插电式混合动力汽车能量管理策略硬件在环仿真平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能量管理策略硬件在环仿真平台，尤其是涉及一种插电式混合动力汽车能量管理策略硬件在环仿真平台。
【背景技术】
[0002]插电式混合动力汽车是一种结合纯电动汽车和常规混合动力汽车特点的一种特殊构型，其携有大容量的动力电池组可通过电网充电，具有一定的纯电动行驶里程。插电式混合动力汽车由于其特殊的能量分配结构，动力源的控制较传统的混合动力系统更为复杂，因此高效节能的能量管理策略成为插电式混合动力汽车研究的关键。硬件在环仿真是整车控制系统“V”循环开发流程的关键步骤，硬件在环仿真可以最大限度的模拟实车测试环境，不仅可以验证控制系统控制策略的有效性，而且能够在线匹配并优化控制系统的关键参数，提高控制系统的设计成功率和减小研制风险，因此硬件在环仿真成为整车控制系统开发过程不可或缺的环节。
[0003]现有的插电式混合动力汽车能量管理硬件在环仿真平台，主要采用传统整车控制系统开发的商业化工具链，如LabCar系统，dSPACE系统，ADRTS系统等，其模型的下载与工具链的配置过程均比较繁琐。同时，插电式混合动力汽车的整车控制系统多运用CAN总线进行各动力部件的协调控制，但由于插电式混合动力汽车具有动力部件较多、能量管理较为复杂等特点，插电式混合动力汽车的能量管理对CAN总线的性能要求较高，而现有的硬件在环仿真平台无法实时监测CAN总线上的信号以及总线传递的报文，即无法对CAN总线拓扑结构及其通信质量进行监测和评价，从而降低了插电式混合动力汽车整车能量管理策略的开发效率。为解决这一问题，本发明提供一种插电式混合动力汽车能量管理策略硬件在环仿真平台，不仅能够有效的模拟实车环境，实现控制策略的驾驶员在环仿真，还能通过CANoe软件监控和评价CAN总线上的信号以及总线相关报文，即通过建立驾驶员一控制器硬件一CAN总线在环的控制系统硬件在环仿真、实现对所开发的插电式混合动力汽车能量管理策略的综合性能评价。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种插电式混合动力汽车能量管理策略硬件在环仿真平台，以克服目前现有技术存在的上述不足。首先建立带MotoHwak模块的MATLAB/Simulink模型，并基于MotoTune控制系统的开发流程，将能量管理控制策略刷写进入实物控制器，实现了控制策略的硬件化。通过Simulink自动代码生成技术生成PHEB仿真模型的实时内核，并通过CANoe软件下载到VTSytem实时仿真系统中，从而建立被控对象的实时仿真模型，最后通过真实的CAN总线将控制系统和实时仿真机连接起来，利用实物控制器取代仿真模型中的整车控制器模型，并利用CANoe软件测量CAN总线上的信号以及总线相关数据，并对CAN总线的通信质量进行监测和评价。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]—种插电式混合动力汽车能量管理策略硬件在环仿真平台，包括PC上位机、整车控制器、集线器、VT system实时仿真系统、CANoe软件、MotoTune软件、制动踏板、油门踏板、钥匙开关。所述的PC上位机安装CANoe软件、MotoTune软件，并通过Kvaser CAN卡与集线器连接；所述集线器连接整车控制器、VT system实时仿真系统、PC上位机、钥匙开关；所述整车控制器连接VT system实时仿真系统、制动踏板、油门踏板、集线器；所述VT system实时仿真系统连接整车控制器、制动踏板、油门踏板、集线器。
[0007]所述PC上位机利用MATLAB/Simulink软件搭建插电式混合动力汽车整车模型，并生成实时仿真内核，利用CANoe软件将实时仿真内核下载至所述VTSystem实时板卡中，建立控制系统的测试环境；同时PC上位机利用带有MotoHawk模块的MATLAB/Simulink软件建立整车能量管理策略模型，并利用MotoTune软件通过Kvaser CAN卡下载至所述整车控制器。所述整车控制器采集油门踏板信号、制动踏板信号、钥匙开关信号，通过真实CAN总线接收VT实时板卡传输的反馈信号，根据刷写的整车能量管理策略判断整车运行状态，并将S0C信号、车速信号发送至真实CAN总线。所述VTSystem实时仿真系统通过真实CAN总线接收整车控制器传输信号，并将需求转矩信号、需求转速信号、需求制动力矩信号发送至真实CAN总线。所述PC上位机利用专业CAN总线仿真软件CANoe对总线环境实现监测和评价，完成硬件在环仿真平台的开发。
[0008]所述的各件动态仿真模型包括:
[0009]发动机模型，用于接收实物整车控制器指令并将其转换成相应的发动机转矩，传输至整车动力学模型，反馈发动机的转速信号，并记录油耗；
[0010]电动机模型，用于接收实物整车控制器指令并输出相应的电动机转矩至整车动力学模型，输出电动机功率至电池模型，反馈电动机转速信号；
[0011]ISG电机模型，用于接收实物整车控制器指令并输出相应的发电功率至电池模型；
[0012]车辆动力学模型，用于接收实物整车控制器指令以及发动机模型、电动机模型传输信号，并输出车速实时反馈给实物整车控制器。
[0013]电池模型:用于接收ISG电机模型、电动机模型传输信号，并将S0C反馈给实物整车控制器；
[0014]能量管理策略模型:用于接收VT system实时仿真系统指令，并将相应信号反馈至VT system实时仿真系统。
[0015]所述的PC机利用带有MotoHawk模块的MATLAB/Simulink建立整车控制策略模型后，通过自动代码生成转换为C代码，与底层驱动C代码相衔接后整体编译成*.srz文件，利用MotoTune软件通过Kvaser CAN卡下载至所述整车控制器。
[0016]所述的PC机利用CANoe软件建立整车模型通信框架。所述PC机建立插电式混合动力汽车整车模型后，通过自动代码生成转换为C代码，与底层驱动C代码相衔接后整体编译成*.dll文件，嵌入至CANoe整车模型中；利用CANoe总线仿真软件将整车模型下载至VTSystem实时板卡中。
[0017]VT System实时仿真系统通过真实CAN总线将模型相关信号反馈到实物整车控制器。所述油门踏板、制动踏板与钥匙开关组成驾驶员系统，将信号传递至整车控制器。整车控制器接收相关输入信号，同样利用真实CAN总线将控制信号传输到VT System实时仿真系统。
[0018]所述控制策略模型与插电式混合动力汽车整车模型均可嵌入PC机中的CANoe模型。在CANoe模型中，利用真实的实物整车控制器取代能量管理策略模型，并用真实CAN总线取代模型中的虚拟CAN总线，以达到硬件在环仿真试验的准确性。所述VT System实时仿真系统与所述实物整车控制器内的相关模型均可通过CANoe软件进行测量和标定，同时也可通过CANoe软件实时观测总线负载率、错误帧、报文迟滞、发送间隔等总线数据，便于数据的观测和记录。所述CANoe采用基于CCP协议J1939的CAN通信协议。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0020]1)在整车控制器开发的前期，采用该平台可以预测和评估插电式混合动力汽车在各种不同工况下的能量管理策略仿真效果；
[0021]2)利用该平台，在硬件在环仿真过程中，所述PC上位机可以通过CANoe软件测量和标定所述VT System实时仿真系统与所述整车控制器内模型的相关参数，并可以实时监测CAN总线上总线负载率、错误帧、报文迟滞、发送间隔等总线数据，并对CAN总线的通信质量进行监测和评价；；
[0022]3)相较于现有的硬件在环仿真平台，该平台简化了试验设备，缩小了平台体积，提高了硬件在环测试的执行效率，并缩短了插电式混合动力汽车能量管理策略的开发时间；
【附图说明】
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[0023]图1为本发明的结构示意图；
[0024]其中1.PC上位机；2.Kvaser CAN卡；3.集线器；4.VTSystem实时仿真系统；5.整车控制器；6.钥匙开关；7.制动踏板；8.油门踏板；9.VT实时板卡；10.VT CAN总线板卡；
11.VT信号采集板卡；12.MotoTune软件；13.CANoe软件。
[0025]图2为本发明的信号流程图；
[0026]图3为本发明插电式混合动力汽车动力总成图；
[0027]图4为本发明插电式混合动力汽车能量管理策略图
[0028]图5为本发明进行硬件在环仿真结果图
[0029]其中，图5(a)为速度跟随图，图5(b)为CAN总线通信监测图
【具体实施方式】
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[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]如图1、图2所示，一种插电式混合动力汽车能量管理策略硬件在环仿真平台，包括PC上位机(1)、Kavaser CAN卡(2)、集线器(3