四模混合动力汽车控制器硬件在环系统设计.pdf

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1、第4期(总第213期)车用发动机No．4(SerialNo．213)2O14年8月VEHICLEENGINEAug．2014四模混合动力汽车控制器硬件在环系统设计陈亮，朱浩，杨林，闫斌。，胡艳青，鄢挺。(1．湖南大学，湖南长沙410082；2．上海交通大学汽车电子技术研究所，上海200240)摘要：介绍了一种客车用新型四模混合动力系统，建立了在环仿真模型，设计了控制器硬件在环仿真测试系统。结果表明，该系统运行稳定可靠，可满足控制器硬件在环测试的实时性和准确性要求，可用于对控制策略进行验证和优化、控制器软硬件调试和测试、控制参数标定、故障模拟

2、和OBD测试、整车运行工况模拟、传感器及执行器模拟等，也可用于整车道路运行时的能耗与排放的控制器在环仿真测试。关键词：混合动力；控制器；硬件在环；仿真DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2014．04．003中图分类号：U464．142文献标志码：B文章编号：1001—2222(2014)04—001205为适应汽车节能减排的要求，混合动力汽车技术在全球得到了快速发展。相对于传统内燃机，混合动力系统不仅包含发动机，还包含有电机、动力电池、机电耦合传动等子系统¨J，是一种典型的多能源系统，其控制比传统内燃机复杂很多。传统

3、道路测试费用高、周期长，测试安全性难以保证，难以实现某些极限条件下的测试f]。因此，有必要采用基于硬件在环仿真(HII)测试系统的混合动力控制器开发、测试流程，其中的关键技术是HIL系统的架构与模型。对于现有成熟的混合动力系统，由于其机电耦合模式方面的不足，节能减排的实际表现大多还难以达到人们期望的水平。为此，本研究拟针对一种新型的四模混合动力系统，进行混合动力控制器图1整车动力传动结构不意(HybridControlUnit，HCU)硬件在环仿真测试系统研究，并通过对HCU的控制策略测试，验证该2硬件在环测试系统架构及功能HIL系统的有效

4、性。HIL系统的主要功能要求：1四模混合动力系统1)能对控制策略进行验证和优化；2)能用于控制器软硬件调试和测试；本研究的四模混合动力系统为典型的混联式混3)能用于控制参数标定；合动力系统构型(见图1)，其中包括发动机ICE、电4)能用于故障模拟和OBD测试；控离合器C、电动／发电机MG1、行星齿轮系、2个挡5)能用于整车运行工况模拟测试与能耗、排位的耦合箱齿轮传动系Gear—Box、电动／发电机放、动力性等性能仿真测试；MG2、后桥速比Fd及输出轴Out—shaft。通过对6)能进行传感器、执行器模拟和CAN通信Gear—Box和离合器的

5、控制，可以实现单电机纯电驱测试；动、双电机纯电驱动、串联驱动和混联驱动等4种驱7)结果自动保存和测试报表自动生成。收稿日期：2013-0807；修回日期：201408—19基金项目：国家自然科学基金(NSFCProgram，51275291)作者简介：陈亮(1988)，男，硕士，研究方向为混合动力电动汽车；chenliang6024@163．corn。通讯作者：朱浩(1972)，男，副教授，工学博士，研究方向为车辆动力学和电动汽车技术；zhu1201—1@163．com。2O14年8月陈亮，等：四模混合动力汽车控制器硬件在环系统设计图2示出

6、所设计的HIL系统架构，包括宿主机、目标机、HIL处理器、接口系统、待测控制器等。宿主机建立的监测系统可对HIL模型中的重要参实际车速数进行实时监测或对已标定好的参数进行优化标定；目标机用于存放HIL模型、实时代码转换与下图3驾驶员模型载。为便于模型开发和系统架构验证，HIL处理器3．2发动机模型采用了AutoBox中的DS1006处理器板进行系统模考虑到真实发动机及其燃烧过程的复杂性以及型实时仿真运行，DS2202CAN、AD与DA接口完混合动力系统控制中对发动机的瞬态抑制，本研究成数字信号和模拟信号的交互。特别地，为了克服对发动机模型进

7、行了简化，如图4所示。以试验计现有大多HIL系统由于缺乏执行器模拟功能而不算得到的发动机外特性、万有特性、起动油耗、拖转能满足对控制器硬件可靠性、动态响应特性测试要扭矩等数据建立表格，通过一维或二维插值方法来求的问题，本研究设计了执行器等效电路模拟器，主获取发动机油门控制、转速控制、转矩控制等不同控要包括电控离合器执行器、换挡机构执行器、电机和制模式下发动机的运行状态参数、燃油消耗率。在发动机热管理执行器。转速控制模式下，通过整车控制器的指令转速与发动机当前实际转速的转速闭环调节输出发动机当前实时仿真模型、而圆Controldesk实际扭矩

8、，同时通过发动机当前转速与实际扭矩的．．—．．．．—．．．——／、．．．．．．———．．J监控界面二维插值查表得到发动机的燃油消耗率。匣圈in宿主机—_1_—百丽一堕竺垫堡广]冷