CN110348063A - 一种混合动力汽车控制策略的联合仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，包括如下步骤：(1)在cruise软件中搭建整车仿真模型，包括整车的硬件模块：轮胎、刹车、差速器、减速器、变速箱、驱动电机、发电机、发动机和离合器，软件模块：驾驶室模块、ASC防滑模块、换挡程序模块和变速箱控制程序模块，发动机和电机控制模块为matlab_DLL模块；(2)在matlab_DLL模块中搭建控制策略模型，模拟整车的VCU控制，通过matlab接口接入车速信号、离合器信号和整车需求扭矩功率信号，输出发动机和电机的控制信号；(3)整车仿真模型中的电机和发动机信号从matlab接口处接收，基于NEDC和WLTC两种工况进行仿真，计算百公里油耗和电耗。
Description
技术领域：
本发明涉及一种混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，其属于混合动力汽车领域。
背景技术：
近年来随着能源短缺和环境污染严重等问题越来越突出，各个国家对节能和环保的法律越来越苛刻，新能源汽车越来越受到重视，由于纯电动汽车受充电时间长和续驶里程短两大技术问题，会严重影响驾驶人的方便性。混合动力汽车既能解决节能减排问题，又能实现超长的续驶里程，是未来发展最有前景的新能源汽车。
目前，通过仿真软件可以实现混合动力汽车控制策略的模拟，从而检测控制策略的合理性，查看发动机和电机的匹配效果，计算出百公里油耗和电耗。传统的仿真模拟中很少针对某一种控制策略而制定，这对混合动力汽车的仿真模拟是不合理的。
发明内容：
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，其能够解决如何在cruise软件中实现对发动机、电机及刹车等信号的控制，以及发动机和电机的扭矩匹配，如何在不影响车辆正常行驶情况下让发动机工作在最佳的工作区域来降低整车的油耗，提高整车的经济性。
本发明所采用的技术方案有一种混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，包括如下步骤：
(1)在cruise软件中搭建整车仿真模型，包括整车的硬件模块：轮胎、刹车、差速器、减速器、变速箱、驱动电机、发电机、发动机和离合器，软件模块：驾驶室模块、ASC防滑模块、换挡程序模块和变速箱控制程序模块，发动机和电机控制模块为matlab_DLL模块；
(2)在matlab_DLL模块中搭建控制策略模型，模拟整车的VCU控制，通过matlab接口接入车速信号、离合器信号和整车需求扭矩功率信号，输出发动机和电机的控制信号；
(3)整车仿真模型中的电机和发动机信号从matlab接口处接收，基于NEDC和WLTC两种工况进行仿真，计算百公里油耗和电耗。
进一步地，首先计算系统所需驱动功率和制动功率，判断出是驱动工况还是制动工况，制动工况中如果电池电量低于最高值，进行制动能量回收模式，如果电池电量高于最高值则进行机械制动；
当车速为零且充电装置处于打开状态则进行驻车充电模式，在驱动工况中如果车速没有超过电机驱动最高车速且电池电量不小于最低值时则进行纯电动行驶模式；
在驱动工况中如果车速没有超过电机驱动最高车速且电池电量小于最低值时则进行发动机—驱动电机串联驱动模式；
在驱动工况中当车速超过电机驱动最高车速且整车需求功率介于发动机经济区域功率和发动机经济区域最大功率之间时，进入发动机单独驱动模式；
在驱动工况中当车速大于电机驱动临界车速且整车需求功率大于全驱动功率，则整车进入全加速驱动模式；
在驱动工况中车速大于电机驱动临界车速且整车需求功率小于发动机经济区域功率且SOC值小于最高值时，整车进入发动机驱动—行车发电模式；
在驱动工况中车速大于电机临界车速且整车需求功率大于发动机经济区域最大功率小于全驱动功率时，进入发动机—驱动电机并联驱动模式。
本发明具有如下有益效果：本发明通过两种软件的联合仿真，从而使混合动力汽车的性能仿真更加合理，加强了实时的参数分析，大大提高了仿真结果的真实性，通过合理的控制发动机和电机的匹配，从而使混合动力汽车的仿真更加合理。通过计算混合动力汽车的油耗和电耗，在混合动力汽车的研发阶段检测控制策略的合理性，进行相应的策略优化，大大缩短了车辆的开发周期。
附图说明：
图1为本发明混合动力汽车控制策略的联合仿真方法的控制策略流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明提供一种在当前控制逻辑下，能够实现混合动力汽车的纯电动模式、发动机和驱动电机串联驱动模式、发动机单独驱动模式、全加速驱动模式、发动机和驱动电机并联驱动模式、发动机驱动行车发电模式、制动能量回收模式和驻车充电模式。
本发明混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，包括如下步骤：
(1)在cruise软件中搭建整车仿真模型，包括整车的硬件模块：轮胎、刹车、差速器、减速器、变速箱、驱动电机、发电机、发动机和离合器等，软件模块：驾驶室模块、ASC防滑模块、换挡程序模块和变速箱控制程序模块等，发动机和电机控制模块为matlab_DLL模块。根据实际中汽车使用的零部件进行参数填写，同时在总线上进行信号连接，将发动机信号、电机信号、刹车信号、离合器；
(2)在matlab/simulink模块中搭建控制策略模型，模拟整车的VCU控制。通过matlab接口接入车速信号、离合器信号和整车需求扭矩功率等信号，输出发动机和电机的控制信号。
(3)整车仿真模型中的电机和发动机信号从matlab接口处接收，基于NEDC和WLTC两种工况进行仿真，计算百公里油耗和电耗。
以下结合图1对本发明作进一步的说明。使用cruise软件搭建整车仿真模型，各个零部件按照真实车辆使用的参数设定，同时，在总线上进行信号的连接，将发动机的loadsignal和电机的load signal以及车速信号、油门信号和离合器信号等接入matlab_Dll接口模块；在matlab软件的simulink模块中按照图1的流程图搭建整车控制模型，模拟VCU对发动机和电机的控制。图1控制策略中参数的描述如下：
首先根据油门踏板和刹车踏板计算整车所需的驱动功率和制动功率。如果整车状态既不是驱动工况也不是制动工况，且车速为零，且车载充电装置状态为ON状态，且电池SOC值小于最高SOC值，则进入驻车充电模式。如果整车状态是制动工况，且电池电量小于电池SOC最高值则进入能量回收模式，当需求制动扭矩大于电机扭矩时一部分制动扭矩由机械制动提供，当需求制动扭矩小于电机扭矩时则全部由电机进行制动；当制动工况下电池电量大于或等于SOC最高值时，则进行机械制动。驱动工况中当车速小于电机驱动临界车速，且需求驱动功率小于电机驱动最大功率，且电池电量大于电池SOC最低值时，则进入纯电动驱动模式。驱动工况中当车速小于电机驱动临界车速，且需求驱动功率小于电机驱动最大功率，且电池电量小于电池SOC最低值时，由发动机发电-电机驱动的串联驱动模式。驱动工况下当车速大于电机驱动临界车速，且整车需求功率介于发动机经济区域功率和发动机经济区域最大功率之间，则由发动机单独进行驱动。驱动工况下当车速大于电机驱动临界车速，且整车需求功率大于发动机和电机的总功率时，则整车进入全加速驱动模式及电机和发动机同时以最大功率驱动车辆。驱动工况下当车速大于电机驱动临界车速，且整车需求功率大于发动机经济区域最大功率小于全驱动功率时，可以让发动机工作在最佳工作区域，剩余扭矩由电机提供，进入发动机-驱动电机并联驱动模式。驱动工况下当车速大于电机驱动临界车速，且整车需求功率小于发动机经济区域功率，且电池电量小于电池SOC最高值，这时可以让发动工作在最佳的经济区域内，一部分功率用来驱动车辆，一部分功率用来发电，进入发动机驱动-行车发电模式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)在cruise软件中搭建整车仿真模型，包括整车的硬件模块：轮胎、刹车、差速器、减速器、变速箱、驱动电机、发电机、发动机和离合器，软件模块：驾驶室模块、ASC防滑模块、换挡程序模块和变速箱控制程序模块，发动机和电机控制模块为matlab_DLL模块；
(2)在matlab_DLL模块中搭建控制策略模型，模拟整车的VCU控制，通过matlab接口接入车速信号、离合器信号和整车需求扭矩功率信号，输出发动机和电机的控制信号；
(3)整车仿真模型中的电机和发动机信号从matlab接口处接收，基于NEDC和WLTC两种工况进行仿真，计算百公里油耗和电耗。
2.如权利要求1所述的混合动力汽车控制策略的联合仿真方法，其特征在于：
首先计算系统所需驱动功率和制动功率，判断出是驱动工况还是制动工况，制动工况中如果电池电量低于最高值，进行制动能量回收模式，如果电池电量高于最高值则进行机械制动；
当车速为零且充电装置处于打开状态则进行驻车充电模式，在驱动工况中如果车速没有超过电机驱动最高车速且电池电量不小于最低值时则进行纯电动行驶模式；
在驱动工况中如果车速没有超过电机驱动最高车速且电池电量小于最低值时则进行发动机—驱动电机串联驱动模式；
在驱动工况中当车速超过电机驱动最高车速且整车需求功率介于发动机经济区域功率和发动机经济区域最大功率之间时，进入发动机单独驱动模式；
在驱动工况中当车速大于电机驱动临界车速且整车需求功率大于全驱动功率，则整车进入全加速驱动模式；
在驱动工况中车速大于电机驱动临界车速且整车需求功率小于发动机经济区域功率且SOC值小于最高值时，整车进入发动机驱动—行车发电模式；
在驱动工况中车速大于电机临界车速且整车需求功率大于发动机经济区域最大功率小于全驱动功率时，进入发动机—驱动电机并联驱动模式。
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