CN110197018B - 一种整车实时仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车实时仿真系统，其特征在于，其包括环境模型、发动机模型和整车模型，其中：所述环境模型为所述整车模型提供仿真所需的虚拟行驶环境参数；所述发动机模型为所述整车模型提供仿真所需的扭矩信号；所述整车模型基于所述环境模型提供的虚拟行驶环境参数和所述发动机模型提供的扭矩信号模拟车辆行驶，并将模拟出的车辆的转速信号和油门信号反馈给所述发动机模型。与现有技术中的仿真系统相比，本发明所需要输入的整车参数大大减少，从而简化了整车仿真模型的系统复杂度及构建成本，使其整套系统更加简单易用。

Description

一种整车实时仿真系统

技术领域

本发明汽车制造领域，尤其涉及一种整车实时仿真系统。

背景技术

随着汽车测试技术的发展，虚拟测试或半虚拟测试越来越被重视，这种测试方法不仅能够减少时间成本，还能降低前期研发的物力成本投入，另外也能大大提高工作效率。

目前针对实时仿真系统模型的研究有很多，但是大多数是针对整车中的某个零部件作深入的理论研究，基于此来验证某种算法的优越性，但是针对整车实时仿真系统模型的研究并不是很多，而且多数是停留在理论研究上，并没有从应用层面上出发来研究，导致其在实际应用过程当中依然存在很多不足。

另外，现有技术中，无论是整车系统模型还是零部件模型都存在很多冗余部分，没有结合实际生产应用建模，模型中需要输入大量的参数，然而在实际应用中发现，对于整车参数提供方而言，很难提供各部件的详细参数，如果要提供这些参数必须要做很多相关的试验，花费巨大的成本。不仅如此，模型的管理也非常不方便，往往需要具有强大知识背景的专业人员才能根据不同的需求对模型进行维护，这样会对应用方造成极大的不便。

本发明的目的在于提供一种整车实时仿真系统，其在保证模型运行精度的基础上使用尽量少的整车参数，从而简化整车模型。

发明内容

为了实现上述技术目标，本发明提供了一种整车实时仿真系统，其具体技术方案如下：

一种整车实时仿真系统，其包括环境模型、发动机模型和整车模型，其中：所述环境模型为所述整车模型提供仿真所需的虚拟行驶环境参数；所述发动机模型为所述整车模型提供仿真所需的扭矩信号；所述整车模型基于所述环境模型提供的虚拟行驶环境参数和所述发动机模型提供的扭矩信号模拟车辆行驶，并将模拟出的车辆的转速信号和油门信号反馈给所述发动机模型。

本发明提供的整车实时仿真系统，其所包括的环境模型、发动机模型和整车模型构成了一个闭环的整车仿真环境，系统启动后即能通过其内部循环实现信号的实时更新以实现对整车系统的实时仿真。

与现有技术中的仿真系统相比，本发明所需要输入的整车参数大大减少，从而简化整车模型的系统复杂度及构建成本，使其整套系统更加简单易用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1示出了本发明提供的整车实时仿真系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本发明的整车实时仿真系统的较佳实施例的系统框图。请参见图1，本实施例的仿真系统主要包括三个模型：环境模型、发动机模型和整车模型。其中：环境模型为整车模型提供仿真所需的虚拟行驶环境参数，如道路坡度、目标车速等。发动机模型为整车模型提供仿真所需的扭矩信号。整车模型则基于环境模型提供的虚拟行驶环境参数和发动机模型提供的扭矩信号模拟车辆的行驶。

模拟启动时，发动机模型自主生成一预设的初始扭矩信号并发送给整车模型，同时环境模型将虚拟行驶环境参数发送给整车模型。

整车模型基于接收到的初始扭矩信号和虚拟行驶环境参数开始模拟车辆行驶。模拟过程中，整车模型将车辆当前的转速信号和油门信号反馈给发动机模型。发动机模型根据接收到的转速信号和油门信号修正扭矩，并将修正后的扭矩信号并发送给整车模型。

整车模型基于接收到的最新的虚拟行驶环境参数和修正后的扭矩信号更新模拟状态，以实现实时模拟。

可见，实施例中的整车实时仿真系统，环境模型、发动机模型和整车模型构成了一个闭环的整车仿真环境，仿真系统一旦启动即能通过其内循环实现信号的实时更新，从而实现对整车系统的实时仿真。

本实施例中，整车模型包括驾驶员模型和整车物理模型，其中：

驾驶员模型用于模拟驾驶员的操作行为以产生整车物理模型所需的车辆控制信号，驾驶员模型包括油门控制器模块，离合器控制器模块，变速器控制器模块和制动器控制器模块，驾驶员模型所产生的车辆控制信号则包括离合器踏板位置信号、档位信号和制动器踏板位置信号。

整车物理模型用于模拟车辆的动力行为，整车物理模型包括发动机转动惯量模块，离合器模块，变速器模块，车轴模块，制动器模块，车轮模块和车身模块。整车物理模型将模拟出的车辆的车速信号和离合器状态反馈给驾驶员模型。

模拟启动时，驾驶员模型基于接收到的虚拟行驶环境参数生成初始车辆控制信号(包括离合器踏板位置信号、档位信号和制动器踏板位置信号)并发送给整车物理模型。

整车物理模型基于该初始车辆控制信号及发动机模型提供的扭矩信号模拟车辆的动力行为，并将模拟出的车速信号和离合器状态信号反馈给驾驶员模型。

驾驶员模型基于整车物理模型反馈的车辆的车速信号和离合器状态信号生成新的车辆控制信号及新的转速信号和油门信号，并分别发送给整车物理模型和发动机模型，从而形成信号的闭环传输。

可见，本实施例中的整车实时仿真系统，驾驶员模型与整车物理模型之间也构成了信号反馈机制，使得驾驶员模型能够根据整车物理模型的当前动力情况发出相应的车辆控制信号。

具体的，请继续参考图1所示，本实施例中，驾驶员模型中的各功能模块的工作过程如下：

变速器控制器模块根据来自整车物理模型的车速信号并结合自身换挡策略判断换挡情况，将接收到的信号在状态机中进行状态转换后生成换挡信号、离合器状态信号、变速器状态信号和档位信号，然后将生成的换挡信号发送给油门控制器模块、离合器控制器模块和制动器控制器模块，将生成的离合器状态信号发送给离合器控制器模块，将生成的变速器状态信号发送给制动器控制器模块和油门控制器模块，将生成的档位信号发送给变速器模块执行。

油门控制器模块根据来自整车物理模型的车速信号、来自变速器控制器模块的换挡信号和变速器状态信号控制油门的大小，并将生成的油门信号和转速信号发送给发动机模型。

离合器控制器模块根据来自整车物理模型的车速信号及离合器状态信号、来自变速器控制器模块的换挡信号及离合器状态信号生成离合器踏板位置信号，并发送给所述离合器模块执。

制动器控制器模块根据来自整车物理模型的车速信号、来自变速器控制器模块的换挡信号和变速器状态信号生成制动器踏板位置信号，并发送给制动器模块执行。

具体的，请继续参考图1所示，本实施例中，整车物理模型中的各功能模块的工作过程如下：

发动机惯量模块接收来自发动机模型的扭矩信号、来自离合器模块的扭矩信号，并计算出离合器模块所需的发动机输出转速信号。

离合器模块接收来自发动机惯量模块的发动机转速信号、来自离合器控制器模块的离合器踏板位置信号、来自变速器模块的转速信号并计算出变速器模块和发动机惯量模块所需的扭矩信号，并根据发动机与离合器转速的不同判断离合器的状态，将离合器状态信号发送给离合器控制器模块。

变速器模块接收来自离合器模块的扭矩信号、来自车轴模块的转速信号和来自变速器控制器模块的档位信号，计算出车轴模块所需的扭矩信号和离合器模块所需的转速信号。

车轴模块接收来自变速器模块的扭矩信号和来自制动器模块的转速信号，计算出所述制动器模块所需的扭矩信号和变速器模块所需的转速信号。

制动器模块接收来自车轴模块的扭矩信号、来自车轮模块的转速信号和来自制动器控制器模块的制动器踏板位置信号，计算出车轮模块所需的扭矩信号和车轴模块所需的转速信号。

车轮模块接收来自制动器模块的扭矩信号和来自车身模块的车速信号，计算得出车身模块所需的力信号和制动器模块所需的转速信号。

车身模块接收来自车轮模块的力信号，计算出车速信号作为整车物理模型的输出信号发送到所述驾驶员模型。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种整车实时仿真系统，其特征在于，其包括环境模型、发动机模型和整车模型，其中：

所述环境模型为所述整车模型提供仿真所需的虚拟行驶环境参数；

所述发动机模型为所述整车模型提供仿真所需的扭矩信号；

所述整车模型基于所述环境模型提供的虚拟行驶环境参数和所述发动机模型提供的扭矩信号模拟车辆行驶，并将模拟出的车辆的转速信号和油门信号反馈给所述发动机模型；

所述整车模型包括驾驶员模型和整车物理模型，所述驾驶员模型模拟驾驶员的操作行为以产生整车物理模型所需的车辆控制信号，所述整车物理模型模拟车辆的动力行为；

所述驾驶员模型包括油门控制器模块，离合器控制器模块，变速器控制器模块和制动器控制器模块，所述驾驶员模型产生的所述车辆控制信号包括离合器踏板位置信号、档位信号和制动器踏板位置信号；

所述整车物理模型包括发动机转动惯量模块，离合器模块，变速器模块，车轴模块，制动器模块，车轮模块和车身模块；

所述驾驶员模型基于所述环境模型提供的虚拟行驶环境参数及所述整车物理模型反馈的车速信号和离合器状态信号模拟驾驶员的操作行为以产生所述车辆控制信号；

所述发动机模型基于所述驾驶员模型反馈的转速信号和油门信号产生所述扭矩信号；

所述整车实时仿真系统的仿真过程包括：

所述驾驶员模型基于接收到的所述环境模型提供的所述虚拟行驶环境参数生成初始车辆控制信号，并将生成的初始车辆控制信号发送给所述整车物理模型；

所述整车物理模型基于所述初始车辆控制信号及所述发动机模型提供的所述扭矩信号模拟车辆的动力行为，并将模拟出的所述动力行为中的车速信号和离合器状态信号反馈给所述驾驶员模型；

所述驾驶员模型基于所述整车物理模型反馈的所述车速信号和所述离合器状态信号生成新的车辆控制信号及新的转速信号和油门信号，并将生成的新的车辆控制信号及新的转速信号和油门信发送给所述整车物理模型和所述发动机模型。

2.如权利要求1所述的整车实时仿真系统，其特征在于，所述驾驶员模型中：

所述变速器控制器模块根据来自所述整车物理模型的车速信号并结合自身换挡策略判断换挡情况，并将接收到的信号在状态机中进行状态转换后生成换挡信号、离合器状态信号、变速器状态信号和档位信号，然后将生成的换挡信号发送给所述油门控制器模块、所述离合器控制器模块和所述制动器控制器模块，将生成的离合器状态信号发送给所述离合器控制器模块，将生成的变速器状态信号发送给所述制动器控制器模块和所述油门控制器模块，将生成的档位信号发送给所述变速器模块执行；

所述油门控制器模块根据来自所述整车物理模型的车速信号、来自所述变速器控制器模块的换挡信号和变速器状态信号控制油门的大小，并将生成的油门信号和转速信号发送给所述发动机模型；

所述离合器控制器模块根据来自所述整车物理模型的车速信号及离合器状态信号、来自所述变速器控制器模块的换挡信号及离合器状态信号生成离合器踏板位置信号，并发送给所述离合器模块执行；

所述制动器控制器模块根据来自所述整车物理模型的车速信号、来自所述变速器控制器模块的换挡信号和变速器状态信号生成制动器踏板位置信号，并发送给所述制动器模块执行。

3.如权利要求1所述的整车实时仿真系统，其特征在于，所述整车物理模型中：

所述发动机转动惯量模块接收来自所述发动机模型的扭矩信号、来自所述离合器模块的扭矩信号，计算出所述离合器模块所需的发动机输出转速信号；

所述离合器模块接收来自所述发动机转动惯量模块的发动机转速信号、来自所述离合器控制器模块的离合器踏板位置信号、来自所述变速器模块的转速信号，计算出所述变速器模块和所述发动机转动惯量模块所需的扭矩信号，并根据发动机与离合器转速的不同判断离合器的状态，将离合器状态信号发送给离合器控制器模块；

所述变速器模块接收来自所述离合器模块的扭矩信号、来自所述车轴模块的转速信号和来自所述变速器控制器模块的档位信号，计算出所述车轴模块所需的扭矩信号和所述离合器模块所需的转速信号；

所述车轴模块接收来自所述变速器模块的扭矩信号和来自所述制动器模块的转速信号，计算出所述制动器模块所需的扭矩信号和所述变速器模块所需的转速信号；

所述制动器模块接收来自所述车轴模块的扭矩信号、来自所述车轮模块的转速信号和来自所述制动器控制器模块的制动器踏板位置信号，计算出所述车轮模块所需的扭矩信号和所述车轴模块所需的转速信号；

所述车轮模块接收来自所述制动器模块的扭矩信号和来自所述车身模块的车速信号，计算出所述车身模块所需的力信号和所述制动器模块所需的转速信号；

所述车身模块接收来自所述车轮模块的力信号，计算出车速信号作为所述整车物理模型的输出信号发送到所述驾驶员模型。

4.如权利要求1所述的整车实时仿真系统，其特征在于，所述虚拟行驶环境参数包括道路坡度、目标车速。