2024年5月8日发(作者：)

10.16638/.1671-7988.2020.15.002

基于MATLAB App Designer的电动汽车

动力参数匹配

韦超毅

1

，许哲

1

，黄大明

2*

，徐光忠

1

（1.广西大学机械工程学院，广西 南宁 530004；2.南宁学院交通学院，广西 南宁 530200）

摘 要：“节能发展，绿色环保”已成为当今社会最关切的主题，电动汽车因此迎来了发展热潮。电动汽车的动力参

数匹配是设计开发中的关键环节，能够使电动汽车满足基本的动力性及经济性要求。文章参考某款电动汽车的整车

参数和性能指标，基于MATLAB App Designer开发设计一款App，实现电动汽车的驱动电机、动力电池和传动比

的关键参数匹配。该款App能够使电动汽车的参数匹配计算提供便利，也为后续应用程序开发及扩展提供参考。

关键词：电动汽车；MATLAB；参数匹配；App Designer

中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020)15-04-04

Matching Of Electric Vehicle Dynamic Parameters Based On Matlab App Designer

Wei Chaoyi

1

, Xu Zhe

1

, Huang Daming

2*

, Xu Guangzhong

1

( e of Mechanical Engineering＆Guangxi University, Guangxi Nanning 530004;

ortation College＆NanNing University, Guangxi Nanning 530200 )

Abstract: "Energy-saving development, green environmental protection" has become the most concerned topic in today's

society, and electric vehicles have ushered in a development boom. The matching of dynamic parameters of electric vehicles

is a key link in the design and development, which can enable electric vehicles to meet the basic dynamic and economic

requirements. The article refers to the entire vehicle parameters and performance indicators of an electric vehicle, develops

and designs an App based on MATLAB App Designer, and realizes the matching of key parameters of the electric vehicle's

drive motor, power battery and transmission ratio. This App can facilitate the parameter matching calculation of electric

vehicles, and also provide a reference for subsequent application development and expansion.

Keywords: Electric vehicle; MATLAB; Parameter matching; App Designer

CLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)15-04-04

造成的污染日益严重。全球各国为了应对这一严峻的问题，

前言

随着近年我国社会经济的持续快速发展，人们的生活水

平不断地提升，汽车保有量也在逐年递增，汽车尾气的排放

作者简介：韦超毅，副教授，就职于广西大学机械工程学院，研究

方向：汽车系统动力学。*通讯作者：黄大明，教授，就职于南宁学

院交通学院，研究方向：车辆检测与故障诊断技术。

开始加大了对电动汽车的开发投入力度，电动汽车迎来了一

次前所未有的发展热潮。

电动汽车的出现对降低环境污染和减少石油资源消耗起

到了至关重要的作用。电动汽车与传统燃油汽车相比，具有

清洁、安静、效率更高的特点。在电动汽车的开发过程中，

电动汽车的动力参数匹配是重要一环，其关系到整车的动力

性和经济性的表现。

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韦超毅 等：基于MATLAB App Designer的电动汽车动力参数匹配

动力性匹配计算繁琐，需要根据整车参数及性能指标要

求匹配出最大功率、动力电池和传动比等关键参数。文章基

于MATLAB App Designer设计一款App，用于电动汽车的动

力参数匹配，旨在便于电动汽车的开发设计。其将理论基础

及晦涩难懂的电脑语言包装成简单易懂的图形用户界面，具

有很强的实用性。该App界面简洁、易于操作，能够使设计

人员提高使用效率，同时有效的降低时间成本。

1 电动汽车动力参数匹配

1.1 驱动电机的参数匹配

1.1.1 驱动电机最大功率及额定功率匹配

驱动电机的最大功率应同时满足所设计的最高车速、最

大爬坡度、加速性能要求

[1]

。

（1）根据电动汽车最高车速确定驱动电机的最大功率

P

1

：

（1）

式中：v

max

为最高车速（km/h）；η

t

为传动效率；m为汽

车总质量（kg）；f为滚动阻力系数；C

D

为风阻系数；A为迎

风面积（m

2

）。

（2）根据电动汽车加速性能（0~100km/h加速时间）确

定驱动电机输出的最大功率P

2

[2]

：

（2）

式中：t

m

为加速时间；此处v

max

为车辆加速到后期车速，

v

max

=100km/h；δ为旋转质量换算系数，取δ=1.1。

（3）根据电动汽车最大爬坡度确定驱动电机的最大功率

P

3

：

（3）

式中：v

i

为汽车爬坡时的车速（km/h），α

max

为最大爬坡

角。

驱动电机的最大功率必须同时满足最高车速、加速性能、

最大爬坡度的要求，可知：

（4）

又根据过载法可确定驱动电机的额定功率P

e

[3]

，如下式：

（5）

式中：λ为过载系数，通常取λ=2~3。

1.1.2 驱动电机最大扭矩及额定扭矩匹配

由额定功率与额定转速可得到驱动电机额定转矩T

e

，即：

（6）

根据目前市场现存的电机资源，考虑驱动电机的特点，

本文选定电机的额定转速n

e

=3500r/min。

驱动电机的最大扭矩也可通过载系数法求得，有公式：

（7）

1.2 动力电池的参数匹配

电动汽车的行驶过程中，汽车的动力电池组需要满足输

出功率及能量需求，参数匹配中最重要的是确定电池组的额

定能量W

e

（kWh）。研究表明续驶里程要求电池实际最大输

出能量要大于整个续驶里程消耗的能量

[4]

。故根据电动汽车

的续航里程的性能要求对动力电池组进行参数匹配。电动汽

车以v

0

（km/h）的速度在状况良好的路面上直线行驶，可得

出该工况下电动汽车的功率P，即：

（8）

式中重复符号同上文所述，不再作说明。以速度v

0

匀速

行驶S（km）路程，所需要的能量W为：

（9）

电动电池组的额定能量W

e

需满足要求，应大于等于所

需能量W。

1.3 传动比的参数匹配

为满足汽车最高期望车速、最大爬坡度的要求，传动比

参数的匹配可直接影响整车的性能。文章参考的电动汽车不

含变速器，故只进行主减速器的传动比参数匹配。

（1）最小传动比由驱动电机的最高转速和汽车最高车速

确定，即：

（10）

n

max

同理可根据过载法计算得到。

（2）最大传动比由驱动电机的最大扭矩确定，即：

（11）

由确定的最小传动比和最大传动比可得主减速器的传动

比i满足i

max

≤i≤i

min

，根据该范围可完成对电动汽车传动比

的匹配。

2 整车参数及性能指标

表1 某款电动汽车整车参数及性能指标

5

汽车实用技术

电动汽车开发设计流程中，整车主要参数及性能指标都

要先进行初步的拟定，后续一系列的设计过程都以此而展开。

人员输入初始的参数和输出显示计算结果，相应的还需拖入

“Button”组件，用于启动计算指令和实现重置数据的功能。

故本文电动汽车动力参数的匹配同样需要根据电动汽车的整

车参数以及性能指标要求来完成，这里参考使用某款电动汽

车整车参数及性能指标，具体内容与数值如上表所示。

3 电动汽车动力参数匹配App设计

文章基于MATLAB App Designer开发设计一款App，将

上述理论转换成程序代码，通过键入电动汽车主要参数及性

能指标，让程序执行匹配计算，实现电动汽车的驱动电机、

动力电池、传动比等参数匹配数值的输出。

3.1 MATLAB App Designer简介

MATLAB App Designer是Mathworks公司在MATLAB

R2016a中正式推出的前系GUIDE的替代产品。其界面控件

做了全面的更新，这是在MATLAB图形系统转向使用面向

对象系统之后的一个重要的后续产品。它旨在顺应Web的潮

流，能帮助用户利用新的图形系统，操作简便的设计更加美

观的GUI（Graphical User Interface，图形用户接口）

[5]

。用

户可以在App Designer设计工具中，通过拖放可视化组件来

安排图形用户界面的设计布局，并使用集成编辑器快速编写

其行为，创建开发出专业的应用程序。

打开MATLAB，可在新建选项中选择“App”或在面板

命令行输入“appdesigner”回车进入App Designer程序编辑

界面。App Designer界面主要分为四个部分，分别是组件库、

设计/代码视图区、组件浏览器、组件属性。组件库中有丰富

的组件，可供用户拖选使用；在设计/代码视图区，可切换设

计与代码视图，完成界面的设计及代码编写；组件浏览器，

可实现大量组件的集中管理和重命名，便于代码编写时回调

函数的调用及区分；右下侧的组件属性区域，可对组件大小、

颜色等基础属性进行更改编辑。基础主界面如图1所示。

图1 App Designer基础主界面

3.2 App交互界面设计

所设计的交互界面按作用可划分为三个区域，数据输入

区、结果显示区以及按键执行区。数据输入区包含“性能指

标”和“整车基本参数”两部分，输入相应的数据及参数；

结果显示区用于输出并显示参数匹配的结果；案件执行区位

于界面底部，提供两个按键用于执行程序和数据重置。根据

以上要求需从组件库中拖入多个“Edit Field”组件，供使用

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通过对组件进行属性编辑和排版美化，设计出的App交互界

面如图2所示。

图2 设计的App交互界面

3.3 App代码编写

App Designer的代码编写可在代码视图中完成，代码视

图见图3。代码视图灰色部分都是在画布拖入组件后自动生

成的默认代码，这些代码不可修改。

图3 App Designer代码视图

App Designer中可以通过添加回调函数、函数和属性对

App进行代码编写。回调函数是代码编写的核心，可以使用

它来响应用户交互。上述设计的App界面中的“匹配计算”

以及“重置”按钮的功能就需要添加回调函数来实现。具体

操作是在组件浏览器中选中对应的“Button”组件，右键并

选择添加该组件的回调函数，代码视图中会出现白色背景可

编辑部分，可在此对回调进行编写。App功能的实现，主要

集中在两个“Button”组件的回调函数编写上，编写的回调

代码如图4所示。

图4 回调代码

3.4 App运行及参数匹配结果

程序代码经过调试后，可顺利运行。在App的对应窗口

中输入上文选取的某款电动汽车的整车参数及性能指标，并

点击“匹配计算”按钮，可在动力参数匹配结果的面板中得

韦超毅 等：基于MATLAB App Designer的电动汽车动力参数匹配

到计算结果。图5为程序的运行结果。该App计算匹配出的

电动汽车各关键参数如表2所示。

图5 程序运行的结果

表2 电动汽车匹配参数

该匹配计算结果经过验证，准确有效，说明代码编写无

误。匹配参数均为理论得出的满足汽车预期动力性的最低参

数要求。在开发设计中，可根据匹配得到的参数进行驱动电

机、动力电池等部件的选型，传动比选取的范围为7.111≤i

≤7.405。

4 总结

电动汽车开发和商业化是如今的大势所趋。在电动汽车

开发设计过程中，动力参数的匹配是一切后续开发工作的基

础。MATLAB App Designer是一个全新的平台，它为应用程

序布局提供了一个现代化的、用户友好的环境，且操作方便、

实用性强。基于MATLAB App Designer设计了一款App，实

现了关键动力参数的匹配，为电动汽车开发提供便捷，提高

了工作效率。后续的研究可以完善并扩展该App的功能，对

匹配原理进行优化改进，甚至是实现驱动电机、动力电池等

部件选型。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论[M].五版.北京:机械工业出版社,2009,3.

[2] 周飞鲲.纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究[D].

吉林大学,2013.

[3] 薛国森.基于MotoTron的电动汽车整车控制策略的研究[D].南宁:

广西大学,2017.

[4] 徐仕华.纯电动汽车动力驱动系统与性能研究[D].南昌:南昌大学,

2012.

[5] MathWorks发布包含MATLAB和Simulink系列的2016a版本[J].

单片机与嵌入式系统应用,2016,16(05):87-88.

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