纯电动汽车整车控制策略与动力学仿真平台

资 源 简 介

本项目通过Matlab/Simulink软件构建一个完整的纯电动汽车多域仿真模型，旨在实现对整车性能的精确模拟及控制算法的开发验证。系统核心架构包含以下关键子模型：驾驶员模型采用惯性PID控制算法或预测控制逻辑，根据标准循环工况曲线模拟加速与制动踏板的输入；电机子模型基于实验Map数据进行插值计算，能够真实反映电机在不同转速与转矩下的效率特性及动态功率输出；电池子系统利用等效电路模型，实时监控电池的荷电状态（SOC）、端电压变化以及充放电电流，并模拟电池内阻受温度和衰减的影响；整车动力学模型综合考虑了空气

详 情 说 明

基于Simulink逻辑的纯电动汽车整车控制策略开发与动态仿真平台

项目介绍

本项目是一个集成化的纯电动汽车（BEV）整车性能仿真与控制策略开发平台。通过在MATLAB环境下构建精确的物理模型与控制逻辑，模拟纯电动汽车在标准循环工况（如NEDC）下的动态响应、能量流向以及续航表现。该项目模拟了Simulink的模块化建模思路，将驾驶员行为、整车控制器（VCU）、动力系统及动力学环境集成于统一的动态演进算法中，适用于电动汽车的前期研发验证、能耗分析及控制算法演进。

功能特性

1. 标准工况模拟：内置完整的NEDC循环工况生成功能，包含城市循环（ECE-15）与市郊循环（EUDC），提供精确的目标车速基准。
2. 闭环驾驶员模型：基于PID控制算法模拟驾驶员对加速和制动踏板的操作，实现对目标车速的精准实时跟踪。
3. 智能整车控制逻辑：整车控制器根据车速、需求功率、SOC等状态量，执行驱动转矩分配与制动能量回收逻辑。
4. 动力系统建模：包含基于效率MAP图的电机模型和基于电流积分法的电池等效模型，真实还原能量在电化学与机械能之间的转化。
5. 纵向动力学仿真：综合考虑滚动阻力、空气阻力及惯性阻力，通过牛顿第二定律计算车辆的实时位移与速度。
6. 全方位结果汇报：自动生成车速曲线、SOC变化、转矩响应、功率动态等可视化图表，并输出详细的能效分析报告。

使用方法

1. 环境配置：确保计算机已安装MATLAB R2016b或更高版本。
2. 运行仿真：打开核心仿真程序，点击运行，系统将自动开始执行基于NEDC工况的1180秒实时动态模拟。
3. 结果查看：仿真结束后，系统将自动弹出仿真结果图表界面，并在MATLAB命令行窗口显示整车能效报告。
4. 参数调整：用户可根据需要修改程序中的整车质量、电池容量、电机峰值转矩或PID增益系数，以测试不同配置下的整车性能。

系统要求

1. 软件环境：MATLAB (包含基础工具箱)。
2. 性能要求：建议内存4GB以上，能够执行常微分方程的步进仿真。

实现逻辑说明

核心仿真程序的实现逻辑遵循整车信号流的方向，采用步长为0.1秒的离散仿真：

1. 参数初始化：程序首先定义整车物理参数（质量、面积、阻力系数等）、电机特性（转矩/功率限制及MAP图初始化）以及电池规格（容量、电压、内阻）。
2. 工况生成：通过时间索引函数生成NEDC标准的秒基准目标速度向量。
3. 仿真循环体：

- 驾驶员模块：通过比例-积分-微分（PID）算法计算目标车速与实际车速的误差，输出加速度指令。 - VCU策略模块：将加速度指令转化为轮端需求转矩，并根据电机外特性（恒转矩区与恒功率区）进行限制。 - 制动能量回收逻辑：在制动工况下，根据当前车速（>2m/s）和电池SOC（<0.95）判断回收可行性，并利用动态回收因子计算电机能回馈的能量。 - 动力系统执行：使用二维插值（interp2）在电机效率MAP图中查找当前转速和转矩下的效率，计算电池的输出或输入功率。 - 电池状态更新：基于电流积分法（安时积分法）实时更新电池的SOC状态。 - 物理模型计算：根据驱动力减去阻力后的合力计算加速度，进而通过一阶积分得到下一时刻的速度与位移。

1. 统计与可视化：记录每一时间步的数据，最后进行能耗统计计算（如百公里电耗、回收贡献率）并绘制响应曲线。

关键算法与算法细节分析

1. 驾驶员PID跟踪算法：

- 实现细节：利用 error = v_ref - v_act 计算误差，通过比例项快速响应，积分项消除稳态误差，微分项抑制速度震荡。 - 效果：通过调整Kp、Ki、Kd参数，可模拟不同驾驶风格对能耗的影响。

1. 电机效率映射算法：

- 实现细节：程序构造了一个基于实验特性的数学模型，效率受转速平方和转矩平方的非线性影响，最高效率被设定在0.95左右。 - 动态处理：在仿真中通过 interp2 线性插值实现非线性效率点的实时获取，真实模拟了低负载或超速时的能耗增加。

1. 制动能量回收策略：

- 实现逻辑：引入了 regen_factor（回收系数），该系数随车速线性变化（10km/h以下逐渐减小），模拟了真实车辆中液压制动与电机制动的协同切换，防止低速时的制动冲击。

1. SOC在线估计：

- 实现细节：基于 P_elec / V_norm 计算瞬时电流，将电能转化为安培小时，通过 Bat.Cap 进行归一化更新。 - 换算逻辑：严格执行秒与小时的转换（/3600），确保能量平衡计算的准确性。

1. 整车能效分析模型：

- 实现细节：程序分别累计驱动功耗与回收能量，并计算总行驶距离。 - 关键指标：计算“回收对续航贡献率” = （回收能量 / 总消耗能量），以及“百公里能耗”，这两者是评价电动汽车核心性能的关键指标。