[發(fā)明專利]一種新能源汽車整車控制器硬件在環(huán)測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811334078.1
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109375611B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱仲文;周煉;王旭;何超;李丞;董勇濤;魏慶;劉志宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國汽車技術(shù)研究中心有限公司;中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 薛萌萌

1.一種新能源汽車整車控制器硬件在環(huán)測試系統(tǒng)，包括上位機(jī)和測試機(jī)柜，測試機(jī)柜包括實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)運(yùn)行測試模型，其特征在于，測試模型包括：

電池模型，計(jì)算模型電池組SOC，根據(jù)SOC和開路電壓，電池內(nèi)阻的關(guān)系，查表獲得電池開路電壓和內(nèi)阻，根據(jù)電機(jī)模型的需求功率，結(jié)合當(dāng)前電池放電狀態(tài)輸出功率與電壓給電機(jī)模型；

電機(jī)模型，以電池模型提供的輸出電壓和功率信息、VCU提供的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以及主減速器模型反饋回來的電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為輸入，計(jì)算并通過查表的方法輸出轉(zhuǎn)矩信息，并將其傳遞給主減速器模型；

建立電機(jī)模型時(shí)，涉及的模塊包括：

電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊，該模塊用于將輸入的電機(jī)限制轉(zhuǎn)速進(jìn)行微分得到轉(zhuǎn)子角加速度，然后與轉(zhuǎn)動慣量相乘可得轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)矩；

電機(jī)限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊，該模塊結(jié)合輸入電機(jī)限制轉(zhuǎn)速，通過一維數(shù)表線性插值取得電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；通過與電機(jī)需求轉(zhuǎn)矩比較大小，從而限制其最大的輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，取二者的最小值；當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，取二者的最大值；

轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊，該模塊通過電機(jī)的限制轉(zhuǎn)矩與接收的需求功率計(jì)算單位功率的需求轉(zhuǎn)矩，單位功率的需求轉(zhuǎn)矩為電機(jī)的限制轉(zhuǎn)矩與需求功率的比值；

電機(jī)控制器模塊，用于防止電機(jī)電流過載以及在汽車停止行駛時(shí)或變速箱換擋時(shí)關(guān)閉電機(jī)；最大功率需求P_max由最大電流mc_max_crrnt和電池輸出電壓相乘而得到；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速近乎為零時(shí)，電機(jī)需求功率輸出為零；當(dāng)電機(jī)需求功率為正即產(chǎn)生牽引力時(shí)，最終電機(jī)需求功率為P_req與P_max二者的最小值；當(dāng)電機(jī)需求功率為負(fù)即產(chǎn)生制動力時(shí)，最終電機(jī)需求功率為|P_req|與P_max二者最小值的相反數(shù)；

轉(zhuǎn)子有效轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊，用于計(jì)算電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)電機(jī)需求功率P_req為0時(shí)，電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩為0，當(dāng)電機(jī)需求功率不為0時(shí)，電機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩為電池輸入功率與單位功率的需求轉(zhuǎn)矩的乘積，該值減去轉(zhuǎn)子慣性轉(zhuǎn)矩即為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；

電機(jī)轉(zhuǎn)矩限制輸出模塊，該模型以電機(jī)溫度為參考標(biāo)準(zhǔn)，采用線性計(jì)算方法計(jì)算電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，計(jì)算公式為：

T_{a_out}＝T_out*[-(T_motor-T_init)*0.005/30+1]

其中T_{a_out}為電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，T_out為電機(jī)限制之前的轉(zhuǎn)矩，T_motor為電機(jī)當(dāng)前的溫度，T_init為電機(jī)初始溫度；

電機(jī)熱學(xué)模塊，用于計(jì)算電池充電和放電時(shí)的溫度，在實(shí)車運(yùn)行時(shí)，車輛控制器根據(jù)風(fēng)扇開啟設(shè)定溫度和當(dāng)前電池的溫度判斷是否開啟風(fēng)扇散熱裝置，在不同的風(fēng)扇狀態(tài)下，空氣的流通速度是不一樣的；在模型中，只要電池溫度大于設(shè)定溫度，就會開啟風(fēng)扇進(jìn)行散熱，電池溫度的計(jì)算公式為：

其中，

P_case＝T_air-T/λ

P_battery＝I²R

式中P_battery為電池功率，P_case為電池包內(nèi)的熱量，T_air為電池箱內(nèi)空氣溫度，λ為總導(dǎo)熱系數(shù)，d為電池模組箱厚度，S為電池模組與空氣的接觸面積，m為電池包的質(zhì)量，C為熱容量，I為電流，R為歐姆阻抗；

主減速器模型，用于減速增矩，根據(jù)提供的傳動比將輸入的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速換算成實(shí)際的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速；

車輪模型，利用主減速器模型輸出的轉(zhuǎn)矩計(jì)算牽引力，前軸制動力和后軸制動力；車輪模型用于計(jì)算牽引力，采用的計(jì)算公式為：

牽引力＝前輪牽引力-后軸制動力-前軸制動力

其中，

前輪牽引力＝(主減速器輸入轉(zhuǎn)矩*傳動系數(shù)-拖拽轉(zhuǎn)矩?fù)p失-加速慣性轉(zhuǎn)矩)/車輪半徑；

前軸制動力＝所需的摩擦制動力*(前輪摩擦制動系數(shù)/(1-前輪再生制動系數(shù)))，當(dāng)再生制動系數(shù)(驅(qū)動鏈制動系數(shù))等于1時(shí)，規(guī)定前輪制動力占所需摩擦制動力的60％；

后軸制動力＝整車制動力-整車制動力*前輪再生制動系數(shù)-前輪摩擦制動力；

公式中涉及的前輪摩擦制動系數(shù)、前輪再生制動系數(shù)、拖曳轉(zhuǎn)矩?fù)p失、通過查一維數(shù)表確定；

整車模型，用于基于車輪模型計(jì)算出的牽引力計(jì)算車輛末速度；

電氣附件模型，根據(jù)整車控制器的控制信息模擬各附件運(yùn)行狀態(tài)。