專利名稱：一種動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)仿真測(cè)試平臺(tái)，尤其是涉及ー種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)。
背景技術(shù)：
動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)(power battery system,簡(jiǎn)稱PBS)是各類電動(dòng)及混合動(dòng)カ汽車的主要儲(chǔ)能設(shè)備之一。PBS包括有動(dòng)カ蓄電池(power battery,簡(jiǎn)稱PB)及電池管理系統(tǒng)(battery management system,簡(jiǎn)稱BMS)兩部分。其主要完成的功能的包括單體電池狀態(tài)監(jiān)控，電池包狀態(tài)監(jiān)控，熱管理，故障監(jiān)測(cè)與報(bào)警，包內(nèi)通信以及整車通信。PBS硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)平臺(tái)將不易于建立數(shù)學(xué)模型PB及BMS—起實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)。以實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)為工作 環(huán)境，在其之上運(yùn)行整車動(dòng)カ系統(tǒng)模型，車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型和整車熱管理模型，通過(guò)控制電子負(fù)載及環(huán)境艙模擬PBS在各種車型平臺(tái)及不同エ況下的工作條件環(huán)境。從而為PBS的控制策略優(yōu)化，特別是為BMS對(duì)PB的狀態(tài)估計(jì)算法的測(cè)試驗(yàn)證提供基礎(chǔ)測(cè)試平臺(tái)。與純軟件仿真相比，由于實(shí)現(xiàn)了 PBS的硬件在環(huán)，因此對(duì)PB加載的エ況與手工加載相比更加接近實(shí)車運(yùn)行中的情況，以此エ況驗(yàn)證的PBS更加符合實(shí)際情況。此外，對(duì)于實(shí)車運(yùn)行中不易重現(xiàn)的特殊或極端情況，也可以通過(guò)此平臺(tái)進(jìn)行模擬，從而檢驗(yàn)PBS在這些條件下的魯棒性。使用此平臺(tái)開(kāi)發(fā)PBS可以優(yōu)化開(kāi)發(fā)階段的仿真與測(cè)試流程，并能提高大大減少實(shí)車測(cè)試的次數(shù)，縮短開(kāi)發(fā)周期。目前尚未有PBS硬件在環(huán)測(cè)試平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、目標(biāo)計(jì)算機(jī)、電子負(fù)載、環(huán)境艙、可編程數(shù)字電源以及硬線信號(hào)發(fā)生器，所述的監(jiān)控計(jì)算機(jī)與目標(biāo)計(jì)算機(jī)連接，所述的電子負(fù)載、環(huán)境艙、可編程數(shù)字電源以及硬線信號(hào)發(fā)生器分別接在目標(biāo)計(jì)算機(jī)與動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)之間；監(jiān)控計(jì)算機(jī)建立需要仿真測(cè)試車型的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行エ況條件和外部環(huán)境參數(shù)設(shè)定，并將數(shù)學(xué)模型及エ況條件和外部環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)換C代碼后，通過(guò)交叉編譯生成供目標(biāo)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行的測(cè)試模型；將測(cè)試模型通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到目標(biāo)計(jì)算機(jī)上，作為可運(yùn)行與其實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序；運(yùn)行エ況進(jìn)行仿真測(cè)試時(shí)，測(cè)試模型實(shí)時(shí)地產(chǎn)生功率需求信號(hào)以及動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)邊界條件參數(shù)；目標(biāo)計(jì)算機(jī)根據(jù)產(chǎn)生的功率需求信號(hào)與動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)邊界條件參數(shù)通過(guò)總線分別控制電子負(fù)載和環(huán)境艙，對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行電功率加載和熱環(huán)境條件加載模擬，同時(shí)目標(biāo)計(jì)算機(jī)通過(guò)根據(jù)試驗(yàn)エ況控制硬線信號(hào)發(fā)生器發(fā)出硬線信號(hào)和控制可編程數(shù)字電源調(diào)節(jié)輔助電源的供應(yīng)。所述的數(shù)學(xué)模型包括駕駛員模型、車輛控制器模型、動(dòng)カ系統(tǒng)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型；首先，比較當(dāng)前實(shí)際車速和期望車速之差，通過(guò)駕駛員模型模擬出油門和剎車操作信號(hào)，并將其發(fā)送給車輛控制器模型；車輛控制器模型接收到此信號(hào)后按照動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)發(fā)送回來(lái)的當(dāng)前狀態(tài)，結(jié)合設(shè)定的控制策略產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩需求信息，并將該轉(zhuǎn)矩需求信息發(fā)送到動(dòng)カ系統(tǒng)模型；動(dòng)カ系統(tǒng)模型將轉(zhuǎn)矩需求信息轉(zhuǎn)化為電流需求信息,并電流需求信息通過(guò)總線發(fā)送到電子負(fù)載并對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行加載；同時(shí)動(dòng)カ系統(tǒng)模型按照動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)受到加載后的電壓變化情況，計(jì)算實(shí)際輸出功率信息，并將其發(fā)送給傳動(dòng)系統(tǒng)模型； 傳動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)實(shí)際輸出功率信息計(jì)算驅(qū)動(dòng)力，井根據(jù)輪上的驅(qū)動(dòng)力、路面滾阻、風(fēng)阻數(shù)據(jù)通過(guò)車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型得到實(shí)際車速；通過(guò)以上一個(gè)過(guò)程完成某一時(shí)刻的計(jì)算，并為下ー時(shí)刻的計(jì)算提供條件參數(shù)，從而形成動(dòng)カ系統(tǒng)在環(huán)仿真。所述的數(shù)學(xué)模型還包括試驗(yàn)控制模型，該試驗(yàn)控制模型接受來(lái)自動(dòng)カ系統(tǒng)模型的電流需求，并轉(zhuǎn)換為CAN消息，通過(guò)一路CAN接ロ發(fā)送到電子負(fù)載上，進(jìn)行對(duì)被測(cè)對(duì)象的電功率加載；同時(shí)，從另一路CAN上接受來(lái)自動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)的狀態(tài)信息，為其他模型的計(jì)算提供輸入?yún)?shù)；此外，試驗(yàn)控制模型還將根據(jù)試驗(yàn)エ況設(shè)定，控制硬線信號(hào)發(fā)生器對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)給出硬線信號(hào)；試驗(yàn)控制模型實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信功能，將試驗(yàn)監(jiān)控所需的信息實(shí)時(shí)地通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。所述的數(shù)學(xué)模型還包括車輛熱系統(tǒng)模型，該車輛熱系統(tǒng)模型根據(jù)外部熱環(huán)境參數(shù)和當(dāng)前整車車熱環(huán)境狀態(tài)，實(shí)時(shí)地計(jì)算出動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)熱環(huán)境的邊界條件。所述的監(jiān)控計(jì)算機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中與目標(biāo)計(jì)算機(jī)通信，獲取、顯示并存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)實(shí)現(xiàn)了 PBS，特別其中難以建模的PB的硬件在環(huán)仿真測(cè)試。試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)合了電功率加載和熱環(huán)境加載條件，從而使得對(duì)PBS管理算法的驗(yàn)證更加準(zhǔn)確可靠。(2)在整車開(kāi)發(fā)前期，可以采用此平臺(tái)在各類エ況下，特別是難以重現(xiàn)的極端エ況下，對(duì)PBS管理算法的魯棒性進(jìn)行評(píng)估改進(jìn)?？梢詼p少實(shí)車測(cè)試次數(shù)，節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用。(3)簡(jiǎn)化試驗(yàn)流程，并實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，測(cè)試得到的各項(xiàng)結(jié)果指標(biāo)與優(yōu)化效果更加接近實(shí)車運(yùn)行狀況。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明動(dòng)カ系統(tǒng)在環(huán)仿真流程圖；圖4為本發(fā)明動(dòng)カ系統(tǒng)在環(huán)仿真結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明車輛熱系統(tǒng)模型仿真流程圖；圖6為本發(fā)明車輛熱系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是要提供一套由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)及配套外部輔助設(shè)備的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)PBS進(jìn)行不同車型背景下各種類型エ況的運(yùn)行模擬。工作環(huán)境需要能夠建立車輛相關(guān)系統(tǒng)模型，模擬設(shè)定エ況條件下的電功率加載需求以及PBS的熱環(huán)境邊界條件加載(主要為溫濕度條件)；同時(shí)，工作環(huán)境也將接受PBS當(dāng)前的狀態(tài)監(jiān)控信息，通過(guò)數(shù)學(xué)模型模擬實(shí)車控制器策略，并按照下一時(shí)刻的期望輸出與當(dāng)前時(shí)刻的整車及環(huán)境狀態(tài)實(shí)時(shí)地調(diào)整這些功率與溫濕度加載的要求；工作環(huán)境也應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)試流程的控制及測(cè)試數(shù)據(jù)的獲取；從而實(shí)現(xiàn)PBS與工作環(huán)境中的各數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)聯(lián)合在環(huán)測(cè)試。 如圖I、圖2所示，本發(fā)明包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)1，目標(biāo)計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備2和被測(cè)的動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3。監(jiān)控計(jì)算機(jī)I在系統(tǒng)中的主要功能是完成模型建立，模型下載和測(cè)試流程控制功能。目標(biāo)計(jì)算機(jī)21用于實(shí)時(shí)地在測(cè)試中根據(jù)模型計(jì)算相關(guān)輸入輸出，并通過(guò)輔助設(shè)備對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3進(jìn)行加載。目標(biāo)計(jì)算機(jī)21還配備有通信単元，可以與監(jiān)控計(jì)算機(jī)I以及動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3完成狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋與控制指令發(fā)送等功能。圖2所示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它是對(duì)圖I的進(jìn)ー步描述與完善。在具體實(shí)施時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)I上用于建模的軟件可以是Matlab/Simulink,也可以采用Matlab/Simlink與其他商業(yè)軟件建立聯(lián)合仿真環(huán)境完成，比如說(shuō)，AMESim等。目標(biāo)計(jì)算機(jī)21運(yùn)行實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)，這里以運(yùn)行xPC實(shí)時(shí)系統(tǒng)為例。xPC是Matlab/Simulink的內(nèi)置的實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件，可以單獨(dú)運(yùn)行在普通エ控計(jì)算機(jī)上。目標(biāo)計(jì)算機(jī)21上的xPC系統(tǒng)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)I上的Matlab程序通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信并交換信息。Matlab通過(guò)交叉編譯的方法，將數(shù)學(xué)模型的C語(yǔ)言編譯成為可在xPC上執(zhí)行的代碼，通過(guò)以太網(wǎng)下載到xPC上。xPC在試驗(yàn)時(shí)主要將運(yùn)行車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型、整車動(dòng)カ系統(tǒng)模型和整車熱系統(tǒng)模型。按照這些模型的輸出，通過(guò)目標(biāo)計(jì)算機(jī)21的CAN接ロ卡，對(duì)電子負(fù)載Digatron 22輸出CAN控制指令完成對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3的電功率加載，同時(shí)將電子負(fù)載22的電壓電流狀態(tài)返回到模型。目標(biāo)計(jì)算機(jī)21還通過(guò)CAN接ロ卡，與動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3進(jìn)行通信，發(fā)送其工作必須的指令，并返回動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3的狀態(tài)至模型。目標(biāo)計(jì)算機(jī)21還將通過(guò)RS232接ロ對(duì)Espec環(huán)境艙25進(jìn)行控制，完成對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3的熱環(huán)境邊界條件的調(diào)整。環(huán)境艙25除了能夠調(diào)節(jié)溫濕度外還應(yīng)當(dāng)根據(jù)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3的熱管理要求，提供輔助的冷/熱源。由于動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)3的運(yùn)行需要必要的硬線信號(hào)與輔助電源供應(yīng)，因此，目標(biāo)計(jì)算機(jī)21根據(jù)試驗(yàn)エ況控制NI PCI-6528硬線信號(hào)發(fā)生器24發(fā)出硬線信號(hào)，同時(shí)控制Agilent N5700可編程數(shù)字電源23調(diào)節(jié)輔助電源的供應(yīng)。圖3所示為動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)與車輛動(dòng)カ系統(tǒng)模型的硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)流程。由期望車速和當(dāng)前車速之差在駕駛員模型11中計(jì)算得到車輛控制器模型12的輸入?yún)?shù)。車輛控制器模型12再通過(guò)進(jìn)ー步計(jì)算得到動(dòng)カ系統(tǒng)模型13的輸入?yún)?shù)。動(dòng)カ系統(tǒng)模型13的輸出是動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)實(shí)物的電功率加載輸入。動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)實(shí)物的狀態(tài)輸出也是動(dòng)カ系統(tǒng)模型13進(jìn)ー步計(jì)算的輸入。動(dòng)カ系統(tǒng)模型13的輸出最終通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)模型14的轉(zhuǎn)換成為車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型15的輸入，并計(jì)算出本步運(yùn)行最終的當(dāng)前車速，從而為下一歩的運(yùn)算做好準(zhǔn)備。圖4所示為車輛動(dòng)カ系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)，更加詳細(xì)地說(shuō)明了圖3所示各模型輸入輸出的關(guān)系。以AMESim和Matlab/Simulink聯(lián)合環(huán)境為例，按照系統(tǒng)各模塊來(lái)逐步構(gòu)建車輛模型。以集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車的系統(tǒng)構(gòu)架為例，各模型關(guān)系詳述如下(I)車輛縱向力學(xué)模型15，對(duì)選定的車輛平臺(tái)進(jìn)行受力分析，通過(guò)驅(qū)動(dòng)カ矩、制動(dòng)カ矩、行駛阻カ等計(jì)算出車輛的縱向加速度，對(duì)加速度進(jìn)行積分可得到車速和位移數(shù)據(jù)。此模型在AMESim中實(shí)現(xiàn)。(2)駕駛員模型11，通過(guò)參考當(dāng)前車速與實(shí)車エ況的接近程度來(lái)執(zhí)行油門和剎車踏板的操作，目的是使當(dāng)前車速與實(shí)車エ況相吻合。在模型中采用PID控制策略，合適選擇PID三項(xiàng)系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前車速與エ況的跟隨。此模型在AMESim中實(shí)現(xiàn)。

(3)車輛控制器模型12，對(duì)于純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)，其動(dòng)カ控制策略較為簡(jiǎn)単。動(dòng)カ控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的油門踏板和剎車踏板的操作以及電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩需求，并發(fā)送給動(dòng)カ系統(tǒng)模型。車輛控制器還將比較電子負(fù)載給出的母線電壓電流和動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)給出的母線電壓電流，對(duì)非正常情況作出判別。此模型在AMESim中實(shí)現(xiàn)。(4)動(dòng)カ系統(tǒng)模型13，主要包括電機(jī)及其控制器模型。電機(jī)控制器收到轉(zhuǎn)矩需求后，參照當(dāng)前動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)給出的SOC及允許充放電功率，按照電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速，電機(jī)特性計(jì)算出功率需求，并按照電子負(fù)載給出的母線電壓計(jì)算出電流需求。模型還需要按照電子負(fù)載返回的電流電壓以及傳動(dòng)系統(tǒng)模型輸出的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，計(jì)算電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。此模型在AMESim中實(shí)現(xiàn)。(5)試驗(yàn)控制模型16，此模型主要完成目標(biāo)計(jì)算機(jī)上其他模型與動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行通信并加載功能。試驗(yàn)控制模型接受來(lái)自動(dòng)カ系統(tǒng)模型的電流需求，并轉(zhuǎn)換為CAN消息，通過(guò)一路CAN接ロ發(fā)送到電子負(fù)載Digatron上，從而進(jìn)行對(duì)被測(cè)對(duì)象的電功率加載。同時(shí)，從另一路CAN上接受來(lái)自動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)的狀態(tài)信息，為其他模型的計(jì)算提供輸入?yún)?shù)。此外，試驗(yàn)控制模型還將根據(jù)試驗(yàn)エ況設(shè)定，控制NI PCI-6528硬線信號(hào)發(fā)生設(shè)備，對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)給出必要的硬線信號(hào)。試驗(yàn)控制模型還需要實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信功能，將試驗(yàn)監(jiān)控所需的信息實(shí)時(shí)地通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。此模型在Matlab/Simulink中實(shí)現(xiàn)。(6)傳動(dòng)系統(tǒng)模型14，對(duì)于集中電機(jī)驅(qū)動(dòng)的純電動(dòng)汽車主要為減速齒輪模型。向動(dòng)カ系統(tǒng)模型提供當(dāng)前轉(zhuǎn)速，并接受來(lái)自動(dòng)カ系統(tǒng)模型計(jì)算的轉(zhuǎn)矩輸出，從而將電機(jī)的動(dòng)カ輸出參數(shù)給到車輛驅(qū)動(dòng)輪，作為車身縱向力學(xué)模型的輸入。此模型在AMESim中實(shí)現(xiàn)。圖5所示為動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)與車輛熱系統(tǒng)模型仿真試驗(yàn)流程。由外部環(huán)境設(shè)定與當(dāng)前整車熱環(huán)境狀態(tài)通過(guò)整車熱系統(tǒng)模型17計(jì)算得到動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)的熱邊界條件。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的熱邊界條件狀態(tài)作為整車熱環(huán)境狀態(tài)計(jì)算的輸入?yún)?shù)之一返回到整車熱系統(tǒng)模型17，計(jì)算出受到動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)熱影響后的整車熱環(huán)境狀態(tài)。圖6所示為車輛熱系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)，更加詳細(xì)的說(shuō)明了圖5模型與實(shí)物之間的關(guān)系。以空氣強(qiáng)制冷卻電池系統(tǒng)為例，動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)直接從乘客艙內(nèi)環(huán)境換氣，各模型關(guān)系詳述如下(I)環(huán)境參數(shù)171，外部環(huán)境參數(shù)設(shè)定為整車外部熱環(huán)境及流體環(huán)境的參數(shù)或エ況設(shè)定。包括有迎風(fēng)面空氣質(zhì)量流量，室外溫濕度，大氣壓力，光照強(qiáng)度等。這些參數(shù)是其他熱系統(tǒng)子模型計(jì)算所需的基本參數(shù)。(2)冷卻風(fēng)扇模型172，此為車輛前部冷凝器的冷卻風(fēng)扇，模型計(jì)算輸入?yún)?shù)來(lái)自環(huán)境參數(shù)。計(jì)算結(jié)果為風(fēng)扇后方空氣質(zhì)量流量、壓力、溫濕度等，作用于冷凝器模型。(3)車輛空調(diào)系統(tǒng)回路模型，由冷凝器模型173，壓縮機(jī)模型174，蒸發(fā)器模型175，膨脹閥模型176組成。主要根據(jù)車內(nèi)外部的換熱量，計(jì)算冷卻エ質(zhì)通過(guò)各模型后的質(zhì)量流量、エ質(zhì)密度及壓カ等參數(shù)變化。流進(jìn)蒸發(fā)器エ質(zhì)計(jì)算所得換熱量參數(shù)作用于乘客艙模型177。(4)乘客艙模型177，按照蒸發(fā)器模型175的換熱量以及車外環(huán)境參數(shù)計(jì)算總換熱量，得到乘客艙模型的溫濕度狀態(tài)參數(shù)。將這些狀態(tài)參數(shù)通過(guò)RS232發(fā)送給環(huán)境艙，調(diào)節(jié)被測(cè)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)的熱邊界條件。由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)難以建模的試驗(yàn)對(duì)象，動(dòng)カ蓄電池，的硬件在環(huán)。因此，通過(guò)上述架 構(gòu)構(gòu)建的試驗(yàn)平臺(tái)可以獲得與實(shí)車エ況非常接近的試驗(yàn)結(jié)果，有助于動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)與優(yōu)化，井能大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，其特征在于，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、目標(biāo)計(jì)算機(jī)、電子負(fù)載、環(huán)境艙、可編程數(shù)字電源以及硬線信號(hào)發(fā)生器，所述的監(jiān)控計(jì)算機(jī)與目標(biāo)計(jì)算機(jī)連接，所述的電子負(fù)載、環(huán)境艙、可編程數(shù)字電源以及硬線信號(hào)發(fā)生器分別接在目標(biāo)計(jì)算機(jī)與動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)之間； 監(jiān)控計(jì)算機(jī)建立需要仿真測(cè)試車型的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行エ況條件和外部環(huán)境參數(shù)設(shè)定，并將數(shù)學(xué)模型及エ況條件和外部環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)換C代碼后，通過(guò)交叉編譯生成供目標(biāo)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行的測(cè)試模型； 將測(cè)試模型通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送到目標(biāo)計(jì)算機(jī)上，作為可運(yùn)行與其實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上的應(yīng)用程序；運(yùn)行エ況進(jìn)行仿真測(cè)試時(shí),測(cè)試模型實(shí)時(shí)地產(chǎn)生功率需求信號(hào)以及動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)邊界條件參數(shù)； 目標(biāo)計(jì)算機(jī)根據(jù)產(chǎn)生的功率需求信號(hào)與動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)邊界條件參數(shù)通過(guò)總線分別控制電子負(fù)載和環(huán)境艙，對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行電功率加載和熱環(huán)境條件加載模擬，同時(shí)目標(biāo)計(jì)算機(jī)通過(guò)根據(jù)試驗(yàn)エ況控制硬線信號(hào)發(fā)生器發(fā)出硬線信號(hào)和控制可編程數(shù)字電源調(diào)節(jié)輔助電源的供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，其特征在干，所述的數(shù)學(xué)模型包括駕駛員模型、車輛控制器模型、動(dòng)カ系統(tǒng)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型； 首先，比較當(dāng)前實(shí)際車速和期望車速之差，通過(guò)駕駛員模型模擬出油門和剎車操作信號(hào)，并將其發(fā)送給車輛控制器模型； 車輛控制器模型接收到此信號(hào)后按照動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)發(fā)送回來(lái)的當(dāng)前狀態(tài)，結(jié)合設(shè)定的控制策略產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩需求信息，并將該轉(zhuǎn)矩需求信息發(fā)送到動(dòng)カ系統(tǒng)模型； 動(dòng)カ系統(tǒng)模型將轉(zhuǎn)矩需求信息轉(zhuǎn)化為電流需求信息，并電流需求信息通過(guò)總線發(fā)送到電子負(fù)載并對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行加載；同時(shí)動(dòng)カ系統(tǒng)模型按照動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)受到加載后的電壓變化情況，計(jì)算實(shí)際輸出功率信息，并將其發(fā)送給傳動(dòng)系統(tǒng)模型； 傳動(dòng)系統(tǒng)模型根據(jù)實(shí)際輸出功率信息計(jì)算驅(qū)動(dòng)力，井根據(jù)輪上的驅(qū)動(dòng)力、路面滾阻、風(fēng)阻數(shù)據(jù)通過(guò)車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型得到實(shí)際車速；通過(guò)以上一個(gè)過(guò)程完成某一時(shí)刻的計(jì)算，并為下ー時(shí)刻的計(jì)算提供條件參數(shù)，從而形成動(dòng)カ系統(tǒng)在環(huán)仿真。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，其特征在干，所述的數(shù)學(xué)模型還包括試驗(yàn)控制模型，該試驗(yàn)控制模型接受來(lái)自動(dòng)カ系統(tǒng)模型的電流需求，并轉(zhuǎn)換為CAN消息，通過(guò)一路CAN接ロ發(fā)送到電子負(fù)載上，進(jìn)行對(duì)被測(cè)對(duì)象的電功率加載；同時(shí)，從另一路CAN上接受來(lái)自動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)的狀態(tài)信息，為其他模型的計(jì)算提供輸入?yún)?shù)；此外，試驗(yàn)控制模型還將根據(jù)試驗(yàn)エ況設(shè)定，控制硬線信號(hào)發(fā)生器對(duì)動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)給出硬線信號(hào)；試驗(yàn)控制模型實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信功能，將試驗(yàn)監(jiān)控所需的信息實(shí)時(shí)地通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，其特征在干，所述的數(shù)學(xué)模型還包括車輛熱系統(tǒng)模型，該車輛熱系統(tǒng)模型根據(jù)外部熱環(huán)境參數(shù)和當(dāng)前整車車熱環(huán)境狀態(tài)，實(shí)時(shí)地計(jì)算出動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)熱環(huán)境的邊界條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種動(dòng)カ蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，其特征在干，所述的監(jiān)控計(jì)算機(jī)在試驗(yàn)過(guò)程中與目標(biāo)計(jì)算機(jī)通信，獲取、顯示并存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真測(cè)試平臺(tái)，包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、目標(biāo)計(jì)算機(jī)、電子負(fù)載、環(huán)境艙、可編程數(shù)字電源以及硬線信號(hào)發(fā)生器，所述的監(jiān)控計(jì)算機(jī)與目標(biāo)計(jì)算機(jī)連接，所述的電子負(fù)載、環(huán)境艙、可編程數(shù)字電源以及硬線信號(hào)發(fā)生器分別接在目標(biāo)計(jì)算機(jī)與動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可以減少實(shí)車測(cè)試次數(shù)、節(jié)省開(kāi)發(fā)費(fèi)用，簡(jiǎn)化試驗(yàn)流程，并實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102841315SQ20111017039
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者魏學(xué)哲, 孫澤昌, 戴海峰, 王佳元 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)