本發(fā)明涉及混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域，具體是一種插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著環(huán)境污染與能源緊缺問題的加劇，機(jī)動(dòng)車尾氣排放問題越來越受到人們的關(guān)注。同時(shí)，石油屬于不可再生資源，如何減少汽車對(duì)傳統(tǒng)石油燃料的依賴，對(duì)于建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)至關(guān)重要。因此，面對(duì)環(huán)境污染和資源日益短缺的雙重壓力，新能源汽車成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。新能源汽車包括純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車和其他新能源汽車等。目前我國(guó)研究的主要方向是混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車。但是，由于目前純電動(dòng)汽車存在充電時(shí)間長(zhǎng)、行駛里程短、充電樁配套設(shè)備不完善等問題，使得電動(dòng)汽車在短期內(nèi)很難廣泛普及。在此情況下，能夠降低油耗同時(shí)減少尾氣排放的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車異軍突起，成為國(guó)內(nèi)外企業(yè)開發(fā)的熱點(diǎn)。

混合動(dòng)力汽車整車控制器(hcu)通過采集混合動(dòng)力汽車加速踏板、檔位、制動(dòng)踏板等信號(hào)來判斷駕駛員的駕駛意圖，監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)(車速、扭矩等)信息并做出判斷處理，向其他車輛系統(tǒng)控制器發(fā)送控制指令，決定車輛運(yùn)行模式?；旌蟿?dòng)力汽車整車控制器是混合動(dòng)力汽車的核心部件，對(duì)汽車的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

目前在整車控制器開發(fā)過程的中存在的一個(gè)問題是使用傳統(tǒng)的手寫代碼開發(fā)模式，這種開發(fā)模式需要大量地反復(fù)修改代碼，造成資源浪費(fèi)且繁瑣，目前國(guó)際上先進(jìn)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)拋棄傳統(tǒng)開發(fā)模式，轉(zhuǎn)用更為科學(xué)，有效的“v”字型開發(fā)流程?！皏”字型開發(fā)流程中良好的仿真平臺(tái)對(duì)開發(fā)階段的模型搭建、模型離線仿真定標(biāo)、優(yōu)化以及測(cè)試階段的硬件在環(huán)測(cè)試都有著至關(guān)重要的作用。目前的仿真平臺(tái)大都只能用于hil測(cè)試，且發(fā)動(dòng)機(jī)及電動(dòng)機(jī)模型構(gòu)造復(fù)雜，測(cè)試效率低。環(huán)境搭建不完善，無法覆蓋全部測(cè)試點(diǎn)，例如申請(qǐng)?zhí)?01511009983.6公開了一種插電式混合動(dòng)力汽車能量管理策略硬件在環(huán)仿真平臺(tái)，該專利通過matlab\simulink模型建立整車模型，但沒有考慮插電式混合動(dòng)力汽車的環(huán)境模型，尤其沒有考慮插電式混合動(dòng)力汽車所特有的充電樁環(huán)境模型，存在不能完整實(shí)現(xiàn)整車控制器仿真環(huán)境的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)。該仿真平臺(tái)可以對(duì)整車控制器進(jìn)行與真實(shí)環(huán)境完全一致的仿真測(cè)試，通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)存在的硬件設(shè)計(jì)和控制算法問題，減少整車控制器在實(shí)際調(diào)試中遇到的問題，提高整車控制器的開發(fā)效率，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)特殊工況下對(duì)hcu的功能測(cè)試，在一定程度上解決整車控制器設(shè)計(jì)難的問題。減少上車失誤率，降低試驗(yàn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短hcu的開發(fā)周期。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)，其特征在于該平臺(tái)包括測(cè)功機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理模塊、模擬整車系統(tǒng)和模擬環(huán)境系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與測(cè)功機(jī)系統(tǒng)和模擬整車系統(tǒng)連接，用來為測(cè)功機(jī)系統(tǒng)和模擬整車系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換；所述模擬環(huán)境系統(tǒng)與模擬整車系統(tǒng)連接；所述測(cè)功機(jī)系統(tǒng)用于得到真實(shí)電動(dòng)機(jī)與真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)；所述模擬環(huán)境系統(tǒng)用于提供外部環(huán)境信息和路況信息給模擬整車系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于：

1)降低了整車控制器軟硬件開發(fā)的難度，縮短了整車控制器軟硬件的開發(fā)周期，提高了整車控制器軟硬件的性能。在一定程度上解決了不能頻繁進(jìn)行實(shí)車實(shí)驗(yàn)的問題。

2)平臺(tái)具有通用性，可以根據(jù)需要進(jìn)行不同的仿真測(cè)試，并不局限于整車控制器的開發(fā)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

3)運(yùn)用測(cè)功機(jī)系統(tǒng)，可以快速準(zhǔn)確的得到電動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)特性，無需搭建復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)模型，具有精度高，響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)

4)構(gòu)建模擬環(huán)境模型，增加充電機(jī)模塊，駕駛員模塊以及道路模塊，更符合插電式混合動(dòng)力汽車的實(shí)際情況，充電機(jī)模塊的加入，使本仿真平臺(tái)更完善，有利于覆蓋被測(cè)整車控制器的全部功能。

5)采用前向建模的方法，前向仿真建模需要建立駕駛員模型，模擬駕駛員做出加速或制動(dòng)操作，模型輸出加速踏板或制動(dòng)踏板信號(hào)并計(jì)算整車需求轉(zhuǎn)矩，再根據(jù)整車控制策略計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。整個(gè)模型的能量傳遞方向是從動(dòng)力源系統(tǒng)到車輪，使仿真平臺(tái)更接近真實(shí)車輛，更符合實(shí)際行駛情況，提高了模型精度。彌補(bǔ)了后向仿真結(jié)構(gòu)的不能直接用于整車控制策略的開發(fā)和測(cè)試，只能用于整車初始開發(fā)階段對(duì)整車結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行初步驗(yàn)證和評(píng)估的缺點(diǎn)。

6)不同于部分專利使用advisor、cruise自帶的整車模型，本專利通過matlab\simulink建立整車模型，具有靈活使用，易于修改的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意框圖；

圖2為本發(fā)明插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)一種實(shí)施例的模擬整車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖(圖中：1、測(cè)功機(jī)系統(tǒng)；2、數(shù)據(jù)處理模塊；3、模擬整車系統(tǒng)；4、模擬環(huán)境系統(tǒng)；5、整車控制器；1.1、電動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)；1.2、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)；3.1、動(dòng)力系統(tǒng)模型；3.2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型；3.3、車輛動(dòng)力學(xué)模型；3.1.1、發(fā)動(dòng)機(jī)模型；3.1.2、電動(dòng)機(jī)模型；3.1.3、動(dòng)力電池模型；3.2.1、離合器模型；3.2.2、變速器模型；3.2.3、主減速器模型；4.1、駕駛員模型；4.2、道路模型；4.3、充電機(jī)模型)

具體實(shí)施方式

下面給出本發(fā)明的具體實(shí)施例。具體實(shí)施例僅用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，不限制本申請(qǐng)權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)(參見圖1-2，簡(jiǎn)稱平臺(tái))，包括測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)處理模塊2、模擬整車系統(tǒng)3和模擬環(huán)境系統(tǒng)4；所述數(shù)據(jù)處理模塊2分別與測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1和模擬整車系統(tǒng)3連接，用來為測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1和模擬整車系統(tǒng)3提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換；所述模擬環(huán)境系統(tǒng)4與模擬整車系統(tǒng)3連接；

所述測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1包括電動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)1.1和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)1.2；所述測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1用于得到真實(shí)電動(dòng)機(jī)與真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)；所述電動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)1.1包括真實(shí)電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)，電動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)連接真實(shí)電動(dòng)機(jī)，用于得到真實(shí)電動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)；所述發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)1.2包括真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)與真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)連接，用于得到真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)；

電動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)連接真實(shí)電動(dòng)機(jī)，真實(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行得到電動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線；通過數(shù)據(jù)處理模塊2將此電動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線存儲(chǔ)到電動(dòng)機(jī)模型3.1.2中，通過查表的方式在整車控制器5發(fā)出的期望轉(zhuǎn)速和期望扭矩命令下直接輸出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與實(shí)際扭矩。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)與真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)連接，真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行得到發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線；通過數(shù)據(jù)處理模塊2將此發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速曲線存儲(chǔ)到發(fā)動(dòng)機(jī)模型3.1.1中，通過查表的方式在整車控制器5發(fā)出的期望轉(zhuǎn)速和期望扭矩命令下直接輸出發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速與實(shí)際扭矩。

所述數(shù)據(jù)處理模塊2用于對(duì)所述電動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制，如對(duì)電動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)的啟?？刂?，并通過數(shù)據(jù)處理模塊2將電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性存儲(chǔ)到模擬整車系統(tǒng)3的電動(dòng)機(jī)模型3.1.2和發(fā)動(dòng)機(jī)模型3.1.1中，以形成電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的特性曲線map圖；所述數(shù)據(jù)處理模塊2還用于實(shí)時(shí)監(jiān)控在環(huán)試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行狀況；

所述模擬整車系統(tǒng)3用于通過動(dòng)力系統(tǒng)模型3.1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型3.2和車輛動(dòng)力學(xué)模型3.3構(gòu)建插電式混合動(dòng)力汽車的虛擬整車模型；所述模擬整車系統(tǒng)3包括動(dòng)力系統(tǒng)模型3.1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型3.2和車輛動(dòng)力學(xué)模型3.3；所述動(dòng)力系統(tǒng)模型3.1包括發(fā)動(dòng)機(jī)模型3.1.1、電動(dòng)機(jī)模型3.1.2和動(dòng)力電池模型3.1.3；所述發(fā)動(dòng)機(jī)模型3.1.1和電動(dòng)機(jī)模型3.1.2均通過數(shù)據(jù)處理模塊2得到特性曲線，通過需求扭矩與油門踏板開度得到實(shí)際輸出扭矩和實(shí)際轉(zhuǎn)速map圖，得到實(shí)際輸出扭矩和實(shí)際轉(zhuǎn)速；發(fā)動(dòng)機(jī)模型3.1.1由matlab/simulink中“l(fā)ook-up”模塊構(gòu)成，內(nèi)置發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性圖，輸入為需求轉(zhuǎn)矩與需求扭矩，查表后得到相對(duì)應(yīng)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與實(shí)際扭矩；電動(dòng)機(jī)模塊3.1.2由matlab/simulink中“l(fā)ook-up”模塊構(gòu)成，內(nèi)置電動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性圖，輸入為需求轉(zhuǎn)矩與需求扭矩，查表后得到相對(duì)應(yīng)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與實(shí)際扭矩。所述動(dòng)力電池模型3.1.3通過thevenin模型建立，其中最大電池容量、電池質(zhì)量、額定總電壓、工作溫度范圍等電池參數(shù)可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目設(shè)定；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型3.2包括離合器模型3.2.1、變速器模型3.2.2和主減速器模型3.2.3；所述離合器模型3.2.1用于實(shí)現(xiàn)在換擋時(shí)的開閉功能，以實(shí)現(xiàn)車輛的換擋功能；所述變速器模型3.2.2用于根據(jù)當(dāng)前車速，選擇合適的檔位調(diào)節(jié)扭矩與轉(zhuǎn)速輸出；所述主減速器模型3.2.3用于根據(jù)具體情況降低扭矩和提高轉(zhuǎn)速，起到減速增扭作用；所述車輛動(dòng)力學(xué)模型3.3通過模擬環(huán)境系統(tǒng)4提供參數(shù)，仿真汽車在行駛過程中的受力，包括坡度阻力、滾動(dòng)摩擦阻力、空氣阻力和慣性阻力；其中坡度阻力在汽車上坡時(shí)存在；滾動(dòng)摩擦阻力與汽車重量、輪胎結(jié)構(gòu)、氣壓、路面性質(zhì)相關(guān)；空氣阻力與汽車形狀、汽車正面投影面積、空氣的相對(duì)速度的平方有關(guān)；當(dāng)汽車的牽引力能夠克服這些阻力時(shí)，汽車才可以行駛；通過車輛動(dòng)力學(xué)模型3.3計(jì)算總的車輛阻力，得到最終的車輛牽引力及車速。

所述模擬環(huán)境系統(tǒng)4用于提供外部環(huán)境信息和路況信息給模擬整車系統(tǒng)3；所述模擬環(huán)境系統(tǒng)4包括駕駛員模型4.1、道路模型4.2和充電機(jī)模型4.3；所述駕駛員模型4.1實(shí)際是一個(gè)車速跟蹤器，駕駛員根據(jù)道路模型4.2的信息控制加速踏板和制動(dòng)踏板，形成一個(gè)閉環(huán)反饋環(huán)節(jié)，使車輛按著駕駛員的意圖行駛。駕駛員模型4.1采用變參數(shù)pi控制算法塔建駕駛員模型，模型輸入?yún)?shù)為設(shè)定車速和實(shí)際車速，駕駛員模型根據(jù)設(shè)定車速和實(shí)際車速之差以及駕駛員加速踏板特性計(jì)算加速踏板和制動(dòng)踏板位置，并輸出給整車控制器5；其中p值取50且i值取0.0005時(shí)可以得到良好的pi調(diào)節(jié)，可以體現(xiàn)駕駛員駕駛意圖及車輛當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。所述道路模型4.2采用國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況，包括udds工況、eudc工況、nycc工況等，駕駛員模型4.1將預(yù)覽點(diǎn)發(fā)送到道路上，作為車輛前方道路上的增量距離，道路模型4.2計(jì)算這些距離的參考坐標(biāo)并將其返回到駕駛員模型4.1；同時(shí)道路模型4.2還包括路段長(zhǎng)度、道路坡度和道路阻力等與道路有關(guān)的信息，這些信息影響了車輛動(dòng)力學(xué)模型3.3中車輛阻力的計(jì)算，道路模型的不同參數(shù)影響了汽車性能，對(duì)車輛的爬坡性能、油耗、剩余soc值等均有影響。所述充電機(jī)模型4.3基于matlab/simulink搭建，充電機(jī)模型4.3符合gb/27930要求的充電機(jī)功能，滿足插電式混合動(dòng)力汽車的直流快充及交流慢充需求。在直流快充模式下，可實(shí)現(xiàn)預(yù)充、恒流充電、恒壓充電和涓流充電等模式。在直流快充過程中，充電機(jī)模型4.3通過can通訊網(wǎng)絡(luò)與整車控制器5實(shí)現(xiàn)信息交互，充電機(jī)模型4.3和bms監(jiān)測(cè)動(dòng)力電池模型3.1.3的電壓、電流和溫度等參數(shù)。充電機(jī)模型4.3模擬直流快充的整個(gè)流程，包括物理連接完成階段、低壓輔助上電階段、充電參數(shù)配置階段、充電階段以及充電結(jié)束階段；物理連接完成階段模擬插頭連接過程；低壓輔助上電階段模擬低壓輔助開啟信號(hào)并發(fā)送握手報(bào)文；充電參數(shù)配置階段模擬充電機(jī)發(fā)送最大輸出能力信號(hào)；充電階段模擬發(fā)送充電狀態(tài)，當(dāng)滿足充電結(jié)束條件時(shí)，發(fā)送充電終止報(bào)文；充電結(jié)束階段模擬充電機(jī)發(fā)送充電機(jī)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。同時(shí)，在發(fā)生充電故障時(shí)，充電機(jī)還可以模擬充電停止，以更接近真實(shí)的各種充電狀況。在交流慢充模式下，充電機(jī)模型4.3模擬供電控制裝置，當(dāng)檢測(cè)出電壓由12v變?yōu)?v再變?yōu)?v時(shí)，允許充電，當(dāng)滿足充電結(jié)束條件時(shí)，交流充電終止。

本發(fā)明插電式混合動(dòng)力汽車整車控制器仿真平臺(tái)的工作原理和工作流程是：

根據(jù)待測(cè)整車控制器5所匹配目標(biāo)車型所使用的真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和真實(shí)電動(dòng)機(jī)，通過測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1的電動(dòng)機(jī)測(cè)功系統(tǒng)1.1和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)1.2得到發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的特性參數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理模塊2控制測(cè)功機(jī)系統(tǒng)1的運(yùn)行，同時(shí)將特性參數(shù)存儲(chǔ)至發(fā)動(dòng)機(jī)模型3.1.1以及電動(dòng)機(jī)模型3.1.2中，通過特性曲線數(shù)據(jù)構(gòu)建發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)輸入輸出模型。

其次根據(jù)待測(cè)整車控制器5所匹配結(jié)構(gòu)搭建模擬整車系統(tǒng)3以及模擬環(huán)境系統(tǒng)4，再根據(jù)待測(cè)整車控制器5功能以及目標(biāo)車型行駛環(huán)境編寫待測(cè)整車控制器5測(cè)試用例，以便覆蓋到整車控制器5的所有工況下的所有功能測(cè)試。

對(duì)整車控制器5進(jìn)行開發(fā)和測(cè)試時(shí)，整車控制器5分別與模擬整車系統(tǒng)3、模擬環(huán)境系統(tǒng)4和數(shù)據(jù)處理模塊2連接；整車控制器5通過模擬環(huán)境系統(tǒng)4提供的外部環(huán)境信息和路況信息向模擬整車系統(tǒng)3發(fā)送命令，通過待測(cè)整車控制器5的控制命令，來查看整車模型是否依據(jù)待測(cè)整車控制器5命令合理正常的運(yùn)行，以此來驗(yàn)證整車控制器5功能；同時(shí)，整車控制器5所發(fā)送的命令信號(hào)，以及得到的反饋信息又顯示在pc機(jī)中。改變環(huán)境系統(tǒng)模型參數(shù)及狀態(tài)，驗(yàn)證整車控制器5能否在不同環(huán)境下正常工作。如果模擬整車系統(tǒng)3的運(yùn)行情況符合待測(cè)整車控制器5的命令信號(hào)，則說明此待測(cè)整車控制器5正常；如果運(yùn)行情況不符合待測(cè)整車控制器的命令信號(hào)，則說明此待測(cè)整車控制器的此項(xiàng)控制命令存在缺陷，通過查看模擬整車系統(tǒng)3的運(yùn)行情況以及開發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷，對(duì)待測(cè)整車控制器5的此項(xiàng)控制策略進(jìn)行調(diào)試更改，多次在本仿真平臺(tái)運(yùn)行，直到使此項(xiàng)控制命令合理有效，根據(jù)以上工作流程，達(dá)到開發(fā)測(cè)試整車控制器5的目的。

本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。