1.本发明涉及纯电动客车分析领域，尤其涉及基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法。
背景技术：
：：2.在天气较为炎热的夏季，非常容易出现电机温度过高的情况。一旦出现，且电动客车的电机冷却系统开启的不及时或者出现故障，可能直接影响纯电动客车的正常运行，进而降低客车的工作效率和使用寿命，不仅造成巨大的经济损失，而且可能导致重大人员伤亡。3.中国发明专利cn108763165a提出了一种混合动力电机温度计算方法能根据一些工况参数推出预设电机温度的变化情况。该专利仅适用于电机领域，且难以布局到整车模型的计算中。技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，根据本发明方法对电机温升对纯电动客车整车行驶指标影响提前了解，从而能够及时的做出策略上的调整，避免因电机过热而导致一系列问题。5.本发明采用如下技术方案：6.基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：7.对电机模型的热参数以及温度场分析中的热生成率以及散热率进行计算；在ansysworkbench中建立电机模型，并进行边界条件和载荷的输入、网格划分以及仿真；8.在simulink中搭建立电机热耦合模型，并利用在ansysworkbench中电机模型对simulink中搭建立电机热耦合模型进行验证；9.在simulink中搭建电池模型、减速器模型、整车动力学模型以及驾驶员模型，并结合电机热耦合模型建立整车模型；10.对整车模型进行仿真，分析电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标影响。11.具体地，电机模型的热参数包括但定子铁芯，定子绕组，转子铁芯，永磁体，机座，转轴以及气隙添加对应材料的导热率、比热容以及密度。12.具体地，所述温度场分析中的热生成率以及散热率，具体包括：13.热生成率包括绕组产生的热生成率和定子产生的热生成率；14.散热率包括外界与机壳表面之间的散热系数，转子端面的散热系数和定子端面的散热系数。15.具体地，电机热耦合模型为将电机模型载入温度端口。16.具体地，所述电池模型为：[0017][0018]式中，soc为电池荷电状态，mot_i为电机电流，bat_ah为单个电池包的容量，soc_initial为电池的初始soc。[0019]具体地，所述减速器模型为：[0020][0021]式中，twheel为输出到车轮的转矩，tmot为电机输出转矩，rgear为主减速器的减速比，ηt为传动效率。[0022]具体地，所述整车动力学模型为：[0023][0024]式中，mveh表示客车的总重量；vveh表示客车的实际车速；ft表示从电机转矩到车轮的驱动力；fb表示客车的制动力；fa表示空气阻力；fr表示滚动阻力；fs表示斜坡阻力。[0025]具体地，所述驾驶员模型为：[0026]s′＝kp·(vveh′‑vveh) ki·∫(vveh′‑vveh)dt[0027]sa＝min(max(r′，0)，1)[0028]sb＝min(max(-r′，0)，0)[0029]式中，vveh′为目标车速，vveh为实际车速，kp、ki为pi比例积分系数，sa为加速踏板开度，sb为制动踏板开度，r′为制动扭矩。[0030]具体地，所述驾驶员模型，具体为：[0031]当目标车速大于实际车速时，驾驶员需要踩加速踏板，公式为：[0032][0033]tb＝0[0034]式中，为电机的目标转矩；为电机转速对应的最大转矩；tb为车辆的制动转矩；[0035]当目标车速小于实际车速，驾驶员需要踩制动踏板，公式为：[0036][0037][0038]式中，re为制动回收能量比例；为车辆的最大制动转矩，。[0039]具体地，对整车模型进行仿真，分析电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标影响，具体包括：[0040]对整车模型进行仿真，调整电机热耦合模型中的温度参数，分析纯电动客车的百公里耗电量、行驶路程、soc和续驶里程。[0041]由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0042]本发明所述的基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，根据本发明方法对电机温升对纯电动客车整车行驶指标提前了解，从而能够及时的做出策略上的调整，从而避免因电机过热而导致一系列问题。附图说明[0043]图1为本发明提出的电机温升对整车经济性能影响的评估方法的总设计图；[0044]图2为本发明提出的电机温升对整车经济性能影响的评估方法实现流程图；[0045]图3为本发明提出的电机温升对整车经济性能影响的评估方法实现步骤展开图；[0046]图4为本发明中ansys电机模型计算仿真部分结果图；[0047]图5为本发明中simulink电机热耦合模型计算仿真部分温度结果图；[0048]图6为本发明中simulink电机常温与高温下电池soc和电池耗电量的对比结果图。具体实施方式[0049]以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。[0050]如图1为本发明的总体设计图，其首先根据相关公式对ansys电机温度进行计算并且仿真；并将仿真结果作为simulink电机热耦合模型计算且仿真后的温度判断依据；若两者的温度误差条件满足要求，则根据工况得到电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标的影响；[0051]结合图2和图3，基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，包括以下步骤：[0052]s101：对电机模型的热参数以及温度场分析中的热生成率以及散热率进行计算；在ansysworkbench中建立电机模型，并进行边界条件和载荷的输入、网格划分以及仿真；[0053]电机模型的热参数包括但定子铁芯，定子绕组，转子铁芯，永磁体，机座，转轴以及气隙添加对应材料的导热率、比热容以及密度。[0054]热生成率包括绕组产生的热生成率和定子产生的热生成率；[0055]散热率包括外界与机壳表面之间的散热系数，转子端面的散热系数和定子端面的散热系数。[0056]为简化计算，可将定子铁芯等效为均质材料，且其为各向异性，轴向、周向和传热分别等效为多层平壁串联和并联，由传热学可得定子铁芯的等效热传导系数。[0057]周向和径向：[0058][0059]轴向：[0060][0061]式中，λx、λy、λz分别为定子铁芯在x、y、z三个方向的等效导热系数；δfe、δ0分别为硅钢片和绝缘介质的厚度；λ1、λ0分别为硅钢片和绝缘介质的导热系数；kfe为硅钢片的叠装系数。[0062]由于绕组材料性质、导体的排列方式等因素导致建模时较困难且精度较难保证。因此，将槽内的铜线和浸渍漆、槽绝缘近似看成两个导体。等效后的铜块位于槽的中心，与槽平行放置。[0063]绕组中的等效铜线为各向异性导体。沿绕制方向为铜本身导热率398w/m·k，垂直绕制方向的导热系数的计算：[0064][0065]式中，δa为绕组总厚度；δn为绕组导线绝缘层的厚度；δ0为绕组导线间空气层的厚度；δf为绕组间浸渍漆的厚度；λn为绕组导线绝缘层的导热系数；λ0为绕组导线间空气层的导热系数；λf为绕组间浸渍漆的导热系数。其余各部分的热参数(比热容，密度)可查阅相应的资料得到。[0066]热载荷添加：对温度场分析中的热生成率以及散热率进行相应的计算。热生成率主要由电机铁心损耗、绕组损耗以及机械损耗导致的。由于永磁体本身会产生穿过定子铁心的磁通，其转子产生的铁损很小，可忽略。因此，最主要的损耗是定子铁损。由硅钢片构成的铁心其基本铁耗计算公式为：[0067]pfe＝kapfegfe[0068]式中，gfe表示铁的净重；pfe表示单位质量的损耗，也称比损耗；ka为损耗增加系数。[0069]绕组损耗是由于电机绕组电阻的存在，可根据焦耳-楞次定律计算，其损耗计算式为：[0070]pcu＝3i2r[0071]式中，i为通过绕组的电流；r为绕组电阻。[0072]热生成率的计算为：[0073][0074]在上述三种损耗中，铁心损耗和绕组损耗对电机的温度场分布影响较大，而机械损耗的影响较小，因此可忽略。[0075]根据传热学得知，在外界与机壳表面之间存在对流散热。其散热系数计算式为：[0076][0077]式中，ω为机座内壁的风速；[0078]其自然冷却，因此，ω为0；t0为机座外壁的空气温度。[0079]定子铁心端面的散热系数使用文献中的经验公式，即：[0080][0081]式中，v为转子线速度。[0082]转子端面散热系数计算式为：[0083][0084]根据前文所述的计算过程和相应的计算公式可以计算出所研究的电机所对应的热载荷和散热系数。[0085]s102：在simulink中搭建立电机热耦合模型，并利用在ansysworkbench中电机模型对simulink中搭建立电机热耦合模型进行验证；[0086]ansysworkbench中电机模型仿真得到电机温度a，由simulink中搭建的电机热耦合模型得到电机的温度b，对电机的温度a和b进行误差判断。当|a-b|＜5时，结束判断，否则重新分析公式，检查搭建模型及仿真过程的条件等是否出现误差；[0087]s103：在simulink中搭建电池模型、减速器模型、整车动力学模型以及驾驶员模型，并结合电机热耦合模型建立整车模型；[0088]电机模块：纯电动客车中的主要的动力源就是电机模块，其输出为转速和转矩，输入为电池模型的输出电压、输出功率；主减速器模型的输出转速和输出转矩以及初始温度和空气温度接口。根据功能的不同可以将电机模型划分为理论转矩计算模块、实际输出转矩模块、需求功率计算模块以及热学模块等。[0089]目标转矩和最大转矩共同决定电机的理论输出功率，当目标转矩小于最大转矩时，其理论输出转矩跟随目标转矩变化；当最大转矩小于目标转矩时，电机的输出转矩受到最大转矩的限制。输出功率的计算式为：[0090][0091]式中，t为电机的输出转矩；n为转速。[0092]近似认为温度影响电机的最大转矩，即当温度升高但小于经过实验测定的温度80℃时，其最大转矩是呈一条直线的稳定状态；但是当温度高于80℃的时候，电机的最大转矩会随温度升高而线性减少，到120℃的时候，最大扭矩减少到0n·m，因此得到理论转矩输出模块。[0093]实际输出转矩模块中的电池输入功率会影响电机，根据电机和电池能量的流动，电机的理论输出值直接流入电机的实际输出值，其公式如下所示。[0094][0095]式中，η为电机效率，可通过查表得到。[0096]需求模块中的输出为需求功率和输出电流，将需求功率输入电池模型中，其受到电机理论输出功率、电机效率以及最大功率的影响，公式为：[0097][0098]电机在工作时使电流避免过载，故需求功率小于最大功率，且驱动时需求功率为正，制动时需求功率为负。[0099]热学模块中的电机在工作时既会生热，也会散热，散热之后电机余下的热量会使电机温度升高，从而影响电机的性能。将电机假设为均质等温体，其精度是可以满足要求的。而电机工作时产生的热量与电机铁心产生的热量之和再将电机向周围空气散去的热量除去，导致电机温度的升高。[0100]电机工作时产生的热量为：[0101]o2＝∫pin-poutdt＝∫(1-η)/η·poutdt[0102]电机铁心产生的热量为：[0103]qair＝∫λ·a·τdt[0104]电机向周围空气中散去的热量为：[0105]qf＝∫α·u2dt[0106]式中，η为电机效率；pout为电机输出功率；λ为传热系数；a为电机表面积；τ为电机与环境的温差；α为固定系数；u为电机电压。[0107]电池模块：电池的电压、初始soc值、电流值、并联电池数、单个电池包的容量之间的关系满足式为：[0108][0109]式中，mot_i为电机电流；bat_ah为单个电池包的容量；soc_initial为电池的初始soc。[0110]u总＝u单-r单·i[0111]式中，u总为总电压；u单为单个电池的电压；r单为单个电池的电阻；i为电流。[0112]电池消耗的能量一般可以用电池和电压的乘积表示。而其中单个电池的电压与电阻可以用soc与单个电池的电压与电阻的“lookuptabel”查表模型来实现，再与电池的串联个数相乘就可以得出整个电池的电压与电阻。[0113]减速器模型：没有减速器模型后，纯电动客车的驱动系统速比仅仅与主减速器的减速比有关，其与传动效率之间的关系为：[0114][0115]式中，twheel为输出到车轮的转矩；tmot为电机输出转矩；rgear为主减速器的减速比；ηt为传动效率。[0116]整车动力学模型：对于整车动力学模型的建立选择纵向动力学模型，包括电机的驱动力、整车的制动力、空气阻力、滚动阻力。[0117]客车车身受力公式为：[0118][0119]式中，mveh表示客车的总重量；vveh表示客车的实际车速；ft表示从电机转矩到车轮的驱动力；fb表示客车的制动力；fa表示空气阻力；fr表示滚动阻力；fs表示斜坡阻力。[0120]客车从电机转矩到车轮的驱动力的公式为：[0121][0122]式中，twheel表示驱动轮转矩；rwheel表示车轮半径。[0123]客车的制动力如下式所示：[0124][0125]空气阻力公式为：[0126][0127]式中，ρa为空气密度；a为车辆迎风面积；vveh为实际车速；cd(vveh)为风阻系数，其与车速有关[0128]滚动阻力公式：[0129][0130]式中，mveh为车辆质量；g为重力加速度；f0为滚动阻力系数，其与车速有关；α为坡度，在此处取值为0°。[0131]坡度阻力的表达式为：[0132]fs＝mveh·g·sinα[0133]式中，mveh为车辆质量；g为重力加速度；α为坡度[0134]驾驶员模型：对加速踏板和制动踏板进行调节，以使实际车速接近目标车速，公式为：[0135]s′＝kp(vveh′‑vveh) ki∫(vveh′‑vveh)dt[0136]sa＝min(max(r′，0)，1)[0137]sb＝min(max(-r′，0)，0)[0138]式中，kp、ki为pi比例积分系数；sa为加速踏板开度；sb为制动踏板开度[0139]当目标车速大于实际车速时，此时，驾驶员需要踩加速踏板，即油门，公式为：[0140][0141]tb＝0[0142]式中，为电机的目标转矩；为电机转速对应的最大转矩，其由“lookuptable”查表模型查表得出；[0143]当目标车速小于实际车速，此时，驾驶员需要踩制动踏板，即刹车，公式为：[0144][0145][0146]式中，re为制动回收能量比例；为车辆的最大制动转矩。[0147]s104：对整车模型进行仿真，分析电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标影响。[0148]对整车模型进行仿真，调整电机热耦合模型中的温度参数，分析纯电动客车的百公里耗电量、行驶路程、soc和续驶里程。[0149]如图4为本发明所得的ansys电机模型温度仿真结果，为61.366℃。如图5为本发明所得的simulink中电机热耦合模型中温度仿真结果，温度为63.2℃。两者相差并不大小于5摄氏度。因此，ansys的电机温度的仿真结果可以作为simulink电机热耦合模型中电机温度仿真结果的验证。[0150]如图6为本发明所得的simulink整车模型中电机常温与高温下电池soc和电池耗电量的对比结果图；从图中可以看出，仿真时，电机85℃下相比电机20℃，soc增大，百公里耗电量减少；且实施例仿真结果也得出，随电机温度升高行驶路程减少，soc增大，续驶里程增大。[0151]上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。当前第1页12当前第1页12
背景技术：
：：2.在天气较为炎热的夏季，非常容易出现电机温度过高的情况。一旦出现，且电动客车的电机冷却系统开启的不及时或者出现故障，可能直接影响纯电动客车的正常运行，进而降低客车的工作效率和使用寿命，不仅造成巨大的经济损失，而且可能导致重大人员伤亡。3.中国发明专利cn108763165a提出了一种混合动力电机温度计算方法能根据一些工况参数推出预设电机温度的变化情况。该专利仅适用于电机领域，且难以布局到整车模型的计算中。技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，根据本发明方法对电机温升对纯电动客车整车行驶指标影响提前了解，从而能够及时的做出策略上的调整，避免因电机过热而导致一系列问题。5.本发明采用如下技术方案：6.基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：7.对电机模型的热参数以及温度场分析中的热生成率以及散热率进行计算；在ansysworkbench中建立电机模型，并进行边界条件和载荷的输入、网格划分以及仿真；8.在simulink中搭建立电机热耦合模型，并利用在ansysworkbench中电机模型对simulink中搭建立电机热耦合模型进行验证；9.在simulink中搭建电池模型、减速器模型、整车动力学模型以及驾驶员模型，并结合电机热耦合模型建立整车模型；10.对整车模型进行仿真，分析电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标影响。11.具体地，电机模型的热参数包括但定子铁芯，定子绕组，转子铁芯，永磁体，机座，转轴以及气隙添加对应材料的导热率、比热容以及密度。12.具体地，所述温度场分析中的热生成率以及散热率，具体包括：13.热生成率包括绕组产生的热生成率和定子产生的热生成率；14.散热率包括外界与机壳表面之间的散热系数，转子端面的散热系数和定子端面的散热系数。15.具体地，电机热耦合模型为将电机模型载入温度端口。16.具体地，所述电池模型为：[0017][0018]式中，soc为电池荷电状态，mot_i为电机电流，bat_ah为单个电池包的容量，soc_initial为电池的初始soc。[0019]具体地，所述减速器模型为：[0020][0021]式中，twheel为输出到车轮的转矩，tmot为电机输出转矩，rgear为主减速器的减速比，ηt为传动效率。[0022]具体地，所述整车动力学模型为：[0023][0024]式中，mveh表示客车的总重量；vveh表示客车的实际车速；ft表示从电机转矩到车轮的驱动力；fb表示客车的制动力；fa表示空气阻力；fr表示滚动阻力；fs表示斜坡阻力。[0025]具体地，所述驾驶员模型为：[0026]s′＝kp·(vveh′‑vveh) ki·∫(vveh′‑vveh)dt[0027]sa＝min(max(r′，0)，1)[0028]sb＝min(max(-r′，0)，0)[0029]式中，vveh′为目标车速，vveh为实际车速，kp、ki为pi比例积分系数，sa为加速踏板开度，sb为制动踏板开度，r′为制动扭矩。[0030]具体地，所述驾驶员模型，具体为：[0031]当目标车速大于实际车速时，驾驶员需要踩加速踏板，公式为：[0032][0033]tb＝0[0034]式中，为电机的目标转矩；为电机转速对应的最大转矩；tb为车辆的制动转矩；[0035]当目标车速小于实际车速，驾驶员需要踩制动踏板，公式为：[0036][0037][0038]式中，re为制动回收能量比例；为车辆的最大制动转矩，。[0039]具体地，对整车模型进行仿真，分析电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标影响，具体包括：[0040]对整车模型进行仿真，调整电机热耦合模型中的温度参数，分析纯电动客车的百公里耗电量、行驶路程、soc和续驶里程。[0041]由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0042]本发明所述的基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，根据本发明方法对电机温升对纯电动客车整车行驶指标提前了解，从而能够及时的做出策略上的调整，从而避免因电机过热而导致一系列问题。附图说明[0043]图1为本发明提出的电机温升对整车经济性能影响的评估方法的总设计图；[0044]图2为本发明提出的电机温升对整车经济性能影响的评估方法实现流程图；[0045]图3为本发明提出的电机温升对整车经济性能影响的评估方法实现步骤展开图；[0046]图4为本发明中ansys电机模型计算仿真部分结果图；[0047]图5为本发明中simulink电机热耦合模型计算仿真部分温度结果图；[0048]图6为本发明中simulink电机常温与高温下电池soc和电池耗电量的对比结果图。具体实施方式[0049]以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。[0050]如图1为本发明的总体设计图，其首先根据相关公式对ansys电机温度进行计算并且仿真；并将仿真结果作为simulink电机热耦合模型计算且仿真后的温度判断依据；若两者的温度误差条件满足要求，则根据工况得到电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标的影响；[0051]结合图2和图3，基于电机热耦合的纯电动客车行驶性能指标的仿真分析方法，包括以下步骤：[0052]s101：对电机模型的热参数以及温度场分析中的热生成率以及散热率进行计算；在ansysworkbench中建立电机模型，并进行边界条件和载荷的输入、网格划分以及仿真；[0053]电机模型的热参数包括但定子铁芯，定子绕组，转子铁芯，永磁体，机座，转轴以及气隙添加对应材料的导热率、比热容以及密度。[0054]热生成率包括绕组产生的热生成率和定子产生的热生成率；[0055]散热率包括外界与机壳表面之间的散热系数，转子端面的散热系数和定子端面的散热系数。[0056]为简化计算，可将定子铁芯等效为均质材料，且其为各向异性，轴向、周向和传热分别等效为多层平壁串联和并联，由传热学可得定子铁芯的等效热传导系数。[0057]周向和径向：[0058][0059]轴向：[0060][0061]式中，λx、λy、λz分别为定子铁芯在x、y、z三个方向的等效导热系数；δfe、δ0分别为硅钢片和绝缘介质的厚度；λ1、λ0分别为硅钢片和绝缘介质的导热系数；kfe为硅钢片的叠装系数。[0062]由于绕组材料性质、导体的排列方式等因素导致建模时较困难且精度较难保证。因此，将槽内的铜线和浸渍漆、槽绝缘近似看成两个导体。等效后的铜块位于槽的中心，与槽平行放置。[0063]绕组中的等效铜线为各向异性导体。沿绕制方向为铜本身导热率398w/m·k，垂直绕制方向的导热系数的计算：[0064][0065]式中，δa为绕组总厚度；δn为绕组导线绝缘层的厚度；δ0为绕组导线间空气层的厚度；δf为绕组间浸渍漆的厚度；λn为绕组导线绝缘层的导热系数；λ0为绕组导线间空气层的导热系数；λf为绕组间浸渍漆的导热系数。其余各部分的热参数(比热容，密度)可查阅相应的资料得到。[0066]热载荷添加：对温度场分析中的热生成率以及散热率进行相应的计算。热生成率主要由电机铁心损耗、绕组损耗以及机械损耗导致的。由于永磁体本身会产生穿过定子铁心的磁通，其转子产生的铁损很小，可忽略。因此，最主要的损耗是定子铁损。由硅钢片构成的铁心其基本铁耗计算公式为：[0067]pfe＝kapfegfe[0068]式中，gfe表示铁的净重；pfe表示单位质量的损耗，也称比损耗；ka为损耗增加系数。[0069]绕组损耗是由于电机绕组电阻的存在，可根据焦耳-楞次定律计算，其损耗计算式为：[0070]pcu＝3i2r[0071]式中，i为通过绕组的电流；r为绕组电阻。[0072]热生成率的计算为：[0073][0074]在上述三种损耗中，铁心损耗和绕组损耗对电机的温度场分布影响较大，而机械损耗的影响较小，因此可忽略。[0075]根据传热学得知，在外界与机壳表面之间存在对流散热。其散热系数计算式为：[0076][0077]式中，ω为机座内壁的风速；[0078]其自然冷却，因此，ω为0；t0为机座外壁的空气温度。[0079]定子铁心端面的散热系数使用文献中的经验公式，即：[0080][0081]式中，v为转子线速度。[0082]转子端面散热系数计算式为：[0083][0084]根据前文所述的计算过程和相应的计算公式可以计算出所研究的电机所对应的热载荷和散热系数。[0085]s102：在simulink中搭建立电机热耦合模型，并利用在ansysworkbench中电机模型对simulink中搭建立电机热耦合模型进行验证；[0086]ansysworkbench中电机模型仿真得到电机温度a，由simulink中搭建的电机热耦合模型得到电机的温度b，对电机的温度a和b进行误差判断。当|a-b|＜5时，结束判断，否则重新分析公式，检查搭建模型及仿真过程的条件等是否出现误差；[0087]s103：在simulink中搭建电池模型、减速器模型、整车动力学模型以及驾驶员模型，并结合电机热耦合模型建立整车模型；[0088]电机模块：纯电动客车中的主要的动力源就是电机模块，其输出为转速和转矩，输入为电池模型的输出电压、输出功率；主减速器模型的输出转速和输出转矩以及初始温度和空气温度接口。根据功能的不同可以将电机模型划分为理论转矩计算模块、实际输出转矩模块、需求功率计算模块以及热学模块等。[0089]目标转矩和最大转矩共同决定电机的理论输出功率，当目标转矩小于最大转矩时，其理论输出转矩跟随目标转矩变化；当最大转矩小于目标转矩时，电机的输出转矩受到最大转矩的限制。输出功率的计算式为：[0090][0091]式中，t为电机的输出转矩；n为转速。[0092]近似认为温度影响电机的最大转矩，即当温度升高但小于经过实验测定的温度80℃时，其最大转矩是呈一条直线的稳定状态；但是当温度高于80℃的时候，电机的最大转矩会随温度升高而线性减少，到120℃的时候，最大扭矩减少到0n·m，因此得到理论转矩输出模块。[0093]实际输出转矩模块中的电池输入功率会影响电机，根据电机和电池能量的流动，电机的理论输出值直接流入电机的实际输出值，其公式如下所示。[0094][0095]式中，η为电机效率，可通过查表得到。[0096]需求模块中的输出为需求功率和输出电流，将需求功率输入电池模型中，其受到电机理论输出功率、电机效率以及最大功率的影响，公式为：[0097][0098]电机在工作时使电流避免过载，故需求功率小于最大功率，且驱动时需求功率为正，制动时需求功率为负。[0099]热学模块中的电机在工作时既会生热，也会散热，散热之后电机余下的热量会使电机温度升高，从而影响电机的性能。将电机假设为均质等温体，其精度是可以满足要求的。而电机工作时产生的热量与电机铁心产生的热量之和再将电机向周围空气散去的热量除去，导致电机温度的升高。[0100]电机工作时产生的热量为：[0101]o2＝∫pin-poutdt＝∫(1-η)/η·poutdt[0102]电机铁心产生的热量为：[0103]qair＝∫λ·a·τdt[0104]电机向周围空气中散去的热量为：[0105]qf＝∫α·u2dt[0106]式中，η为电机效率；pout为电机输出功率；λ为传热系数；a为电机表面积；τ为电机与环境的温差；α为固定系数；u为电机电压。[0107]电池模块：电池的电压、初始soc值、电流值、并联电池数、单个电池包的容量之间的关系满足式为：[0108][0109]式中，mot_i为电机电流；bat_ah为单个电池包的容量；soc_initial为电池的初始soc。[0110]u总＝u单-r单·i[0111]式中，u总为总电压；u单为单个电池的电压；r单为单个电池的电阻；i为电流。[0112]电池消耗的能量一般可以用电池和电压的乘积表示。而其中单个电池的电压与电阻可以用soc与单个电池的电压与电阻的“lookuptabel”查表模型来实现，再与电池的串联个数相乘就可以得出整个电池的电压与电阻。[0113]减速器模型：没有减速器模型后，纯电动客车的驱动系统速比仅仅与主减速器的减速比有关，其与传动效率之间的关系为：[0114][0115]式中，twheel为输出到车轮的转矩；tmot为电机输出转矩；rgear为主减速器的减速比；ηt为传动效率。[0116]整车动力学模型：对于整车动力学模型的建立选择纵向动力学模型，包括电机的驱动力、整车的制动力、空气阻力、滚动阻力。[0117]客车车身受力公式为：[0118][0119]式中，mveh表示客车的总重量；vveh表示客车的实际车速；ft表示从电机转矩到车轮的驱动力；fb表示客车的制动力；fa表示空气阻力；fr表示滚动阻力；fs表示斜坡阻力。[0120]客车从电机转矩到车轮的驱动力的公式为：[0121][0122]式中，twheel表示驱动轮转矩；rwheel表示车轮半径。[0123]客车的制动力如下式所示：[0124][0125]空气阻力公式为：[0126][0127]式中，ρa为空气密度；a为车辆迎风面积；vveh为实际车速；cd(vveh)为风阻系数，其与车速有关[0128]滚动阻力公式：[0129][0130]式中，mveh为车辆质量；g为重力加速度；f0为滚动阻力系数，其与车速有关；α为坡度，在此处取值为0°。[0131]坡度阻力的表达式为：[0132]fs＝mveh·g·sinα[0133]式中，mveh为车辆质量；g为重力加速度；α为坡度[0134]驾驶员模型：对加速踏板和制动踏板进行调节，以使实际车速接近目标车速，公式为：[0135]s′＝kp(vveh′‑vveh) ki∫(vveh′‑vveh)dt[0136]sa＝min(max(r′，0)，1)[0137]sb＝min(max(-r′，0)，0)[0138]式中，kp、ki为pi比例积分系数；sa为加速踏板开度；sb为制动踏板开度[0139]当目标车速大于实际车速时，此时，驾驶员需要踩加速踏板，即油门，公式为：[0140][0141]tb＝0[0142]式中，为电机的目标转矩；为电机转速对应的最大转矩，其由“lookuptable”查表模型查表得出；[0143]当目标车速小于实际车速，此时，驾驶员需要踩制动踏板，即刹车，公式为：[0144][0145][0146]式中，re为制动回收能量比例；为车辆的最大制动转矩。[0147]s104：对整车模型进行仿真，分析电机热耦合对纯电动客车行驶性能指标影响。[0148]对整车模型进行仿真，调整电机热耦合模型中的温度参数，分析纯电动客车的百公里耗电量、行驶路程、soc和续驶里程。[0149]如图4为本发明所得的ansys电机模型温度仿真结果，为61.366℃。如图5为本发明所得的simulink中电机热耦合模型中温度仿真结果，温度为63.2℃。两者相差并不大小于5摄氏度。因此，ansys的电机温度的仿真结果可以作为simulink电机热耦合模型中电机温度仿真结果的验证。[0150]如图6为本发明所得的simulink整车模型中电机常温与高温下电池soc和电池耗电量的对比结果图；从图中可以看出，仿真时，电机85℃下相比电机20℃，soc增大，百公里耗电量减少；且实施例仿真结果也得出，随电机温度升高行驶路程减少，soc增大，续驶里程增大。[0151]上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。当前第1页12当前第1页12
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