專利名稱：一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種汽車標定系統(tǒng)，尤其是關于一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)。
背景技術：
新能源汽車包括混合動力車、純電動汽車和燃料電池車，在節(jié)能減排方面新能源汽車相對于傳統(tǒng)汽車具有突出的優(yōu)勢，特別是在降低二氧化碳排放，減小石化燃料消耗等方面。整車控制器(Vehicle Control Unit，V⑶)是新能源汽車的必備系統(tǒng)，整車控制器中運行的控制算法稱為整車控制算法。整車控制器是新能源汽車整車動力系統(tǒng)的核心技術， 起到協(xié)調系統(tǒng)工作(電機、電池、輔助功率單元)、保護部件安全(電壓、電流、溫度)、實現(xiàn)容錯控制(診斷、冗余)等功能。在純電動汽車中，整車控制器限制動力電池的電壓、電流和溫度，保護動力電池。在混合動力及燃料電池汽車中，整車控制器還發(fā)揮著控制另一個功率部件(發(fā)動機-發(fā)電機系統(tǒng)，或燃料電池系統(tǒng))的輸出功率的作用。由于動力電池、燃料電池等新能源汽車關鍵部件在質量均一性和使用壽命方面尚不盡如人意，整車控制器的控制參數(shù)需要單獨標定，且需隨部件性能變化不斷調整。因此，一套方便、可靠的整車優(yōu)化標定系統(tǒng)顯得尤為必要。目前，業(yè)內一般采用德國Vector公司的CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡)總線標定工具來解決這個問題。該系統(tǒng)通過CAN卡(一般為PCMCIA接口，或者 USB接口)采集總線數(shù)據(jù)，通過筆記本內置數(shù)據(jù)處理軟件(如CANalyzer，CANoe等)來處理數(shù)據(jù)。不同版本的處理軟件具備不同的功能，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和下載標定等功能。該工具使用方便，但存在如下缺點1、沒有遠程監(jiān)控功能，調試的時候只能帶著筆記本計算機跟車；2、數(shù)據(jù)分析功能弱，無法在軟件中直接實現(xiàn)基于模型的參數(shù)優(yōu)化；3、使用CAN 卡和筆記本數(shù)據(jù)處理軟件的成本高。

發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠降低成本的新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)， 其特征在于它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制器參數(shù)標定系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括下位機和上位機，所述下位機包括電源管理模塊、CAN通訊模塊、時鐘芯片、EEPROM 模塊、GPS模塊、SD卡和單片機，所述單片機從所述CAN通訊模塊讀取CAN總線信息，從所述時鐘芯片讀取時間信息，從所述GPS模塊讀取GPS信息，并將相關信息寫入所述SD卡；所述上位機包括數(shù)據(jù)解析模塊，用以解析SD卡中的數(shù)據(jù)，所述上位機內設定的數(shù)據(jù)解析和存儲模式通過所述CAN通訊模塊寫入所述下位機；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括海量數(shù)據(jù)處理模塊和在環(huán)仿真模塊，所述海量數(shù)據(jù)處理模塊從所述SD卡中讀取數(shù)據(jù)，并進行處理和分析，得到系統(tǒng)性能隨時間的衰退過程；所述在環(huán)仿真模塊通過數(shù)據(jù)建立、標定整車模型，將整車模型與整車控制算法聯(lián)合仿真，根據(jù)海量數(shù)據(jù)處理模塊的分析結果優(yōu)化控制參數(shù)；所述參數(shù)標定系統(tǒng)將優(yōu)化的控制參數(shù)寫入整車控制器。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機中，設置有GPRS模塊，所述單片機將相關信息寫入所述SD卡的同時，將相關信息通過GPRS模塊發(fā)送給GPRS基站。所述海量數(shù)據(jù)處理模塊通過hternet訪問GPRS基站，從中讀取數(shù)據(jù)。所述上位機內設定的存儲模式為按設定頻率存儲和設定觸發(fā)條件存儲兩種模式。所述觸發(fā)條件為車速超過設定值，電壓、電流或電池溫度超過設定范圍。所述海量數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行的處理包括篩選、合并，將損壞的數(shù)據(jù)文件剔除，將小文件合并，形成易于處理的大時間尺度數(shù)據(jù)文件；所述海量數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行的分析包括包括對部件的性能分析和對整車的性能分析。所述參數(shù)標定系統(tǒng)為基于PC機的標定系統(tǒng)，或者基于智能手機的便攜式標定系統(tǒng)；前者在Windows系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定，后者采用無線藍牙通訊，在智能手機操作系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定。本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于設置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和控制器參數(shù)標定系統(tǒng)，本發(fā)明可以通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從新能源汽車的整車控制器采集數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)處理結果進行參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化后的參數(shù)由控制器參數(shù)標定系統(tǒng)寫入新能源汽車的整車控制器，因此本發(fā)明直接實現(xiàn)了基于模型的參數(shù)優(yōu)化。2、本發(fā)明由于可以將單片機采集到的相關數(shù)據(jù)直接寫入SD卡，通過SD卡將采集得到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，因此使用本發(fā)明進行標定的成本低于現(xiàn)有Vector公司的CAN總線標定工具的成本。3、本發(fā)明由于在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中設置了 GPRS模塊，因此本發(fā)明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的相關數(shù)據(jù)可以發(fā)生至GPRS基站存儲，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也可以直接從GPRS基站讀取數(shù)據(jù)，不但進一部降低了成本，還實現(xiàn)了遠程監(jiān)控。4、 本發(fā)明還提供了用戶可以選擇基于PC機的標定系統(tǒng)，或者基于智能手機的便攜式標定系統(tǒng)，使用非常靈活方便。本發(fā)明數(shù)據(jù)分析功能強，使用方便，成本低，可以廣泛用于各種新能源汽車整車的優(yōu)化標定中。


圖1是本發(fā)明的結構示意2是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與上位機的數(shù)據(jù)傳遞示意3是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結構示意4是基于CCP(CAN Calibration Protocol，基于CAN的標定協(xié)議)的標定系統(tǒng)及基于藍牙的便攜式標定系統(tǒng)示意圖
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2和控制器參數(shù)標定系統(tǒng) 3。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1從新能源汽車動力系統(tǒng)CAN總線采集數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)處理結果進行參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化后的參數(shù)由控制器參數(shù)標定系統(tǒng)3寫入新能源汽車的整車控制器4。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1是一嵌入式控制器，可以根據(jù)用戶需求存儲數(shù)據(jù)，并能夠通過 GPRS (General Packet Radio krvice，通用分組無線服務)將數(shù)據(jù)發(fā)送給GPRS基站5，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2從基站5獲取數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1采集到的數(shù)據(jù)，并進行處理。如圖2所示，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1包括下位機6和上位機7兩部分。下位機6包括電源管理模塊61、CAN通訊模塊62、時鐘芯片63、GPRS模塊64、 EEPROM(electricalIy erasable programmable read-only memory, bJ^BTISfMKiIci 儲器)模塊 65、GPS (Global Positioning System，衛(wèi)星定位導航系統(tǒng))模塊 66、SD (kcure Digital Memory Card,安全數(shù)碼卡)卡67和數(shù)字核心S12系列單片機68。單片機68從CAN通訊模塊62讀取CAN總線信息，從時鐘芯片63讀取時間信息 (年、月、日)，從GPS模塊66讀取GPS信息(經(jīng)度、維度、海拔等)。根據(jù)上位機7的程序設定，單片機68按一定的模式、頻率和觸發(fā)條件，將CAN總線信息、時間信息和GPS信息寫入 SD卡67。同時，單片機68將相關信息通過GPRS模塊64發(fā)送給GPRS基站5。此外，單片機 68還將上位機程序版本信息、下位機軟硬件版本信息和版本最近更新日期等寫入EEPROM 模塊65。其中，下位機6由電源管理模塊61供電。上位機7主要功能是設定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1的工作模式，包括數(shù)據(jù)解析和數(shù)據(jù)記錄模式設定。上位機7主要包括數(shù)據(jù)解析模塊71，在數(shù)據(jù)解析模塊71中，程序根據(jù)內部協(xié)議， 解析SD卡67中的數(shù)據(jù)。用戶可以選擇兩種存儲模式1)按一定頻率存儲；幻平時不存儲， 在一定條件下觸發(fā)存儲。觸發(fā)條件包括車速超過某個限值，電壓、電流或電池溫度超過某個范圍等。這兩種模式及相關參數(shù)可以在上位機7中設定。設定完參數(shù)后，上位機7通過 CAN通訊模塊62，將參數(shù)寫入下位機6。如圖3所示，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2通過hternet訪問GPRS基站5，從中讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2是在Matlab/⑶I/Simulink/Stateflow環(huán)境下搭建的，包括海量數(shù)據(jù)處理模塊21和在環(huán)仿真模塊22。海量數(shù)據(jù)處理模塊21的分析計算能力強大，在海量數(shù)據(jù)處理模塊21中，首先對數(shù)據(jù)進行篩選、合并預處理，將損壞的數(shù)據(jù)文件剔除，將小文件合并，形成易于處理的大時間尺度數(shù)據(jù)文件；之后，海量數(shù)據(jù)處理模塊21進行性能分析，主要包括對長時間尺度下的主要部件性能(如動力電池性能、燃料電池性能或柴油機發(fā)電機組性能等)和整車性能(加速性能、經(jīng)濟性等)。該模塊主要在圖形化用戶界面(Graphical User Interface,GUI)中搭建，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析得到的結果揭示了系統(tǒng)性能隨時間的衰退過程。在環(huán)仿真模塊22依據(jù)海量數(shù)據(jù)處理模塊21的分析結果進行控制參數(shù)優(yōu)化。在環(huán)仿真模塊22為基于模型的在環(huán)仿真，其是在Simulink/Stateflow環(huán)境下搭建。在環(huán)仿真模塊22首先通過數(shù)據(jù)建立、標定整車模型，而后將整車模型與整車控制算法聯(lián)合仿真，根據(jù)海量數(shù)據(jù)處理模塊21的分析結果優(yōu)化控制參數(shù)，提高整車性能。由于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2是通過GPRS模塊64向基站5傳輸進行分析使用的數(shù)據(jù)，因此實現(xiàn)了遠程監(jiān)控功能，使得新能源汽車的調試不需要跟車。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2還可以從SD卡67中直接讀取數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1采集到的原始數(shù)據(jù)， 通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1的上位機7程序解析得到進行處理所需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2對從SD卡67讀取得到的數(shù)據(jù)，采取與訪問GPRS基站5得到的數(shù)據(jù)相同的處理過程。因此， 對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1，其下位機6也可以不含GPRS模塊64，此時，雖然無法實現(xiàn)GPRS遠程監(jiān)控，但是通過SD卡67依然能夠將采集得到的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2從SD卡67得到數(shù)據(jù)，進行海量數(shù)據(jù)處理后，得到新能源汽車系統(tǒng)性能隨時間的衰退過程。使用該系統(tǒng)進行標定的成本低于現(xiàn)有Vector公司的CAN總線標定工具的成本。
本發(fā)明中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2提供了基于模型的參數(shù)優(yōu)化，在環(huán)仿真模塊22得到優(yōu)化的控制參數(shù)后再輸入整車控制器4，提高整車控制器4的性能，該過程由參數(shù)標定系統(tǒng)3 完成。參數(shù)標定系統(tǒng)3將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2優(yōu)化后的參數(shù)，以特定的方式(例如CCP或者藍牙(Bluetooth))寫入整車控制器4(如圖4所示)。根據(jù)需要，用戶可以選擇基于PC機的標定系統(tǒng)，或者基于智能手機的便攜式標定系統(tǒng)。前者PC機通過CCP實現(xiàn)與整車控制器4的通訊，對整車控制器4中的某一個參數(shù)進行標定。后者智能手機一般采用無線藍牙 (Bluetooth)與整車控制器4通訊，需要在智能手機操作系統(tǒng)(如Android系統(tǒng))上開發(fā)相應軟件。
權利要求
1.一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制器參數(shù)標定系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括下位機和上位機，所述下位機包括電源管理模塊、CAN通訊模塊、時鐘芯片、EEPROM模塊、GPS模塊、SD卡和單片機，所述單片機從所述CAN通訊模塊讀取 CAN總線信息，從所述時鐘芯片讀取時間信息，從所述GPS模塊讀取GPS信息，并將相關信息寫入所述SD卡；所述上位機包括數(shù)據(jù)解析模塊，用以解析SD卡中的數(shù)據(jù)，所述上位機內設定的數(shù)據(jù)解析和存儲模式通過所述CAN通訊模塊寫入所述下位機；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括海量數(shù)據(jù)處理模塊和在環(huán)仿真模塊，所述海量數(shù)據(jù)處理模塊從所述SD卡中讀取數(shù)據(jù)，并進行預處理和分析，得到系統(tǒng)性能隨時間的衰退過程；所述在環(huán)仿真模塊通過數(shù)據(jù)建立、標定整車模型，將整車模型與整車控制算法聯(lián)合仿真，根據(jù)海量數(shù)據(jù)處理模塊的分析結果優(yōu)化控制參數(shù)；所述參數(shù)標定系統(tǒng)將優(yōu)化的控制參數(shù)寫入整車控制器。
2.如權利要求1所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的下位機中，設置有GPRS模塊，所述單片機將相關信息寫入所述SD卡的同時，將相關信息通過GPRS模塊發(fā)送給GPRS基站。
3.如權利要求2所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述海量數(shù)據(jù)處理模塊通過hternet訪問GPRS基站，從中讀取數(shù)據(jù)。
4.如權利要求1或2或3所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述上位機內設定的存儲模式為按設定頻率存儲和設定觸發(fā)條件存儲兩種模式。
5.如權利要求4所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述觸發(fā)條件為車速超過設定值，電壓、電流或電池溫度超過設定范圍。
6.如權利要求1或2或3或5所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于 所述海量數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行的處理包括篩選、合并，將損壞的數(shù)據(jù)文件剔除，將小文件合并，形成易于處理的大時間尺度數(shù)據(jù)文件；所述海量數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行的分析包括包括對部件的性能分析和對整車的性能分析。
7.如權利要求4所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述海量數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行的處理包括篩選、合并，將損壞的數(shù)據(jù)文件剔除，將小文件合并，形成易于處理的大時間尺度數(shù)據(jù)文件；所述海量數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)進行的分析包括對長時間尺度下的主要部件的性能分析和對整車的性能分析。
8.如權利要求1或2或3或5或7所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)標定系統(tǒng)為基于PC機的標定系統(tǒng)，或者基于智能手機的便攜式標定系統(tǒng)； 前者在Windows系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定，后者采用無線藍牙通訊，在智能手機操作系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定。
9.如權利要求4所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)標定系統(tǒng)為基于PC機的標定系統(tǒng)，或者基于智能手機的便攜式標定系統(tǒng)；前者在Windows系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定，后者采用無線藍牙通訊，在智能手機操作系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定。
10.如權利要求6所述的一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)標定系統(tǒng)為基于PC機的標定系統(tǒng)，或者基于智能手機的便攜式標定系統(tǒng)；前者在Windows系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定，后者采用無線藍牙通訊，在智能手機操作系統(tǒng)中實現(xiàn)參數(shù)標定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新能源汽車整車優(yōu)化標定系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、控制器參數(shù)標定系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括下位機和上位機，下位機包括電源管理模塊、CAN通訊模塊、時鐘芯片、EEPROM模塊、GPS模塊、SD卡和單片機，單片機從CAN通訊模塊讀取CAN總線信息，從時鐘芯片讀取時間信息，從GPS模塊讀取GPS信息，將相關信息寫入SD卡；上位機包括數(shù)據(jù)解析模塊，數(shù)據(jù)解析和存儲模式通過CAN通訊模塊寫入下位機；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括海量數(shù)據(jù)處理模塊和在環(huán)仿真模塊，海量數(shù)據(jù)處理模塊從SD卡中讀取數(shù)據(jù)進行預處理分析；在環(huán)仿真模塊將整車模型與整車控制算法聯(lián)合仿真，根據(jù)海量數(shù)據(jù)處理模塊的分析結果優(yōu)化控制參數(shù)；參數(shù)標定系統(tǒng)將優(yōu)化的控制參數(shù)寫入整車控制器。本發(fā)明能廣泛用于各種新能源汽車整車的優(yōu)化標定中。
文檔編號G05B19/418GK102323791SQ201110082479
公開日2012年1月18日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權日2011年4月1日
發(fā)明者盧蘭光, 徐梁飛, 李建秋, 楊福源, 歐陽明高 申請人:清華大學