摘要
本文基于Simulink平台构建了新能源电动汽车控制器硬件在环（Hardware-in-the-Loop, HIL）仿真测试系统。该系统包含整车控制器（Vehicle Control Unit, VCU）与电池管理系统（Battery Management System, BMS）的仿真模型。通过搭建仿真环境，对VCU和BMS进行实时交互测试，验证控制策略和系统性能。实验结果表明，HIL仿真能够有效测试电动汽车控制算法及其在实际环境下的稳定性和可靠性。
理论
硬件在环仿真技术通过在计算机仿真中引入实际硬件，实现对控制系统的全面测试与验证。
1. VCU功能
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负责整车能量管理和驱动控制。
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监控车辆行驶状态，包括电机扭矩分配、再生制动及驱动模式切换。
2. BMS功能
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监控电池组的电压、电流及温度。
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实现电池均衡和SOC估算，保障电池安全。
硬件在环仿真框架将VCU和BMS接入Simulink仿真模型，通过实时数据交互验证各模块的协调控制性能。
实验结果
实验分为以下几个阶段：
1. 整车控制验证
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仿真不同驾驶场景（启动、加速、匀速、减速）下VCU的控制性能。
2. BMS监控验证
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仿真电池温度、SOC和放电倍率等变化，验证BMS的安全保护功能。
3. 系统协同测试
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在不同驾驶条件下测试VCU与BMS的协同工作，验证能量管理策略的有效性。
实验结果如下：
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在不同驾驶模式下，VCU和BMS能保持高效协同，确保车辆运行安全。
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电池的SOC、温度等参数在动态工况下保持在安全范围内。
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HIL仿真平台实现了高效的控制算法验证。
部分代码
% 电池模型参数
R_batt = 0.01; % 电池内阻
C_batt = 100; % 电池容量
SOC_init = 0.8; % 初始SOC
% VCU控制逻辑
Throttle = 0.5; % 油门信号
Brake = 0.1; % 制动信号
% 动力分配
P_demand = Throttle * 50 - Brake * 10; % 总功率需求
if P_demand > 0
P_motor = P_demand; % 电机输出
else
P_regen = abs(P_demand); % 再生制动功率
end
% BMS SOC估算
delta_SOC = P_demand / (C_batt * 3600);
SOC_new = SOC_init - delta_SOC;
% 仿真运行
sim('EV_HIL_Simulink_model');
参考文献
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Guzzella, L., Sciarretta, A. "Vehicle Propulsion Systems: Introduction to Modeling and Optimization." Springer Science & Business Media, 2013.
Onori, S., Serrao, L., & Rizzoni, G. "Hybrid Electric Vehicles: Energy Management Strategies." Springer, 2016.
Chan, C. C. "The state of the art of electric and hybrid vehicles." Proceedings of the IEEE 90, no. 2 (2002): 247-275.
Plett, G. L. "Extended Kalman filtering for battery management systems of LiPB-based HEV battery packs: Part 1. Background." Journal of Power Sources 134, no. 2 (2004): 252-261.
（文章内容仅供参考，具体效果以图片为准）