CN105511326A - 一种电动汽车整车控制器的标定系统和标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种电动汽车整车控制器的标定系统和标定方法。该标定系统包括：硬件在环子系统，用于接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将所述操作指令发送到整车控制器，并接收整车控制器基于所述操作指令返回的控制信号，基于所述整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行所述控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器；标定装置，用于从整车控制器获取所述执行结果数据，并基于所述执行结果数据向整车控制器发送标定数据。

Description

一种电动汽车整车控制器的标定系统和标定方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地，涉及一种电动汽车整车控制器的标定系统和标定方法。

背景技术

能源短缺、石油危机和环境污染愈演愈烈，给人们的生活带来巨大影响，直接关系到国家经济和社会的可持续发展。世界各国都在积极开发新能源技术。电动汽车作为一种降低石油消耗、低污染、低噪声的新能源汽车，被认为是解决能源危机和环境恶化的重要途径。混合动力汽车同时兼顾纯电动汽车和传统内燃机汽车的优势，在满足汽车动力性要求和续驶里程要求的前提下，有效地提高了燃油经济性，降低了排放，被认为是当前节能和减排的有效路径之一。

整车控制器(VehicleControlUnit，VCU)通过采集电动汽车加速踏板、挡位、制动踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图，监测车辆状态(车速、温度等)信息并作出判断处理后，向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令，同时控制车载电力系统的工作模式。整车控制器是电动汽车的核心部件，对电动汽车的安全、稳定、可靠运行起着至关重要的作用。整车控制器控制策略开发完成后，需要对整车控制器进行标定。标定过程具体包括：根据整车控制器的性能要求或者整车的性能要求，优化整车控制器的控制参数，确保电动汽车运行在最佳状态。

在现有技术中，电动汽车的整车控制器被刷进控制策略后，需要标定人员在实际路况中标定整车控制器。然而，某些控制参数可能距最优值差距较多，在实际路况下执行标定可能会对标定人员的人身安全造成风险，具有安全性较低的缺点。

而且，现有技术还需要标定人员在实际路况现场中频繁切换控制器局域网(CAN)通道，因此操作也很不方便。

发明内容

本发明的目的是提出一种电动汽车整车控制器的标定系统和标定方法，从而提高标定人员的安全性。

根据本发明实施方式的一个方面，提出一种电动汽车整车控制器的标定系统，包括：

硬件在环子系统，用于接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将所述操作指令发送到整车控制器，并接收整车控制器基于所述操作指令返回的控制信号，基于所述整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行所述控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器；

标定装置，用于从整车控制器获取所述执行结果数据，并基于所述执行结果数据向整车控制器发送标定数据。

优选地，还包括：

硬件在环子系统上位机，用于向硬件在环子系统发送所述整车控制器被控对象模型文件和所述操作指令。

优选地，所述标定装置包括第一控制器局域网络通道和第二控制器局域网络通道；其中

第一控制器局域网络通道，用于从整车控制器获取所述执行结果数据；

第二控制器局域网络通道，用于向整车控制器发送标定数据。

优选地，所述整车控制器被控对象模型文件包括下列中的至少一个：

差速器模型文件；轮胎模型文件；悬梁模型文件；转向系统模型文件；控制系统模型文件；空气动力学模型文件；电池模型文件；传动系统模型文件；路面及环境模型文件。

优选地，所述标定装置包括：

数据存储模块，用于存储从整车控制器获取的历史执行结果数据及向整车控制器发送的历史标定数据；

参数标定模块，用于基于所述执行结果数据生成标定数据；

MAP图优化模块，用于对所述标定数据进行优化。

优选地，所述标定装置为通过控制器局域网卡与整车控制器连接的CANape设备。

根据本发明实施方式的另一个方面，提出一种电动汽车整车控制器的标定方法，该方法包括：

接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将所述操作指令发送到整车控制器；

接收整车控制器基于所述操作指令返回的控制信号；

基于所述整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行所述控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器；

从整车控制器获取所述执行结果数据，并基于所述执行结果数据向整车控制器发送标定数据。

优选地，所述接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令包括：

从硬件在环子系统上位机接收所述整车控制器被控对象模型文件和操作指令。

优选地，所述从整车控制器获取执行结果数据，并基于执行结果数据向整车控制器发送标定数据包括：

通过第一控制器局域网络通道从整车控制器获取所述执行结果数据，并通过第二控制器局域网络通道向整车控制器发送所述标定数据。

优选地，所述整车控制器被控对象模型文件包括下列中的至少一个：

差速器模型文件；轮胎模型文件；悬梁模型文件；转向系统模型文件；控制系统模型文件；空气动力学模型文件；电池模型文件；传动系统模型文件；路面及环境模型文件。

从上述技术方案可以看出，在本发明实施方式中，通过硬件在环子系统模拟被控对象对整车控制器进行标定，标定人员无需在实际路况下即可标定整车控制器，从而提高标定人员的安全性。

而且，应用本发明实施方式之后，标定人员无需在实际路况下切换CAN通道，因此操作很方便。另外，采用硬件在环子系统模拟被控对象对电动汽车整车控制器进行标定，可作为整车标定前的预标定，可以减少整车标定的工作量。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为根据本发明电动汽车整车控制器的标定系统的结构图。

图2为图1所示的标定装置的示范性结构图。

图3为根据本发明电动汽车整车控制器的标定系统的示范性结构图。

图4为根据本发明电动汽车整车控制器的标定方法流程图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本发明的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本发明的方案。但是很明显，本发明的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本发明的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

图1为根据本发明电动汽车整车控制器的标定系统的结构图。

如图1所示，该标定系统包括：

硬件在环(HIL，Hardwareintheloop)子系统1，用于接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将操作指令发送到整车控制器2，并接收整车控制器2基于操作指令返回的控制信号，基于整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器2；

标定装置3，用于从整车控制器2获取执行结果数据，并基于执行结果数据向整车控制器2发送标定数据。

可见，本发明通过硬件在环子系统1模拟被控对象从而对整车控制器2进行标定，无需在实际路况下标定整车控制器2，从而可以提高标定人员的安全性。

在一个实施方式中，该标定系统还包括：

硬件在环子系统上位机4，用于向硬件在环子系统1发送整车控制器被控对象模型文件和操作指令。

优选地，硬件在环子系统上位机4通过以太网与硬件在环子系统1连接。硬件在环子系统上位机4具有实验管理软件。用户可以基于实验管理软件执行：硬件配置管理；自主更新硬件资源；升级系统功能；从Simulink等第三方建模环境中导入控制算法或被控对象模型文件；提供操作指令；创建可视化交互界面；灵活修改用户界面；配置激励生成；事件警报；完成测试自动化；记录数据；自动分析数据和生成报告，等等。

优选地，被控对象模型文件包括下列中的至少一个：差速器模型文件；轮胎模型文件；悬梁模型文件；转向系统模型文件；控制系统模型文件；空气动力学模型文件；电池模型文件；传动系统模型文件；路面及环境模型文件，等等。

以上详细描述了被控对象模型文件的典型实例，本领域技术人员可以意识到，这种描述仅是示范性的，并不用于限定本发明的保护范围。

具体地，硬件在环子系统1的硬件平台包括：可编程电源、采集板卡、通信板卡、I/O接口、故障注入单元(FIU)、FPGA模块、负载模拟单元、信号调理单元、机柜和分线箱，等等。

硬件在环子系统1通过可编程电源对整车控制器2进行供电。硬件在环子系统1通过数字量、模拟量、脉冲宽度调制(PWM)、CAN通信来模拟整车控制器2的被控对象。具体地，硬件在环子系统1通过数字量信号模拟车上的开关；通过模拟量信号模拟车上的传感器和执行器；通过PWM信号模拟车上的脉宽信号；通过CAN信号实现与整车控制器2的通信。

标定装置3基于执行结果数据向整车控制器2发送标定数据。基于标定数据可以对整车控制器的控制参数进行修改和优化，从而使得整车控制器按照最优的控制参数运行。

图2为图1所示的标定装置的示范性结构图。

如图2所示，标定装置3包括：

数据存储模块31，用于存储从整车控制器获取的历史执行结果数据及向整车控制器发送的历史标定数据；

参数标定模块32，用于分析执行结果数据；

MAP图优化模块33，用于基于参数标定模块32的分析结果及整车性能需求指标计算出控制参数；

参数标定模块32，还用于对控制参数进行修正以生成标定数据。

在一个实施方式中，标定装置3包括第一控制器局域网络通道和第二控制器局域网络通道；其中：第一控制器局域网络通道，用于从整车控制器2获取执行结果数据；第二控制器局域网络通道，用于向整车控制器2发送标定数据。

由于标定人员不用在实际路况现场，因此标定人员切换控制器局域网络通道很方便。

具体地，标定装置3从整车控制器2获取执行结果数据后，参数标定模块32对整车性能进行分析。MAP图优化模块33基于分析结果以及人工输入的对整车性能的要求计算出控制参数。标定人员再通过参数标定模块32对控制参数进行修正以生成标定数据。

比如，执行结果数据可以包括油门踏板位置、电机转速、电机扭矩、电压、电流、剩余电量(SOC)、制动工况下的能量回收率、空调状态、车灯状态、电池模组温度、各单体电池电压等参数。标定模块32基于执行结果数据分析出当前工况下不同SOC状态的续驶里程、续驶事件、加速性能、刹车性能等参数。MAP图优化模块33基于参数标定模块32的分析结果及整车性能需求指标计算出控制参数。标定人员通过参数标定模块32对控制参数进行修正以生成标定数据，并对涉及安全的人工输入参数进行限制并警告。

基于上述分析，图3为根据本发明电动汽车整车控制器的标定系统的示范性结构图。

如图3所示，该标定系统由硬件在环(HIL)台架、HIL上位机、被测的整车控制器(VCU)、CAN卡(如Vector1630A)和CAN卡的上位控制软件(如CANape)组成。

HIL上位机通过网线控制和监控HIL台架的运行。HIL台架通过硬件接口和模型来模拟VCU的被控对象，通过硬线和CAN与VCU进行通信。CANape通过CAN卡与VCU进行通信，对VCU进行标定。

HIL台架包括可编程电源、采集板卡、通信板卡、实时处理器。HIL台架通过可编程电源对整车控制器进行供电。HIL台架通过数字量、模拟量、PWM、CAN通信来模拟整车控制器的被控对象；通过数字量信号模拟车上的开关；通过模拟量信号模拟车上的传感器和执行器；通过PWM信号模拟车上的脉宽信号；通过CAN信号实现与VCU的通信。HIL台架的上位机通过网线将Simulink模型下载到HIL台架的实时处理器中。Simulink模型模拟电池、电机、车辆动力学和运行环境等。HIL台架进一步连接HIL外部负载。

HIL上位机可以修改Simulink模型参数及监控Simulink模型的运行状态，包括仪表界面、驾驶员操作界面、模型参数显示界面、驾驶工况操作界面。仪表界面提供车速、转速、里程、档位等信号的显示；驾驶员操作界面提供形象的钥匙、加速踏板、制动踏板及换挡杆的操作；模型参数显示界面提供车辆模型的基本参数显示，包括电机转矩、电机转速、电机电流、母线电流、母线电压、电池SOC、电池电路等；驾驶工况操作界面提供驾驶员工况选择功能，等等。

CANape通过Vector1630A与VCU的专用标定的CAN总线接口相连，通信协议遵守ccp协议。CANape包括数据存储模块、MAP图优化模块、参数标定模块和CAN总线通信处理模块。其中：数据存储模块存储VCU上传的数据和标定的历史数据；MAP图优化模块自动优化和调整人工标定的数据，参数标定模块对控制参数进行标定；CAN总线通信处理模块将VCU的数据上传并将标定的数据下载到VCU中。

图3所示的标定系统工作流程如下：

首先，HIL台架对VCU进行供电，根据VCU的控制策略，将被控对象模型文件通过网线下载到HIL的实时处理器中，运行被控对象模型文件与VCU进行通讯。然后，HIL的上位机控制HIL台架进行操作，模拟驾驶员的操作，通过硬线发送操作指令给VCU，VCU接收到驾驶员的操作指令后，通过控制算法输出控制信号给HIL台架，HIL台架接收到控制信号后，通过差速器模型、车辆动力学模型(包括轮胎模型、悬架模型、转向系统模型、制动系统模型、空气动力学模型等)处理后，通过执行器执行，输出给VCU。最后，CANape再通过CAN卡对VCU进行标定。

基于上述分析，本发明还提出了一种电动汽车整车控制器的标定方法。

图4为根据本发明电动汽车整车控制器的标定方法流程图。

如图4所示，该方法包括：

步骤401：接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将操作指令发送到整车控制器；

步骤402：接收整车控制器基于操作指令返回的控制信号；

步骤403：基于整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器；

步骤404：从整车控制器获取执行结果数据，并基于执行结果数据向整车控制器发送标定数据。

在一个实施方式中，步骤401中接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令包括：

从硬件在环子系统上位机接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令。

在一个实施方式中，步骤404中从整车控制器获取执行结果数据，并基于执行结果数据向整车控制器发送标定数据包括：

通过第一CAN通道从整车控制器获取所述执行结果数据，并通过第二CAN通道向整车控制器发送标定数据。

在一个实施方式中，整车控制器被控对象模型文件包括下列中的至少一个：

差速器模型文件；轮胎模型文件；悬梁模型文件；转向系统模型文件；控制系统模型文件；空气动力学模型文件；电池模型文件；传动系统模型文件；路面及环境模型文件。等等。

可以将本发明实施方式提出的标定系统应用到各种类型的电动汽车中，包括纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)或燃料电池汽车(FCEV)，等等。

综上所述，在本发明实施方式中，通过硬件在环子系统模拟被控对象从而对整车控制器进行标定，标定人员无需在实际路况下即可标定整车控制器，从而提高标定人员的安全性。

而且，应用本发明实施方式之后，标定人员无需在实际路况下切换CAN通道，因此操作很方便。另外，采用硬件在环子系统模拟被控对象对电动汽车整车控制器进行标定，可作为整车标定前的预标定，可以减少整车标定的工作量。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车整车控制器的标定系统，其特征在于，包括：

硬件在环子系统，用于接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将所述操作指令发送到整车控制器，并接收整车控制器基于所述操作指令返回的控制信号，基于所述整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行所述控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器；

标定装置，用于从整车控制器获取所述执行结果数据，并基于所述执行结果数据向整车控制器发送标定数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

硬件在环子系统上位机，用于向硬件在环子系统发送所述整车控制器被控对象模型文件和所述操作指令。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标定装置包括第一控制器局域网络通道和第二控制器局域网络通道；其中

第一控制器局域网络通道，用于从整车控制器获取所述执行结果数据；

第二控制器局域网络通道，用于向整车控制器发送标定数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述整车控制器被控对象模型文件包括下列中的至少一个：

差速器模型文件；轮胎模型文件；悬梁模型文件；转向系统模型文件；控制系统模型文件；空气动力学模型文件；电池模型文件；传动系统模型文件；路面及环境模型文件。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标定装置包括：

数据存储模块，用于存储从整车控制器获取的历史执行结果数据及向整车控制器发送的历史标定数据；

参数标定模块，用于分析执行结果数据；

MAP图优化模块，用于基于参数标定模块的分析结果及整车性能需求指标计算出控制参数；

参数标定模块，还用于对控制参数进行修正以生成标定数据。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，

所述标定装置为通过控制器局域网卡与整车控制器连接的CANape设备。

7.一种电动汽车整车控制器的标定方法，其特征在于，该方法包括：

接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令，将所述操作指令发送到整车控制器；

接收整车控制器基于所述操作指令返回的控制信号；

基于所述整车控制器被控对象模型文件模拟整车控制器被控对象执行所述控制信号，并将执行结果数据发送到整车控制器；

从整车控制器获取所述执行结果数据，并基于所述执行结果数据向整车控制器发送标定数据。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收整车控制器被控对象模型文件和操作指令包括：

从硬件在环子系统上位机接收所述整车控制器被控对象模型文件和操作指令。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述从整车控制器获取执行结果数据，并基于执行结果数据向整车控制器发送标定数据包括：

通过第一控制器局域网络通道从整车控制器获取所述执行结果数据，并通过第二控制器局域网络通道向整车控制器发送所述标定数据。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述整车控制器被控对象模型文件包括下列中的至少一个：

差速器模型文件；轮胎模型文件；悬梁模型文件；转向系统模型文件；控制系统模型文件；空气动力学模型文件；电池模型文件；传动系统模型文件；路面及环境模型文件。