一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台，主要包括虚拟场景系统、整车控制系统、实时仿真系统、数据监测系统和驾驶员操作系统。虚拟场景系统模拟实验车运行线路，获取全局道路信息和全局交通信息。整车控制系统控制实验车的汽车档位和发动机转矩。实时仿真系统主要包括实时仿真器和动力传动系统模型，动力传动系统模型接收整车控制系统核心控制芯片的数据，从而模拟实验车的运行状态。数据监测系统实时监控和存储动力传动系统模型的数据。驾驶员操作系统主要包括实验车转向盘、实验车制动踏板和实验车加速踏板。本发明专利技术能够获取能量管理所需道路、交通、驾驶员意图及行驶工况等信息，进而对插电式混合动力汽车能量进行有效管理。

【技术实现步骤摘要】
一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台
本专利技术涉及硬件在环实验平台开发领域，具体是一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台。
技术介绍
随着汽车保有量的增加，石油资源大量消耗，造成了能源危机及环境污染。针对上述问题，有效的解决途径之一是发展节能环保的插电式混合动力汽车(PHEV)，而能量管理策略是插电式混合动力汽车的核心技术之一，其优劣直接影响整车的经济性及排放性能。目前研究较多的能量管理策略主要包括以下三种：基于规则的能量管理策略、基于瞬时优化的能量管理策略、基于全局优化的能量管理策略，但都有一定的不足。在上述研究的基础上，部分学者提出了基于全局信息的瞬时优化能量管理策略，该策略基于全局道路及交通信息，将全局优化结果作为瞬时优化的参考，提高了瞬时优化能量管理策略的全局能量分配效果。为了对能量管理策略的有效性进行验证，需要进行硬件在环实验或实车道路试验，但由于国内ITS等技术的不成熟，全局道路信息及全局交通信息获取难度较大，因此相关实验平台开发难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台，主要包括虚拟场景系统、整车控制系统、实时仿真系统、数据监测系统和驾驶员操作系统。所述虚拟场景系统模拟实验车运行线路。所述实验车运行线路上主要包括行进或停靠的一辆实验车和若干辆交通浮动车。所述实验车为插电式混合动力汽车。所述虚拟场景系统实时获取实验车和所有交通浮动车的全局道路信息和全局交通信息。所述全局道路信息主要包括实验车运行线路的行驶总里程、实验车运行线路的道路坡度、实验车运行线路道路阻力系数和实验车实时位置的天气信息。所述全局交通信息主要包括实验车平均车速、最大车速、最大加速度、车速标准差和行驶里程。所述整车控制系统根据全局道路信息和全局交通信息控制实验车的汽车档位、实验车发动机转矩、实验车发动机转速、实验车电机转矩和实验车电机转速。所述整车控制系统监控实验车的电池能量状态，并根据实验车的汽车档位和实验车发动机转矩，对实验车的电池能量进行管理和规划。所述整车控制系统主要包括控制器和控制策略。所述控制器主要包括电源模块、时钟模块、存储模块、模拟信号采集模块、数字信号采集模块、数字信号输出模块、核心控制芯片、高速CAN总线收发模块、低速CAN总线收发模块和故障诊断模块。所述电源模块为控制器供电。所述时钟模块显示当前时间。所述存储模块暂时存储部分控制策略数据和车速数据。所述模拟信号采集模块采集实验车加速踏板模拟信号、实验车制动踏板模拟信号和实验车实时车速模拟信号后，将采集的模拟传送到核心控制芯片中。所述数字信号采集模块采集实验车钥匙位置数字信号、实验车档位开关数字信号和实验车运行模式数字信号后，将采集的数字信号传送到核心控制芯片中。所述核心控制芯片对接收到的所有信号进行处理，从而得到实验车档位开关控制数字信号、实验车电池充电控制数字信号和实验车动力附件控制数字信号，并通过数字信号输出模块传送到实时仿真系统中。所述实验车动力附件主要包括散热子系统和空调子系统。所述核心控制芯片通过高速CAN总线收发模块接收和处理实时仿真系统发送的实验车自动变速箱控制单元TCU、实验车电控单元ECU和实验车的微控制单元MCU的当前数据，从而产生实验车的自动变速箱控制单元TCU的控制信号、实验车的电控单元ECU的控制信号和实验车的微控制单元MCU的控制信号。所述核心控制芯片通过高速CAN总线收发模块，分别将对应的控制信号传送给实验车的自动变速箱控制单元TCU、实验车的电控单元ECU和实验车的微控制单元MCU。所述核心控制芯片通过低速CAN总线收发模块与数据监视模块、故障诊断模块和充电设备进行数据交互。数据监视模块显示控制参数信息及车辆运行状态信息。所述故障诊断模块接收所述核心控制芯片的数据，并对实验车进行故障诊断。所述控制策略控制控制器的运行。所述实时仿真系统主要包括实时仿真器和动力传动系统模型。所述实时仿真器存储动力传动系统模型的数据。所述动力传动系统模型接收整车控制系统核心控制芯片的数据，从而模拟实验车的运行状态。所述动力传动系统模型根据实验车的运行状态数据，建立发动机模型、电机模型、电池模型和传动系统模型。所述运行状态数据主要包括发动机油耗和电机效率。所述实验车的运行状态数据主要包括发电机扭矩、电池荷电状态和车速。所述数据监测系统实时监控和存储所述动力传动系统模型的数据。所述数据监测系统标定实验车控制参数。所述控制参数主要包括发动机转矩、发动机转速、电机转速、电机转矩和变速器档位。所述驾驶员操作系统主要包括实验车转向盘、实验车制动踏板和实验车加速踏板。所述转向盘根据标定的实验车控制参数控制实验车方向，并将实验车转向信息通过CAN总线发送给虚拟场景系统。所述制动踏板根据实验车控制参数降低实验车车速或控制实验车停止，并将实验车减速信息或停止信息通过I/O接口发送给整车控制系统。所述加速踏板根据实验车控制参数增加实验车车速，并将实验车加速信息通过I/O接口发送给整车控制系统。所述虚拟场景系统通过CAN总线和整车控制系统进行数据交互。所述虚拟场景系统通过CAN总线和实时仿真系统进行数据交互。所述虚拟场景系统通过CAN总线和驾驶员操作系统进行数据交互。所述整车控制系统通过CAN总线和I/O接口与实时仿真系统进行数据交互。所述数据监测系统通过以太网和实时仿真系统进行数据交互。所述驾驶员操作系统通过I/O接口和整车控制系统进行数据交互。本专利技术的技术效果是毋庸置疑的。本专利技术提出的一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台，能够获取能量管理所需道路、交通、驾驶员意图及行驶工况等信息，进而对插电式混合动力汽车能量进行有效管理。附图说明图1为实验平台示意图；图2为Prescan-VISSIM联合仿真示意图；图3为整车控制器功能结构图；图4为数据监测系统界面示意图；图5为驾驶员操作系统示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：参见图1至图5，一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台，主要包括虚拟场景系统1、整车控制系统2、实时仿真系统3、数据监测系统4和驾驶员操作系统5。所述虚拟场景系统1模拟实验车运行线路。所述实验车运行线路上主要包括行进或停靠的一辆实验车和若干辆交通浮动车。所述实验车为插电式混合动力汽车。交通浮动车为行驶在实验车运行线路上的，除实验车以外的所有车辆。交通浮动车不限车辆类型。实验车的动力源主要包括发动机、驱动电机和动力传动耦合器，其中，所述动力传动耦合器用于将发动机、驱动电机进行机电耦合并将动力输出以驱动车辆。所述虚拟场景系统1实时获取实验车和所有交通浮动车的全局道路信息和全局交通信息。所述全局道路信息主要包括实验车运行线路的行驶总里程、实验车运行线路的道路坡度、实验车运行线路道路阻力系数和实验车实时位置的天气信息。所述全局交通信息主要包括实验车平均车速、最大车速、最大加速度、车速标准差和行驶里程。所述整车控制系统2根据全局道路信息和全局交通信息控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台，其特征在于：主要包括虚拟场景系统(1)、所述整车控制系统(2)、实时仿真系统(3)、数据监测系统(4)和驾驶员操作系统(5)；所述虚拟场景系统(1)模拟实验车运行线路；所述虚拟场景系统(1)实时获取实验车和所有交通浮动车的全局道路信息和全局交通信息；所述整车控制系统(2)实验车的汽车档位、实验车发动机转矩、实验车发动机转速、实验车电机转矩和实验车电机转速；所述整车控制系统(2)监控实验车的电池能量状态，对实验车的电池能量进行管理和规划；所述整车控制系统(2)主要包括控制器和控制策略。所述控制器主要包括电源模块、时钟模块、存储模块、模拟信号采集模块、数字信号采集模块、数字信号输出模块、核心控制芯片、高速CAN总线收发模块、低速CAN总线收发模块和故障诊断模块；所述电源模块为控制器供电；所述时钟模块显示当前时间；所述存储模块暂时存储部分控制策略数据和车速数据；所述模拟信号采集模块采集实验车加速踏板模拟信号、实验车制动踏板模拟信号和实验车实时车速模拟信号后，将采集的模拟传送到核心控制芯片中；所述数字信号采集模块采集实验车钥匙位置数字信号、实验车档位开关数字信号和实验车运行模式数字信号后，将采集的数字信号传送到核心控制芯片中；所述核心控制芯片对接收到的所有信号进行处理，从而得到实验车档位开关控制数字信号、实验车电池充电控制数字信号和实验车动力附件控制数字信号，并通过数字信号输出模块传送到实时仿真系统(3)中；所述核心控制芯片通过高速CAN总线收发模块接收和处理实时仿真系统发送的实验车自动变速箱控制单元TCU、实验车电控单元ECU和实验车的微控制单元MCU的当前数据，从而产生实验车的自动变速箱控制单元TCU的控制信号、实验车的电控单元ECU的控制信号和实验车的微控制单元MCU的控制信号；所述核心控制芯片通过高速CAN总线收发模块，分别将对应的控制信号传送给实验车的自动变速箱控制单元TCU、实验车的电控单元ECU和实验车的微控制单元MCU；所述核心控制芯片通过低速CAN总线收发模块与数据监视模块、故障诊断模块和充电设备进行数据交互；所述数据监视模块显示控制参数信息和车辆运行状态信息；所述故障诊断模块接收所述核心控制芯片的数据，并对实验车进行故障诊断；所述控制策略控制控制器的运行；所述实时仿真系统(3)主要包括实时仿真器和动力传动系统模型；所述实时仿真器存储动力传动系统模型的数据；所述动力传动系统模型接收整车控制系统(2)核心控制芯片的数据，从而模拟实验车的运行状态；所述动力传动系统模型根据实验车的运行状态数据建立发动机模型、电机模型、电池模型和传动系统模型；所述运行状态数据主要包括发动机油耗和电机效率；所述数据监测系统(4)实时监控和存储所述动力传动系统模型的数据；所述数据监测系统(4)标定实验车控制参数；所述控制参数主要包括发动机转矩、发电机转速、电机转速、电机转矩和变速器档位；所述驾驶员操作系统(5)主要包括实验车转向盘、实验车制动踏板和实验车加速踏板；所述转向盘根据标定的实验车控制参数控制实验车方向，并将实验车转向信息通过CAN总线发送给虚拟场景系统(1)；所述制动踏板根据实验车控制参数降低实验车车速或控制实验车停止，并将实验车减速信息或停止信息通过I/O接口发送给整车控制系统(2)；所述加速踏板根据实验车控制参数增加实验车车速，并将实验车加速信息通过I/O接口发送给整车控制系统(2)。...

【技术特征摘要】
1.一种插电式混合动力汽车能量管理实验平台，其特征在于：主要包括虚拟场景系统(1)、所述整车控制系统(2)、实时仿真系统(3)、数据监测系统(4)和驾驶员操作系统(5)；所述虚拟场景系统(1)模拟实验车运行线路；所述虚拟场景系统(1)实时获取实验车和所有交通浮动车的全局道路信息和全局交通信息；所述整车控制系统(2)实验车的汽车档位、实验车发动机转矩、实验车发动机转速、实验车电机转矩和实验车电机转速；所述整车控制系统(2)监控实验车的电池能量状态，对实验车的电池能量进行管理和规划；所述整车控制系统(2)主要包括控制器和控制策略。所述控制器主要包括电源模块、时钟模块、存储模块、模拟信号采集模块、数字信号采集模块、数字信号输出模块、核心控制芯片、高速CAN总线收发模块、低速CAN总线收发模块和故障诊断模块；所述电源模块为控制器供电；所述时钟模块显示当前时间；所述存储模块暂时存储部分控制策略数据和车速数据；所述模拟信号采集模块采集实验车加速踏板模拟信号、实验车制动踏板模拟信号和实验车实时车速模拟信号后，将采集的模拟传送到核心控制芯片中；所述数字信号采集模块采集实验车钥匙位置数字信号、实验车档位开关数字信号和实验车运行模式数字信号后，将采集的数字信号传送到核心控制芯片中；所述核心控制芯片对接收到的所有信号进行处理，从而得到实验车档位开关控制数字信号、实验车电池充电控制数字信号和实验车动力附件控制数字信号，并通过数字信号输出模块传送到实时仿真系统(3)中；所述核心控制芯片通过高速CAN总线收发模块接收和处理实时仿真系统发送的实验车自动变速箱控制单元TCU、实验车电控单元ECU和实验车的微控制单元MCU的当前数据，从而产生实验车的自动变速箱控制单元TCU的控制信号、实验车的电控单元ECU的控制信号和实验车的微控制单元MCU的控制信号；所述核心控制芯片通过高速CAN总线收发模块，分别将对应的控制信号传送给实验车的自动变速箱控制单元TCU、实验车的电控单元ECU和实验车的微控制单元MCU；所述核心控制芯片通过低速CAN总线收发模块与数据监视模块、故障诊断模块和充电设备进行数据交互；所述数据监视模块显示控制参数信息和车辆运行状态信息；所述故障诊断模块接收所述核心控制芯片的数据，并对实验车进行故障诊断；所述控制策略控制控制器的运行；所述实时仿真系统(3)主要包括实时仿真器和动力传动系统模型；所述实时仿真器存储动力传动系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永刚，侯立良，秦大同，叶明，雷贞贞，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50