混合动力汽车驱动系统的设计与开发
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南京工业大学本科毕业论文
毕 业 设 计 (论文)
学生姓名： 学 号：
孙前 1208120116 机械与动力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学院 车辆工程
所在学院： 专 业：
设计题目： 混合动力汽车驱动系统的设计与开发 指导教师： 孙 后 环
2016 年 6 月
I
南京工业大学本科毕业论文
混合动力汽车驱动系统的设计与开发 摘要
本课题是基于混合动力汽车研究的一个项目， 论文首先根据当今混合动力汽 车的驱动要求结合市场等元素分析了混合动力汽车最为合理的动力偶合方式， 通 过行星轮分离了发动机的转矩，这种方式不仅可以驱动电机还可以给蓄电池充 电。再对混连中的各种电机进行对比，选择了具有较大的调速范围，在最大转矩 下拥有良好的功率特性的永磁同步电机并对其他的硬件进行了选择。 其次本论文 对驱动系统整体的电路进行了设计，包括主电路，控制电路，保护电路并绘制了 混合驱动整体的电气原理图。 同时， 为了使驱动系统中各个结点之间能够实现数 据通信，本论文借鉴了 SAEJ1939 协议，制定了整个驱动系统 CAN 网应用层协 议， 并简单介绍了 CAN 总线的上电过程。 最后本文进行了整车驱动部分的控制软 件的设计工作，设计了轮速监测节点、加速度节点、电流电压监测节点及各个节 点的控制程序。 关键词：混合动力；驱动系统；CAN 总线；控制
Key words:Hybrid;driving system;CAN Bus;control
III
南京工业大学本科毕业论文
目录
摘要.....................................................................................................................................II Abstract.......................................................................................................................... III 第一章 绪论........................................................................................................................ 1 1.1 混合动力汽车应用现状..................................................................................... 1 1.2 混合动力汽车在国内外的具体发展状况........................................................ 1 1.2.1 国外混合动力汽车具体发展状况.......................................................... 1 1.2.2 我国混合动力汽车具体发展现状.......................................................... 1 1.3 本课题的主要研究工作及其现实意义............................................................ 3 论文的主要研究工作.......................................................................................... 3 第二章 混合动力系统组成...............................................................................................4 2.1 电动机的选择....................................................................................................... 4 2.1.1 直流电机.................................................................................................... 4 2.1.2 开关磁阻电机............................................................................................4 2.1.3 感应交流电机............................................................................................4 2.1.4 永磁电机................................................................................................... 5 2.2 电动机与燃油机偶合方法.................................................................................. 6 2.2.1 混合驱动机构的布置形式...................................................................... 6 2.2.2 混合动力驱动系统的具体结构.............................................................. 7 2.3 混合动力驱动系统偶合类型............................................................................ 11 2.4 本章小结............................................................................................................ 13 第三章 混合动力汽车驱动系统硬件设计................................................................... 14 3.1 系统总体结构设计.............................................................................................14 3.2 混合动力驱动电路设计.................................................................................... 15 3.2.1 主电路设计..............................................................................................15 3.2.2 控制电路设计........................................................................................ 16 3.2.3 保护电路设计......................................................................................... 17 3.3 发动机电力启动系统设计................................................................................ 18 3.3.1 汽车对启动机的要求............................................................................ 18 3.3.2 起动机结构..............................................................................................18 3.3.3 起动机特性..............................................................................................19 3.3.4 机械特性.................................................................................................. 20 3.4 传动机构设计..................................................................................................... 21 3.5 变速器选用......................................................................................................... 22 3.6 本章小结............................................................................................................. 26 第四章 基于 CAN 网络混合动力软件设计................................................................... 27 4.1 CAN 总线简述..................................................................................................... 27 4.2 CAN 总线的特点................................................................................................ 28 4.3 CAN 总线在汽车中的应用................................................................................ 28 4.4 CAN 总线通信方式.............................................................................................32 4.4.1 CAN 总线通信硬件电路设计................................................................ 32 4.4.2 CAN 控制器初始化流程.........................................................................33 4.5 系统软件设计..................................................................................................... 34
II
南京工业大学本科毕业论文
Design and development of hybrid vehicle drive system Abstract This paper is based on a hybrid electric vehicle research project, thesis binding according to the requirements of today's driving hybrid cars and other elements of market analysis hybrid vehicles most reasonable power coupling mode, by separating the planet wheel torque of the engine, not only can It can also drive motor to charge the battery. And then the baker various motors contrast, select the permanent magnet synchronous motor having a large speed range, with good power characteristics and the maximum torque of the other hardware of choice. Secondly, this paper drive system overall circuit design, including the main circuit, control circuit, protection circuit and draws a hybrid drive overall electrical schematics. Meanwhile, in order to make the junction between the respective drive system enables data communication, this paper draws SAEJ1939 agreement to develop a complete drive system CAN network application layer protocol, and a brief introduction to the power process CAN bus. Finally, this paper carried out the vehicle drive control software part of the design work, the design of the wheel speed monitoring node, node acceleration control procedures, current and voltage monitoring nodes and each node.
毕 业 设 计 (论文)
学生姓名： 学 号：
孙前 1208120116 机械与动力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ学院 车辆工程
所在学院： 专 业：
设计题目： 混合动力汽车驱动系统的设计与开发 指导教师： 孙 后 环
2016 年 6 月
I
南京工业大学本科毕业论文
混合动力汽车驱动系统的设计与开发 摘要
本课题是基于混合动力汽车研究的一个项目， 论文首先根据当今混合动力汽 车的驱动要求结合市场等元素分析了混合动力汽车最为合理的动力偶合方式， 通 过行星轮分离了发动机的转矩，这种方式不仅可以驱动电机还可以给蓄电池充 电。再对混连中的各种电机进行对比，选择了具有较大的调速范围，在最大转矩 下拥有良好的功率特性的永磁同步电机并对其他的硬件进行了选择。 其次本论文 对驱动系统整体的电路进行了设计，包括主电路，控制电路，保护电路并绘制了 混合驱动整体的电气原理图。 同时， 为了使驱动系统中各个结点之间能够实现数 据通信，本论文借鉴了 SAEJ1939 协议，制定了整个驱动系统 CAN 网应用层协 议， 并简单介绍了 CAN 总线的上电过程。 最后本文进行了整车驱动部分的控制软 件的设计工作，设计了轮速监测节点、加速度节点、电流电压监测节点及各个节 点的控制程序。 关键词：混合动力；驱动系统；CAN 总线；控制
Key words:Hybrid;driving system;CAN Bus;control
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南京工业大学本科毕业论文
目录
摘要.....................................................................................................................................II Abstract.......................................................................................................................... III 第一章 绪论........................................................................................................................ 1 1.1 混合动力汽车应用现状..................................................................................... 1 1.2 混合动力汽车在国内外的具体发展状况........................................................ 1 1.2.1 国外混合动力汽车具体发展状况.......................................................... 1 1.2.2 我国混合动力汽车具体发展现状.......................................................... 1 1.3 本课题的主要研究工作及其现实意义............................................................ 3 论文的主要研究工作.......................................................................................... 3 第二章 混合动力系统组成...............................................................................................4 2.1 电动机的选择....................................................................................................... 4 2.1.1 直流电机.................................................................................................... 4 2.1.2 开关磁阻电机............................................................................................4 2.1.3 感应交流电机............................................................................................4 2.1.4 永磁电机................................................................................................... 5 2.2 电动机与燃油机偶合方法.................................................................................. 6 2.2.1 混合驱动机构的布置形式...................................................................... 6 2.2.2 混合动力驱动系统的具体结构.............................................................. 7 2.3 混合动力驱动系统偶合类型............................................................................ 11 2.4 本章小结............................................................................................................ 13 第三章 混合动力汽车驱动系统硬件设计................................................................... 14 3.1 系统总体结构设计.............................................................................................14 3.2 混合动力驱动电路设计.................................................................................... 15 3.2.1 主电路设计..............................................................................................15 3.2.2 控制电路设计........................................................................................ 16 3.2.3 保护电路设计......................................................................................... 17 3.3 发动机电力启动系统设计................................................................................ 18 3.3.1 汽车对启动机的要求............................................................................ 18 3.3.2 起动机结构..............................................................................................18 3.3.3 起动机特性..............................................................................................19 3.3.4 机械特性.................................................................................................. 20 3.4 传动机构设计..................................................................................................... 21 3.5 变速器选用......................................................................................................... 22 3.6 本章小结............................................................................................................. 26 第四章 基于 CAN 网络混合动力软件设计................................................................... 27 4.1 CAN 总线简述..................................................................................................... 27 4.2 CAN 总线的特点................................................................................................ 28 4.3 CAN 总线在汽车中的应用................................................................................ 28 4.4 CAN 总线通信方式.............................................................................................32 4.4.1 CAN 总线通信硬件电路设计................................................................ 32 4.4.2 CAN 控制器初始化流程.........................................................................33 4.5 系统软件设计..................................................................................................... 34
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南京工业大学本科毕业论文
Design and development of hybrid vehicle drive system Abstract This paper is based on a hybrid electric vehicle research project, thesis binding according to the requirements of today's driving hybrid cars and other elements of market analysis hybrid vehicles most reasonable power coupling mode, by separating the planet wheel torque of the engine, not only can It can also drive motor to charge the battery. And then the baker various motors contrast, select the permanent magnet synchronous motor having a large speed range, with good power characteristics and the maximum torque of the other hardware of choice. Secondly, this paper drive system overall circuit design, including the main circuit, control circuit, protection circuit and draws a hybrid drive overall electrical schematics. Meanwhile, in order to make the junction between the respective drive system enables data communication, this paper draws SAEJ1939 agreement to develop a complete drive system CAN network application layer protocol, and a brief introduction to the power process CAN bus. Finally, this paper carried out the vehicle drive control software part of the design work, the design of the wheel speed monitoring node, node acceleration control procedures, current and voltage monitoring nodes and each node.