摘 要

对于一个物流企业来说，运输环节是整个物流过程中成本最高的，而且燃油车污染严重，不符合国家倡导的绿色可持续发展的政策方针。最重要的是，现在城区内都是对燃油货车限行。为了应对这些难题，普遍采取的策略是将现有的燃油车改装成油电混用或者纯电动。这样的解决方案一是成本不低，二是改装过后的运输车辆还是不能体现纯电动物流车的相对优势。因此，物流车辆纯电动化的改革还是很有必要的，也是顺应时代潮流的。

本文研究的整车控制器，是实现汽车各系统协同工作的关键部件。整车控制器的整体研究流程采用的是控制器开发常用的也是最高效的V型开发流程。本文研究了整车控制器功能、工作模式、控制策略等；设计控制器硬件电路，主要包括：控制器最小系统模块、通信网络、加速踏板的模拟信号电路、输入输出轴速度传感器信号电路、制动踏板的模拟信号电路等；开发了底层软件，包括：初始化子程序模块、信号采集处理子程序、主程序模块、车辆起步控制模块、车辆正常行驶模块等程序。最后通过调试，验证了整车控制系统的可行性。

关键词：电动物流车；整车控制器；硬件；软件

Design of the whole vehicle controller for electric logistics vehicles

ABSTRACT

For a logistics company, the transportation link is the highest cost in the whole logistics process, and the fuel truck pollution is serious, which is inconsistent with the policy of green and sustainable development advocated by the state. Most importantly, fuel trucks are restricted in urban areas. In response to these challenges, a common strategy is to convert existing vehicles into hybrids or pure electrics. But The solution cost more, and the second is that the modified transport vehicles can not reflect the comparative advantages of pure electric logistics vehicles. Therefore, the reform of pure electricization of logistics vehicles is still necessary, and it is also in line with the trend of the times.

The vehicle controller studied in this paper is a key component to realize the collaborative work of various systems of automobiles. The overall research process of the vehicle controller uses the most efficient V-type development process for controller development. This paper studies the vehicle controller function, working mode, control strategy; design controller hardware circuit, including: controller minimum system module, communication network, accelerator pedal analog signal circuit, input and output shaft speed sensor signal circuit,brake pedal analog signal circuit; developed the underlying software, including: initialization subroutine module, signal acquisition and processing subroutine, main program module, vehicle start control module, vehicle normal driving module. Finally,the feasibility of the vehicle control system is verified through debugging

Key words: electric logistics vehicle; vehicle controller; hardware; software

目 录

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外电动汽车发展现状 2

1.2.1 国内电动汽车发展现状 2

1.2.2 国外电动汽车发展现状 5

1.3 国内外整车控制器发展现状 6

1.3.1 国内整车控制器发展现状 6

1.3.2 国外整车控制器发展现状 7

1.4 本文主要研究内容 8

2 整车控制器简介 9

2.1 整车控制器概述 9

2.2 整车控制器功能分析 10

2.3 整车控制器工作模式 11

2.4 整车控制策略 12

2.4.1 驱动控制策略 13

2.4.2 制动控制策略 14

2.4.3 安全控制策略 16

2.5 整车控制器开发流程 18

3 整车控制器硬件设计 20

3.1 电源滤波电路设计 21

3.2 时钟电路设计 21

3.3 复位电路设计 22

3.4 JTAG接口电路 23

3.5 开关信号处理电路设计 23

3.6 踏板信号处理电路设计 24

3.7 CAN通信电路设计 25

3.8 输入输出轴速度传感器信号 26

4 整车控制器软件设计 27

4.1 控制器的软件架构总体设计 27

4.2 控制器的底层软件设计 27

4.2.1 初始化子程序 28

4.2.2 信号采集处理子程序 28

4.3 控制器应用层软件设计 31

4.3.1 主程序模块 32

4.3.2 车辆起步控制模块 34

4.3.3 车辆正常行驶模块 35

4.4 本章小结 35

5 调试及实验分析 37

5.1 开发工具 37

5.2 PCB实物图 37

5.3 调试结果 38

5.4 本章小结 40

6 总结与展望 41

6.1 总结 41

6.2 展望 41

致谢 42

参考文献 43

1 绪论

1.1 研究背景及意义

2019年3月，两会如期召开。在今年的两届会议上，根据可持续发展的理念，许多与会代表和政协委员就怎样有效促进新能源汽车更好、更快地发展提出了建议。在今年的政府工作报告上，也提及了要推动新能源汽车的发展。一段时间以来，新能源车的发展吸引了多个方面的注意。

事实上，2017到2018这两年时间里，针对新能源汽车，国家相继出台了多个政策，在此基础上，各地方行政机构也积极因地制宜地制定促进新能源汽车发展的法规政策，并且对政策法规的实施持续加强监督。2017年12月26日，国家颁布的一则公告建议，自2018年初至2020年末，新能源汽车免征购置税。除此以外，政府还对购买新能源汽车的用户和销售新能源汽车的商家进行补贴，初始阶段的补贴力度相当之大，然而到了2019年，电动汽车免购置税的政策虽然还在执行，但是相应的补贴额度却大幅下降，部分车型的下降幅度甚至超过了50%。补贴的下降意味着电动汽车生产企业需要大幅降低生产成本，否则就只能由消费者买单。尽管如此，仍旧不能减缓电动汽车一路看好的发展态势。前几年，电动汽车发展最大的瓶颈问题是车辆行驶途中缺电时，不容易找到充电的地方^[1]，而现在，在国家政策的引导下，城市区域和高速路段的加油站也都相继建设上了充电设施，为电动物流车的普及发展营造了一个良好的环境。现阶段，除了车和充电设备的问题外，城市区域关于物流车辆的限行也是困扰物流企业的一个重要难点，限行的本意是避免货车进入城区后容易产生污染问题（包括噪声污染、尾气排放污染等）和交通拥堵问题，而电动物流车没有噪声污染、不排放尾气、车型小、行驶灵活机动，可以很大程度上改善这些不利因素。因此部分城市现在为了促进本地物流活动的发展不受限制，逐步开放了新能源物流车的路权，即城区内对电动物流车将不再限行或者降低了限行要求和放宽了限行时间，无疑，这才是电动物流车快速推广最好的举措。

一方面，除了上述的国家和地方采取的各种支持、促进政策外，另一方面，国家还采取了双积分政策，这一政策将强制汽车生产企业加入到电动汽车的发展中来，否则将给予一定的处罚。此举保障了电动汽车产业能够得到更多的资金和资源投入，是对已发布的一系列促进政策的有力补充。同时，为刺激国内的电动汽车市场，使国内车企在电动汽车领域活跃起来，在2018年5月，国家将整车的进口税率根据不同的车型分别下调了5%和10%，与整车密切相关的零部件进口税率降至6%。两个月后，新能源汽车外商在国内投资的股份占比不再受到限制。于是，上海特斯拉电动汽车应运而生。特斯拉在电动汽车方面的技术目前是全球领先的，虽然特斯拉进入中国使得国内车企将面临与全球顶尖技术同台竞技的困难局面，但是这一举措既可以提高国内电动汽车的整体标准，也激励了国内电动汽车企业不断提升自身的技术水平，对电动汽车在国内的发展起到了极大的推动作用。

1.2 国内外电动汽车发展现状

1.2.1 国内电动汽车发展现状

2018年一整年，我国新能源汽车生产量是127万辆，销售量是126万辆，相比于2017年都增长了近60%^[2]，并且产销比基本持平，生产量和销售量在这一年达到历史新高度的同时，也是遥遥领先于其他各国的。这一组数据表明，我国新能源汽车的发展不仅速度惊人，而且已经得到了消费者的充分认可。126万辆的销售量中，有20万辆是新能源商用车，占比为16%，可见，新能源商用车正在逐渐普及，并且普及的速度正在稳步提升，这一现象正符合国家目前极力促进的由燃油物流车向电动物流车的方向发展。