CN113124950B - 一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，包括整车控制器、增程器测试系统、台架测试系统和上位机，整车控制器与增程器测试系统、台架测试系统和上位机分别CAN通讯连接，其中：整车控制器，用于同时运行内置集成于自身的整车物理模型和整车控制策略模型以进行仿真测试；增程器测试系统，用于设置测试过程中的增程器所对应的相关运行参数；台架测试系统，用于设置测试过程中的台架所对应的相关运行参数；上位机，用于实时监控并控制整车物理模型和整车控制策略模型的仿真执行过程、结果及各种实时测试数据。本发明测试系统能够在增程器性能开发阶段，预测和测试搭载整车时增程器的运行工况及真实油耗，缩短开发周期，降低开发成本。

Description

一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统

技术领域

本发明涉及增程器及混合动力整车技术领域，尤其是涉及一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统。

背景技术

增程式混合动力汽车由驱动电机驱动整车行驶，驱动电机由增程器和动力电池包共同提供能量。动力电池包可以外接充电，也可以由增程器发电充电。增程器发电既可以用于驱动整车行驶，也可以给电池包充电。在电量平衡模式下，增程式混合动力整车的油耗，由增程器的运行时间和运行工况决定。为了优化增程式混合动力整车的油耗，一方面需要优化增程器自身性能，降低油耗。另一方面，需要结合整车参数以及驾驶工况，针对性地优化增程器性能，达到降低增程式混合动力整车油耗的目的。

目前在优化增程式混合动力整车油耗时，先在增程器性能台架上对增程器性能进行优化，降低油耗。然后，将该增程器搭载到目标车型上，进行实车道路油耗测试，根据实测油耗值以及增程器的实测运行工况，对增程器提出进一步的优化改进要求。根据优化改进要求，在增程器性能台架上对增程器性能进行第二次改进，完成增程器第二次性能优化后，再进行实车搭载测试，达到降低增程式混合动力整车油耗的目的。这样的优化改进过程，周期长，成本高。同时，为了获得电量平衡模式下的油耗，往往需要做不同策略的实车测试，并根据实车测试结果对增程器的性能优化提出不同的优化目标，这必将导致优化改进周期进一步增加，测试成本进一步增高，最终影响混合动力整车的研发和生产。

因此，需要设计一套测试系统，能在增程器开发阶段预测和测试搭载整车后增程器的运行工况和运行时间，并进一步的预测和测试混合动力整车的油耗。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，包括整车控制器、增程器测试系统、台架测试系统和上位机，所述整车控制器与所述增程器测试系统、台架测试系统和上位机分别CAN通讯连接，其中：

所述整车控制器，用于同时运行内置集成于自身的整车物理模型和整车控制策略模型以进行仿真测试；

所述增程器测试系统，用于设置测试过程中的增程器所对应的相关运行参数；

所述台架测试系统，用于设置测试过程中的台架所对应的相关运行参数；

所述上位机，用于实时监控并控制所述整车物理模型和整车控制策略模型的仿真执行结果、仿真执行过程及各种实时测试数据。

进一步地，所述的整车控制器包括整车物理模型和整车控制策略模型；

所述整车物理模型包括驾驶员模型、车辆动力学模型、驱动电机模型、传动系统模型、动力电池包模型、增程器物理模型；

所述整车控制策略模型包括整车电驱动控制策略模型和增程器控制策略模型。

进一步地，所述的增程器测试系统包括增程器系统及与所述增程器系统相连接的供油系统、冷却系统和高压动力电池模拟器，所述增程器系统由发动机及其控制器ECU和发电机及其控制器GCU组成。

进一步地，所述的台架测试系统包括台架主控系统、功率分析仪和油耗仪。

进一步地，所述的台架主控系统采用Horiba STARS控制系统，所述功率分析仪采用型号为横河WT3004的功率分析仪，所述油耗仪采用型号为AVL KMA4000的油耗仪。

进一步地，所述的上位机包括实时监控软件，所述实时监控软件采用INCA实时监控软件，使得所述上位机既能够向所述整车控制器发送控制指令，也能够监控所述整车物理模型中各物理模型的仿真执行结果，同时通过CAN总线的连接，能够监控所述增程器测试系统反馈的实时测试数据，能够监控所述台架测试系统反馈的实时测试的燃油消耗和功率。

进一步地，所述的整车控制器响应所述上位机的控制指令，既能够控制所述整车物理模型中的增程器物理模型按指定工况运行，也能够控制所述增程器测试系统中的增程器系统按指定工况运行。

进一步地，所述的上位机能够实时显示所述整车物理模型的运行参数和真实所述增程器系统的运行参数，进而得到增程器的实际运行工况，同时，所述上位机能够实时显示并记录所述整车物理模型中的车速、所述油耗仪的燃油流量以及所述功率分析仪测量的发电功率，进而得到增程器在环的整车油耗。

进一步地，所述的运行参数包括车速、增程器转速和发动机扭矩。

进一步地，通过所述上位机能够实时标定所述增程器物理模型，使增程器总成能够根据整车驾驶需求工况运行，并据此预测整车油耗，同时也能够使所述增程器物理模型的仿真结果与所述增程器系统测试结果保持一致，从而提高所述增程器物理模型的计算精度，为后续优化能量管理算法提供精确的仿真模型。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明提供了一种采用真实增程器系统在环的整车油耗测试系统，采用该测试系统能够在增程器性能开发阶段，预测和测试搭载整车时增程器的运行工况及真实油耗，缩短混合动力整车开发周期，降低混合动力整车开发成本。

(2)本发明中通过上位机可以实时标定增程器物理模型，使增程器总成可以根据整车驾驶需求工况运行，并据此预测整车油耗。同时也可以使增程器物理模型的仿真结果与增程器系统测试结果保持一致，从而提高增程器物理模型的计算精度，为后续优化能量管理算法提供精确的仿真模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明所述的一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统的结构框图。

图2是本发明所述整车物理模型结构框图。

图3是本发明所述增程器测试系统结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示：一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，包括：整车控制器1，增程器测试系统2，台架测试系统3，上位机4；整车控制器1与增程器测试系统2通过CAN通讯连接，整车控制器1与台架测试系统3通过CAN通讯连接，整车控制器1与上位机4通过CAN通讯连接。

整车控制器1包括整车物理模型11和整车控制策略模型12；如图2所示，整车物理模型11包括驾驶员模型111、车辆动力学模型112、驱动电机模型113、传动系统模型114、动力电池包模型115、增程器物理模型116；整车控制策略模型12包括整车电驱动控制策略模型121和增程器控制策略模型122。

如图3所示，增程器测试系统2包括增程器系统21、低压供电系统22、供油系统23、冷却系统24、高压动力电池模拟器25；增程器系统21由发动机及其控制器ECU、发电机及其控制器GCU组成；低压供电系统22、供油系统23、冷却系统24、高压动力电池模拟器25共同组成增程器测试辅助系统。

台架测试系统3包括台架主控系统31、功率分析仪32、油耗仪33，台架主控系统31为Horiba STARS控制系统，功率分析仪32为横河WT3004，油耗仪33为AVL KMA4000。

上位机4包括实时监控软件41，实时监控软件为INCA实时监控软件。

本实施例中，测试操作人员通过上位机4在整车物理模型11中设置WLTC循环曲线为车辆运行目标曲线，整车物理模型11根据目标车速和实际车速差值通过PID控制输出油门踏板信号和制动踏板信号，整车电驱动控制策略121根据踏板信号解析出驱动电机需求扭矩，请求驱动电机模型113输出扭矩，驱动车辆根据目标车速行驶。

本实施例中，增程器控制策略模型122根据驾驶员模型111计算输出的整车驾驶需求功率，基于等效燃油消耗最小的能量管理策略计算出增程器工作点和增程器需求工作模式，最终输出发动机控制信号和发电机控制信号，发送至增程器测试系统2中增程器系统21的发动机控制器和发电机控制器，控制增程器运行至需求工作点，同时也控制增程器物理模型116工作。

本实施例中，整车控制器1通过台架测试系统3读取增程器发电功率，并计算出台架实际发电电量，若在该循环下动力电池SOC不能够实现均衡，则通过调整增程器系统21工作点改变发电功率，直至达到油耗测试的电量均衡要求。

本实施例中，根据台架测试的WLTC循环下的燃油消耗量计算出电量均衡条件下的整车百公里油耗。同时，整车物理模型11也输出模拟发电功率和燃油流量，并与实际测试发电功率和燃油流量比较，实现对增程器物理模型116的标定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，其特征在于，包括整车控制器（1）、增程器测试系统（2）、台架测试系统（3）和上位机（4），所述整车控制器（1）与所述增程器测试系统（2）、台架测试系统（3）和上位机（4）分别CAN通讯连接，其中：

所述整车控制器（1），用于同时运行内置集成于自身的整车物理模型和整车控制策略模型以进行仿真测试；

所述增程器测试系统（2），用于设置测试过程中的增程器所对应的相关运行参数；

所述台架测试系统（3），用于设置测试过程中的台架所对应的相关运行参数；

所述上位机（4），用于实时监控并控制所述整车物理模型和整车控制策略模型的仿真执行结果、仿真执行过程及各种实时测试数据；

所述的整车控制器包括整车物理模型（11）和整车控制策略模型（12）；

所述整车物理模型（11）包括驾驶员模型（111）、车辆动力学模型（112）、驱动电机模型（113）、传动系统模型（114）、动力电池包模型（115）、增程器物理模型（116）；

所述整车控制策略模型（12）包括整车电驱动控制策略模型（121）和增程器控制策略模型（122）；

所述的增程器测试系统（2）包括增程器系统（21）及与所述增程器系统（21）相连接的供油系统（23）、冷却系统（24）和高压动力电池模拟器（25），所述增程器系统（21）由发动机及其控制器ECU和发电机及其控制器GCU组成；

所述的台架测试系统（3）包括台架主控系统（31）、功率分析仪（32）和油耗仪（33）；

所述的台架主控系统（31）采用Horiba STARS控制系统，所述功率分析仪（32）采用型号为横河WT3004的功率分析仪（32），所述油耗仪（33）采用型号为AVL KMA4000的油耗仪（33）；

通过上位机（4）在整车物理模型（11）中设置WLTC循环曲线为车辆运行目标曲线，整车物理模型（11）根据目标车速和实际车速差值通过PID控制输出油门踏板信号和制动踏板信号，整车电驱动控制策略模型（121）根据踏板信号解析出驱动电机需求扭矩，请求驱动电机模型（113）输出扭矩，驱动车辆根据目标车速行驶；

增程器控制策略模型（122）根据驾驶员模型（111）计算输出的整车驾驶需求功率，基于等效燃油消耗最小的能量管理策略计算出增程器工作点和增程器需求工作模式，最终输出发动机控制信号和发电机控制信号，发送至增程器测试系统（2）中增程器系统（21）的发动机控制器和发电机控制器，控制增程器运行至需求工作点，同时也控制增程器物理模型（116）工作；

整车控制器（1）通过台架测试系统（3）读取增程器发电功率，并计算出台架实际发电电量，若在该循环下动力电池SOC不能够实现均衡，则通过调整增程器系统（21）工作点改变发电功率，直至达到油耗测试的电量均衡要求；

根据台架测试系统（3）的WLTC循环下的燃油消耗量计算出电量均衡条件下的整车百公里油耗；同时，整车物理模型（11）也输出模拟发电功率和燃油流量，并与实际测试发电功率和燃油流量比较，实现对增程器物理模型（116）的标定。

2.根据权利要求1所述的一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，其特征在于，所述的上位机（4）包括实时监控软件（41），所述实时监控软件（41）采用INCA实时监控软件，使得所述上位机（4）既能够向所述整车控制器（1）发送控制指令，也能够监控所述整车物理模型（11）中各物理模型的仿真执行结果，同时通过CAN总线的连接，能够监控所述增程器测试系统（2）反馈的实时测试数据，能够监控所述台架测试系统（3）反馈的实时测试的燃油消耗和功率。

3.根据权利要求1所述的一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，其特征在于，所述的整车控制器（1）响应所述上位机（4）的控制指令，既能够控制所述整车物理模型（11）中的增程器物理模型（116）按指定工况运行，也能够控制所述增程器测试系统（2）中的增程器系统（21）按指定工况运行。

4.根据权利要求1所述的一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，其特征在于，所述的上位机（4）能够实时显示所述整车物理模型（11）的运行参数和真实所述增程器系统（21）的运行参数，进而得到增程器的实际运行工况，同时，所述上位机（4）能够实时显示并记录所述整车物理模型（11）中的车速、所述油耗仪（33）的燃油流量以及所述功率分析仪（32）测量的发电功率，进而得到增程器在环的整车油耗。

5.根据权利要求4所述的一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，其特征在于，所述的运行参数包括车速、增程器转速和发动机扭矩。

6.根据权利要求1所述的一种增程器在环的混合动力整车油耗测试系统，其特征在于，通过所述上位机（4）能够实时标定所述增程器物理模型（116），使增程器总成能够根据整车驾驶需求工况运行，并据此预测整车油耗，同时也能够使所述增程器物理模型（116）的仿真结果与所述增程器系统（21）测试结果保持一致，从而提高所述增程器物理模型（116）的计算精度，为后续优化能量管理算法提供精确的仿真模型。

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