基于工况法的智能电动汽车传动系统匹配仿真
简介
基于工况法对电动汽车驱动电机和动力电池进行匹配更符合实际。本实例采用电动汽车NEDC循环工况对驱动电机和动力电池参数进行匹配。
使用说明
一、实验目的
- 利用MWORKS绘制电动汽车NEDC循环工况图
- 基于工况法匹配驱动电机参数
- 基于工况法匹配动力电池参数
- 利用MWORKS仿真电动汽车动力性
- 利用MWORKS仿真电动汽车循环工况续驶里程
二、仿真数据
基于工况法的纯电动汽车传动系统匹配仿真所需参数见表7-5-1。
| 整车质量/kg | 滚动阻力系数 | 空气阻力系数 | 迎风面积/m? | 轮胎滚动半径/m |
|---|---|---|---|---|
| 1300 | 0.013 | 0.32 | 2.1 | 0.285 |
| 旋转质量换算系数 | 传动系统效率 | 电池放电效率 | 传动系统传动比 | 电池组端电压/V |
| 1.02 | 0.95 | 0.95 | 5.3 | 320 |
纯电动汽车设计目标:
最高车速不低于120km/h;工况法续驶里程不低于300km;0-100km/h加速时间不大于20s;40km/h行驶通过的最大爬坡度不低于20%。
三、实验步骤
1.利用MWORKS绘制电动汽车NEDC循环工况图
电动汽车NEDC循环工况由市区循环和市郊循环组成,其中市区循环由四个市区基本循环组成,如图7-5-1所示。
市区基本循环试验参数见表7-5-2。
| 运转次序 | 操作状态 | 工况序号 | 加速度/ (m/s²) | 速度/(km/h) | 操作时间/s | 工况时间/s | 累计时间/s |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 停车 | 1 | 0.00 | 0 | 11 | 11 | 11 |
| 2 | 加速 | 2 | 1.04 | 0→15 | 4 | 4 | 15 |
| 3 | 等速 | 3 | 0.00 | 15 | 8 | 8 | 23 |
| 4 | 减速 | 4 | -0.83 | 15→0 | 5 | 5 | 28 |
| 5 | 停车 | 5 | 0.00 | 0 | 21 | 21 | 49 |
| 6 | 加速 | 6 | 0.69 | 0→15 | 6 | 12 | 55 |
| 7 | 加速 | 0.79 | 15→32 | 6 | 61 | ||
| 8 | 等速 | 7 | 0.00 | 32 | 24 | 24 | 85 |
| 9 | 减速 | 8 | -0.81 | 32→0 | 11 | 11 | 96 |
| 10 | 停车 | 9 | 0.00 | 0 | 21 | 21 | 117 |
| 11 | 加速 | 10 | 0.69 | 0→15 | 6 | 26 | 123 |
| 12 | 加速 | 0.51 | 15→35 | 11 | 134 | ||
| 13 | 加速 | 0.46 | 35→50 | 9 | 143 | ||
| 14 | 等速 | 11 | 0.00 | 50 | 12 | 12 | 155 |
| 15 | 减速 | 12 | -0.52 | 50→35 | 8 | 8 | 163 |
| 16 | 等速 | 13 | 0.00 | 35 | 15 | 15 | 178 |
| 17 | 减速 | 14 | -0.97 | 35→0 | 10 | 10 | 188 |
| 18 | 停车 | 15 | 0.00 | 0 | 7 | 7 | 195 |
一个市区基本循环时间是195s,其中:停车60s,占30.77%;加速42s,占21.54%;
等速59s,占30.26%;减速34s,占17.44%。
市郊循环试验参数见表7-5-3。
| 运转次序 | 操作状态 | 工况序号 | 加速度/ (m/s²) | 速度/ (km/h) | 操作时间/S | 工况时间/S | 累计时间/S |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 停车 | 1 | 0.00 | 0 | 20 | 20 | 20 |
| 2 | 加速 | 2 | 0.69 | 0→15 | 6 | 41 | 26 |
| 3 | 加速 | 0.51 | 15→35 | 11 | 37 | ||
| 4 | 加速 | 0.42 | 35→50 | 10 | 47 | ||
| 5 | 加速 | 0.40 | 50→70 | 14 | 61 | ||
| 6 | 等速 | 3 | 0.00 | 70 | 50 | 50 | 111 |
| 7 | 减速 | 4 | -0.69 | 70→50 | 8 | 8 | 119 |
| 8 | 等速 | 5 | 0.00 | 50 | 69 | 69 | 188 |
| 9 | 加速 | 6 | 0.43 | 50→70 | 13 | 13 | 201 |
| 10 | 等速 | 7 | 0.00 | 70 | 50 | 50 | 251 |
| 11 | 加速 | 8 | 0.24 | 70→100 | 35 | 35 | 286 |
| 12 | 等速 | 9 | 0.00 | 100 | 30 | 30 | 316 |
| 13 | 加速 | 10 | 0.28 | 100→120 | 20 | 20 | 336 |
| 14 | 等速 | 11 | 0.00 | 120 | 10 | 10 | 346 |
| 15 | 减速 | 12 | -0.69 | 120→80 | 16 | 34 | 362 |
| 16 | 减速 | -1.04 | 80→50 | 8 | 370 | ||
| 17 | 减速 | -1.39 | 50→0 | 10 | 380 | ||
| 18 | 停车 | 13 | 0.00 | 0 | 20 | 20 | 400 |
一个市郊循环时间是400s,其中停车40s,占10%;加速109s,占27.25%;等速209s,52.25%;减速42s,占10.50%。
根据表11-2和表11-3,编写绘制电动汽车NEDC循环工况图的MWORKS程序如下。
axis([ 0 1200 0 120])#定义坐标轴范围
t=[11,15,23,28,49,55,61,85,96,117,123,134,143,155,163,178,188,195]#设置市区第1个循环时间
u=[0,15,15,0,0,15,32,32,0,0,15,35,50,50,35,35,0,0]#设置市区第1个循环速度
plot(t,u)#绘制市区第1个循环工况图
hold(true)#保存图形
t=[206,210,218,223,244,250,256,280,291,312,318,329,338,350,358,373,383,390]#设置市区第2个循环时间
u=[0,15,15,0,0,15,32,32,0,0,15,35,50,50,35,35,0,0]#设置市区第2个循环速度
plot(t,u)#绘制市区第2个循环工况图
hold(true)#保存图形
t=[401,405,413,418,439,445,451,475,486,507,513,524,533,545,553,568,578,585]#设置市区第3个循环时间
u=[0,15,15,0,0,15,32,32,0,0,15,35,50,50,35,35,0,0]#设置市区第3个循环速度
plot(t,u)#绘制市区第3个循环工况图
hold(true)#保存图形
t=[596,600,608,613,634,640,646,670,681,702,708,719,728,740,748,763,773,780]#设置市区第4个循环时间
u=[0,15,15,0,0,15,32,32,0,0,15,35,50,50,35,35,0,0]#设置市区第4个循环速度
plot(t,u)#绘制市区第4个循环工况图
hold(true)#保存图形
t=[800,806,817,827,841,891,899,968,981,1031,1066,1096,1116,1126,1142,1150,1160,1180]#设置市郊循环时间
u=[0,15,35,50,70,70,50,50,70,70,100,100,120,120,80,50,0,0]#设置市郊循环速度
plot(t,u)#绘制市郊循环工况图
hold(true)#保存图形
xlabel("时间/s")#x轴标注
ylabel("速度/(km/h)")#y轴标注
在MWORKS编辑器中输入这些程序,点击运行按钮,即可得到电动汽车NEDC循环 工况图,如图7-5-2所示。
2.基于工况法匹配驱动电机参数

市区基本循环试验参数及功率需求见表7-5-4。
| 运转次序 | 操作状态 | 加速度/(m/s²) | 速度/(km/h) | 操作时间/s | 功率需求/kW |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 停车 | 0.00 | 0 | 11 | 0 |
| 2 | 加速 | 1.04 | 0→15 | 4 | 6.8062 |
| 3 | 等速 | 0.00 | 15 | 8 | 0.7578 |
| 4 | 减速 | -0.83 | 15→0 | 5 | -4.0693 |
| 5 | 停车 | 0.00 | 0 | 21 | 0 |
| 6 | 加速 | 0.69 | 0→45 | 6 | 4.7707 |
| 7 | 加速 | 0.79 | 15→32 | 6 | 11.6556 |
| 8 | 等速 | 0.00 | 32 | 24 | 1.8541 |
| 9 | 减速 | -0.81 | 32→0 | 11 | -8.1956 |
| 10 | 停车 | 0.00 | 0 | 21 | 0 |
| 11 | 加速 | 0.69 | 0→15 | 6 | 4.7707 |
| 12 | 加速 | 0.51 | 15→35 | 11 | 9.0141 |
| 13 | 加速 | 0.46 | 35→50 | 9 | 12.5002 |
| 14 | 等速 | 0.00 | 50 | 12 | 3.5826 |
| 15 | 减速 | -0.52 | 50→35 | 8 | -6.4981 |
| 16 | 等速 | 0.00 | 35 | 15 | 2.0933 |
| 17 | 减速 | -0.97 | 35→0 | 10 | -11.0698 |
| 18 | 停车 | 0.00 | 0 | 7 | 0 |
市郊循环试验参数及功率需求见表7-5-5。
| 运转次序 | 操作状态 | 加速度/(m/s²) | 速度/(km/h) | 操作时间/s | 功率需求/kW |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 停车 | 0.00 | 0 | 20 | 0 |
| 2 | 加速 | 0.69 | 0→15 | 6 | 4.7707 |
| 3 | 加速 | 0.51 | 15→35 | 11 | 9.0141 |
| 4 | 加速 | 0.42 | 35→50 | 10 | 11.7247 |
| 5 | 加速 | 0.40 | 50→70 | 14 | 17.4326 |
| 6 | 等速 | 0.00 | 70 | 50 | 6.5765 |
| 7 | 减速 | -0.69 | 70→50 | 8 | -12.1504 |
| 8 | 等速 | 0.00 | 50 | 69 | 3.5826 |
| 9 | 加速 | 0.43 | 50→70 | 13 | 18.2468 |
| 10 | 等速 | 0.00 | 70 | 50 | 6.5765 |
| 11 | 加速, | 0.24 | 70→100 | 35 | 23.4383 |
| 12 | 等速 | 0.00 | 100 | 30 | 14.1331 |
| 13 | 加速 | 0.28 | 100→120 | 20 | 34.8923 |
| 14 | 等速 | 0.00 | 120 | 10 | 21.8650 |
| 15 | 减速 | -0.69 | 120→80 | 16 | -10.2382 |
| 16 | 减速 | -1.04 | 80→50 | 8 | -23.6274 |
| 17 | 减速 | -1.39 | 50→0 | 10 | -23.3639 |
| 18 | 停车 | 0.00 | 0 | 20 | 0 |
根据表7-5-4和表7-5-5,编写电动汽车NEDC循环工况需求功率的MWORKS程序如下。
axis([0 1200 -40 40])#定义坐标轴范围
x1=[0 1200];#设置x1坐标值
y1=[0 0];#设置y1坐标值
plot(x1,y1)#绘制x1和y1直线
hold(true)#设置市区第3个循环时间
t=[11,15,23,28,49,55,61,85,96,117,123,134,143,155,163,178,188,195];#设置市区第1个循环时间
w=[0,6.8062,0.7578,-4.0693,0,4.7707,11.6556,1.8541,-8.1956,0,4.7707,9.0141,12.5002,3.5826,-6.4981,2.0933,-11.0698,0];#设置市区第1个循环功率
plot(t,w)#绘制市区第1个循环工况功率需求图
hold(true)#设置市区第3个循环时间
t=[206,210,218,223,244,250,256,280,291,312,318,329,338,350,358,373,383,390];#设置市区第2个循环时间
w=[0,6.8062,0.7578,-4.0693,0,4.7707,11.6556,1.8541,-8.1956,0,4.7707,9.0141,12.5002,3.5826,-6.4981,2.0933,-11.0698,0];#设置市区第2个循环功率
plot(t,w)#绘制市区第2个循环工况功率需求图
#保存图形
hold(true)#设置市区第3个循环时间
t=[401,405,413,418,439,445,451,475,486,507,513,524,533,545,553,568,578,585];#设置市区第3个循环功率
w=[0,6.8062,0.7578,-4.0693,0,4.7707,11.6556,1.8541,-8.1956,0,4.7707,9.0141,12.5002,3.5826,-6.4981,2.0933,-11.0698,0];#绘制市区第3个循环工况功率需求图
plot(t,w)#保存图形
hold(true)#设置市区第4个循环时间
t=[596,600,608,613,634,640,646,670,681,702,708,719,728,740,748,763,773,780];#设置市区第4个循环功率
w=[0,6.8062,0.7578,-4.0693,0,4.7707,11.6556,1.8541,-8.1956,0,4.7707,9.0141,12.5002,3.5826,-6.4981,2.0933,-11.0698,0];#绘制市区第4个循环工况功率
plot(t,w)#需求图
hold(true)#保存图形
t=[800,806,817,827,841,891,899,968,981,1031,1066,1096,1116,1126,1142,1150,1160,1180];#设置市郊循环时间
w=[0,4.7707,9.0141,11.7247,17.4326,6.5765,-12.1504,3.5826,18.2468,6.5765,23.4383,14.1331,34.8923,21.865,-10.2382,-23.6274,-23.3639,0];#设置市郊循环功率
plot(t,w)#绘制市郊循环工况功率需求图
hold(true)#保存图形
xlabel("时间/s")#x轴标注
ylabel("功率/kW")#y轴标注
在MWORKS编辑器中输入这些程序,点击运行按钮,即可得到电动汽车NEDC循环工况功率需求图,如图7-5-3所示。
可以看出,电动汽车NEDC循环工况下,在100-120km/h加速末时刻,电动汽车所需功率达到最大值,为3
4.8923kW,可初步选择电机的峰值功率为35kW。




综上所述,驱动电机匹配参数见表7-5-6。
| 参数名称 | 参数值 |
|---|---|
| 额定功率/kW | 16 |
| 峰值功率/kW | 35 |
| 额定转矩/ N•m | 76 |
| 峰值转矩/ N•m | 167 |
| 额定转速/(r/min) | 2000 |
| 最高转速/(r/min) | 6000 |
3.基于工况法匹配动力电池参数

市区基本循环试验参数及容量需求见表7-5-7。
| 运转次序 | 操作状态 | 加速度/(m/s²) | 速度/(km/h) | 操作时间/s | 容量需求/A·h |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 停车 | 0.00 | 0 | 11 | 0 |
| 2 | 加速 | 1.04 | 0→15 | 4 | 0.0236 |
| 3 | 等速 | 0.00 | 15 | 8 | 0.0072 |
| 4 | 减速 | -0.83 | 15→0 | 5 | -0.0177 |
| 5 | 停车 | 0.00 | 0 | 21 | 0 |
| 6 | 加速 | 0.69 | 0→15 | 6 | 0.0248 |
| 7 | 加速 | 0.79 | 15→32 | 6 | 0.0607 |
| 8 | 等速 | 0.00 | 32 | 24 | 0.0386 |
| 9 | 减速 | -0.81 | 32→0 | 11 | -0.0783 |
| 10 | 停车 | 0.00 | 0 | 21 | 0 |
| 运转次序 | 操作状态 | 加速度/(m/s²) | 速度/(km/h) | 操作时间/s | 容量需求/A·h |
|---|---|---|---|---|---|
| 11 | 加速 | 0.69 | 0→15 | 6 | 0.0248 |
| 12 | 加速 | 0.51 | 15→35 | 11 | 0.0861 |
| 13 | 加速 | 0.46 | 35→50 | 9 | 0.0977 |
| 14 | 等速 | 0.00 | 50 | 12 | 0.0373 |
| 15 | 减速 | -0.52 | 50→35 | 8 | -0.0451 |
| 16 | 等速 | 0.00 | 35 | 15 | 0.0273 |
| 17 | 减速 | -0.97 | 35→0 | 10 | -0.0961 |
| 18 | 停车 | 0.00 | 0 | 7 | 0 |
根据表7-5-7中的容量需求,可得在一个市区基本循环中,为维护电动汽车匀速行驶和加速行驶,动力电池需要输出0.4281A・h的容量;电动汽车制动时,制动产生的能量中可供动力电池使用的容量为0.2372A・h。假设制动能量回收率为20%,则电动汽车完成一个标准市区循环运行,动力电池必须提供0.3807A・h的容量。电动汽车完成四个标准市区基本循环运行,动力电池必须提供1.5228A・h的容量。
市郊循环试验参数及容量需求见表7-5-8。
| 运转次序 | 操作状态 | 加速度/(m/s²) | 速度/(km/h) | 操作时间/s | 容量需求/A·h |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 停车 | 0.00 | 0 | 20 | 0 |
| 2 | 加速 | 0.69 | 0→15 | 6 | 0.0248 |
| 3 | 加速 | 0.51 | 15→35 | 11 | 0.0861 |
| 4 | 加速 | 0.42 | 35→50 | 10 | 0.1018 |
| 5 | 加速 | 0.40 | 50→70 | 14 | 0.2119 |
| 6 | 等速 | 0.00 | 70 | 50 | 0.2854 |
| 7 | 减速 | -0.69 | 70→50 | 8 | -0.0844 |
| 8 | 等速 | 0.00 | 50 | 69 | 0.2146 |
| 9 | 加速 | 0.43 | 50→70 | 13 | 0.2059 |
| 10 | 等速 | 0.00 | 70 | 50 | 0.2854 |
| 11 | 加速 | 0.24 | 70→100 | 35 | 0.7121 |
| 12 | 等速 | 0.00 | 100 | 30 | 0.3680 |
| 13 | 加速 | 0.28 | 100→120 | 20 | 0.6058 |
| 14 | 等速 | 0.00 | 120 | 10 | 0.1898 |
| 15 | 减速 | -0.69 | 120→80 | 16 | -0.1422 |
| 16 | 减速 | -1.04 | 80→50 | 8 | -0.1641 |
| 17 | 减速 | -1.39 | 50→0 | 10 | -0.2028 |
| 18 | 停车 | 0.00 | 0 | 20 | 0 |
根据表7-5-8中的容量需求,可得在市郊工况循环中,为维护电动汽车匀速行驶和加速行驶,动力电池需要输出3.2916A・h的容量;电动汽车制动时,制动产生的能量中可供动力电池使用的容量为0.5935A・h。假设制动能量回收率为20%,则电动汽车完成市郊循环运行,动力电池必须提供3.1729A・h的容量。
电动汽车完成NEDC循环运行,动力电池必须提供4.6957A・h的容量。
电动汽车一个NEDC循环的行驶距离为11.022km,假设要求电动汽车循环工况续驶里程为300km,则动力电池至少需要配置128A・h的容量。
实际电动汽车动力电池匹配时,还要考虑传动系统效率、电机效率、电池放电效率、电池放电深度等。
根据表7-5-7和表7-5-8,编写电动汽车NEDC循环工况电池需求容量的MWORKS程序如下。
axis([0 1200 -0.4 1])#定义坐标轴范围
x1=[0,1200]#设置x1坐标值
y1=[0,0]#设置y1坐标值
plot(x1,y1)#绘制x1和y1直线
hold(true)#保存图形
t=[11,15,23,28,49,55,61,85,96,117,123,134,143,155,163,178,188,195]#设置市区第1个循环时间
c=[0,0.0236,0.0072,-0.0117,0,0.0248,0.0607,0.0386,-0.0783,0,0.0248,0.0861,0.0977,0.0373,-0.0451,0.0273,-0.0961,0]#设置市区第1个循环容量
plot(t,c)#绘制市区第1个循环工况容量需求图
hold(true)#保存图形
t=[206,210,218,223,244,250,256,280,291,312,318,329,338,350,358,373,383,390]#设置市区第2个循环时间
c=[0,0.0236,0.0072,-0.0117,0,0.0248,0.0607,0.0386,-0.0783,0,0.0248,0.0861,0.0977,0.0373,-0.0451,0.0273,-0.0961,0]#设置市区第2个循环容量
plot(t,c)#绘制市区第2个循环工况容量需求图
hold(true)#保存图形
t=[401,405,413,418,439,445,451,475,486,507,513,524,533,545,553,568,578,585]#设置市区第3个循环时间
c=[0,0.0236,0.0072,-0.0117,0,0.0248,0.0607,0.0386,-0.0783,0,0.0248,0.0861,0.0977,0.0373,-0.0451,0.0273,-0.0961,0]#设置市区第3个循环容量
plot(t,c)#绘制市区第3个循环工况容量需求图
hold(true)#保存图形
t=[596,600,608,613,634,640,646,670,681,702,708,719,728,740,748,763,773,780]#设置市区第4个循环时间
c=[0,0.0236,0.0072,-0.0117,0,0.0248,0.0607,0.0386,-0.0783,0,0.0248,0.0861,0.0977,0.0373,-0.0451,0.0273,-0.0961,0]#设置市区第4个循环容量
plot(t,c)#绘制市区第4个循环工况容量需求图
hold(true)#保存图形
t=[800,806,817,827,841,891,899,968,981,1031,1066,1096,1116,1126,1142,1150,1160,1180]#设置市郊循环时间
c=[0,0.0248,0.0861,0.1018,0.2119,0.2854,-0.0844,0.2146,0.2509,0.2854,0.7121,0.368,0.6058,0.1898,-0.1422,-0.1641,-0.2028,0]#设置市郊循环容量
plot(t,c)#绘制市郊循环工况容量需求图
hold(true)#保存图形
xlabel("时间/s")#x轴标注
ylabel("容量/A.h")#y轴标注
在MWORKS编辑器中输入这些程序,点击运行按钮,即可得到电动汽车NEDC循环工况容量需求图,如图7-5-4所示。
4.利用MWORKS仿真电动汽车动力性
根据电动汽车动力性数学模型,编写绘制电动汽车动力性仿真曲线的MWORKS程序如下。
m=1300;f=0.013;C=0.32;A=2.1;R=0.285;g=9.8;q=1.02;p=0.95;it=5.3;#汽车参数赋值
P=35;T=167;#电机峰值功率和峰值转矩赋值
Pr=16;Tr=76;#电机额定功率和额定转矩赋值
nn=2000#额定转速赋值
aa=0#设置坡度角为0°
Ff=m*g*f*cos(aa)#计算滚动阻力
Fj=m*g*sin(aa)#计算坡度阻力
v=zeros(1901)#变量初始化
n=zeros(1901)#变量初始化
Ft=zeros(1901)#变量初始化
Fw=zeros(1901)#变量初始化
F=zeros(1901)#变量初始化
a=zeros(1901)#变量初始化
ang=zeros(1901)#变量初始化
vmax=0.0#变量初始化
for i=1:1901#速度循环开始
v[i]=0.1*i-0.1#设置速度范围为0~190km/h
n[i]=it*v[i]/R/0.377#计算电机转速
if n[i]<nn#如果电机转速小于基速
Ft[i]=T*it*p/R#驱动力计算
else#否则
Ft[i]=(P*9550/n[i])*it*p/R#驱动力计算
end#结束
Fw[i]=C*A*(v[i].^2)/21.15#空气阻力计算
F[i]=Fw[i]+Ff+Fj#行驶阻力计算
if abs(Ft[i]-F[i])<1#驱动力判断
global vmax=v[i]#求最高车速
end#结束
a[i]=(Ft[i]-F[i])/q/m#求最大加速度
ang[i]=tan(asin((Ft[i]-Fw[i]-Ff)/m/g))*100#求最大坡度角
end#循环结束
va=zeros(1902)#变量初始化
na=zeros(1901)#变量初始化
Fta=zeros(1901)#变量初始化变量初始化
Fwa=zeros(1901)#变量初始化
Fa=zeros(1901)#变量初始化
acc=zeros(1901)#变量初始化
ta=0.0#变量初始化
va[1]=0#变量初始化
for j=1:1901#时间循环开始
na[j]=it*va[j]/R/0.377#计算当前速度下的电机转速
if na[j]<nn#如果电机转速小于基速
Fta[j]=T*it*p/R#计算驱动力
else#否则
Fta[j]=(P*9550/na[j])*it*p/R#计算驱动力
end#结束
Fwa[j]=C*A*(va[j].^2)/21.15#计算空气阻力
Fa[j]=Fwa[j]+Ff+Fj#计算行驶阻力
acc[j]=(Fta[j]-Fa[j])/m/q#计算当前车速下的加速度
va[j+1]=va[j]+acc[j]*0.1*3.6#求下一循环时刻的速度
if abs(va[j]-100)<0.5#判断求百公里加速时间
global ta=(j-1)*0.1#计算百公里加速时间
end#判断结束
end#时间循环结束
figure(1)#设置图形窗口1
plot(v,Ft,v,F)#绘制驱动力-行驶阻力平衡图
grid("on")#设置网格背景
xlabel("速度/(km/h)")#x轴标注
ylabel("驱动力-行驶阻力/N")#y轴标注
@printf("最高车速vmax=%.2fkm/hn",vmax);#命令行窗口输出最高车速
figure(2)#设置图形窗口2
plot(v,a)#绘制加速度速度曲线
axis([0,180,0,3])#设置横、纵坐标范围
grid("on")#设置网格背景
xlabel("速度/(km/h)")#x轴标注
ylabel("加速度/(m/s^2)")#y轴标注
figure(3)#设置图形窗☐3
t=0:1901#设置时间
plot(t*0.1,va)#绘制速度加速时间曲线
grid("on")#设置网格背景
xlabel("加速时间/s")#x轴标注
ylabel("速度/(km/h)")#y轴标注
@printf("百公里加速时间t=%.2fsn",ta);#命令行窗口输出百公里加速时间
figure(4)#设置图形窗☐4
plot(v,ang)#绘制爬坡度速度曲线
axis([0,180,0,35])#设置横、纵坐标范围
grid("on")#设置网格背景
xlabel("速度/(km/h)")#x轴标注
ylabel("爬坡度/%")#y轴标注
在MWORKS编辑器中输入这些程序,点击运行按钮,就会得到电动汽车驱动力-行驶阻力平衡图(图7-5-5)、电动汽车加速度-速度曲线(图7-5-6)、电动汽车速度-加速时间曲线(图7-5-7)、电动汽车爬坡度-速度曲线(图7-5-8)。最高车速为144km/h;百公里加速时间为22.5s;最大爬坡度大于20%,满足设计要求。
5.利用MWORKS仿真电动汽车循环工况续驶里程

根据表7-5-2和表7-5-3数据及循环工况电动汽车续驶里程数学模型,编写循环工况电动汽车续驶里程仿真的MWORKS程序如下。
m=1300;f=0.013;Cd=0.32;A=2.1;dt=1.02;nt=0.95;g=9.8;#汽车参数赋值
Ue=320;Ce=128;ne=0.95;#电池参数赋植
uj1=15;u01=0;aj1=1.04;#速度和加速度赋值
Sj1=(uj1^2-u01^2)/25920/aj1;#计算行驶距离
Pj1=uj1*(m*g*f+Cd*A*uj1^2/21.15+dt*m*aj1)/3600/nt;#计算需求功率
Ej1=Pj1*Sj1/uj1/ne;#计算能量消耗
ud1=15;t1=8;#行驶速度和时间赋值
Sd1=ud1*t1/3600;#计算行驶距离
Pd1=ud1*(m*g*f+Cd*A*ud1^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed1=Pd1*Sd1/ud1/ne;#计算能量消耗
uj2=0;u02=15;aj2=-0.83;#速度和减速度赋值
Sj2=(uj2^2-u02^2)/25920/aj2;#计算行驶距离
uj3=15;u03=0;aj3=0.69;#速度和加速度赋值
Sj3=(uj3^2-u03^2)/25920/aj3;#计算行驶距离
Pj3=uj3*(m*g*f+Cd*A*uj3^2/21.15+dt*m*aj3)/3600/nt;#计算需求功率
Ej3=Pj3*Sj3/uj3/ne;#计算能量消耗
uj4=32;u04=15;aj4=0.79;#速度和加速度赋值
Sj4=(uj4^2-u04^2)/25920/aj4;#计算行驶距离
Pj4=uj4*(m*g*f+Cd*A*uj4^2/21.15+dt*m*aj4)/3600/nt;#计算需求功率
Ej4=Pj4*Sj4/uj4/ne;#计算能量消耗
ud2=32;t2=24;#行驶速度和时间赋值
Sd2=ud2*t2/3600;#计算行驶距离
Pd2=ud2*(m*g*f+Cd*A*ud2^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed2=Pd2*Sd2/ud2/ne;#计算能量消耗
uj5=0;u05=32;aj5=-0.81;#速度和减速度赋值
Sj5=(uj5^2-u05^2)/25920/aj5;#计算行驶距离
uj6=15;u06=0;aj6=0.69;#速度和加速度赋值
Sj6=(uj6^2-u06^2)/25920/aj6;#计算行驶距离
Pj6=uj6*(m*g*f+Cd*A*uj6^2/21.15+dt*m*aj6)/3600/nt;#计算需求功率
Ej6=Pj6*Sj6/uj6/ne;#计算能量消耗
uj7=35;u07=15;aj7=0.51;#速度和加速度赋值
Sj7=(uj7^2-u07^2)/25920/aj7;#计算行驶距离
Pj7=uj7*(m*g*f+Cd*A*uj7^2/21.15+dt*m*aj7)/3600/nt;#计算需求功率
Ej7=Pj7*Sj7/uj7/ne;#计算能量消耗
uj8=50;u08=35;aj8=0.46;#速度和加速度赋值
Sj8=(uj8^2-u08^2)/25920/aj8;#计算行驶距离
Pj8=uj8*(m*g*f+Cd*A*uj8^2/21.15+dt*m*aj8)/3600/nt;#计算需求功率
Ej8=Pj8*Sj8/uj8/ne;#计算能量消耗
ud3=50;t3=12;#行驶速度和时间赋值
Sd3=ud3*t3/3600;#计算行驶距离
Pd3=ud3*(m*g*f+Cd*A*ud3^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed3=Pd3*Sd3/ud3/ne;#计算能量消耗
uj9=35;u09=50;aj9=-0.52;#速度和减速度赋值
Sj9=(uj9^2-u09^2)/25920/aj9;#计算行驶距离
ud4=35;t4=15;#行驶速度和时间赋值
Sd4=ud4*t4/3600;#计算行驶距离
Pd4=ud4*(m*g*f+Cd*A*ud4^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed4=Pd4*Sd4/ud4/ne;#计算能量消耗
uj10=0;u010=35;aj10=-0.97;#速度和减速度赋值
Sj10=(uj10^2-u010^2)/25920/aj10;#计算行驶距离
S11=Sj1+Sj2+Sj3+Sj4+Sj5+Sj6+Sj7+Sj8+Sj9+Sj10+Sd1+Sd2+Sd3+Sd4;#计算市区基本循环行驶距离
E11=Ej1+Ej3+Ej4+Ej6+Ej7+Ej8+Ed1+Ed2+Ed3+Ed4;#计算市区基本循环能量消耗
S10=4*S11;#计算市区循环行驶距离
E10=4*E11;#计算市区循环能量消耗
uj11=15;u011=0;aj11=0.69;#速度和加速度赋值
Sj11=(uj11^2-u011^2)/25920/aj11;#计算行驶距离
Pj11=uj11*(m*g*f+Cd*A*uj11^2/21.15+dt*m*aj11)/3600/nt;#计算需求功率
Ej11=Pj11*Sj11/uj11/ne;#计算能量消耗
uj12=35;u012=15;aj12=0.51;#速度和加速度赋值
Sj12=(uj12^2-u012^2)/25920/aj12;#计算行驶距离
Pj12=uj12*(m*g*f+Cd*A*uj12^2/21.15+dt*m*aj12)/3600/nt;#计算需求功率
Ej12=Pj12*Sj12/uj12/ne;#计算能量消耗
uj13=50;u013=35;aj13=0.42;#速度和加速度赋值
Sj13=(uj13^2-u013^2)/25920/aj13;#计算行驶距离
Pj13=uj13*(m*g*f+Cd*A*uj13^2/21.15+dt*m*aj13)/3600/nt;#计算需求功率
Ej13=Pj13*Sj13/uj13/ne;#计算能量消耗
uj14=70;u014=50;aj14=0.40;#速度和加速度赋值
Sj14=(uj14^2-u014^2)/25920/aj14;#计算行驶距离
Pj14=uj14*(m*g*f+Cd*A*uj14^2/21.15+dt*m*aj14)/3600/nt;#计算需求功率
Ej14=Pj14*Sj14/uj14/ne;#计算能量消耗
ud5=70;t5=50;#行驶速度和时间赋值
Sd5=ud5*t5/3600;#计算行驶距离
Pd5=ud5*(m*g*f+Cd*A*ud5^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed5=Pd5*Sd5/ud5/ne;#计算能量消耗
uj15=50;u015=70;aj15=-0.69;#速度和减速度赋值
Sj15=(uj15^2-u015^2)/25920/aj15;#计算行驶距离
ud6=50;t6=69;#行驶速度和时间赋值
Sd6=ud6*t6/3600;#计算行驶距离
Pd6=ud6*(m*g*f+Cd*A*ud6^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed6=Pd6*Sd6/ud6/ne;#计算能量消耗
uj16=70;u016=50;aj16=0.43;#速度和加速度赋值
Sj16=(uj16^2-u016^2)/25920/aj16;#计算行驶距离
Pj16=uj16*(m*g*f+Cd*A*uj16^2/21.15+dt*m*aj16)/3600/nt;#计算需求功率
Ej16=Pj16*Sj16/uj16/ne;#计算能量消耗
ud7=70;t7=50;#行驶速度和时间赋值
Sd7=ud7*t7/3600;#计算行驶距离
Pd7=ud7*(m*g*f+Cd*A*ud7^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed7=Pd7*Sd7/ud7/ne;#计算能量消耗
uj17=100;u017=70;aj17=0.24;#速度和加速度赋值
Sj17=(uj17^2-u017^2)/25920/aj17;#计算行驶距离
Pj17=uj17*(m*g*f+Cd*A*uj17^2/21.15+dt*m*aj17)/3600/nt;#计算需求功率
Ej17=Pj17*Sj17/uj17/ne;#计算能量消耗
ud8=100;t8=30;#行驶速度和时间赋值
Sd8=ud8*t8/3600;#计算行驶距离
Pd8=ud8*(m*g*f+Cd*A*ud8^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed8=Pd8*Sd8/ud8/ne;#计算能量消耗
uj18=120;u018=100;aj18=0.28;#速度和加速度赋值
Sj18=(uj18^2-u018^2)/25920/aj18;#计算行驶距离
Pj18=uj18*(m*g*f+Cd*A*uj18^2/21.15+dt*m*aj18)/3600/nt;#计算需求功率
Ej18=Pj18*Sj18/uj18/ne;#计算能量消耗
ud9=120;t9=10;#行驶速度和时间赋值
Sd9=ud9*t9/3600;#计算行驶距离
Pd9=ud9*(m*g*f+Cd*A*ud9^2/21.15)/3600/nt;#计算需求功率
Ed9=Pd9*Sd9/ud9/ne;#汁算能量消耗
uj19=80;u019=120;aj19=-0.69;#速度礼减速度赋值
Sj19=(uj19^2-u019^2)/25920/aj19;#计算行驶距离
uj20=50;u020=80;aj20=-1.04;#速度和减速度赋值
Sj20=(uj20^2-u020^2)/25920/aj20;#计算行驶距离
uj21=0;u021=50;aj21=-1.39;#速度和减速度赋值
Sj21=(uj21^2-u021^2)/25920/aj21;#计算行驶距离
S20=Sj11+Sj12+Sj13+Sj14+Sj15+Sj16+Sj17+Sj18+Sj19+Sj20+Sj21+Sd5+Sd6+Sd7+Sd8+Sd9;#计算市郊循环行驶距离
E20=Ej11+Ej12+Ej13+Ej14+Ej16+Ej17+Ej18+Ed5+Ed6+Ed7+Ed8+Ed9;#计算市郊循环能量消耗
E=Ue*Ce/1000;#计算电池能量
S1=S10+S20;#计算NEDC循环行驶距离;
E1=E10+E20;#计算NEDC循环能量消耗
S=S1*E./E1#计算循环工况续驶里程
在MWORKS编辑器中输入这些程序,点击运行按钮,可以得到电动汽车续驶里程为308km,满足设计要求。