主要内容

构建混合动力电动汽车P2模型

这个示例使用:

混合动力电动汽车(HEV) P2参考应用程序代表了一个完整的戊肝病毒模型与一个内燃发动机,传动,电池,马达,和相关动力系统控制算法。使用参考申请半实物(边境)测试,权衡分析和控制参数优化的P2亨德拉病毒混合动力车。创建和打开一个工作副本参考应用程序的项目,进入

autoblkHevP2Start
默认情况下,戊肝病毒P2参考应用程序配置:

  • 锂离子电池组

  • 映射的电动马达

  • 映射的火花点燃式发动机(SI)

这个图表显示了动力系统配置。

此表描述了模块和子系统在参考应用程序中,指示哪些子系统包含变体。实现模型的变体,参考应用程序使用不同的子系统。

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一个脚本。运行脚本以评估和报告的权力和能源消费组件级和系统级。生活的脚本的更多信息,请参阅分析电力和能源。

NA

驱动循环来源块- FTP75(2474秒)

生成一个标准的或用户指定的驱动循环速度和时间。块输出选定或指定车辆纵向速度。

 ✓
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异生成规范化加速和制动命令。

  • 纵向驱动程序变体实现驱动程序模型,使用车辆目标和参考速度。

  • 开环变体允许您配置的加速,减速,齿轮和离合器命令与常数或ieee输入。

 ✓
控制器子系统

实现了一个包含P2混合动力系统控制模块(PCM)控制模块(HCM),发动机控制模块(ECM)和传输控制模块(TCM)。

 ✓
乘用车子系统

实现了一个包含动力传动系统、混合动力客车电动装置,发动机子系统。

动力传动系统模型,使用切换到Simscape动力传动系统按钮来切换Simscape™和动力总成Blockset™动力传动系统子系统的变体。默认情况下,应用程序使用动力系统的引用Blockset变体。Simscape变种包含物理连接提供一个灵活的方式组装组件。

 ✓
可视化子系统

显示器上的性能,电池电荷状态(SOC),燃油经济性和排放的结果是有用的为动力系统匹配和组件选择分析。

评估和报告能力和能量

双击分析电力和能源打开一个脚本。运行脚本以评估和报告的权力和能源消费组件级和系统级。生活的脚本的更多信息,请参阅分析电力和能源。

该脚本提供了:

  • 一个总体能源概要,您可以导出到Excel®电子表格。

  • 发动机工厂、发电厂和工厂动力传动系统效率,包括发动机直方图不同的发动机厂的时间效率。

  • 数据记录,这样您就可以使用模拟数据检查分析动力系统效率和能量传递的信号。

驱动循环来源

的驱动循环来源块生成一个目标车辆速度选定或指定驱动循环。参考应用程序有这些选项。

时机 变体 描述

输出样本的时间

连续(默认)

连续操作命令

离散

离散操作命令

纵向驱动程序

的纵向驱动程序子系统生成规范化加速和制动命令。这些变异参考应用程序。

块变异

 描述

纵向驱动(默认)

 控制

映射

PI控制与跟踪终结和前馈增益车辆速度的函数。

预测

最优单点预览(展望未来)控制。

标量

比例积分(PI)控制与跟踪终结和前馈收益。

低通滤波器(LPF)

通滤波器

使用一个滤波器对目标速度误差驾驶更平稳。

通过

不使用过滤速度误差。

转变

基本

Stateflow®图表模型逆向、中性和传动齿轮转变调度。

外部

输入装置、车辆状态和速度反馈产生加速度和制动命令跟踪车辆正向和反向运动。

没有一个

不传播。

计划

Stateflow图表模型相反,中性、公园和N-speed变速调度。

开环

开环控制子系统。在子系统中,您可以配置加速,减速,齿轮和离合器命令与常数或ieee输入。

在空转引擎驱动周期的开始和模拟催化剂点火在移动车辆与踏板的命令之前,使用纵向驱动程序变体。纵向驱动子系统概要文件包含一个点火开关信号,IgSw。发动机控制器使用点火开关信号,启动定时器启动引擎和催化剂。

催化剂启动计时器覆盖发动机启停(ESS)停止函数控制而计算催化剂启动计时器。在仿真,之后IgSwdown-edge时间到达催化剂点火时间CatLightOffTimeESS操作就会恢复正常。如果没有转矩命令模拟之前到达EngStopTime,ESS关闭引擎。

点火控制ESS和催化剂:

  • 纵向驱动模型中的子系统,将点火开关设置概要文件IgSw“在”。

  • 发动机控制器模型中的工作空间,设置这些校准参数:

    • EngStopStartEnable——使ESS。禁用ESS,将值设置为false。

    • CatLightOffTime——启动引擎空闲时间从引擎开始催化剂。

    • EngStopTime- ESS引擎运行时模型驱动扭矩请求后截止。

控制器

的控制器子系统包含ECM的PCM, HCM和中医。这些变体的控制器。

控制器 变体 描述
ECM SiEngineController(默认)

实现了如果控制器
CiEngineController

实现了CI控制器
中医

TransmissionController

实现了传输控制器
HCM

最优控制(默认)

 能源管理系统

实现了相当于消耗最小化策略
基于规则的控制 P2监控

实现了一个动态监察决定了发动机扭矩控制器,电机转矩,起动器,离合器和制动压力命令。
回复制动控制

实现了一种并行或系列再生制动控制器在基于规则的控制。

基于规则的控制

HCM实现动态监管决定了发动机扭矩控制器,电机转矩,起动器,离合器和制动压力命令。具体来说,HCM:

  • 将司机油门踏板信号转换为扭矩请求。算法使用最佳的发动机扭矩和最大电动机转矩曲线来计算总传动系统扭矩。

  • 将司机刹车踏板信号转换为制动压力的要求。该算法增加制动踏板信号最大制动压力。

  • 实现了再生制动牵引电动机恢复算法从车辆动能的最大数量。

  • 实现了一个虚拟的电池管理系统。算法输出动态放电和充电电池SOC的权力限制功能。

HCM决定了车辆工况通过一组规则和决策逻辑Stateflow中实现。操作模式功能要求的电动机转速和转矩。算法使用计算功率要求,油门踏板,电池SOC和车辆速度规则之间的过渡电动汽车(EV)混合动力模式和并行。

模式 描述

电动汽车

牵引电动机提供扭矩请求。

并联混合动力汽车

发动机和电动机分裂能力的要求。基于目标可用电池SOC和动能,戊肝病毒模式决定维持功率。并行混合模式增加了发动机功率命令电荷保持能力。提供所需的费用维持权力,牵引电动机作为发电机如果需要收费,和作为一个汽车是否需要卸货。如果请求力量大于发动机功率,牵引电动机提供其余的请求。

静止的

车辆处于静止状态时,发动机和发电机可以提供可选的充电电池SOC低于最小SOC值。

HCM控制电动机,发动机通过一组规则和决策逻辑Stateflow中实现。

控制 描述

引擎

  • 决策逻辑决定了发动机操作模式(开始,)。

  • 启动引擎,引擎(静止)模式启动,电机关闭离合器1和中立的传输。如果高压电池SOC是低,模式使用低压起动电动机。

  • 启动引擎,引擎开始(开车)模式,模式使用低压起动电动机与离合器1开放。连接的动力传动系统,发动机控制器与发动机匹配和运动速度和关闭离合器1。

  • 引擎(静止)模式,查找表确定的发动机扭矩和发动机转速优化brake-specific燃料消耗(BSFC)对于一个给定的发动机功率的要求。ECM使用最佳的发动机扭矩命令。电机控制使用最佳的发动机转速命令。

  • 在引擎并行(HEV)模式,一个查找表决定了给定发动机功率的发动机扭矩。然而,由于动力传动系统的夫妇引擎和车轮速度,引擎模式可能不会操作速度BSFC最小化。

电动机

基于规则的电源管理算法计算电机转矩不超过动态功率限制。

乘用车

实现一个乘用车,乘用车子系统包含动力传动系统、发电厂和引擎子系统。创建自己的引擎变异参考应用程序,使用CI和SI引擎项目模板。这些变异参考应用程序。

动力传动系统

动力传动系统模型,使用切换到Simscape动力传动系统按钮开关Simscape和动力Blockset变体之间的动力传动系统子系统。默认情况下,应用程序使用动力系统的引用Blockset变体。Simscape变种包含物理连接提供一个灵活的方式组装组件。

提示

参考应用程序设置适当的解决者为每个引擎优化性能和动力传动系统的组合。首先选择引擎的变种,然后使用开关按钮选择动力传动系统。如果你选择改变发动机动力传动系统之前,您可能会遇到一个解决错误。

动力传动系统子系统 变体 描述

微分和遵从性

 全轮驱动

配置所有轮动力传动系统,前轮或后轮驱动。所有轮驱动变量,您可以配置的类型耦合力矩。
前轮驱动(默认)
后轮驱动

液力变矩器自动变速器

 理想的固定齿轮传动

配置锁和锁传动效率1 d或4 d(默认)查找表。
变矩器

配置外部,内部(默认),或没有锁住。

车辆

 车辆身体1自由度纵向

配置为1自由度

轮子和刹车

纵向轮- 1

的轮子,您可以配置的类型:

  • 刹车

  • 力的计算

  • 阻力计算

  • 垂直运动

出于性能和清晰,确定每个车轮的纵向力,变体实现纵向轮块。来确定总所有车轮的纵向力作用在轴上,变异使用比例因子相乘的力量一个轮子的数量轮子在轴上。通过使用这种方法计算总力,变异假设等于轮胎滑移和加载前后轮轴,这是常见的纵向动力系统研究。如果不是这种情况,例如当摩擦或加载不同的左右轴,使用独特的纵轮块计算独立的力量。然而,使用独特的块模型每个轮子增加模型的复杂性和计算成本。

纵向轮-后1

发电厂

发电厂子系统 变体 描述

电池

 BattHevP2

配置了锂离子电池和电源转换器

低电压起动系统

 StarterSystemP2

配置一个低电压起动系统

电动机

 MotMapped(默认)

映射的电动机与隐式控制器
MotDynamic

室内永磁同步电动机与控制器的永磁同步电动机

引擎

引擎子系统 变体 描述
引擎

SiEngineCore

动态如果核心引擎与涡轮增压器

SiMappedEngine(默认)

映射SI引擎用隐式涡轮增压器

SiEngineCoreNA

动态的自然吸气SI核心引擎

限制

MathWorks®使用了如果核心引擎和如果控制器校准混合控制模块(HCM)。如果你使用CI核心引擎和CI控制器变量,模拟可能的错误,因为HCM不使用校准结果。

承认

MathWorks要感谢西蒙娜博士的贡献Onori ecm最优控制算法在这个参考应用程序实现。Onori博士是斯坦福大学能源工程教授。她的研究兴趣包括电化学建模、评估和优化的能源存储设备对于汽车和网格级应用程序,混合动力和电动汽车的建模和控制,减少PDE建模和model-order和减排系统的评估。她是一个IEEE高级会员®。

引用

[1]Balazs,。猜拳,E。,Pischinger年代。优化城市汽车的电气动力系统。SAE技术论文2011-01-2451。Warrendale PA: SAE国际期刊的替代动力系统,2012年。

[2]Onori, S。Serrao, L。Rizzoni, G。,混合动力电动汽车能量管理系统。纽约:施普林格,2016年。

另请参阅

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