专利名称：一种混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆的整车控制器，尤其涉及一种混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统。
背景技术：
随着世界经济和科技的飞速发展，企业为了提高竞争力，必须缩短产品研发周期。在工程机械行领域，计算机仿真技术开始逐渐应用于控制系统、机械系统、液压系统、动力学研究，并成为了企业从市场竞争中获得利润的强有力的工具和手段。专利文献CN100347621C公开了一种控制器仿真测试系统。它由实时监控系统、待测整车控制器、可配置的信号处理装置、工控机模拟平台、数据采集卡、及CAN网络组成；工控机模拟平台通过PCI总线与数据采集卡相连；数据采集卡与可配置的信号处理装置之间通过专用的数据线进行数据交换，并采用标准接口与待测整车控制器相连；工控机模拟平台产生或接收的CAN信号通过PCI总线、CAN通讯卡、CAN总线与待测整车控制器通讯连接。上述技术方案中所采用的技术仅仅针对只有一种动力源的车辆整车控制器进行仿真，而随着国民环保意识的增强，混合动力车开始逐渐走向社会，而上述的技术方案并不能对混合动力车辆的整车控制器进行仿真。
发明内容
本发明的目的是一种混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统，其可以解决混合动力车辆的整车控制器的仿真问题。本发明提供了一种混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统，该仿真测试系统包括仿真设备以及仿真监测单元；所述仿真设备包括发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及通信单元；所述发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及仿真监测单元分别与所述通信单元连接；所述超级电容单元还与所述电机单元连接。本发明的仿真测试系统根据输入负载单元的参数(例如工况、负载有关的参数等)可以在不同工况下详细测试整车控制器的控制逻辑和控制算法，这是由于一旦输入了工况就可以确定转速，输入了负载有关的参数就可以确定负载的大小，从而可以根据发动机单元、电动机单元以及超级电容等反馈的结果来测试控制器的控制逻辑和控制算法，这能够减少设备在实际运行过程中遇到的问题，提高研发效率，降低测试成本。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中图1是基于仿真设备的混合动力车辆整车控制器仿真测试系统示意图；图2是本发明提供的混合动力车辆整车控制器仿真测试系统示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。图1显示了基于仿真设备的混合动力车辆整车控制器仿真测试系统，可以包括仿真设备、仿真监测单元、以及监控设备。该仿真设备可以是dSPACE设备。该设备包括处理器、存储设备(可以存储混合动力车辆模型)、模拟量输入输出(10)模块、数字量IO模块、高频信号模块、信号调理单元、以及通信单元。整车控制器是待测设备。仿真设备可以驱动IO模块产生仿真所需的IO信号，IO信号通过信号调理单元输出至整车控制器。通信单元可以进行IO通信，也可以进行现场总线(CAN总线)通信。图2是本发明提供的混合动力车辆整车控制器仿真测试系统示意图，图中未示出仿真监测单元。如图2所示，本发明提供的混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统包括仿真设备、以及仿真监测单元(未示出)；该仿真测试系统包括仿真设备以及仿真监测单元；所述仿真设备包括发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及通信单元；所述发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及仿真监测单元分别与所述通信单元连接。所述负载单元将与负载关联的参数经所述通信单元输入所述待测整车控制器，例如前泵压力、后泵压力、以及流量，待测整车控制器根据所述与负载关联的参数计算出负载功率需求，根据该负载功率需求计算的与发动机单元输出功率关联的参数，并将与发动机单元输出功率关联的参数发送给发动机单元，所述与发动机单元输出功率关联的参数例如是所述发动机单元转速。因为在有些情况下，发动机单元的输出功率不能满足需求，此时需要电动机单元工作，因此在所述发动机单元的最大输出功率小于所述负载功率时，所述待测整车控制器向所述超级电容发送放电指令，所述超级电容放电，并且在所述发动机单元的最大输出功率小于所述负载功率时，所述待测整车控制器根据所述负载功率与所述发动机单元的输出功率之差计算的与电机单元输出功率关联的参数，并将该与电机单元输出功率关联的参数发送至电机单元，该与电机单元输出功率关联的参数例如是电机单元的电动转矩。在所述超级电容所存储的能量小于预设值的时候，所述待测整车控制器还向电机单元发送与电机单元回收能量关联的参数，使得所述电机单元为所述超级电容充电，所述与电机单元回收能量关联的参数为所述电机单元的发电转矩。藉此可以通过该仿真测试系统实现混合动力车辆的整车控制器的仿真，从而减少设备在实际运行过程中遇到的问题，提高研发效率，降低测试成本。仿真监测单元可以实时地监测整车控制器的IO信号和CAN总线信号，并可以改变发动机单元、超级电容单元、电机单元以及负载单元的参数，从而达到改变IO信号的效果，以通过对IO信号的监测来判断整车控制器的运行是否正常。所述监控设备可以是显示器，可以实时显示整车控制器在CAN总线上反馈的信号。具体而言，所述电机单元还用于接收所述待测整车控制器发送的充电指令，以接收与电机单元回收能量关联的参数并为所述超级电容充电。优选地，所述电机包括回转电机和辅助电机。本发明以挖掘机为例进行说明。在仿真的过程中，需要建立发动机的万有特性模型，该万有特性模型是比油耗与转速和转矩之间的一种非线性函数关系，该函数如下式所示ge=p00+p10 X x+p01 X y+p20 X x2+pn XxX y+p02 Xy2 ;;其中是比油耗，X为发动机单元转速，y为发动机单元输出扭矩，P00 e (147. 7，187. 4)，P10 e (-0. 05564, -O. 003047), p01 e (-0. 2376, -O. 1816),P20 e (3. 627 X 1θΛ 2. 099 X 1(Γ5)，P11 e (-2. 203 X 1(Γ5，9· 746 X 1(Γ7)，P02 e (O. 0002058，O. 0002629)。发动机单元的功率计算函数如下P=xXy/9550 ；根据发动机单元的万有特性模型以及负载，整车控制器可以寻找到满足功率需求 的最经济的工作点，根据功率计算函数获取发动机单元的等功率曲线，寻找等功率曲线和比油耗曲线的切点，即此功率下的最经济工作点，在此最经济工作点下可获得发动机单元转速。如果发动机单元的功率能够满足负载的要求，那么整车控制器仅控制发动机进行工作，并将最经济工作时的转速发送至发动机单元(转速和工况有关，工况可以是轻载模式、经济模式、中载模式和重载模式；一旦选定了工况，转速就选定了)。根据整车控制器反馈的信号，研究人员就可以判定整车控制器的工作逻辑以及控制算法是否有效。如果发动机的功率不能满足负载的要求，整车控制器可以计算出发动机需要输出的功率(例如可以是当前转速下的最大功率)以及电机需要输出的功率。电机的转速一般与发动机的转速相同。根据电动机的转速以及电动状态特征曲线查询到电机的电动转矩，并反馈至电机单元；转矩信号可以在监控设备上显示。在超级电容需要充电时，整车控制器根据电机的转速和发电状态特征曲线查询出电机的发电转矩，从而可以测试混合动力车辆的充电性能。超级电容的电容容量(C) =电流(I) X时间(T)；超级电容工作电压\ K/ + I); η表示某一时刻，n+l表示η的下一时亥lj，Δ t表示η与η+1的时间差。
I,2超级电容电池荷电状态SOC : W =「； V为当前电压值，Vmax为电压最大值；
max超级电容输出能量E :E = O. 5CVmax2-0. 5CVmin2，[Vmaxi Vmin]表示超级电容合理的工作电压范围，Vmin为电压最小值。
Zrf X u(t)dt超级电容等效内阻R :R=98晕欧；超级电容效率— ~z; Id是放电电流，
jo Ic X u(i)di
I。是充电电流；u(t)表示是跟随时间变化的量。
^ _0.5C(U2cm-U2cmm)充电效率A = f, w, 5 Ucmax, Uanin表示充电时的起始和截止电压。
I放电效率=-JjlAA1- 。Udmax, Udmin表示放电时的起始和截止电压。
O-SCliZrfma/-CZrfmm2)挖掘机工作时，负载的整体状态可由前后泵的出口压力体现，因此整车控制器可以根据前泵压力、后泵压力、以及流量计算得到负载功率需求，功率计算公式为=P=压力X流量。根据该功率需求可以来判断发动机输出功率是否能满足要求，并且在不能满足输出功率的要求时，可以驱动电机输出相应的功率。优选地，所述仿真设备通过以太网或光纤与仿真监测单元连接；该系统还包括监
控设备，所述监控设备与所述通信单元连接。在实际仿真的过程中，可以根据实际的需求对发动机单元、超级电容单元、电机单
元以及负载单元等设置不同的初始参数。表I显示了各单元的输入参数，表中各参数可以
通过IO或总线输出至整车控制器。表I
权利要求
1.一种混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统，该仿真测试系统包括仿真设备以及仿真监测单元；其特征在于，所述仿真设备包括发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及通信单元；所述发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及仿真监测单元分别与所述通信单元连接；所述超级电容单元还与所述电机单元连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载单元用于将与负载关联的参数经所述通信单元输入所述待测整车控制器；所述发动机单元用于接收待测整车控制器根据所述与负载关联的参数计算出负载功率需求、并根据该负载功率需求计算的与发动机单元输出功率关联的参数。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述超级电容用于在所述发动机单元的最大输出功率小于所述负载功率时，接收所述待测整车控制器发送的放电指令；所述电机单元用于在所述发动机单元的最大输出功率小于所述负载功率时接收所述待测整车控制器根据所述负载功率与所述发动机单兀的输出功率之差计算的与电机单兀输出功率关联的参数。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述电机单元还用于接收所述待测整车控制器发送的充电指令，以接收与电机单元回收能量关联的参数并为所述超级电容充电。
5.根据权利要求1-4任一项所述权利要求所述的系统，其特征在于，所述电机单元包括回转电机单元和辅助电机单元。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述与电机单元输出功率关联的参数为所述电机单元的电动转矩，和/或所述与电机单元回收能量关联的参数为所述电机单元的发电转矩。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其特征在于，所述电机单元的电动转矩是根据所述发动机单元的转速查询电动状态特征曲线得到的，所述电机单元的发电转矩是根据所述发动机单元的转速查询电动状态特征曲线得到的。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述负载功率需求根据前泵压力、后泵压力、以及流量计算得到。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真设备通过以太网或光纤与仿真监测单元连接；该系统还包括监控设备，所述监控设备与所述通信单元连接。
全文摘要
本发明涉及一种混合动力车辆的整车控制器仿真测试系统，该仿真测试系统包括仿真设备以及仿真监测单元；所述仿真设备包括发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及通信单元；所述发动机单元、超级电容单元、电机单元、负载单元、以及仿真监测单元分别与所述通信单元连接；所述超级电容单元还与所述电机单元连接。本发明的仿真测试系统可以根据输入负载单元的参数(例如工况、负载有关的参数等)可以在不同工况下详细测试整车控制器的控制逻辑和控制算法，减少设备在实际运行过程中遇到的问题，提高研发效率，降低测试成本。
文档编号G05B17/02GK102999043SQ201210548658
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者邓洪涛, 陈凯, 陈华, 张迁 申请人:中联重科股份有限公司