基于MATLAB App Designer的电动汽车动力参数匹配

韦超毅 许哲 黄大明 徐光忠

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

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

前言

隨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，汽车尾气的排放造成的污染日益严重。全球各国为了应对这一严峻的问题，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。

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。

2 整车参数及性能指标

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。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。

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。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。

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。

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。

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。

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] 周飛鲲.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.