基于MATLAB App Designer的電動汽車動力參數匹配

韋超毅 許哲 黃大明 徐光忠

摘 要：“節能發展，綠色環保”已成為當今社會最關切的主題，電動汽車因此迎來了發展熱潮。電動汽車的動力參數匹配是設計開發中的關鍵環節，能夠使電動汽車滿足基本的動力性及經濟性要求。文章參考某款電動汽車的整車參數和性能指標，基于MATLAB App Designer開發設計一款App，實現電動汽車的驅動電機、動力電池和傳動比的關鍵參數匹配。該款App能夠使電動汽車的參數匹配計算提供便利，也為后續應用程序開發及擴展提供參考。

關鍵詞：電動汽車;MATLAB;參數匹配;App Designer

中圖分類號：U469.72? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）15-04-04

Abstract： "Energy-saving development， green environmental protection" has become the most concerned topic in today's society， and electric vehicles have ushered in a development boom. The matching of dynamic parameters of electric vehicles is a key link in the design and development， which can enable electric vehicles to meet the basic dynamic and economic requirements. The article refers to the entire vehicle parameters and performance indicators of an electric vehicle， develops and designs an App based on MATLAB App Designer， and realizes the matching of key parameters of the electric vehicle's drive motor， power battery and transmission ratio. This App can facilitate the parameter matching calculation of electric vehicles， and also provide a reference for subsequent application development and expansion.

Keywords： Electric vehicle; MATLAB; Parameter matching; App Designer

CLC NO.： U469.72? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-04-04

前言

隨著近年我國社會經濟的持續快速發展，人們的生活水平不斷地提升，汽車保有量也在逐年遞增，汽車尾氣的排放造成的污染日益嚴重。全球各國為了應對這一嚴峻的問題，開始加大了對電動汽車的開發投入力度，電動汽車迎來了一次前所未有的發展熱潮。

電動汽車的出現對降低環境污染和減少石油資源消耗起到了至關重要的作用。電動汽車與傳統燃油汽車相比，具有清潔、安靜、效率更高的特點。在電動汽車的開發過程中，電動汽車的動力參數匹配是重要一環，其關系到整車的動力性和經濟性的表現。

動力性匹配計算繁瑣，需要根據整車參數及性能指標要求匹配出最大功率、動力電池和傳動比等關鍵參數。文章基于MATLAB App Designer設計一款App，用于電動汽車的動力參數匹配，旨在便于電動汽車的開發設計。其將理論基礎及晦澀難懂的電腦語言包裝成簡單易懂的圖形用戶界面，具有很強的實用性。該App界面簡潔、易于操作，能夠使設計人員提高使用效率，同時有效的降低時間成本。

2 整車參數及性能指標

電動汽車開發設計流程中，整車主要參數及性能指標都要先進行初步的擬定，后續一系列的設計過程都以此而展開。故本文電動汽車動力參數的匹配同樣需要根據電動汽車的整車參數以及性能指標要求來完成，這里參考使用某款電動汽車整車參數及性能指標，具體內容與數值如上表所示。

3 電動汽車動力參數匹配App設計

文章基于MATLAB App Designer開發設計一款App，將上述理論轉換成程序代碼，通過鍵入電動汽車主要參數及性能指標，讓程序執行匹配計算，實現電動汽車的驅動電機、動力電池、傳動比等參數匹配數值的輸出。

3.1 MATLAB App Designer簡介

MATLAB App Designer是Mathworks公司在MATLAB R2016a中正式推出的前系GUIDE的替代產品。其界面控件做了全面的更新，這是在MATLAB圖形系統轉向使用面向對象系統之后的一個重要的后續產品。它旨在順應Web的潮流，能幫助用戶利用新的圖形系統，操作簡便的設計更加美觀的GUI（Graphical User Interface，圖形用戶接口）[5]。用戶可以在App Designer設計工具中，通過拖放可視化組件來安排圖形用戶界面的設計布局，并使用集成編輯器快速編寫其行為，創建開發出專業的應用程序。

打開MATLAB，可在新建選項中選擇“App”或在面板命令行輸入“appdesigner”回車進入App Designer程序編輯界面。App Designer界面主要分為四個部分，分別是組件庫、設計/代碼視圖區、組件瀏覽器、組件屬性。組件庫中有豐富的組件，可供用戶拖選使用;在設計/代碼視圖區，可切換設計與代碼視圖，完成界面的設計及代碼編寫;組件瀏覽器，可實現大量組件的集中管理和重命名，便于代碼編寫時回調函數的調用及區分;右下側的組件屬性區域，可對組件大小、顏色等基礎屬性進行更改編輯。基礎主界面如圖1所示。

3.2 App交互界面設計

所設計的交互界面按作用可劃分為三個區域，數據輸入區、結果顯示區以及按鍵執行區。數據輸入區包含“性能指標”和“整車基本參數”兩部分，輸入相應的數據及參數;結果顯示區用于輸出并顯示參數匹配的結果;案件執行區位于界面底部，提供兩個按鍵用于執行程序和數據重置。根據以上要求需從組件庫中拖入多個“Edit Field”組件，供使用人員輸入初始的參數和輸出顯示計算結果，相應的還需拖入“Button”組件，用于啟動計算指令和實現重置數據的功能。通過對組件進行屬性編輯和排版美化，設計出的App交互界面如圖2所示。

3.3 App代碼編寫

App Designer的代碼編寫可在代碼視圖中完成，代碼視圖見圖3。代碼視圖灰色部分都是在畫布拖入組件后自動生成的默認代碼，這些代碼不可修改。

App Designer中可以通過添加回調函數、函數和屬性對App進行代碼編寫。回調函數是代碼編寫的核心，可以使用它來響應用戶交互。上述設計的App界面中的“匹配計算”以及“重置”按鈕的功能就需要添加回調函數來實現。具體操作是在組件瀏覽器中選中對應的“Button”組件，右鍵并選擇添加該組件的回調函數，代碼視圖中會出現白色背景可編輯部分，可在此對回調進行編寫。App功能的實現，主要集中在兩個“Button”組件的回調函數編寫上，編寫的回調代碼如圖4所示。

3.4 App運行及參數匹配結果

程序代碼經過調試后，可順利運行。在App的對應窗口中輸入上文選取的某款電動汽車的整車參數及性能指標，并點擊“匹配計算”按鈕，可在動力參數匹配結果的面板中得到計算結果。圖5為程序的運行結果。該App計算匹配出的電動汽車各關鍵參數如表2所示。

該匹配計算結果經過驗證，準確有效，說明代碼編寫無誤。匹配參數均為理論得出的滿足汽車預期動力性的最低參數要求。在開發設計中，可根據匹配得到的參數進行驅動電機、動力電池等部件的選型，傳動比選取的范圍為7.111≤i≤7.405。

4 總結

電動汽車開發和商業化是如今的大勢所趨。在電動汽車開發設計過程中，動力參數的匹配是一切后續開發工作的基礎。MATLAB App Designer是一個全新的平臺，它為應用程序布局提供了一個現代化的、用戶友好的環境，且操作方便、實用性強。基于MATLAB App Designer設計了一款App，實現了關鍵動力參數的匹配，為電動汽車開發提供便捷，提高了工作效率。后續的研究可以完善并擴展該App的功能，對匹配原理進行優化改進，甚至是實現驅動電機、動力電池等部件選型。

參考文獻

[1] 余志生.汽車理論[M].五版.北京：機械工業出版社，2009，3.

[2] 周飛鯤.純電動汽車動力系統參數匹配及整車控制策略研究[D].吉林大學，2013.

[3] 薛國森.基于MotoTron的電動汽車整車控制策略的研究[D].南寧：廣西大學，2017.

[4] 徐仕華.純電動汽車動力驅動系統與性能研究[D].南昌：南昌大學， 2012.

[5] MathWorks發布包含MATLAB和Simulink系列的2016a版本[J].單片機與嵌入式系統應用，2016，16（05）：87-88.