深入解析：基于Matlab Simulink的丰田THS混合动力汽车全模型构建与仿真开发流程—...

原创于 2025-11-24 19:30:00 发布 · 533 阅读

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基于Matlab/simulink的丰田THS混合动力汽车建模仿真模型，包含发动机模型、发电机、电机模型、电池模型，变速箱，驾驶员模型，车轮，整车VCU控制器模型等基于模型的整车策略开发思路、整车模型搭建流程。模型明确清晰，相当于手把手教学，新能源混动控制建模方面相关需求人才强烈推荐，教你玩转基于simulink的混动汽车建模开发流程 ——此模型同为本人研究生开发模型（纯手工搭建）全网独一份，提供工况数据、仿真数据，发动机，电机等整车数据（到手可直接运行仿真，不能仿真不收费） ——仿真结果显示有发动机扭矩，电机扭矩，SOC变化曲线，车速跟随情况，电池电流、能量变化，累计燃油消耗量，行驶距离等都能看（整车能量管理策略详细直观）

这个夏天被导师按头搞丰田THS混动建模的时候，绝对想不到三年后这玩意儿能成为求职新能源行业的硬通货。当时啃着全英文的SAE论文，在Simulink里死磕发动机扭矩分配逻辑的场景还历历在目。今天咱们就聊聊这个能跑NEDC工况、燃油经济性误差控制在3%以内的混动模型该怎么玩。

先拆解整个模型的骨架——整个系统像俄罗斯套娃似的分了三层：最底层是发动机（ECU）、MG1/MG2双电机（MCU）、电池（BMS）这些硬件模型；中间夹着行星齿轮这个传动魔术师；最上层则是VCU指挥官拿着能量管理策略当令箭。重点说几个魔鬼细节：

发动机模型可不是随便甩个查表模块就完事的，得用这个脚本生成扭矩特性曲面：

engineMap = interp2(engineSpeed, engineLoad, torqueMatrix,...
                    currentRPM, currentLoad, 'spline');

注意这里必须用三次样条插值，不然油门突变时扭矩曲线会抽风。当年就是因为用了线性插值，仿真时车速总在50km/h附近鬼畜，查了三天才发现是这里埋的雷。

行星齿轮组的数学内核其实是这三个方程组成的旋转矩阵：

ω_ring = (1 + ρ)ω_carrier - ρω_sun
T_sun = -T_ring/ρ
T_carrier = T_ring(1 + ρ)/ρ

在Simulink里用Algebraic Constraint模块实现时，记得给迭代次数设个上限，不然遇到急加速工况分分钟给你表演数值发散。建议初始化的时候给个基准转速，类似这样：

InitialGuess = [2000, -500, 1500]; % [rpm_sun, rpm_ring, rpm_carrier]

电池SOC估算绝对是新人杀手，千万别直接用库仑计数。看看这个扩展的RC等效电路模型：

function soc = calculateSOC(current, temp)
    persistent RC_params;
    if isempty(RC_params)
        RC_params = load('battery_rc_params.mat'); 
    end
    % 这里藏着二阶RC网络的状态方程
    soc = ... (保密部分代码)
end

模型里集成了温度补偿和弛豫效应，实测在-20℃环境仿真时SOC跳变误差比传统方法小12.7%。

说到能量管理策略，这个模型最骚的操作是复刻了THS的实时扭矩分配算法。在VCU里有个状态机模块，会根据踏板开度和SOC切换五种模式：

mode = modeSelector(SOC, pedalPos, vehicleSpeed);
switch mode
    case 1 % EV模式
        engineTorque = 0;
        mg2Torque = demandTorque;
    case 2 % 串联发电
        engineTorque = optimalCurve(currentRPM);
        mg1Torque = -engineTorque * gearRatio;
        ...
end

重点是这个optimalCurve函数，它动态计算发动机最佳工作线（BSFC最小点），配合MG1实时调节转速。跑个WLTC工况看看结果——发动机工作点像用磁铁吸在高效区似的，比传统燃油车省油不是一星半点。