电动汽车的驾驶员模型与发动机模型的介绍

驾驶员模型

驾驶员模型的搭建一般有两种思路∶一种是驾驶员根据需求车速等信号来调整加速踏板和制动踏板的开度，利用开环控制模拟驾驶员的操作动作;另一种是驾驶员根据目标车速、实际车速等相关信号的综合信息来调整加速踏板和制动踏板的开度，利用闭环控制模拟驾驶员的操作动作。

开环控制的仿真模型动态特性较差，往往会导致整个仿真过程中实际车速与驾驶员的需求车速存在较大的偏差。为了尽可能消除这种偏差，就必须采用闭环控制的仿真模型，通过对加速踏板和制动踏板开度的不断修正实现对目标车速较好的跟踪。

发动机建模有两种方法∶一种是基于数学描述的理论建模方法，另一种是基于实验数据的实验建模方法。

理论建模法是基于理论分析，利用流体力学和动力学原理，建立发动机的空气和燃油的流量方程以及各运动部件的运动方程，同时还涉及复杂的燃烧理论、各部件间的热传递等。

理论模型可以比较好的反映发动机的动态特性，并且通用性好。然而，理论建模所需要的许多参数不容易测得，同时为了建立理论模型而必须提出的诸多假设条件也会降低模型的精度。

实验建模法是利用发动机台架平台测试其在给定稳态工况下的实验数据，建立成数据表，通过查表插值得出发动机的输出。该模型的输入输出关系可以精确的表示发动机的稳态特性。

实验建模法简单有效，建模所需要的数据可以通过发动机台架试验得到，但是由于发动机性能试验所得的数据均是稳态工况的数据，因此不能够反映发动机的瞬态响应特性。

在对该插电式混合动力电动汽车能量管理策略的仿真分析中，对发动机控制的目的是尽可能让其工作在高效区，关心的是发动机模型的输入与输出，因此本文采用的是基于实验数据的实验建模方法建立发动机模型。

ISG电机模型主要是根据能量管理策略得到所需的电机转矩，通过ISG电机的工作外特性曲线图转化为电机实际输出转矩输出到CVT模型，以及通过ISG电机的效率特性图转化为电机需求功率输出到电池模型。

在混合动力电动汽车中，电机不仅工作在电动状态，还需要工作在发电状态，因此电机模型需要同时考虑这两种工作状态的要求。

本文需要建立的电池模型属于申池的性能模型，描述的是电池工作时的外特性，其主要是根据实时的充放电功率计算动力电池组的电压、电流、内阻和剩余电量等状态信息，较好地反映电池组的动态特性，并能适应电流、SOC、温度等变化对电池组的影响。

由于动力电池组在充放电过程中，电池内部会发生复杂的电化学反应，需要大量可变参数的非线性函数才能准确描述。因此在电池建模的过程中，想要完全考虑影响电池行为的可变因素比较困难，通常需要做一定的简化。

目前，电池建模的方法主要有等效内阻模型和电阳-电容模型。相比较而言，电阻-电容模型更能精确地反映电池的充放电特性，但由于该模型状态观测器的设计比较困难，因此，在大多数应用情况下不采用电阻-电容模型。