基于Matlab的某緊湊型轎車動力性分析

馬俊 馬留濤

摘 要：本文通過相關的物理模型，采用matlab對某一緊湊型轎車的最高車速、加速時間、最大爬坡度等指標進行仿真，將模型所得的理論值與實際值進行比較，分析仿真結果的準確性，結果表明所建立的模型可靠，精確度高，希望本文能為相關的動力性分析提供一定的參考。

關鍵詞：最高車速;加速時間;最大爬坡度

1 物理模型

1.1 最高車速

在良好的路面行駛時，一般道路坡度較小，汽車主要受到滾動阻力、空氣阻力，可認為：cosα=1，sinα=tanα=i（i為道路坡度），因此由式1-1、1-2、1-3可得汽車的行駛阻力：

無風條件下，當驅動力與行駛阻力相等時，達到的穩(wěn)定車速為最高車速。

1.2 加速時間

一般情況下，汽車的加速能力通過行駛時產生的加速度來衡量，但由于加速度數(shù)值不易測定，可用汽車從起步加速至100km/h所需時間來評價加速性能的好壞。汽車行駛時的加速度由下式求得：

由式1-5可求出的表達式，由可知加速度倒數(shù)曲線下兩個速度區(qū)間即為通過此速度區(qū)間的加速時間，將速度區(qū)間按一定的間隔進行劃分，再利用積分的方法將每一塊小面積相加即為加速時間。

1.3 最大爬坡度

汽車在爬坡時速度較低，可忽略加速阻力，由此有下式：

由1-6式可求得，則最大爬坡度，最大爬坡度一般出現(xiàn)在1擋。

2 實例仿真分析

2.1 相關參數(shù)

本文采用某緊湊型轎車為計算實例，該轎車最高車速設計為210km/h，最大爬坡度為50%，1擋原地起步加速到100km/h所用時間為10.9s，其他參數(shù)如下表所示：

2.2 仿真結果

將相關數(shù)值代入1.1的最高車速模型中，行駛阻力與驅動力曲線的交點對應橫坐標即為最高車速;取0.01km/h為間隔，對加速度倒數(shù)曲線進行積分，即可求得1擋原地起步加速至100km/h所用的加速時間;根據(jù)式1-6，可求得最大爬坡度。借助Matlab得到相應曲線如下所示：

對上述曲線圖進行分析可知，轎車在5擋時達到最高車速217.6Km/h，轎車在2擋就加速到了100km/h，所用時間為10.55s，1擋時達到最大爬坡度，最大爬坡度為48.1%，仿真所得值與實際值較為接近。

3 結論

本文通過Matlab軟件對某款緊湊型轎車進行了動力學仿真，將仿真結果與實際值進行比較，最高車速相對誤差為3.6%，百公里加速時間的相對誤差為3.2%，最大爬坡度的相對誤差為3.8%，在誤差允許范圍內，此種仿真方法基本能夠滿足汽車的動力學分析要求。

參考文獻：

[1]余志生，夏群生.汽車理論[M].五版.北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]李晶，鄭路.基于MATLAB的汽車動力性仿真研究[J].中州大學學報，2017，3（44）：121-124.