之前一篇文章簡要介紹了新能源車控制策略仿真平臺的基本內容，主要包括駕駛員模型、控制策略、車輛模型三部分，如下圖所示。今天我們詳細說說第三部分車輛模型（車輛平臺）的相關內容，也是最復雜的部分。

車輛模型需求分析

車輛模型，從字面上理解就是把整車抽象出來，建立其數學模型，用于仿真研究或控制開發。廣義上的車輛模型應該是包括縱向、側向、垂向三個方向的動力學模型，是一個及其復雜的系統。通常，我們會根據實際的研究需要，搭建一個方向或兩個方向的動力學模型。這次我們搭建的增程式電動汽車軟件仿真平臺，主要用于驗證車輛能量管理相關的控制策略，僅需要與驅動、制動相關的車輛縱向動力學模型，再加上增程器、電池等子系統模型（為簡化建模搭建，忽略部件響應延遲以及部分摩擦）。

1、增程器模型需求

增程器主要包括發動機、發電機，二者一般直連在一起，構成一個提供電能的增程器。發動機啟動過程中，發電機出正扭矩把發動機拉到點火轉速后，發動機自行點火啟動；發動機啟動成功后，發動機出正扭矩，發電機出負扭矩發電同時維持發動機轉速恒定；發動機停機過程中，發動機和發電機停止出力，在發動機摩擦力的作用下發動機轉速會慢慢降為0。

模型的常用比例為1:8、1:12、1:18、1：24、1:32、1:43、1:48、1:64、1:72、1：76、1:300、1:900等。每種模型都有它最合適的比例，仿真船模用比較小的比例1:300、1:350、1:900、1:1500等，仿真航模主要集。

增程器模型輸入：

發動機扭矩請求（來自控制策略，這里用固定的節氣門開度近似代替）

發電機扭矩請求（來自控制策略，這里用扭矩請求百分比信號近似代替）

高壓電池電壓（來自高壓電池實際狀態）。

增程器模型輸出;

發電機充放電電流(充電為負，放電為正)

模型物理關系：

發動機實際扭矩=MAP1（發動機實際轉速，發動機節氣門開度）

發電機實際扭矩=MAP2（發電機實際轉速）* 發電機扭矩請求百分比

發動機轉速（即發電機轉速）由增程器系統的動力學決定，TENG+TGM=(JENg+JGM)*dw/dt

發電機充放電電流由功率守恒計算，仿真汽車模型制作，充電時TGM*WGM*φ=UBATT*IGM，放電時TGM*WGM/φ=UBATT*IGM

2、縱向動力學模型需求

前十名分別是多美/TAKARATOMY、美馳圖/MAISTO、酷斯特/KUST、n3車品、車致意汽車配件、星輝/RASTAR、轎翼、凱諾思GrossElec、卡威KAWEI、賓銳。車模即汽車模型，是完全依照真車的形狀、結構、色彩，甚至內飾部件，嚴格按比例。

增程式電動汽車的縱向動力學模型與純電車一樣，由電機、主減速器、輪胎、車身等。電機扭矩從主減速器傳動輪端，最終由驅動輪提供整車行駛動力，克服風阻、坡阻等阻力后，實現車輛加速或減速行駛。

縱向動力學模型輸入：

電機扭矩請求（來自控制策略，這里用扭矩請求百分比信號近似代替）

高壓電池電壓（來自高壓電池實際狀態）。

縱向動力學模型輸出：

車速

電機充放電電流

模型物理學關系：

電機實際扭矩=MAP3（發電機實際轉速）* 發電機扭矩請求百分比

車速由車輛縱向動力學決定，FDRV-Fw-Fi=m*dv/dt

企業回室內高爾夫模擬設備是根據真實高爾夫球場藍圖和實際拍攝，經過3D制作，通過投影機投影展現在球手面前，選手可使用真球桿和真球。通過投影機投影展現在球手面前的（一個或三個）幕布上，同時通過傳感器對球手擊出的球的飛行數據、揮桿的桿頭數據。

3、電池模型需求

這里重點關注電池SOC和電壓變化，忽略溫度的影響。

電池模型輸入：

電機充放電電流

發電機充放電電流

就是這個汽車模型的大小和實際車輛的大小的比例，比如模型的比例是10比5，就是這個模型的尺寸是實際車輛的一半，同樣10比1就是實際車輛縮小了十倍

電池模型輸出：

電池SOC

電池電壓

模型物理學關系：

電池SOC由電荷守恒計算，SOCACT=SOCINT+∫(- IEM- IGM)dt

電池電壓由基爾霍夫電壓定律，VBATT=VOCV-( IEM+ IGM)*R

車輛模型Simulink實現

基于以上模型的物理學關系，我們用Simulink物理建模的方法搭建以下幾部分模型。

1、增程器模型實現

汽車模型（靜態仿真模型車）與玩具車的區別有：1.靜態仿真模型車擁有知識產權，未經授權不得隨意仿造。2.靜態仿真模型車必須嚴格忠實于原作并按照一定比例制造。常見的車模比例有：1：10、1：12、1：18、1：24、1：

發動機子模塊如下，主要根據發動機扭矩MAP和燃油消耗MAP進行相關計算，也忽略掉扭矩響應的延遲。

2、縱向動力學模型實現

縱向動力學模型如下，電機與車輛模型機械連接，并響應控制器請求扭矩，輸出車速、電機充放電電流。

其中電機子模塊如下（與發電機一致），主要根據發電機外特性MAP以及效率MAP進行相關計算，并忽略電機扭矩響應的延遲。

車輛模型如下，包括主減速器、車輪、車體等部件，需要定義傳動比、車重、載荷分布、風阻、坡度等相關參數。

3、電池模型實現

電池模型如下，這里我們主要想觀察SOC和電壓變化，發電機、電機的充放電電流積分后即可很方便計算出當前SOC大小。

4、車輛模型

把以上增程器模型、縱向動力學模型、電池模型組合起來，即可得到一個初步的車輛模型，如下圖。輸入信號主要是控制器對三個動力部件的扭矩請求，輸出信號有車速、電池SOC、發動機轉速、發動機燃油消耗量。

以上，就是增程式電動汽車Simulink軟件仿真平臺的車輛模型內容。篇幅有限，車輛模型的驗證放到下一篇仿真平臺整體調試里一起介紹吧。