基于Simulink的混动汽车模型建模与仿真,包含发动机管理,电机,电池管理以及混动汽车物理模型等
目录
1.课题概述
2.系统仿真结果
3.核心程序与模型
4.系统原理简介
4.1 模拟驾驶员模块
4.2 HCU能量管理模块
4.3 整车物理模型
5.完整工程文件
1.课题概述
混动汽车模型以“驾驶员需求-能量分配-整车执行-闭环反馈”为核心逻辑，整合驾驶员模型、HCU能量管理、整车物理模型三大模块，最终实现WLTP目标车速跟踪与能耗（油耗+电耗）优化。核心目标包括通过3种基础模式（启动、纯电驱动、混合驱动）及充电模式切换，使实际车速匹配WLTP工况。
2.系统仿真结果
车辆扭矩分布图：
系统的参考输入与车辆速度反馈曲线对比（两者基本重合）：
系统的参考输入与车辆速度反馈曲线的误差曲线：
驾驶模块的扭矩输出曲线：
3.核心程序与模型
版本：Matlab2024b
1.模拟驾驶员根据目标车速与实际车速的偏差，通过 PID 控制器计算整车所需驱动扭矩，为后续能量分配提供输入。
2.HCU模块作为整车 “大脑”，根据整车需求扭矩（T_6）、发动机状态、电池状态等信号，划分驾驶模式（EV/HEV），并分配发动机与双电机的目标扭矩，同时控制离合器通断。
3.能量管理模块和车辆模块整合 EMS（发动机管理）、PEU（电机控制）、BAT（电池管理）三大执行单元，构建整车动力学模型，将 HCU 输出的目标扭矩转化为实际车速、转速等反馈信号。
车辆物理建模：
电池管理模块：
PEU模块：
能量管理模块：
26_009ma
4.系统原理简介
4.1 模拟驾驶员模块
模拟驾驶员根据目标车速与实际车速的偏差，通过 PID 控制器计算整车所需驱动扭矩，为后续能量分配提供输入。
输入量
目标车速：来自WLTP工况信号（Signalbilder），反映不同行驶场景下的车速需求。
实际车速（Vspd）：来自整车物理模型的反馈，体现当前车辆实际行驶速度。
输出量
整车驱动需求扭矩，即推动车辆前进所需的总扭矩，传递至HCU模块用于能量分配。
其中PID控制器的功能如下：
4.2 HCU能量管理模块
作为整车 “大脑”，根据整车需求扭矩、发动机状态、电池状态等信号，划分驾驶模式（EV/HEV），并分配发动机与双电机的目标扭矩，同时控制离合器通断。
| 输入量 | 来源 | 作用 |
|---|---|---|
| T_6 | 驾驶员模型 | 整车驱动总需求扭矩 |
| Eng_stt | EMS 模块 | 发动机当前扭矩信号，判断发动机是否输出动力 |
| Vspd | 整车物理模型 | 实际车速，辅助模式切换（如高速优先 HEV） |
| Eng_st_suss | EMS 模块 | 发动机启动标志（1 = 启动中，0 = 未启动），区分 EV/HEV |
| E2_spd_PEU | MOTOR2 模块 | 电机 2 转速，用于电机扭矩计算（结合效率 MAP） |
| Eng_spd | ENGINE 模块 | 发动机转速，判断是否满足启动 / 停机条件（如 < 300rpm 停机） |
| Bat_pack_vtg | BAT 模块 | 电池电压，反映电池状态，辅助扭矩分配（如低电压限制放电） |
| 输出量 | 去向 | 作用 |
|---|---|---|
| TVM | EMS 模块 | 发动机目标扭矩，控制发动机输出 |
| TE1_saf | PEU 模块 | 电机 1 目标扭矩，控制电机 1 驱动 / 发电 |
| TE2_saf | PEU 模块 | 电机 2 目标扭矩，控制电机 2 驱动 / 发电 |
| B_stophcu | EMS 模块 | 发动机停机信号（1→0 阶跃，需 Eng_spd≥300rpm） |
| C1 | 整车物理模型 | 离合器状态（1 = 闭合，0 = 断开），HEV 模式闭合传递发动机动力 |
EV模式(SubFun_ID=1)：电池电量充足(SOC≥20%)、低扭矩需求(T_6≤50N.m)时激活，仅电机2 驱动(电机1备用或充电)，离合器C1断开。
HEV模式(SubFun_ID=2)：高扭矩需求(T_6>50N・m)、电池电量低(SOC<20%)或高速(Vspd>80km/h)时激活，发动机 + 双电机协同驱动，离合器C1闭合。
启动模式：车辆静止(Vspd=0)时，电机 2 提供启动扭矩(T_EM2=20-30N.m)，发动机暂不启动。
充电模式：车辆滑行(T_6<0)或刹车时，电机1/2切换为发电模式，向电池充电，离合器C1断开。
4.3 整车物理模型
EMS模块（发动机管理）:接收HCU的TVM信号，控制发动机实际输出扭矩，同时反馈发动机转速（Eng_spd）与启动状态（Eng_st_suss）。
PEU模块（电机控制）：接收TE1_saf、TE2_saf信号，控制电机1/2输出实际扭矩，反馈电机转速（E2_spd_PEU）。
BAT模块（电池管理）：监控电池SOC、电压、温度，限制充放电功率，反馈Bat_pack_vtg与 SOC状态。
5.完整工程文件
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