基于flexray总线的轮毂电机差速控制分析

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1、武汉理_r：大学硕士学位论文商和组织的重视。自90年代起，日本就推出了一系列轮毂电机驱动的纯电动汽车。通用在2002年北美国际车展上推出的燃料电池概念车“自主魔力”(Autonomy)采用的就是轮毂电机驱动，该公司在2003通用汽车能源动力高新科技全球巡展中展出了采用轮毂电机技术的雪佛兰S．10试验车这款混合动力皮卡车的两个后车轮内分别安装一台这种特殊的电机后，所产生的扭矩要比普通的S．10四缸皮卡车高出60％14

2、。与此同时，各大厂商加大了对轮毂电机的研发力度，高性能的新型轮毂电机不断涌现。在国内，对轮毂电机汽车的研发热度一直高涨。哈

3、尔滨工业大学电动汽车研究所研制开发的EV96．1型电动汽车采用外转子型轮毂电机【引，同济大学汽车学院在2002年、2003年和2006年分别推出了采用轮毂电机的四轮驱动微型电动汽车动力平台“春晖一号"、“春晖二号’’和“春晖三号"纯电动汽车是未来汽车产业发展的必然趋势。我国政府在应对金融危机的“十大产业振兴规划”和“汽车产业纲要”中，将节能与新能源汽车产业作为加快汽车结构调整，加快汽车产业升级的重要举措【5J，发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋。在关注各种类型汽车发展趋势的时，我们看到像轮毂驱动这种结构形式，既可用于混合动力汽车、燃料

4、电池汽车，又可应用于纯电动汽车，属于应用范围较广的一种驱动结构形式，所以对其研究意义更显重要。目前对于轮毂电机驱动的汽车来说，有两种操控方案可供选择：方案一为机械控制。在这种方案中，保留了传统汽车的机械结构，包括汽车的转向机构、刹车机构等。这种方案符合老驾驶员的驾驶观念，认为机械结构才是最可靠的。方案二为电子差速控制。在这种方案中，去除了转向、刹车等机械结构，代之以线传操作，使用电子差速控制策略来实现正常的直线行驶、转弯、刹车等功能。对比以上两种方案我们发现：方案一的优点在于可以利用现有的科技，研发时间上占据一定优势，机械转向、刹车等机

5、构从人的心理方面来说更加可靠。但其缺点也很明显，采用机械结构的车笨重，对于纯电动的汽车来说，将减少电池的使用效率，不能将电池的能量用在最需要的地方。采用方案二的电子差速控制，则可以改正方案一的缺点，并且随着控制技术和轮毂电机技术的提升，整车的可靠性也得到了保障，选择方案二还有一个优点，就是整乍的布局更加灵活了，汽车的底盘可以设计成扁平状，这样在用于经常上下车的城市公交车2武汉理工人学硕士学位论文方面将有极大的好处。所以，综合以上考量，本文决定选择方案二【61。1．3通信总线选择上文选择了方案二作为本轮毂电机小型车的控制方式，也即本控制系

6、统决定采用线控操作，那么选择一款通信总线便成为头等大事。目前用于线控操作的车载网络协议主要有两款：CAN和FlexRay。现今大多数厂家用的是CAN协议，本系统所使用的轮毂电机控制器也是CAN通信，但经研究比较后，本文决定采用FlexRay总线作为控制器的通信协议。1．4本文主要工作内容及安排本文主要工作内容有：(1)分析了FlexRay通信协议，将它和CAN通信协议进行比较，确定采用FlexRay总线。(2)根据整车控制器的功能要求完成硬件系统设计。包括主芯片最小系统电路、电源电路、A／D电路、FlexRay总线通信电路、串口通信电路

7、。(3)研究电子差速控制策略。首先选择适合本系统的轮毂电机，接着分析Ackerman原理模型并根据该模型推导出实现系统控制策略所需的参数，最后提出了自己的电子差速控制策略。(4)根据整车控制器的功能要求完成软件部分。设计了整车控制器A／D模块程序、FlexRay通信模块程序、以及控制策略的实现程序。武汉理一r大学硕士学位论文第2章FlexRay总线协议分析车载现场总线是伴随着汽车电子化出现的，为减少成本和简化线路，各汽车制造商纷纷采用各种总线控制技术，如用于低速网络的LIN总线、中高速网络的CAN总线以及用于车载娱乐系统的IDB．139

8、4总线【6J。这些总线经过十几年的发展，技术标准和产业链都已经十分成熟，但随着汽车不断向高度集成、安全、舒适与可靠的系统方向发展，需要将汽车总线系统提升到更高水平。多传感器、制动器和控制系统应用的大量增加要求将更高的数据传输率、确定特性以及故障容差结合为一体，因此汽车需要新一代总线。此时，作为符合美国汽车工程师协会(SAE)C类网络标准的FlexRay总线将成为主干总线系统的完美选择吲。2．1FlexRay总线简介FlexRay是戴姆勒克莱斯勒公司注册商标。2000年，FlexRay联盟成立，到2009年共有7个核心成员：宝马、博世、戴

9、姆勒、飞思卡尔、通用、恩智浦半导体、大众。2005年12月发布了V2．1A版本协议，2008年6月发布V2．1B版本协议嗍。FlexRay车载网络标准已经成为同类产品的基准，将在未来很多年内，引导整个汽车电