对混合动力系统开发,基于模型的设计通用规范

挑战

开发新的混合动力技术,通用汽车

对标准化MathWorks工具和基于模型的设计用于控制系统设计和产品代码生成

结果

  • 激进交货期满足
  • 全球协作和沟通启用
  • 设计跨产品线重复使用

“双模混合动力系统采取了基于模型的设计,以通用汽车内一个新的水平。该项目提供了我们需要的其他大型全球性的工程项目申请MathWorks工具的基于模型的设计的信心和经验。”

肯特赫尔弗里希,通用汽车
徽章通用汽车双模混合动力系统,它在车辆跨越多个产品线使用。

通用汽车公司的双模式混合动力系统优化了燃油效率为一系列的驾驶条件,包括停止和去城市驾驶,快速加速,和稳态公路驾驶。广泛认为是在混合动力技术的一大进展,该双模式混合动力结合了集成到具有三个行星齿轮组的自动变速器2个60千瓦的电动机传统的发动机。

通用汽车公司的工程师们使用基于模型的设计开发双模式混合动力总成控制系统,这是目前在生产的GMC塞拉利昂混合,GMC育空混合动力车,雪佛兰太浩混合动力车,雪佛兰的Silverado混合动力车,和凯迪拉克凯雷德混合动力汽车,将被适用于use in the Chevy Volt, GM’s extended-range electric vehicle.

“通过使我们能够工作在更高的抽象水平,通过早期系统仿真验证我们的设计,并自动从我们的模型生成生产代码,基于模型的设计给了我们灵活地尝试新的方法和控制策略实际上,迅速做出改变,并消除手工编码翻译错误常见,”格雷格·哈伯德,高级经理,混合动力和电动驱动控制,通用汽车表示。

挑战

通用汽车希望在生产在四年内双模式混合动力系统。对于传统的动力总成项目,这个时间将是典型的,因为工程团队可以与现有的设计启动。早期的双模式混合动力技术已被通用汽车和Allison开发了超过100个城市,现在在公交车使用中的操作,但由于该技术需要的是“精简,更环保”的轿车和卡车应用,球队不得不开始从头开始。“创造良好的上压缩工期代码超过一百万线,同时确保控制系统满足通用汽车的高质量标准,并与所有的法律法规和安全标准,是一个巨大的挑战,”哈伯德说。

通用的工程师还必须进行优化设计几个相互竞争的目标,其中包括燃油经济性,响应性和驾驶舒适性,同时保持设计足够灵活运用在一系列的车辆。要做到这一点,通用的工程师必须确保一些复杂的系统一起工作,以优化性能。“将发动机,变速箱,电机和电池与电源管理策略的关键是混合动力系统的设计,”肯特赫尔弗里希,在通用汽车动力总成软件工程总监解释。“这些系统过于复杂,单独建立,并在最后一步进行整合。”

此外,通用汽车的工程师需要将它们提交到硬件之前,以验证他们的设计。

GM使用MathWorks工具和基于模型的设计开发系统模型,利用仿真验证的设计,并生成生产代码为双模油电混合动力总成控制系统。这种方法使通用的工程师探索多种策略,加速设计迭代,减少样机和返工,并验证控制系统的硬件是可用之前。

使用MATLAB®,S金宝appimulink的®,和Stateflow®,GM工程师设计控制系统结构和建模的所有控制和诊断功能,包括混合操作策略,发动机起动停止,主动阻尼,换档执行和推进安全。

同时,他们创建详细工厂模型为所有相关的物理系统,例如发动机,电动马达,电池,混合动力变速器和车辆动态。运行闭环仿真与植物模型,他们验证使用标准的城市和公路行驶的燃油经济性测试的控制系统。

使用嵌入式编码后的发动机,变速器生成产品代码和混合能量管理的ECU®他们进一步验证利用Simulink编码器的控制系统金宝app和硬件在环(HIL)与非实时验证阶段的设备模型和测试用例模拟器。这些测试的结果比较使工程师能够识别ECU整合问题。

当混合动力系统硬件变得可用,球队能够从HIL迅速采取行动,原型车进行确认测试。

双模混合动力系统已经获得多个奖项,其中包括从汽车杂志的年度技术和绿色汽车杂志年度绿色汽车。

结果

  • 激进交货期满足。“仅仅9个月后,我们开始这个项目,我们有我们的第一个原型车辆运行,”哈伯德说。“我们不会已经能够做,没有MathWorks工具。该软件使我们的硬件是可用之前完成显著大量的设计工作。”

  • 全球协作和沟通启用。在密歇根州的通用汽车公司的工程师共同Simulink模型与在欧洲金宝app和亚洲通用的工程师。其结果是,在世界各地的团队可以在设计,如控制策略,软件设计,和物理问题,在同一时间不同方面的工作,利用每一个工程师的优势,消除集成问题。“在Sim金宝appulink模型充当真理的世界各地的团队的单一来源,”哈伯德说。

  • 设计跨产品线重复使用。“我们正在重用的是生产更多的汽车,包括GMC Sierra和Silverado的雪佛兰,以及即将到来的雪佛兰Volt的控制器架构,”哈伯德说。“控制系统的设计为雪佛兰Volt进步很快,因为我们可以重新使用控制器架构。”