Исследуйте гибридный электромобиль пример готовых узлов P2

Гибридный электромобиль (HEV) пример готовых узлов P2 представляет полную модель HEV двигателем внутреннего сгорания, передачей, батареей, двигателем и сопоставленными алгоритмами управления трансмиссии. Используйте пример готовых узлов для оборудования в цикле (HIL) тестирование, сравнительный анализ, и управляйте оптимизацией параметров управления гибрида HEV P2. Чтобы создать и открыть рабочую копию проекта примера готовых узлов, войти

autoblkHevP2Start

По умолчанию пример готовых узлов HEV P2 сконфигурирован с:

Пакет литий-ионного аккумулятора
Сопоставленный электродвигатель
Сопоставленный двигатель с искровым зажиганием

Эта схема показывает настройку трансмиссии.

Эта таблица описывает блоки и подсистемы в примере готовых узлов, указывая, какие подсистемы содержат варианты. Чтобы реализовать варианты модели, пример готовых узлов использует различные подсистемы.

Элемент примера 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 потреблении энергии в компоненте - и уровень системы. Для получения дополнительной информации о live скрипте, смотрите, Анализируют Степень и энергию.	N/A
Блок Drive Cycle Source — FTP75 (2 474 секунды)	Генерирует стандартную или заданную пользователями скорость ездового цикла по сравнению с профилем времени. Блок выход является выбранным или заданным транспортным средством продольная скорость.	✓
`Environment` подсистема	Создает переменные окружения, включая дорожный класс, скорость ветра, и атмосферную температуру и давление.
`Longitudinal Driver` подсистема	Использует вариант Longitudinal Driver или Open Loop, чтобы сгенерировать нормированное ускорение и тормозящие команды. Вариант Longitudinal Driver реализует модель драйвера, которая использует цель транспортного средства и ссылочные скорости. Вариант Open Loop позволяет вам конфигурировать ускорение, замедление, механизм и команды муфты с постоянными или основанными на сигнале входными параметрами.	✓
`Controllers` подсистема	Реализует управляющий модуль трансмиссии (PCM), содержащий гибридный управляющий модуль (HCM) P2, модуль управления двигателем (ECM) и управляющий модуль передачи (TCM).	✓
`Passenger Car` подсистема	Реализует гибридный легковой автомобиль, который содержит ходовую часть, электрический объект и подсистемы двигателей.	✓
`Visualization` подсистема	Эффективность уровня транспортного средства отображений, состояние заряда (SOC) батареи, экономия топлива и результаты эмиссии, которые полезны для соответствия трансмиссии и анализа выбора компонента.

Оцените и сообщите о степени и энергии

Дважды кликните Analyze Power and Energy, чтобы открыть live скрипт. Запустите скрипт, чтобы оценить и сообщить о степени и потреблении энергии в компоненте - и уровень системы. Для получения дополнительной информации о live скрипте, смотрите, Анализируют Степень и энергию.

Скрипт обеспечивает:

Полные энергетические сводные данные, которые можно экспортировать в Excel^® электронная таблица.
Завод по производству двигателей, электрический объект и КПД объекта ходовой части, включая гистограмму механизма времени потрачены в различных КПД завода по производству двигателей.
Регистрация данных так, чтобы можно было использовать Инспектора Данных моделирования, чтобы анализировать КПД трансмиссии и энергетические сигналы передачи.

Для получения дополнительной информации о live скрипте, смотрите, Анализируют Степень и энергию.

Источник ездового цикла

Drive Cycle Source блок генерирует целевую скорость транспортного средства для выбранного или заданного ездового цикла. Пример готовых узлов имеет эти опции.

Синхронизация	Вариант	Описание
Выведите шаг расчета	`Continuous` (значение по умолчанию)	Непрерывные команды оператора
Выведите шаг расчета	`Discrete`	Дискретные команды оператора

Продольный драйвер

Longitudinal Driver подсистема генерирует нормированное ускорение и тормозящие команды. Пример готовых узлов имеет эти варианты.

Блокируйте варианты			Описание
Продольный драйвер (значение по умолчанию)	Управление	`Mapped`	Управление PI с отслеживанием завершения и усилений прямого распространения, которые являются функцией скорости транспортного средства.
		`Predictive`	Оптимальный предварительный просмотр одно точки (предусматривает) управление.
		`Scalar`	Управление пропорциональным интегралом (PI) с отслеживанием завершения и усилений прямого распространения.
	Фильтр lowpass (LPF)	`LPF`	Используйте LPF при целевой ошибке скорости для более сглаженного управления.
	Фильтр lowpass (LPF)	`pass`	Не используйте фильтр при ошибке скорости.
	Сдвиг	`Basic`	Stateflow^® стройте диаграмму моделей, противоположных, нейтральных, и управляйте планированием переключения передач.
		`External`	Введите механизм, состояние транспортного средства, и скоростная обратная связь генерирует ускорение и тормозящие команды, чтобы отследить вперед и инвертировать движение транспортного средства.
		`None`	Никакая передача.
		`Scheduled`	Модели диаграммы Stateflow, противоположные, нейтральные, парк и планирование переключения передач N-скорости.
Разомкнутый контур			Подсистема регулирования без обратной связи. В подсистеме можно сконфигурировать ускорение, замедление, механизм, и сжать команды с постоянными или основанными на сигнале входными параметрами.

Чтобы бездействовать механизм в начале ездового цикла и симулировать свет катализатора - прочь прежде, чем переместить транспортное средство с командой педали, используйте вариант Longitudinal Driver. Продольная подсистема Драйвера включает профиль сигнала замка зажигания, IgSw. Диспетчер механизма использует сигнал замка зажигания запустить и двигатель и свет катализатора - от таймера.

Свет катализатора - от таймера заменяет управление функцией остановки механизма запускается остановка (ESS), в то время как свет катализатора - от таймера подсчитывает. Во время симуляции, после IgSw время вниз-ребра достигает света катализатора - от времени CatLightOffTime, нормальные резюме операции ESS. Если нет никакой команды крутящего момента, прежде чем симуляция достигнет EngStopTime, ESS закрывает механизм.

Управлять ESS и светом катализатора - прочь:

В Продольной Подсистеме модели Драйвера, набор профиль замка зажигания IgSw к 'on'.
В рабочей области моделей контроллеров механизма, установленной эти калибровочные параметры:
- EngStopStartEnable — Включает ESS. Чтобы отключить ESS, установите значение ко лжи.
- CatLightOffTime — Время простоя Engine от механизма запускается к свету катализатора - прочь.
- EngStopTime — Время выполнения механизма ESS после сокращения запроса крутящего момента модели драйвера.

Контроллеры

Controller подсистема имеет PCM, содержащий ECM, HCM и TCM. У контроллера есть эти варианты.

Контроллер	Вариант		Описание
ECM	`SiEngineController` (значение по умолчанию)		Реализует SI Controller
ECM	`CiEngineController`		Реализует CI Controller
TCM	`TransmissionController`		Реализует контроллер передачи
HCM	`Optimal Control` (значение по умолчанию)	`Energy Management System`	Реализует Equivalent Consumption Minimization Strategy
	`Rule-Based Control`	`P2 Supervisory Control`	Реализует динамический контрольный контроллер, который определяет крутящий момент механизма, крутящий момент двигателя, начинающего, муфту и команды тормозного давления.
	`Rule-Based Control`	`Regen Braking Control`	Реализует параллель или ряд регенеративный тормозной контроллер во время основанного на правилах управления.

Основанное на правилах управление

HCM реализует динамический контрольный контроллер, который определяет крутящий момент механизма, крутящий момент двигателя, начинающего, муфту и команды тормозного давления. А именно, HCM:

Преобразует сигнал педали акселератора драйвера в запрос крутящего момента. Алгоритм использует оптимальный крутящий момент механизма и максимальные кривые крутящего момента двигателя, чтобы вычислить общий крутящий момент трансмиссии.
Преобразует сигнал педали тормоза драйвера в запрос тормозного давления. Алгоритм умножает сигнал педали тормоза на максимальное тормозное давление.
Реализует регенеративный алгоритм торможения для тягового мотора, чтобы восстановить максимальную сумму кинетической энергии от транспортного средства.
Реализует виртуальную систему управления батареи. Алгоритм выводит динамический выброс и пределы степени заряда как функции SOC батареи.

HCM определяет рабочий режим транспортного средства через ряд правил и логику решения, реализованную в Stateflow. Рабочие режимы являются функциями частоты вращения двигателя и требуемого крутящего момента. Алгоритм использует расчетный запрос степени, педаль акселератора, SOC батарею и правила скорости транспортного средства перейти между электромобилем (EV) и параллельными режимами HEV.

Режим	Описание
EV	Тяговый мотор обеспечивает запрос крутящего момента.
Параллельный HEV	Механизм и двигатель разделяют запрос степени. На основе целевой SOC батареи и доступной кинетической энергии, режим HEV решает, что заряд выдерживает уровень мощности. Параллельный режим HEV добавляет, что заряд выдерживает степень к команде мощности двигателя. Чтобы обеспечить желаемый заряд выдерживают степень, действия тягового мотора как генератор, если зарядка необходима, и как двигатель, если разряд необходим. Если запрос степени больше мощности двигателя, тяговый мотор обеспечивает остаток от запроса степени.
Стационарный	В то время как транспортное средство в покое, механизм и генератор могут обеспечить дополнительную зарядку, если SOC батарея ниже минимального значения SOC.

HCM управляет двигателем и механизмом через ряд правил и логику решения, реализованную в Stateflow.

Управление	Описание
Механизм	Логика решения определяет режимы работы механизма (прочь, запустите, на). Чтобы запустить двигатель в механизме запускают (стационарный) режим, моторные завершения сжимают 1, и вставляет нейтральную передачу. Если высоковольтная SOC батарея является низкой, режим использует низковольтный двигатель начинающего. Чтобы запустить двигатель в механизме запускают (ведущий) режим, режим использует низковольтный двигатель начинающего с муфтой 1 открытое. Чтобы соединить автомобильную трансмиссию, контроллер механизма совпадает со скоростями вращения двигателя и частотами вращения двигателя, и завершения сжимают 1. В механизме на (стационарном) режиме интерполяционные таблицы определяют крутящий момент механизма и скорость вращения двигателя, которая оптимизирует специфичный для тормоза расход топлива (BSFC) для данного запроса мощности двигателя. ECM использует оптимальную команду крутящего момента механизма. Блок управления приводом использует оптимальную команду скорости вращения двигателя. В механизме на (параллельны HEV) режиме, интерполяционная таблица определяет крутящий момент механизма для данной мощности двигателя. Однако, потому что ходовая часть связывает скорости механизма и колеса, механизм на режиме не может действовать на скоростях, которые минимизируют BSFC.
Двигатель	Основанный на правилах алгоритм управления электропитанием вычисляет крутящий момент двигателя, который не превышает динамические пределы степени.

Управление

Описание

Механизм

Логика решения определяет режимы работы механизма (прочь, запустите, на).
Чтобы запустить двигатель в механизме запускают (стационарный) режим, моторные завершения сжимают 1, и вставляет нейтральную передачу. Если высоковольтная SOC батарея является низкой, режим использует низковольтный двигатель начинающего.
Чтобы запустить двигатель в механизме запускают (ведущий) режим, режим использует низковольтный двигатель начинающего с муфтой 1 открытое. Чтобы соединить автомобильную трансмиссию, контроллер механизма совпадает со скоростями вращения двигателя и частотами вращения двигателя, и завершения сжимают 1.
В механизме на (стационарном) режиме интерполяционные таблицы определяют крутящий момент механизма и скорость вращения двигателя, которая оптимизирует специфичный для тормоза расход топлива (BSFC) для данного запроса мощности двигателя. ECM использует оптимальную команду крутящего момента механизма. Блок управления приводом использует оптимальную команду скорости вращения двигателя.
В механизме на (параллельны HEV) режиме, интерполяционная таблица определяет крутящий момент механизма для данной мощности двигателя. Однако, потому что ходовая часть связывает скорости механизма и колеса, механизм на режиме не может действовать на скоростях, которые минимизируют BSFC.

Двигатель

Основанный на правилах алгоритм управления электропитанием вычисляет крутящий момент двигателя, который не превышает динамические пределы степени.

Легковой автомобиль

Реализовывать легковой автомобиль, Passenger Car подсистема содержит ходовую часть, электрический объект и подсистемы двигателей. Чтобы создать ваши собственные варианты механизма для примера готовых узлов, используйте CI и шаблоны проекта двигателя с искровым зажиганием. Пример готовых узлов имеет эти варианты.

Ходовая часть

Подсистема ходовой части	Вариант	Описание
Дифференциал и податливость	`All Wheel Drive`	Сконфигурируйте ходовую часть для всего колеса, переднего колеса или заднего привода. Для полноприводного варианта можно сконфигурировать тип связывающегося крутящего момента.
	`Front Wheel Drive` (значение по умолчанию)
	`Rear Wheel Drive`
Автоматическая коробка передач гидротрансформатора	`Ideal Fixed Gear Transmission`	Сконфигурируйте заблокированный и разблокированный КПД передачи или с 1D или с 4D интерполяционная таблица (по умолчанию).
Автоматическая коробка передач гидротрансформатора	`Torque Converter`	Сконфигурируйте для внешнего, внутреннего (значение по умолчанию) или никакой тупик.
Транспортное средство	`Vehicle Body 1 DOF Longitudinal`	Сконфигурированный для 1 степени свободы
Колеса и тормоза	`Longitudinal Wheel - Front 1`	Для колес можно сконфигурировать тип: Тормоз Обеспечьте вычисление Вычисление 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 масштабный коэффициент, чтобы умножить силу одного колеса количеством колес на оси. При помощи этого подхода, чтобы вычислить общую силу, варианты принимают равный промах шины и загружающий в передних и задних осях, который характерен для продольных исследований трансмиссии. Если дело обстоит не так, например, когда трение или загрузки расходятся в левых и правых сторонах осей, уникальные Продольные блоки Колеса использования, чтобы вычислить независимые силы. Однако использование уникальных блоков, чтобы смоделировать каждое колесо увеличивает сложность модели и вычислительную стоимость.
Колеса и тормоза	`Longitudinal Wheel - Rear 1`

Ходовая часть Simscape. Другой способ настроить ходовую часть состоит в том, чтобы выбрать вариант Simscape™. Этот вариант включает физические соединения, чтобы обеспечить гибкий способ собрать компоненты.

Используйте кнопку в верхнем уровне примера готовых узлов, чтобы переключиться между вариантами Simscape и Powertrain Blockset подсистемы ходовой части.

Пример готовых узлов устанавливает соответствующие решатели оптимизировать эффективность для каждого механизма и комбинации ходовой части. Выберите вариант механизма сначала, затем выберите ходовую часть с помощью кнопки-переключателя. Если вы выбираете ходовую часть прежде, чем изменить механизм, можно столкнуться с ошибкой решателя.

Электрический объект

Электрическая подсистема объекта	Вариант	Описание
Батарея	`BattHevP2`	Сконфигурированный с литий-ионным аккумулятором и конвертером DC-DC
Начальная система низкого напряжения	`StarterSystemP2`	Сконфигурированный с низким напряжением стартовая система
Двигатель	`MotMapped` (значение по умолчанию)	Mapped Motor с неявным контроллером
Двигатель	`MotDynamic`	Внутренний постоянный магнит синхронный двигатель (PMSM) с контроллером

Механизм

Подсистемы двигателей	Вариант	Описание
Механизм	`SiEngineCore`	Динамический SI Core Engine с турбокомпрессором
	`SiMappedEngine` (значение по умолчанию)	Mapped SI Engine с неявным турбокомпрессором
	`SiEngineCoreNA`	Динамический естественно произнесенный с придыханием Engine Ядра SI

Ограничения

MathWorks^® используемый SI Core Engine и SI Controller, чтобы калибровать гибридный управляющий модуль (HCM). Если вы используете варианты CI Core Engine и CI Controller, симуляция может ошибка, потому что HCM не использует калиброванные результаты.

Подтверждение

MathWorks хотел бы подтвердить вклад доктора Симоны Онори к алгоритму оптимального управления ECMS, реализованному в этом примере готовых узлов. Доктор Онори является профессором Разработки Энергетических ресурсов в Стэнфордском университете. Ее исследовательские интересы включают электрохимическое моделирование, оценку и оптимизацию устройств аккумулирования энергии для автомобильного и приложений уровня сети, гибридных автомобилей и моделирования электромобилей и управления, моделирования методом конечных элементов, и сокращения порядка модели и оценки систем смягчения эмиссии. Она - старший член IEEE^®.

Ссылки

[1] Balazs, A., Morra, E. и Pischinger, S., оптимизация наэлектризованных трансмиссий для городских автомобилей. Технический документ 2011-01-2451 SAE. Варрендэйл, усилитель мощности (УМ): международный журнал SAE альтернативных трансмиссий, 2012.

[2] Onori, S., Serrao, L. и Rizzoni, G., гибридные системы управления энергопотреблением электромобилями. Нью-Йорк: Спрингер, 2016.

Документация