專利名稱：直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種仿真實驗平臺，具體涉及一種用于直流變換器的仿真實驗平臺。
背景技術(shù)：
新能源汽車直流變換器(DC/DC)涉及高壓控制和低壓控制等多學(xué)科領(lǐng)域，其工作工況非常復(fù)雜，且對安全性要求極高，由此帶來了其控制系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，單個功能的開發(fā)、測試，到軟件集成、系統(tǒng)測試和標(biāo)定，需要一個長期的過程。目前國內(nèi)新能源汽車車載DC/DC業(yè)務(wù)開發(fā)尚處于起步階段，缺少相關(guān)核心技術(shù)，開發(fā)經(jīng)驗嚴(yán)重不足， 與國外有非常大的差距。在DC/DC控制系統(tǒng)開發(fā)早期，一般要靠大量的高壓試驗來摸索控制規(guī)律，不但需耗費大量的人力、物力，開發(fā)周期也很長，而且涉及高壓，非常危險，易損毀器件。對于DC/DC功能開發(fā)而言，由于其功能非常復(fù)雜和開發(fā)經(jīng)驗不足，往往會導(dǎo)致概念開發(fā)存在缺陷，從而引起軟件的頻繁升級，降低了軟件開發(fā)質(zhì)量和效率，加大了開發(fā)成本?；谲囕v動力學(xué)模型的硬件在環(huán)實時仿真試驗臺可為DC/DC開發(fā)提供一個虛擬車輛開發(fā)環(huán)境，可用于控制策略的在線開發(fā)和測試、特殊工況測試甚至軟件匹配，可大大提高軟件開發(fā)質(zhì)量和效率，減小開發(fā)周期，降低開發(fā)風(fēng)險和成本。目前尚未有用于新能源汽車 DC/DC開發(fā)的硬件在環(huán)實時仿真試驗臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺， 它可以為DC/DC開發(fā)提供一個虛擬車輛開發(fā)環(huán)境，可用于控制策略的在線開發(fā)和測試、特殊工況測試甚至軟件匹配，可大大提高軟件開發(fā)質(zhì)量和效率，減小開發(fā)周期，降低開發(fā)風(fēng)險和成本。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺；其特征在于，包括汽車車輛動力總成仿真模型、硬件部分和軟硬接口部分；所述混合動力車輛動力總成仿真模型模擬發(fā)動機、電動機、傳動軸等動力總成工作狀態(tài)；硬件部分包括宿主機、目標(biāo)機、電機電子控制單元PEU ；軟硬件接口包括信號發(fā)生器板卡和信號采集板卡。本發(fā)明的有益效果在于在此DC/DC虛擬車輛開發(fā)環(huán)境上，可對所開發(fā)的功能模塊進行在線測試，及時發(fā)現(xiàn)問題并在線進行改進，直到功能滿足要求，相對傳統(tǒng)的建模-代碼生成-集成-測試-改進的開發(fā)方法，可大大改善軟件開發(fā)初期的成熟度，提高DC/DC軟件開發(fā)效率，減小開發(fā)周期，降低開發(fā)風(fēng)險和成本。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。圖1為DC/DC仿真模塊系統(tǒng)框圖；圖2為DC/DC電氣特性圖3為DC/DC熱仿真模型示意圖；圖4為DC/DC低壓電池仿真模型示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種用于新能源汽車車載DC/DC控制器快速開發(fā)和測試的實時仿真試驗臺此仿真試驗臺基于Labcar平臺環(huán)境，包含DC/DC模型和低壓電池模型，實現(xiàn)PEU 和HCU/VCU實時通訊，具有實際電壓電流反饋的完整虛擬動力總成PEU閉環(huán)實時仿真和快速開發(fā)系統(tǒng)。本發(fā)明所述的DC/DC控制器硬件在環(huán)實時仿真試驗臺，它由新能源汽車車輛動力總成仿真模型、硬件部分和軟硬接口部分組成，把DC/DC硬件和控制邏輯與整車傳動系統(tǒng)模型緊密結(jié)合起來?；旌蟿恿囕v動力總成仿真模型模擬發(fā)動機、電動機、傳動軸等動力總成工作狀態(tài)；硬件部分包括宿主機、目標(biāo)機、電機電子控制單元PEU等；軟硬件接口包括各種信號發(fā)生器板卡和信號采集板卡。車輛動力總成仿真模型在宿主機上開發(fā)，通過Labcar EE軟件和以太網(wǎng)下載到目標(biāo)機中實時運行，模型運算出的相關(guān)信號通過網(wǎng)絡(luò)被送到信號發(fā)生器板卡，產(chǎn)生實際的物理電信號送到PEU，PEU通過采集這些信號，同時接收HCU/V⑶發(fā)送的CAN通訊信息，根據(jù)其里面的控制邏輯控制電壓電流調(diào)制值。這樣PEU、DC/DC功率模塊和HCU/V⑶就構(gòu)成了一個閉環(huán)系統(tǒng)。所建立的混合動力車輛動力總成仿真模型包括電機模型、DC/DC模型、整車動力學(xué)模型等，用于仿真電機、DC/DC和車輛的工作狀態(tài)。電動機實時仿真模型采用Labcar PT系統(tǒng)來建模，根據(jù)實際發(fā)動機配置，對模型相關(guān)參數(shù)進行配置，和HCU/VCU控制器構(gòu)成虛擬發(fā)動機仿真系統(tǒng)，為DC/DC模型提供與實車相近的電壓電流輸入信號。以附圖1所示DC/DC仿真模塊系統(tǒng)框圖。DC/DC的仿真模型可分為三個部分閉環(huán)控制部分UZKHvSoll_D0和ULvZKSoll_D0，主要負(fù)責(zé)DC/DC電壓電流閉環(huán)控制；溫度模型部分C0nverter_Therm0Dyn，主要負(fù)責(zé)DC/DC溫度監(jiān)控保護和降功率控制；低壓負(fù)載模型C0nver_L0ads，主要負(fù)責(zé)DC/DC輸出端的低壓負(fù)載計算和反饋；以附圖2所示DC/DC電氣外特性示意圖為分析對象，進行建模分析。DC/DC具有 3個工作段恒壓控制段(Ax,，Ay)到(Bx,，By)，DC/DC沒有過載，其輸出電壓可控；恒功率控制段(BX, ,By)到(Cx,，Cy)，DC/DC過載，無法工作在電壓控制模式，只能降低電壓，輸出最大電流。表現(xiàn)為恒功率控制；恒流控制段(Cx,，Cy)到(Dx,，Dy)，DC/DC過載，其輸出允許的最大電流。如果不能達到輸出電平衡，其輸出電壓會持續(xù)下降，直到低于限值報錯；如圖3所示的DC/DC熱仿真模型，進行建模分析。DC/DC的溫度可近似等于DC/DC 水冷板的溫度加上DC/DC當(dāng)前的溫度變化。其中，水冷板的溫度就是DC/DC模塊水冷的溫度(在做閉環(huán)實驗的時候，可以手動設(shè)置)；當(dāng)前的溫度變化等于DC/DC當(dāng)前的功率損耗乘以一個溫度系數(shù)，這個溫度系數(shù)是DC/DC模塊散熱系數(shù)和外界溫度的系數(shù)。以附圖4所示DC/DC低壓電池仿真模型，進行建模分析。DC/DC可等效為一個恒壓源(當(dāng)工作在電壓控制段)或則是恒流源(工作在電流控制段)和一個模塊內(nèi)阻；低壓電池可等效為一個電池內(nèi)阻和一個大電容；其他車載的低壓負(fù)載都認(rèn)為是電阻特性的，等效為一個大電阻。因為低壓電池分為充電和放電兩種工作模式，需要分開來考慮低壓電池充電電池作為負(fù)載，其電流流向如圖4所示。這時，低壓電池和低壓負(fù)載一起作為DC/DC的負(fù)載；低壓電池放電電池作為電源，其電流流向如圖4所示。當(dāng)?shù)蛪贺?fù)載波動時，電池作為電源可以提高DC/DC的階躍瞬時響應(yīng)；經(jīng)過以上步驟，就可建立一個新能源汽車車載DC/DC硬件在環(huán)實時仿真試驗臺， 可用于PEU開發(fā)和測試，加快開發(fā)效率，減低開發(fā)風(fēng)險和成本。此DC/DC硬件在環(huán)實時仿真試驗臺具有以下優(yōu)點完善的PEU硬件在環(huán)仿真平臺。不僅包含了 DC/DC硬件在環(huán)仿真，而且還包含了 Inverter硬件在環(huán)仿真，能夠較真實的模擬新能源汽車動力總成的工作狀態(tài)，為hverter 和Converter模型提供接近于真實車輛的電壓電流或扭矩輸入，同時HCU/VCU和PEU可進行實時CAN通訊，同PEU在實車上的工作過程完全相同，構(gòu)成了接近于實車的虛擬車輛PEU 開發(fā)仿真平臺。DC/DC功能開發(fā)與測試。在此DC/DC虛擬車輛開發(fā)環(huán)境上，可對所開發(fā)的功能模塊進行在線測試，及時發(fā)現(xiàn)問題并在線進行改進，直到功能滿足要求，相對傳統(tǒng)的建模-代碼生成-集成-測試-改進的開發(fā)方法，可大大改善軟件開發(fā)初期的成熟度，提高DC/DC軟件開發(fā)效率。特殊工況模擬與測試。除了可進行常規(guī)測試外，在實車上不易進行的特殊工況也可很容易的進行模擬和測試，如故障工況、極限工況及復(fù)雜道路環(huán)境的模擬與測試，測試零風(fēng)險，可極大提高測試安全和效率。軟件預(yù)標(biāo)定。利用試驗臺可進行DC/DC軟件預(yù)標(biāo)定，減小匹配成本，提高匹配效率。DC/DC發(fā)布自動化測試。在此平臺上，應(yīng)用Labcar Automation測試軟件可以進行DC/DC批產(chǎn)前的硬件、軟件自動測試以及耐久測試等，可極大的提高測試效率，降低測試成本，縮短DC/DC開發(fā)周期。本發(fā)明采用系統(tǒng)建模軟件Simul ink來開發(fā)DC/DC系統(tǒng)仿真模型。Simulink提供模塊級的建模方式，建模效率高，具有多種常見元器件模塊模型，對于電壓電流閉環(huán)，電容等復(fù)雜系統(tǒng)建模具有很好的解決能力。經(jīng)過圖1到圖4所示的建模步驟，就可建立一個新能源汽車車載DC/DC硬件在環(huán)實時仿真試驗臺。此系統(tǒng)可以用于DC/DC功能模塊快速開發(fā)與驗證，DC/DC特殊工況模擬與測試，軟件匹配數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)，DC/DC軟硬件發(fā)布自動化測試等發(fā)面，可大大提高DC/DC系統(tǒng)開發(fā)效率，降低開發(fā)成本，是進行DC/DC系統(tǒng)快速開發(fā)的一種有效手段。本發(fā)明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護范圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發(fā)明的最佳實施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺；其特征在于，包括汽車車輛動力總成仿真模型、硬件部分和軟硬接口部分；所述混合動力車輛動力總成仿真模型模擬發(fā)動機、電動機、傳動軸動力總成工作狀態(tài)；硬件部分包括宿主機、目標(biāo)機、電機電子控制單元PEU ；軟硬件接口包括信號發(fā)生器板卡和信號采集板卡。
2.如權(quán)利要求1所述的直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺，其特征在于，所述車輛動力總成仿真模型在宿主機上開發(fā)，在目標(biāo)機中實時運行，模型運算出的相關(guān)信號通過網(wǎng)絡(luò)被送到信號發(fā)生器板卡，產(chǎn)生實際的物理電信號送到電機電子控制單元PEU，電機電子控制單元PEU通過采集這些信號，同時接收整車控制器HCU/車輛控制器VCU發(fā)送的CAN通訊信息，根據(jù)其里面的控制邏輯控制電壓電流調(diào)制值。
3.如權(quán)利要求1所述的直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺，其特征在于，所述混合動力車輛動力總成仿真模型包括電機模型、DC/DC模型、整車動力學(xué)模型。
4.如權(quán)利要求1所述的直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺，其特征在于，DC/DC的仿真模型分為三個部分閉環(huán)控制部分，主要負(fù)責(zé)DC/DC電壓電流閉環(huán)控制；溫度模型部分，主要負(fù)責(zé)DC/DC溫度監(jiān)控保護和降功率控制；低壓負(fù)載模型，主要負(fù)責(zé)DC/DC輸出端的低壓負(fù)載計算和反饋。
5.如權(quán)利要求1所述的直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺，其特征在于，DC/DC電氣外特性具有3個工作段恒壓控制段，DC/DC沒有過載，其輸出電壓可控；恒功率控制段，DC/DC過載，無法工作在電壓控制模式，只能降低電壓，輸出最大電流， 表現(xiàn)為恒功率控制；恒流控制段，DC/DC過載，其輸出允許的最大電流，如果不能達到輸出電平衡，其輸出電壓會持續(xù)下降，直到低于限值報錯。
6.如權(quán)利要求1所述的直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺，其特征在于，DC/DC當(dāng)工作在電壓控制段時等效為一個恒壓源和一個模塊內(nèi)阻，或工作在電流控制段時等效為一個恒流源和一個模塊內(nèi)阻；低壓電池等效為一個電池內(nèi)阻和一個電容；其他車載的低壓負(fù)載都等效為一個電阻。
7.如權(quán)利要求1所述的直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺，其特征在于，低壓電池分為充電和放電兩種工作模式低壓電池充電時電池作為負(fù)載，低壓電池和低壓負(fù)載一起作為DC/DC的負(fù)載；低壓電池放電時電池作為電源，當(dāng)?shù)蛪贺?fù)載波動時，電池作為電源可以提高DC/DC的階躍瞬時響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流變換器外特性硬件在環(huán)仿真試驗臺；包括汽車車輛動力總成仿真模型、硬件部分和軟硬接口部分；所述混合動力車輛動力總成仿真模型模擬發(fā)動機、電動機、傳動軸動力總成工作狀態(tài)；硬件部分包括宿主機、目標(biāo)機、電機電子控制單元PEU；軟硬件接口包括信號發(fā)生器板卡和信號采集板卡。本發(fā)明可對所開發(fā)的功能模塊進行在線測試，及時發(fā)現(xiàn)問題并在線進行改進，直到功能滿足要求，相對傳統(tǒng)的建模-代碼生成-集成-測試-改進的開發(fā)方法，可大大改善軟件開發(fā)初期的成熟度，提高DC/DC軟件開發(fā)效率，減小開發(fā)周期，降低開發(fā)風(fēng)險和成本。
文檔編號G01R31/00GK102297765SQ201110128488
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者張東海, 赫強, 鄭海濤, 顏宇杰 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司