纯电动汽车simulink模型介绍,包括驾驶员、VCU、MCU和电机、BMS和电池、变速器、主减速器、整车、仪表盘

纯电动汽车simulink模型介绍,包括驾驶员、VCU、MCU和电机、BMS和电池、变速器、主减速器、整车、仪表盘

1.0 驾驶员模块

驾驶员模块实现人工驾驶和跟随循环工况自动驾驶两种模式切换。在跟随循环工况自动驾驶模式下,由 PI 控制器根据当前速度与目标速度偏差,不断调整加速踏板和制动踏板开度,以达到车速跟随效果;人工驾驶时将加速踏板开度和制动踏板开度传递给 VCU,以获得转矩,驱动整车行驶。
在这里插入图片描述

1.1 工况选择

在这里插入图片描述

1.2 PI控制

在这里插入图片描述

1.3 手动自动切换

在这里插入图片描述

2.0 VCU模块

VCU 模型的主要功能是完成整车运行模式的管理,整车扭矩需求管理以及电机工作模式选择。整车运行模式的管理包括充电模式上下电管理,放电模式上下电管理以及紧急故障模式下电管理;整车需求扭矩管理则是综合驾驶员扭矩需求,电池输出能力以及电机输出能力给出最终的整车目标转矩;电机
工作模式是根据当前的整车踏板以及档位等状态判断出电机应该处于哪种模式。VCU 模型的上层模块图如下:
在这里插入图片描述

2.1 整车管理

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.0 MCU和电机模块

电机模型主要功能是在考虑温度的影响下,先根据输入转矩和转速计算电机输入功率,当然此时已经受到电池输出能力限制。之后再计算实际输出的转矩和转速,当然也受到电机输出能力的限制。
值得一提的是电机的输出功率在换挡时为 0。
电机热模型的输入功率热损失,是由电机的输入功率和电机的输出功率的差值来计算。
在这里插入图片描述
电机本体模块和电机温度计算模块。

3.1 风扇切换逻辑

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.0 变速器模型

变速器的功能是根据不同的传动比,传递发动机或者电机的转速和驱动转矩,以实现降速增扭,变速器速比选择通过对踏板位置和车速进行二维查表获得。
影响变速器传递转矩的因素包括传动比、部件惯性和齿轮传动摩擦损失等。根据经验公式对这些影响因素建立模型。
在这里插入图片描述

4.1 转矩损失计算

在这里插入图片描述

4.2 自动变速器换挡原理

变速控制模块 D2 通过输入当前档位和油门开度来进行二维查表,得到当前工况下的 V_down 和 V_up。当此时车速高于 V_up 时升档,当此时车速低于V_down 时降档。下图给出自动变速器换挡原理:
在这里插入图片描述

5.0 主减速器模型

主减速器模块在动力传动路线上起到减速增扭的作用,建模时,该模块在前向计算路径上考虑了摩擦转矩损失和加速惯性转矩的影响。摩擦转矩损失通常认为是定值 fd_loss,但当齿轮不转动时,规定改值为 0。
在这里插入图片描述

6.0 车轮模型

得到主减速器传递的转速和转矩,根据路面附着系数,输出驱动整车的牵引力和车轮的滑移率。
在这里插入图片描述

6.1 前轮模型

在这里插入图片描述
驱动力力矩由主减速器传递来的转矩与惯性力矩、拖拽力矩之差算得

驱动力由驱动力力矩与车轮半径之比求得

机械制动力由制动力乘以制动系数

牵引力为驱动力与制动力之差

车轮与地面间能达到的最大附着力计算

6.2 前轴轴荷模型

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

6.3 车轮轮速模型

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

7.0 车速模型

根据驱动力和汽车行驶时产生的阻力,计算出汽车能达到的车速。
在这里插入图片描述

7.1 空气密度与重力加速度模型

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

7.2 纵向动力学

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

8.0 BMS和电池

三星 INR18650-33G 磷酸铁锂电池的外特性,基于电池单体建模搭建,充分反映电池单体及总成工作特性;能够模拟电池充放电时SOC、温度、电池端电压变化,并综合考虑了 SOH 对电池容量的影响;SOC、温度、充放电电流对电池端电压影响;电池充放电电流及欧姆电阻极化电阻对电池升温的影响等。

本模型主要包括电池 RC 模块、电池参数设置模块、电池老化模块、电池热学模块和电池电流分流模块 5 个基本模块以及电池充电模块和电池放电功率限制模块 2 个附加模块。
在这里插入图片描述

8.1 电池2阶RC模型

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

8.2 电池参数设置

在这里插入图片描述

8.3 电池老化

10-25-45℃
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

8.4 电池热学

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

9.0 仪表模块

仪表模型主要功能是根据 SOC 和电池容量计算剩余能量和剩余里程,并且根据车速计算已行驶的距离。
在这里插入图片描述

### 电动汽车 Simulink 模型各部件的实现与集成 #### 驾驶员模型 驾驶员行为可以通过输入信号来模拟,通常采用阶跃函数或正弦波等形式表示加速踏板位置制动踏板力。这些信号作为车辆控制单元 (VCU) 的输入[^1]。 ```matlab % 创建一个简单的驾驶循环信号 time = linspace(0, 60, 60*10); % 时间向量(秒) accelerator_input = sin(time/5)*0.5 + 0.5; % 加速踏板开度变化规律 brake_input = zeros(size(time)); % 初始刹车状态为零 ``` #### 车辆控制单元 (VCU) VCU 是整个系统的中央控制器,负责接收来自驾驶员其他传感器的信息,并据此调整电机转矩请求以及能量管理策略。这可以在 MATLAB/Simulink 中通过 Stateflow 或 S-Function 实现逻辑决策过程。 #### 电机控制单元 (MCU) MCU 接收到来自 VCU 的指令后会计算所需的电流大小并驱动逆变器工作从而调节电动机的速度方向。这部分可以利用 Simscape Electrical 库构建详细的电力电子电路仿真环境。 ```matlab % 定义三相交流感应马达参数 induction_motor = simscape.Electrical.Machines.ACIM; set_param(induction_motor,'RatedPower','75e3'); % 功率单位瓦特 set_param(induction_motor,'NominalVoltage','400'); % 输入电压伏特 ``` #### 电池管理系统 (BMS) 动力电池组 为了准确反映实际运行情况下的 SOC 变化趋势,在 Simulink 下建立基于物理原理的动力锂电池动态特性方程是非常必要的;而 BMS 要用于监控单体电芯温度、电压等重要指标以保障安全性延长使用寿命。Simscape Battery 工具箱提供了多种预定义好的元件可供选用。 ```matlab battery_pack = simscape.Battery.LiIonBatteryStack; set_param(battery_pack,'NumberOfCellsInSeries','96'); set_param(battery_pack,'Capacity','80Ah'); ``` #### 传动系统(变速器 & 减速器) 对于固定齿比设计来说,只需简单设置好齿轮副间的转动惯量比例关系即可完成建模任务;而对于 AMT/DCT 类型则需额外考虑同步机构动作时序等因素的影响。SimDriveline 提供了丰富的机械连接件库支持复杂动力传输路径搭建。 #### 整车动力学性能分析模块 该部分要关注于研究汽车行驶过程中所受外力作用下产生的加速度响应特征及其稳定性表现形式等问题。CarSim/MATLAB Interface 插件能够帮助工程师快速导入 CAD 数据文件进而开展多刚体运动学求解作业。 #### 仪表显示界面开发工具包 最后关于 HMI 方面的工作,则建议调用 Instrument Control Toolbox 来定制个性化的 LCD 屏幕布局方案以便更直观地呈现给最终用户查看当前工况信息如剩余续航里程数预测值之类的内容。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值