基于Matlab的純電動客車動力系統(tǒng)匹配及仿真

魏 琳, 劉 濤, 徐 彪, 魏洋洋， 陳 波, 朱巖朋

(中通客車控股股份有限公司, 山東 聊城 252000)

汽車的動力性能是非常重要的[1-5]，隨著仿真技術(shù)的應(yīng)用日漸成熟，通過應(yīng)用Matlab技術(shù)來對汽車性能進行仿真，可以事先大致了解汽車的部分性能。本文基于Matlab對純電動客車動力系統(tǒng)進行匹配和仿真分析。

1 純電動客車動力匹配及仿真平臺的建立

本文主要結(jié)合動力性試驗，對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理，從加速時間、最大爬坡度、最高車速等方面來評價該車型的動力性能，從而為該車型動力性的評價和改進提供可靠的依據(jù)。數(shù)據(jù)處理與分析依托于Matlab/GUI 編寫的可視化人機交互界面，可以方便地進行數(shù)據(jù)讀取、計算、圖形生成、結(jié)果保存與圖片保存[6-7]，降低了后期試驗數(shù)據(jù)處理難度，對后續(xù)研究工作提供了便利。

Matlab/GUI 圖形用戶界面是由各種圖形對象(Object)包括窗口、光標、按鍵、菜單、文字說明等構(gòu)成[8-10]。在GUIDE平臺中，能對于自定義界面中的菜單和各個空間的位置進行個性化布置，還能夠?qū)傩赃M行編輯，從而使設(shè)計出來的用戶界面達到其個性化的要求。

Matab/GUI與其他的用戶界面設(shè)計不同，用戶能夠?qū)τ诮缑孢M行個性化的設(shè)計，使應(yīng)用程序的主要框架和基本功能按照特定的邏輯來實現(xiàn)，包括窗口、圖標、菜單、按鈕等。用戶能夠根據(jù)一定的軟件開發(fā)工具來實現(xiàn)代碼的自動生成，從而在Matab/GUI界面中進行運算，完成控制代碼的設(shè)計與實現(xiàn)。

首先選取static text、listbox、pop_up menu、push button等控件搭建系統(tǒng)匹配平臺界面。其匹配示意圖如圖1所示。

其次，通過構(gòu)建平臺，設(shè)計靜態(tài)文本、動態(tài)文本，進行屬性設(shè)置。

最后，編寫控件的callback函數(shù)，通過源程序的編寫，實現(xiàn)控件間的基本功能，如，將用戶信息user_information.xls導(dǎo)入到用戶login.m文件，將中通標志圖片保存為icon2.jpg，通過編寫OpeningFcn源程序，實現(xiàn)用戶權(quán)限的設(shè)定。

電機匹配計算界面的部分源代碼程序及動力性仿真界面圖分別如圖2和圖3所示。

圖2 電機匹配計算部分源代碼程序

圖3 汽車動力性仿真界面

2 純電動客車動力匹配及仿真結(jié)果

電池組布置方案如下：4個250 kg電池組布置在汽車尾部，200 kg、150 kg各4組分別布置在客車后輪的后部。根據(jù)整車參數(shù)及輸入界面中相關(guān)電機、電池參數(shù)，得出的仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 速度、加速度與行駛距離曲線

圖4是歐洲 NEDC 工況下速度、加速度與行駛距離的曲線。從圖中可以看到，汽車的行駛狀況比較平穩(wěn)，最高車速達到 75 km/s。

圖5(a)為0～40 km/h 的車輛爬坡曲線，(b)為0～50 km/h 的車輛加速性能曲線。從圖中可以看出，車輛的行駛速度從0～50 km/h 加速所需的時間小于 25 s，最高車速在 75 km/h 左右。試驗結(jié)果滿足性能設(shè)計要求。

為了對電動客車的續(xù)航里程進行有效計算，本文在穩(wěn)態(tài)行駛工況的條件下，在系統(tǒng)界面中對計算任務(wù)進行確定，電動客車以40 km/h行駛300 km，在確定電動汽車的剩余電池電量一定的時候，來進行最大形式距離的仿真，從而獲得電動客車的續(xù)駛里程。

假設(shè)初始的電池電量是90%，當(dāng)電動客車行駛到電量為27%時，汽車行駛的距離為250 km，這符合電動客車電池續(xù)航里程要求。

從仿真結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，電動客車的車速最高為75 km/h，最大的爬坡度為22%，0～50 km/h的加速時間是24 s，續(xù)駛里程大于250 km，各項性能均滿足設(shè)計要求。

3 結(jié)束語

本文的軟件仿真結(jié)果表明，電動客車的最高車速、最大爬坡度、0～50 km/h的加速能力及續(xù)駛里程均達到設(shè)計要求。