轮毂电机独立驱动纯电动车组合开关系统设计(附件)【字数：9851】
摘 要随着现在车用电器电子设备的快速增长，汽车的电气系统已经变得很复杂并且很庞大，而对其的控制系统都集中在驾驶室内。从线束布置的角度来看，以前的电气系统很大部分都是用单一的点对点连接方式作为通信的方式。这样的连接方式就使得相互之间的联系很少，同时也造成了线束布置的复杂和庞大。为了能够优化电气系统的布线问题，在本文中介绍了一种以CAN总线网络为基础的汽车组合式开关。该组合开关有其优势和特点无触点、智能、使用寿命长、安全性高、可靠性高。CAN总线与汽车电子电控单元（ECU）直接连接，这样的连接可以带来很大程度的优化。第一点是能够减少线束，起到简化布线的作用，只要用2根线来进行通讯。第二点是CAN总线能够使得汽车的检测、维护、保养变得更加方便简单。第三点是这样的连接方式增强了数据传输的安全性和可靠性，也使得安装便携。
目 录
第一章 绪论1
1.1轮毂电机独立驱动纯电动车 1
1.2本文主要研究内容2
1.3汽车开关变革 2
第二章 组合开关设计要求4
2.1组合开关介绍4
2.1.1灯控开关4
2.1.2刮水器控制开关5
2.2组合开关选用5
第三章 组合开关总体设计6
3.1总体设计方案6
3.2灯控开关设计6
3.3刮水器开关设计7
3.3.1电动刮水器变速原理 8
3.3.2电动刮水器工作原理 8
3.4组合开关控制电路图9
第四章 软、硬件设计11
4.1 硬件设计11
4.2 软件设计12
4.3 灯光控制节点设计12
4.3.1灯光控制节点硬件设计 12
4.3.2灯光控制节点软件设计 13
4.4 刮水器控制节点设计方案13
第五章 实验校核 14
结束语 15
致谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
在内燃机的发展已经有一百多年之后，人们开始关注关于电动汽车的研究。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
整个汽车行业又一次考虑汽车诞生之初所运用的能源——电能。电能在汽车行业中的回归是由于很多方面的因素导致的。最为关键的因素就是内燃机对环境的污染过于严重以及能源的短缺。内燃机单纯依靠燃油消耗，而燃油能源的消耗是巨大的。根据数据统计，2014年我国的汽油消耗总量的91%是由于汽车的使用。而车辆的尾气排放是环境污染最大的源头之一，尾气中的一些化学物质是造成雾霾的关键物质。电能是一种二次能源，电动汽车依靠这种二次能源驱动，使得汽车不单单依靠单一的能源了，在能源的使用生命周期中的能源消耗也低于内燃机汽车。与此同时，电能驱动的汽车在行驶过程中没有尾气的排放，那么对环境的污染只集中于发电站，这样，对环境的治理就能够集中治理了[1]。国家发布的的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中，规划了我国电动汽车的发展：到2020年，以电能驱动的新能源汽车产值规模要超过10万亿元。国家在《中国制造2025》把新能源汽车划分到十大重点研究领域中[1]。
1.1 轮毂电机独立驱动纯电动车
根据电动车辆采用的驱动能源可将电动汽车划分为燃料电池汽车、混合动力汽车以及纯电动汽车。在这之中的纯电动汽车的动力源是车载电源，由电机将车载电源中的电能转化为驱动汽车行驶的机械能。因为电机的响应很快，生成的转矩比较精确，所以纯电动汽车除了能够降低环境污染和缓解能源问题外，在提高汽车的操纵稳定性发面也起到了很大的作用。尤其是轮毂电机独立驱动纯电动车，其驱动电机直接安装在驱动轮内或者安装在驱动轮附近，由多个执行机构控制汽车的行驶[2]。
轮毂电机独立驱动纯电动汽车的优点有：
（1）摒弃了传统汽车中复杂的机械传动结构，减轻传动系重量，提高了传动效率。
（2）轮毂电机独立驱动车轮，更能够实现对车辆运动更准确的控制。
（3）汽车制动的时候，是将机械能转变成电能重新储存，这样能提高能源的利用效率。
（4）电能的使用，消除了尾气排放的问题起到了保护环境的作用。
因为取消了很多的机械传动连接，轮毂电机独立驱动纯电动车在汽车行驶控制的可靠性和安全性发面有了更高的要求。对此，轮毂电机独立驱动纯电动汽车对现在汽车电子控制系统的运用更加严苛。现在的一辆汽车中有大约40~60个电子控制单元（ECU）是很正常的。为了能够准确实现汽车运动的协调控制，各个电子控制单元之间需要进行数据上的通信。在过去，汽车制造厂商用导线直接将电子设备相互连接，实现数据上的交换联系。到了现在，车用电子设备的数量已经增加了很多，如果还是用以前的导线直接连接，会使得整个系统变得复杂。因此，以前的电器电子结构就难以实现。
1.2 本文主要研究内容
对于轮毂电机独立驱动纯电动汽车的研究是一项很环保很前沿的研究项目。目前，各所高校的车辆工程系都在做这发面的研究与开发。其中，东南大学在这发面取得相当好的成效。东南大学已经搭建了一架由轮毂电机独立驱动的纯电动汽车，而我分配到的设计任务是电动车上组合开关的设计，对此也感到十分荣幸。
在今天，组合开关是一件很成熟的车用产品。组合开关是随着车用电器电子的出现而必然出现的产物。它控制着车用电器电子设备的使用，能够准确有效的开启或关闭车上电器设备，并将电器设备的使用情况实时有效得到反馈在仪表上。
1.3 汽车开关的变革
/
/
a）分散控制开关 b）组合控制开关
图11 组合开关变革图
车用组合开关的变革，是由于车用电器电子设备的不断增加，才发生改变的。车用电器电子设备是由少变多，汽车的开关也就会由原来的简单量少，变得复杂多变。人们对开关的控制也就需要集中控制。至此，组合开关的出现实现人们对车辆电器使用的控制简化也比较集中，方便人们在驾车时的使用，一定程度上减少车辆行驶时的危险。
车辆刚现世时，虽然满足了人们出行的方便，但是那时的汽车并没有什么车用设备。所以那时的汽车也仅仅有一个控制接通汽车动力源的单一的开关，就是现在所说的点火开关。
目 录
第一章 绪论1
1.1轮毂电机独立驱动纯电动车 1
1.2本文主要研究内容2
1.3汽车开关变革 2
第二章 组合开关设计要求4
2.1组合开关介绍4
2.1.1灯控开关4
2.1.2刮水器控制开关5
2.2组合开关选用5
第三章 组合开关总体设计6
3.1总体设计方案6
3.2灯控开关设计6
3.3刮水器开关设计7
3.3.1电动刮水器变速原理 8
3.3.2电动刮水器工作原理 8
3.4组合开关控制电路图9
第四章 软、硬件设计11
4.1 硬件设计11
4.2 软件设计12
4.3 灯光控制节点设计12
4.3.1灯光控制节点硬件设计 12
4.3.2灯光控制节点软件设计 13
4.4 刮水器控制节点设计方案13
第五章 实验校核 14
结束语 15
致谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
在内燃机的发展已经有一百多年之后，人们开始关注关于电动汽车的研究。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
整个汽车行业又一次考虑汽车诞生之初所运用的能源——电能。电能在汽车行业中的回归是由于很多方面的因素导致的。最为关键的因素就是内燃机对环境的污染过于严重以及能源的短缺。内燃机单纯依靠燃油消耗，而燃油能源的消耗是巨大的。根据数据统计，2014年我国的汽油消耗总量的91%是由于汽车的使用。而车辆的尾气排放是环境污染最大的源头之一，尾气中的一些化学物质是造成雾霾的关键物质。电能是一种二次能源，电动汽车依靠这种二次能源驱动，使得汽车不单单依靠单一的能源了，在能源的使用生命周期中的能源消耗也低于内燃机汽车。与此同时，电能驱动的汽车在行驶过程中没有尾气的排放，那么对环境的污染只集中于发电站，这样，对环境的治理就能够集中治理了[1]。国家发布的的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中，规划了我国电动汽车的发展：到2020年，以电能驱动的新能源汽车产值规模要超过10万亿元。国家在《中国制造2025》把新能源汽车划分到十大重点研究领域中[1]。
1.1 轮毂电机独立驱动纯电动车
根据电动车辆采用的驱动能源可将电动汽车划分为燃料电池汽车、混合动力汽车以及纯电动汽车。在这之中的纯电动汽车的动力源是车载电源，由电机将车载电源中的电能转化为驱动汽车行驶的机械能。因为电机的响应很快，生成的转矩比较精确，所以纯电动汽车除了能够降低环境污染和缓解能源问题外，在提高汽车的操纵稳定性发面也起到了很大的作用。尤其是轮毂电机独立驱动纯电动车，其驱动电机直接安装在驱动轮内或者安装在驱动轮附近，由多个执行机构控制汽车的行驶[2]。
轮毂电机独立驱动纯电动汽车的优点有：
（1）摒弃了传统汽车中复杂的机械传动结构，减轻传动系重量，提高了传动效率。
（2）轮毂电机独立驱动车轮，更能够实现对车辆运动更准确的控制。
（3）汽车制动的时候，是将机械能转变成电能重新储存，这样能提高能源的利用效率。
（4）电能的使用，消除了尾气排放的问题起到了保护环境的作用。
因为取消了很多的机械传动连接，轮毂电机独立驱动纯电动车在汽车行驶控制的可靠性和安全性发面有了更高的要求。对此，轮毂电机独立驱动纯电动汽车对现在汽车电子控制系统的运用更加严苛。现在的一辆汽车中有大约40~60个电子控制单元（ECU）是很正常的。为了能够准确实现汽车运动的协调控制，各个电子控制单元之间需要进行数据上的通信。在过去，汽车制造厂商用导线直接将电子设备相互连接，实现数据上的交换联系。到了现在，车用电子设备的数量已经增加了很多，如果还是用以前的导线直接连接，会使得整个系统变得复杂。因此，以前的电器电子结构就难以实现。
1.2 本文主要研究内容
对于轮毂电机独立驱动纯电动汽车的研究是一项很环保很前沿的研究项目。目前，各所高校的车辆工程系都在做这发面的研究与开发。其中，东南大学在这发面取得相当好的成效。东南大学已经搭建了一架由轮毂电机独立驱动的纯电动汽车，而我分配到的设计任务是电动车上组合开关的设计，对此也感到十分荣幸。
在今天，组合开关是一件很成熟的车用产品。组合开关是随着车用电器电子的出现而必然出现的产物。它控制着车用电器电子设备的使用，能够准确有效的开启或关闭车上电器设备，并将电器设备的使用情况实时有效得到反馈在仪表上。
1.3 汽车开关的变革
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a）分散控制开关 b）组合控制开关
图11 组合开关变革图
车用组合开关的变革，是由于车用电器电子设备的不断增加，才发生改变的。车用电器电子设备是由少变多，汽车的开关也就会由原来的简单量少，变得复杂多变。人们对开关的控制也就需要集中控制。至此，组合开关的出现实现人们对车辆电器使用的控制简化也比较集中，方便人们在驾车时的使用，一定程度上减少车辆行驶时的危险。
车辆刚现世时，虽然满足了人们出行的方便，但是那时的汽车并没有什么车用设备。所以那时的汽车也仅仅有一个控制接通汽车动力源的单一的开关，就是现在所说的点火开关。
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