电动轮四驱电动车

猛龙哥

摘  要  

    内燃机汽车自20世纪初出现至今，其自身随人类科技的进步经历了巨大的变革，在这个过程中它也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其自身消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。
论文详细的介绍了汽车四轮转向系的组成，工作原理，以及设计过程，同时对系统及器件的选择，检测，关键部件的校核及注意事项也进行了说明。

关键词 ：   汽车、电动轮、组成、原理、设计

Abstract
Since the car of the internal-combustion engine appears so far at the beginning of the 20th century, its one's own progress with human science and technology has gone through the enormous change, it has brought to human life and production too enormously and conveniently in this course, having made enormous contribution for the progress of the human society, but and its petroleum in short supply day by day of one's own consumption produced the deterioration of the environment that a large amount of pollutant make the mankind depend on for existence. So in recent years because the environment worsens and tense question of energy, need to develop the low energy consumption urgently, pollution-free car. So the electric automobile becomes the focus of technical research of the car in the 21st century.  
Four composition that turn to the department of detailed introduction car of thesis, operation principle, and design process, to the choice of system and device at the same time, measure, the check of the key part and attentive matters have been explained.

Keyword：Electronic wheel; Composition; Principle; Design

目  录
摘 要……………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………….Ⅱ
第1章 绪 论…………………………………………………………………….1
1.1课题背景……………………………………………………………….1
1.2电动轮汽车的技术特点与国内外发展概况 ………………………..1
1.3 四轮独立驱动系统的控制……………………………………………2
1.4 驱动轮之间的差速技术………………………………………………2
1.5 整车牵引力控制策略…………………………………………………3
1.5.1整车动力学控制……………………………………………….3
1.6 四轮独立驱动系统的控制策略…………………………………...3
本章小结………………………………………………………………….4
第2章 适时四驱的方案设计与研究…………………………………………..5
2.1 四驱类型……………………………………………………………….5
2.1.1 适时驱动（Real－Time）…………………………………..5
本章小结....................................................6
第3章 电子差速与转矩协调控制的方案设计与研究...................7
3.1 转矩协调控制系统设计..................................7
3.1.1 转矩协调对车辆纵向动力学的影响………………………7
3.2 转矩协调对车辆侧向动力学的影响……………………………….9
3.3 转矩协调控制方法…………………………………………………10
3.3.1 理想横摆角速度的确定……………………………………10
3.4 仿真分析…………………………………………………………….13
本章小结………………………………………………………………18
第4章　智能电池管理系统的多路电压采集电路的研究与应用…………..19
4.1 电池检测系统………………………………………………………….19
4.2 采集电路描述………………………………………………………….20
4.2.1 电路概述..........................................20
4.3 回路中电元件的影响……………………………………………….22
4.3.1 三极管开关时间特性的影响…………………………………22
4.4 改进后的电路………………………………………………………….23
4.4.1 分类测量………………………………………………………23
本章小结…………………………………………………………………….23
第5章　高速ＣＡＮ网络数据分析系统………………………………………24
5.1 电动车控制策略…………………………………………………………24
5.2 电动车CAN控制网络………………………………………..25
5.3 PC机CAN数据5分析系统设计……………………………………....27
本章小结…………………………………………………………………….29
第6章　电液并行制动系统的研究与应用……………………………………30
6.1 并行电液制动系统组成…………………………………………………30
6.2 制动力分配策略……………………………………………………….32
6.3 制动稳定性分析……………………………………………………….33
6.4 试验测试……………………………………………………………….36
本章小结……………………………………………………………………….38
结  论………………………………………………………………………….39
致  谢………………………………………………………………………….40
参考文献……………………………………………………………………….41
附  录1……………………………………………………………………….42
附  录2……………………………………………………………………….46



第1章  绪 论
1.1 课题背景
     混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius[1]。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。
1.2 电动轮四轮独立驱动技术的特点
    电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。典型四轮驱动布置型式如图1，其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点[2-7]：
    1) 传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因[4,5]
    2) 与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50~100ms[8]。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。
    3) 对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。
    4) 实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置分为前驱动、后驱动或全驱动。这两种驱动型式各有优缺点，而且对汽车行驶工况的适应性也不同。如前驱动轿车在高速转向时稳定性好，但在加速时或爬坡时，动力性受载荷转移的影响较大，而后驱动在这方面的性能优于前驱动车，而全轮驱动车的成本较高。汽车采用四轮独立驱动技术后，汽车采用前驱动、后驱动或全轮驱动可根据汽车行驶工况由控制器进行实时控制与转换。且各车轮的驱动力可根据汽车行驶状态进行实时控制，真正实现汽车的"电子主动底盘"。
1.3 四轮独立驱动系统的控制
   目前，电动汽车所用电机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机、永磁混合电动机等几种。这几种电机各有优劣，也都有应用实例，文献[1]用数字评分的方法来比较几种电机的性能，主要对电动机六个方面的性能时行比较。
     对电动机的控制可控制其转速和转矩。工业应用中，电动机控制广泛应用的是转速控制，对四轮独立驱动系统来说，若控制电动机转速必然由于汽车行驶工况及道路工况的不定性而难以实现或造成轮胎磨损加剧。因为虽然由整车运动学理论容易推导出汽车转弯时理想的差速模型，但汽车所行驶的道路不平或倾斜是无法预知的。因此难以实现电动机随路面状况的准确的转速控制，所以对电动机进行转速控制是不可取的。而控制电动机的转矩（电流控制），则可实现准确的整车运动学/动力学控制。因为汽车运动学及动力学特性最终是由驱动力控制来实现的，只要准确控制各驱动电动机的转矩必能获得具有良好性能的电动汽车。此时转速随动，所以汽车可适应路面情况变化。因此对电动汽车来说，对电动机的控制须通过转矩控制来实现，通过转矩反馈构成闭环控制。
1.4 驱动轮之间的差速技术
    传统汽车的同一车桥的两车轮或不同车轴之间须加装差速器，否则在汽车行驶过程中会出现功率循环现象，造成功率损失。其原因在于各车轮之间是机械联接造成运动自由度(车轮转速)不足，使各驱动车轮功率出现循环。
而对于四轮独立驱动电动车来说，由于对驱动电机进行转矩控制，驱动电机的转速为随动变量，因此驱动轮转速均可将随车辆行驶状态及路面状况而自动调节，也就是说各车轮转速都是独立的。
1.5整车牵引力控制策略
    汽车牵引力控制就是通过检测驱动轮滑转率，据此调节驱动力从而将车轮滑转率控制在车轮具有最大驱动力的状态。传统汽车通过检测车速、车轮转速来判定滑转率；通过控制发动机转矩及制动力或完成驱动力的调节。
    对于四轮独立驱动系统来说，车轮的动力学状态完全可由电动机控制，而电动机的转矩和转速很容易检测得到[7]。所以四轮独立驱动系统的滑转率检测及牵引力调节完全可以通过控制电动机－车轮这一子系统来完成。
1.5.1整车动力学控制（VDC）
    汽车动力学控制即指通过调节各驱动轮的牵引力，从而产生一个由于各驱动轮驱动力差异产生的外部作用于汽车的横摆力矩，并控制这个横摆力矩来达到改善汽车动力学性能的方法。在这个系统中，汽车横摆力矩取决于车辆动态反馈，主要是横摆角速度和侧向速度，另外，还有驾驶员输入反馈如转向角。在传统的VDC系统中，它设计着眼于内燃机汽车（ICEV），期望的横摆力矩主要由每个车轮的制动力来施加，如差动制动。而对于四轮独立驱动的汽车来说，可以通过单独控制每个电动机的转矩来完成而不是差动制动。
1.6 四轮独立驱动控制系统的控制策略
    四轮独立驱动系统应保证汽车具有最佳动力性，稳定性及安全性。在该控制系统中，四个驱动电机接受来自转矩分配器的转矩电流信号给定，并实时返回电机转速/转矩信号到滑转率判定模块，依此判定车轮是否打滑，该模块产生滑转率信号给整车控制器，整车控制器同时也接受驾驶员的控制指令（车速给定，制动给定及转向信号）及整车运动学参数反馈。根据这些参数，整车控制器依一定控制逻辑，产生最佳驱动力分配值。这个值由转矩分配器转化为转矩电流信号给驱动电机，由驱动电机输出驱动转矩，驱动汽车行驶。
整车运动学参数反馈及驾驶员指令由整车运动状态控制器接受。整车运动状态控制器依汽车运动状态最佳（如动力性，稳定性及安全性）为准则产生整车驱动力值及各驱动轮驱动力分配比（实现横摆控制）。这个信号传给驱动/制动控制器，它同时接受滑转率信号，由此产生避免车轮打滑的最佳驱动力分配信号。
本章小结
    驱动系统是电动汽车的重要组成部分，其布置型式与性能直接影响电动汽车的性能。牵引力控制是汽车动力性、稳定性及安全性的核心。本文论述了电动汽车四轮独立驱动系统，该系统利用四个电动机直接驱动车轮，从而使汽车牵引力及其动力学控制从传统上控制汽车动力传动系转变为更容易实现的控制电动机的动力学响应。这将使是电动汽车可以以较低的成本大大提高电动汽车牵引力控制系统（TCS）、制动防抱死系统（ABS）及汽车动力学控制（VDC）的性能，从而提高电动汽车的性价比使其更具竞争力。另外，本文提出了电动汽车四轮独立驱动系统的控制策略。





















第2章  适时四驱的方案设计与研究
2.1 四驱类型
    所谓4轮驱动，又称全轮驱动，是指汽车前后轮都有动力。可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例分布在前后所有的轮子上，以提高汽车的行驶能力。一般用4X4或4WD来表示，如果你看见一辆车上标有上述字样，那就表示该车辆拥有4轮驱动的功能。
    过去只有越野车采用4轮驱动，一般的越野车，变速器后面装有手动分力器，前后车轴各装一个称为驱动桥的部件。变速器输出的扭矩通过分力器和传动轴，分别传递到前后车轴上的驱动桥，再通过驱动桥将扭矩传递到轮子上。现在有些轿车也用上4轮驱动装置，比如奥迪A4quattro、欧蓝德4驱版。现在轿车的马力都比较大，加速时重心后移，全车重量就会向后轴移动，造成前轴轻飘。前轮驱动的轿车即使在良好的路面上也会打滑，4轮驱动就可以防止这种现象发生。
    轿车上的4轮驱动装置是常啮合式，增加了粘性耦合器，省去了手动分力器，自动将扭矩按需分配在前后轮子上。在正常路面上，4轮驱动装置将引擎输出扭矩的92％分配到前轮，8％分配到后轮；在滑溜的路面上，将至少40％的引擎机输出扭矩分配给后轮；当前轮开始打滑时，前、后轮的转速差异会使耦合器中的粘液立即变稠并锁住耦合器，从而使传动轴只将扭矩传递至后轮，待前、后轮的转速差异消失就自动回复原有驱动形式。目前，轿车的4轮驱动装置已经引进了电子计算机控制系统，当前轮或后轮驱动时，车子随时根据路面状态的反馈信息分配前后轮子的动力，变为4轮驱动。4轮驱动又可以细分成4种驱动模式：全时驱动（Full－Time）、兼时驱动（Part-Time）、适时驱动（Real－Time）和兼时/适时混和驱动。
2.1.1 适时驱动（Real－Time）
采用适时驱动（Real－Time）的车辆，其选择何种驱动模式由电脑控制，正常路面一般采用后轮驱动，如果路面不良或驱动轮打滑，电脑会自动测出并立即将发动机输出扭矩分配给其它两轮，切换到4轮驱动状态，操纵简单。其缺点是电脑即时反应较慢，缺少驾驶乐趣。
    四轮驱动系统分为两大个类别：主动与被动，但目的不外乎只有一个，就是把动力从空转打滑的轮子移走，然后再重新分配到抓地力较大的轮子上，就好比车轮打滑，我们要用石块木板等东西塞在打滑的轮子下面一样，道理很简单。当两轮（前轮或者后轮）驱动的汽车发生轮胎空转打滑的时候，补救措施只有一个，就是减小引擎的驱动力，而驾驶者只有通过收油才能达到这个目的，或者行车电脑控制油门的收小。而四轮驱动的汽车就不同了，你可以任凭自己的喜好打脚加油，动力会通过电子系统自动分配到各个车轮上，能更加有效的防止车轮打滑的情况发生。
    很多人也许会认为四轮驱动的汽车会有更加强的贴地性能，其实他们把贴地性能的概念给混淆了，四轮驱动汽车与两轮驱动汽车的最大差别在于：FF车型会因为轮子的空转而转向不足，偏离了弯道，而FR车型则会甩尾，而四轮驱动则由于各个轮子的动力分配是自动的，就不会存在上面这种问题，这是涉及到汽车的循迹性能的问题，而并非是贴地性能。
    相反的，同一款车子的四驱版和两轮版，往往两轮版的加速性能和贴地性能要强于四轮版的，最好的例子就是奥迪的A4，因为四轮驱动的车子在重量和摩擦力方面都比两轮驱动的要大。
    被动式的四轮驱动系统，采用的是机械式的分动装置，例如齿轮式的扭力感应差速器－－奥迪的Quattro，或者油压式的分动器－－保时捷的911 Turbo，该系统是在车轮发生空转以后才介入的。而主动式的四轮驱动系统，是通过由电脑控制的多碟式离合器来介入的，例如大众的4 Motion，电脑会不断收集轮胎的转速与油门的大小等数据，在轮胎发生空转以前就把扭力分配好。















第3章  电子差速与转矩协调控制的设计与研究
由于四轮独立驱动电动车每个车轮的驱动转矩独立可控，转矩分配的自由度增加]。在理论上可依据不同的工况直接控制各轮的输出转矩，既可以避免车辆因转矩过大而对地滑转，又可以根据需求提供足够的驱动力。因此四轮独立驱动车辆在操纵性和稳定性方面较传统驱动方式具有显著的优势。目前对该领域已有一些积极的研究。文献E23设计的驾驶员辅助系统在紧急工况时利用模糊逻辑控制方法控制每个车轮的转矩以阻止车轮的滑移；文献[3]分析了车辆参数对车辆路径的影响，并利用可测得的反馈参数对车辆的路径和加速工况输出转矩进行控制；文献[4]利用主动前轮转向和主动后轮转向的变转矩分配控制提高车辆的操纵性和方向稳定性。然而对于四轮独立驱动，车辆转向工况下的转矩需求变化的研究尚不多见。本文在分析了转向时转矩协调对车辆纵向动力学和侧向动力学影响的基础上，采用BP神经网络PID控制方法，实现驱动转矩协调策略，以提高车辆行驶过程中的操纵性和稳定性。
3.1 转矩协调控制系统设计
3.1.1 转矩协调对车辆纵向动力学的影响
具有2个自由度的车辆模型如图I(a)所示，其动力学方程可描述为

式中： 分别为前、后轮的侧偏力；m为汽车质量； 为汽车质心侧向加速度； 为汽车绕质心的转动惯量； 为汽车的横摆角速度。由式(1)、(2)可以看出，  之和等于 ，但二者数值大小的分配原则取决于 的大小。稳态转向条件下， 越大， 越小。通过转矩协调策略，增加一横摆力矩，如图1(b)所示，增大后外轮作用力  ，减小后内轮作用力  ，则车辆力矩平衡方程为

                     

图3-1 稳态转向行驶时汽车的力平衡图
Fig．1 Force balance map in steady cornering
显然，此时  减小，  增大，相应的前轮侧偏角 减小，后轮侧偏角 增大，则汽车的不足转向量减小，改变了车辆的稳态转向特性。当车辆在接近极限工况时，随着  的减小，还给前轮创造了一个提供更大驱动力 的空间，使得汽车有更好的动力性，如图2所示。由于载荷转移的影响，前内轮首先达到附着极限，这时由于前内轮侧向力减小，则纵向力增大的空间变大。

图3-2 前轮受力变化
Fig．2 Force change of front wheels
3.2 转矩协调对车辆侧向动力学的影响
在传统车辆中，通过方向盘转角的变化来改变车辆的方向。发动机的驱动转矩在左、右轮的分配相等，纵向力仅仅作为驱动力矩。转矩协调分配系统利用驱动转矩产生控制横摆力矩，可以提高车辆转弯加速的不足转向的极限，并且车辆的操纵性得到极大提高。车辆在转向行驶工况下，由于垂直载荷的影响，内、外驱动轮的摩擦圆如图3所示。在驱动力达到极限时，内侧驱动车轮的转向力为零，仅外侧车轮提供转向力。在独立驱动系统中，转矩协调系统可以减小内侧内轮转矩、增大外轮驱动转矩。
由图4可以看出驱动力比例的范围和内外轮的转向力的变化趋势。在与传统车辆相同的总的纵向力情况下，转矩协调系统可以选择最优的转矩分配比例，使得转向力最大，保证车辆在转弯时具有更好的弯道动力性能，提高车辆的稳定性。

图3-3 前轮受力变化
Fig．3 Force change of front wheels
3.3 转矩协调控制方法
从以上分析可知，在车辆的左、右轮施加不同的驱动力矩可以直接控制车辆的横摆，进而改变车辆的纵向与侧向动力学特性，提高车辆的操纵性和稳定性。车辆的横摆方程为


图3-4不同驱动力分配比例对应的转向力
Fig．4Cornering force under different ratio of
torque distribution
式中：  为由各轴上的驱动力产生的横摆力矩，

将  定义为稳定性横摆力矩， 分别为4个轮子的驱动力。  的变化一方面是由于制动力或驱动力变化带来轮胎特性的变化产生，另一方面是由于加速或减速带来的轮胎载荷的转移而产生。为了保证车辆的稳定行驶，采用协调各个轮子的驱动力矩的方法使车辆的横摆角速度尽量保持为理想横摆角速度 。理想横摆角速度是由线性二自由度模型产生的。
3.3.1 理想横摆角速度的确定
线性二自由度模型考虑了车辆横摆和侧滑运动，反映了驾驶员的转向输人与车辆横摆角速度的线性关系。因此，控制系统反映驾驶员需要的理想的横摆角速度，需要通过计算线性二自由度模型得到[8]，它满足稳定性控制器的设计要求。

式中：V为车辆速度； 为车辆的转向角；K 为稳定性因数， ， 为整车质量，a、b、L分别为质心到前轴、质心到后轴以及两轴之间的距离。
由于理想的横摆角速度还受到地面附着条件的限制，在轮胎附着极限下侧向加速度  必须满足约束 当侧偏角很小时，汽车的侧向加速度可表示为 所以理想的横摆角速度l l还必须满足 所以将 修正为

3.3.2 整车控制器设计
整车控制器(如图5所示)，是基于BP神经网络的PID控制。PID控制器直接对汽车进行闭环控制，BP神经网络实现PID参数控制器的自整定计算，将神经网络

图3-5 整车控制器
Fig．5 Controller of the vehicle
的输出层神经元定义为PID控制器的3个可调参数，通过BP学习算法调整神经网络的加权系数，最终找到在跟踪误差最小原则下的PID控制器参数。此时，相当于将控制器与被控对象作为一个广义网络，采用BP学习算法进行在线训练，使理想横摆角速度和实际横摆角速度的误差最小，如图6所示。同时，采用具有阻尼项的权值调整算法，避免BP网络收敛速度慢的缺点。


图3-6 基于BP神经网络的PID控制
Fig．6 PID controller based on BP neural network
BP神经网络PID控制器的输出为 ，所以转矩的协调控制一方面要满足式(6)的要求，另一方面还要满足车辆加速的要求，即

式中： 是车辆的加速度。可以按照式(5)和式(8)计算电机的驱动力和制动力，然后再进行线性叠加，如图7所示。

图3-7 驱动力分配图
        Fig．7 Torque distributio       
图中，
3.4 仿真分析
在Matlab／Simlink中建立仿真模型。整车模型的建立不考虑车辆坐标系的Z轴的垂直运动，仅考虑车辆的X轴的纵向运动、Y轴的侧向运动、绕Z轴的横摆以及4个车轮的回转运动4个自由度，如图8所示。轮胎模型采用Untire模型，考虑纵滑一侧偏联合工况。仿真参数如下：整车质量m为1200 kg；整车绕Z轴的转动惯量 为1546 kg• ；车轮转动惯量 为0．4892 kg• ；车宽B为1．36 1m；前轴到质心的距离a为1．016 m；后轴到质心的距离b为1．436 m；质心高度 为0．57 m；车轮半径 为0．287 1m。

图3-8 四轮驱动整车模型
Fig．8 Vehicle model of four wh~ ls drive
首先将车辆加速至80 km／h后恒速行驶，在第5 S输入0．9 rad阶跃转向角，系统响应如图9、图10所示。由图可见，没有施加控制的车辆在仿真中4个电机的转矩不变，车辆的横摆角速度和侧偏角都很大，车辆的操纵稳定性较差。施加控制以后，车辆产生与转向方向相反的稳定性横摆力矩，减小了车辆的横摆角速度和侧偏角，高速时的稳定性得到提高。


图3-9 横摆对比
Fig．9 Contrast of the yaw rate

图3-1O 侧偏对比
Fig．10 Contrast of side slip angle
仿真时，先设定车辆的初始速度为0．1 m／s，计算出转弯半径的大小，然后固定方向盘转角，缓慢连续均匀加速到6 m／s ，主要研究稳态回转时转弯半径比及前、后轴侧偏角绝对加速度之差与侧向加速度的变化关系，如图l1和图12所示。由图可见，在加速过程中由于控制产生了与转向方向相反的附加横摆力矩，使车辆的稳态操纵性得到提高，车辆的极限行驶性能潜力也得到提升。

图3-ll 车辆的转向半径比
Fig．1 1 Contrast of cornering radius ratio

图3-12车辆的前、后轴侧偏角之差
Fig．12 Contrast of difference side slip an gle of
front andrear axe
首先将车辆加速至8O km／h后匀速行驶，在第5 s时输入一个幅值为0．8 rad、周期为1．5 s的方向盘转角，响应曲线如图l3和图14所示。与无控制的车辆相比，转矩协调控制大大降低了车辆的横摆角速度响应和侧偏角响应，使车辆达到稳态的时间缩短，车辆的操纵性大大改善。

车辆速度为80 km／h，路面附着系数为0．2，在第3 S时输入方向盘转角为0．1 rad的阶跃信号，汽车横摆角速度响应如图15所示。
从图中可以看出，与无控制的车辆相比，转矩协调控制明显改善了车辆在低附着路面上的行驶稳定性。但由于在低附着路面上汽车的驱动力与侧向力均不足，转矩协调控制也不能有效地控制车辆的运动，此时需要牵引力控制系统的协调工作。
本章小结
转矩协调对车辆纵向和侧向动力学的影响的分析表明，转矩协调控制可以提高车辆的加速潜力和极限行驶性能，提高车辆的稳定性和操纵性，为电动车的转向节能行驶提供理论依据。仿真结果表明，提出的基于BP神经网络PID控制方法很好地跟踪了车辆的运动状态，实现了车辆的转矩实时调整，提高了车辆的稳定性。




第4章  智能电池管理系统电路的研究与应用
   蓄电池是电动车的主要动力源。为保证电动车的正常和安全行驶，电池管理系统必须实时监测电动车电池的电压数据。通过电压采集电路和A/D转换实现电压数据的获取。而为了避免电池的不均衡性带来的局部过充/过放所引起的安全问题，要求监测系统必须对每个单体或几个单体电压进行精确测量。如果采用传统的多路电压采集方法，当电池单体数目较多时，整个管理系统的设计与实现会有成本高、一致性差等缺点。本文以电动车用铅酸
电池为对象，设计了一种新颖的多路电压采集电路。
4.1 电池监测系统中电压巡检的硬件结构
一般电动汽车配备10~30节电池，单体(模块)电压范围为3~20V，电池使用时串联，蓄电池端电压将达到200V以上。

图4-1采用电路选通回路的电池管理系统的电压采集方法
图4-2 部分电压信号调理电路
本文提出了如图1所示的设计思路。设计通过移位开关电路依次选通被测回路，通过A/D采集单路数据，完成数据采集。这种设计方法具有以下优点：
1. 电路简单。简化制作PCB板和布线过程。
2. 使用的器件少，成本低。采集电路中主要成本来自ADC，而该电路只需要1个ADC即可。
　　3. 能够解决由于运算放大器等芯片的参数不均匀而引起的一致性较差的问题。
4.2 采集电路描述
采集对象为电动车用铅酸电池，需要对26节电池模块进行实时的电压、电流和温度监测。测量模块电压范围为8V~20V，电池串联。按图1的设计思路，采用巡检电路管理电压数据的采集。
4.2.1 电路概述
　　电路中的信号巡检部分如图2所示，电路共26路输入，图2中只表示其中两路。在电路中，U1~U3为串联模块电压信号的输入端，从U1到U3电势逐渐降低，每两个相邻输入端点之间为一个电池模块(12V)。电压信号经过此电路后，接入后面的分压电路和ADC。C1~C2为控制信号，当控制信号为'0'时，光耦P521处于关闭状态，使得PNP和NPN三极管处于关闭状态，此时电压信号输出至ADC的通道关闭；当控制信号为'1'时，光耦开通，电路中PNP和NPN三极管的基极产生反向电压。此时，电路中三极管基极电流Ib为：

参考图2电路中的数据，可得电路发射极及集电极的电流Ice为：

　　由于Ib？β>>Ice，所以输入回路中PNP和NPN三极管处于饱和状态。电压信号输出至ADC的通道开通，实现模块电压数据的选通。
在本设计中，共有26路通道，通过26路信号控制，实现采集信号传输的选择。本设计选用Xilinx公司的CPLD芯片XC9572控制信号的高低电平，使26路控制信号依次处于信号'1'状态，每当一路导通时，其他回路处于关闭状态，实现电路的开/关控制。
电压信号从UOUT输出后，经过20V双向瞬变二极管去除毛刺后接入分压电路，分压电路的输出直接连入ADC，完成信号的采样。通过单片机控制CPLD的输出和系统的采样周期，在CPLD开通每路控制信号2ms后采样数据。采集电路仿真与分析实际应用中，会出现以下问题：
接入4路9V电池模块，电路工作正常。把26路16V电池模块依次接入电路，共400V。在连接至第22路时，三极管被击穿。用Electronics Workbench仿真软件通过电路仿真对电路进行分析。分析主要通过两步进行，首先分析单路导通过程中尖峰产生的原因，然后分析整体电路连续导通时的尖峰过程。单路仿真单路仿真模型如图3所示。

图4-3单路仿真模型
　　其仿真波形的每个方波的上升沿和下降沿都有一个小尖峰，将波形放大后得到尖峰的峰值为500mV。分析产生尖峰的原因有以下两点：
4.3 回路中感性元件的影响
　　一般电路中导线都有感性， 发生变化时，电路中的感性元件会产生感应电动势，可能会引起电路中的尖峰。搭建如图3的模型，通过改变电感的感抗分析感性元件对电路的影响。
　　通过仿真可得，电感感抗为4.7 mH电路的尖峰峰值为500mV，而100 mH感抗电路的尖峰峰值为3V左右。进行多组仿真可以得到：电路中电感感抗越大，尖峰的峰值越高。
4.3.1 三极管开关时间特性的影响
每个回路中有PNP和NPN两个三极管，而这对三极管的导通时间的差异对尖峰的产生也有影响。如图4所示，分析单路中两个三极管导通的过程。当两个三极管的导通时间不同时，如果一个三极管处于导通状态，而另外一个尚未导通，此时UOUT和GND中一端由于三极管导通而与输入电压(U1或U2)电位相同，而另一端则由于三极管没有导通而处于未知电平状态，如果此未知电平小于输入低电平，则可能在三极管导通的瞬间产生尖峰。在两个三极管关闭的时候亦然。
在图3搭建的模型中，观测回路中NPN三极管两端的波形，当NPN三极管关闭时，三极管的ce两极有-250mV的压 降，而三极管导通时，ce两极间有250mV的压降。由此可知在图4中，三极管关闭时B点与GND之间存在250mV的压降，从而在Q1导通而Q2未导通时，UOUT-GND间电压比U1-U2间电压高250mV，通过以上分析，在Q2导通时，会产生250mV的尖峰。对于单路电路来说，三极管开关特性影响的数值是定值，为0.25V。在图4中可以看到，当电感感抗为100mH时，电路的峰值为3V，可知电路中感性元件对电路的影响占主导地位。
4.4 改进后的电路
经过在回路中串联限流电阻，电路的安全性得到保证。但电路的一致性和线性则需要进一步测试。
4.4.1 分类测量
　　测量一致性的主要问题是电路中串联的限流电阻的阻值之间有误差。在电路中串联的限流电阻为20k，误差为1％。分别输入9V和16V待测电压，分别接入26路输入端，得到的测量数据不在此详述。由数据可以看出，第22、23、25和26路的测量结果偏小，最大测量误差为1.25%，测量一致性良好。线性测量，由于电路中使用了三极管等非线性元器件，所以测量的线性需要验证。验证时，随机抽取一路，输入电压在2.0V~20.0V之间，每隔1V测量一次数据，测量数据也不在此详述。通过数据可知，输入电压在5V以下时，测量数据是不可靠的。当输入电压高于5V时，测量数据与输入电压基本呈线性关系。由于本系统主要用于镍氢电池的测量，模块电压为12V左右，电路可以满足测量要求。
本章小结
本文就A/D采样测量电路中常用的多路电压采集电路提出了一种设计方法。针对电路使用中出现的问题，结合Electronics Workbench电路仿真软件搭建模型仿真电路，提出了电路的改善方法。经过验证，电路的一致性和线性较好，同时又具有电路简单、器件少等优点。

第5章 高速ＣＡＮ网络数据分析系统
伴随着电动汽车的发展，CAN总线通讯技术应用越来越广泛，它可为纯电动汽车上四轮独立驱动控制，以及刹车防抱死系统(ABS)、电子稳定装置(ESP)等主动安全系统的实现提供便利。
　　在设计CAN总线通信系统时，总要面临着CAN数据的诊断与分析问题，不能解决该问题，便不能完成设计。本文基于Kvaser Leaf Professional HS这一USB_CAN工具，借助于Visual Basic环境，在PC机上开发出数据分析系统，并在该分析系统与四轮独立驱动电动车电机控制板之间实现了CAN通信。通过对CAN总线数据进行诊断分析，能够更好地完成CAN总线系统的设计。
5.1 电动车控制策略
电动车实物模型中使用的分布式四轮电子差速系统由一个中央控制器、四个电动轮控制器及CAN总线网络三个部分组成，其在电动车实物模型上的布局如图1所示。

图5-1 分布式四轮电子差速系统在车身上的布局
　　在该分布式系统中，基于四轮独立控制的电子差速算法被分为整车差速算法与转速控制算法两个部分，其中转速控制算法是针对每个电动轮转速。中央控制器与四个电动轮控制器通过CAN总线连接成一个实时控制网络。在该系统控制过程中，中央控制器通过A/D采样获得来自转向传感器的车辆转向角度信号和来自手柄转把中的车速设定信号，经过整车差速算法，分别获得四个车轮当前各自应有的转速，并将这一结果作为当前时刻对应车轮的转速控制设定值，通过CAN总线发送给相应的电动轮控制器。四个车轮控制器以从CAN总线收到的转速设定值作为控制目标，使用电动转速控制算法对各自的电动轮进行控制，使各个电动轮的实际转速实时满足整车差速算法的要求，进而实现电动车辆的平顺转向。
5.2 电动车CAN控制网络
　　通过CAN总线，本四轮驱动电动车中央控制器将车轮的速度等设定值传送给每个车轮的控制器，同时，各电机控制器将实际转速等信息通过CAN总线反馈给中央控制器。CAN网络的拓扑结构如图2所示。

图5-2 CAN控制网络拓扑结构
整个网络中共含有五个CAN节点：四个电动轮电机控制器a、b、c、d，以及一个电动车中央控制器e。
在设计应用层协议时，必须根据实际应用为总线消息编排一个合理的总线仲裁优先顺序，以改善CAN通讯的实时性。在本应用场合中，下行数据即中央控制器发给各电动轮电机控制器的控制命令，比上行数据即各电动轮电机控制器的反馈信息具有更高的优先级。此外，中央控制器发往四个车轮控制器的指令必须同步，才能为后续控制提供可靠的前提。综合考虑以上因素，本文设计了如表1所示的CAN数据报文ID体系。电机控制器a、b、c、d分别控制电动车左前轮、右前轮、左后轮和右后轮。中央控制器发出的CAN消息数据域结构如图3所示。

图5-3 中央控制器CAN消息数据域结构
     中央控制器发出的ID为0x010和0x020的CAN数据，表示转速以及转矩的设定值，对应的实际值为模拟量，这里采用了16位长度的有限精度定点数表示。16位数据中高9位表示整数，低7位表示小数，即9Q7格式的定点数。对于中央控制器发出的ID为0x00F的CAN数据，发给每一个电机控制器的命令也是16位的数据，低8位表示刹车命令，高8位表示控制模式选择命令。四个电机控制器向中央控制器反馈当前状态信息的CAN消息数据域结构如图4所示。

图5-4 电机控制反馈状态信息结构
CAN总线消息的触发方式有两种：事件触发与时间触发。前者适用于发送时间上离散变化的开关状态量，如刹车命令与控制模式选择命令;后者适用于发送时间上连续变化的模拟量，如转速设定值与转矩设定值。由于本控制系统中兼有上述两类总线信息，故采用事件触发与时间触发相结合的方式来进行发送。　Kvaser Leaf ProfessionalHS简介Kvaser Leaf Professional是用于CAN和LIN的单通道USB接口，该设备提供了把几个接口简单接入PC的可能性，可以方便地实现同一个USB Hub上连接多个Kvaser Leaf设备，并且无需额外的连接。此外，它还具有很好的EMC(Electro Magnetic Compatibility)性能以及即插即拔的特点。同时，由于一个USB Hub上可以连接多个设备，因此各个设备都可以由该Hub进行供电，具有很低的功耗。Kvaser提供的库函数非常丰富，用户可以根据自己的需要调用相应的库函数，灵活地处理CAN总线数据。
5.3 PC机CAN数据分析系统设计
该数据分析系统根据电轮独立驱动车中央控制器与四个电机控制器之间的CAN通信数据，动态地显示中央控制器发出的命令，以及各个电机的当前运转信息。同时，还可以显示各个电机转速的变化曲线，并具有数据保存功能，便于离线分析。该系统基于Visual Basic语言设计开发，应用了Measurement Studio软件中的CWGraph控件来显示转速曲线。通过Kvaser Leaf Professional HS，PC机与控制板之间的CAN通信得以实现。电机运转数据的保存则通过VB编程连接Microsoft Access数据库完成。这样，系统就可以由一个主窗体和五个显示电机转速曲线的子窗体组成，如图5所示。

图5-5 窗体结构图
这里，主窗体是启动窗体，子窗体A、B、C、D、E在主窗体启动时并不显示，通过主窗体上的相应按键可以控制子窗体的启动以及关闭，亦即显示和关闭各车轮转速曲线。系统运行时，最先启动的是主窗体，通过主窗体上对相应按键的点击等操作，可以方便地与各控制板之间建立CAN通信，接收主控板与电机控制板之间的CAN消息，通过界面内部数据处理函数处理后，在相应显示区域加以显示。CAN通信正常后，五个显示区域便会根据CAN总线上的消息动态更新并显示相应信息。当需要进行数据保存时，单Data_Record 按键，便会弹出选择数据库的窗口，选择已经建立好的数据库后，电机的状态数据便可以保存在被选择的数据库中，还可以随时中止数据保存。需要注意的是，被保存的电机运转状态数据是在单击Data_Record按键并选择好数据库后界面收到的数据，这之前的数据并没有保存。也就是说，如果想把整个电机运转过程的数据都保存下来的话，在电机开始运转之前就要先单击Data_Record按键，并选择好数据库。在退出界面时，首先应该断开CAN总线的连接，单击Disconnect按键断开。然后单击Quit按键便可以正常退出界面。本系统的设计采用了在VB中使用ADO(ActiveX Data Object)对象模型的方法，连接Microsoft Access数据库，进行数据保存。只要在一个数据库中建立一系列的表，便可以将数据很方便地保存在相应的表中。比如，本设计中为四个电机分别建立了一个独立的表，用以存储其运转的状态信息，包括转速、转矩、电池电压以及控制模式等信息。利用Access数据库的数据处理功能可以很方便地进行离线的数据分析和处理。为了方便不同用户对系统的使用，在数据保存之前，系统提供了一个对话框让用户选择已有的数据库，便于用户自定义数据保存的路径。
本章小结
在本设计的软件方面，在VB环境下，MeasurementStudio提供了功能强大的控件;硬件方面，具有Kvaser Leaf Professional HS以及Peak_CAN等工具，使得本系统的实现变得容易，且效果也比常规的设计方法更好。经过联机调试证明，本系统能有效地对CAN总线的数据进行分析处理。







第6章 电液并行制动系统的研究与应用
鉴于众所周知的能源问题,世界各国目前对新能源车辆,如混合动力汽车、燃料电池汽车,给予了前所未有的关注。这些新能源汽车的共同特点是在整车动力系统中引入电机驱动和大容量蓄电设备,如动力蓄电池和超级电容等。这一特点为汽车制动工况下的整车动能回收提供了便利的条件。
　　国内外对如何充分利用车辆的制动能量进行了大量的工作,提出了多种回馈制动与液压制动匹配控制的策略和方法,如并行分配策略、最佳前/后制动力分配比策略、最佳能量回收策略等[1-2]。不管是哪一种分配形式,在实现上均要以液压制动力的灵活控制为前提,如果仅仅采用传统的液压制动系统,液压制动力与驾驶员的踏板力输入为固定的函数关系,则无法实现回馈制动力与液压制动力的灵活控制,更无法实现理想的制动力分配控制方案。线控制动技术的出现为灵活控制摩擦制动力提供了可能,然而由于技术上的难度太大,短时间内应用尚无可能[3]。因此对传统的液压制动系统进行改造,实现灵活的液压制动力控制,对提高电动汽车的制动能量的回收率是很有必要的。
6.1 并行电液制动系统组成
在以实现再生制动为目标的制动系统改造时,必须遵循以下几点原则 :(1)符合驾驶员传统的驾驶习惯,保持整车的驾驶员输入与整车减速度的关系特性;(2)保持整车的制动性能和制动稳定性能;(3)系统高可靠性及故障下的备份制动能力。鉴于以上的原则,提出如图1所示的电液并行制动系统方案。

图6-1 并行电液制动系统组成
为了在同样的踏板位移输入下,电动汽车驱动电机回馈制动力与液压制动力同时施加在车轮上的时候能够保持与传统车辆同等的制动减速度,系统增设了液压控制模块。在同等踏板位移下,控制制动管路压力下降,从而减小液压制动力,当施加上相应大小的回馈制动力后,达到此踏板位移下对应的制动减速度。与传统的液压制动系统相比,并行电液制动系统增加了踏板位移传感器和制动管路与储油器之间的回油管路,并且在回油管路中增加了常闭型高速电磁阀以控制制动管路的压力。制动过程中,整车控制器(VMS)根据踏板位移确定总目标制动力的大小,同时根据车速、蓄电池荷电状态(SOC)等信息确定电机回馈制动力的大小,然后在制动力分配策略中确定出实际再生制动力与液压制动力,并将其传送到相应的控制模块中执行。模块之间的信息传递通过CAN总线进行。并将分配后的液压制动力传递给制动系统控制器(BECU,electric control unit of brake system),BECU负责控制电磁阀实现相应的液压制动力。并行制动控制系统结构如图2所示。

    图6-2 并行制动控制系统构成图
6.2 制动力分配策略
　　目前国内外提出的再生制动系统制动力分配策略主要有3种:并行分配策略、最佳前/后制动力分配比策略和最佳能量回收策略。由于目前大部分轿车的制动系统多采用串联双腔主缸和X型制动管路布置,后两种制动力分配策略在实现上有较大的难度,因此文中仍采用并行制动力分配策略。在轻度制动或缓速制动的初期阶段(踏板位移较小),优先施加电机再生制动。此时一般车速较高,电机的效率也较高,是能量回收的主要阶段。中度和重度制动时,再生制动力和液压制动力并行实施,其中优先保证电机再生制动力的最大实施。这样可以在保证整车制动性能的基础上,尽可能多地回收制动能量。
　　重度和紧急制动时可以适当减小电机再生制动力的大小,防止前轮过早抱死,保证制动稳定性。因此,分配后的前后制动力的曲线可以是落在如图3所示的阴影区域中的任意曲线,其中OA为电机的最大制动力。

    图6-3制动力分配区间
6.3 制动稳定性分析
　　根据汽车前后轴利用附着系数的定义[4],有
　　φ=Fx/Fz                                       (1)
式中Fx为地面摩擦制动力；Fz为对应轴荷。
由于研究车型采用的是前轴中央电机驱动,因此采用电液并行制动时的前后利用附着系数为
  
　　式中φf、φr为前、后轴利用附着系数；z为制动强度；a、b、hg分别为车辆质 心与前后轴的距离和质心高度；L为轴距；G为整车质量；β为前后液压制动力分配比；Fm为电机产生的前轴再生制动力。
   图6-4前后轴利用附着系数仿真结果
将燃料电池轿车参数代入后,得到如图4所示的仿真结果。从图4可以看出,由于前轮增加了电机再生制动力矩,前轴利用附着系数曲线始终高于后轴利用附着系数曲线,在所有的路面条件下总是前轮先抱死,虽然可避免后轮先抱死的危险工况,但在大多数的路面条件下,前轮的制动效率偏低。图4中基速为电机可以实现恒转矩控制时的最高转速,在制动强度为0.2～0.7时,前轮利用附着系数甚至超过了ECE法规的规定范围,在电机处于基速以下时前轮利用附着系数更高,影响了前轮的制动效率。通过改进和优化前后液压制动力分配比可有效地改善这种问题。图5为优化后的仿真结果。

图6-5优化后的利用附着系数曲线
　　从图5可以看出,优化后的整个工作区间绝大部分符合ECE控制要求,制动效率较高。在空载、制动强度0.2～0.3时,基速以下制动时部分前轴利用附着系数曲线超出了范围,这是由于低速电机制动力过高引起的,此时单 独依靠优化前后制动力分配不能解决此问题,需要对车辆质心的位置在整车设计时进行优化。
6.4 试验测试
　　在制动试验台架上进行桑塔纳汽车制动系统的试验,制动踏板传感器为拉线式线位移传感器,在前腔管路中安装电磁阀和压力传感器,试验在制动台架上完成。整车采用3自由度纵向动力学模型[4],电驱动系统模型采用永磁无刷电机——锂离子电池系统[5]。整车模型和电驱动系统模型均在电子控制器中执行,液压模块中的控制阀也由电子控制器的恒流源输出控制。试验系统结构如图6所示。
  
图6-6试验系统结构图
　 首先测试系统的踏板位移2制动压力关系曲线,并分段线性化后作为系统的并行制动控制目标；然后根据并行分配算法进行控制,得到如图7所示的试验曲线。制动系统的制动因数认为是常数。
  
图6-7制动历程曲线
　　从图7中可以看出,制动力分配情况分为3个阶段: (1)电机能力完全满足踏板位移对应的制动需求,此时液压制动力很小,完全由电机制动力提供制动作用； (2)当电机能力不足时,电机制动力开始在恒功率控制作用下增长,不足的部分由液压制动力弥补；(3)随着车速的降低(理论计算得出)电机进入恒转矩控制,此时继续增加的制动力需求完全由液压制动力提供。
　  控制得到的实际液压制动力在数值上表现出对期望制动力下限的跟随性,分析认为这是由车辆液压制动系统特性和阀控特性决定的。由于液压的产生只能依靠踏板的动作而阀控仅仅是对溢流压力的控制,因此在控制中使得实际液压制动力曲线的绝大部分线段都在液压制动力需求曲线的下方。
本章小结
文中对电动汽车电液并行制动系统进行了结构和算法的详细设计,并对设计系统的前轴再生制动力的施加对整车前后制动力分配产生的影响进行了分析,通过优化前后液压制动力分配比改善了由再生制动引起的前轮过早抱死的问题。通过台架试验数据可以看出：液压制动能够在系统的控制下实现对期望制动力较好的跟随,即在完成再生制动的同时保证整车的制动性能。





  









结论
根据现代的发展形势看，人们越来越重视驾驶的舒适性和安全性以及汽车的环保性，随着车辆的增加每辆车的行驶面积将减少，有灵活轻便的功能也就受人重视，按这样看来，电动轮汽车将有很大的发展潜力，如今日本已有几种品牌的车型采用了此功能。
1．无污染，噪声低
电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。
2. 能源效率高，多样化
电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。
另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。
3.结构简单，使用维修方便
电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。
因此，电动轮汽车具有很大的发展空间，值得我们去开发生产，也许在不久的将来，电动轮汽车将会像空调，ABS系统，电动门窗一样普遍的使用在我们的日常生活中。



致  谢
短短的毕业设计的几个月过去了，在这段时间里是我在大学期间的总结，是对我所学知识的考察。
本课题在选题及写作过程中得到了郭新华老师的悉心指导。经郑老师多次讨论研究，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。郭老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时四载，却给以终生受益无穷之道。对郭老师的感激之情是无法用言语表达的。感谢他们对我的帮助和指点。这对于我完成毕业设计起到了很大的作用。在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。
感谢我0593301班的每一位同学，感谢他们四年来对我学习、生活的关心和帮助。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！









参考文献
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2.宋广群. vb程序设计[m]. 科技大学出版社，2006
3.kvaser ab. kvaser leaf user guide [m] 2006
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6．Eiji Nakamura, Masayuki Soga, Akira Sakai, et al. Development of Electronically Controlled Brake System for Hybrid Vehicle[ C ]. SAE Paper 2002 - 01 - 0300.
7.Reuter David F, et al. Hydraulic Design Considerations for EHB Systems[ C ]. SAE Paper 2003 - 01 - 0324.
8.余志生.汽车理论[M ]. 北京:机械工业出版社, 2003.
9.Sun Zechang, Liu Qinghe. Research on Electro2Hydraulic Parallel Brak
e System for Electric Vehicle [ C ]. 2000 IEEE 1 - 4244 -0759 -1.

附录1
Final assembly plant test bed on complete car, places new demands on the implementation of software in electronic systemsJan Schachtschabel
Volvo car corporation, product &process engineering, manufacturing engineering electrical systems.
Abstract: the current and future demands on greatly reduced emissions from motor vehicles will display new technology and solutions for engine control systems.
A control system performs a number of tasks in addition to the “control job”, It must also continuously supervise all signals from the network and find malfunctions or deviations from a normal function in the control system.
The implementation of those supervisory functions into software is mainly performed by the supplier of our systems.
When considering a complete vehicle, including a number of different control systems, it is an obvious fact that the supervisory functions will differ from system to systems.
The purpose embedding the supervisory functions the control system is to facilitate the development, production and service of the vehicle.
When using supervisory function in final assembly plant, to secure the total vehicle quality, we have seen the possibility for improvements of the software.
Final assembly plants, the flow, the time demands and the handling of the complete or incomplete vehicle focus on new demands for system software and its design and implementation into the control systems in the vehicle.
This article describes the ideas and new requirements, from a production point of view, on software for engine control systems which have been developed while on the Volvo 850 Turbo. The vehicle is equipped with a new engine, a 5cylinder(in line)2.3liter, a control system from Robert Bosch GmbH(Motronic M4.3)and an automatic gearbox with a , control system from AISIN AW Co. Ltd.
Air pollution is partly caused by emissions from vehicles with faulty emission control systems. Emissions from new vehicles have been drastically reduced, but the emissions from the malfunction vehicles are responsible for an increased share of the total emissions from motor vehicles.
On board Diagnostics(OBD)systems began to appear LDV: is in the beginning of the 80:s, due to the improved,“ closed loop ”,fuel control systems.
The OBD I requirements were introduced in 1988 by the California Air Resources Board (CARB). The purpose of the regulation was to expedite the proper repair of emissions, The OBD I system was to monitor the function of the onboard computer, computer sensor components, the fuel metering system and the exhaust gas recirculation.
Model year 94, the CARB introduces a new regulation, called OBD II, requiring powerful monitoring of the vehicle emission system, The system shall inform the driver that there is a malfunction in the emission control system by illuminating a lamp, the Malfunction Indiator Lamp (MIL), in the dashboard. The system shall also store Diagnostic Lamp (MIL), in the dashboard. The system shall also store Diagnostic Trouble Codes (TDC), that the workshop can later read out over the diagnostic link with an OBD II Diagnostic Scan Tool.
The production preparations for this new vehicle also included the development of a new tool for the final assembly factory, the purpose of which was to ensure quality in the complete vehicle.
The tool or system shall use information from the car via adiagnostic link in the same manner as a “workshop tool=VST(Volvo System Tester)”reads the DTC(Diagnostic Trouble Codes).
Based upon a flow diagram describing the flow of assembly in the Gent factory(Where the 850 is manufactured) it was discovered early on that the new OBD II functions could not be tested with any degree of certainty in the final assembly factory’s complete vehicle testing in the dynamometers.
The results produced by the process flow and the planned production rate for the Volvo 850 indicated that the driving of a maximum 300 seconds does not fulfil the requirements for long ,all—round driving which are required in order for OBD II supervisory functions to release a fault code. We predicted that the existing driving tomes were hard pressed. The final assembly plant expressed a desire to reduce the driving times in order to achieve a higher capacity.
Directly after the test in the dynamometer the vehicle shall be driven to a station which reads all system, their diagnostic-of-line-test. The reading use the diagnostic link based on OBD I/Volvo Diagnostic I concept.
Note that we read all systems, not only those effected by emission.
A Quick conclusion of this study shows us that the software’s supervisory and security requirements, when detecting a fault in the vehicle, do not correspond with the requirements for a quick and secure final test like the one of the factory.
Since we are in the final assemble factory we are at a great advantage in that there are a large number of identical new vehicles.
To a certain degree, the test conditions in the final assembly factory are ideal; many new vehicles, clear-cut test instructions and a small number of chosen, well trained operators.
























附录2
Volvo 汽车制造公司
摘要：现在和将来都要求利用新技术和解决发动机的控制系统来大大降低交通工具的消耗。
新的交通工具包括大量传感器，输入/输出的一个网络控制系统。一个控制系统除了“控制工作”还运行许多的工作，它一直不断地自网络提供的所有信号而且找来自一个正常的功能故障或偏离。那些管理的协能落实进入软件之内主要地被我们的系统供应者运行。当考虑完整的车辆的时候，包括许多的不同控制系统，管理的功能将会区别此系统和其他功能。目的是引用控制系统的管理功能的时候，确保了车辆质量，我们为软件的进步看到了可能性。
最后集中安装，流程，时间要求和完全的或不完全的交通工具在系统软件和它的设计和落实控制系统之内的目标。
这个文章描述从制造观点的主要核心要求，当外Volvo 850 Turbo的时候，发动机控制已经被外理过了。车辆被装备一个新的引擎，5cylinder(在线中)2.3liter,有来自AISIN AWCO的一个控制系统和来自罗勃特Bosch GmbH(Motronic M4.3)的自动变速箱。
空气污染是由于车辆的排放和控制系统的不良排放引发的。来自新的车辆的排放已经被减少。然而，来自新的交通工具的人代会放有大幅减速少，但是来自发动机的故障排放占较大比例。
OBD系统是在80年代初开始清理LDV的，由于改良的“闭环”燃料控制系统。
OBDⅠ需求被介绍在1988年加州空气资源董事会（CARB），规则的目的要加快排放的适当修理OBD系统要检测计算机的功能，感应器成份，燃料燃烧系统成分。
例如94年，CARB介绍一条新的规则，叫做了OBDⅡ，需要车辆排放系统有力监听，由一个故障灯（千分之一寸）系统将告知驾驶员在排放控制系统中有故障，在仪表板中。系统也将储存诊断的故障密码（DTC），那么处理器将调出一个OBDⅡ的诊断码。产品为这种新车辆的工具发展而准备，目的要确定整车中的质量。工具或系统将使用来自同一处理器的汽车信号读DTC（诊断的故障密码）。基于OBDⅡ所在的动力工厂，测试新的OBDⅡ标准不能在任何温度下测试。
结果被Volvo 850的程序流程和计划的制造率表明，为Volvo 850的传统比率指示传统的测试最大值300秒的驾驶不符合在OBDⅡ上的标准 。为了得到大马力得减少驱动次数。
在测试之后直接在动力车辆将被驱使到读所有的系统，他们的诊状态和任何的被储存的被注册的DTC的OBD/Volvo诊断代码联编。
注意我们读了所有的系统，不只有那些被排放导致的。
这项研究的结论说明我们的那些软件的管理和安全需求，当在交通工具发现一种过失的时候，像工厂中的那些测试不相符合。
因为我们是在一个有很多的新型交通工具的高利益工厂。
对于某程度，在总装厂中测试的情况是许我新型的理想的交通工具，但是很少的选择训练良好的操作员。

jamesan

很好的文章，学习，不知道国内有没有生产的？