基于MATLAB电动汽车仿真研究

一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法一、本文概述无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）以其高效率、低噪音、长寿命等优点，在航空航天、电动汽车、家用电器等领域得到广泛应用。

为了对无刷直流电机控制系统进行性能分析和优化，需要建立精确的数学模型并进行仿真研究。

Matlab作为一种强大的数学计算和仿真软件，为无刷直流电机控制系统的建模仿真提供了有力支持。

二、无刷直流电机控制系统原理1、无刷直流电机基本结构和工作原理无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM）是一种基于电子换向技术的直流电机，其特点在于去除了传统直流电机中的机械换向器和电刷，从而提高了电机的运行效率和可靠性。

无刷直流电机主要由电机本体、电子换向器和功率驱动器三部分组成。

电机本体通常采用三相星形或三角形接法，其定子上分布有多个电磁铁（也称为线圈），而转子上则安装有永磁体。

当电机通电时，定子上的电磁铁会产生磁场，与转子上的永磁体产生相互作用力，从而驱动转子旋转。

电子换向器是无刷直流电机的核心部分，通常由霍尔传感器和控制器组成。

霍尔传感器安装在电机本体的定子附近，用于检测转子位置，并将位置信息传递给控制器。

控制器则根据霍尔传感器提供的位置信息，控制功率驱动器对定子上的电磁铁进行通电，从而实现电机的电子换向。

功率驱动器负责将控制器的控制信号转换为实际的电流，驱动定子上的电磁铁工作。

功率驱动器通常采用三相全桥驱动电路，具有输出电流大、驱动能力强等特点。

无刷直流电机的工作原理可以简单概括为：控制器根据霍尔传感器检测到的转子位置信息，控制功率驱动器对定子上的电磁铁进行通电，产生磁场并驱动转子旋转；随着转子的旋转，霍尔传感器不断检测新的转子位置信息，控制器根据这些信息实时调整电磁铁的通电状态，从而保持电机的连续稳定运行。

由于无刷直流电机采用电子换向技术，避免了传统直流电机中机械换向器和电刷的磨损和故障，因此具有更高的运行效率和更长的使用寿命。

纯电动汽车动力性经济性仿真分析和试验发布时间：2023-01-31T07:40:24.398Z 来源：《中国科技信息》2022年第18期作者：钱涛[导读] 文章结合纯电动汽车的基本情况，对纯电动汽车的基本情况进行分析钱涛安徽江淮汽车集团股份有限公司安徽合肥 231200摘要：文章结合纯电动汽车的基本情况，对纯电动汽车的基本情况进行分析，然后再对纯电动汽车的动力性经济性进行详细分析，通过仿真分析和试验进行研究，保证工作中能够做好纯电动汽车的合理分析，使得纯电动汽车在工作中，能够发挥相应功能和作用的服务能力，所以，需要对纯电动汽车的动力性经济性仿真分析和试验进行研究，主要对纯电动汽车的仿真模型建立和运算进行分析，选择Simulink仿真分析平台，实现对纯电动汽车的动力性经济性仿真分析和试验工作，进而进一步提升纯电动汽车的服务能力，使得纯电动汽车能够更好地为人们提供服务。

满足人们出行的基本需求，进一步推动人们生存品质实现合理的提升。

关键词：纯电动汽车；动力性；经济性；仿真分析；试验纯电动汽车是一种以车载电源为动力的汽车，它不需要对化石能源进行利用，仅需要对电能进行利用，通过电能的合理运用，实现纯电动汽车的稳定运行，确保纯电动汽车的功能和服务作用。

为了满足对纯电动汽车的动力性经济性的分析，需要采取仿真分析和试验的方式，实现纯电动汽车的合理分析，并选择合理的仿真分析和试验方式，促使纯电动汽车的动力性经济性实现合理的分析，进而更好地为人们提供服务。

基于此，文章结合纯电动汽车动力性经济性的仿真分析和试验进行研究，确保经过仿真分析后，能够实现对纯电动汽车的动力性经济性实现合理的分析，选择合理的动力系统，促使纯电动汽在服务过程中，能够发挥相应的功能和服务作用，进一步推动电动汽车的功能和服务作用。

1.纯电动汽车相关研究在资源使用相对过多的今天，资源利用限度逐渐降低，所以，为了满足资源节约的基本需求，可以对纯电动汽车进行合理的运用，发挥纯电动汽车的功能和作用，进一步实现对传统能源的合理节约，使得资源的利用价值实现合理改善，进一步发挥资源的利用率。

基于Cruise的纯电动汽车建模及仿真研究Modeling and simulation of pure electric vehicles based on Cruise朱红军1 李智豪21.江苏金彭集团有限公司，江苏 徐州 2110112.安徽工程大学智能汽车线控底盘系统安徽省重点实验室，安徽 芜湖 241000摘要：为了缩短纯电动汽车设计开发周期，采用基于Cruise与MATLAB/SIMULINK联合仿真的方法，依据仿真试验结果对所选电机及所设计控制策略运行状态进行分析。

首先，运用Cruise软件搭建纯电动汽车仿真模型；其次，在MATLAB/SIMULINK中建立纯电动汽车控制策略；最后，通过两者的联合仿真，在多个工况下分析车速跟随情况、电机转速及扭矩、电池荷电状态（state of charge，SOC）值变化情况，进而分析控制策略与所选电机运行状况是否匹配，缩短整车电机选型、控制策略设计及开发的周期。

关键词：纯电动汽车；Cruise；联合仿真；控制策略中图分类号：U469.72 文献标识码：A0 引言随着国内外新能源汽车产业的蓬勃发展，市场对新能源汽车的产品设计提出新要求，因此汽车更新迭代速度极快[1]。

在新能源汽车开发过程中，缩短设计、试制和试验周期，提高产品设计准确性与快速审计对抢占汽车市场先机具有重要意义[2]。

本文基于某款纯电动汽车车型，搭建仿真模型，通过分析计算结果来评估整车所选电机及控制策略是否满足设计需求。

首先，利用Cruise软件完成纯电动汽车建模设计。

其次，利用MATLAB/ SIMULINK软件进行控制策略设计。

基于两个软件的联合仿真功能，建立多工况下的模拟仿真任务。

通过分析仿真试验结果，判断所选电机及控制策略是否合理。

最后，依托试验结果来验证电机选型和控制策略是否需要调整，避免在开发过程中盲目进行电机选型和控制策略设计，从而缩短开发周期[3]。

1 纯电动汽车结构及参数该纯电动汽车动力系统主要由电机、动力电池、单挡变速箱、电耗元件、驱动桥和车轮组成（图1）。

基于CarSim和Matlab四轮独立驱动轮毂电机电动汽车驱动控制系统的研究作者：梅鸣来源：《山东工业技术》2016年第21期摘要：针对四轮独立驱动轮毂电机电动汽车驱动控制系统进行了建模与仿真，在传统PID 的基础上引入SOA智能优化算法，最后验证了所建立的CarSim和Matlab车辆模型的合理性。

关键词：电动汽车；驱动控制系统；车辆模型；SOA智能优化算法DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.1630 引言近年来，绿色环保与可持续发展成为日益重要的发展理念。

本文研究的轮毂电机驱动电动汽车在现有商用化电动汽车的基础上省略了减速器、差速器和传动轴等机械零部件部件，直接由整车控制器发出控制信号直接控制车轮，这样节省车内空间，更容易实现电动车的微型化、轻量化[1-2]。

本文将CarSim中的内燃机模型和传动系统模型，修改为毂电机模型，在Matlab/Simulink中搭建电机模型和控制系统模块，在联合CarSim进行联合仿真。

1 四轮轮毂电机电动汽车建模在Matlab/Simulink中搭建轮毂电机模型，去掉CarSim中的传统内燃机汽车模型，通过Matlab/Simulink和CarSim联合仿真，搭建出四轮独立驱动轮毂电机电动汽车整车模型。

1.1 轮毂电机建模轮毂电机无刷直流电机，其主要由电机本体、霍尔位置传感器和电子逆变器构成。

无刷直流电机数学模型形式可表示为：其中ea，eb，ec分别表示定子a，b，c三相生成的梯形反电动势。

电磁转矩方程为：式中：Te为电磁转矩；w为电机角速度；Tl为负载转矩；J为转动惯量；B为黏滞摩擦系数；ua，ub，uc为绕组电压，ia， ib，ic为相电流；ea，eb，ec为相反电势；L为相绕组自感系数；M为相绕组互感系数。

式（1）、式（2）和式（3）共同构成了无刷直流电机的微分方程数学模型。

采用基于SOA的PID控制算法来控制轮毂电机，1.2 整车模型搭建打开CarSim 8.02 软件，选择B-Class， Hatchback选项作为基准车辆，将CarSim中原有的内燃机模型改为 4-wheel drive（四轮驱动），其内容定义为选择No dataset select方式，同时将四轮驱动转矩设置为车辆模型的输入量变量。

10.16638/ki.1671-7988.2021.05.038基于MATLAB的汽车ABS安全仿真研究田敏，刘革，董兆晨（长安大学汽车学院，陕西西安710064）摘要：文章利用MATLAB软件对汽车制动防抱死系统进行安全仿真研究，选取合适的分析对象，把ABS系统拆成整车模型、轮胎模型以及制动器模型，分别对各模型进行受力以及运动分析，建立数学模型。

最终在Simulink 环境中建立仿真模型，结合整车数据，验证分析了汽车有无ABS系统时的制动效果。

结果显示，装有ABS制动防抱死的汽车制动效果更好。

关键词：汽车防抱死制动系统；数学模型；MATLAB仿真中图分类号：U463.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)05-134-03Research on Safety Simulation of automobile ABS based on MATLABTian Min, Liu Ge, Dong Zhaochen（School of Automobile, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064）Abstract: Based on MATLAB, the anti -lock braking system is simulated. The ABS system is divided into vehicle model, tire model and brake model by selecting appropriate analysis object. The force and motion of each model are analyzed respectively, and the mathematical model is established. Finally, the simulation model is established in the Simulink environment, combined with the vehicle data to verify and analyze the braking effect of the vehicle with or without ABS system. The results show that the vehicle equipped with ABS has better braking effect.Keywords: Anti -lock braking system; Mathematical model; Matlab simulationCLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)05-134-03前言汽车防抱死制动系统，简称为ABS（Anti-Lock Brake System），在其控制下制动时车轮不抱死拖滑，并且处于最佳的制动状态，使制动距离缩短，制动时的方向稳定性提高，汽车制动时的安全得以保证，交通事故率大大减小[1]。

基于Matlab的电动汽车ABS仿真分析
高志朋;王志勇;马鹏鹏
【期刊名称】《机械研究与应用》
【年(卷),期】2016(029)005
【摘要】随着电动汽车产业的发展,电动汽车保有量迅速增加,电动汽车的行驶安全变得越来越重要.以电动汽车制动系统为研究对象,分析了传统制动系统和装有防抱死制动系统(ABS)车辆制动时参数的变化规律,建立了制动系统的数学模型,利用Simulink对传统制动系统进行了仿真,同时对釆用PID控制策略的防抱死制动系统进行了仿真分析.通过仿真得到了制动时车速、轮速、滑移率、制动距离随时间的变化曲线,通过对比发现装有ABS的制动系统在紧急制动时可以有效縮短制动距离,提高汽车制动过程中的操纵稳定性.
【总页数】3页(P31-33)
【作者】高志朋;王志勇;马鹏鹏
【作者单位】滨州学院机电工程系,山东滨州 256600;滨州学院机电工程系,山东滨州 256600;重庆理工大学机械工程学院,重庆 400054
【正文语种】中文
【中图分类】U463
【相关文献】
1.基于matlab的纯电动汽车建模及动力特性仿真分析 [J], 杨三英;周永军;马渊
2.电动汽车用交流电机矢量控制系统MATLAB仿真分析 [J], 黄秋芳
3.行星系分插机构仿真分析平台设计——基于LabVIEW和MATLAB [J], 张敏;周长省;吴崇友;张文毅
4.基于BERS的电动汽车ABS仿真分析 [J], 邓钞;王吉忠;孙亚楠;崔清
5.基于Matlab/ Simulink的电动汽车高压电路仿真分析 [J], 刘忠明
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10.16638/ki.1671-7988.2017.07.004基于MATLAB的电动汽车预充电路仿真姜点双，赵久志，王晓鹏（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：在纯电动轿车产品设计过程中，电气系统设计直接影响整个车辆的安全性，合理的预充电路对车辆的可靠行驶至关重要。

通过使用MATLAB软件中的电气控制模块，对预充电回路在工作过程进行仿真模拟，并对过程中的电流、电压、能量进行计算，为元器件规格的选择提供指导。

关键词：预充电路；MATLAB；仿真；安全中图分类号：U469.72+2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)07-07-03Simulation of electric car pre-charge circuitry based on MATLABJiang Dianshuang, Zhao Jiuzhi, Wang Xiaopeng( Anhui jianghuai automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )Abstract: In the process of product design of electric car, electrical system design has a direct impact on the safety of the whole vehicle. Reliable pre-charge circuitry play a crucial role for the vehicle reliable driving. By using electrical control module in the MA TLAB software, simulation the working process of pre-charge circuitry, and calculate the current, voltage, energy; to provide guidance for the selection of component specifications.Keywords: Pre-charge circuitry; MATLAB; Simulation; SecurityCLC NO.: U469.72+2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)07-07-03前言随着化石能源不断消耗和环境污染的不断加剧，节能、环保成为各国政府关注的焦点，随着新能源汽车的不断发展，新能源汽车尤其是纯电动汽车越来越受到社会各界的广泛关注。

基于MatlabSimulink的电动汽车仿真模型设计与应用一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，受到了越来越多的关注和推广。

在电动汽车的研发过程中，仿真模型的建立与应用发挥着至关重要的作用。

本文旨在探讨基于Matlab/Simulink的电动汽车仿真模型设计与应用，旨在为电动汽车的设计、优化和控制提供理论支持和实践指导。

本文将对电动汽车仿真模型的重要性进行阐述，指出其在电动汽车研发过程中的地位和作用。

接着，将详细介绍Matlab/Simulink在电动汽车仿真模型设计中的应用，包括其强大的建模功能、灵活的仿真能力以及高效的算法处理能力等。

在此基础上，本文将重点讨论电动汽车仿真模型的设计方法。

包括电动汽车动力系统的建模、控制系统的建模以及整车模型的集成等。

将结合具体案例，对电动汽车仿真模型在实际应用中的效果进行展示和分析，以验证其有效性和可靠性。

本文还将对电动汽车仿真模型的发展趋势进行展望，探讨其在未来电动汽车研发中的潜在应用前景。

通过本文的研究，希望能够为电动汽车仿真模型的设计与应用提供有益的参考和启示，推动电动汽车技术的不断发展和进步。

二、电动汽车仿真模型设计基础电动汽车（EV）仿真模型的设计是一个涉及多个学科领域的复杂过程，其中包括电力电子、控制理论、车辆动力学以及计算机建模等。

在Matlab/Simulink环境中，电动汽车仿真模型的设计基础主要包括对车辆各子系统的理解和建模，以及如何利用Simulink提供的各种模块和工具箱进行模型的构建和仿真。

电动汽车的主要子系统包括电池管理系统（BMS）、电机控制系统（MCS）、车辆控制系统（VCS）以及车辆动力学模型。

这些子系统都需要根据实际的电动汽车设计和性能参数进行精确的建模。

电池管理系统（BMS）建模：电池是电动汽车的能源来源，因此，BMS建模对于电动汽车的整体性能至关重要。

BMS模型需要包括电池的荷电状态（SOC）估计、电池健康状况（SOH）监测、电池热管理以及电池能量管理等功能。

MATLAB/Simulink软件仿真平台之车辆模型新能源车控制策略仿真平台主要包括驾驶员模型、控制策略、车辆模型三部分，如下图所示。

今天我们详细说说第三部分车辆模型（车辆平台）的相关内容，也是最复杂的部分。

车辆模型需求分析车辆模型，从字面上理解就是把整车抽象出来，建立其数学模型，用于仿真研究或控制开发。

广义上的车辆模型应该是包括纵向、侧向、垂向三个方向的动力学模型，是一个及其复杂的系统。

通常，我们会根据实际的研究需要，搭建一个方向或两个方向的动力学模型。

这次我们搭建的增程式电动汽车软件仿真平台，主要用于验证车辆能量管理相关的控制策略，仅需要与驱动、制动相关的车辆纵向动力学模型，再加上增程器、电池等子系统模型（为简化建模搭建，忽略部件响应延迟以及部分摩擦）。

1、增程器模型需求增程器主要包括发动机、发电机，二者一般直连在一起，构成一个提供电能的增程器。

发动机启动过程中，发电机出正扭矩把发动机拉到点火转速后，发动机自行点火启动；发动机启动成功后，发动机出正扭矩，发电机出负扭矩发电同时维持发动机转速恒定；发动机停机过程中，发动机和发电机停止出力，在发动机摩擦力的作用下发动机转速会慢慢降为0。

增程器模型输入：发动机扭矩请求（来自控制策略，这里用固定的节气门开度近似代替）发电机扭矩请求（来自控制策略，这里用扭矩请求百分比信号近似代替）高压电池电压（来自高压电池实际状态）。

增程器模型输出;发电机充放电电流(充电为负，放电为正)模型物理关系：发动机实际扭矩=MAP1（发动机实际转速，发动机节气门开度）发电机实际扭矩=MAP2（发电机实际转速）* 发电机扭矩请求百分比发动机转速（即发电机转速）由增程器系统的动力学决定，TENG+TGM=(JENg+JGM)*dw/dt发电机充放电电流由功率守恒计算，充电时TGM*WGM*φ=UBATT*IGM，放电时TGM*WGM/φ=UBATT*IGM2、纵向动力学模型需求增程式电动汽车的纵向动力学模型与纯电车一样，由电机、主减速器、轮胎、车身等。

基于AMESim和Matlab的纯电动汽车双热源热泵建模与仿真研究近年来，环保和节能已经成为社会热点话题。

纯电动汽车作为一种新型的交通工具，为实现节能和减少污染作出了很大的贡献。

为了提高纯电动汽车的能源利用效率，研究人员开始探索双热源热泵技术在纯电动汽车中的应用。

双热源热泵是一种能够从两个不同温度源中获取热能的设备。

在纯电动汽车中，双热源热泵可以从电动汽车与环境中获取热能。

为了更好地研究双热源热泵在纯电动汽车中的应用，研究人员使用AMESim和Matlab对其进行了建模和仿真。

在这个模型中，车载空调系统通过扭曲形式将室外空气引入车内，并利用传热器向车内传递低温热能。

同时，系统中还配备了热水储罐来存储高温热能。

经过分析可知，在实际运行中，双热源热泵主要由压缩机、换热器、膨胀器和冷媒四个部分组成。

此外，模型中还考虑了冻结现象的影响，并建立了一个简单的冻结模型去模拟实际情况中可能发生的冻结现象。

经过实验和仿真，研究人员发现，使用双热源热泵技术可以大大提高纯电动汽车的续航里程和能源利用效率。

同时，该模型模拟的结果还能够进一步优化双热源热泵的设计和改进。

此外，该模型的建立和仿真也为深入研究双热源热泵在纯电动汽车中的应用提供了一个可行的方法。

综上所述，基于AMESim和Matlab的纯电动汽车双热源热泵建模与仿真研究的结果表明，双热源热泵技术在纯电动汽车中的应用是具有实用性和可行性的。

这项研究既有现实意义也有理论意义，为深入研究双热源热泵技术的应用提供了新思路和方法。

双热源热泵技术在纯电动汽车中的应用优势显然。

研究发现，纯电动汽车因为电池的能量密度和电池温度问题会导致续航里程的缩短，而且在高温环境下，可能会导致损坏。

双热源热泵的应用，可以从车内外两个不同温度源获取热能，并利用热能提高车内温度，同时通过制冷循环来降低电池的温度，提高电池寿命，从而达到延长续航里程的目的。

此外，双热源热泵技术的应用还能够提高纯电动汽车的能源利用效率。