基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统和方法及介质与流程

1.本发明涉及新能源车整车控制器技术领域，具体地指基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统和方法及介质。

背景技术：

2.现阶段，纯电动车经济性标定工作主要依赖实车，无疑延长了整车的开发周期，整车关键控制器验证已经可以在没有实车的阶段进行，仿真控制器外部环境进行测试。
3.公布号为cn113761747a的汽油发动机控制器标定测试方法和系统，涉及一种汽油发动机控制器标定测试方法、系统、计算机设备和存储介质。方法包括：获取发动机相关参数，建立发动机数学模型，对发动机数学模型进行mil模型在环仿真调试，得到已调试的发动机数学模型，确定发动机控制器对应的hil硬件在环仿真测试平台，将已调试的发动机数学模型在hil硬件在环仿真测试平台中进行集成闭环调试，得到已调试的hil平台，通过预加载的acme自动标定软件对接已调试的hil平台以及发动机控制器，以对发动机控制器进行虚拟自动标定测试。采用本方法能够实现对汽油发动机控制器的虚拟自动标定测试，提高了标定测试效率。但该方案将标定与测试这两个系统分离，需要两套系统才能完成标定与测试的工作，大大增加了成本。

技术实现要素：

4.本发明的目的是针对上述技术问题，提供基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统和方法及介质，本发明在现有的硬件在环系统上，搭建了一套纯电动车整车经济性的标定系统，将整车的标定工作提前，标定工作完成后，直接是现有硬件在环系统中，进行被测控制器的策略验证。
5.为实现此目的，本发明所设计的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，它包括运行在硬件在环测试系统中的控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型；
6.所述控制器模型包括整车控制器模块、电机控制器模块和电池控制器模块；
7.所述控制器模型用于根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电机控制器模块进行整车策略与电机策略的模拟，输出电机目标扭矩；
8.所述控制器模型用于根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电池控制器模块进行整车策略与电池充放电、整车和零部件安全策略的模拟，输出电池目标充放电电流；
9.所述车辆模型用于根据输入的车辆重量、迎风面积和车轮半径并依据整车滚阻参数、整车风阻参数和整车摩擦阻力参数输出当前车辆阻力和车辆当前车速；
10.所述环境模型用于根据输入的车辆矫正车速、当前车辆阻力和车辆当前车速并依
据目标工况曲线和实际工况曲线输出车辆矫正车速；
11.所述电池电机模型包括电池模型和电机模型；
12.所述电机模型用于根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下进行电机工作状态模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流；
13.所述电池模型用于根据输入的电机输出电流在预设的电池标定点下进行电池工作状态模拟输出电池输出电流；
14.所述传动系统模型用于根据输入的车辆目标车速和车辆矫正车速在预设的传动系统标定点下进行传动系统模拟状态输出车辆当前车速。
15.本发明还提出一种基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定方法，包含以下步骤：
16.步骤1，在硬件在环测试系统中利用matlab建立控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型；
17.步骤2，所述控制器模型根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电机控制器模块进行整车策略与电机策略的模拟，输出电机目标扭矩；
18.所述控制器模型根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电池控制器模块进行整车策略与电池充放电、安全策略的模拟，输出电池目标充放电电流；
19.所述车辆模型根据输入的车辆重量、迎风面积和车轮半径并依据整车滚阻参数、整车风阻参数和整车摩擦阻力参数输出当前车辆阻力和车辆当前车速；
20.所述环境模型根据输入的车辆矫正车速、当前车辆阻力和车辆当前车速并依据目标工况曲线和实际工况曲线输出车辆矫正车速；
21.所述电机模型根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下进行电机工作状态模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流；
22.所述电池模型根据输入的电机输出电流在预设的电池标定点下进行电池模拟状态输出电池输出电流；
23.所述传动系统模型根据输入的车辆目标车速和车辆矫正车速在预设的传动系统标定点下进行传动系统模拟状态输出车辆当前车速；
24.步骤3，若满足经济性要求，则测试完成；
25.步骤4，若不满足经济性要求，通过调整步骤2中单个标定点的参数，再重复步骤2的操作，让车辆再跑一个循环工况，直至满足经济性的要求，则标定工作完成。
26.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于硬件在环的纯电动车整车经济性标定方法的步骤。
27.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
28.1、在现有的硬件在环系统中建立纯电动车整车经济性的标定系统，将整车的标定工作提前；
29.2、将标定点只集中在电池电机模型和传动系统模型中，可以集中管理，便于平台移植测试。
附图说明
30.图1是本发明的结构框图；
31.图2是本发明各模型的建立原则和标定点；
32.图3是本发明控制器模型的流程图一；
33.图4是本发明控制器模型的流程图二；
34.图5是本发明车辆模型的流程图；
35.图6是本发明环境模型的流程图；
36.图7是本发明电机模型的流程图；
37.图8是本发明电池模型的流程图；
38.图9是本发明传动系统模型的流程图。
具体实施方式
39.以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：如图1～2所示的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，它包括运行在硬件在环测试系统中的控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型，这五个模型整体构成一个闭环。
40.所述五个模型是通过matlab建立的模型，建立输入与输出的关系，把各个模型中的标定点作为全局变量提取出来，全局变量意味着所述标定点为变值，通过不断改变单个标定点的数值最终使整个标定系统满足经济性的要求。在现有的硬件在环系统中建立纯电动车整车经济性的标定系统，将整车的标定工作提前。
41.具体如图2所示。当车辆进行一个循环测试的时候，就进行标定点数值的改变，看是否满足经济性要求。matlab是美国mathworks公司出品的商业数学软件，用于数据分析、无线通信、深度学习、图像处理与计算机视觉、信号处理、量化金融与风险管理、机器人和控制系统等领域。
42.如图2所示，所述控制器模型、车辆模型和环境模型这三个作为车辆闭环必须用到的模型，不能缺少。所述电池电机模型分为电机模型和电池模型。将控制器模型中影响经济性的前后轮力矩分配比这一标定点放入到电机模型中，将车辆模型中影响经济性的能量损失这一标定点放到传动系统模型中，这样所述控制器模型、车辆模型和环境模型中没有标定点。这样建立的系统，将标定点集中在电池电机模型和传动系统模型中，可以集中管理，便于平台移植测试。还有在标定工作完成后，可以直接在现有硬件在环系统中进行被测控制器的策略验证，大大提高了效率。
43.本发明的经济性是通过让虚拟车辆在硬件在环系统中跑一个循环，然后检测动力电池的耗电量得到的。单个标定点参数的改变会引起各个模型中输入和输出值发生相应的改变。
44.下面就各个模型进行一一展开说明。
45.所述控制器模型包含整车控制器模块、电机控制器模块和电池控制器模块。本实施例中，控制器模型只有控制器策略的计算方式，没有标定点。
46.如图3～4所示，所述控制器模型用于根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电机控制器模块进行整车策略与电机策略的模拟，输出电机目标扭矩。所述控制器模型还用于根据输入的车辆矫正车速、电机
扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速利用整车控制器模块和电池控制器模块进行整车策略与电池充放电、整车和零部件安全策略的模拟，输出电池目标充放电电流。
47.所述车辆模型只计算整车滚阻、整车风阻和整车摩擦阻力，没有标定点。所述车辆模型将影响经济性的能量损失放入传动系统模型，所述能量损失是指齿轮等摩擦的能量消耗。本实施例中能量损失设置为0.9，意味着全部能量的90％进行了有效输出，还有剩下的10％被消耗了。
48.如图5所示，所述车辆模型用于根据输入的车辆重量、迎风面积和车轮半径并依据整车滚阻参数、整车风阻参数和整车摩擦阻力参数输出当前车辆阻力和车辆当前车速。所述当前车辆阻力和车辆当前车速是依据以上三个阻力参数利用相关公式计算出来的。
49.如图6所示，所述环境模型用于根据输入的车辆矫正车速、当前车辆阻力和车辆当前车速并依据目标工况曲线和实际工况曲线输出车辆矫正车速。
50.所述环境模型中的目标工况曲线是指在虚拟的环境中，车辆跑一个城市工况、郊区工况或综合工况，实际工况曲线是车辆在实际中跑的曲线，两者肯定存在偏差。环境模型只放某种特定的路况曲线，让车辆沿着既定的曲线行驶，得到的所述曲线是二维的，其中x轴是时间，单位是秒；y轴是车速，单位是公里/小时。根据当前的车速，做pid控制，通过控制比例单元p、积分单元i和微分单元d这三个参数，让模型中车辆跑出来的二维曲线和既定的目标工况曲线一致。
51.所述电池电机模型包括电池模型和电机模型。如图8所示，所述电池模型用于根据电机输出电流在预设的电池标定点下进行电池工作状态模拟输出电池输出电流。所述电池模型分为电池能量损失模块、热管理模块、电池参数模块和均衡模块。其中电池能量损失模块将电池单体温度作为标定点，计算电池的电压和电流损失。热管理模块也将电池单体温度作为标定点，计算热管理对电池soc(荷电状态)和健康程度的影响。电池参数模块，将电池重量、电池尺寸、电池排列形式、单体初始值电压作为标定点。均衡模块将soc初始值、单体初始值电压作为标定点。根据这6个标定点，可以解决平台移植测试的问题，即换平台测试后，只要将标定点按当前平台电池的特性进行输入，即可满足当前测试环境建立需求。所述电池模型的六个标定点，即为所述预设的电池标定点，根据它们计算电池的散热面积、散热量，温度直接影响电池的放电性能，即给电机多大电流，让电机出多大扭矩，让车辆克服阻力，向前运动。
52.如图7所示，所述电机模型将电机扭矩控制模块、电机转速控制模块和电机电流控制模块分为电机扭矩控制模块、电机电流控制模块；电机转速控制模块和电机电流控制模块两组；最后都输出到电机模式控制中，将电机模型中的标定点都放入在电机模式控制中，这样一方面便于修改，另一方面所有影响标定点的因素都放在一个模型中，尽量不影响别的模型，这样会形成高内聚。电机模式控制的标定点包括电机系统效率、电机控制器最大工作电流、电机控制器最大工作电压、电机电流和扭矩特性、电机绕组电感、电机绕组电流和控制器模型中的前后轮力矩分配比。所述前后轮力矩分配比是根据工况的不同，比例不同，其值不是常数。根据这七个标定点，可以解决平台移植测试的问题，即换平台测试后，只要将这六个标定点按当前平台电机的特性进行输入，即可满足当前测试环境建立需求。
53.所述电机模型用于当车辆车轮着地时，根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下利用电机扭矩控制模块、电机电流控制模块和电机模式控制
模块进行电机工作状态的模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流。
54.所述电机模型用于当车辆车轮悬空时，根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下利用电机转速控制模块、电机电流控制模块和电机模式控制模块进行电机工作状态的模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流。所述预设的电机标定点即为所述电机模式控制的标定点。
55.如图9所示，所述传动系统模型用于根据输入的车辆目标车速和车辆矫正车速在预设的传动系统标定点下进行传动系统模拟状态输出车辆当前车速。所述传动系统模型包括前差速器模块、后差速器模块和四轮驱动模块。其中前后差速器模块标定点均为差速器转动惯量、差速器齿轮比、差速器锁摩擦片阻尼系数、差速器锁模式和能量损失。四轮驱动模块标定点包括扭转刚性系数、扭转阻尼系数和能量损失。所述能量损失为车辆模型中影响经济性的能量损失。
56.根据平台测试的传动系统更改相应的标定点，可以解决平台移植测试的问题，即换平台测试后，只要将标定点按当前传动系统的特性进行输入，即可满足当前测试环境建立的需求。如图9所示，所述前后差速器模块和四轮驱动模块的标定点中都有车辆模型中影响经济性的能量损失，意味着这几个模块中均有能量损失。
57.本发明还提出了基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定方法，包含以下步骤：
58.步骤1，在硬件在环测试系统中利用matlab建立控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型；
59.步骤2，所述控制器模型根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电机控制器模块进行整车策略与电机策略的模拟，输出电机目标扭矩；
60.所述控制器模型还根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电池控制器模块进行整车策略与电池充放电、安全策略的模拟，输出电池目标充放电电流；
61.所述车辆模型根据输入的车辆重量、迎风面积和车轮半径并依据整车滚阻参数、整车风阻参数和整车摩擦阻力参数获取当前车辆阻力和车辆当前车速；
62.所述环境模型根据输入的车辆矫正车速、当前车辆阻力和车辆当前车速并依据目标工况曲线和实际工况曲线输出车辆矫正车速；
63.当车辆车轮着地时，所述电机模型根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下利用电机扭矩控制模块、电机电流控制模块和电机模式控制模块进行电机工作状态的模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流；
64.当车辆车轮悬空时，所述电机模型根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下利用电机转速控制模块、电机电流控制模块和电机模式控制模块进行电机工作状态的模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流。
65.所述电池模型根据输入的电机输出电流在预设的电池标定点下进行电池模拟状态输出电池输出电流；
66.所述传动系统模型根据输入的车辆目标车速和车辆矫正车速在预设的传动系统标定点下进行传动系统模拟状态输出车辆当前车速；
67.步骤3，若满足经济性要求，则标定工作完成；
68.步骤4，若不满足经济性要求，通过调整步骤2中单个标定点的参数，再重复步骤2的操作，让车辆再跑一个循环工况，直至满足经济性要求，则标定工作完成。
69.其中步骤2中先根据现有的模型进行一轮计算，为了防止代数环，先进行模型的输出，等待0.05～0.2s后，这个具体的时间由开发人员设定，再进行输入计算。所述五个模型同时开始计算，先得到输出数值，统一再输入到每个模型中，形成闭环。让汽车在虚拟环境中根据现有的测试流程跑一个循环，通过修改标定点参数，使其最终满足经济性的要求。
70.在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定方法的步骤。
71.本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

技术特征：

1.基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：它包括运行在硬件在环测试系统中的控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型；所述控制器模型用于根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电机控制器模块进行整车策略与电机策略的模拟，输出电机目标扭矩；所述控制器模型用于根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电池控制器模块进行整车策略与电池充放电、整车和零部件安全策略的模拟，输出电池目标充放电电流；所述车辆模型用于根据输入的车辆重量、迎风面积和车轮半径并依据整车滚阻参数、整车风阻参数和整车摩擦阻力参数输出当前车辆阻力和车辆当前车速；所述环境模型用于根据输入的车辆矫正车速、当前车辆阻力和车辆当前车速并依据目标工况曲线和实际工况曲线输出车辆矫正车速；所述电池电机模型包括电池模型和电机模型；所述电机模型用于根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下进行电机工作状态模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流；所述电池模型用于根据输入的电机输出电流在预设的电池标定点下进行电池工作状态模拟输出电池输出电流；所述传动系统模型用于根据输入的车辆目标车速和车辆矫正车速在预设的传动系统标定点下进行传动系统模拟状态输出车辆当前车速。2.根据权利要求1所述的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：所述电机模型用于当车辆车轮着地时，根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下利用电机扭矩控制模块、电机电流控制模块和电机模式控制模块进行电机工作状态的模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流。3.根据权利要求1所述的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：所述电机模型用于当车辆车轮悬空时，根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下利用电机转速控制模块、电机电流控制模块和电机模式控制模块进行电机工作状态的模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流。4.根据权利要求2或3所述的任一种基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：所述预设的电机标定点包括电机系统效率、电机控制器最大工作电流、电机控制器最大工作电压、电机电流和扭矩特性、电机绕组电感、电机绕组电流和前后轮力矩分配比。5.根据权利要求1所述的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：所述电池模型包括电池能量损失模块、热管理模块、电池参数模块和均衡模块，在计算所述电池能量损失模块、热管理模块和电池参数模块后，再进行均衡模块的计算。6.根据权利要求5所述的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：所述预设的电池标定点包括电池能量损失模块中的电池单体温度；热管理模块中的电池单体温度；电池参数模块中的电池重量、电池尺寸、电池排列形式和单体初始值电压；均衡模块中的soc初始值和单体初始值电压。7.根据权利要求1所述的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在
于：所述传动系统模型包括前差速器模块、后差速器模块和四轮驱动模块，在计算所述前差速器模块和后差速器模块后，再进行四轮驱动模块的计算。8.根据权利要求7所述的基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统，其特征在于：所述预设的传动系统标定点包括前后差速器模块中的差速器转动惯量、差速器齿轮比、差速器锁摩擦片阻尼系数、差速器锁模式和所述车辆模型中的能量损失；还包括所述四轮驱动模块中的扭转刚性系数、扭转阻尼系数和所述车辆模型中的能量损失。9.利用权利要求1所述基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1，在硬件在环测试系统中利用matlab建立控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型；步骤2，所述控制器模型根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电机控制器模块进行整车策略与电机策略的模拟，输出电机目标扭矩；所述控制器模型根据输入的车辆矫正车速、电机扭矩转速、电机输出电流和车辆当前车速并利用整车控制器模块和电池控制器模块进行整车策略与电池充放电、安全策略的模拟，输出电池目标充放电电流；所述车辆模型根据输入的车辆重量、迎风面积和车轮半径并依据整车滚阻参数、整车风阻参数和整车摩擦阻力参数输出当前车辆阻力和车辆当前车速；所述环境模型根据输入的车辆矫正车速、当前车辆阻力和车辆当前车速并依据目标工况曲线和实际工况曲线输出车辆矫正车速；所述电机模型根据输入的电机目标扭矩和电池目标充放电电流在预设的电机标定点下进行电机工作状态模拟输出电机扭矩转速和电机输出电流；所述电池模型根据输入的电机输出电流在预设的电池标定点下进行电池模拟状态输出电池输出电流；所述传动系统模型根据输入的车辆目标车速和车辆矫正车速在预设的传动系统标定点下进行传动系统模拟状态输出车辆当前车速；步骤3，若满足经济性要求，则测试完成；步骤4，若不满足经济性要求，通过调整步骤2中单个标定点的参数，再重复步骤2的操作，让车辆再跑一个循环工况，直至满足经济性的要求，则标定工作完成。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求9所述基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定方法的步骤。

技术总结

本发明公开了基于硬件在环的纯电动车整车经济性的标定系统和方法及介质，它包括运行在硬件在环测试系统中的控制器模型、车辆模型、环境模型、电池电机模型和传动系统模型。在现有的硬件在环系统上，搭建了一套纯电动车整车经济性标定系统，将整车的标定工作提前，标定工作完成后，直接是现有硬件在环系统中，进行被测控制器的策略验证。将控制器模型中影响经济性的前后轮力矩分配比放入到电机模型中，将车辆模型中影响经济性的能量损失策略放到传动系统模型中，所述环境模型中没有标定点。这样建立的系统，将标定点集中在少数两个模型中，可以集中管理，便于平台移植测试。便于平台移植测试。便于平台移植测试。