基于Matlab的某紧凑型轿车动力性分析

马俊 马留涛

摘 要：本文通过相关的物理模型，采用matlab对某一紧凑型轿车的最高车速、加速时间、最大爬坡度等指标进行仿真，将模型所得的理论值与实际值进行比较，分析仿真结果的准确性，结果表明所建立的模型可靠，精确度高，希望本文能为相关的动力性分析提供一定的参考。

关键词：最高车速;加速时间;最大爬坡度

1 物理模型

1.1 最高车速

在良好的路面行驶时，一般道路坡度较小，汽车主要受到滚动阻力、空气阻力，可认为：cosα=1，sinα=tanα=i（i为道路坡度），因此由式1-1、1-2、1-3可得汽车的行驶阻力：

无风条件下，当驱动力与行驶阻力相等时，达到的稳定车速为最高车速。

1.2 加速时间

一般情况下，汽车的加速能力通过行驶时产生的加速度来衡量，但由于加速度数值不易测定，可用汽车从起步加速至100km/h所需时间来评价加速性能的好坏。汽车行驶时的加速度由下式求得：

由式1-5可求出的表达式，由可知加速度倒数曲线下两个速度区间即为通过此速度区间的加速时间，将速度区间按一定的间隔进行划分，再利用积分的方法将每一块小面积相加即为加速时间。

1.3 最大爬坡度

汽车在爬坡时速度较低，可忽略加速阻力，由此有下式：

由1-6式可求得，则最大爬坡度，最大爬坡度一般出现在1挡。

2 实例仿真分析

2.1 相关参数

本文采用某紧凑型轿车为计算实例，该轿车最高车速设计为210km/h，最大爬坡度为50%，1挡原地起步加速到100km/h所用时间为10.9s，其他参数如下表所示：

2.2 仿真结果

将相关数值代入1.1的最高车速模型中，行驶阻力与驱动力曲线的交点对应横坐标即为最高车速;取0.01km/h为间隔，对加速度倒数曲线进行积分，即可求得1挡原地起步加速至100km/h所用的加速时间;根据式1-6，可求得最大爬坡度。借助Matlab得到相应曲线如下所示：

对上述曲线图进行分析可知，轿车在5挡时达到最高车速217.6Km/h，轿车在2挡就加速到了100km/h，所用时间为10.55s，1挡时达到最大爬坡度，最大爬坡度为48.1%，仿真所得值与实际值较为接近。

3 结论

本文通过Matlab软件对某款紧凑型轿车进行了动力学仿真，将仿真结果與实际值进行比较，最高车速相对误差为3.6%，百公里加速时间的相对误差为3.2%，最大爬坡度的相对误差为3.8%，在误差允许范围内，此种仿真方法基本能够满足汽车的动力学分析要求。

参考文献：

[1]余志生，夏群生.汽车理论[M].五版.北京：机械工业出版社，2009.

[2]李晶，郑路.基于MATLAB的汽车动力性仿真研究[J].中州大学学报，2017，3（44）：121-124.