CN111965994A - 一种增程式电动汽车性能仿真*** - Google Patents

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潘世林
陈林
梅周盛
周斌
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Abstract

本发明公开了一种增程式电动汽车性能仿真***,驾驶员模块与控制模块通过信号线连接,发动机模块与发电机模块信号连接,发电机模块还与电池模块信号连接,电池模块还与附件模块信号连接,电机模块还与减速器模块信号连接,减速器模块还与整车模块信号连接,整车模块还与控制模块信号连接,控制模块与发动机模块、发电机模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块信号连接;本发明,能够灵活自由修改模型和参数,方便操作者理解其仿真计算原理、掌握操作方法,不仅可以进行增程式电动汽车电驱动部分电量消耗率的仿真,同时也可以进行增程器部分燃油消耗率的仿真,还可以进行整车动力性的仿真,且输出形式灵活多样。

Description

一种增程式电动汽车性能仿真***
技术领域
本发明涉及汽车性能仿真技术领域,尤其涉及一种增程式电动汽车性能仿真***。
背景技术
在环境和能源双层压力的影响下,电动汽车发展迅速。不过续航里程有限、电池成本较高等因素仍然制约着电动汽车的进一步推广。增程式电动汽车是在纯电动汽车基础上增加了一套发电机***,可以有效解决纯电动汽车目前的技术短板,是新能源汽车发展的一个重要方向。性能仿真分析是汽车项目开发过程中非常重要的一个环节。通过仿真分析,支持动力总成选型,可以初步评估动力性经济性是否满足预期指标。同时通过仿真分析,可以缩短项目的开发周期及减少试验验证的费用,从而提高项目产品在市场上的竞争力,降低项目开发风险。
当前各汽车主机厂使用最广泛的性能仿真工具是AVL公司开发的Cruise软件。Cruise可以进行多种汽车的性能仿真,包括新能源汽车的仿真。不过Cruise是一种非开源的软件,其计算方式全部被封装在软件之中,无法查看、修改计算方法,灵活性较差,不便于对增程式电动汽车控制策略的模拟与仿真。进行详细控制策略的仿真时,Cruise需借助Matlab软件进行联合仿真,两个软件模型的匹配和对接不易实现,且容易出错。
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的是提供一种基于Matlab/Simulink环境建立的增程式电动汽车性能仿真***,该***是一种开源***。
其所有的模型和脚本都是在Matlab/Simulink环境下建立的,能够灵活自由修改模型和参数。其仿真模型和控制策略模型都是同类型的Simulink模型,二者的形式高度统一,不需要借助其他软件的联合使用就可以实现增程式电动汽车及其策略的仿真验证。其控制策略模型修改灵活方便,可以一边修改一边仿真。其不仅可以进行增程式电动汽车电驱动部分电量消耗率的仿真,同时也可以进行增程器部分燃油消耗率的仿真,还可以进行整车动力性的仿真,且输出形式灵活多样。
发明内容
本发明提出的一种增程式电动汽车性能仿真***,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种增程式电动汽车性能仿真***,包括:控制模块、驾驶员模块、发动机模块、发电机模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块、整车模块;其中所述驾驶员模块与所述控制模块通过信号线连接,所述发动机模块与发电机模块信号连接,所述发电机模块还与所述电池模块信号连接,所述电池模块还与所述附件模块信号连接,所述附件模块还与所述电机模块信号连接,所述电机模块还与减速器模块信号连接,所述减速器模块还与所述整车模块信号连接,所述整车模块还与所述控制模块信号连接,所述控制模块与所述发动机模块、发电机模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块信号连接。
优选的,所述控制模块:接收驾驶员模块的踏板信号,接收发动机模块、发电机模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块的状态反馈信号,接收整车模块的当前车速信号等,计算出车辆的需求功率、需求扭矩、发动机工作转速和扭矩、电池充放电功率、附件功率、能量回馈扭矩、机械制动扭矩、整车行驶阻力等,将各控制信号分别输出给整车模块和各部件模块,并将车速信号等反馈给驾驶员模块。
优选的,所述驾驶员模块:接收控制模块发出的当前车速等信号,和输入工况的车速要求进行比较计算,得出当前时刻的加速踏板信号和制动踏板信号,输出给控制模块。
优选的,所述发动机模块:接收控制模块发出的发动机需求工作转速、扭矩等控制信号,计算出发动机实际输出转速、输出扭矩、燃油消耗量、温度等信息,将所有发动机状态信号反馈给控制模块,将发动机实际输出转速、输出扭矩信号发送给发电机模块。
优选的,所述发电机模块:接收控制模块发出的电机转速、扭矩限值等控制信号,接收发动机模块发送的转速、扭矩信号,接收电池模块反馈的当前电压信号,计算出发电机***的损失扭矩、效率、发电电流等信息,将所有发电机状态信号反馈给控制模块,将发电电流信号发送给电池模块。
优选的,所述电池模块:接收控制模块发出的充放电功率等控制信号,接收发电机模块发送的电流信号和附件模块反馈的电流信号,计算出电池***的能量损耗情况、SOC值、当前电压等信息,将所有电池状态信号反馈给控制模块,将电压信号发送给发电机模块和附件模块。
优选的,所述附件模块:接收控制模块发出的附件功率等控制信号,接收电池模块发送的电压信号,接收电机模块反馈的电流信号,计算出附件***工作的电流,和电机电流相加后反馈给电池模块,将附件状态信号反馈给控制模块,将电池模块发送的电压信号传递给电机模块。
优选的,所述电机模块:接收控制模块发出的需求扭矩等控制信号,接收附件模块传递的电压信号,接收减速器模块反馈的转速信号,计算出电机***的损失扭矩、输出扭矩、工作电流等信息,将电流信号反馈给附件模块,将所有电机状态信号反馈给控制模块,将输出扭矩信号发送给减速器模块。
优选的,所述减速器模块:接收控制模块发出的扭矩限值等控制信号,接收电机模块发送的扭矩信号,整车模块反馈的转速信号,计算出经过减速器减速增扭后的扭矩与转速等信息,将减速器输入端的转速信号反馈给电机模块,将所有减速器状态信号反馈给控制模块,将输出端扭矩信号传递给整车模块。
优选的,所述整车模块:接收控制模块发出的机械制动扭矩等控制信号,接收减速器模块传递的扭矩信号,计算出整车的行驶阻力、后备功率驱动力、轮端转速、车速等信息,将轮端转速信号反馈给减速器模块,将整车当前速度等状态信号反馈给控制模块。
本发明提供的一种增程式电动汽车性能仿真***,与现有技术相比:
本发明提供一种基于Matlab/Simulink环境建立的增程式电动汽车性能仿真***。
首先,该仿真***是一种开源***,所有的模型和脚本都是在Matlab/Simulink环境下建立的,能够灵活自由修改模型和参数,方便操作者理解其仿真计算原理、掌握操作方法。
其次,该仿真***的仿真模型和控制策略模型都是同类型的Simulink模型,二者的形式高度统一,不需要借助其他软件的联合使用就可以实现增程式电动汽车及其策略的仿真验证,简单方便,而且不容易出错。
其三,该仿真***的控制策略模型修改灵活方便,可以一边修改一边仿真,结果直观明了,有利于增程式电动汽车控制策略的优化和验证。
其四,该仿真***不仅可以进行增程式电动汽车电驱动部分电量消耗率的仿真,同时也可以进行增程器部分燃油消耗率的仿真,还可以进行整车动力性的仿真,且输出形式灵活多样,具有很好的工程实际指导意义。
附图说明
图1为本发明的***框图。
图中:1、控制模块;2、驾驶员模块;3、发动机模块;4、发电机模块;5、电池模块;6、附件模块;7、电机模块;8、减速器模块;9、整车模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例和说明书附图1,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
一种增程式电动汽车性能仿真***,包括:控制模块1、驾驶员模块2、发动机模块3、发电机模块4、电池模块5、附件模块6、电机模块7、减速器模块8、整车模块9;其中驾驶员模块2与控制模块1通过信号线连接,发动机模块3与发电机模块4信号连接,发电机模块4还与电池模块5信号连接,电池模块5还与附件模块6信号连接,附件模块6还与电机模块7信号连接,电机模块7还与减速器模块8信号连接,减速器模块8还与整车模块9信号连接,整车模块9还与控制模块1信号连接,控制模块1与发动机模块3、发电机模块4、电池模块5、附件模块6、电机模块7、减速器模块8信号连接。
控制模块1:接收驾驶员模块2的踏板信号,接收发动机模块3、发电机模块4、电池模块5、附件模块6、电机模块7、减速器模块8的状态反馈信号,接收整车模块9的当前车速信号等,计算出车辆的需求功率、需求扭矩、发动机工作转速和扭矩、电池充放电功率、附件功率、能量回馈扭矩、机械制动扭矩、整车行驶阻力等,将各控制信号分别输出给整车模块9和各部件模块,并将车速信号等反馈给驾驶员模块2。
驾驶员模块2:接收控制模块1发出的当前车速等信号,和输入工况的车速要求进行比较计算,得出当前时刻的加速踏板信号和制动踏板信号,输出给控制模块1。
发动机模块3:接收控制模块1发出的发动机需求工作转速、扭矩等控制信号,计算出发动机实际输出转速、输出扭矩、燃油消耗量、温度等信息,将所有发动机状态信号反馈给控制模块1,将发动机实际输出转速、输出扭矩信号发送给发电机模块4。
发电机模块4:接收控制模块1发出的电机转速、扭矩限值等控制信号,接收发动机模块3发送的转速、扭矩信号,接收电池模块5反馈的当前电压信号,计算出发电机***的损失扭矩、效率、发电电流等信息,将所有发电机状态信号反馈给控制模块1,将发电电流信号发送给电池模块5。
电池模块5:接收控制模块1发出的充放电功率等控制信号,接收发电机模块4发送的电流信号和附件模块6反馈的电流信号,计算出电池***的能量损耗情况、SOC值、当前电压等信息,将所有电池状态信号反馈给控制模块1,将电压信号发送给发电机模块4和附件模块6。
附件模块6:接收控制模块1发出的附件功率等控制信号,接收电池模块5发送的电压信号,接收电机模块7反馈的电流信号,计算出附件***工作的电流,和电机电流相加后反馈给电池模块5,将附件状态信号反馈给控制模块1,将电池模块5发送的电压信号传递给电机模块7。
电机模块7:接收控制模块1发出的需求扭矩等控制信号,接收附件模块6传递的电压信号,接收减速器模块8反馈的转速信号,计算出电机***的损失扭矩、输出扭矩、工作电流等信息,将电流信号反馈给附件模块6,将所有电机状态信号反馈给控制模块1,将输出扭矩信号发送给减速器模块8。
减速器模块8:接收控制模块1发出的扭矩限值等控制信号,接收电机模块7发送的扭矩信号,整车模块9反馈的转速信号,计算出经过减速器减速增扭后的扭矩与转速等信息,将减速器输入端的转速信号反馈给电机模块7,将所有减速器状态信号反馈给控制模块1,将输出端扭矩信号传递给整车模块9。
整车模块9:接收控制模块1发出的机械制动扭矩等控制信号,接收减速器模块8传递的扭矩信号,计算出整车的行驶阻力、后备功率驱动力、轮端转速、车速等信息,将轮端转速信号反馈给减速器模块8,将整车当前速度等状态信号反馈给控制模块1。
本发明仿真***是一种开源***,所有的模型和脚本都是在Matlab/Simulink环境下建立的,能够灵活自由修改模型和参数,方便操作者理解其仿真计算原理、掌握操作方法。
本发明仿真***的仿真模型和控制策略模型都是同类型的Simulink模型,二者的形式高度统一,不需要借助其他软件的联合使用就可以实现增程式电动汽车及其策略的仿真验证,简单方便,而且不容易出错。
本发明仿真***的控制策略模型修改灵活方便,可以一边修改一边仿真,结果直观明了,有利于增程式电动汽车控制策略的优化和验证。
本发明仿真***不仅可以进行增程式电动汽车电驱动部分电量消耗率的仿真,同时也可以进行增程器部分燃油消耗率的仿真,还可以进行整车动力性的仿真,且输出形式灵活多样,具有很好的工程实际指导意义。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,包括:控制模块(1)、驾驶员模块(2)、发动机模块(3)、发电机模块(4)、电池模块(5)、附件模块(6)、电机模块(7)、减速器模块(8)、整车模块(9);其中所述驾驶员模块(2)与所述控制模块(1)通过信号线连接,所述发动机模块(3)与发电机模块(4)信号连接,所述发电机模块(4)还与所述电池模块(5)信号连接,所述电池模块(5)还与所述附件模块(6)信号连接,所述附件模块(6)还与所述电机模块(7)信号连接,所述电机模块(7)还与减速器模块(8)信号连接,所述减速器模块(8)还与所述整车模块(9)信号连接,所述整车模块(9)还与所述控制模块(1)信号连接,所述控制模块(1)与所述发动机模块(3)、发电机模块(4)、电池模块(5)、附件模块(6)、电机模块(7)、减速器模块(8)信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述控制模块(1):接收驾驶员模块(2)的踏板信号,接收发动机模块(3)、发电机模块(4)、电池模块(5)、附件模块(6)、电机模块(7)、减速器模块(8)的状态反馈信号,接收整车模块(9)的当前车速信号等,计算出车辆的需求功率、需求扭矩、发动机工作转速和扭矩、电池充放电功率、附件功率、能量回馈扭矩、机械制动扭矩、整车行驶阻力等,将各控制信号分别输出给整车模块(9)和各部件模块,并将车速信号等反馈给驾驶员模块(2)。
3.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述驾驶员模块(2):接收控制模块(1)发出的当前车速等信号,和输入工况的车速要求进行比较计算,得出当前时刻的加速踏板信号和制动踏板信号,输出给控制模块(1)。
4.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述发动机模块(3):接收控制模块(1)发出的发动机需求工作转速、扭矩等控制信号,计算出发动机实际输出转速、输出扭矩、燃油消耗量、温度等信息,将所有发动机状态信号反馈给控制模块(1),将发动机实际输出转速、输出扭矩信号发送给发电机模块(4)。
5.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述发电机模块(4):接收控制模块(1)发出的电机转速、扭矩限值等控制信号,接收发动机模块(3)发送的转速、扭矩信号,接收电池模块(5)反馈的当前电压信号,计算出发电机***的损失扭矩、效率、发电电流等信息,将所有发电机状态信号反馈给控制模块(1),将发电电流信号发送给电池模块(5)。
6.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述电池模块(5):接收控制模块(1)发出的充放电功率等控制信号,接收发电机模块(4)发送的电流信号和附件模块(6)反馈的电流信号,计算出电池***的能量损耗情况、SOC值、当前电压等信息,将所有电池状态信号反馈给控制模块(1),将电压信号发送给发电机模块(4)和附件模块(6)。
7.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述附件模块(6):接收控制模块(1)发出的附件功率等控制信号,接收电池模块(5)发送的电压信号,接收电机模块(7)反馈的电流信号,计算出附件***工作的电流,和电机电流相加后反馈给电池模块(5),将附件状态信号反馈给控制模块(1),将电池模块(5)发送的电压信号传递给电机模块(7)。
8.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述电机模块(7):接收控制模块(1)发出的需求扭矩等控制信号,接收附件模块(6)传递的电压信号,接收减速器模块(8)反馈的转速信号,计算出电机***的损失扭矩、输出扭矩、工作电流等信息,将电流信号反馈给附件模块(6),将所有电机状态信号反馈给控制模块(1),将输出扭矩信号发送给减速器模块(8)。
9.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述减速器模块(8):接收控制模块(1)发出的扭矩限值等控制信号,接收电机模块(7)发送的扭矩信号,整车模块(9)反馈的转速信号,计算出经过减速器减速增扭后的扭矩与转速等信息,将减速器输入端的转速信号反馈给电机模块(7),将所有减速器状态信号反馈给控制模块(1),将输出端扭矩信号传递给整车模块(9)。
10.根据权利要求1所述的一种增程式电动汽车性能仿真***,其特征在于,所述整车模块(9):接收控制模块(1)发出的机械制动扭矩等控制信号,接收减速器模块(8)传递的扭矩信号,计算出整车的行驶阻力、后备功率驱动力、轮端转速、车速等信息,将轮端转速信号反馈给减速器模块(8),将整车当前速度等状态信号反馈给控制模块(1)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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