HEV硬件在环仿真系统说明书118.docx
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HEV硬件在环仿真系统说明书118
混合动力多能源控制器检测系统说明书
ABHS
东风电动车辆股份有限公司
湖北汽车工业学院汽车工程系
2009年11月
目录
1、系统概述……………………………………………………4
2、系统硬件设计说明…………………………………………6
电源模块硬件电路设计…………………………………6
脉冲信号输出硬件电路设计……………………………7
开关信号输出硬件电路设计……………………………8
模拟量信号输出硬件电路设计……………………………8
模拟量信号输入硬件电路设计……………………………9
3、系统使用说明………………………………………………10
工作状态指示………………………………………………10
电源状态指示………………………………………………10
多能源智能仪表检测………………………………………10
串行接口……………………………………………………11
连接线束……………………………………………………11
4、应用软件说明………………………………………………12
通讯参数设置………………………………………………13
启动检测功能………………………………………………13
开关量信号控制……………………………………………14
模拟量信号控制……………………………………………15
脉冲信号控制………………………………………………15
输入信号检测………………………………………………16
CAN网络调试………………………………………………17
5、系统操作说明………………………………………………19
6、输出信号标定………………………………………………19
7、成本核算……………………………………………………25
一、系统概述
EQ6110HEV混合动力公交车多能源控制器检测系统应用Freescale公司高性能16位单片机MC9S12DP256为核心控制单元,系统根据车用各类信号的特征要求,实现整车控制器输入开关信号、模拟信号及脉冲信号的仿真模拟,具备整车控制器输出信号检测功能,并可通过独立的CAN总线网络接口,模拟发动机、电动机及蓄电池模块,向整车控制器发布当前指定工况信息,实现对整车控制器的出厂产品检验功能。
系统主要由生成仿真信号的单片机应用系统及基于Labview环境开发的上位机应用软件两部分组成,工作状态下,上位PC机中的应用软件通过串行接口(SCI)发送信息,由单片机应用系统控制生成相应的仿真信号,系统基本组成如图1-1所示。
系统基本外形结构如图1-2所示。
1:
MC9S12DP256最小系统
2:
硬件再环仿真系统串行接口1
3:
硬件再环仿真系统串行接口2
4:
整车控制器串行接口1
5:
整车控制器串行接口2
6:
70芯插座
7:
串行通讯线
8:
电源线
9:
系统工作状态指示
10:
系统电源状态指示
11:
预留信号输出接口
二、系统硬件设计说明
2.1系统电源模块硬件电路设计
多能源控制器检测系统外接交流220V电源,通过稳压电源转换为直流24V输出(最大负载3A),用于模拟车载24V蓄电池工况,该直流24V输出直接为多能源控制器检测系统及多能源控制器系统提供外部电源,基本结构如图2-1-1所示:
AC/DC转换
24V
交流220V
多能源控制器检测系统
多能源控制器系统
图2-1-1电源系统结构
多能源控制器检测系统中,单片机及外围系统使用DC5V电源,系统需将输入直流24V转换为直流5V,为提高可靠性考虑,系统提供两种DC/DC转换方案供用户选择,方案一使用DC/DC转换模块SF12W-Power;方案二使用ST公司的L4973实现DC/DC转换控制。
系统在DC/DC转换模块前向输入端设计有反接保护、过载保护、瞬态过压保护及滤波灯处理电路。
ST公司的L4973在工作状态下输入电压范围为DC8~55V,输出电流最大可至3.5A,L4973外围电路如图2-1-2所示:
其中元件JMP05为3个脚位的单排针,用于两种电源输出方案选择,用户通过跳线帽进行任意设置。
2.2系统脉冲信号输出硬件电路设计
多能源控制器检测系统可生成4路脉冲信号输出,分别用于发动机转速信号、电机转速信号及车速信号的模拟,另一路为预留输出信号,为提高系统兼容性考虑,四路脉冲信号设计为集电极开路输出,输出信号电压类型由用户端设计方案确定,系统脉冲信号输出硬件电路如图2-2所示:
2.3系统开关信号输出硬件电路设计
多能源控制器检测系统可生成23路开关量信号输出,开关量信号控制端电平为直流5V/0V(由单片机引脚直接控制),开关量输出端电平为直流24V/0V,系统应用光电隔离器件TIP521实现输入、输出信号的电平转换,为满足多能源控制器外部接口信号电平状态要求,系统开关信号输出有两种控制模式,硬件电路如图2-3所示:
2.4系统模拟量信号输出硬件电路设计
多能源控制器检测系统可输出8路模拟量信号,输出电压范围0V~5V,分别用于模拟电流、电压、制动气压、加速踏板、制动踏板及SOC模拟量信号,另2路为备用模拟量信号输出,为实现模拟量信号智能化控制功能,系统应用数字电位器控制模拟量信号输出,相对于传统的机械电位器,数字电位器除可通过数字化信号控制外,还具备调节精度高、稳定性好、可靠性高及使用寿命长等特点。
本系统中应用美国DALLAS公司生产的256结点双数字电位器DS1267,单片机通过SPI接口实现控制功能,硬件电路如图2-4所示:
2.5系统模拟量信号输入硬件电路设计
多能源控制器检测系统中模拟量信号采集模块用于直流0V~5V范围内的模拟信号采集功能,模拟信号经调理后传输至单片机A/D转换引脚,系统包含8路模拟信号调理电路,其中7路用于输出模拟信号检测,另一路为踏板(低电压)信号检测,信号调理电路如图2-5所示:
三、系统使用说明
3.1工作状态指示
系统工作状态通过单个双色发光二极管指示,系统接通电源后,工作电压正常,发光二极管为红色;当系统与上位PC机连接后,通讯状态正常,发光二极管为绿色指示,如图3-1所示。
3.2电源状态指示
系统由交流220电源供电,经内部集成的电源转换模块输出直流5V及24V两种级别的电压,接通电源后,分别通过2个发光二极管指示电源状态,如图3-2所示。
3.3多能源智能仪表检测
系统内部集成整车控制器中对“多能源智能仪表”故障报警控制信号的检测接口,包含蜂鸣器及发光二极管报警控制信号检测,如图3-3所示。
蜂鸣器
3.4串行接口
系统电路板上集成4个9针孔式插座,用于标准串行通讯线的连接,其中1、2为硬件再环仿真控制系统串行接口,3、4为整车控制器串行接口,如图3-4所示。
3.5连接线束
HEV硬件在环仿真系统与整车控制器间通过线束连接,线束两侧为同型号的70芯插头,两侧70芯插头定义相同,可任意与系统插接。
四、应用软件说明
基于Labview环境开发的上位PC机应用软件,用于实现用户控制信息的输入及在环仿真控制系统检测状态的反馈和指示,应用软件界面如图4-1所示,主要具备如下功能:
1、输出开关量信号控制。
2、输出模拟量信号控制
3、输出脉冲量信号控制
4、整车控制器输出信号检测状态
5、控制系统通讯参数设置
6、总线调试界面/信号调试界面切换
4.1通讯参数设置
启动应用软件后,单击软件主界面上的【参数设置】按钮,弹出串口通讯参数设置对话框,可根据系统需求设置串行端口、比特率、停止位、奇偶校验等通讯参数,并通过对话框中的按钮选择存储、调入等功能操作,控制界面如图4-2所示。
4.2启动检测功能
单击软件界面上的【开始】按钮,按钮状态改变,系统启动串行通讯功能,与单片机应用系统实现正确握手连接后,进入正常工作模式,如图4-3所示。
图4-3检测功能启动
4.3开关量信号控制
系统在正常工作模式下,单击开关量输出控制区域内的按钮,可对选择相应的信号状态,如图4-4所示。
4.4模拟量信号控制
模拟量信号的控制有手动、来回、单向三种模式选择,在手动控制模式下,拖动制动气压、SOC、制动踏板、踏板的状态条或电压、电流的指针,选择当前模拟量输出参数,或直接在对应的数字框内设置。
在来回控制模式下,设置增量系数后,系统自动实现模拟量信号的周期性变化控制,到达满度后,自动改变增量方向循环运行。
在单向控制模式下,设置增量系数后,系统自动实现模拟量信号的周期性变化控制,到达满度后停止,系统界面如图4-5所示。
4.5脉冲量信号控制
脉冲量信号的控制有手动、来回、单向三种模式选择,在手动控制模式下,拖动电机转速、车速、发动机转速的指针或直接在对应数字框内进行脉冲量输出参数的设置。
在来回控制模式下,设置增量系数后,系统自动实现模拟量信号的周期性变化控制,到达满度后,自动改变增量方向循环运行。
在单向控制模式下,设置增量系数后,系统自动实现模拟量信号的周期性变化控制,到达满度后停止,如图4-6所示。
图4-6脉冲量信号控制
4.6输入信号检测
系统在正常工作状态下对整车控制器的输出控制信号进行状态检测,检测结果在应用软件界面中的状态显示区域内指示,如图4-7所示。
图4-7输入信号检测
4.7CAN网络调试
CAN网络数据调试界面如图4-8所示,该界面包含发动机、AMT、电池及电机模块CAN总线网络终端的数据控制,点击界面中“发动机”、“AMT”、“电池”、“电机”标识符后,激活该终端模块进行CAN总线网络数据传输。
五、系统操作说明
系统主要用于EQ6110HEV混合动力城市公交车的整车控制器检测,工作状态下,各模块连接如下图示。
六、输出信号标定
6.1车速信号MAP标定
车速信号标定MAP文件:
车速MAP-东风5挡箱(F00).xls
1
2
1:
地址栏内容为车速公里数,数据范围0~127公里。
2:
数据栏内容为对应的车速频率。
6.2加速踏板信号MAP标定
加速踏板信号标定MAP文件:
加速踏板查表参数(400).xls
1
2
1:
地址栏内容为加速踏板值(百分比)。
2:
数据栏为加速踏板模拟量信号输出控制值,其中输出模拟量信号=输出控制值×20mv
6.3制动气压信号MAP标定
制动气压信号标定MAP文件:
制动气压查表参数(900).xls
1
2
1:
地址栏内容为制动气压数值当量,制动气压实际数据范围0~10,制动气压数值当量=制动气压实际数据×20。
2:
数据栏内容为制动气压模拟量信号输出控制值,其中输出模拟量信号=输出控制值×20mv
6.4电流信号MAP标定
电流信号标定MAP文件:
电流查表参数(700).xls
1
2
1:
地址栏内容为电流数值当量,电流实际数据范围-150A~350A,电流数值当量=电流实际数据+150A。
2:
数据栏内容为电流模拟量信号输出控制值,其中输出模拟量信号=输出控制值×20mv
6.5电压信号MAP标定
电压信号标定MAP文件:
电压查表参数(500).xls
2
1
1:
地址栏内容为电压数值当量,电压实际数据范围0V~500V,电压数值当量=电压实
2:
数据栏内容为电压模拟量信号输出控制值,其中输出模拟量信号=输出控制值×20mv
6.6发动机油门信号MAP标定
发动机油门信号标定MAP文件:
发动机油门参数(D00).xls
1:
地址栏内容为AD采样数据。
2:
数据栏内容为发动机油门标定数据。
实际油门数据通过计算得出,计算方法为;
发动机油门=发动机油门标定数据*0.4*100%
6.7发动机辅助油门信号MAP标定
发动机辅助油门信号标定MAP文件:
发动机辅助油门参数(E00).xls
1:
地址栏内容为AD采样数据。
2:
数据栏内容为发动机辅助油门标定数据。
实际辅助油门数据通过计算得出,计算方法为;
发动机辅助油门=发动机辅助油门标定数据*0.4*100%
七、成本核算
表7-1HEV硬件在环仿真系统元器件清单
序号
元件
单价(元)
数量
合计(元)
供货商
1
MC9S12DP256
200
1
200
深圳首天
2
DS1267
23.0
4
92
深圳首天
3
TLP521
0.68
37
25.16
深圳首天
4
L4973
14.0
1
14.0
深圳首天
5
DB9插头
0.95
4
3.80
深圳首天
6
10K电位器
1.00
1
1.00
深圳首天
7
双排针
0.80
4
3.20
深圳首天
8
14芯插座
1.80
1
1.80
深圳首天
9
4芯电源插座
0.50
1
0.50
深圳首天
10
330µ/50V电解电容
0.60
1
0.60
深圳首天
11
100µ/50V电解电容
0.11
1
0.11
深圳首天
12
贴片电容
0.047
42
1.974
深圳首天
13
贴片电阻
0.013
135
1.755
深圳首天
14
70芯插座
69.50
1
69.50
深圳首天
15
IN4001
0.14
1
0.14
深圳首天
16
IN5819
0.18
1
0.18
深圳首天
17
蜂鸣器
1.50
1
1.50
深圳首天
18
单色发光二极管
0.12
3
0.36
深圳首天
19
双色发光二极管
1.00
1
1.00
深圳首天
20
自恢复保险
1.20
1
1.20
深圳首天
21
单排针
0.16
1
0.16
深圳首天
22
150µH电感
3.0
1
3.0
深圳首天
23
测试座
0.50
6
3.0
深圳首天
24
9014
0.09
9
0.81
深圳首天
25
标准串口线
6.00
1
6.00
深圳首天
26
交流220V电源线
5.00
1
5.00
深圳首天
27
开关电源
70.0
1
70.0
深圳首天
28
机箱
70.0
1
70.0
东方光绘
29
跳线帽
0.065
14
0.91
深圳首天
30
贴片LED
0.13
1
0.13
深圳首天
31
8M无源晶振
0.43
1
0.43
深圳首天
32
4芯插座
0.85
1
0.85
深圳首天
33
3芯插座
0.40
1
0.40
深圳首天
34
双排座
0.80
2
1.60
深圳首天
35
8282C250
5.75
5
28.75
深圳首天
36
MAX232
7.80
1
7.80
深圳首天
37
MC34064
4.50
1
4.50
深圳首天
38
LM336-5
0.80
1
0.80
深圳首天
39
印刷电路板
65.0
1
65.0
武汉三联
总计
688.809
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