主要内容

探索混合动力汽车输入功率分流参考应用

混合动力电动汽车(HEV)输入功率分割参考应用程序代表了一个完整的HEV模型，包括内燃机、变速器、电池、电机、发电机和相关的动力系统控制算法。使用HEV输入功率分流参考应用程序对像丰田这样的功率分流混合动力进行HIL测试、权衡分析和控制参数优化®普锐斯®．要创建并打开HEV输入功率分配参考应用程序项目的工作副本，输入

autoblkHevIpsStart
默认情况下，HEV输入功率分配参考应用程序配置为:

  • 镍氢(NiMH)电池组

  • 测绘电动机

  • 映射火花点火(SI)发动机

这个图表显示了动力总成的配置。

该表描述了参考应用程序中的块和子系统，表明哪些子系统包含变量。为了实现模型变量，参考应用程序使用了变量子系统。

参考应用程序元素 描述 变体

分析电力和能源

双击分析电力和能源打开实时脚本。运行脚本以评估和报告组件级和系统级的功率和能源消耗。有关实时脚本的详细信息，请参见分析电力和能源．

NA

驱动周期来源block - FTP75(2474秒)

生成标准或用户指定的驱动周期速度与时间配置文件。块输出是选定的或指定的车辆纵向速度。

 ✓
环境子系统

创建环境变量，包括道路等级、风速、大气温度和压力。
纵向驱动程序子系统

使用纵向驱动程序或开环变体，以生成标准化的加速和制动命令。

  • 纵向驱动程序变体实现了一个使用车辆目标速度和参考速度的驱动程序模型。

  • 开环变体允许您配置加速，减速，齿轮和离合器命令与常数或基于信号的输入。

 ✓
控制器子系统

实现了包含输入功率分流混合控制模块(HCM)和发动机控制模块(ECM)的动力总成控制模块(PCM)。

 ✓
乘用车子系统

实现一种混合动力乘用车，它包含动力传动系统、电力装置和发动机子系统。

 ✓
可视化子系统

显示车辆级性能、电池荷电状态(SOC)、燃油经济性和排放结果，有助于动力系统匹配和组件选择分析。

评估和报告电力和能源

双击分析电力和能源打开实时脚本。运行脚本以评估和报告组件级和系统级的功率和能源消耗。有关实时脚本的详细信息，请参见分析电力和能源．

脚本提供:

  • 可以导出到Excel的整体能源摘要®电子表格。

  • 发动机厂、发电厂和传动系统厂的效率，包括在不同发动机厂效率上花费的时间的发动机直方图。

  • 数据记录，以便您可以使用模拟数据检查器来分析动力系统效率和能量传输信号。

驱动周期来源

的驱动周期来源Block为选定的或指定的驾驶周期生成目标车辆速度。引用应用程序有这些选项。

时机 变体 描述

输出采样时间

连续(默认)

连续运算符命令

离散

离散运算符命令

纵向驱动程序

的纵向驱动程序子系统生成标准化的加速和制动命令。参考应用程序具有这些变体。

块变异

 描述

纵向驱动器(默认)

 控制

映射

PI控制跟踪发条和前馈增益是车辆速度的函数。

预测

最佳单点预览(前视)控制。

标量

比例积分(PI)控制跟踪上发条和前馈增益。

低通滤波器(LPF)

通滤波器

使用LPF对目标速度误差平滑驾驶。

通过

不要在速度误差上使用过滤器。

转变

基本

Stateflow®图表模型倒车、空挡和驱动档位调度。

外部

输入齿轮、车辆状态和速度反馈生成加速和制动命令，以跟踪车辆前进和后退的运动。

没有一个

不传播。

计划

状态流程图模型倒车，空挡，停车，和n速换挡调度。

开环

开环控制分系统。在子系统中，您可以使用恒定或基于信号的输入配置加速、减速、齿轮和离合器命令。

要在驱动循环开始时怠速发动机，并在使用踏板命令移动车辆之前模拟催化剂熄火，请使用纵向驱动器变体。纵向驱动器子系统包括点火开关信号剖面，IgSw．发动机控制器使用点火开关信号启动发动机和催化剂熄火计时器。

当催化剂点燃计时器计数时，催化剂点燃计时器覆盖发动机停止-启动(ESS)停止功能控制。在模拟过程中，IgSw下沿时间达到催化剂亮起时间CatLightOffTime， ESS恢复正常运行。如果没有转矩命令，则仿真到达EngStopTime时，ESS关闭引擎。

控制ESS和催化剂起燃:

  • 在纵向驱动器模型子系统中，设置点火开关剖面IgSw“在＇．

  • 在发动机控制器模型工作空间中，设置以下校准参数:

    • EngStopStartEnable—启用ESS功能。禁用ESS时，设置为false。

    • CatLightOffTime-从发动机启动到催化剂熄火的发动机空闲时间。

    • EngStopTime- ESS发动机在驾驶员模型扭矩要求截止后的运行时间。

控制器

的控制器子系统有一个PCM，包含一个输入功率分流HCM和一个ECM。控制器有这些变体。

控制器 变体 描述
ECM SiEngineController(默认)

SI发动机控制器
输入功率分流HCM 系列再生制动器(默认)

摩擦制动提供了不能由再生电机制动提供的扭矩。
平行再生制动

摩擦制动和再生电机制动独立提供扭矩。

输入功率分割HCM实现了一个动态监控控制器，该控制器可以确定发动机扭矩、发电机扭矩、电机扭矩和制动压力命令。具体来说，输入功率分流HCM:

  • 将驾驶员油门踏板信号转换为车轮扭矩请求。该算法使用最优发动机扭矩和最大电机扭矩曲线来计算车轮处的总动力传动扭矩。

  • 将驾驶员制动踏板信号转换为制动压力请求。该算法将制动踏板信号乘以最大制动压力。

  • 为牵引电机实现再生制动算法，以从车辆中回收最大数量的动能。

  • 实现了一个虚拟电池管理系统。该算法以电池荷电状态为函数，输出动态放电和充电功率极限。

  • 通过在Stateflow中实现的一组规则和决策逻辑确定车辆的操作模式。操作模式是车轮速度和要求的车轮扭矩的函数。该算法利用车轮功率要求、油门踏板、电池SOC和车辆速度规则在电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)模式之间转换。

    模式 描述

    电动汽车

    牵引电机提供车轮转矩要求。

    HEV -充电持续(低功率)

    • 发动机提供车轮扭矩要求。

    • 转矩混合算法将转矩的产生从电动汽车电机过渡到混合动力发动机。该算法允许电机在发动机转矩上升的同时降低转矩。一旦混合完成，电机可以开始维持充电(负扭矩)，如果需要的话。

    • 基于目标电池SOC和可用动能，HEV模式确定充电持续功率水平。该模式包括引擎功率命令中的附加充电功率。为了提供所需的充电功率，牵引电机起发电机的作用。

    • 根据发动机和电机的瞬时速度，发电机在调节发动机转速时可能会消耗能量。在这种情况下，电机提供额外的电荷维持动力。

    HEV -耗电(大功率)

    • 发动机提供的车轮功率要求达到其最大输出。

    • 如果车轮扭矩请求大于发动机在车轮处输出的扭矩，则牵引电机提供车轮扭矩请求的剩余部分。

    静止的

    当车辆处于静止状态时，如果电池荷电状态低于最低荷电状态值，发动机和发电机可以提供可选充电。

  • 通过一组在statflow中实现的规则和决策逻辑控制电机、发电机和发动机。

    控制 描述

    引擎

    • 决策逻辑决定引擎运行模式(关闭、启动、运行)。

    • 在发动机运行模式下，查找表确定发动机扭矩和发动机转速，以优化给定发动机功率请求下的刹车专用燃油消耗(BSFC)。ECM使用最优发动机扭矩命令。发电机控制使用最佳发动机转速命令。

    发电机

    • 由HCM决定，发电机要么启动发动机，要么调节发动机转速。为了调节发动机转速，发电机使用PI控制器。

    • 基于规则的功率管理算法计算出不超过动态功率限制的发电机扭矩。

    电动机

    基于规则的电源管理算法计算不超过动态功率限制的电机转矩。

乘用车

实现了一种乘用车乘用车子系统包括传动系统、发电厂和发动机子系统。要为参考应用程序创建自己的引擎变量，请使用CI和SI引擎项目模板。参考应用程序具有这些子系统变量。

动力传动系统

动力传动系统子系统 变体 描述

差异和遵从性

 全轮驱动

配置传动系统的所有车轮，前轮或后轮驱动。对于全轮驱动变体，您可以配置耦合扭矩的类型。
前轮驱动(默认)
后轮驱动

齿轮箱

 理想的固定齿轮传动

配置变速箱效率为一个常量(默认值)或3D查找表。

车辆

 车身三自由度纵向

配置为3个自由度

车轮和刹车

纵轮-前轮

对于轮子，你可以配置类型:

  • 刹车

  • 力的计算

  • 阻力计算

  • 垂直运动

为了性能和清晰度，确定每个车轮的纵向力，变体实现纵向轮块。要确定总计所有车轮作用在轴上的纵向力，变体使用比例因子将一个车轮的力乘以轴上的车轮数量。通过使用这种方法来计算总力，变体假设前后轴的轮胎滑移和载荷相等，这在纵向动力系统研究中很常见。如果情况并非如此，例如，当轴的左右两侧的摩擦力或载荷不同时，使用唯一的纵向轮块来计算独立的力。然而，使用唯一的块来建模每个车轮增加了模型的复杂性和计算成本。

纵轮-后轮

发电厂

电厂子系统 变体 描述
电池和DC-DC转换器 BattHevIps

配置镍氢电池
发电机 GenMapped(默认)

映射生成器与隐式控制器
GenDynamic

内置控制器的永磁同步电机(PMSM)
电动机 MotMapped(默认)

映射电机与隐式控制器
MotDynamic

内置控制器的永磁同步电机(PMSM)

引擎

引擎子系统 变体 描述
引擎 SiMappedEngine(默认)

映射SI引擎

参考文献

[1]巴拉兹，A.摩拉，E.皮辛格，S.城市汽车电气化动力系统优化．SAE技术论文2011-01-2451。Warrendale, PA: SAE国际替代动力系统杂志，2012。

[2] Burress, t.a.等人，2010年丰田普锐斯混合动力协同驱动系统的评估．技术报告ORNL/TM-2010/253。美国能源部橡树岭国家实验室，2011年3月。

[3]拉斯克，E.，杜巴，M.，洛什-布希，H.，博奇，D.，2010年车型(第三代)丰田普锐斯一级测试报告．技术报告ANL/ES/RP-67317。美国能源部，阿贡国家实验室，2010年9月。

另请参阅

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