一种单轴并联混合动力汽车仿真平台及仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种单轴并联混合动力汽车仿真平台及仿真方法。所述仿真平台包括输入单元、服务器、输出单元，其中，所述输入单元用于输入指令，对服务器进行控制；所述服务器用于根据输入单元的指令进行单轴并联混合动力汽车仿真；所述输出单元用于对仿真结果进行输出。用户可以修改属性中的整车参数，就可以完善所要设计的车型，有效提高了单轴并联混合动力汽车整车参数优化能力；对于控制策略方面，只要对其中所关心的参数进行修改，就可以直接进行优化计算，简化了能量管理策略设计方法，提高了设计效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿真
，尤其涉及一种单轴并联混合动力汽车仿真平台及仿真方法。
技术介绍
在车辆设计和开发的初始阶段，对于车辆结构的优化和能量管理策略，特别是能量管理策略和换挡策略通过仿真进行验证，对于实际应用之前实施和验证能量管理策略非常关键。而现在的主流仿真系统和方法都存在或多或少的不足。如Cruise专业车辆性能正向仿真分析，主要用于车辆纵向性能分析，包括整车的动力性、经济性和排放性。它可以快速修改整车系统的配置，得到对复杂或简单车辆传动系统在任意工况下的性能仿真结果，并可对控制策略进行研究分析。但是Cruise只能用于简单公式的计算，不适合计算复杂的混合动力能量管理策略。MATLAB是由Mathworks公司开发的一种高级计算编程语言。Simulink是由Mathworks公司开发的一种多领域物理系统建模、仿真和分析的模块化商业工具，广泛用于控制算法和信号处理等多方面设计与计算。在MATLAB/Simulink环境下用户可以方便地修改和尝试各种复杂的能量管理算法和策略。但却无法像Cruise那样灵活的建立整车的模型进行系统匹配仿真。因此建立一个有效提高整车参数优化能力以及能量管理策略设计能力的正向仿真平台是急需解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种单轴并联混合动力汽车仿真平台及仿真方法，用以解决现有仿真平台不适合计算复杂的混合动力能量管理策略或无法灵活的建立整车的模型的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种单轴并联混合动力汽车仿真平台，所述仿真平台包括输入单元、服务器、输出单元，其中，所述输入单元用于输入指令，对服务器进行控制；所述服务器用于根据输入单元的指令进行单轴并联混合动力汽车仿真；所述输出单元用于对仿真结果进行输出。其中，所述服务器包括：整车动力学模型模块，用于建立并存储整车动力学模型，实现整车的运行功能；接口模块，用于连接整车动力学模型模块与能量管理策略模块，实现数据交换；能量管理策略模块，用于建立并存储能量管理策略模型，根据输入单元的控制指令，控制整车动力学模型进行仿真。其中，所述整车动力学模型进一步包括发动机、离合器、电机、电源、变速器、主减速器、差速器、制动器、轮胎、整车模块、驾驶员模块、显示器子模块；各子模块需要设置的参数通过输入单元输入的指令进行设置；根据输入单元输入的指令建立各子模块之间的机械连接和电气连接。其中，所述接口模块定义MATLAB/Simulink输入和输出接口，以及模型地址。其中，所述能量管理策略模型包括能量分配策略和换挡策略两部分。其中，所述能量管理策略模块，根据输入单元的控制指令，控制整车动力学模型进行仿真进一步包括：根据输入单元的控制指令，选择工作模式，所述工作模式包括纯电动模式、纯发动机模式、行车充电模式、滑行能量回收模式、制动能量回收模式、混合驱动模式。其中，所述能量管理策略模块，根据输入单元的控制指令，控制整车动力学模型进行仿真进一步包括：全加速过程动力性仿真、爬坡性能仿真、循环工况燃油经济性仿真、稳态行驶燃油经济性仿真。一种单轴并联混合动力汽车仿真方法，包括以下步骤：整车动力学模型模块建立并存储整车动力学模型，实现整车的运行功能；能量管理策略模块建立并存储能量管理策略模型；通过输入单元输入控制指令，调用接口模块连接整车动力学模型模块与能量管理策略模块，控制整车动力学模型进行仿真。其中，所述整车动力学模型进一步包括：发动机、离合器、电机、电源、变速器、主减速器、差速器、制动器、轮胎、整车模块、驾驶员模块、显示器子模块；各子模块需要设置的参数通过输入单元输入的指令进行设置；根据输入单元输入的指令建立各子模块之间的机械连接和电气连接。其中，所述通过输入单元输入控制指令，调用接口模块连接整车动力学模型模块与能量管理策略模块，控制整车动力学模型进行仿真进一步包括：根据输入单元的控制指令，选择工作模式，所述工作模式包括纯电动模式、纯发动机模式、行车充电模式、滑行能量回收模式、制动能量回收模式、混合驱动模式；根据输入单元的控制指令，控制整车动力学模型进行全加速过程动力性仿真、爬坡性能仿真、循环工况燃油经济性仿真、稳态行驶燃油经济性仿真。本专利技术有益效果如下：本专利技术公开了一种单轴并联混合动力汽车仿真平台及仿真方法，用户可以修改属性中的整车参数，就可以完善所要设计的车型，有效提高了单轴并联混合动力汽车整车参数优化能力；对于控制策略方面，只要对其中所关心的参数进行修改，就可以直接进行优化计算，简化了能量管理策略设计方法，提高了设计效率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为基于MATLAB/Simulink与Cruise的仿真运行流程图；图2为单轴并联混合动力传动系统结构示意图；图3为Cruise搭建的整车动力仿真模型示意图；图4为能量管理策略建模示意图；图5为换挡策略建模示意图；图6为整车控制程序建模示意图；图7为能量管理策略模式切换逻辑示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。根据本专利技术的一个具体实施例，公开了一种单轴并联混合动力汽车仿真平台及仿真方法。所述仿真平台包括：输入单元、服务器、输出单元。其中，所述输入单元用于对服务器进行控制；所述服务器用于根据输入单元的指令进行仿真；所述输出单元用于对仿真结果进行输出。具体地，仿真平台的服务器包括以下部分：整车动力学模型模块、MATLAB API接口模块、能量管理策略模块；其中，所述整车动力学模型模块用于建立并存储Cruise整车动力学模型，实现整车的运行功能，所述整车动力学模型进一步包括包括发动机、离合器、电机、电源、变速器、主减速器、差速器、制动器、轮胎、整车模块、驾驶员模块、显示器模块；各模块需要设置的参数通过输入单元输入的指令进行设置，分别如下：发动机的基本设置包括发动机排量、发动机工作温度、汽缸数、冲程数、怠速转速、最高转速、曲轴惯量、燃油密度、怠速时污染物的排放情况、发动机外特性曲线。离合器动力学模型的设置包括离合器输入输出轴惯量和最大传递转矩。电机模型需设置的基本参数包括：电机类型的选择、工作模式的选择、额定电压、最高转速、转动惯量、电机质量、初始温度等参数。电源模型设置中除了定义电池的额定安时容量、额定电压、最大电压、最小电压、单体数量等基本参数外，还要定义充电和放电状态下，电池的荷电状态与电池电压之间的关系趋势，电池内阻可以定义为恒定值。变速器模块需要定义的变量包括挡位数和各挡位的速比、转动惯量和转矩损失。主减速器模块所需数据包括：传动比、输入输出轴转动惯量和整体的传动效率。制动器模块参数设置参数包括液压制动缸活塞面积、制动器摩擦系数、摩擦半径、转动惯量等。轮胎模型所需定义的参数有：静态轮胎半径、动态轮胎半径、转动惯量、轮胎摩擦系数等。整车模型需要输入的主要参数有：整车整备质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单轴并联混合动力汽车仿真平台，所述仿真平台包括输入单元、服务器、输出单元，其中，所述输入单元用于输入指令，对服务器进行控制；所述服务器用于根据输入单元的指令进行单轴并联混合动力汽车仿真；所述输出单元用于对仿真结果进行输出。

【技术特征摘要】
1.一种单轴并联混合动力汽车仿真平台，所述仿真平台包括输入单元、服务器、输出单元，其中，所述输入单元用于输入指令，对服务器进行控制；所述服务器用于根据输入单元的指令进行单轴并联混合动力汽车仿真；所述输出单元用于对仿真结果进行输出。2.根据权利要求1所述的单轴并联混合动力汽车仿真平台，其中，所述服务器包括：整车动力学模型模块，用于建立并存储整车动力学模型，实现整车的运行功能；接口模块，用于连接整车动力学模型模块与能量管理策略模块，实现数据交换；能量管理策略模块，用于建立并存储能量管理策略模型，根据输入单元的控制指令，控制整车动力学模型进行仿真。3.根据权利要求2所述的单轴并联混合动力汽车仿真平台，其中，所述整车动力学模型进一步包括发动机、离合器、电机、电源、变速器、主减速器、差速器、制动器、轮胎、整车模块、驾驶员模块、显示器子模块；各子模块需要设置的参数通过输入单元输入的指令进行设置；根据输入单元输入的指令建立各子模块之间的机械连接和电气连接。4.根据权利要求2所述的单轴并联混合动力汽车仿真平台，其中，所述接口模块定义MATLAB/Simulink输入和输出接口，以及模型地址。5.根据权利要求2所述的单轴并联混合动力汽车仿真平台，其中，所述能量管理策略模型包括能量分配策略和换挡策略两部分。6.根据权利要求2所述的单轴并联混合动力汽车仿真平台，其中，所述能量管理策略模块，根据输入单元的控制指令，控制整车动力学模型进行仿真进一步包括：根据输入单元的控制指令，选择工作模式，所述工作模式包括纯电动模式、纯发动机模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宇辉，席军强，杨森，陈慧岩，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11