基于DSP的混合动力公交车多能源控制系统的开发

环境污染和石油资源匮乏是汽车工业可持续发展面临的两大难题。混合动力汽车采用内燃机和电机作为动力源,已经成为国际公认有效解决方案,各国政府和汽车公司、相关零部件厂商都投入巨资进行混合动力汽车产品及关键技术的开发。 本文所研究的是基于串联式混合动力公交车辆的DSP动力总成控制器,依托于和企业之间的横向研究课题。在建立需求分析的基础上,制定了基于串联式混合动力公交车的控制策略,并以此为根据,开展了动力总成控制器的硬件方案、软件方案和网络方案的设计。 基于串联式混合动力公交车的控制策略将对动力总成的控制主要分为两个部分,动力发电机控制和车辆瞬间能量流控制。前者的控制方法是让发动机和发电机按照联合最高效率曲线工作使其对应任何功率需求都有一个最佳发动机油门、最佳发电速度和发电扭矩,这条曲线是通过分析发电机和发动机的效率特性,利用曲线拟合的方式生成的;后者是利用城市公交线路数据库的控制模式,通过对动力发电机组的发电量的控制使车辆满足在未来一段时间的整体效率最佳。 动力总成控制器的硬件构架是建立在TMS320LF2407型DSP的基础之上的。根据控制器硬件设计方案,在充分利用DSP内部模块的基础上对它的外部总线进行扩展。并设计了电源模块、A/D模块、D/A模块、IO模块、CAN通讯模块和串口通讯模块。控制器的设计是以高性能和高可靠性为目标的,所以采取大量的抗干扰措施提高控制器在电动汽车应用环境的生存能力。而软件的设计是基于前后台的,在模块化设计方式基础上建立了混合动力控制策略的软件编程。软件部分重点介绍了动力发电机组的联合控制方法和一种计算蓄电池SOC的优化方法。CAN网络的构架则参考了美国汽车通讯协议,建立了基于动力系统各部件的控制节点设计,并使用了一种星型网络通讯方式提高了CAN的通讯性能。 为了证明设计方案的可行性和DSP总成控制器的控制性能,作者分别采用了电机台架试验和整车试验。试验数据证明该动力总成控制器能够有效的对串联式混合动力电动公交车的动力总成进行控制,其控制策略被认为是有效的。