一种基于petri网的电动汽车状态模拟方法

1.一种基于Petri 网的纯电动汽车状态模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）整车控制器(HCU)上电时，控制继电器使电机控制器、电池管理系统、仪表控制器按时序初始化相关参数，然后停留在初始状态（P1）；
（2）当整车控制器(HCU)接收到外部钥匙信号（t1）时，首先按设定时序控制继电器使电机控制器、电池管理系统进入上电状态（P2），并对电机进行预充电；
（3）当在上电状态中预充电未成功完成或者整车控制器（HCU）接收到电机控制器或电池管理系统的故障信号，或者整车控制器（HCU）诊断出车辆自身电器故障或机械故障时，所述纯电动汽车控制状态由上电状态（P2）跳转到故障状态（P6）；
（4）当在上电状态中，同时满足以下条件时，纯电动汽车由上电状态（P2）转移到行驶状态（P3）：
电机预充电完成；
并且整车控制器（HCU）没有接收到电机控制器、电池管理系统的故障信号；
并且整车控制器（HCU）没有诊断出车辆自身电器故障、机械故障；
并且整车控制器（HCU）接收到驾驶员的档位信息和加速踏板信号；
并且整车控制器（HCU）没有通过CAN接收到外部快充请求信号（t3）和外部慢充请求信号（t4）时；
（5） 当在上电状态中，整车控制器（HCU）如接收到外部快充请求信号（t3），并且整车控制器没有接收到油门踏板信息时和外部慢充请求信号（t4）时，纯电动汽车进入快速充电状态（P4）；
（6） 在上电状态中，如整车控制器（HCU）接受到外部慢充请求信号（t4），并且没有接收到油门踏板信息时和外部快充请求信号（t3）时，纯电动汽车进入慢速充电状态（P5）；
（7）当纯电动汽车控制在行驶状态（P3）中，当整车控制器（HCU）接收到驾驶员的停车信号，或钥匙位置不处于点火状态时（t5），所述纯电动汽车从行驶状态（P3）转移到下电状态（P7）；
（8）当整车控制在快充状态（P4）时，当整车控制器（HCU）接收到快充完成标志信号后，等待预定时间，纯电动汽车从快充状态（P4）转移到下电状态（P7）；
（9）当整车控制在慢充状态（P5）时，当整车控制器（HCU）接收到慢充完成标志信号后，等待预定时间，所述纯电动汽车从慢充状态（P5）转移到下电状态（P7）。
2.根据权利要求1所述的基于Petri 网的纯电动汽车状态模拟方法，其特征在于：
在步骤（5）中，如果纯电动汽车控制在快充状态（P4），当整车控制器接收到快充未完成标志时，所述纯电动汽车从快充状态（P4）转移到故障状态（P6）。
3.根据权利要求1所述的基于Petri 网的纯电动汽车状态模拟方法，其特征在于：
在步骤（6）中，如果纯电动汽车控制在慢充状态（P5），当整车控制器接收到慢充未完成标志时，所述纯电动汽车从慢充状态（P5）转移到故障状态（P6）。
4.根据权利要求2或3所述的基于Petri 网的纯电动汽车状态模拟方法，其特征在于：
当纯电动汽车控制在故障状态（P6）时，将纯电动汽车故障信息存入EEPROM，根据预先设定的故障等级进行判断，如果故障等级大于2级，所述纯电动汽车从故障状态（P6）跳转到下电状态（P6）。
5.根据权利要求1所述的基于Petri 网的纯电动汽车状态模拟方法，其特征在于：
整车控制器（HCU）通过CAN总线通信，分别控制电机控制器、电池管理系统进入下电状态，并在下电完成后反馈给整车控制器（HCU），由整车控制器（HCU）执行下电操作，断开电机控制器（IPU）、电池管理系统（BMS）、仪表控制器的供电继电器，等待下电预设时间后，整车控制器（HCU）切断自身供电继电器。

一种基于petri网的电动汽车状态模拟方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于电动车及采用该建模方法的混合动力汽车控制领域，涉及一种电动车及插电式混合动力汽车状态机的建模方法。\n背景技术\n[0002] 随着人们对节能和环保意识的增强，纯电动汽车的发展也越来越迅速，纯电动汽车的建模方法和控制算法是纯电动汽车开发的重点和难点。并与整个车辆的安全性、动力性和舒适性有直接的关系。\n[0003] 对电动车上电流程进行状态机建模时，系统状态复杂，转换条件多、并且对实时性、可靠性要求比较高，这些都对模型的建立和修改造成了很大困难。使用普通的建模方法对复杂系统进行建模比较困难，很难表达出系统的时间因素要求。\n[0004] 已有的技术中电动汽车建模方法，不能满足系统建模在时间上的要求，存在以下几方面缺陷：\n[0005] 一、对系统结构复杂、针对性比较强的系统建模时，所用空间极大，不利于模型的扩充和修改。\n[0006] 二、普通的建模方法无法表达出软件的模块化和层次化，无法方便的表达系统中时间的要求。\n[0007] 三、部分建模方法本身存在模糊性和二义性，增加了系统的不稳定因素。\n发明内容\n[0008] 为解决现有技术中存在的以上问题，本发明公开了一种基于petri网的电动汽车状态机的建模方法。petri网具有精确的定义，有坚实的数学基础支撑，利用petri网进行建模，在层次化、时间特性、着色机制上对该系统进行建模扩展，避免了模糊性、不确定性和矛盾性，可以有效的对状态机进行建模分析。\n[0009] 在纯电动车动力系统控制过程中，涉及到电机控制器（IPU）、整车控制器（HCU）、电池管理系统（BMS）等电控单元的工作流程和状态转换。把整车运行状态分为：初始状态、上电状态、故障状态、正常行驶状态、慢充充电状态、快充充电状态、下电状态。根据外界条件对上述条件进行控\n[0010] 制。\n[0011] 本发明是一种基于Petri 网的纯电动汽车状态模型建模方法，主要应用于电动车及插电式混合动力汽车。\n[0012] 本发明具有采用以下技术方案。\n[0013] 一种基于Petri 网的纯电动汽车状态模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：\n[0014] （1）整车控制器(HCU)上电时，控制继电器使电机控制器、电池管理系统、仪表控制器按时序初始化相关参数，然后停留在初始状态（P1）；\n[0015] （2）当整车控制器(HCU)接收到外部钥匙信号（t1）时，首先按设定时序控制继电器使电机控制器、电池管理系统进入上电状态（P2），并对电机进行预充电；\n[0016] （3）当在上电状态中预充电未成功完成或者整车控制器（HCU）接收到电机控制器或电池管理系统的故障信号，或者整车控制器（HCU）诊断出车辆自身电器故障或机械故障时，所述纯电动汽车控制状态由上电状态（P2）跳转到故障状态（P6）；\n[0017] （4）当在上电状态中，同时满足以下条件时，纯电动汽车由上电状态（P2）转移到行驶状态（P3）：\n[0018] 电机预充电完成；\n[0019] 并且整车控制器（HCU）没有接收到电机控制器、电池管理系统的故障信号；\n[0020] 并且整车控制器（HCU）没有诊断出车辆自身电器故障、机械故障；\n[0021] 并且整车控制器（HCU）接收到驾驶员的档位信息和加速踏板信号；\n[0022] 并且整车控制器（HCU）没有通过CAN接收到外部快充请求信号（t3）和外部慢充请求信号（t4）时；\n[0023] （5） 当在上电状态中，整车控制器（HCU）如接收到外部快充请求信号（t3），并且整车控制器没有接收到油门踏板信息时和外部慢充请求信号（t4）时，纯电动汽车进入快速充电状态（P4）；\n[0024] （6） 在上电状态中，如整车控制器（HCU）接受到外部慢充请求信号（t4），并且没有接收到油门踏板信息时和外部快充请求信号（t3）时，纯电动汽车进入慢速充电状态（P5）；\n[0025] （7）当纯电动汽车控制在行驶状态（P3）中，当整车控制器（HCU）接收到驾驶员的停车信号，或钥匙位置不处于点火状态时（t5），所述纯电动汽车从行驶状态（P3）转移到下电状态（P7）；\n[0026] （8）当整车控制在快充状态（P4）时，当整车控制器（HCU）接收到快充完成标志信号后，等待预定时间，纯电动汽车从快充状态（P4）转移到下电状态（P7）；\n[0027] （9）当整车控制在慢充状态（P5）时，当整车控制器（HCU）接收到慢充完成标志信号后，等待预定时间，所述纯电动汽车从慢充状态（P5）转移到下电状态（P7）。\n[0028] 利用本发明的模拟方法对纯电动车进行状态机建模，能把复杂的模型很方便的表示出来，达到了稳定可靠的目的，而且有利于系统的模块化和模型的二次开发。\n附图说明\n[0029] 图1本发明纯电动汽车运行状态petri网；\n[0030] 图2本发明纯电动汽车运行状态模拟方法流程图。\n具体实施方式\n[0031] 下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。\n[0032] 本发明是一种基于Petri 网的纯电动汽车状态模型建模方法。主要应用于电动车及插电式混合动力汽车，主要建模步骤：整车控制器(HCU)检查上电信号进入初始状态，当钥匙处于点火状态时汽车进入上电状态并与电机控制器（IPU）、电池管理系统（BMS）通信完成上电流程，根据外界信号选择正常行驶状态、慢充充电状态、快充充电状态其中之一状态运行，运行结束时进入下电状态。与IPU、BMS通信完成下点状态。如果在任意状态下车辆出现故障，进入故障状态，如果故障严重，则由故障状态进入下电状态。利用petri网对该系统进行建模使其难度大大降低，层次结构清晰，在系统设计上实现同步，避免死锁，提高系统的安全性。\n[0033] 如图1所示为本发明纯电动汽车运行状态petri网。\n[0034] 如图2所示为本发明纯电动汽车运行状态模拟方法流程图。\n[0035] 本发明模拟方法包括以下步骤：\n[0036] 1当整车控制器HCU上电时，进行一系列的初始化，控制继电器使电机控制器、电池管理系统、仪表控制器按时序初始化相关参数，然后停留在初始状态P1，等待点火信号的到来。\n[0037] 2当整车控制器HCU接受到外部点火事件t1，整车控制进入上电状态，首先按时序控制继电器使电机控制器、电池管理系统完成上电，然后整车控制器发送消息告诉电机控制器、电池管理系统进入预充电状态，等待外部的预充电完成信息，当接收到预充电完成信息后，HCU断开预充电继电器，闭合主继电器，判别外部事件属于t2、t3、 t4、t11中的哪一个。最后跳转到下一个状态。\n[0038] 3在上电状态中预充电未成功完成或者接受到电机控制器或电池管理系统的故障信号，或者整车控制器诊断出车辆自身电器故障或机械故障时，此时满足条件t11条件，车辆控制状态从P2状态跳转的故障状态P6。\n[0039] 4在上电状态中，预充电成功完成，系统没有任何严重故障，接受到驾驶员的档位信息和加速踏板信号时，并且保证没有发现快充事件t3和慢充事件t4时，车辆控制状态实现从上电状态P2到行驶状态P3的转移。在P3状态，车辆接受外部传感器信号，并进行处理，实现整车行驶状态控制。\n[0040] 5在上电状态中，如若接受到外部快充请求事件t3，并且没有接受到油门踏板信息时和外部慢充请求事件t4时，车辆控制进入快速充电状态P4，在P4状态，整车控制器控制充电继电器的闭合，通过CAN总线进行消息通信，完成充电过程。当高压电池电量满足系统指标时进入步骤8或者快充中出现错误进入步骤10。\n[0041] 6在上电状态中，如若接受到外部慢充请求事件t4，并且没有接受到油门踏板信息时和外部慢充请求事件t3时，车辆控制进入快速充电状态P5，在P5状态，整车控制器通过PWM调制信号进行消息通信，完成慢充过程。当高压电池电量满足系统指标时进入步骤\n9或者慢充中出现错误进入步骤11。\n[0042] 7当整车控制在行驶状态中，当接收到驾驶员的停车信号，钥匙位置不处于点火状态时t5，整车控制从行驶状态转移到下电状态P7。整车控制在P7状态下，通过CAN总线通信，分别通知电机控制器、电池管理系统进入下电状态，电机控制器、电池管理系统各自完下电流程，并反馈给HCU，HCU接受到两个完成信号后，执行一系列下电操作。包括断开IPU、BMS、仪表控制器的供电继电器。等待一段事间，HCU切断自身供电继电器。下电流程到此结束。\n[0043] 8当整车控制在快充状态时，当接收到快充完成标志，然后等待一段时间，整车控制从快充状态转移到下电状态。当整车控制在慢充状态时，当接收到慢充完成标志，然后等待一段时间，整车控制从慢充状态转移到下电状态。当整车控制在快充状态时，当接收到快充未完成标志，整车控制从快充状态转移到故障状态。当整车控制在慢充状态时，当接收到慢充未完成标志，整车控制从慢充状态转移到故障状态。\n[0044] 9当整车控制在故障状态时，把车辆故障信息存入EEPROM。根据故障等级判别是否跳转，如果故障等级大于2级，整车控制从故障状态跳转到下电状态。\n[0045] 利用此种方法对纯电动车进行状态机建模，把复杂的模型很方便的表示出来，达到了稳定可靠的目的，而且有利于系统的模块化和模型的二次开发。\n[0046] 如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，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。