插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環仿真平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種能量管理策略硬件在環仿真平臺，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仿真平臺。
【背景技術】
[0002]插電式混合動力汽車是一種結合純電動汽車和常規混合動力汽車特點的一種特殊構型，其攜有大容量的動力電池組可通過電網充電，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構，動力源的控制較傳統的混合動力系統更為復雜，因此高效節能的能量管理策略成為插電式混合動力汽車研究的關鍵。硬件在環仿真是整車控制系統“V”循環開發流程的關鍵步驟，硬件在環仿真可以最大限度的模擬實車測試環境，不僅可以驗證控制系統控制策略的有效性，而且能夠在線匹配并優化控制系統的關鍵參數，提高控制系統的設計成功率和減小研制風險，因此硬件在環仿真成為整車控制系統開發過程不可或缺的環節。
[0003]現有的插電式混合動力汽車能量管理硬件在環仿真平臺，主要采用傳統整車控制系統開發的商業化工具鏈，如LabCar系統，dSPACE系統，ADRTS系統等，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多運用CAN總線進行各動力部件的協調控制，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，而現有的硬件在環仿真平臺無法實時監測CAN總線上的信號以及總線傳遞的報文，即無法對CAN總線拓撲結構及其通信質量進行監測和評價，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效率。為解決這一問題，本發明提供一種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環仿真平臺，不僅能夠有效的模擬實車環境，實現控制策略的駕駛員在環仿真，還能通過CANoe軟件監控和評價CAN總線上的信號以及總線相關報文，即通過建立駕駛員一控制器硬件一CAN總線在環的控制系統硬件在環仿真、實現對所開發的插電式混合動力汽車能量管理策略的綜合性能評價。
【發明內容】
[0004]本發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仿真平臺，以克服目前現有技術存在的上述不足。首先建立帶MotoHwak模塊的MATLAB/Simulink模型，并基于MotoTune控制系統的開發流程，將能量管理控制策略刷寫進入實物控制器，實現了控制策略的硬件化。通過Simulink自動代碼生成技術生成PHEB仿真模型的實時內核，并通過CANoe軟件下載到VTSytem實時仿真系統中，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數據，并對CAN總線的通信質量進行監測和評價。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]—種插電式混合動力汽車能量管理策略硬件在環仿真平臺，包括PC上位機、整車控制器、集線器、VT system實時仿真系統、CANoe軟件、MotoTune軟件、制動踏板、油門踏板、鑰匙開關。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、PC上位機、鑰匙開關；所述整車控制器連接VT system實時仿真系統、制動踏板、油門踏板、集線器；所述VT system實時仿真系統連接整車控制器、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，并生成實時仿真內核，利用CANoe軟件將實時仿真內核下載至所述VTSystem實時板卡中，建立控制系統的測試環境；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、鑰匙開關信號，通過真實CAN總線接收VT實時板卡傳輸的反饋信號，根據刷寫的整車能量管理策略判斷整車運行狀態，并將S0C信號、車速信號發送至真實CAN總線。所述VTSystem實時仿真系統通過真實CAN總線接收整車控制器傳輸信號，并將需求轉矩信號、需求轉速信號、需求制動力矩信號發送至真實CAN總線。所述PC上位機利用專業CAN總線仿真軟件CANoe對總線環境實現監測和評價，完成硬件在環仿真平臺的開發。
[0008]所述的各件動態仿真模型包括:
[0009]發動機模型，用于接收實物整車控制器指令并將其轉換成相應的發動機轉矩，傳輸至整車動力學模型，反饋發動機的轉速信號，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的電動機轉矩至整車動力學模型，輸出電動機功率至電池模型，反饋電動機轉速信號；
[0011]ISG電機模型，用于接收實物整車控制器指令并輸出相應的發電功率至電池模型；
[0012]車輛動力學模型，用于接收實物整車控制器指令以及發動機模型、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實時仿真系統指令，并將相應信號反饋至VT system實時仿真系統。
[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換為C代碼，與底層驅動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換為C代碼，與底層驅動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實時仿真系統通過真實CAN總線將模型相關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組成駕駛員系統，將信號傳遞至整車控制器。整車控制器接收相關輸入信號，同樣利用真實CAN總線將控制信號傳輸到VT System實時仿真系統。
[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，以達到硬件在環仿真試驗的準確性。所述VT System實時仿真系統與所述實物整車控制器內的相關模型均可通過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、發送間隔等總線數據，便于數據的觀測和記錄。所述CANoe采用基于CCP協議J1939的CAN通信協議。
[0019]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0020]1)在整車控制器開發的前期，采用該平臺可以預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實時仿真系統與所述整車控制器內模型的相關參數，并可以實時監測CAN總線上總線負載率、錯誤幀、報文遲滯、發送間隔等總線數據，并對CAN總線的通信質量進行監測和評價；；
[0022]3)相較于現有的硬件在環仿真平臺，該平臺簡化了試驗設備，縮小了平臺體積，提高了硬件在環測試的執行效率，并縮短了插電式混合動力汽車能量管理策略的開發時間；
【附圖說明】
:
[0023]圖1為本發明的結構示意圖；
[0024]其中1.PC上位機；2.Kvaser CAN卡；3.集線器；4.VTSystem實時仿真系統；5.整車控制器；6.鑰匙開關；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為本發明的信號流程圖；
[0026]圖3為本發明插電式混合動力汽車動力總成圖；
[0027]圖4為本發明插電式混合動力汽車能量管理策略圖
[0028]圖5為本發明進行硬件在環仿真結果圖
[0029]其中，圖5(a)為速度跟隨圖，圖5(b)為CAN總線通信監測圖
【具體實施方式】
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[0030]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術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仿真平臺，包括PC上位機(1)、Kavaser CAN卡(2)、集線器(3