魏 琳, 劉 濤, 徐 彪, 魏洋洋， 陳 波, 朱巖朋

(中通客車控股股份有限公司, 山東 聊城 252000)

汽車的動(dòng)力性能是非常重要的[1-5]，隨著仿真技術(shù)的應(yīng)用日漸成熟，通過應(yīng)用Matlab技術(shù)來對(duì)汽車性能進(jìn)行仿真，可以事先大致了解汽車的部分性能。本文基于Matlab對(duì)純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行匹配和仿真分析。

1 純電動(dòng)客車動(dòng)力匹配及仿真平臺(tái)的建立

本文主要結(jié)合動(dòng)力性試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從加速時(shí)間、最大爬坡度、最高車速等方面來評(píng)價(jià)該車型的動(dòng)力性能，從而為該車型動(dòng)力性的評(píng)價(jià)和改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。數(shù)據(jù)處理與分析依托于Matlab/GUI 編寫的可視化人機(jī)交互界面，可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、計(jì)算、圖形生成、結(jié)果保存與圖片保存[6-7]，降低了后期試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理難度，對(duì)后續(xù)研究工作提供了便利。

Matlab/GUI 圖形用戶界面是由各種圖形對(duì)象(Object)包括窗口、光標(biāo)、按鍵、菜單、文字說明等構(gòu)成[8-10]。在GUIDE平臺(tái)中，能對(duì)于自定義界面中的菜單和各個(gè)空間的位置進(jìn)行個(gè)性化布置，還能夠?qū)傩赃M(jìn)行編輯，從而使設(shè)計(jì)出來的用戶界面達(dá)到其個(gè)性化的要求。

Matab/GUI與其他的用戶界面設(shè)計(jì)不同，用戶能夠?qū)τ诮缑孢M(jìn)行個(gè)性化的設(shè)計(jì)，使應(yīng)用程序的主要框架和基本功能按照特定的邏輯來實(shí)現(xiàn)，包括窗口、圖標(biāo)、菜單、按鈕等。用戶能夠根據(jù)一定的軟件開發(fā)工具來實(shí)現(xiàn)代碼的自動(dòng)生成，從而在Matab/GUI界面中進(jìn)行運(yùn)算，完成控制代碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

首先選取static text、listbox、pop_up menu、push button等控件搭建系統(tǒng)匹配平臺(tái)界面。其匹配示意圖如圖1所示。

其次，通過構(gòu)建平臺(tái)，設(shè)計(jì)靜態(tài)文本、動(dòng)態(tài)文本，進(jìn)行屬性設(shè)置。

最后，編寫控件的callback函數(shù)，通過源程序的編寫，實(shí)現(xiàn)控件間的基本功能，如，將用戶信息user_information.xls導(dǎo)入到用戶login.m文件，將中通標(biāo)志圖片保存為icon2.jpg，通過編寫OpeningFcn源程序，實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限的設(shè)定。

電機(jī)匹配計(jì)算界面的部分源代碼程序及動(dòng)力性仿真界面圖分別如圖2和圖3所示。

圖2 電機(jī)匹配計(jì)算部分源代碼程序

圖3 汽車動(dòng)力性仿真界面

2 純電動(dòng)客車動(dòng)力匹配及仿真結(jié)果

電池組布置方案如下：4個(gè)250 kg電池組布置在汽車尾部，200 kg、150 kg各4組分別布置在客車后輪的后部。根據(jù)整車參數(shù)及輸入界面中相關(guān)電機(jī)、電池參數(shù)，得出的仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。

圖4 速度、加速度與行駛距離曲線

圖4是歐洲 NEDC 工況下速度、加速度與行駛距離的曲線。從圖中可以看到，汽車的行駛狀況比較平穩(wěn)，最高車速達(dá)到 75 km/s。

圖5(a)為0～40 km/h 的車輛爬坡曲線，(b)為0～50 km/h 的車輛加速性能曲線。從圖中可以看出，車輛的行駛速度從0～50 km/h 加速所需的時(shí)間小于 25 s，最高車速在 75 km/h 左右。試驗(yàn)結(jié)果滿足性能設(shè)計(jì)要求。

為了對(duì)電動(dòng)客車的續(xù)航里程進(jìn)行有效計(jì)算，本文在穩(wěn)態(tài)行駛工況的條件下，在系統(tǒng)界面中對(duì)計(jì)算任務(wù)進(jìn)行確定，電動(dòng)客車以40 km/h行駛300 km，在確定電動(dòng)汽車的剩余電池電量一定的時(shí)候，來進(jìn)行最大形式距離的仿真，從而獲得電動(dòng)客車的續(xù)駛里程。

假設(shè)初始的電池電量是90%，當(dāng)電動(dòng)客車行駛到電量為27%時(shí)，汽車行駛的距離為250 km，這符合電動(dòng)客車電池續(xù)航里程要求。

從仿真結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)客車的車速最高為75 km/h，最大的爬坡度為22%，0～50 km/h的加速時(shí)間是24 s，續(xù)駛里程大于250 km，各項(xiàng)性能均滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)束語

本文的軟件仿真結(jié)果表明，電動(dòng)客車的最高車速、最大爬坡度、0～50 km/h的加速能力及續(xù)駛里程均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。