CN110989400A - 一种纯电动汽车性能仿真*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯电动汽车性能仿真***，包括控制模块、驾驶员模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块、整车模块。本发明通过在Matlab/Simulink环境中建立的纯电动汽车性能仿真***，结构简单清晰，运行速度快，同时该纯电动汽车性能仿真***中所有的模型和脚本都可以在Matlab软件中打开查看，方便操作者理解其仿真计算原理、掌握操作方法，以及该仿真***中参数输入使用.m脚本文件，通过配置脚本文件定义纯电动汽车各个模块的参数，能够灵活自由更改参数，不容易出错，另外该仿真***的输入参数采用整车研发项目中最新的实际参数，仿真精度高，仿真结果可以为项目车型性能评估提供参考，具有很好的工程实际指导意义。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车洁技术领域，具体涉及一种纯电动汽车性能仿真***。
背景技术
日益严重的环境和能源问题促使汽车向着清洁、高效和可持续的方向发展。纯电动汽车可视为无尾气排放，具有节能环保、使用成本低等优点，因此纯电动汽车项目的开发越来越受到业界的重视。性能仿真分析是纯电动汽车项目开发过程中非常重要的一个环节，通过仿真分析，支持动力总成选型，可以初步评估动力性经济性是否满足预期指标，同时通过仿真分析，可以缩短项目的开发周期及减少试验验证的费用，从而提高项目产品在市场上的竞争力，降低项目开发风险。
当前行业内使用最多的汽车性能仿真工具是AVL公司开发的Cruise和Advisor两种。Cruise可以进行多种汽车的性能仿真，包括纯电动汽车的仿真，是目前各汽车主机厂使用最广泛的性能仿真工具。但是Cruise不是一种开源的软件，使用其进行仿真时只能选择软件内已有的选项进行更改，计算方式全部被封装在软件之中，无法查看、修改计算方法，灵活性较差，不便于对多种车型参数、计算数据的自定义。Advisor软件目前公开的最新版本还是Advisor 2002版，由于版本长时间未更新，Advisor软件中的汽车模型和参数早已不能适用当前电动汽车的仿真需求。目前Advisor作为一款开源软件，主要被各高校和科研机构用来进行仿真理论的研究和初步验证，汽车主机厂很少用其来进行整车开发项目的仿真分析，已不具备太多的工程实际指导价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯电动汽车性能仿真***，通过在Matlab/Simulink环境中建立的仿真***，该仿真***的参数输入使用.m脚本文件，且输入的参数采用整车研发项目中最新的实际参数，同时纯该仿真***的各个模块中的各个信号均可使用Scope示波器进行实时观测，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种纯电动汽车性能仿真***，包括控制模块、驾驶员模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块、整车模块，所述驾驶员模块与控制模块通讯连接，所述电池模块与附件模块电性连接，所述附件模块与电机模块电性连接，所述电机模块减速器模块电性连接，所述减速器模块与整车模块电性连接，所述整车模块与控制模块通讯连接，所述控制模块与电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块均为通讯连接，所述纯电动汽车性能仿真***是在Matlab/Simulink环境中建立的仿真***，所述纯电动汽车性能仿真***的参数输入使用.m脚本文件，且输入的参数采用整车研发项目中最新的实际参数，所述纯电动汽车性能仿真***的各个模块中的各个信号均可使用Scope示波器进行实时观测。
优选的，所述控制模块用于接收驾驶员模块的踏板信号，接收电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块的状态反馈信号，接收整车模块的当前车速信号等，并计算出车辆的需求功率、需求扭矩、电池充放电功率、附件功率、能量回馈扭矩、机械制动扭矩、整车行驶阻力大小，将各控制信号分别输出给整车模块、电池模块、附件模块、电机模块和减速器模块，并将车速信号反馈给驾驶员模块。
优选的，所述驾驶员模块用于接收控制模块发出的当前车速等信号和输入工况的车速要求进行比较计算，得出当前时刻的加速踏板信号和制动踏板信号，输出给控制模块。
优选的，所述电池模块用于接收控制模块发出的充放电功率等控制信号，接收附件模块反馈的电流信号，计算出电池***的能量损耗情况、SOC值、当前电压等信息，将所有电池状态信号反馈给控制模块，将电压信号发送给附件模块。
优选的，所述附件模块用于接收控制模块发出的附件功率等控制信号，接收电池模块发送的电压信号，接收电机模块反馈的电流信号，计算出附件***工作的电流和电机电流相加后反馈给电池模块，将附件状态信号反馈给控制模块，将电池模块发送的电压信号传递给电机模块。
优选的，所述电机模块用于接收控制模块发出的需求扭矩等控制信号，接收附件模块传递的电压信号，接收减速器模块反馈的转速信号，计算出电机***的损失扭矩、输出扭矩、工作电流等信息，将电流信号反馈给附件模块，将所有电机状态信号反馈给控制模块，将输出扭矩信号发送给减速器模块。
优选的，所述减速器模块用于接收控制模块发出的扭矩限值等控制信号，接收电机模块发送的扭矩信号，整车模块反馈的转速信号，计算出经过减速器减速增扭后的扭矩与转速等信息，将减速器输入端的转速信号反馈给电机模块，将所有减速器状态信号反馈给控制模块，将输出端扭矩信号传递给整车模块。
优选的，所述整车模块用于接收控制模块发出的机械制动扭矩等控制信号，接收减速器模块传递的扭矩信号，计算出整车的行驶阻力、后备功率驱动力、轮端转速、车速等信息，将轮端转速信号反馈给减速器模块，将整车当前速度等状态信号反馈给控制模块。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种纯电动汽车性能仿真***，与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明通过提供一种在Matlab/Simulink环境中建立的纯电动汽车性能仿真***，结构简单清晰，运行速度快。
2、本发明的纯电动汽车性能仿真***中所有的模型和脚本都可以在Matlab软件中打开查看，方便操作者理解其仿真计算原理、掌握操作方法。
3、本发明的纯电动汽车性能仿真***中参数输入使用.m脚本文件，通过配置脚本文件定义纯电动汽车各个模块的参数，能够灵活自由更改参数，而且不容易出错。
4、本发明的纯电动汽车性能仿真***的输入参数采用整车研发项目中最新的实际参数，仿真精度高，仿真结果可以为项目车型性能评估提供参考，具有很好的工程实际指导意义。
5、本发明的纯电动汽车性能仿真***的模型是一种开源的Simulink模型，可以自由进行更改，可以通过Scope示波器对模型中的各个信号进行实时观测，方便仿真过程中的查错和优化。
附图说明
图1为本发明的模块框体图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1所示的一种纯电动汽车性能仿真***，包括控制模块、驾驶员模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块、整车模块，所述驾驶员模块与控制模块通讯连接，所述电池模块与附件模块电性连接，所述附件模块与电机模块电性连接，所述电机模块减速器模块电性连接，所述减速器模块与整车模块电性连接，所述整车模块与控制模块通讯连接，所述控制模块与电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块均为通讯连接，所述纯电动汽车性能仿真***是在Matlab/Simulink环境中建立的仿真***，所述纯电动汽车性能仿真***的参数输入使用.m脚本文件，且输入的参数采用整车研发项目中最新的实际参数，所述纯电动汽车性能仿真***的各个模块中的各个信号均可使用Scope示波器进行实时观测，所述纯电动汽车性能仿真***的输出结果可以根据项目需求进行配置，且输出形式可以是Matlab信号输出、图形输出、Excel表格等多种形式。
具体的，所述控制模块用于接收驾驶员模块的踏板信号，接收电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块的状态反馈信号，接收整车模块的当前车速信号等，并计算出车辆的需求功率、需求扭矩、电池充放电功率、附件功率、能量回馈扭矩、机械制动扭矩、整车行驶阻力大小，将各控制信号分别输出给整车模块、电池模块、附件模块、电机模块和减速器模块，并将车速信号反馈给驾驶员模块。
具体的，所述驾驶员模块用于接收控制模块发出的当前车速等信号和输入工况的车速要求进行比较计算，得出当前时刻的加速踏板信号和制动踏板信号，输出给控制模块。
具体的，所述电池模块用于接收控制模块发出的充放电功率等控制信号，接收附件模块反馈的电流信号，计算出电池***的能量损耗情况、SOC值、当前电压等信息，将所有电池状态信号反馈给控制模块，将电压信号发送给附件模块。
具体的，所述附件模块用于接收控制模块发出的附件功率等控制信号，接收电池模块发送的电压信号，接收电机模块反馈的电流信号，计算出附件***工作的电流和电机电流相加后反馈给电池模块，将附件状态信号反馈给控制模块，将电池模块发送的电压信号传递给电机模块。
具体的，所述电机模块用于接收控制模块发出的需求扭矩等控制信号，接收附件模块传递的电压信号，接收减速器模块反馈的转速信号，计算出电机***的损失扭矩、输出扭矩、工作电流等信息，将电流信号反馈给附件模块，将所有电机状态信号反馈给控制模块，将输出扭矩信号发送给减速器模块。
具体的，所述减速器模块用于接收控制模块发出的扭矩限值等控制信号，接收电机模块发送的扭矩信号，整车模块反馈的转速信号，计算出经过减速器减速增扭后的扭矩与转速等信息，将减速器输入端的转速信号反馈给电机模块，将所有减速器状态信号反馈给控制模块，将输出端扭矩信号传递给整车模块。
具体的，所述整车模块用于接收控制模块发出的机械制动扭矩等控制信号，接收减速器模块传递的扭矩信号，计算出整车的行驶阻力、后备功率驱动力、轮端转速、车速等信息，将轮端转速信号反馈给减速器模块，将整车当前速度等状态信号反馈给控制模块。
结构原理：本发明通过在Matlab/Simulink环境中建立的纯电动汽车性能仿真***，结构简单清晰，运行速度快，同时该纯电动汽车性能仿真***中所有的模型和脚本都可以在Matlab软件中打开查看，方便操作者理解其仿真计算原理、掌握操作方法，以及该仿真***中参数输入使用.m脚本文件，通过配置脚本文件定义纯电动汽车各个模块的参数，能够灵活自由更改参数，不容易出错，另外该仿真***的输入参数采用整车研发项目中最新的实际参数，仿真精度高，仿真结果可以为项目车型性能评估提供参考，具有很好的工程实际指导意义，另外该仿真***的模型是一种开源的Simulink模型，可以自由进行更改，可以通过Scope示波器对模型中的各个信号进行实时观测，方便仿真过程中的查错和优化。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种纯电动汽车性能仿真***，包括控制模块、驾驶员模块、电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块、整车模块，其特征在于：所述驾驶员模块与控制模块通讯连接，所述电池模块与附件模块电性连接，所述附件模块与电机模块电性连接，所述电机模块减速器模块电性连接，所述减速器模块与整车模块电性连接，所述整车模块与控制模块通讯连接，所述控制模块与电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块均为通讯连接，所述纯电动汽车性能仿真***是在Matlab/Simulink环境中建立的仿真***，所述纯电动汽车性能仿真***的参数输入使用.m脚本文件，且输入的参数采用整车研发项目中最新的实际参数，所述纯电动汽车性能仿真***的各个模块中的各个信号均可使用Scope示波器进行实时观测。
2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述控制模块用于接收驾驶员模块的踏板信号，接收电池模块、附件模块、电机模块、减速器模块的状态反馈信号，接收整车模块的当前车速信号等，并计算出车辆的需求功率、需求扭矩、电池充放电功率、附件功率、能量回馈扭矩、机械制动扭矩、整车行驶阻力大小，将各控制信号分别输出给整车模块、电池模块、附件模块、电机模块和减速器模块，并将车速信号反馈给驾驶员模块。
3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述驾驶员模块用于接收控制模块发出的当前车速等信号和输入工况的车速要求进行比较计算，得出当前时刻的加速踏板信号和制动踏板信号，输出给控制模块。
4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述电池模块用于接收控制模块发出的充放电功率等控制信号，接收附件模块反馈的电流信号，计算出电池***的能量损耗情况、SOC值、当前电压等信息，将所有电池状态信号反馈给控制模块，将电压信号发送给附件模块。
5.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述附件模块用于接收控制模块发出的附件功率等控制信号，接收电池模块发送的电压信号，接收电机模块反馈的电流信号，计算出附件***工作的电流和电机电流相加后反馈给电池模块，将附件状态信号反馈给控制模块，将电池模块发送的电压信号传递给电机模块。
6.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述电机模块用于接收控制模块发出的需求扭矩等控制信号，接收附件模块传递的电压信号，接收减速器模块反馈的转速信号，计算出电机***的损失扭矩、输出扭矩、工作电流等信息，将电流信号反馈给附件模块，将所有电机状态信号反馈给控制模块，将输出扭矩信号发送给减速器模块。
7.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述减速器模块用于接收控制模块发出的扭矩限值等控制信号，接收电机模块发送的扭矩信号，整车模块反馈的转速信号，计算出经过减速器减速增扭后的扭矩与转速等信息，将减速器输入端的转速信号反馈给电机模块，将所有减速器状态信号反馈给控制模块，将输出端扭矩信号传递给整车模块。
8.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车性能仿真***，其特征在于：所述整车模块用于接收控制模块发出的机械制动扭矩等控制信号，接收减速器模块传递的扭矩信号，计算出整车的行驶阻力、后备功率驱动力、轮端转速、车速等信息，将轮端转速信号反馈给减速器模块，将整车当前速度等状态信号反馈给控制模块。
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