基于Cruise和Simulink的純電動車聯合仿真分析

鄧建明 龔循飛 于勤 李應華 易健

摘 要：在國家節能減排的大背景下，電動汽車應運而生。電動汽車的續航里程與能量消耗率是衡量電動汽車成熟水平的關鍵指標。文章提出一種聯合仿真分析方法：首先對動力總成系統主要零件進行數字化建模，應用MATLAB/ Simulink建立了整車控制策略模型，并應用 AVL CRUISE 軟件建立了原型車的整車模型，然后通過MATLAB_DLL接口模塊，實現了MATLAB/Simulink和CRUISE軟件的聯合仿真，最后通過仿真計算和實車測試對比，結果表明：該方法可以快速迭代優化整車控制策略并最終達到新能源車型的動力性和經濟性指標。

關鍵詞：電動汽車;Cruise;Simulink;參數匹配;仿真分析

中圖分類號：U469.72 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）12-15-02

Abstract： In the context of national energy conservation and emission reduction， Electric Vehicles came into being. The driving range and energy consumption rate of electric vehicles are the key indicators to measure the maturity level of electric vehicles. This paper proposes a Co-simulation analysis method： firstly， model the main parts of the powertrain system digitally， and establish a vehicle control strategy model with MATLAB/Simulink， and build a prototype model of the prototype vehicle using AVL CRUISE software， and then by MATLAB_DLL interface， which ?realizes the Co-simula -tion of MATLAB/Simulink and CRUISE software. Finally， the comparison between simulation results and real vehicle test shows that the method can optimize the vehicle control strategy quickly and iteratively and finally reach the Power & Economic performance indicators of the new energy vehicle.

Keywords： Electric Vehicle; Cruise; Simulink; Parameter Matching; Simulation Analysis

CLC NO.： U469.72 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-15-02

前言

目前，電動車在政策支持與技術創新的雙重助推下發展迅速，業內普遍認為的原因[1]：一是電動汽車在解決環境污染和能源短缺等問題方面具有優勢;二是目前我國電子商務產業促進了物流車輛的應用。所以電動物流車具有很大的發展潛力。

CRUISE[2]是一款在業界功能最強大、最穩定以及適用性最廣的整車和傳動系統性能分析的仿真工具;MATLAB/ Simulink[3]是MathWorks公司最著名的控制策略開發工具。本文結合兩者的優勢進行了聯合仿真分析。

1 整車參數及性能目標

整車尺寸是：5305×1860×1785mm，質量：3200（最大）/2000（整備），主要性能目標是續航里程（NEDC）：>300km，百公里加速小于14s。

2 總成參數匹配

2.1 驅動電機的參數匹配與選型

根據行業調研結果和車型要求，本文涉及的車型選用永磁同步電機。根據最高車速和最大爬坡度計算所需的電機峰值功率，根據常規車速、額定轉速與峰值轉速的要求，分別得到電機額定轉速和峰值轉速為1146轉和4500轉，然后根據額定轉矩和額定轉速計算額定功率為60kW，依據最大爬坡度計算電機峰值功率為120kW。

2.2 動力電池選型與參數匹配

依據電機外特性及電池電化學特性參數，結合整車參數和性能目標，運用Cruise 軟件建立電動物流車的整車模型，包括動力電池、驅動電機、主減速器、差速器、制動器、車輪以及控制策略模型（利用Simulink建立，見圖1黑色方框）等模塊。圖1是聯合仿真的軟件界面，運用Cruise軟件的聯合仿真接口MATLAB_DLL，最終建立的電動車聯合仿真模型如上圖1所示。

聯合仿真模型建立以后，本文選擇NEDC循環工況對模型進行仿真分析。在Cruise進行基于NEDC工況的仿真實驗，續航里程的仿真結果為329 km。

3 實車驗證及結論

3.1 仿真及實車驗證結果

根據制定的車輛運行策略，車輛行進在全油門百公里加速的工況下，其仿真結果如圖2所示，該工況下0-100km/h百公里加速時間是13.1s，實車驗證結果如圖3所示為12.81s。

3.2 結論

聯合仿真主要計算結果和實車測試結果對比，如表1，結果表明：該方法可以快速迭代優化整車控制策略并最終達到新能源車型的動力性和經濟性指標。

參考文獻

[1] 任田園，宋偉萍等.基于Cruise的電動汽車仿真分析[J].汽車實用技術，2018（21）：3-4.

[2] 李斯特技術中心（上海）.AVL Cruise User's Guide[G].2011.

[3] 孫忠瀟.Simulink仿真及代碼生成技術入門到精通[M].北京航空航天大學出版社2015.