现的测试是通过AVL公司的CRUISE软件来进行的。3.1软件仿真方式选择增程式电动汽车的结构由于有很多个部件而十分复杂，对于整车控制器来说，电动汽车的控制需要考虑电动车整个系统的分配统筹，而对于本文设计的控制策略来说，对于燃油发动机、电动机、控制器、车载电池的能量控制是本次仿真测试的重点。这样的控制是一个非线性系统，因此借助于计算机软件进行仿真测试具有省时省力的效果[9]。如果条件允许应当进行台架测试，以实现对整车控制器硬件和所设计的控制策略的检测。仿真方式在汽车仿真当中有前向仿真和后向仿真两种，这主要是根据信息和能量流动方向来划分的。简单来讲，前向仿真就是从电动机到速度，仿真方向和功率传递方向相同；后向仿真就是以车速为输入，从而控制发动机电动机的方式。后向仿真主要是不需要考虑驾驶员意图，不需要按照各种踏板等信息来进行测试，在本文的控制策略仿真当中是正确的选择。目前有各式各样的仿真测试软件，在考虑了易用性和通用性等之后，我们选择了CRUISE作为我们的仿真软件。3.2CRUISE软件简介AVL

CRUISE

软件是用于车辆系统动力学仿真分析的高级软件，可以轻松实现对复杂车辆动力传动系统的仿真分析，通过其便捷通用的模型元件等方面，这个软件使得运用起来更加方便[10]。AVL

CRUISE软件界面友好，用户容易理解、使用和掌握，结果分析直观，易懂。AVL

CRUISE设计了大量的内置计算任务和不同的计算方法，这些任务和方法都是为汽车工程专门设计的。根据计算任务的不同，可以采用不同的计算模式。可以与硬件系统（如：AVL

In-Motion，dSPACE，ETAS等）

进行联合仿真，满足用户对于车辆系统动态实时（Real

Time）仿真分析的需求[11]。可以自行设定参数、模块和程序，可根据这些自定义的参数，对模型进行优化分析；

内置Function函数，兼容C语言的程序格式，使用户在不需要第三方程序的前提下便捷的进行相关控制策略的设计和开发[12]。图3.1CRUISE仿真软件在本文当中主要应用混合动力汽车模型，在此基础上进行模型构建、参数输入、程序输入、运行计算等，以完成对整个控制策略的仿真测试。3.3增程式电动汽车模型建立利用CRUISE软件进行仿真首先要搭建extendedrangeEV模型，整个仿真的流程图如下图3.2所示，首先就是要在车辆建模窗口建立模型，然后在模块之间建立机械和电气等信号的联结，然后根据整车基本参数配置各个模块，利用C程序进行控制策略的输入和仿真运行。搭建的模型如图3.3所示。图3.2软件仿真流程图图3.3增程式电动汽车模型图在建立模型时利用软件已经具有的电动汽车模型直接载入即可，并且在此基础之上根据我们的增删几个具体模块以适应当前的结构。增程控制模块（ExtendedRangeControl）是整个增程式电动汽车模型当中的核心模块，我们的控制策略主要是利用C语言来集成到这个模块当中，通过协调发动机、发动机、电池等模块完成我们整个策略仿真测试[13]。信息联接和参数设置是模型搭建的重点，首先要深入了解每一个模块之间的信息流动方式以及所需要的输入输出信号，然后对连接信号用箭头的方式进行联接，每个模块的左下角和右上角分别指的是流入和流出该模块的信息。之后的参数设置是根据自行设定的汽车基本参数输入的，在CRUISE软件当中每个模块都有各自的输入界面，可以对参数进行直接编辑设置，如下图3.4所示是电池的配置界面，它包括Voltage、IntialSOC等信息。图3.4Battery配置界面3.4控制策略嵌入由于在CRUISE软件当中有C-Code的输入界面，我们可以直接把我们的控制策略以程序的形式输入到增程控制模块当中，根据前文所述控制策略，以及图2.4控制策略流程图，我们对控制模块编写了控制算法。在控制算法当中，a[]数组表示的是其它模块的输入信号，而y[]数组表示的是输出信号（模块的控制信号），编程界面如图3.5所示。我们利用参数N来确定ΔSOC是否超出设定阈值0.01，并且利用其赋值来调整电动机、发电机以及动力电池输入输出实现限流。核心代码如下：soc1=soc2;so2=a[0];if((soc2-soc1)>0.01)N=0.8;elseif((soc1-soc2)>0.01)N=1.2;elseN=1;ksoc=ksoc*N;paim=paim*N;papu=papu/N;对以上算法举例说明：当N较大时代表ΔSOC较大，减少输出增加输入来进行限流控制，当N较小时相反，当N合适时不变。图3.5C语言嵌入集成界面3.5仿真结果及说明本次仿真选择的是欧洲油耗及排放评定标准NEDC，其英文全称是TheNewEuropeanDrivingCycle，是经典的整车性能的工况标准[14]。NEDC工况测试由市区运转循环和市郊运转循环两部分组成，其中市区运转循环又是由四个小的市区运转循环单元组成，每个循环单元测试时间为195s，包括启动，加速以及减速停车等几个阶段。下图3.6是NEDC工况示意图。图3.6NEDC循环工况示意图在本次仿真当中，利用多次重复仿真来模拟增程式电动汽车的多次循环充放电过程，仿真结果如下图3.7所示。在仿真结果当中，我们主要测试的量有电池电量，电量变化量等四个量，利用这几个量就可以有效说明我们的控制策略及仿真结果。在仿真当中，为便于观察我们设定电池电量为30%，仿真开始之后，增程器启动给电池充电并且给驱动电机供电，在电量未达到80%时，充电状态比较平稳，在遇到突然加速或其它使得输出功率增大的情况，电池会放电以补充增程器的供电不足状态，这样会拉低电量。在整个仿真当中，电量始终控制在30%到80%之间，当驱动电机突然功率变化时，增程器会帮助电池供电以限流保护，如图3.7的5000s左右，增程器的突然变化就是说明了这一点。图3.7仿真结果图由图中的仿真曲线可以看出，电池的充放电在未达到80%和50%时不会进行充放电状态的转换，有效限制了充放电的次数，在突然加速或上坡时增程器的状态变化表示我们实现了限流保护的目标，充分说明了控制策略的可行性，达到了预期目标[13]。3.6本章小结 在本章当中首先是对仿真方式的选择，然后是对所选择的软件CRUISE的功能介绍[15]。重点是在CRUISE平台之上我们进行了模型建立，参数设定，以及控制策略的嵌入和仿真，并且在NEDC工况条件下我们的仿真很好的说明了本文的控制策略达到了我们的预期目标。本次仿真为进一步的台架测试及后续的整车测试做了很好的铺垫。第四章结论1.总结电动汽车作为不消耗石油资源，并且能够零污染的新型汽车，对我国的环境污染和资源节约等方面的贡献和前景十分突出。但是由于电动汽车车载电池技术不成熟的限制，