“未来虚拟测试技术会应用得越来越多,跟台架结合的具有仿真快速原型和硬件在环功能的集成化平台是未来的趋势。”在7月26日,由重庆车辆检测研究院有限公司、电动汽车资源网联合主办的“2017中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛”上,清华大学汽车系工学博士、副研究员金振华表示。
以下是金振华演讲的主要内容(部分有删减):
未来的新能源汽车发展目标是不断提升性能,从零部件角度来看,包括电池的能量密度、电机的功率密度等;从整车的角度来看,包括动力系统构型和部件参数的优化、控制的优化。最终的目标是提升续航里程,降低油耗、降低电耗。
新能源汽车动力系统包括纯电动、混合动力、燃料电池动力系统。以混合动力为例,其结构形式多样,包括串联、并联、混联,按驱动布置方式可分为功率分流、P2、P4、混联直驱等,构型的选择与每个厂家已有的技术积累、已有的零部件资源有关。新能源汽车增加了电驱动系统,控制器数量复杂,控制算法复杂性增加。新型动力系统零部件包括燃料电池发动机、DC/DC 、发动机、离合器、电机、自动变速箱、蓄电池、超级电容等。除了传统的发动机ECU和TCU外,还增加了MCU、BMS、HCU等控制器。动力系统结构多样性及控制的复杂性对新能源动力测试系统提出了新的要求。
汽车开发试验包括台架试验、整车转鼓试验、整车道路试验等,通过在台架上进行道路工况模拟,使得动力系统在实验室内可以更方便、更低成本进行重复性地考核。
仿真软件方面已经有很多成熟的产品,有些软件在智能驾驶方面的仿真功能比较强。目前有多种建模方法,比如基于实验数据加动态修正,也有根据机械电气机理建模。通过台架试验获取模型参数,对仿真模型进行验证,通过不断迭代可以提高模型精度。硬件在环技术采用仿真模型和实时硬件环境模拟零部件或动力系统,目前X-in-the-loop技术通过实时仿真,任何一个部件都可以虚拟化,对在环部件提供测试环境。动力系统测试平台方面,AVL公司在仿真、HIL、台架、PIL、VIL都有产品和解决方案。智能汽车控制测试方面美国NI公司推出了完整的解决方案,雷达在环仿真测试系统可以采集雷达波形和模拟雷达回波,与HIL系统和道路交通建模仿真环境结合,可以产生大量的测试用例对智能驾驶控制器进行测试。
金振华在清华汽车系新能源课题组从事混合动力控制和新能源测试平台的研究开发工作。混合动力控制方面通过能量管理和动态协调控制技术,提升整车动力性、经济性和驾驶舒适性。在控制系统开发过程中,一套先进的开发环境可以大大提高效率。在台架方面,针对新能动力系统测试需求,将变频柜、测功机、扭矩仪、数据采集系统和其他设备集成起,基于PXI硬件和虚拟仪器环境开发了测功机控制器和主控计算机系统,能够实现整车道路工况模拟、驾驶员模拟、发动机模拟等功能。金振华展示了发动机台架、电驱动台架、混合动力台架、变速箱台架、四驱轮边电机台架等应用实例。
仿真和硬件在环系统方面,课题组开发了基于Simulink的新能源动力系统模型库,可以对各种构型的动力系统进行仿真。基于NI PXI硬件平台和Veristand环境,开发了HCU和BMS硬件在环平台, BMS测试平台具备多通道电池单体模拟器,可以对BMS的数据采集、安全保护、热管理、单体均衡等功能进行测试。
金振华表示,虚拟测试技术的应用会越来越多,仿真、硬件在环和台架结合,为新能源动力系统开发提供了功能完善的集成开发平台。