基于Simulink的纯电动汽车整车控制策略仿真系统

资 源 简 介

本项目旨在通过Matlab/Simulink环境构建一个高度集成的纯电动汽车整车仿真平台，实现从驾驶员意图解析到车辆动力响应的全过程模拟。系统核心由驾驶员子模型、整车控制器（VCU）、驱动电机系统、动力电池组以及整车纵向动力学模型组成。驾驶员子模型通过PID控制器实时跟踪预设的目标速度曲线（如NEDC、WLTC等工况），输出模拟的加速踏板和制动踏板信号。整车控制器作为系统的逻辑神经中枢，负责解析踏板信号并根据当前车辆状态执行转矩分配、再生制动协调控制以及高压附件管理。电机子系统利用效率映射表（Effici

详 情 说 明

基于Simulink逻辑的纯电动汽车整车控制策略仿真系统

本仿真项目通过高度集成的数学模型，在MATLAB环境下模拟了纯电动汽车在标准工况（NEDC）下的动态行驶过程。系统实现了从驾驶员目标追踪、能量流管理到底层物理动力学反馈的闭环仿真，为车辆动力性评估、能效分析及控制策略验证提供高精度的实验环境。

项目功能特性

1. 全链路动力学模拟：涵盖了驾驶员指令解析、整车控制器逻辑、电机驱动特性、电池能量管理及整车阻力模型的完整链条。
2. 闭环速度跟踪：内置驾驶员模型，能够自动根据目标工况曲线调节加速与制动踏板。
3. 精细化能效分析：利用二维效率映射表计算电机损耗，并结合电池内阻模型实时更新剩余电量（SOC）。
4. 标准化工况评价：内置NEDC（新欧洲驾驶周期）标准工况，自动计算百公里能耗及续驶里程。
5. 可视化数据报表：仿真结束后自动生成包含六项关键指标的图表和文字报告。

系统要求

• MATLAB R2016a 或更高版本。
• 无需额外库，仅需核心MATLAB环境即可运行。

仿真逻辑与实现细节

1. 驾驶员子系统（PID控制器） 系统采用增量式PID算法模拟人类驾驶员行为。通过比较当前时刻的目标车速与实际反馈车速产生偏差，经由比例（Kp）、积分（Ki）、微分（Kd）环节输出控制信号。该信号被进一步映射为0到1之间的加速踏板开度或制动踏板开度。

2. 整车控制器（VCU）逻辑

• 转矩需求解析：接收踏板信号，根据电机当前的实时转速结合电机外特性曲线（恒转矩区与恒功率区）计算最大可用转矩，并按踏板比例分配输出。
• 再生制动策略：实现了并联再生制动协作控制。在制动过程中，若车速高于5km/h，系统优先利用电机回馈转矩进行能量回收；当转速过低或制动力需求过大时，引入机械制动补偿。

3. 驱动电机子系统 电机模型基于效率映射表（Efficiency Map）构建。系统根据当前的转矩和转速，通过线性插值算法检索电机的即时效率。

• 驱动模式：计算电机输出功率，并考虑效率带来的电能损耗。
• 回收模式：计算发电机模式下的反向功率，通过效率因子折算回灌至电池的能量。

4. 动力电池子系统 采用等效电路模型模拟电池状态。系统根据电机端的功率请求及电池标称电压计算实时电流，并通过安时积分法（Ampere-hour Integration）实时更新SOC（荷电状态）。模型考虑了电池电量的持续消耗与制动能量的实时补给。

5. 整车纵向动力学模型 该模块负责将驱动力转化为物理位移，综合考量了四项行驶阻力：

• 滚动阻力：受整车质量与滚动阻力系数影响。
• 空气阻力：与车速的平方、迎风面积及风阻系数成正比。
• 加速阻力：车辆质量对加速度产生的惯性阻力。
• 机械制动：在制动踏板动作时产生的额外减速力。

最终通过牛顿第二定律计算加速度，并在每个仿真步长（0.1s）下更新速度和位移。

关键函数与算法说明

• 工况生成算法：通过分段函数逻辑精细刻画了NEDC工况，包括四个市区工况（ECE）循环和一个郊区工况（EUDC）循环，最高时速达120km/h。
• 效率映射映射生成：利用经验公式构建了一个非线性的电机效率矩阵，模拟了电机在不同负载和转速下的真实效率波动（最高效率达97%）。
• 插值检索算法：使用二维插值函数（interp2）在仿真周期内动态查找电机工作点效率，确保了能量消耗计算的准确性。
• 统计分析模块：仿真完成后，系统自动对总里程、总耗电、百公里能效、续航里程及回收能量贡献率进行量化分析，并生成直观的曲线对比图。

使用方法

1. 打开MATLAB软件。
2. 将主运行脚本文件放置于工作目录中。
3. 点击“运行”按钮或在命令行输入主函数名。
4. 系统将自动执行仿真，并在仿真结束时弹出多维度的结果分析界面。