电动汽车动力匹配计算及Simulink仿真模型，你了解吗？

本文详细介绍了电动汽车动力性能匹配的计算方法，包括驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的计算。同时，文章还提供了一个前向仿真Simulink模型，该模型涵盖了驾驶员、电池、电机、传动和车辆模块，并导入了NEDC工况进行仿真。电动汽车的驱动力来源于电机，其计算公式为F_t=frac{T_{tq}i_gi_0{eta_T}}{r_d}，其中T_{tq}为主驱动电机的转矩，i_g为变速器各个档位的传动比，i_0为主减速器速比，eta_T为动力传动系统机械效率，r_d为车轮滚动半径。此外，滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的计算公式分别为F_f=mgfcosalpha、F_w={C_DA}frac{u_a^2}{21.15}、F_i=mgsinalpha和F_j=ma。文章还提供了一些输入参数的经验数值范围，如迎风面积A一般取值5-8m^2，传动系统效率eta_T通常取78-82％，滚动阻力系数f的经验公式为f=c[f_0+f_1(frac{u_a}{100})+f_4(frac{u_a}{100})^4]，其中f_0、f_1和f_4的取值范围分别为0.0072～0.0120、0.00025～0.00280和0.00065～0.002以上。通过建立Simulink仿真模型，我们可以观察到在不同车速下，电机扭矩、电池电压、电池放电电流、车辆续航里程、电池能量消耗和电池包SOC的变化情况。文章还提供了仿真模型的部分截图，并提到了标准NEDC工况与仿真NEDC工况的对比、跑车距离与SOC变化仿真、车辆驱动功率与电池输出功率仿真以及动力电池能量消耗仿真等内容。总之，本文为电动汽车动力性能匹配的计算和仿真提供了详细的理论依据和实践指导，对于相关领域的研究和应用具有重要的参考价值。电动汽车动力匹配计算及Simulink仿真模型，你了解吗？本文详细介绍了电动汽车动力性能匹配的计算方法，包括驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力的计算。文章还提供了一个前向仿真Simulink模型，涵盖了驾驶员、电池、电机、传动和车辆模块，并导入了NEDC工况进行仿真。通过理论计算和仿真模型，我们可以观察到在不同车速下，电机扭矩、电池电压、电池放电电流、车辆续航里程、电池能量消耗和电池包SOC的变化情况。本文为电动汽车动力性能匹配的计算和仿真提供了详细的理论依据和实践指导，具有重要的参考价值。

“本文主要介绍一下电动汽车动力性能匹配的计算方法，包括驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡道阻力、加速阻力计算，同时介绍一个对应的前向仿真simulink模型，该模型包括驾驶员、电池、电机、传动、车辆模块，并导入NEDC工况进行仿真”

必要的理论我们还是要先捋一捋。汽车动力性能匹配计算的理论依据主要是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，用公式来表示这种平衡关系即为：

F_t=F_f+F_w+F_i+F_j

其中，

F_t—驱动力；

F_f—滚动阻力；

F_w—空气阻力；

F_i—坡道阻力；

F_j—加速阻力。

电动汽车驱动力来源是指电机，公式如下：

F_t=frac{T_{tq}i_gi_0{eta_T}}{r_d}

其中,

T_{tq}—主驱动电机的转矩，单位为N·m；

i_g—变速器各个档位的传动比；

i_0—主减速器速比；

eta_T—动力传动系统机械效率；

r_d—车轮滚动半径，单位为m。

F_f=mgfcosalpha

其中，

m—汽车匹配计算载荷工况下的质量，单位为kg；

g—重力加速度，单位为m/s2；

f—滚动阻力系数；

alpha—道路坡角，单位为rad；

F_w={C_DA}frac{u_a^2}{21.15}

其中，

C_D—空气阻力系数；

A—迎风面积，单位为m^2；

u_a—汽车行驶速度，单位为km/h。

F_j=ma

其中，

m—汽车匹配计算载荷工况下的质量，单位为kg；

a—车辆加速度，单位为m/s^2。

这里需记住两个公式：

P=FV

T=9550P/n(由上式推导而来)

其中，

T—扭矩(N.m,)

P—功率(kw)

n—电机转速(rpm)

F—驱动力(N)

V—车速(m/s)

我们再来汇总一下上面公式中的输入参数，并列出部分参数的经验数值范围，以便在仿真模型中使用。

参数列表如下：

参数取值说明：

迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。A一般取值5-8m^2。

主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率eta_T值为78-82％。

滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算：

f=c[f_0+f_1(frac{u_a}{100})+f_4(frac{u_a}{100})^4]

其中,

f_0—0.0072～0.0120以上；

f_1—0.00025～0.00280；

f_4—0.00065～0.002以上；

u_a—汽车行驶速度，单位为km/h；

c—对于良好沥青路面，c=1.2。

简单来说就是一段时间、车速的关系曲线(见下图)。通常会用NEDC工况测试整车或主要零部件。

根据上面的理论计算，我们建立一个Simulink仿真模型，输入为NEDC工况数据，我们可以看到在不同车速下，电机扭矩、电池电压、电池放电电流、车辆续航里程、电池能量消耗、电池包SOC的变化是怎样的。以下为仿真模型的部分截图，详情可以参考我专门录制的解说视频。当然，需要源码的朋友也可以私信联系我。

标准NEDC工况与仿真NEDC工况对比：

跑车距离与SOC变化仿真：

车辆驱动功率与电池输出功率仿真：

动力电池能量消耗仿真：

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