专利名称：直流变换器外特性硬件在环仿真试验台的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种仿真实验平台，具体涉及一种用于直流变换器的仿真实验平台。
背景技术：
新能源汽车直流变换器(DC/DC)涉及高压控制和低压控制等多学科领域，其工作工况非常复杂，且对安全性要求极高，由此带来了其控制系统设计的复杂性从系统架构设计，单个功能的开发、测试，到软件集成、系统测试和标定，需要一个长期的过程。目前国内新能源汽车车载DC/DC业务开发尚处于起步阶段，缺少相关核心技术，开发经验严重不足， 与国外有非常大的差距。在DC/DC控制系统开发早期，一般要靠大量的高压试验来摸索控制规律，不但需耗费大量的人力、物力，开发周期也很长，而且涉及高压，非常危险，易损毁器件。对于DC/DC功能开发而言，由于其功能非常复杂和开发经验不足，往往会导致概念开发存在缺陷，从而引起软件的频繁升级，降低了软件开发质量和效率，加大了开发成本。基于车辆动力学模型的硬件在环实时仿真试验台可为DC/DC开发提供一个虚拟车辆开发环境，可用于控制策略的在线开发和测试、特殊工况测试甚至软件匹配，可大大提高软件开发质量和效率，减小开发周期，降低开发风险和成本。目前尚未有用于新能源汽车 DC/DC开发的硬件在环实时仿真试验台。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种直流变换器外特性硬件在环仿真试验台， 它可以为DC/DC开发提供一个虚拟车辆开发环境，可用于控制策略的在线开发和测试、特殊工况测试甚至软件匹配，可大大提高软件开发质量和效率，减小开发周期，降低开发风险和成本。为了解决以上技术问题，本发明提供了一种直流变换器外特性硬件在环仿真试验台；其特征在于，包括汽车车辆动力总成仿真模型、硬件部分和软硬接口部分；所述混合动力车辆动力总成仿真模型模拟发动机、电动机、传动轴等动力总成工作状态；硬件部分包括宿主机、目标机、电机电子控制单元PEU ；软硬件接口包括信号发生器板卡和信号采集板卡。本发明的有益效果在于在此DC/DC虚拟车辆开发环境上，可对所开发的功能模块进行在线测试，及时发现问题并在线进行改进，直到功能满足要求，相对传统的建模-代码生成-集成-测试-改进的开发方法，可大大改善软件开发初期的成熟度，提高DC/DC软件开发效率，减小开发周期，降低开发风险和成本。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1为DC/DC仿真�？橄低晨蛲迹煌�2为DC/DC电气特性图3为DC/DC热仿真模型示意图；图4为DC/DC低压电池仿真模型示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种用于新能源汽车车载DC/DC控制器快速开发和测试的实时仿真试验台此仿真试验台基于Labcar平台环境，包含DC/DC模型和低压电池模型，实现PEU 和HCU/VCU实时通讯，具有实际电压电流反馈的完整虚拟动力总成PEU闭环实时仿真和快速开发系统。本发明所述的DC/DC控制器硬件在环实时仿真试验台，它由新能源汽车车辆动力总成仿真模型、硬件部分和软硬接口部分组成，把DC/DC硬件和控制逻辑与整车传动系统模型紧密结合起来。混合动力车辆动力总成仿真模型模拟发动机、电动机、传动轴等动力总成工作状态；硬件部分包括宿主机、目标机、电机电子控制单元PEU等；软硬件接口包括各种信号发生器板卡和信号采集板卡。车辆动力总成仿真模型在宿主机上开发，通过Labcar EE软件和以太网下载到目标机中实时运行，模型运算出的相关信号通过网络被送到信号发生器板卡，产生实际的物理电信号送到PEU，PEU通过采集这些信号，同时接收HCU/V⑶发送的CAN通讯信息，根据其里面的控制逻辑控制电压电流调制值。这样PEU、DC/DC功率�？楹虷CU/V⑶就构成了一个闭环系统。所建立的混合动力车辆动力总成仿真模型包括电机模型、DC/DC模型、整车动力学模型等，用于仿真电机、DC/DC和车辆的工作状态。电动机实时仿真模型采用Labcar PT系统来建模，根据实际发动机配置，对模型相关参数进行配置，和HCU/VCU控制器构成虚拟发动机仿真系统，为DC/DC模型提供与实车相近的电压电流输入信号。以附图1所示DC/DC仿真�？橄低晨蛲�。DC/DC的仿真模型可分为三个部分闭环控制部分UZKHvSoll_D0和ULvZKSoll_D0，主要负责DC/DC电压电流闭环控制；温度模型部分C0nverter_Therm0Dyn，主要负责DC/DC温度监控保护和降功率控制；低压负载模型C0nver_L0ads，主要负责DC/DC输出端的低压负载计算和反�。灰愿酵�2所示DC/DC电气外特性示意图为分析对象，进行建模分析。DC/DC具有 3个工作段恒压控制段(Ax,，Ay)到(Bx,，By)，DC/DC没有过载，其输出电压可控；恒功率控制段(BX, ,By)到(Cx,，Cy)，DC/DC过载，无法工作在电压控制模式，只能降低电压，输出最大电流。表现为恒功率控制；恒流控制段(Cx,，Cy)到(Dx,，Dy)，DC/DC过载，其输出允许的最大电流。如果不能达到输出电平衡，其输出电压会持续下降，直到低于限值报错；如图3所示的DC/DC热仿真模型，进行建模分析。DC/DC的温度可近似等于DC/DC 水冷板的温度加上DC/DC当前的温度变化。其中，水冷板的温度就是DC/DC�？樗涞奈露�(在做闭环实验的时候，可以手动设置)；当前的温度变化等于DC/DC当前的功率损耗乘以一个温度系数，这个温度系数是DC/DC�？樯⑷认凳屯饨缥露鹊南凳�。以附图4所示DC/DC低压电池仿真模型，进行建模分析。DC/DC可等效为一个恒压源(当工作在电压控制段)或则是恒流源(工作在电流控制段)和一个�？槟谧瑁坏脱沟绯乜傻刃桓龅绯啬谧韬鸵桓龃蟮缛荩黄渌翟氐牡脱垢涸囟既衔堑缱杼匦缘模刃桓龃蟮缱�。因为低压电池分为充电和放电两种工作模式，需要分开来考虑低压电池充电电池作为负载，其电流流向如图4所示。这时，低压电池和低压负载一起作为DC/DC的负载；低压电池放电电池作为电源，其电流流向如图4所示。当低压负载波动时，电池作为电源可以提高DC/DC的阶跃瞬时响应；经过以上步骤，就可建立一个新能源汽车车载DC/DC硬件在环实时仿真试验台， 可用于PEU开发和测试，加快开发效率，减低开发风险和成本。此DC/DC硬件在环实时仿真试验台具有以下优点完善的PEU硬件在环仿真平台。不仅包含了 DC/DC硬件在环仿真，而且还包含了 Inverter硬件在环仿真，能够较真实的模拟新能源汽车动力总成的工作状态，为hverter 和Converter模型提供接近于真实车辆的电压电流或扭矩输入，同时HCU/VCU和PEU可进行实时CAN通讯，同PEU在实车上的工作过程完全相同，构成了接近于实车的虚拟车辆PEU 开发仿真平台。DC/DC功能开发与测试。在此DC/DC虚拟车辆开发环境上，可对所开发的功能�？榻性谙卟馐裕笆狈⑾治侍獠⒃谙呓懈慕钡焦δ苈阋螅喽源车慕�-代码生成-集成-测试-改进的开发方法，可大大改善软件开发初期的成熟度，提高DC/DC软件开发效率。特殊工况模拟与测试。除了可进行常规测试外，在实车上不易进行的特殊工况也可很容易的进行模拟和测试，如故障工况、极限工况及复杂道路环境的模拟与测试，测试零风险，可极大提高测试安全和效率。软件预标定。利用试验台可进行DC/DC软件预标定，减小匹配成本，提高匹配效率。DC/DC发布自动化测试。在此平台上，应用Labcar Automation测试软件可以进行DC/DC批产前的硬件、软件自动测试以及耐久测试等，可极大的提高测试效率，降低测试成本，缩短DC/DC开发周期。本发明采用系统建模软件Simul ink来开发DC/DC系统仿真模型。Simulink提供�？榧兜慕７绞剑Ｐ矢撸哂卸嘀殖＜骷？槟Ｐ停杂诘缪沟缌鞅栈罚缛莸雀丛酉低辰＞哂泻芎玫慕饩瞿芰�。经过图1到图4所示的建模步骤，就可建立一个新能源汽车车载DC/DC硬件在环实时仿真试验台。此系统可以用于DC/DC功能�？榭焖倏⒂胙橹ぃ珼C/DC特殊工况模拟与测试，软件匹配数据预设，DC/DC软硬件发布自动化测试等发面，可大大提高DC/DC系统开发效率，降低开发成本，是进行DC/DC系统快速开发的一种有效手段。本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式
的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式
用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
权利要求
1.一种直流变换器外特性硬件在环仿真试验台；其特征在于，包括汽车车辆动力总成仿真模型、硬件部分和软硬接口部分；所述混合动力车辆动力总成仿真模型模拟发动机、电动机、传动轴动力总成工作状态；硬件部分包括宿主机、目标机、电机电子控制单元PEU ；软硬件接口包括信号发生器板卡和信号采集板卡。
2.如权利要求1所述的直流变换器外特性硬件在环仿真试验台，其特征在于，所述车辆动力总成仿真模型在宿主机上开发，在目标机中实时运行，模型运算出的相关信号通过网络被送到信号发生器板卡，产生实际的物理电信号送到电机电子控制单元PEU，电机电子控制单元PEU通过采集这些信号，同时接收整车控制器HCU/车辆控制器VCU发送的CAN通讯信息，根据其里面的控制逻辑控制电压电流调制值。
3.如权利要求1所述的直流变换器外特性硬件在环仿真试验台，其特征在于，所述混合动力车辆动力总成仿真模型包括电机模型、DC/DC模型、整车动力学模型。
4.如权利要求1所述的直流变换器外特性硬件在环仿真试验台，其特征在于，DC/DC的仿真模型分为三个部分闭环控制部分，主要负责DC/DC电压电流闭环控制；温度模型部分，主要负责DC/DC温度监控保护和降功率控制；低压负载模型，主要负责DC/DC输出端的低压负载计算和反馈。
5.如权利要求1所述的直流变换器外特性硬件在环仿真试验台，其特征在于，DC/DC电气外特性具有3个工作段恒压控制段，DC/DC没有过载，其输出电压可控；恒功率控制段，DC/DC过载，无法工作在电压控制模式，只能降低电压，输出最大电流， 表现为恒功率控制；恒流控制段，DC/DC过载，其输出允许的最大电流，如果不能达到输出电平衡，其输出电压会持续下降，直到低于限值报错。
6.如权利要求1所述的直流变换器外特性硬件在环仿真试验台，其特征在于，DC/DC当工作在电压控制段时等效为一个恒压源和一个模块内阻，或工作在电流控制段时等效为一个恒流源和一个�？槟谧瑁坏脱沟绯氐刃桓龅绯啬谧韬鸵桓龅缛荩黄渌翟氐牡脱垢涸囟嫉刃桓龅缱�。
7.如权利要求1所述的直流变换器外特性硬件在环仿真试验台，其特征在于，低压电池分为充电和放电两种工作模式低压电池充电时电池作为负载，低压电池和低压负载一起作为DC/DC的负载；低压电池放电时电池作为电源，当低压负载波动时，电池作为电源可以提高DC/DC的阶跃瞬时响应。
全文摘要
本发明公开了一种直流变换器外特性硬件在环仿真试验台；包括汽车车辆动力总成仿真模型、硬件部分和软硬接口部分；所述混合动力车辆动力总成仿真模型模拟发动机、电动机、传动轴动力总成工作状态；硬件部分包括宿主机、目标机、电机电子控制单元PEU；软硬件接口包括信号发生器板卡和信号采集板卡。本发明可对所开发的功能模块进行在线测试，及时发现问题并在线进行改进，直到功能满足要求，相对传统的建模-代码生成-集成-测试-改进的开发方法，可大大改善软件开发初期的成熟度，提高DC/DC软件开发效率，减小开发周期，降低开发风险和成本。
文档编号G01R31/00GK102297765SQ201110128488
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者张东海, 赫强, �：Ｌ�, 颜宇杰 申请人:联合汽车电子有限公司
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