System Simulation Technology & Application (Volume 13)

Design and Realization on Simulation System for Pure

Electric Vehicle

Haixia QIAO, Zhen HE, Zhiyuan LIU

Department of Control Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, China

Email: haixiaqiao1987@http://

Abstract: Based on analysis of the pure electric vehicle electrical construction, this paper discusses one si-mulation architecture and realization which could meet the requirements of digital simulation and hardware in the loop simulation. This simulation system with higher simulation precision provides simulation environment for development and performance evaluation of drive strategy. This paper describes the compositions of simu-lation system. On this basis, the simulation system is established by application high precision vehicle dy-namics model, battery experimental model, motor model, the actual sensors and actuators and real-time simu-lation system dSPACE. This realization could improve accuracy simulation of dynamic characteristics and make the simulation environment consistent with the actual vehicles. Then riding conditions of simulation system for vehicle control is simulated by starting, accelerating, and braking operations. By comparing the simulation data with the experiment data, the results show that the models built in this paper is validated. Keywords: Pure electric vehicle; Vehicle Control; Hardware in the loop simulation

纯电动汽车整车控制仿真系统的设计与实现

乔海霞，何朕，刘志远

哈尔滨工业大学控制科学与工程系，哈尔滨，中国，150001

Email: haixiaqiao1987@http://

摘 要：通过对纯电动汽车电气结构的分析，本文讨论了一种具有较高仿真精度的电动汽车仿真系统的结构和实现方法，满足数字仿真和硬件在回路的仿真要求，为电动汽车整车驱动策略的开发和性能评估提供了仿真环境。本文对仿真系统的构成进行了描述。在此基础上，给出了一种基于高精度车辆动力学模型、电池实验模型和电机模型、实际传感器和执行机构以及实时仿真系统dSPACE构成的仿真系统的实现方法，提高了电动汽车动态特性的仿真精度，且使仿真环境和信号特征与实际车辆一致。本文对起车、加速、再生制动等行驶工况进行了仿真，并与实验结果进行了对比分析。结果表明，本文给出的仿真系统对于整车控制器的开发和评估是有效的。 关键词：纯电动汽车；整车控制；硬件在回路仿真

1 引言

内燃机汽车产量和保有量增加带来的环境污染和石油危机等问题促进了新能源汽车的开发。其中纯电动汽车由于污染小，噪音小，结构、控制和维护简单等优点，成为新能源汽车中重点发展的车型。电动汽车改变了传统燃油汽车动力驱动方式，促进了以电池技术、电机技术和整车控制技术为核心的动力驱动系统的重大技术变革，使得动力驱动和整车控制成为重要的技术竞争领域。

作者简介：乔海霞(1987-),女,山西太原,硕士研究生,主要研究汽车电子控制方向

纯电动汽车电子/电气架构与传统燃油汽车不同。各种工况的仿真验证与传统燃油汽车相比产生了较大变化。因而作为整车和各控制单元开发过程中性能与功能验证的仿真系统不能沿用传统燃油汽车已有的成果，面临诸多新的问题。主要表现为动力传动系统以及新型电子/电气部件的仿真模型及仿真方法尚未得到很好解决。文献[1]以Advisor仿真软件为依托，开发了复合电源混合动力汽车仿真软件，而由于Advisor中的大部分模型是建立在稳态模型和经验数据基础上，在应用过程中会受到限制，不能对车辆及其部件的动态工作过程进行仿真，并且该文献只能进行纯数

483978-1-935068-81-5 © 2011 SciRes.

字仿真，缺乏实用性；文献[2]在Labview环境下建立了纯电动汽车的硬件在环仿真系统，根据动态平衡方程建立了车辆模型，其动力学模型更为简化，不能很好地反映出车辆的动态特性；文献[3]分析了国内外电动汽车仿真软件的系统功能，对其软件平台、开发工具、系统功能和仿真效果等方面进行了比较，使用Advisor仿真软件实现一款混合动力轿车的仿真。目前，尽管纯电动汽车已有很多仿真方法，但在准确性

System Simulation Technology & Application (Volume 13)

和实用性方面还存在大量亟待改进的问题。针对以上问题，本文给出了一种根据电动汽车实际电气结构和高精度车辆动力学模型开发的纯电动汽车仿真系统的结构和实现方法。本文描述的仿真系统为车辆驱动策略提供了评估依据，并在电动汽车整车控制单元开发中得到了成功应用。

2 电动汽车整车控制仿真系统结构设计

Figure 1. Simulation system structure of electric car

图1. 电动汽车仿真系统结构

电动汽车仿真系统用于车辆驱动策略评估、能量优化管理以及整车控制性能的分析。根据电动汽车特征和其电子/电气架构，设计的电动汽车仿真系统结构如图1所示。其中图1a)是按功能分解的模块结构，图1b)是仿真系统的组成方式。图1a)中车辆动力学模型、电池模型和电机模型用于仿真车辆动力驱动和行驶特性；传感器与执行机构用于仿真加速踏板、制动踏板、换挡手柄等操作部件以及冷却液温度、冷却水泵等传感器和执行机构的运行状况。图1b)中为满足硬件在回路[4]（Hardware-in-the-loop-Simulation，HILS）的仿真要求，在Ma …… 此处隐藏：7898字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……