電動汽車建模仿真的案例
MATLAB-Simulink&Simscape電動汽車建模仿真
本文通過一個實例，來了解如何使用 Simulink & Simscape模塊創建最佳電動汽車模型。 本案例中，討論了電動汽車的建模。考慮了真實的關鍵參數來創建優化模型。通過比較車輛的實際速度和輸入驅動速度，檢查了電動汽車的最佳性能。電動汽車的能耗值是根據電池的初始充電和最終充電來比較的。 研究了不同參數對車輛性能和能耗的影響。
1、介紹
電動汽車的能量轉換效率高于傳統汽車的能量轉換效率。 電池將成為一種有效的電源。 模型模擬將提供電池的行為，還可以觀察斷電如何為電池充電。制作 Simulink 模型有很多優點。在進行真正的硬件模型之前，可以在仿真中觀察和驗證系統關鍵參數，以了解系統將如何運行？ 下面的仿真模型將讓您了解電動汽車部件的排列方式以及我們如何實現最佳性能？
2、系統框圖
電動汽車中有多個組件和龐大的連接線網絡。 在電動汽車的情況下，傳統的內燃機被電機取代。 作為電池組的工作燃料被供應給馬達。 下面的框圖將顯示電動汽車系統的重要組件。
電動汽車的關鍵部件是電機、車身、控制器和電池組。電動汽車中使用了多種類型的電機。BLDC 電機、PMSM電機和交流感應電機是常用的電動機。車身包括變速箱、差速器和輪胎。早些時候，我們使用電池只是為了啟動引擎。 但是現在我們使用電池作為工作電源。 電芯的組合將形成一個模塊，許多模塊將一起形成一個電池組。電機需要電池供電才能執行操作。假設我們將電池組直接連接到電機。在這種情況下，電機將以額定速度運行，無法進行速度控制。 我們可以借助控制器來控制電機的速度。 控制器將通過接受來自駕駛員的輸入進行操作。
3、Simulink 模型
把整個仿真系統分成了四個子系統。 第一個子系統包含車身。 第二個子系統包含電機和控制器電路。 第三個子系統包含驅動器輸入，第四個子系統包含電池組。
展開 一汽奔騰 | 電動汽車高壓系統電磁輻射發射的建模與仿真
文章來源：1.一汽奔騰轎車有限公司，2.中國汽車技術研究中心有限公司
1 前言
目前，對汽車 EMC 的仿真主要從電磁輻射、傳導騷擾、線束串擾、抗擾以及天線輻射性能幾個方面展開。 在整車級的電磁耦合預測方面，國內外已形成系列方法。
Chen 通過獲得散射參數（Scattering Parameters，S 參 數），在臺架試驗中預測整車 EMC 性能。Zeng 等利用 傳遞函數法預測整車電磁耦合問題。Hiroki 等采用傳遞函數的方式進行電動汽車的 EMC 設計。 高鋒等 基于多端口理論方法，通過臺架試驗模擬整車輻射發 射問題。葉城愷等基于多端口理論法預測汽車電機 系統對外的輻射發射，并進行了實測驗證。
以上方 法取得了較好的預測效果 ，本 文在上述方法的基礎 上，更加全面地進行高壓系統電磁輻射發射仿真并與 GB/T 18387—2017《電 動車輛的電磁場發射強度的限值和測量方法》 實測結果進行對比分析。利用 FEKO軟件進行高壓系統輻射發射仿真建模，計算高壓系統各部件端口間的S參數，獲得高壓系統端口耦合特性；根據GB/T 18387—2017中的試驗布置以及測量方法，分別從車輛預掃描結果和終掃描結果等多方面驗證該方 法在整車電磁輻射發射仿真預測應用中的可靠性。
2 高壓系統 S 參數仿真模型建立
在 FEKO 軟件中導入整車網格模型并建立高壓系 統輻射發射線束模型，計算車內高壓線束與車外測試天 線端口之間耦合的 S 參數。在整車前艙內建立高壓系 統線束模型如圖 1 所示，搭建高壓線束 S 參數仿真端 口。為保證 S 參數仿真的準確性，前艙網格模型需盡可 能符合實際結構。
展開 新能源/電動汽車續航里程仿真--Amesim整車系統仿真
AMESim為多學科領域復雜系統建模仿真平臺。用戶可以在這個單一平臺上建立復雜的多學科領域的系統模型，并在此基礎上進行仿真計算和深入分析，也可以在這個平臺上研究任何元件或系統的穩態和動態性能。例如在燃油噴射、制動系統、動力傳動、液壓系統、機電系統和冷卻系統中的應用。面向工程應用的定位使得AMESim成為在汽車、液壓和航天航空工業研發部門的理想選擇。工程設計師完全可以應用集成的一整套AMESim應用庫來設計一個系統，所有的這些來自不同物理領域的模型都是經過嚴格的測試和實驗驗證的。
AMESim使得工程師迅速達到建模仿真的最終目標：分析和優化工程師的設計，從而幫助用戶降低開發的成本和縮短開發的周期。
1、純電動汽車性能仿真分析之續駛里程仿真
本節將詳細介紹純電動汽車的動力性、經濟性建模分析過程。其中動力性分析的工況包括最大爬坡度、最高車速、30min最高車速；經濟性分析的工況包括續駛里程的仿真以及考慮安全控制單元的影響。
1) 模型搭建及各元件參數設置
一個典型純電動汽車的車輛模型包括電池、電機、駕駛員、VCU（整車控制器)和車輛負載幾部分。車輛負載模型和駕駛員模型需要的參數跟傳統燃油車模型完全相同。電池模型中需要輸入電池開路電壓和電池內阻的數表文件、電池的容量、電池初始SOC及電池包的串并聯個數。
電動汽車的續航里程模型如下圖所示。
其中電池模型和電機模型如下圖所示
2） 輸入工況設置
仿真續駛里程，首先設置循環的工況，這里設置NEDC，一直循環模式。
3） 續駛里程仿真
文章來源：新能源技術和仿真
展開 全新NVH模擬器2019.1發布，改善電動汽車建模
此次重要的更新極大擴展了
對電動汽車及混合動力汽車建模的能力，以及200多項其他改進和增強功能。
Brüel & Kj?r產品經理Dave Bogema解釋說： “電動汽車的聲學相關挑戰之一是
非零交叉和
“
負”階次的現象。這些噪聲來自于控制電機的功率電控設備。通常，這表現為純音諧波同時以頻率較高的純音為中心在頻率上增加和減少。在此之前，這些諧波幾乎不可能從測量中提取出來。”
在2019.1版本中，不僅可以
從測量中提取這些純音諧波，還可以使用NVH模擬器軟件在實時駕駛員在環模擬中重新合成它們。
聲學與振動，或NVH，是汽車制造商用來向客戶傳達個性、精致和質感的最重要元素之一。 NVH模擬器軟件使汽車制造商能夠創建并評估虛擬NVH樣車，從而在每個車輛項目上節省數百萬歐元，并節省數月的開發時間。
相 關 信 息
Brüel & Kj?r，知名的聲音與振動測量技術供應商，發布了其NVH模擬器軟件的最新版本——市場上唯一的全面、互動、體驗型NVH虛擬原型設計軟件。全新NVH模擬器2019.0包含迄今為止較重要和全面的軟件更新，包括全新的、現代化的軟件界面，以及眾多新功能和效率提升的改進，為您帶來更快捷的模型構建和更高的易用性。
隨著該新版本軟件的發布，用戶能夠
更快速便捷地從來自多種CAE（計算機輔助工程）數據和測量數據的任何組合中創建NVH虛擬原型。
展開 
免費領課 | 通過仿真加快車輛電動化工程：優化能源管理策略以推進電動汽車創新
通過仿真加快車輛電動化工程
主講嘉賓：來自 Lion Electric 公司
考慮到相關系統的復雜性，進行電動動力系統工程設計以實現最大里程和最佳性能是一項艱巨的挑戰。實現電動汽車架構，并滿足指定的里程、功率、駕駛操控性、舒適性和安全性，從而理解各個子系統如何相互作用，這一點至關重要。通過在設計周期的早期階段將電池、電動機、逆變器、發電機與所有其他車輛子系統集成在一起，能夠捕捉整車的能量分布情況，從而在屬性之間取得理想平衡。能夠以虛擬方式探索所有 EV/HEV 配置的性能對于控制上市時間和開發成本至關重要。
此在線研討會將闡述如何通過仿真加快電動汽車最佳熱能管理策略驗證。我們的主講嘉賓布魯諾·皮隆來自 Lion Electric 公司，會介紹他們公司如何使用仿真解決方案縮短設計概念化和性能驗證之間的周期時間，并最終保持他們在電動校車市場中的前沿地位。此在線研討會將探討如何成功部署恰當的方法并運用 Maya HTT 之類合作伙伴的技術經驗來虛擬探索并驗證關鍵組件和子系統及其在集成過程中的性能，從而滿足里程、駕駛操控性和性能要求，同時減少物理實驗并降低成本。
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展開 電動汽車電池組散熱仿真研究
摘 要：首先使用平行布置形式、X形布置形式以及梯形布置形式圓柱電池組的排列方式，采用COMSOL建立圓柱電池模型，并設置放電發熱條件，在相同布置形式不同風速的電池組以及不同布置條件下相同風速的電池組，對其做固體和流體傳熱（ht）仿真計算，獲得不同單體排列及不同進出風口開設下的溫度云圖分布，通過分析相同布置形式的出風口溫度云圖得出風速與溫度的關系，通過橫向對比不同布置形式的電池組溫度云圖，得出最優布置形式方案。
關鍵詞：電動汽車;電池組散熱;仿真研究;
1 引言
電動汽車的散熱主要是電池組散熱，由于散熱效果直接影響電動汽車的使用，所以動力電池組設計作為電動汽車三電系統設計是極為重要的，在有限的車體安裝空間中設計合理的電池組排列方式以及最佳的熱管理方案[1]。本文通過建立溫度場模型，對電池組模型進行二維仿真，雖然對模型有部分簡化，但還是可以分析出在不同布置形勢下的散熱效果，可以在使用中選擇圓柱電池的最優排布方式，提出降低電池組溫度的方法，可以在實際使用中用此方法延長電池組的壽命。
2 圓柱電池組溫度場建模與仿真條件
2.1 電池組二維模型建立與網格劃分
對模型進行了部分簡化的處理后，使用COMSOL進行了二維建模，建模如圖1所示，選擇了25個18650電池為一組進行建模，并只考慮了平行、X形以及梯形的布置形式，模型左邊藍色線條為進風口，右邊為出風口，如圖1所示。
(a）圖為平行布置形式電池排列方案，（b）圖為X形布置形式電池排列方案，（c）圖為梯形布置形式電池排列方案，三個方案的藍色邊緣的是進風口，右邊黑色并且凸起的邊緣為各個布置模型的出風口，圖中的25個圓形結構為18650圓柱電池的簡化模型。
展開 開發一種 Orbitless 電動汽車主減系統 附機械傳動系統Romax Designer建模、分析
圖 2 –項目伙伴
項目基本原理和闡述
當前的汽車市場日新月異，整個業界都面臨從內燃機技術向混動和電動化技術轉變的挑戰與要求。在未來的十年，電動化的進程將大大轉變整車的基本布局和結構。然而，業界當前把大部分精力放在電池技術和電機技術創新，很少真正提及或研發出新的齒輪傳動技術，大家都覺得電動化后齒輪箱變得不重要，其實這是錯誤的，因為齒輪箱直接與 NVH 性能相關。主機廠要花費幾百萬美元來降低齒輪噪聲，才能滿足電動化安靜行車的要求。
Orbitless 傳動正是映襯著這些背景下的齒輪傳動發明，具有較好的 NVH 性能和較高的傳動效率。但與其他新發明的科技一樣，在進入傳統的、保守的汽車市場之前，它需要證明自身的性能和可靠性。
近年來，隨著 CAE 仿真的不斷進步已經改變了必須靠試驗的現象，越來越多的項目都采用先進的虛擬樣機、虛擬仿真手段來減少設計開發時間。
Orbitless 傳動的時機也恰到好處，我們剛剛能夠獲得適合的仿真工具，快速、準確地評估新概念和新技術，最終能夠快速將此技術推向應用。
對于汽車動力總成行業，這意味著需要滿足世界上最嚴格的運行參數和法規參數。低 NVH、高傳動效率、低成本、足夠的可靠性是一款高質量動力總成必不可少的素質。
Romax Technology 已經在汽車傳動領域建立了良好的聲譽，擅長虛擬樣機、分析仿真、電動化傳動系統開發等領域。本項中的挑戰在于，Orbitless 傳動的結構和參數是否可在 Romax 仿真平臺中進行建模，完成分析和技術，并給出準確、可信的分析結果。
目標和分工
此項目有效地證明，從系統級角度對電驅傳動系統進行建模與分析更加能夠降低開發風險、加速產品應用周期。
展開 讀者投稿｜純電動汽車動力電池管理系統五部曲之二：單體電池建模研究
第一篇 動力電池試驗研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動汽車的主要能量來源為動力電池系統，其性能直接影響整車的經濟性、動力性和可靠性。電動汽車與傳統燃油汽車最大的區別是用動力電池作為動力驅動，而作為銜接電池組、整車系統和電機的重要紐帶，電池管理系統(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現過充電和過放電，并且延長電池的使用壽命，監控電池組及各電池單芯的運行狀態，有效預防電池組自燃，實現突發事件預警，為保障安全贏得時間。
筆者在梳理電池管理系統開發過程中的關鍵技術，為動力電池管理系統設計，測試生產提供理論基礎。計劃分為5個篇章來整理電池管理系統的開發中關鍵技術，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數。
圖1 電池管理系統開發過程中的關鍵技術
單體電池模型用以模擬電池動力學特性動態電池模型，是設計高效可靠的電池管理系統（Battery Management System）的基礎。鑒于等效電路模型簡單的結構，良好的動態響應特性，以及狀態空間方程易于求取的優點，因此非常廣泛的應用于純電動汽車電池管理系統的研究領域中。
不同單體電池模型對比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識參數進行配比，同時利用辨識工具完成參數識別，分析電池端電壓在不同工況下的動態響應，并逐步改進電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態估計（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎。
展開 電動汽車能量流仿真分析
文章來源：艾迪捷信息科技（上海）有限公司北京分公司
前言
續航里程是純電動車面臨的主要挑戰之一。電動車的續航里程隨著環境溫度的變化會出現顯著的變化。尤其在夏季和冬季，由于駕駛艙以及電池的熱需求，續航里程會出現顯著的下降。在整車開發的早期階段、測試條件還不具備時，利用系統仿真工具進行整車水平的能量管理分析對于整車開發具有重要意義。工程師可以通過這樣的整車能量管理模型，以很低的成本，在開發早期就可以進行硬件的匹配和控制策略的標定，滿足續航、電池溫度、駕駛艙溫度等的設計要求。
整車能量管理仿真是一個典型的多物理集成仿真。針對電動車，其能量形式相對于其他新能源汽車較為簡單，它包含了化學能、電能、機械能以及內能之間的轉化和傳遞。電動車只有一個能量來源，即鋰電池的化學能。在放電過程中，鋰電池存儲的化學能轉化為電能，電能經過驅動電機轉化為機械能，機械能再經過傳動系統傳遞至車輪，進而推動車輛前進。在每一種能量的傳遞過程中以及不同能量形式的轉化過程中，都存在一定的能量消耗，如電池、電機以及一些機械部件的發熱等。除此之外，還有一些能量存儲在系統中，如儲存在運動部件中的動能、由于溫度變化而導致的內能的變化。
本文將基于一個詳細的電動車整車能量管理模型，分別在夏季（環境溫度30℃，駕駛艙溫度目標為21℃）和冬季（環境溫度-10℃,駕駛艙溫度目標為25℃），進行NEDC循環的能量流分析，并分析了一些關鍵部件和附件的能耗。
1整車模型介紹
GT-SUITE是一款世界領先的多物理系統仿真工具，在新能源汽車領域得到了廣泛地使用。本文首先基于GT-SUITE搭建該電動車的整車能量管理模型。
展開 純電動汽車動力匹配及仿真計算
汽車行駛方程為：
其中，汽車總質量m=1825kg，車輪半徑r=0.33m，風阻系數Cd=0.35，滾動阻力系數f=0.014，旋轉質量轉換系數δ=1.29，迎風面積A=2.7 m2，重力加速度g=9.8，傳動比i=7.8，電機效率η d=0.95，機械傳動效率ηc=0.98。
一般來說，電動汽車整車動力性指標中，最高車速對應的是持續工作區，即電動機的額定功率；而最大爬坡度和全力加速時間對應的是短時工作區，即電動機的峰值功率。由式（1）轉化為功率平衡方程為：
仿真結果表明，本文所設計選擇的驅動電機及動力電池滿足使用要求。文章為電動汽車動力系統設計、動力性能分析提供了一種有效的方法，也為后續的實踐工作奠定了一定的基礎。
電機的峰值功率應該滿足汽車以最低穩定速度爬坡所需功率及以最大加速度行駛所需功率，最大爬坡度是指滿載時在良好路面上用最低檔克服的最大坡度。
爬坡功率有：
加速功率有
峰值功率需滿足：
電機的峰值扭矩應滿足汽車以最低穩定速度行駛時所能爬的最大坡度所需的扭矩，即：
電動機的最大轉速應能滿足汽車以最高車速行駛時所需的轉速，汽車速度與電機轉速之間的關系為：，通過換算，得：
帶入相關參數通過以上計算，選擇永磁同步電機，其參數為：額定功率30kW，最大功率60kW，額定扭矩120N·m，最大扭矩240N·m，最大轉速8000rpm。
展開 #電動汽車#圈內人對電動汽車空調系統和對電動汽車設計方向的看法
電動汽車現在是很熱門的，各大汽車制造商都在爭搶這塊蛋糕。可幾年過去了，電動汽車還是沒有實現量產，技術攻關是難題，我想設計思路也是很重要的。
我們先來分析一下汽車的用途：
一.代步。
二.遮風擋雨，躲避嚴寒酷暑。
三.安全。
四.彰顯地位。
五.尋求刺激，體會駕駛樂趣。
對于大部分上班族和農村用戶來說，前三條就能夠滿足他們的要求了，而第四條是多數商務人士和經濟比較寬裕或有一定社會地位的人所追求的，我想他們對油耗不是很敏感的。第五條更是富家子弟玩酷的表現，對他們來說耗油量的多少更是無關緊要的。
對油耗不敏感的人當然不會選擇電動車因為在現有技術條件下，電動汽車根本達不到燃油汽車的動力性能和續航能力。也就是說電動汽車最大的購買群體應該是工薪階層和農村家庭。
電動汽車最大的優點應該是經濟性。
但我從網上看到現在設計的電動汽車要二十幾萬一輛，而且性能和配置都一般。如果花二十幾萬買一輛電動汽車，性能只相當于十萬元價位的燃油汽車，那就不如選擇后者。因為光算車的差價等到車報廢也不見得能省出來，那就沒有經濟性可言了。
所以設計電動汽車必須考慮經濟性。現在市場上賣的有許多山東的私營小廠生產的鉛酸電池電動汽車，這些產品的最大特點就是價位低，雖然續航里程短速度低但能滿足一般農村需求或工薪階層或中老年人的需要，缺點是沒空調，做工差，質量安全方面沒有保證。我想大型汽車制造廠如果吸取他們的長處：低價格，低速度，續航里程不太長（不追求高速度和高續航里程一定會大幅降低成本），但能滿足一般農村家庭和工薪階層使用，然后在做工，質量，安全方面有保證；解決空調和暖氣的技術問題，那一定能有廣闊的市場。
電動汽車還有一個優點就是操作簡單，就算是自動檔的燃油汽車也不見得比得上電動汽車的操作簡便性。
展開 
電動汽車真空助力制動系統仿真研究
仿真結果顯示，隨著真空度的增大，真空助力器制動力輸出越大，最大助力點出現的越遲，可以獲得更多的大氣伺服助力；同時始動力不斷減小。真空助力比不受影響；（c）研究了真空泵響應是否滿足搭配的助力器。仿真結果顯示，助力器輸出力與踏板輸入力相協調，符合制動要求。真空泵抽速、啟停真空度、罐體大小與真空助力器的需求搭配合理。制動主缸液壓壓力滿足制動強度需求。
純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
具體計算方法如下：
已知續駛里程設計目標值D=160km，整車動力系統傳動效率ηT，驅動系統效率ηe，動力電池組放電深度ηb，動力電池組總容量E（kWh），該純電動汽車在40km/h滿載穩定行駛時輸出功率為P40=20.83（kW），根據能量守恒定律，可得到如下計算公式：
（10）
則電池的容量為：
（11）
代入各項數據，由上式計算得，電池組總容量E =102.62 kWh，根據現有資源選取儲能裝置總儲電量為115.92 kWh。
2 模型建立及仿真分析
2.1 仿真模型建立
本文采用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立，靈活的模塊化理念使得Cruise可以對任意結構形式的汽車傳動系統進行建模和仿真，同時完善的算法程序保證了較快的運算速度和計算精度。
依據純電動客車動力的傳輸路線可以建立車輛的仿真模型，并輸入各部件所需的參數，如圖2所示。
展開 電動汽車設計中的CAE仿真技術應用
電動汽車是由幾千個零部件組成的復雜產品，在設計和研發過程中涉及到流體、結構、溫度、電磁和控制等多個領域的復雜多物理場問題。隨著CAE仿真技術的日趨成熟，企業完全可以將這種先進的研發手段與傳統的試驗和設計經驗相結合，形成互補，從而提升研發設計能力，有效指導新產品的研發設計，節省產品開發成本，縮短開發周期，從而大幅度提高企業的市場競爭力。
多物理場仿真技術在電動汽車設計中有著廣泛應用，主要領域包括：
1.新能源動力電池
2.電機及電驅動系統設計分析
3.電子系統SI/PI/EMC分析
4.空氣動力學分析
5.空調及熱管理
6.傳動系統
7.制動系統
8.汽車車燈
9.其它零部件及子系統
安世亞太新能源汽車解決方案
1.新能源動力電池
新能源動力電池是新能源汽車的三大核心技術之一。CFD數值模擬方法可以在電芯的電化學過程模擬、電池單體的發熱特性模擬、電池組及電池包的熱設計、PEMFC和SOFC燃料電池的研發等領域中發揮重要的作用。
展開 增程式電動汽車能耗測試仿真試驗研究
摘 要：增程式電動汽車采用與傳統混合動力電動汽車同樣的能耗測試標準，但二者在工作原理和系統構架等方面存在顯著差異。通過搭建增程式電動汽車仿真模型，采用全球統一的輕型車測試循環（WLTC）工況進行電量消耗模式（CD）和電量保持模式（CS）的能耗仿真試驗，再基于實車試驗室數據對仿真模型進行對比驗證。最后，開展采用中國輕型汽車行駛工況（CLTC）的能耗仿真試驗，分析增程式電動汽車在兩種不同工況下的能耗表現。結果表明：采用仿真手段能較好地實現對增程式電動汽車的能耗測試，且綜合結果與試驗室數據較為相符，采用CLTC工況的能耗測試表現要顯著優于WLTC工況的能耗測試表現。
關鍵詞：增程式電動汽車;能耗測試;仿真試驗;循環工況;純電利用系數;
引言
隨著能源和環境問題的日趨嚴峻，新能源汽車成為國家政策和汽車行業關注的重點[1,2]。作為傳統燃油車型和純電動汽車的過渡車型，混合動力電動汽車兼具長續航和低能耗等特點，并衍生出各種構架方案[3,4,5]。其中，增程式電動汽車將發動機和發電機結合為增程器，再匹配動力電池、驅動電機以及控制系統，具備短距離純電行駛模式和長距離增程行駛模式，保證發動機在工作時始終位于最高效率點，燃油經濟性達到最高，對整車的能耗和排放水平的降低尤為明顯[6,7]。同時，由于發動機不直接參與驅動系統，省去了變速箱等機械結構，由驅動電機直接驅動，整體結構更加簡單，故障率低，還具備了純電動汽車的高加速性能，成為現階段新能源汽車的重要發展方向之一[8]。
目前，針對增程式電動汽車的能耗研究，主要集中在增程器的匹配設計和優化、整車能量管理策略和智能算法，以及新型儲能系統的研究等方面，嘗試從不同的角度來降低增程式電動汽車的能耗水平[9,10,11]。但目前的這些研究內容，對能耗水平的評價方法不一，且多以單一的仿真手段開展。
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