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申请/专利权人：南京金龙新能源汽车研究院有限公司

摘要：本发明公开一种基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，本软件是借用MATLAB编程语言构建整车以及各个子模型，通过VisualStudio2010把M文件编译成C或C++语言进行调用，产生脱离MATLAB环境，但仍保留MATLAB强大数据处理，图像绘制功能的独立应用程序。应用本发明的混合编程方法能够通过将汽车整车各个零部件的参数输入到软件之中，由程序对汽车整车进行仿真和计算且不需要汽车整车实物，只需要在软件界面对应的参数框输入参数按下相应地操作按钮，便可对整车的动力性以及经济性进行计算，而且不需要使用者掌握MATLAB语言以及汽车理论相关专业知识。软件运行速度快，且可在未打开MATLAB和VisualStudio2010软件情况下的电脑上运行，可操作性强，节省了大量时间和电脑占用空间。

主权项：1.一种基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：包括如下步骤：1确定整车参数及性能指标；2将参数输入电机选型软件进行计算；3根据匹配出的参数设计出电机外特性数据；4动力性分析软件导入外特性数据；5动力性分析软件进行仿真计算验证；6进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化；步骤1中，电动汽车采用蓄电池、永磁同步电机驱动汽车行驶；步骤1中，整车参数包括半载质量、满载质量、迎风面积、风阻系数、滚动半径、滚动阻力系数、动力系统传动效率、旋转质量换算系数、重力加速度；性能指标包括最高车速、最大爬坡度、最大爬坡车速、0-50kmh加速时间、0-100kmh加速时间；步骤2中，参数匹配计算分析平台计算结果包括两部分：一部分根据电动车辆的动力性指标初步确定驱动电机的性能参数，包括峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速以及峰值扭矩和额定扭矩；另外一部分提供了车速与转速、车速与功率、车速与扭矩相关曲线的绘制；步骤3中，设计外特性数据是根据匹配出的参数设计出电机外特性数据：在Excel表格中第一列列出转速，[0,ceilingnmax]，ceilingnmax为向上取整，第一列下拉转速以100101或其他的数递增均可；第二列列出转矩，[ceilingTmax,Tn]，ceilingTmax为向上取整，留一些余量；第二列下拉转矩直到额定转速即基数对应的转矩保持恒定值，第三列列出功率,同一行功率为同一行的转速乘以转矩除以9550得到数值；第三列下拉功率过基数点后保持恒定值nn·Tmax9550[nn·Tmax9550,Pmax]步骤4中，动力性分析软件导入Excel外特性数据：导入后Excel文件路径和文件名会在EditText里面显示出来；步骤5中，动力性分析软件进行仿真计算验证：电动车辆动力性的评定指标有：最高车速、加速时间和最大爬坡度；步骤6中，进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化：反复修改参数，及对应地反复调整Excel外特性数据，经过多次反复性能仿真计算分析，直至输出的动力性能满足且刚好满足对应性能指标为止。

全文数据：基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法技术领域：本发明新型涉及新能源汽车领域，特别是涉及一种基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法。背景技术：随着新能源汽车国家大力推广，很多补贴措施也相应出台，越来越多的车企转型生产新能源汽车，需要对其动力系统参数进行合理的设计和匹配，且对其实现性能进行计算分析，通过二次匹配再次分析验证达到优化的目的，从而新能源汽车性能仿真的需求增加。现有的车辆性能模拟仿真软件AVL-Cruise虽能够使用模块化的建模手段对各部件模型、参数进行整合，但必须按照Cruise已有的规则选项进行设置更改，计算方式不被用户熟知、查看且无法修改，不便于开发多种车型的新能源汽车。其仿真计算时容易出现红色错误信息提示，可操作性不强。发明内容：本发明主要解决现有的汽车仿真软件ADVISOR、AVL-Cruise所存在的需要进行精确建模、操作繁琐且计算方式被固化不易修改，以及运行计算过程中容易报错，计算速度慢，稳定性差等问题，从而提供一种配置功能自定义方便，配置参数快捷，可操作性强，计算速度快和稳定性强的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法。本发明所采用的技术方案有：一种基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，包括如下步骤：1确定整车参数及性能指标；2将参数输入电机选型软件进行计算；3根据匹配出的参数设计出电机外特性数据；4动力性分析软件导入外特性数据；5动力性分析软件进行仿真计算验证；6进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化。进一步地，步骤1中，电动汽车采用蓄电池、永磁同步电机驱动汽车行驶。进一步地，步骤1中，整车参数包括半载质量、满载质量、迎风面积、风阻系数、滚动半径、滚动阻力系数、动力系统传动效率、旋转质量换算系数、重力加速度；性能指标包括最高车速、最大爬坡度、最大爬坡车速、0-50kmh加速时间、0-100kmh加速时间。进一步地，步骤2中，参数匹配计算分析平台计算结果包括两部分：一部分根据电动车辆的动力性指标初步确定驱动电机的性能参数，包括峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速以及峰值扭矩和额定扭矩；另外一部分提供了车速与转速、车速与功率、车速与扭矩等相关曲线的绘制。进一步地，步骤3中，设计外特性数据是根据匹配出的参数设计出电机外特性数据：在Excel表格中第一列列出转速，[0,ceilingnmax]，ceilingnmax为向上取整，第一列下拉转速以100101或其他的数递增；第二列列出转矩，[ceilingTmax,Tn]，ceilingTmax为向上取整；第二列下拉转矩直到额定转速即基数对应的转矩保持恒定值，第三列列出功率，同一行功率为同一行的转速乘以转矩除以9550得到数值；第三列下拉功率过基数点后保持恒定值。进一步地，步骤4中，动力性分析软件导入Excel外特性数据：导入后Excel文件路径和文件名会在EditText里面显示出来。进一步地，步骤5中，动力性分析软件进行仿真计算验证：电动车辆动力性的评定指标有：最高车速、加速时间和最大爬坡度。进一步地，步骤5中，分析结果包括两部分：一部分根据驱动电机台架试验转速转矩数据计算出最高车速、最大爬坡度、加速时间；另外一部分提供了电机外特性、驱动力-行驶阻力图、加速时间图、爬坡度图、功率平衡图相关曲线的绘制。进一步地，步骤6中，进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化：反复修改参数，及对应地反复调整Excel外特性数据，经过多次反复性能仿真计算分析，直至输出的动力性能满足且刚好满足对应性能指标为止。本发明具有如下有益效果：本发明的匹配方法在保证匹配精度、降低开发成本和缩短开发周期上具有明显的优势。附图说明：图1是本发明基于VisualStudio和Matlab混合编程的纯电动车辆驱动电机参数匹配计算分析平台。图2是本发明基于VisualStudio和Matlab混合编程的纯电动车辆驱动电机动力性分析平台。图3是本发明基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法的一种实施方式的流程图。具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法所基于的软件是以MatlabGUI软件为开发工具，开发出参数匹配计算分析平台界面和动力性分析平台界面，在界面m文件程序代码中使用Matlab语言设计电机需求算法和车辆动力性能算法，再通过VisualStudio2010编译，生成可脱离MATLAB环境运行的软件。参数匹配计算分析软件根据输入的整车参数可以计算分析确定电机参数，根据电机参数设计外特性数据后导入动力性分析软件可以仿真计算出其动力性能。其中参数匹配计算分析平台和动力性分析平台均适用于带有1-6挡变速器的纯电动车辆。参数匹配计算分析平台基于动力与功率平衡理论，快速计算来实现驱动电机的参数匹配。电机参数匹配包括峰值转速、峰值转矩、额定功率、额定转速、额定转矩、峰值功率。动力性分析平台根据汽车动力性数学模型，快速分析搭载驱动电机的纯电动车辆的动力性能。纯电动车辆动力系统的动力性包括最高车速、最大爬坡度、原地起步加速至第一预定车速时间、原地起步加速至第二预定车速时间和第一预定车速超车加速至第二预定车速时间。软件可以结合Excel软件方便用户提取仿真结果，也可以结合Access软件用来储存仿真参数。仿真优化为反复修改参数，及对应地反复调整Excel外特性数据，经过多次反复性能仿真计算分析，直至输出的动力性能满足且刚好满足对应性能指标为止。软件导入Excel数据，导入后Excel文件路径和文件名会在EditText里面显示出来。本发明基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法所基于的软件，包括如下步骤：1确定整车参数及性能指标；2将参数输入电机选型软件进行计算；3根据匹配出的参数设计出电机外特性数据；4动力性分析软件导入外特性数据；5动力性分析软件进行仿真计算验证；6进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化。进一步地，步骤1中，电动汽车是基于传统燃油车进行改装的纯电动汽车，在保留原车系统的基础上，改用蓄电池、永磁同步电机驱动汽车行驶。进一步地，步骤1中，整车参数有半载质量、满载质量、迎风面积、风阻系数、滚动半径、滚动阻力系数、动力系统传动效率、旋转质量换算系数、重力加速度。性能指标有最高车速、最大爬坡度、最大爬坡车速、0-50kmh加速时间、0-100kmh加速时间。进一步地，步骤2中，电动汽车是基于传统燃油车进行改装的纯电动汽车，在保留原车系统的基础上，改用蓄电池、永磁同步电机驱动汽车行驶。进一步地，步骤2中，参数匹配计算分析平台计算结果包括两部分：一部分根据电动车辆的动力性指标初步确定驱动电机的性能参数，包括峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速以及峰值扭矩和额定扭矩。另外一部分提供了车速与转速、车速与功率、车速与扭矩等相关曲线的绘制。进一步地，步骤3中，设计外特性数据是根据匹配出的参数设计出电机外特性数据：在Excel表格中第一列列出转速，[0,ceilingnmax]，ceilingnmax为向上取整，第一列下拉转速以100101或其他的数递增均可。第二列列出转矩，[ceilingTmax,Tn]，ceilingTmax为向上取整，可以留一些余量。第二列下拉转矩直到额定转速即基数对应的转矩保持恒定值，第三列列出功率,同一行功率为同一行的转速乘以转矩除以9550得到数值。第三列下拉功率过基数点后保持恒定值。nn·Tmax9550[nn·Tmax9550,Pmax]进一步地，步骤4中，动力性分析软件导入Excel外特性数据：导入后Excel文件路径和文件名会在EditText里面显示出来，可以很清楚得看出导入的事哪个盘及哪个文件，有效地避免了导入错误文件。进一步地，步骤5中，动力性分析软件进行仿真计算验证：电动车辆动力性的评定指标有：最高车速、加速时间和最大爬坡度。进一步地，步骤5中，分析结果包括两部分：一部分根据驱动电机台架试验转速转矩数据计算出最高车速、最大爬坡度、加速时间。另外一部分提供了电机外特性、驱动力-行驶阻力图、加速时间图、爬坡度图、功率平衡图等相关曲线的绘制，可以客观、直接的评价旭驱动电机的动力性能。进一步地，步骤6中，进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化：反复修改参数，及对应地反复调整Excel外特性数据，经过多次反复性能仿真计算分析，直至输出的动力性能满足且刚好满足对应性能指标为止。现以设计纯电动乘用车，最高车速的性能指标不低于140kmh、最大爬坡度的性能指标为不低于30％，原地起步加速至50kmh的加速时间的性能指标为小于4.6s及原地起步加速至100kmh的加速时间的性能指标为小于10s为具体设计实施例说明本发明的参数匹配及性能验证分析方法。一、首先进行纯电动乘用车动力系统的驱动电机的选型参数的初步匹配，具体为：步骤S21：1根据最高车速计算确定驱动电机的额定功率：2驱动电机的峰值功率必须满足最大爬坡度时的功率Pmax,i、根据0-50kmh加速时间要求而定的功率Pmax,t1、0-100kmh加速时间要求而定的功率Pmax,t2、最高车速时的功率Pmax,v，即峰值功率：Pmax≥max{Pmax,v,Pmax,i,Pmax,t1,Pmax,t2}其中，3考虑到驱动电机的额定功率和峰值功率要留有一定的余量，根据可供选择的驱动电机，选择驱动电机的额定功率45kW，峰值功率为135kW。λ＝3，λ―电机过载系数。4当汽车以最高车速运行时，驱动电机的峰值转速nmax对应着汽车行驶的最高车速，有：峰值转速要留有一点余量，因此确定驱动电机的峰值转速为10000rpm。5峰值转矩Tmax的选择需要满足汽车起动转矩，结合传动系传动比和最大爬坡度αmax来确定：6额定转速ne为：β＝2，β―电机扩大恒功率区系数。根据额定转速5000rpm，因此确定峰值转矩为257.85N·m。7额定转矩Te为：二、根据匹配出的参数设计出电机外特性数据，具体为：1在Excel表格中第一列列出转速，[0,10000]，第一列下拉转速以5递增。第二列列出转矩，[257.85,Tn]。2第二列下拉转矩直到额定转速即基数对应的转矩保持恒定值。3第三列列出功率，同一行功率为同一行的转速乘以转矩除[nn·Tmax9550,135]nn·Tmax9550以9550得到数值。第三列下拉功率过基数点后保持恒定值。三、动力性分析软件导入外特性数据，进行仿真计算验证，具体为：软件导入Excel数据，进行仿真计算验证。电动车辆动力性的评定指标有：最高车速、加速时间和最大爬坡度。1最高车速指在无风条件下，汽车在水平、良好路面行驶所能达到的最高稳定车速。汽车的行驶方程式：Ft＝Ff+Fw+Fi+Fj，式中：Ft、Ff、Fw、Fi、Fj分别为驱动力、滚动阻力、空气阻力、坡度阻力和加速阻力。根据汽车行驶方程，在水平、良好路面上，坡度阻力Fi＝0，若要稳定行驶，则加速阻力Fj＝0。若驱动力Ft曲线与Ff+Fw曲线存在交点，则驱动力Ft曲线与Ff+Fw曲线的交点所对应的车速即为最高车速。此时最高车速：若驱动力Ft曲线与Ff+Fw曲线不存在交点，即驱动力Ft曲线始终在Ff+Fw曲线的上方，此时最高车速：其中nmax为电机最高转速，i0为主减速器传动比，r为车轮半径。2加速时间表示汽车的加速能力，根据加速时间图，能推出某车由某一车速全力加速至另一车速所花的时间。可以以原地起步0-某个末车速的加速时间来评价汽车的动力性。也可以以超车加速时间则从某个初速度加速到某个末车速的加速时间来评价汽车的动力性。未提出爬坡时加速，故爬坡阻力Fi＝0。3车辆的爬坡性能，指在良好不打滑的路面上，车辆克服滚动阻力、坡度阻力后，剩余的功率能够爬上的最大坡度。汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面的最大爬坡度imax来表示。根据imax＝tanαmax即可换算出最大爬坡度。动力性分析软件第一次仿真计算的结果为：最高车速147.5579kmh，最大爬坡度为33.7522％，0－50kmh加速时间为4.82315s，0－100kmh加速时间为10.3533s，显然加速性能未达到对应性能指标0－50kmh加速时间为4.6s，0－100kmh加速时间为10s的要求。需要对相关参数进行调整，在此可根据仿真计算值与对应性能指标的差距进行重新选择：下表对上述公式中未定义的参数给出了明确的取值及单位:参数定义取值参数定义取值m整备质量kg1680f滚动摩擦系数0.012m试验质量kg1867.5m满载质量kg2055io主减速器速比9.07CD风阻系数0.32nt动力系统传动效率0.92A迎风面积2.63δ旋转质量换算系数1.08r滚动半径m0.355四、进行优化及验证：将峰值功率从135kW调整为139.5kW45kW的3.1倍即140kW，峰值转矩对应从257.85N·m调整为267.4N·m。其余参数不变。根据调整后的参数在Excel数据中进行对应更新，软件导入Excel数据，再次进行仿真计算验证。优化后第二次仿真计算结果为：0－50kmh加速时间为4.64367s，0－100kmh加速时间为9.95817s，显然仍未达到对应性能指标0－50kmh加速时间为4.6s的要求，需要再一次对相关参数进行调整。将峰值功率从140kW调整为144kW45kW的3.2倍，峰值转矩对应从267.4N·m调整为275.04N·m。其余参数不变。根据调整后的参数在Excel数据中进行对应更新，软件导入Excel数据，再次进行仿真计算验证。优化后第三次仿真计算结果为：0－50kmh加速时间为4.50942s，0－100kmh加速时间为9.66318s，满足对应性能指标0－50kmh加速时间为4.6s，0－100kmh加速时间为10s设计目标要求。如此，经过多次反复调整和仿真计算验证，直至使得各性能参数满足对应性能指标要求为止，至此完成匹配。使得本发明的匹配方法在保证匹配精度、降低开发成本和缩短开发周期上具有明显的优势。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

权利要求：1.一种基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：包括如下步骤：1确定整车参数及性能指标；2将参数输入电机选型软件进行计算；3根据匹配出的参数设计出电机外特性数据；4动力性分析软件导入外特性数据；5动力性分析软件进行仿真计算验证；6进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化。2.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤1中，电动汽车采用蓄电池、永磁同步电机驱动汽车行驶。3.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤1中，整车参数包括半载质量、满载质量、迎风面积、风阻系数、滚动半径、滚动阻力系数、动力系统传动效率、旋转质量换算系数、重力加速度；性能指标包括最高车速、最大爬坡度、最大爬坡车速、0-50kmh加速时间、0-100kmh加速时间。4.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤2中，参数匹配计算分析平台计算结果包括两部分：一部分根据电动车辆的动力性指标初步确定驱动电机的性能参数，包括峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速以及峰值扭矩和额定扭矩；另外一部分提供了车速与转速、车速与功率、车速与扭矩等相关曲线的绘制。5.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤3中，设计外特性数据是根据匹配出的参数设计出电机外特性数据：在Excel表格中第一列列出转速，[0,ceilingnmax]，ceilingnmax为向上取整，第一列下拉转速以100101或其他的数递增；第二列列出转矩，[ceilingTmax,Tn]，ceilingTmax为向上取整；第二列下拉转矩直到额定转速即基数对应的转矩保持恒定值，第三列列出功率，同一行功率为同一行的转速乘以转矩除以9550得到数值；第三列下拉功率过基数点后保持恒定值。6.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤4中，动力性分析软件导入Excel外特性数据：导入后Excel文件路径和文件名会在EditText里面显示出来。7.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤5中，动力性分析软件进行仿真计算验证：电动车辆动力性的评定指标有：最高车速、加速时间和最大爬坡度。8.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤5中，分析结果包括两部分：一部分根据驱动电机台架试验转速转矩数据计算出最高车速、最大爬坡度、加速时间；另外一部分提供了电机外特性、驱动力-行驶阻力图、加速时间图、爬坡度图、功率平衡图相关曲线的绘制。9.如权利要求1所述的基于VisualStudio和Matlab混合编程的整车动力匹配及性能分析方法，其特征在于：步骤6中，进行多次设计、仿真分析，对参数及外特性曲线进行改进和优化：反复修改参数，及对应地反复调整Excel外特性数据，经过多次反复性能仿真计算分析，直至输出的动力性能满足且刚好满足对应性能指标为止。

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