插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺，尤其是涉及一種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]插電式混合動力汽車是一種結(jié)合純電動汽車和常規(guī)混合動力汽車特點的一種特殊構(gòu)型，其攜有大容量的動力電池組可通過電網(wǎng)充電，具有一定的純電動行駛里程。插電式混合動力汽車由于其特殊的能量分配結(jié)構(gòu)，動力源的控制較傳統(tǒng)的混合動力系統(tǒng)更為復(fù)雜，因此高效節(jié)能的能量管理策略成為插電式混合動力汽車研究的關(guān)鍵。硬件在環(huán)仿真是整車控制系統(tǒng)“V”循環(huán)開發(fā)流程的關(guān)鍵步驟，硬件在環(huán)仿真可以最大限度的模擬實車測試環(huán)境，不僅可以驗證控制系統(tǒng)控制策略的有效性，而且能夠在線匹配并優(yōu)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，提高控制系統(tǒng)的設(shè)計成功率和減小研制風(fēng)險，因此硬件在環(huán)仿真成為整車控制系統(tǒng)開發(fā)過程不可或缺的環(huán)節(jié)。
[0003]現(xiàn)有的插電式混合動力汽車能量管理硬件在環(huán)仿真平臺，主要采用傳統(tǒng)整車控制系統(tǒng)開發(fā)的商業(yè)化工具鏈，如LabCar系統(tǒng)，dSPACE系統(tǒng)，ADRTS系統(tǒng)等，其模型的下載與工具鏈的配置過程均比較繁瑣。同時，插電式混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)多運用CAN總線進行各動力部件的協(xié)調(diào)控制，但由于插電式混合動力汽車具有動力部件較多、能量管理較為復(fù)雜等特點，插電式混合動力汽車的能量管理對CAN總線的性能要求較高，而現(xiàn)有的硬件在環(huán)仿真平臺無法實時監(jiān)測CAN總線上的信號以及總線傳遞的報文，即無法對CAN總線拓撲結(jié)構(gòu)及其通信質(zhì)量進行監(jiān)測和評價，從而降低了插電式混合動力汽車整車能量管理策略的開發(fā)效率。為解決這一問題，本發(fā)明提供一種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺，不僅能夠有效的模擬實車環(huán)境，實現(xiàn)控制策略的駕駛員在環(huán)仿真，還能通過CANoe軟件監(jiān)控和評價CAN總線上的信號以及總線相關(guān)報文，即通過建立駕駛員一控制器硬件一CAN總線在環(huán)的控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真、實現(xiàn)對所開發(fā)的插電式混合動力汽車能量管理策略的綜合性能評價。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺，以克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。首先建立帶MotoHwak模塊的MATLAB/Simulink模型，并基于MotoTune控制系統(tǒng)的開發(fā)流程，將能量管理控制策略刷寫進入實物控制器，實現(xiàn)了控制策略的硬件化。通過Simulink自動代碼生成技術(shù)生成PHEB仿真模型的實時內(nèi)核，并通過CANoe軟件下載到VTSytem實時仿真系統(tǒng)中，從而建立被控對象的實時仿真模型，最后通過真實的CAN總線將控制系統(tǒng)和實時仿真機連接起來，利用實物控制器取代仿真模型中的整車控制器模型，并利用CANoe軟件測量CAN總線上的信號以及總線相關(guān)數(shù)據(jù)，并對CAN總線的通信質(zhì)量進行監(jiān)測和評價。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]—種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺，包括PC上位機、整車控制器、集線器、VT system實時仿真系統(tǒng)、CANoe軟件、MotoTune軟件、制動踏板、油門踏板、鑰匙開關(guān)。所述的PC上位機安裝CANoe軟件、MotoTune軟件，并通過Kvaser CAN卡與集線器連接；所述集線器連接整車控制器、VT system實時仿真系統(tǒng)、PC上位機、鑰匙開關(guān)；所述整車控制器連接VT system實時仿真系統(tǒng)、制動踏板、油門踏板、集線器；所述VT system實時仿真系統(tǒng)連接整車控制器、制動踏板、油門踏板、集線器。
[0007]所述PC上位機利用MATLAB/Simulink軟件搭建插電式混合動力汽車整車模型，并生成實時仿真內(nèi)核，利用CANoe軟件將實時仿真內(nèi)核下載至所述VTSystem實時板卡中，建立控制系統(tǒng)的測試環(huán)境；同時PC上位機利用帶有MotoHawk模塊的MATLAB/Simulink軟件建立整車能量管理策略模型，并利用MotoTune軟件通過Kvaser CAN卡下載至所述整車控制器。所述整車控制器采集油門踏板信號、制動踏板信號、鑰匙開關(guān)信號，通過真實CAN總線接收VT實時板卡傳輸?shù)姆答佇盘枺鶕?jù)刷寫的整車能量管理策略判斷整車運行狀態(tài)，并將S0C信號、車速信號發(fā)送至真實CAN總線。所述VTSystem實時仿真系統(tǒng)通過真實CAN總線接收整車控制器傳輸信號，并將需求轉(zhuǎn)矩信號、需求轉(zhuǎn)速信號、需求制動力矩信號發(fā)送至真實CAN總線。所述PC上位機利用專業(yè)CAN總線仿真軟件CANoe對總線環(huán)境實現(xiàn)監(jiān)測和評價，完成硬件在環(huán)仿真平臺的開發(fā)。
[0008]所述的各件動態(tài)仿真模型包括:
[0009]發(fā)動機模型，用于接收實物整車控制器指令并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，傳輸至整車動力學(xué)模型，反饋發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號，并記錄油耗；
[0010]電動機模型，用于接收實物整車控制器指令并輸出相應(yīng)的電動機轉(zhuǎn)矩至整車動力學(xué)模型，輸出電動機功率至電池模型，反饋電動機轉(zhuǎn)速信號；
[0011]ISG電機模型，用于接收實物整車控制器指令并輸出相應(yīng)的發(fā)電功率至電池模型；
[0012]車輛動力學(xué)模型，用于接收實物整車控制器指令以及發(fā)動機模型、電動機模型傳輸信號，并輸出車速實時反饋給實物整車控制器。
[0013]電池模型:用于接收ISG電機模型、電動機模型傳輸信號，并將S0C反饋給實物整車控制器；
[0014]能量管理策略模型:用于接收VT system實時仿真系統(tǒng)指令，并將相應(yīng)信號反饋至VT system實時仿真系統(tǒng)。
[0015]所述的PC機利用帶有MotoHawk模塊的MATLAB/Simulink建立整車控制策略模型后，通過自動代碼生成轉(zhuǎn)換為C代碼，與底層驅(qū)動C代碼相銜接后整體編譯成*.srz文件，利用MotoTune軟件通過Kvaser CAN卡下載至所述整車控制器。
[0016]所述的PC機利用CANoe軟件建立整車模型通信框架。所述PC機建立插電式混合動力汽車整車模型后，通過自動代碼生成轉(zhuǎn)換為C代碼，與底層驅(qū)動C代碼相銜接后整體編譯成*.dll文件，嵌入至CANoe整車模型中；利用CANoe總線仿真軟件將整車模型下載至VTSystem實時板卡中。
[0017]VT System實時仿真系統(tǒng)通過真實CAN總線將模型相關(guān)信號反饋到實物整車控制器。所述油門踏板、制動踏板與鑰匙開關(guān)組成駕駛員系統(tǒng)，將信號傳遞至整車控制器。整車控制器接收相關(guān)輸入信號，同樣利用真實CAN總線將控制信號傳輸?shù)絍T System實時仿真系統(tǒng)。
[0018]所述控制策略模型與插電式混合動力汽車整車模型均可嵌入PC機中的CANoe模型。在CANoe模型中，利用真實的實物整車控制器取代能量管理策略模型，并用真實CAN總線取代模型中的虛擬CAN總線，以達到硬件在環(huán)仿真試驗的準確性。所述VT System實時仿真系統(tǒng)與所述實物整車控制器內(nèi)的相關(guān)模型均可通過CANoe軟件進行測量和標定，同時也可通過CANoe軟件實時觀測總線負載率、錯誤幀、報文遲滯、發(fā)送間隔等總線數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)的觀測和記錄。所述CANoe采用基于CCP協(xié)議J1939的CAN通信協(xié)議。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]1)在整車控制器開發(fā)的前期，采用該平臺可以預(yù)測和評估插電式混合動力汽車在各種不同工況下的能量管理策略仿真效果；
[0021]2)利用該平臺，在硬件在環(huán)仿真過程中，所述PC上位機可以通過CANoe軟件測量和標定所述VT System實時仿真系統(tǒng)與所述整車控制器內(nèi)模型的相關(guān)參數(shù)，并可以實時監(jiān)測CAN總線上總線負載率、錯誤幀、報文遲滯、發(fā)送間隔等總線數(shù)據(jù)，并對CAN總線的通信質(zhì)量進行監(jiān)測和評價；；
[0022]3)相較于現(xiàn)有的硬件在環(huán)仿真平臺，該平臺簡化了試驗設(shè)備，縮小了平臺體積，提高了硬件在環(huán)測試的執(zhí)行效率，并縮短了插電式混合動力汽車能量管理策略的開發(fā)時間；
【附圖說明】
:
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]其中1.PC上位機；2.Kvaser CAN卡；3.集線器；4.VTSystem實時仿真系統(tǒng)；5.整車控制器；6.鑰匙開關(guān)；7.制動踏板；8.油門踏板；9.VT實時板卡；10.VT CAN總線板卡；
11.VT信號采集板卡；12.MotoTune軟件；13.CANoe軟件。
[0025]圖2為本發(fā)明的信號流程圖；
[0026]圖3為本發(fā)明插電式混合動力汽車動力總成圖；
[0027]圖4為本發(fā)明插電式混合動力汽車能量管理策略圖
[0028]圖5為本發(fā)明進行硬件在環(huán)仿真結(jié)果圖
[0029]其中，圖5(a)為速度跟隨圖，圖5(b)為CAN總線通信監(jiān)測圖
【具體實施方式】
:
[0030]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0031]如圖1、圖2所示，一種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺，包括PC上位機(1)、Kavaser CAN卡(2)、集線器(3