一种纯电动汽车动力性仿真系统技术方案

本发明专利技术涉及一种纯电动汽车动力性仿真系统。其特征在于包括电池模块、电机模块、整车模块、控制器模块、循环工况模块和显示器模块，整车模块中还包括制动模块，制动模块中包括附着子模块，控制器模块采用ＰＷＭ斩波进行控制，该系统基于ｍａｔｌａｂ软件对平地和爬坡工况、循环工况进行仿真。上述一种纯电动汽车动力性仿真系统，不仅可以模拟仿真汽车动力性的３个指标：最高车速、加速能力、最大爬坡度，还可以模拟仿真循环工况，以预测汽车的续驶里程，也可以模拟汽车的制动情况，预测出汽车的最小制动距离和制动时间，用户可以通过采用矩阵运算的方式优化出汽车的最佳传动比以提高汽车的动力性和续驶里程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纯电动汽车动力性仿真系统。
技术介绍
纯电动汽车动力性匹配涉及到电池，电机及其控制器，传动系 传动比和整车的一 些参数，如何在产品制造出来前，根据整车的总体参数，选择电池，电机及其控制器，传动系 传动比，预测纯电动汽车是否满足厂家所要求的动力性和续驶里程要求，从而指导对电池， 电机及其控制器，传动系传动比等相关参数的选型，是一个非常重要的问题。目前主要有两种方法一种是图解法，这种方法简单快捷，但考虑的因素比较少， 不能预测一些具体的电机特性，优化功能薄弱，并且几乎不能有效判断纯电动汽车续驶里 程，因此准确性也比较低。另一种是通过理论建模变成软件程序，但因为程序结构不同，具 体模型差异等原因，造成不同软件仿真精度的差异。在目前纯电动汽车动力性仿真领域，几乎所有软件都是以传统内燃机动力性仿真 为内核，即其中的电机模块，采用直接输入电机外特性的方式进行仿真，其本质仍然是一个 内燃机，没有注意到电机在不同工况下运行时其特性与内燃机的差异，比如外特性浮动较 内燃机大等，因此造成在进行纯电动汽车动力性仿真时精度不够高等缺点，同时也不利于 优化电机内部的一些参数以优化汽车相关性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种纯电动汽车动力性仿真 系统的技术方案。所述的一种纯电动汽车动力性仿真系统，其特征在于包括电池模块、电机模块、整 车模块、控制器模块、循环工况模块和显示器模块，整车模块中还包括制动模块，制动模块 中包括附着子模块，控制器模块采用PWM斩波进行控制，该系统基于matlab软件对平地和 爬坡工况、循环工况进行仿真，对平地和爬坡工况的仿真如下系统首先给控制器设定一个固定的占空比，电机根据控制器信号输出转矩和转 速，系统判断电机旋转方向正反，当电机旋转方向为反时，说明用户在初始设定参数时发生 错误，或者电机输出转矩不能满足工况要求，程序停止，需返回检查原因并进行重新设定； 当电机旋转方向为正时，系统根据汽车传动系传动比、轮胎胎径计算出车速，同时根据车速 计算出汽车阻力，然后判断车速是否趋于稳定，当车速趋于稳定时，说明汽车此时已达到最 大车速，程序结束，输出结果，当车速没有达到稳定时，把计算出来的阻力信号反馈给电机， 系统重新判断电机旋转方向，重复上述过程；对循环工况仿真如下系统给控制器设定一个占空比，电机输出转矩转速，并判断电机旋转方向正反，当 电机旋转方向为反时，说明用户在初始设定参数时发生错误，或者电机输出转矩不能满足工况要求，程序停止，需返回检查原因并进行重新设定；当电机旋转方向为正时，系统根据汽车传动系传动比、轮胎胎径计算出车速，同时根据车速计算出汽车阻力，并把阻力反馈给 电机，接着系统用模型计算出来的汽车实际车速V与循环工况的理论车速V'进行对比，当 实际车速V与理论车速V'之差的绝对值小于系统设定值m时，则说明此时加速踏板位置 合理，保持占空比不变，如果实际车速ν与理论车速ν'之差的绝对值大于系统设定值m，系 统需再判定实际车速ν是否大于理论车速ν ’，如是，则减小占空比，降低电机转矩转速，如 否，则加大占空比，增加电机转矩转速，当系统检测到循环工况运行完毕后，程序结束，输出 结果。所述的一种纯电动汽车动力性仿真系统，其特征在于所述的整车模块工作过程如 下整车模块先从电机模块中取得电机转速信号并将其转化成车速，然后车速分3条路径 运行，第1条路径对车速进行滤波求导，计算出加速阻力，第2条路径则根据用户输入的迎 风面积、风速、风阻系数计算出风阻，第3条路径是把车速信号导入到路面输入模块中，计 算出路面坡道总阻力，将上述3条路径最后计算出的总阻力汇总反馈到电机模块中作为电 机的外部负载转矩，另外，系统初始运行时会判断程序是否在运行循环工况，如是，则制动 模块中会产生相应的制动力反馈到电机模块中作为电机的外部负载转矩，如否，则制动模 块不产生制动力。所述的一种纯电动汽车动力性仿真系统，其特征在于所述的循环工况模块工作过 程如下循环工况模块先从整车模块中取得车速信号，然后用lookup速度路程表格中的数 据与之进行逻辑比较，把计算得出的占空比输入到控制器模块中，另外循环工况模块中对 lookup速度路程表格的速度以时间为变量进行求导，判断求导出来的加速度的正负，如力口 速度为正，则输出逻辑1给制动模块，如加速度为负，则输出逻辑0给制动模块。所述的一种纯电动汽车动力性仿真系统，其特征在于所述的制动模块工作过程如 下制动模块从整车模块取得实际车速信号，再从循环工况模块取得理论车速信号，然后在 比较子模块中对他们进行比较计算得出初步的制动器制动力，并对它们限值，接着把初步 计算得到的制动力输入附着子模块，另外在循环工况模块中给出制动器控制逻辑，当逻辑 值为1时，附着子模块的制动力输出到整车模块，当逻辑值为0时，则系统默认输入到整车 模块的制动力值为0，接着系统根据制动力输出的实际情况进行逻辑判断，并把逻辑判断值 输出到控制器模块作为加速踏板控制逻辑。所述的一种纯电动汽车动力性仿真系统，其特征在于所述的附着子模块工作过程 如下附着子模块先从制动器模块中取得制动力信号，然后根据用户输入的前后轮制动力 分配系数分别分配给前轮制动器制动力和后轮制动器制动力，系统将前轮制动器制动力、 前轮负荷计算子模块输出的前轮附着力的最小值和后轮制动器制动力、后轮负荷计算子模 块输出的后轮附着力的最小值相加构成汽车总制动力，输出给整车模块，同时将汽车总制 动力除以汽车总重得到的加速度值反馈给前轮负荷计算子模块和后轮负荷计算子模块。上述一种纯电动汽车动力性仿真系统，不仅可以模拟仿真汽车动力性的3个指标最高车速、加速能力、最大爬坡度，还可以模拟仿真循环工况，以预测汽车的续驶里程， 也可以模拟汽车的制动情况，预测出汽车的最小制动距离和制动时间，用户可以通过采用 矩阵运算的方式优化出汽车的最佳传动比以提高汽车的动力性和续驶里程，其仿真精度 高，有利于优化电机内部的一些参数以优化汽车相关性能。附图说明图1为本专利技术平地和爬坡工况仿真的结构框图；图2为本专利技术平地和爬坡工况仿真的流程图；图3为本专利技术循环工况仿真的结构框图；图4为本专利技术循环工况仿真的流程图；图5为本专利技术整车模块的流程图；图6为本专利技术循环工况模块的流程图；图7为本专利技术制动模块的流程图；图8为本专利技术附着子模块的流程图。具体实施例方式一种纯电动汽车动力性仿真系统，包括电池模块1、电机模块2、整车模块3、控制 器模块4、循环工况模块5和显示器模块6，电机模块2适用于各种永磁无刷电机，整车模 块3可以输入传动系传动比、转动惯量、整车质量等相关参数，整车模块3中还包括制动模 ±夬，制动模块中包括附着子模块，控制器模块4采用PWM斩波进行控制，各个模块都可进行 相关的参数设定以满足使用者的要求。用户可以根据实际设计需要设定电机、电池、整车参 数以及路面的相关参数，控制器模拟的是加速踏板，各模块之间的信号传递如下如图1所 示，控制器模块4根据电机模块2提供的3相霍尔信号，给电机输入一定规律的电流，电机 模块2给整车模块3提供转矩和转速信号，整车模块3再根据路面和外界环境情况反馈给 电机模块2 —个负载；在进行循环工况仿真时，如图3所示，循环工况模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯电动汽车动力性仿真系统，其特征在于包括电池模块（１）、电机模块（２）、整车模块（３）、控制器模块（４）、循环工况模块（５）和显示器模块（６），整车模块（３）中还包括制动模块，制动模块中包括附着子模块，控制器模块（４）采用ＰＷＭ斩波进行控制，该系统基于ｍａｔｌａｂ软件对平地和爬坡工况、循环工况进行仿真，对平地和爬坡工况的仿真如下：系统首先给控制器设定一个固定的占空比，电机根据控制器信号输出转矩和转速，系统判断电机旋转方向正反，当电机旋转方向为反时，说明用户在初始设定参数时发生错误，或者电机输出转矩不能满足工况要求，程序停止，需返回检查原因并进行重新设定；当电机旋转方向为正时，系统根据汽车传动系传动比、轮胎胎径计算出车速，同时根据车速计算出汽车阻力，然后判断车速是否趋于稳定，当车速趋于稳定时，说明汽车此时已达到最大车速，程序结束，输出结果，当车速没有达到稳定时，把计算出来的阻力信号反馈给电机，系统重新判断电机旋转方向，重复上述过程；对循环工况仿真如下：系统给控制器设定一个占空比，电机输出转矩转速，并判断电机旋转方向正反，当电机旋转方向为反时，说明用户在初始设定参数时发生错误，或者电机输出转矩不能满足工况要求，程序停止，需返回检查原因并进行重新设定；当电机旋转方向为正时，系统根据汽车传动系传动比、轮胎胎径计算出车速，同时根据车速计算出汽车阻力，并把阻力反馈给电机，接着系统用模型计算出来的汽车实际车速ｖ与循环工况的理论车速ｖ′进行对比，当实际车速ｖ与理论车速ｖ′之差的绝对值小于系统设定值ｍ时，则说明此时加速踏板位置合理，保持占空比不变，如果实际车速ｖ与理论车速ｖ′之差的绝对值大于系统设定值ｍ，系统需再判定实际车速ｖ是否大于理论车速ｖ′，如是，则减小占空比，降低电机转矩转速，如否，则加大占空比，增加电机转矩转速，当系统检测到循环工况运行完毕后，程序结束，输出结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍文光，侯永涛，江洪，齐伟华，周小福，陈方立，鲍君敏，何志刚，廖学良，江浩斌，盘朝奉，徐兴，陈燎，陈龙，周孔亢，高非，陈昆山，
申请(专利权)人：新大洋机电集团有限公司，江苏大学，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]