一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统

摘要

本发明提供了一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，包括依次连接的车辆静态分析单元、测试矩阵构建单元、信号采集单元、车辆试验单元、关键技术解析单元和仿真优化单元；车辆静态分析单元包含静态参数查询、构型分析、工作模式分析以及电子电机架构分析；测试矩阵构建单元基于车辆静态分析基本结果进行构建；信号采集单元基于测试矩阵的测试目标进行筛选；车辆试验单元根据测试矩阵，按照测试目标采集相关信号，进行台架测试和道路测试；关键技术解析单元包括稳态控制，驱动控制、再生制动控制以及能量管理关键策略解析；仿真优化单元基于关键技术解析结果，构建仿真模型，进行极限工况仿真以及节能潜力分析。

权利要求

1.一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：包括依次连接的车辆静态分析单元、测试矩阵构建单元、信号采集单元、车辆试验单元、关键技术解析单元和仿真优化单元；

所述车辆静态分析单元包含静态参数查询、构型分析、工作模式分析以及电子电器架构分析；

所述测试矩阵构建单元基于车辆静态分析基本结果进行构建；

所述信号采集单元基于所述测试矩阵的测试目标进行筛选；

所述车辆试验单元根据所述测试矩阵，按照测试目标采集相关信号，进行台架测试和道路测试；

所述关键技术解析单元包括稳态控制，驱动控制、再生制动控制以及能量管理关键策略解析；

所述仿真优化单元基于关键技术解析结果，构建仿真模型，进行极限工况仿真以及节能潜力分析。

2.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述静态参数查询用于获取车辆关键参数，具体包括整车外形参数：长宽高、轴距、载荷、质心；发动机参数：排量、压缩比、最大功率、扭矩，电机参数：转速范围、峰值功率、峰值扭矩；

电池参数：电池类型、电池容量、最大充放电功率。

3.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述构型分析包括串联构型、并联构型、串并联构型、功率分流构型。

4.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述工作模式分析根据构型特点，分析发动机、驱动电机、发电机核心部件的工作方式，包括纯电动模式、串联或并联模式，再生制动模式、驻车充电模式。

5.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述电子电器架构分析包括CAN网络分析、高压架构分析。

6.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述测试矩阵包括环境温度、动力电池电量、行驶模式、挡位、工况因素。

7.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述稳态控制策略包括加速意图识别以及制动意图识别，所述加速意图识别包括分析在不同行驶模式、不同SOC、不同车速多个维度下加速踏板开度与驱动扭矩之间的关系以及加速踏板开度与加速度之间的对应关系；所述制动意图识别是指分析在不同档位、不同模式、不同SOC多个维度下，制动踏板开度与电机制动扭矩、制动液压、加速度、以及总制动扭矩之间的对应关系。

8.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述驱动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC多个维度下，分析蠕行、加速、匀速、Tipin、Tipout驱动工况下的电机扭矩控制、前后轴扭矩分配、模式切换过程、模式切换阈值。

9.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：所述再生制动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC、不同车速、不同制动踏板开度多个维度下，分析滑行工况、制动工况以及紧急制动工况的电机制动扭矩与车速、制动踏板开度之间的关系，分析液压与电机扭矩制动的协调控制关系，以及电机制动扭矩与ABS协调控制关系。

10.根据权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，其特征在于：

所述能量管理包括发动机启停控制、能量流、以及部件工作点方面，分析发动机在各工况下启停过程的协调控制，以及启停门限值，分析不同温度、不同SOC下的循环工况和单一工况下能量流，能量流分析包含能量传递路径、效率方面，分析发动机、电机工作点，分析发动机控制曲线，以及高效点。

说明书

一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统

技术领域

[0001] 本发明属于新能源汽车技术领域，尤其是涉及一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统。

背景技术

[0002] 随着插电式混合动力汽车的研发和市场化推广，插电式混合动力汽车整车技术水平已经有了较大幅度的提升，但是在混合动力汽车关键技术方面，与国际先进车型还有一
定差距。长期以来，对于插电式混合动力汽车的测试评价仅仅停留在整车外在性能表现层
面，缺乏对于关键技术深入测评，并且缺乏深入测评混合动力汽车关键技术测评的体系，因
此亟需建立一套插电式混合动力汽车关键技术测评体系，来实现整车到部件的关键技术的
测试评价，为企业研发验证提供技术支撑。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明旨在提出一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，基于插电式混合动力汽车构型特征，设计多维度测试解析矩阵，从稳态控制、驱动控制、制动控制
和能量管理等方面深入测评插电式混合动力汽车关键技术，并根据基于策略解析，搭建仿
真模式，全面综合分析车辆关键技术，为企业插电式混合动力汽车研发验证提供方法，缩短
研发周期。

[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

[0005] 一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统，包括依次连接的车辆静态分析单元、测试矩阵构建单元、信号采集单元、车辆试验单元、关键技术解析单元和仿真优化单元；

[0006] 所述车辆静态分析单元包含静态参数查询、构型分析、工作模式分析以及电子电器架构分析；

[0007] 所述测试矩阵构建单元基于车辆静态分析基本结果进行构建；

[0008] 所述信号采集单元基于所述测试矩阵的测试目标进行筛选；

[0009] 所述车辆试验单元根据所述测试矩阵，按照测试目标采集相关信号，进行台架测试和道路测试；

[0010] 所述关键技术解析单元包括稳态控制，驱动控制、再生制动控制以及能量管理关键策略解析；

[0011] 所述仿真优化单元基于关键技术解析结果，构建仿真模型，进行极限工况仿真以及节能潜力分析。

[0012] 进一步的，所述静态参数查询用于获取车辆关键参数，具体包括整车外形参数：长宽高、轴距、载荷、质心；发动机参数：排量、压缩比、最大功率、扭矩等，电机参数，转速范围、峰值功率、峰值扭矩；电池参数：如电池类型、电池容量、最大充放电功率。

[0013] 进一步的，所述构型分析包括串联构型、并联构型、串并联构型、功率分流构型。

[0014] 进一步的，所述工作模式分析根据构型特点，分析发动机、驱动电机、发电机核心部件的工作方式，包括纯电动模式、串联或并联模式，再生制动模式、驻车充电模式。

[0015] 进一步的，所述电子电器架构分析包括CAN网络分析、高压架构分析。

[0016] 进一步的，所述测试矩阵一般包括但不限于环境温度、动力电池电量、行驶模式、挡位、工况因素。

[0017] 进一步的，所述稳态控制策略包括加速意图识别以及制动意图识别，所述加速意图识别包括分析在不同行驶模式、不同SOC、不同车速多个维度下加速踏板开度与驱动扭矩
之间的关系以及加速踏板开度与加速度之间的对应关系；所述制动意图识别是指分析在不
同档位、不同模式、不同SOC多个维度下，制动踏板开度与电机制动扭矩、制动液压、加速度、以及总制动扭矩之间的对应关系。

[0018] 进一步的，所述驱动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC多个维度下，分析蠕行、加速、匀速、Tipin、Tipout驱动工况下的电机扭矩控制、前后轴扭矩分配、模式切换过
程、模式切换阈值。

[0019] 进一步的，所述再生制动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC、不同车速、不同制动踏板开度等多个维度下，分析滑行工况、制动工况以及紧急制动工况的电机制动扭矩
与车速、制动踏板开度之间的关系，分析液压与电机扭矩制动的协调控制关系，以及电机制
动扭矩与ABS协调控制关系。

[0020] 进一步的，所述能量管理包括发动机启停控制、能量流、以及部件工作点方面，分析发动机在各工况下启停过程的协调控制，以及启停门限值，分析不同温度、不同SOC下的
循环工况和单一工况下能量流，能量流分析包含能量传递路径、效率方面，分析发动机、电
机工作点，分析发动机控制曲线，以及高效点。

[0021] 相对于现有技术，本发明所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评系统具有以下优势：

[0022] 本发明提出的一种插电式混合动力汽车关键技术测评需要，提供一种测评流程，从车辆静态分析到关键技术分析再到仿真研究，深度测评关键技术，为企业研发优化插电
式混合动力汽车提供测试方法，有效的缩短研发周期。

附图说明

[0023] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0024] 图1为本发明实施例所述的一种插电式混合动力汽车关键技术测评体系车辆测评流程图。

具体实施方式

[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”
的含义是两个或两个以上。

[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。

[0028] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0029] 如图1所示，一种插电式混合动力汽车关键技术测评体系包含车辆静态分析、测试矩阵构建、信号采集、车辆试验、关键技术解析和仿真优化等方面；

[0030] 如图1所示，所述车辆静态分析包含静态参数查询、构型分析、工作模式分析以及电子电器架构分析；

[0031] 如图1所示，所述静态参数查询是指获取车辆关键参数，为关键技术解析提供基础数据，具体包括整车外形参数，如长宽高、轴距、载荷、质心等，发动机参数，如排量、压缩比、最大功率、扭矩等，电机参数，如转速范围、峰值功率、峰值扭矩等，电池参数，如电池类型、电池容量、最大充放电功率等；

[0032] 如图1所示，所述构型分析是对车辆驱动类型的基本判断，主要构型包括串联构型、并联构型、串并联构型、功率分流构型等，构型分析对于后续的工作模式分析、关键技术
解析具有重要意义；

[0033] 如图1所示，所述工作模式分析基于所述构型分析的进一步分析，根据构型特点，分析发动机、驱动电机、发电机等核心部件的工作方式，主要工作模式包括纯电动模式、串
联(并联)模式，再生制动模式、驻车充电模式等工作模式；

[0034] 如图1所示，所述电子电器架构分析是所述信号采集的前期准备，具体包括CAN网络分析、高压架构分析等方面，为信号解析和传感器布置方案提供基础；

[0035] 如图1所示，所述测试矩阵构建基于所述车辆静态分析基本结果，测试矩阵一般包括但不限于环境温度、动力电池电量(SOC)、行驶模式、挡位、工况等因素；

[0036] 如图1所示，所述环境温度一般包括高温、低温、常温等温度，所述SOC一般包括高中低三种SOC，此外还包括车辆行驶过程难以达到的极限SOC，所述行驶模型是指车辆行驶
的功能按键，一般包含经济模式(ECO)、普通模式(Normal)、动力模式(Power)、电量主动保
持模式(Saving)等模式，所述挡位一般包括D挡、B挡以及其他挡位，比如单踏板挡位；所述
工况包含驱动工况、制动工况以及标准循环工况；

[0037] 如图1所示，所述信号采集是基于所述测试矩阵的测试目标来筛选的，既要保证关键信号的数量、采样频率、可靠性、同步性等方面，主要包括CAN信号采集和传感器数据采
集；

[0038] 所述信号数量根据本次测试的目标，分层次筛选出强相关度信号、一般相关度信号和辅助信号，并制定所需信号的获取方式和信号采集方案，获取获取方式一般采用CAN信
号获取和传感器获取；

[0039] 所述采样频率根据分析的需求制定，对于稳态工况测试，采样频率可采用较低的采样频率(如10Hz到50Hz等)以节省存储空间，对于瞬态工况需采用较高的采样频率(如
100Hz到1000Hz)以保证充分测试瞬态特性；

[0040] 所述数据采集的可靠性需要在传感器和CAN总线安装完成后，进行车辆的极限工况测试，如急加速测试、最高车速测试、以及低温测试等方面，测试时间一般持续较长时间
(如3小时以上)，保证数据采集在极限工况长时间不丢失不出错；

[0041] 所述信号采集同步性通过数据采集模块和上位机保证，所有的传感器输出线和CAN总线连接到同一个数采模块上，保证信号采集的同步性，上位机会对信号进行同步性处
理，保证信号处理的同步性；

[0042] 如图1所示，所述CAN信号采集获取方式一般包括动力CAN、OBD访问等形式，包含整车控制器信号，如车速、加速踏板、制动踏板、挡位、加速度、模式等，发动机信号，如发动机转速、扭矩、水温、喷油信号、点火信号等，电池控制器信号，如电池电压、电流、SOC、温度等，电机控制器信号、如电机转速、电机扭矩、水温、母线电流、母线电压等信号；

[0043] 如图1所示，所述传感器数据采集，根据所述车辆分析结果，构建传感器布置方案，具体包含电流传感器、电压传感器、位移传感器、温度传感器、扭矩扭矩传感器、液压传感器
等信号；

[0044] 如图1所示，所述车辆试验实在根据所述测试矩阵，按照测试目标采集相关信号，进行台架测试和道路测试；

[0045] 如图1所示，所述关键技术测评的核心任务的关键技术解析，具体包括稳态控制，驱动控制、再生制动控制以及能量管理等关键策略解析；

[0046] 如图1所示，所述稳态控制策略主要包括加速意图识别以及制动意图识别，所述加速意图识别包括分析在不同行驶模式、不同SOC、不同车速等多个维度下加速踏板开度与驱
动扭矩之间的关系以及加速踏板开度与加速度之间的对应关系；所述制动意图识别是指分
析在不同档位、不同模式、不同SOC等多个维度下，制动踏板开度与电机制动扭矩、制动液
压、加速度、以及总制动扭矩之间的对应关系；

[0047] 如图1所示，所述驱动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC等多个维度下，分析蠕行、加速、匀速、Tipin、Tipout等驱动工况下的电机扭矩控制、前后轴扭矩分配、模式切换过程、模式切换阈值；

[0048] 如图1所示，所述再生制动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC、不同车速、不同制动踏板开度等多个维度下，分析滑行工况、制动工况以及紧急制动工况的电机制动扭矩
与车速、制动踏板开度之间的关系，分析液压与电机扭矩制动的协调控制关系，以及电机制
动扭矩与ABS协调控制关系；

[0049] 如图1所示，所述能量管理包括发动机启停控制、能量流、以及部件工作点等方面，分析发动机在各工况下启停过程的协调控制，以及启停门限值，分析不同温度、不同SOC下
的循环工况和单一工况下能量流，能量流分析包含能量传递路径、效率等方面，分析发动
机、电机工作点，分析发动机控制曲线，以及高效点；

[0050] 如图1所示，所述优化仿真分析，基于关键技术解析结果，构建仿真模型，进行极限工况仿真以及节能潜力分析，所述极限工况仿真分析是指整车上难以实现的工况，比如湿
滑路面、极限温度分析、跛行工况分析、再生制动失效保护等工况的仿真分析，所述节能潜
力分析，包含整车风阻优化、整车质量降低、部件性能提升、附件性能优化等方面因素与车
辆节能性的相关度，并以仿真的手段量化，指明汽车节能优化方向。

[0051] 以某款插电式混合动力汽车为例，详述本发明的实施方式：

[0052] 某款插电式混合动力汽车关键技术测评体系与方法经过车辆静态分析、测试矩阵构建、信号采集、车辆试验、关键技术解析和仿真优化等方面；

[0053] 所述车辆静态分析包含静态参数查询、构型分析、工作模式分析以及电子电器架构分析；

[0054] 所述静态参数查询是指获取车辆关键参数，为关键技术解析提供基础数据，该车辆具有一个发动机、一个发电机、一个驱动电机，因此关键参数查询具体包括整车外形参
数，如长宽高、轴距、载荷、质心等，发动机参数，如排量、压缩比、最大功率、扭矩等，驱动电机参数和发电机参数，如转速范围、峰值功率、峰值扭矩等，动力电池参数，如电池类型、电
池容量、最大充放电功率等；

[0055] 所述构型分析是对车辆驱动类型的基本判断，主要构型包括串联构型、并联构型、串并联构型、功率分流构型等，根据动力总成结构判断，该车型是串并联式构型，构型分析
对于后续的工作模式分析、关键技术解析具有重要意义；

[0056] 所述工作模式分析基于所述构型分析的进一步分析，根据构型特点，分析发动机、驱动电机、发电机等核心部件的工作方式，该插电式混合动力车辆工作模式包括纯电动模
式、串联模式，并联模式、纯发动机驱动模式、再生制动模式、驻车充电模式；

[0057] 对该插电式混合动力车辆进行所述电子电器架构分析，为所述信号采集的前期准备，具体包括CAN网络分析、高压架构分析等方面，为信号解析和传感器布置方案提供基础；

[0058] 基于对该插电式混合动力车辆分析结果，构建测试矩阵，针对该车型测试矩阵包含环境温度、动力电池电量(SOC)、行驶模式、挡位、工况等因素；

[0059] 所述环境温度一般包括高温、低温、常温等温度，所述SOC一般包括高中低三种SOC，此外还包括车辆行驶过程难以达到的极限SOC，所述行驶模型是指车辆行驶的功能按
键，一般包含经济模式(ECO)、普通模式(Normal)、动力模式(Power)、电量主动保持模式
(Saving)等模式，所述挡位一般包括D挡、B挡以及B1、B2、B3等挡位，所述工况包含驱动工
况、制动工况以及标准循环工况；对这些因素进行交叉组合，设计测试矩阵，如在常温环境
下，SOC为80％的高SOC，Normal模式进行D挡的驱动工况测试；

[0060] 所述信号采集是基于所述测试矩阵的测试目标来筛选的，既要保证关键信号的数量、采样频率、可靠性、同步性等方面，主要包括CAN信号采集和传感器数据采集；

[0061] 所述信号数量根据本次测试的目标，分层次筛选出强相关度信号、一般相关度信号和辅助信号，并制定所需信号的获取方式和信号采集方案，获取获取方式一般采用CAN信
号获取和传感器获取。例如针对该插电式混合动力车辆，测试加速性能时，核心信号包括车
速、加速踏板开度、电机转速扭矩、发动机转速扭矩、动力电池SOC电流、电压，发电机扭矩、加速度，一般相关度信号包括车辆挡位、模式、制动踏板开度、发动机水温、动力电池放电功
率限制等信号，辅助信号包括发动机启动请求信号、喷油信号、驱动电机水温等信号

[0062] 所述采样频率根据分析的需求制定，对于稳态工况测试，采样频率可采用较低的采样频率(如10Hz到50Hz等)以节省存储空间，对于瞬态工况需采用较高的采样频率(如
100Hz到1000Hz)以保证充分测试瞬态特性；

[0063] 所述数据采集的可靠性需要在传感器和CAN总线安装完成后，进行车辆的极限工况测试，如急加速测试、最高车速测试、以及低温测试等方面，测试时间一般持续较长时间
(如3小时以上)，保证数据采集在极限工况长时间不丢失不出错；

[0064] 所述信号采集同步性通过数据采集模块和上位机保证，所有的传感器输出线和CAN总线连接到同一个数采模块上，保证信号采集的同步性，上位机会对信号进行同步性处
理，保证信号处理的同步性；

[0065] 对于该车辆的CAN信号获取，一般包括动力CAN、OBD访问等形式，包含整车控制器信号，如车速、加速踏板、制动踏板、挡位、加速度、模式等，发动机信号，如发动机转速、扭矩、水温、喷油信号、点火信号等，电池控制器信号，如电池电压、电流、SOC、温度等，电机控制器信号、如电机转速、电机扭矩、水温、母线电流、母线电压等信号；

[0066] 针对该车辆，传感器信号获取的方式，根据所述车辆分析结果，构建传感器布置方案，具体包含电流传感器、电压传感器、位移传感器、温度传感器、扭矩传感器、液压传感器
等信号；

[0067] 该车辆的测试，根据所述测试矩阵，按照测试目标采集相关信号，进行台架测试和道路测试；

[0068] 针对该车辆，所述关键技术测评的核心任务的关键技术解析，具体包括稳态控制，驱动控制、再生制动控制以及能量管理等关键策略解析；

[0069] 所述稳态控制策略主要包括加速意图识别以及制动意图识别，所述加速意图识别包括分析在不同行驶模式、不同SOC、不同车速等多个维度下加速踏板开度与驱动扭矩之间
的关系以及加速踏板开度与加速度之间的对应关系；所述制动意图识别是指分析在不同档
位、不同模式、不同SOC等多个维度下，制动踏板开度与电机制动扭矩、制动液压、加速度、以及总制动扭矩之间的对应关系；

[0070] 所述驱动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC等多个维度下，分析蠕行、加速、匀速、Tipin、Tipout等驱动工况下的电机扭矩控制、前后轴扭矩分配、模式切换过程、模式
切换阈值；

[0071] 所述再生制动控制是在不同模式、不同档位、不同SOC、不同车速、不同制动踏板开度等多个维度下，分析滑行工况、制动工况以及紧急制动工况的电机制动扭矩与车速、制动
踏板开度之间的关系，分析液压与电机扭矩制动的协调控制关系，以及电机制动扭矩与ABS
协调控制关系；

[0072] 所述能量管理包括发动机启停控制、能量流、以及部件工作点等方面，分析发动机在各工况下启停过程的协调控制，以及启停门限值，分析不同温度、不同SOC下的循环工况
和单一工况下能量流，能量流分析包含能量传递路径、效率等方面，分析发动机、电机工作
点，分析发动机控制曲线，以及高效点；

[0073] 所述优化仿真分析，基于关键技术解析结果，构建仿真模型，进行极限工况仿真以及节能潜力分析，所述极限工况仿真分析是指整车上难以实现的工况，比如湿滑路面、极限
温度分析、跛行工况分析、再生制动失效保护等工况的仿真分析，所述节能潜力分析，包含
整车风阻优化、整车质量降低、部件性能提升、附件性能优化等方面因素与车辆节能性的相
关度，并以仿真的手段量化，指明汽车节能优化方向。

[0074] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。