混合动力客车整车控制器硬件在环实验装置及其实验方法

摘要

本发明揭示了一种混合动力客车整车控制器硬件在环实验装置，由Dspace模块、混合动力整车控制器HCU、负载箱、Can卡和工控机labview界面组成，本发明通过增加硬件can卡和软件labview，由于can卡可以实现控制器硬件和labview软件之间的通信工作。而labview软件作为一种测试工业上广泛使用的软件，其具有优秀的曲线数据实时显示和保存能力，更重要的是其具有强大的人机交互界面设计功能，能在实验中为操作人员提供更为方便的人机交互，提高了整个实验操作的便利性，极大方便了实验员的操作。同时，由于labview软件有着强大数据显示和存储功能，因此本实验方案解决了传统实验方案数据实时现实性差，数据保存能力不强的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力汽车，尤其涉及一种混合动力客车整车控制器硬件在环实验系统及其方法，属于混合动力汽车技术领域。

背景技术

混合动力汽车，是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。

　   整车控制器，即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽整车控制器通过采集司机驾驶信号和车辆状态，通过CAN总线对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。因此，整车控制器的设计好坏直接影响汽车的动力性、经济性、安全性和其他性能。

目前对于混合动力整车控制器的硬件在环实验一般采用混合动力整车控制器HCU、Dspace模块和硬件控制器负载箱联合完成。这是一种经典的硬件在环实验方法，可以很好模拟出混动客车各种行驶工况，并且可以实时观测和检验混合动力客车整车控制器在不同行驶工况中软硬件运行情况。然而该硬件在环实验方法也有几个较为明显的缺点，（1）曲线和数据的实时显示性能不强。（2）曲线和数据实时保存不易实现。（3）人机交互界面不人性化，难以实现人机的实时交互。

发明内容

鉴于上述现有技术及应用现状存在的缺陷，本发明的目的是提出一种数据实时显示能力更强，人机交互界面更人性化且有着强大数据存储能力的混合动力整车控制器硬件在环实验方案，以解决传统实验方案中数据实时显示和存储能力不强，以及人机交互能力较差的问题。

本发明的目的在于提供一种混合动力客车整车控制器硬件在环实验装置，由Dspace模块、混合动力整车控制器HCU、负载箱、Can卡和工控机labview界面组成，其中：Dspace模块，总体指代客车各部分模型，用于模拟虚拟的电机，电池，发动机，变速箱和整车系统动力学模型；

混合动力整车控制器HCU，与Dspace模块Can通讯相连，与负载箱通过控制信号和传感器信号交互相连，并与工控机labview界面通过Can卡通讯相连，用于控制负载箱内元件并利用Can通信控制dspace中各个虚拟原型；

负载箱，提供模拟实验所需的真实负载；

工控机labview界面，用于呈现人性化操作界面、显示并保存实时数据曲线和以can信号对混合动力整车控制器HCU实施指令控制。

进一步的，前述的混合动力客车整车控制器硬件在环实验装置，所述Dspace模块包括发动机模型、电机模型、电池模型、传动系统模型、动力系统模型及道路驾驶员模型。

进一步的，前述的混合动力客车整车控制器硬件在环实验装置，所述负载箱内元件包括模拟客车的各种电磁阀、选换挡执行机构的电机。

本发明提供的一种混合动力客车整车控制器硬件在环实验方法，基于由Dspace模块、混合动力整车控制器HCU、负载箱、Can卡和工控机labview界面组成的实验装置实现，采用Dspace模块、混合动力整车控制器HCU和负载箱实施经典硬件在环实验方法，并且将工控机labview界面通过Can卡通讯连接混合动力整车控制器HCU，其中Dspace模块用于模拟虚拟的电机，电池，发动机，变速箱和整车系统动力学模型；混合动力整车控制器HCU对负载箱内元件进行控制并利用Can通信控制dspace中各个虚拟原型；负载箱提供模拟实验所需的真实负载；工控机labview界面用于呈现人性化操作界面、显示并保存实时数据曲线和以can信号对混合动力整车控制器HCU实施指令控制、执行实验动作。

本发明其较之于现有技术所具有的突出有益效果为：

本发明通过增加硬件can卡和软件labview，由于can卡可以实现控制器硬件和labview软件之间的通信工作。而labview软件作为一种测试工业上广泛使用的软件，其具有优秀的的曲线数据实时显示和保存能力，更重要的是其具有强大的人机交互界面设计功能，能在实验中为操作人员提供更为方便的人机交互，提高了整个实验操作的便利性，极大方便了实验员的操作。同时，由于labview软件有着强大数据显示和存储功能，因此本实验方案解决了传统实验方案数据实时现实性差，数据保存能力不强的问题。

本发明曲线和数据的实时显示性能强。曲线和数据实时保存方便实现。人机交互界面更为人性化，容易实现人机的实时交互。

附图说明

图1是本发明的结构框图。 

 图2是本发明的较佳实施例各部件的信号控制关系示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种混合动力客车整车控制器的硬件在环实验系统及其方法：该混合动力客车整车控制器的硬件在环实验系统主要由DSpace模块1、混合动力整车控制器HCU 2、硬件控制器负载箱3、can卡4和工控机labview界面5五大硬件设备及其内部软件部分组成。

DSpace模块主要由六大软件模块组成：发动机模型、电机模型、电池模型、传动系统模型、动力系统模型及道路驾驶员模型。每个软件模块负责模拟相对应的实物，DSpace模块在该实验方案主要负责模拟六个混合动力真实系统的实物。混合动力整车控制器HCU包括整车运行中的软件及can发送软件模块，通过软件部分负责控制负载箱中个元器件，通过can向工控机labview界面发送上位机需要显示的数据以及和Dspace模块内部软件模块进行can通讯。硬件控制器负载箱内部由各种元器件实物组成负责模拟整车真实元器件，并给混合动力整车控制器HCU提供真实负载。CAN卡负责混合动力整车控制器HCU和工控机labview之间的通信，即传递相互间数据。工控机labview界面负责提供人性化操作界面以显示实时数据曲线并同时保存数据，同时以can信号形式对混合动力整车控制器HCU实施指令控制。

   本发明的实验方法为：

首先，将发动机，电机，电池，变速箱和整车系统动力学虚拟模型程序下载至Dspace模块控制器中，组成发动机模型、电机模型、电池模型、传动系统模型、动力系统模型及道路驾驶员模型；此时Dspace模块和混合动力整车控制器HCU之间通过can进行连接，即混合动力整车控制器HCU通过发送can信号给Dspace模块指挥其中各个虚拟模型的运转，在运转过程中虚拟模型计算出的各种数据也通过can的形式返回给混合动力整车控制器HCU。在此同时，混合动力整车控制器HCU通过can卡和工控机的labview界面软件进行连接，在实验过程中，混合动力整车控制器HCU把实验所需要采集信号通过can卡发送给工控机labview界面，工控机labview界面负责对数据进行实时显示和保存，且通过can信号指挥HCU实施各种动作。

实际使用过程中Dspace模块中的道路驾驶员模型根据预先设定的整车行驶工况以can的形式向混合动力整车控制器HCU发送指令，混合动力整车控制器HCU接到命令后，根据内部程序解析指令（如扭矩分配，电机发动机单驱还是联合驱动等），解析完毕后，混合动力整车控制器HCU将执行三个动作，一：向Dspace模块中发动机模型，电机模型，电池模型，传动系统模型发送can指令信号（扭矩功率请求等）二：根据解析后的指令控制负载箱中负载（各种电磁阀，选换挡执行机构的电机等)三：接收Dspace模块中模型发来的反射信号并同时以can形式发送给工控机labview界面。Dspace模块中的发动机和电机模型接收到混合动力整车控制器HCU的指令信号后（主要为扭矩转速请求），对指令进行解析并同时计算出发动机和电机实际输出扭矩和转速以及发动机油耗等，并同时把计算出信号发送给混合动力整车控制器HCU以供工控机labview界面显示存储。电池模块会在实验过程中实时计算出SOC量，以及现实能提供最大功率等信息并反馈给电机模块和混合动力整车控制器HCU，来作为它们的判断依据。由于工控机labview界面在图像显示和数据存储以及人机交互界面制作方面的强大优势，使得本实验方案有以下几大优点：（1）曲线和数据的实时显示性能强。（2）曲线和数据实时保存方便实现。（3）人机交互界面更为人性化，容易实现人机的实时交互。