P1 эталонное приложение гибридного электромобиля (ГЭМ) представляет полную модель ГЭМ с двигателем внутреннего сгорания, трансмиссией, аккумулятором, двигателем и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте эталонное приложение для тестирования аппаратных средств в цикле (HIL), анализа компромиссов и оптимизации управляющих параметров HEV P1 гибрида. Для создания и открытия рабочей копии проекта ссылочного приложения введите
По умолчанию справочное приложение HEV P1 конфигурируется следующим образом:Блок литий-ионных батарей
Картированный электродвигатель
Картированный двигатель искрового зажигания (SI)
На этой схеме показана конфигурация силового агрегата.
В этой таблице описываются блоки и подсистемы в справочном приложении, указывающие, какие подсистемы содержат варианты. Для реализации вариантов модели ссылочное приложение использует подсистемы вариантов.
| Ссылочный элемент приложения | Описание | Варианты |
|---|---|---|
Анализ мощности и энергии |
Дважды щелкните Анализ мощности и энергии, чтобы открыть сценарий в реальном времени. Запустите сценарий для оценки энергопотребления и энергопотребления на уровне компонентов и системы. Дополнительные сведения о сценарии в реальном времени см. в разделе Анализ мощности и энергии. | НА |
Блок источника цикла диска - FTP75 (2474 секунды) | Создание стандартного или заданного пользователем профиля скорости цикла привода в зависимости от времени. Выход блока - выбранная или заданная продольная скорость транспортного средства. | ✓ |
Environment подсистема | Создание переменных среды, включая уровень дороги, скорость ветра, температуру и давление в атмосфере. | |
Longitudinal Driver подсистема |
Для создания нормализованных команд ускорения и торможения используется вариант продольного привода или разомкнутого контура.
| ✓ |
Controllers подсистема | Реализует модуль управления силовым агрегатом (PCM), содержащий P1 гибридный модуль управления (HCM), модуль управления двигателем (ECM) и модуль управления передачей (TCM). | ✓ |
Passenger Car подсистема | Реализует гибридный легковой автомобиль, содержащий трансмиссию, электростанцию и подсистемы двигателей. | ✓ |
Visualization подсистема | Отображает характеристики на уровне транспортного средства, состояние заряда аккумулятора (SOC), экономию топлива и результаты эмиссии, которые полезны для согласования силового агрегата и анализа выбора компонентов. |
Дважды щелкните Анализ мощности и энергии, чтобы открыть сценарий в реальном времени. Запустите сценарий для оценки энергопотребления и энергопотребления на уровне компонентов и системы. Дополнительные сведения о сценарии в реальном времени см. в разделе Анализ мощности и энергии.
Сценарий обеспечивает:
Общая сводка по энергии, которую можно экспортировать в электронную таблицу Excel ®.
КПД двигательной установки, электроустановки и трансмиссии, включая гистограмму времени, затраченного на различные КПД двигательной установки.
Регистрация данных для использования инспектора данных моделирования для анализа эффективности силового агрегата и сигналов передачи энергии.
Дополнительные сведения о сценарии в реальном времени см. в разделе Анализ мощности и энергии.
Drive Cycle Source блок генерирует целевую скорость транспортного средства для выбранного или заданного цикла привода. Ссылочное приложение имеет эти опции.
| Выбор времени | Вариант | Описание |
|---|---|---|
Время вывода выборки |
| Непрерывные команды оператора |
| Разовые команды оператора |
Longitudinal Driver подсистема формирует нормированные команды ускорения и торможения. Ссылочное приложение имеет эти варианты.
Варианты блоков | Описание | ||
|---|---|---|---|
Продольный драйвер (по умолчанию) | Контроль |
| Управление PI с отслеживанием усиления и усиления подачи вперед, которые являются функцией скорости транспортного средства. |
| Оптимальный режим просмотра в одной точке (просмотр вперед). | ||
| Пропорционально-интегральное (PI) управление с подачей сигнала слежения и усилением подачи вперед. | ||
Фильтр нижних частот (LPF) |
| Используйте LPF для ошибки целевой скорости для более плавного движения. | |
| Не используйте фильтр при ошибке скорости. | ||
Изменение |
| Диаграмма Stateflow ® моделирует планирование переключения передач в обратном, нейтральном и ведущем направлениях. | |
| Входная передача, состояние транспортного средства и обратная связь скорости формируют команды ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад. | ||
| Нет передачи. | ||
| Модели диаграммы статофлоу с обратным, нейтральным, парковым и N-ступенчатым переключением передач. | ||
Разомкнутый контур | Подсистема управления с разомкнутым контуром. В подсистеме можно настроить команды ускорения, замедления, передачи и сцепления с постоянными или сигнальными входами. | ||
Для холостого хода двигателя в начале цикла привода и имитации света катализатора перед перемещением транспортного средства с помощью команды педали используйте вариант продольного привода. Подсистема продольного привода включает в себя профиль сигнала переключателя зажигания, IgSw. Контроллер двигателя использует сигнал переключателя зажигания для запуска как двигателя, так и таймера выключения катализатора.
Таймер отключения катализатора отменяет управление функцией остановки двигателя (ESS), пока таймер отключения катализатора подсчитывается. Во время моделирования, после IgSw время понижения достигает времени отключения катализатора CatLightOffTimeвозобновляется нормальная работа ESS. Если команда крутящего момента отсутствует до того, как моделирование достигнет EngStopTime, ESS выключает двигатель.
Для управления светом ESS и катализатора:
В подсистеме модели продольного привода установите профиль переключателя зажигания IgSw комуon'.
В рабочем пространстве модели контроллера двигателя задайте следующие параметры калибровки:
EngStopStartEnable - Включает ESS. Для отключения ESS установите значение false.
CatLightOffTime - Время простоя двигателя от запуска двигателя до выключения катализатора.
EngStopTime - время работы двигателя ESS после отсечения запроса крутящего момента модели водителя.
Controller подсистема имеет PCM, содержащий ECM, HCM и TCM. Контроллер имеет эти варианты.
| Диспетчер | Вариант | Описание | |
|---|---|---|---|
| ECM | SiEngineController (по умолчанию) | Реализует контроллер SI | |
CiEngineController | Реализует контроллер CI | ||
| HCM |
| ||
| TCM |
| Реализует контроллер передачи | |
Для реализации легкового автомобиля, Passenger Car подсистема содержит привод, электрическую установку и подсистемы двигателя. Для создания собственных вариантов механизма для ссылочного приложения используйте шаблоны проекта механизма CI и SI. Ссылочное приложение имеет эти варианты подсистемы.
| Подсистема привода | Вариант | Описание | |
|---|---|---|---|
Дифференциал и соответствие требованиям | All Wheel Drive | Настройте привод для всего колеса, переднего колеса или привода заднего колеса. Для варианта с полным приводом можно настроить тип крутящего момента муфты. | |
Front Wheel Drive (по умолчанию) | |||
Rear Wheel Drive | |||
Автоматическая коробка передач гидротрансформатора | Ideal Fixed Gear Transmission | Настройте блокированную и разблокированную эффективность передачи с помощью таблицы поиска 1D или 4D (по умолчанию). | |
Torque Converter | Настройка для внешнего, внутреннего (по умолчанию) или без блокировки. | ||
Транспортное средство | Vehicle Body 1 DOF Longitudinal | Настроено для 1 степени свободы | |
Колеса и тормоза |
| Для штурвалов можно настроить тип:
Для обеспечения рабочих характеристик и ясности, чтобы определить продольную силу каждого колеса, варианты реализуют блок продольного колеса. Для определения общей продольной силы всех колес, действующих на ось, варианты используют масштабный коэффициент для умножения силы одного колеса на число колес на оси. Используя этот подход для расчета общей силы, варианты предполагают одинаковую проскальзывание шины и нагрузку на переднюю и заднюю оси, что является обычным для исследований продольного силового агрегата. Если это не так, например, когда трения или нагрузки различаются на левой и правой сторонах осей, используйте уникальные блоки продольного колеса для вычисления независимых сил. Однако использование уникальных блоков для моделирования каждого колеса увеличивает сложность модели и вычислительные затраты. | |
| |||
Simscape Drivetrain. Другим способом настройки привода является выбор варианта Simscape™. Этот вариант включает физические соединения для обеспечения гибкого способа сборки компонентов.
Используйте кнопку на верхнем уровне справочного приложения для переключения между вариантами Simscape и Powertrain Blockset подсистемы drivetrain.
Эталонное приложение устанавливает соответствующие решатели для оптимизации производительности для каждой комбинации двигателя и привода. Сначала выберите вариант двигателя, затем с помощью тумблера выберите привод. При выборе привода перед изменением механизма может возникнуть ошибка решателя.
| Подсистема электроустановки | Вариант | Описание |
|---|---|---|
Батарея | BattHevP1 | Конфигурация с литий-ионной батареей |
Электрическая машина | MotMapped | Сопоставленный двигатель с неявным контроллером |
| Подсистема двигателя | Вариант | Описание | |
|---|---|---|---|
| Двигатель |
| Динамичный основной двигатель SI с турбокомпрессором | |
| Сопоставленный модуль СИ с неявным турбокомпрессором | ||
| Динамический атмосферный двигатель ядра SI | ||
Для калибровки гибридного модуля управления (HCM) компания MathWorks ® использовала модуль ядра SI и контроллер SI. При использовании вариантов CI Core Engine и CI Controller может возникнуть ошибка при моделировании, поскольку HCM не использует калиброванные результаты.
MathWorks хотела бы отметить вклад доктора Симоны Онори в алгоритм оптимального управления ECMS, реализованный в этом эталонном приложении. Доктор Онори - профессор инженерии энергетических ресурсов в Стэнфордском университете. Ее научные интересы включают электрохимическое моделирование, оценку и оптимизацию устройств накопления энергии для автомобильных и сетевых применений, моделирование и управление гибридными и электрическими транспортными средствами, моделирование PDE, а также снижение порядка моделей и оценку систем снижения выбросов. Она является старшим членом IEEE ®.
[1] Balazs, A., Morra, E. и Pischinger, S., Оптимизация электрифицированных силовых агрегатов для городских автомобилей. Технический документ SAE 2011-01-2451. Warrendale, PA: SAE International Journal of Alternative Powertrains, 2012.
[2] Онори, С., Серрао, Л. и Риццони, Г., Гибридные системы управления энергией электромобилей. Нью-Йорк: Спрингер, 2016.
Контроллер CI | Ядро CI | Источник цикла диска | Продольный привод | Сопоставленный модуль CI | Сопоставленный двигатель | Сопоставленный механизм СИ | Контроллер СИ | Модуль ядра SI