基于Simulink的纯电动汽车扭矩解析仿真

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前文介绍了扭矩解析，就是对驾驶员期望扭矩的解读，可细分为加速踏板扭矩请求、制动踏板扭矩请求、蠕行扭矩请求、巡航扭矩请求、其他扭矩请求、扭矩耦合、扭矩限制、扭矩换向、扭矩滤波等几部分。

本文将在Simulink中设计一个简要的扭矩解析仿真模型，并对其进行仿真验证。

01设计需求

希望设计的扭矩解析能满足以下几点需求：

1）给油门能走，给刹车能停；

2）没有油门和刹车请求时能稳定蠕行；

3）有高速巡航功能，巡航状态下给油门或刹车也能正常响应；

4）车辆设计*高车速140km/h；

5）D/R档扭矩响应正常。

先就这么多吧。

02仿真模型

在Simulink中搭建如下图所示的仿真模型，主要包括扭矩解析模型、电机模型、车辆模型三部分。本文研究的重点是扭矩解析模型，它也是我们需要验证的对象。

扭矩解析模型如下图，主要包括油门扭矩、制动扭矩、蠕行扭矩、巡航扭矩、扭矩协调计算（扭矩耦合、扭矩限制、扭矩换向、扭矩滤波都包含在其中）等5个子系统。

03仿真测试

按照上面的设计需求，在Simulink仿真环境下逐一验证。

1、给油门能走，给刹车能停。

仿真工况：

初始车速为0；

D档；

0~10秒给****油门；

10~40秒给****制动。

仿真结果：

解析扭矩能正常跟随油门、刹车请求，车速变化趋势合理，该需求测试通过。

这里制动减速度较小的原因是仅考虑了电机回馈制动，液压制动部分模型未考虑。

2、没有油门和刹车请求时能稳定蠕行。

仿真工况：

初始车速为0；

D档；

无油门；

无刹车。

仿真结果：

随着车速的增大，蠕行电机请求扭矩逐渐变小，*终达到稳定状态，车速也能维持6km/h左右匀速行驶，该需求测试通过。

这里采用的是开环蠕行控制，也可以用闭环。

3、有巡航功能且给油门或刹车也能正常响应。

仿真工况：

初始车速为60km/h，设定巡航车速80km/h；

D档；

10~15秒给定****油门开度；

无刹车。

仿真结果：

0~10秒车辆能准确跟随80km/h的巡航目标，10~15秒有了油门请求之后，车辆扭矩响应了较大的油门请求，车辆开始加速，15秒以后油门撤出之后，车速又逐渐恢复巡航目标车速80km/h，整个过程巡航请求扭矩被限制在0~100Nm的约束范围之内，该需求测试通过。

4、车辆设计*高车速140km/h。

仿真工况：

初始车速为0；

D档；

全油门加速；

无刹车。

仿真结果：

随着车速的增大，受限于电机外特性，车辆请求扭矩逐渐减小，在车速达到130km/h之前始终与油门请求扭矩一致，超过之后请求扭矩逐渐偏离原始的油门踏板扭矩请求，并*终控制*大车速稳定140km/h左右，该需求测试通过。

5、D/R档扭矩响应正常。

仿真工况：

初始车速为0；

D档，然后先给油门再给刹车；

R档，然后先给油门再给刹车。

大部分车辆会选择关闭R档回收，这里暂时放开了R档回收功能。

仿真结果：

不管在D档还是R档，扭矩响应方向都是正确的，保证踩油门能正向或负向加速，踩刹车能正向或负向减速，该需求测试通过。

还有一些特殊工况需要考虑换向，这里暂不展开讲。

以上，在Simulink中搭建了一个扭矩解析模型，并对其进行了初步的仿真验证，能满足基本的使用需求。

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