基于Matlab的纯电动客车动力系统匹配及仿真

魏 琳, 刘 涛, 徐 彪, 魏洋洋， 陈 波, 朱岩朋

(中通客车控股股份有限公司, 山东 聊城 252000)

汽车的动力性能是非常重要的[1-5]，随着仿真技术的应用日渐成熟，通过应用Matlab技术来对汽车性能进行仿真，可以事先大致了解汽车的部分性能。本文基于Matlab对纯电动客车动力系统进行匹配和仿真分析。

1 纯电动客车动力匹配及仿真平台的建立

本文主要结合动力性试验，对试验数据进行分析处理，从加速时间、最大爬坡度、最高车速等方面来评价该车型的动力性能，从而为该车型动力性的评价和改进提供可靠的依据。数据处理与分析依托于Matlab/GUI 编写的可视化人机交互界面，可以方便地进行数据读取、计算、图形生成、结果保存与图片保存[6-7]，降低了后期试验数据处理难度，对后续研究工作提供了便利。

Matlab/GUI 图形用户界面是由各种图形对象(Object)包括窗口、光标、按键、菜单、文字说明等构成[8-10]。在GUIDE平台中，能对于自定义界面中的菜单和各个空间的位置进行个性化布置，还能够对属性进行编辑，从而使设计出来的用户界面达到其个性化的要求。

Matab/GUI与其他的用户界面设计不同，用户能够对于界面进行个性化的设计，使应用程序的主要框架和基本功能按照特定的逻辑来实现，包括窗口、图标、菜单、按钮等。用户能够根据一定的软件开发工具来实现代码的自动生成，从而在Matab/GUI界面中进行运算，完成控制代码的设计与实现。

首先选取static text、listbox、pop_up menu、push button等控件搭建系统匹配平台界面。其匹配示意图如图1所示。

其次，通过构建平台，设计静态文本、动态文本，进行属性设置。

最后，编写控件的callback函数，通过源程序的编写，实现控件间的基本功能，如，将用户信息user_information.xls导入到用户login.m文件，将中通标志图片保存为icon2.jpg，通过编写OpeningFcn源程序，实现用户权限的设定。

电机匹配计算界面的部分源代码程序及动力性仿真界面图分别如图2和图3所示。

图2 电机匹配计算部分源代码程序

图3 汽车动力性仿真界面

2 纯电动客车动力匹配及仿真结果

电池组布置方案如下：4个250 kg电池组布置在汽车尾部，200 kg、150 kg各4组分别布置在客车后轮的后部。根据整车参数及输入界面中相关电机、电池参数，得出的仿真结果如图4和图5所示。

图4 速度、加速度与行驶距离曲线

图4是欧洲 NEDC 工况下速度、加速度与行驶距离的曲线。从图中可以看到，汽车的行驶状况比较平稳，最高车速达到 75 km/s。

图5(a)为0～40 km/h 的车辆爬坡曲线，(b)为0～50 km/h 的车辆加速性能曲线。从图中可以看出，车辆的行驶速度从0～50 km/h 加速所需的时间小于 25 s，最高车速在 75 km/h 左右。试验结果满足性能设计要求。

为了对电动客车的续航里程进行有效计算，本文在稳态行驶工况的条件下，在系统界面中对计算任务进行确定，电动客车以40 km/h行驶300 km，在确定电动汽车的剩余电池电量一定的时候，来进行最大形式距离的仿真，从而获得电动客车的续驶里程。

假设初始的电池电量是90%，当电动客车行驶到电量为27%时，汽车行驶的距离为250 km，这符合电动客车电池续航里程要求。

从仿真结果能够发现，电动客车的车速最高为75 km/h，最大的爬坡度为22%，0～50 km/h的加速时间是24 s，续驶里程大于250 km，各项性能均满足设计要求。

3 结束语

本文的软件仿真结果表明，电动客车的最高车速、最大爬坡度、0～50 km/h的加速能力及续驶里程均达到设计要求。