Исследуйте гибридное электрическое Транспортное средство Входа Power-Split Примера готовых узлов

Входному транспортному средству разделения мощности гибридного электрического примера готовых узлов (HEV) представляет полную модель HEV с двигателем внутреннего сгорания, коробкой передач, батареей, двигателем, генератором и соответствующими алгоритмами управления силовым агрегатом. Используйте входным примером готовых узлов разделения мощности HEV для Программное-аппаратного тестирования, сравнительного анализа и оптимизации параметров управления гибрида разделения мощности, такого как Toyota^® Prius^®. Чтобы создать и открыть рабочую копию проекта приложения HEV input power-split reference, введите

autoblkHevIpsStart

По умолчанию входным примером готовых узлов разделения мощности HEV сконфигурирован с:

Гидрид никеля-металла (NiMH) блока батарей
Картографические электродвигатели
Отображенный двигатель с искровым зажиганием

Эта схема показывает строение силового агрегата.

Эта таблица описывает блоки и подсистемы в пример готовых узлов, указывая, какие подсистемы содержат варианты. Для реализации вариантов модели примера готовых узлов использует подсистемы вариантов.

Пример готовых узлов	Описание	Варианты
Анализируйте степень и энергию	Дважды кликните Analyze Power and Energy, чтобы открыть live скрипт. Запустите скрипт, чтобы оценить и сообщить о степени и энергии на уровне компонентов и уровня системы. Для получения дополнительной информации о live скрипте, смотрите Анализ степени и энергии.	НА
Drive Cycle Source блок - FTP75 (2474 секунды)	Генерирует стандартный или пользовательский профиль зависимости скорости цикла привода от времени. Выходы блока - это выбранная или заданная продольная скорость транспортного средства.	✓
`Environment` подсистема	Создает переменные окружения, включая ранг дороги, скорость ветра, а также атмосферную температуру и давление.
`Longitudinal Driver` подсистема	Использует Longitudinal Driver варианта или разомкнутой петли, чтобы сгенерировать нормированные команды ускорения и торможения. Longitudinal Driver вариант реализует модель драйвера, которая использует цель транспортного средства и эталонные скорости. Вариант Разомкнутый контур позволяет вам конфигурировать команды ускорения, замедления, передачи и сцепления с постоянными или основанными на сигналах входами.	✓
`Controllers` подсистема	Реализует модуль управления силовым агрегатом (PCM), содержащий входной модуль гибридного управления с разделением мощности (HCM) и модуль управления двигателем (ECM).	✓
`Passenger Car` подсистема	Реализует гибридный легковой автомобиль, который содержит ходовую часть, электрические объекты и подсистемы двигателей.	✓
`Visualization` подсистема	Отображает эффективность уровня автомобиля, состояние заряда батареи (SOC), расход топлива и результаты выбросов, которые полезны для согласования силового агрегата и анализа выбора компонентов.

Оценка и отчет по степени и энергии

Дважды кликните Analyze Power and Energy, чтобы открыть live скрипт. Запустите скрипт, чтобы оценить и сообщить о степени и энергии на уровне компонентов и уровня системы. Для получения дополнительной информации о live скрипте, смотрите Анализ степени и энергии.

Скрипт обеспечивает:

Общие сводные данные по энергопотреблению, которую можно экспортировать в Excel^® электронная таблица.
Engine объекта, электрический объект и ходовую часть эффективность объекта, включая гистограмму двигателя времени, проведенного в различных эффективностях объекта двигателя.
Логгирование данных так, чтобы вы могли использовать Данные Моделирования Inspector для анализа сигналов эффективности и передачи энергии силового агрегата.

Для получения дополнительной информации о live скрипте, смотрите Анализ степени и энергии.

Источник цикла диска

The Drive Cycle Source блок генерирует целевую скорость транспортного средства для выбранного или заданного цикла привода. У пример готовых узлов есть эти опции.

Выбор времени	Вариант	Описание
Вывод шага расчета	`Continuous` (по умолчанию)	Непрерывные команды оператора
Вывод шага расчета	`Discrete`	Команды дискретного оператора

Продольный драйвер

The Longitudinal Driver подсистема генерирует нормированные команды ускорения и торможения. В примере готовых узлов есть эти варианты.

Варианты блока			Описание
Продольный драйвер (по умолчанию)	Контроль	`Mapped`	Управление ПИ с отслеживанием насыщения и передаточного усиления, которые являются функцией скорости транспортного средства.
		`Predictive`	Оптимальное одноточечное управление предпросмотром (посмотрите вперед).
		`Scalar`	Пропорционально-интегральное (PI) управление с отслеживанием коэффициентов усиления и feedforward.
	Lowpass (LPF)	`LPF`	Используйте LPF на целевой ошибке скорости для более плавного вождения.
	Lowpass (LPF)	`pass`	Не используйте фильтр при ошибке скорости.
	Сдвиг	`Basic`	Stateflow^® график моделирует реверс, нейтраль и планирование сдвига передач привода.
		`External`	Входная передача, состояние транспортного средства и обратная связь скорости генерируют команды ускорения и торможения для отслеживания движения транспортного средства вперед и назад.
		`None`	Коробка передач отсутствует.
		`Scheduled`	Диаграмма Stateflow моделей заднюю, нейтральную, парковочную и N-ступенчатую передачу сдвига планирования.
Разомкнутый контур			Подсистема управления разомкнутой системой. В подсистеме можно сконфигурировать команды ускорения, замедления, передачи и сцепления с постоянными или основанными на сигналах входами.

Чтобы простаивать двигатель в начале цикла привода и моделировать отключение катализатора перед перемещением транспортного средства с помощью команды pedal, используйте вариант Longitudinal Driver. Подсистема Продольного Драйвера включает профиль сигнала переключателя зажигания, IgSw. Контроллер двигателя использует сигнал переключателя зажигания, чтобы запустить и двигатель, и таймер выключения катализатора.

Таймер отключения катализатора переопределяет управление функцией останова двигателя (ESS) во время подсчета таймера отключения катализатора. Во время симуляции, после IgSw глубинное время достигает времени отключения катализатора CatLightOffTimeвозобновляется нормальная операция ESS. Если команды крутящего момента нет, прежде чем симуляция достигнет EngStopTimeESS отключает двигатель.

Для управления светом ESS и катализатора:

В Подсистеме Продольной Модели Драйвера установите профиль переключателя зажигания IgSw на 'on'.
В рабочей области моделей контроллеров двигателя установите эти параметры калибровки:
- EngStopStartEnable - Включает ESS. Чтобы отключить ESS, установите значение false.
- CatLightOffTime - Время простоя Engine от запуска двигателя до отключения катализатора.
- EngStopTime - время работы двигателя ESS после отключения запроса крутящего момента модели драйвера.

Контроллеры

The Controller Подсистема имеет ИКМ, содержащий HCM с разделением входной мощности и ECM. Контроллер имеет эти варианты.

Контроллер	Вариант	Описание
ECM	`SiEngineController` (по умолчанию)	Контроллер двигателя с искровым зажиганием
Входная степень разделения HCM	`Series Regen Brake` (по умолчанию)	Фрикционное торможение обеспечивает крутящий момент, не подаваемый регенеративным торможением мотора.
Входная степень разделения HCM	`Parallel Regen Braking`	Фрикционное торможение и регенеративное торможение двигателя независимо обеспечивают крутящий момент.

HCM разделения входной мощности реализует динамический диспетчерский контроллер, который определяет крутящий момент двигателя, крутящий момент генератора, крутящий момент двигателя и команды тормозного давления. В частности, вход с разделением входной мощности:

Преобразует сигнал педали акселератора драйвера в запрос крутящего момента колеса. Алгоритм использует оптимальный крутящий момент двигателя и максимальные кривые крутящего момента мотора, чтобы вычислить общий крутящий момент силового агрегата на колесах.
Преобразует сигнал педали тормоза драйвера в запрос на давление тормоза. Алгоритм умножает сигнал педали тормоза на максимальное давление тормоза.
Реализует алгоритм регенеративного торможения для тягового двигателя, чтобы восстановить максимальное количество кинетической энергии от транспортного средства.
Реализует виртуальную систему управления батареями. Алгоритм выводит пределы динамической разрядки и степени заряда как функции SOC батареи.

Определяет режим работы транспортного средства через набор правил и логику принятия решений, реализованных в Stateflow. Рабочие режимы являются функциями скорости колеса и запрашиваемого крутящего момента колеса. Алгоритм использует запрос степени колеса, педаль акселератора, SOC батареи и правила скорости транспортного средства для перехода между режимами электрического транспортного средства (EV) и HEV.

Способ	Описание
EV	Тяговый двигатель обеспечивает запрос крутящего момента колеса.
HEV - поддержание заряда (малая степень)	Engine обеспечивает запрос крутящего момента колеса. Алгоритм смешения крутящих моментов переключает производство крутящего момента от двигателя EV к двигателю HEV. Алгоритм позволяет двигателю снижать крутящий момент, пока крутящий момент двигателя растёт. После завершения смешения двигатель при необходимости начинает выдерживать заряд (отрицательный крутящий момент). На основе целевого SOC батареи и доступной кинетической энергии, HEV-режим определяет уровень степени поддержания заряда. Режим включает дополнительную степень заряда в команду степени двигателя. Чтобы обеспечить необходимую степень заряда, тяговый двигатель действует как генератор. В зависимости от мгновенных оборотов двигателя и двигателя, генератор может потреблять энергию при регулировании скорости вращения двигателя. В этом случае двигатель обеспечивает дополнительный заряд, поддерживающий степень.
HEV - истощение заряда (высокая степень)	Engine обеспечивает запрос степени колеса до его максимального выхода. Если запрос крутящего момента больше, чем крутящий момент двигателя на колесах, тяговый двигатель обеспечивает оставшуюся часть запроса крутящего момента колеса.
Постоянный	Пока транспортное средство находится в состоянии покоя, двигатель и генератор могут обеспечить опциональную зарядку, если батарея SOC ниже минимального значения SOC.

Управляет двигателем, генератором и двигателем через набор правил и логику принятия решений, реализованных в Stateflow.

Контроль	Описание
Engine	Логика принятия решений определяет режимы работы двигателя (off, start, запуск). В режиме запуска двигателя интерполяционные таблицы определяют крутящий момент двигателя и скорость вращения двигателя, которая оптимизирует расход топлива (BSFC) для конкретного запроса степени двигателя. ECM использует команду оптимального крутящего момента двигателя. Управление генератором использует команду оптимальной скорости вращения двигателя.
Генератор	Как определено HCM, генератор либо запускает двигатель, либо регулирует скорость вращения двигателя. Чтобы регулировать скорость вращения двигателя, генератор использует ПИ-контроллер. Алгоритм управления степенью на основе правил вычисляет крутящий момент генератора, который не превышает динамические пределы степени.
Двигатель	Алгоритм управления степенью на основе правил вычисляет крутящий момент двигателя, который не превышает динамические пределы степени.

Контроль

Описание

Engine

Логика принятия решений определяет режимы работы двигателя (off, start, запуск).
В режиме запуска двигателя интерполяционные таблицы определяют крутящий момент двигателя и скорость вращения двигателя, которая оптимизирует расход топлива (BSFC) для конкретного запроса степени двигателя. ECM использует команду оптимального крутящего момента двигателя. Управление генератором использует команду оптимальной скорости вращения двигателя.

Генератор

Как определено HCM, генератор либо запускает двигатель, либо регулирует скорость вращения двигателя. Чтобы регулировать скорость вращения двигателя, генератор использует ПИ-контроллер.
Алгоритм управления степенью на основе правил вычисляет крутящий момент генератора, который не превышает динамические пределы степени.

Двигатель

Алгоритм управления степенью на основе правил вычисляет крутящий момент двигателя, который не превышает динамические пределы степени.

Легковой автомобиль

Для реализации легкового автомобиля Passenger Car подсистема содержит ходовую часть, электрические объекты и подсистемы двигателей. Чтобы создать свои собственные варианты двигателя для примера готовых узлов, используйте шаблоны проектов CI и двигателя с искровым зажиганием. У пример готовых узлов есть эти варианты подсистемы.

Ходовая часть

Подсистема ходовой части	Вариант	Описание
Дифференциальный и податливость	`All Wheel Drive`	Сконфигурируйте ходовую часть для всех колес, передних колес или привода задних колес. Для варианта привода всех колес можно сконфигурировать тип крутящего момента муфты.
	`Front Wheel Drive` (по умолчанию)
	`Rear Wheel Drive`
Коробка передач	`Ideal Fixed Gear Transmission`	Сконфигурируйте эффективность коробки передач с помощью постоянной (по умолчанию) или 3D интерполяционной таблицы.
Транспортное средство	`Vehicle Body 3 DOF Longitudinal`	Сконфигурировано для 3 степеней свободы
Колеса и тормоза	`Longitudinal Wheel - Front 1`	Для колес можно сконфигурировать тип: Тормоз Расчет силы Расчет сопротивления Вертикальное движение Для эффективности и ясности, чтобы определить продольную силу каждого колеса, варианты реализуют блок Longitudinal Wheel. Чтобы определить общую продольную силу всех колес, действующих на ось, варианты используют коэффициент шкалы, чтобы умножить силу одного колеса на количество колес на оси. При помощи этого подхода для вычисления общей силы варианты предполагают равное скольжение шин и нагрузки на передней и задней осях, что является общим для продольных исследований силового агрегата. Если это не так, например, когда трение или нагрузки различаются с левой и правой стороны осей, используйте уникальные блоки Продольного колеса для вычисления независимых сил. Однако использование уникальных блоков для моделирования каждого колеса увеличивает сложность модели и вычислительные затраты.
Колеса и тормоза	`Longitudinal Wheel - Rear 1`

Электрический Объект

Электрический Объект подсистема	Вариант	Описание
Батарея и преобразователь постоянного тока	`BattHevIps`	Конфигурация с аккумулятором NiMH
Генератор	`GenMapped` (по умолчанию)	Отображенный генератор с неявным контроллером
Генератор	`GenDynamic`	Синхронный двигатель с внутренними постоянными магнитами (PMSM) с контроллером
Двигатель	`MotMapped` (по умолчанию)	Отображенный двигатель с неявным контроллером
Двигатель	`MotDynamic`	Синхронный двигатель с внутренними постоянными магнитами (PMSM) с контроллером

Engine

Подсистемы двигателей	Вариант		Описание
Engine	`SiMappedEngine` (по умолчанию)		Отображенный двигатель с искровым зажиганием

Ссылки

[1] Balazs, A., Morra, E., and Pischinger, S., Optimization of Electrified Powertrains for City Cars. Технический документ SAE 2011-01-2451. Warrendale, PA: SAE International Journal of Alternative Powertrains, 2012.

[2] Burress, T. A. et al., Оценка системы привода Toyota Prius Hybrid Synergy Drive 2010. Технический отчет ORNL/TM-2010/253. Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Ок-Ридж, март 2011 года.

[3] Rask, E., Duoba, M., Loshse-Busch, H., and Bocci, D., Model Year 2010 (Gen 3) Toyota Prius Level-1 Testing Report. Технический отчет ANL/ES/RP-67317. Министерство энергетики США, Национальная лаборатория Аргонн, сентябрь 2010 года.

См. также

Документация