近年來，隨著環(huán)境惡化和能源短缺問題的日益凸顯，“新能源汽車”成為業(yè)界聚焦和政府支持的重點，很多本科及高等職業(yè)院校也紛紛增設(shè)了“新能源汽車”研究方向及相關(guān)專業(yè)，今天，就讓我們看一下在實際教學(xué)中，如何通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、扭矩來進行工況模擬實驗。
高校新能源汽車教學(xué)是實踐性和應(yīng)用性很強的一門課程，無論是偏向培養(yǎng)開發(fā)設(shè)計及科研型人才的本科教學(xué)，還是注重實踐操作技能的高職院校培養(yǎng)，都需要了解新能源車在真實環(huán)境下各種復(fù)雜的工況，受實驗教學(xué)場地限制，學(xué)生學(xué)習(xí)期間往往無法進行真實體驗，今天，就讓我們看一下如何通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速、扭矩在有限環(huán)境中進行工況模擬實驗。
一、什么是轉(zhuǎn)速和扭矩
扭矩是發(fā)動機性能的一個重要參數(shù)，是指發(fā)動機運轉(zhuǎn)時從曲軸端輸出的平均力矩，俗稱為發(fā)動機的“轉(zhuǎn)勁”。扭矩越大，發(fā)動機輸出的“勁”越大，曲軸轉(zhuǎn)速的變化也越快，汽車的爬坡能力、起步速度和加速性也越好。扭矩隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而不同，轉(zhuǎn)速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某個轉(zhuǎn)速時或某個轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)才有最大扭矩，這個區(qū)間就是在標出最大扭矩時給出的轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速區(qū)間。最大扭矩一般出現(xiàn)在發(fā)動機的中、低轉(zhuǎn)速的范圍，隨著轉(zhuǎn)速的提高，扭矩反而會下降。
二、為什么調(diào)整轉(zhuǎn)速、扭矩可以進行工況模擬
汽車行駛在不同路況下，都會對應(yīng)不同的轉(zhuǎn)速和扭矩，在常規(guī)的新能源汽車研究中，我們大多通過實際采集的車速工況來求解電機的轉(zhuǎn)速和扭矩值，反推之，我們自然可以通過輸入電機的轉(zhuǎn)速和扭矩來模擬新能源電動汽車的工況。
那么計算方式是怎樣的呢?
首先根據(jù)電動汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)，我們可以知道電動機轉(zhuǎn)速和車速的公式：
汽車車速和電動機的轉(zhuǎn)速換算：
電動機轉(zhuǎn)速和汽車車速換算：
(其中V是汽車車速，N是電動機轉(zhuǎn)速，I是變速比(>1),R是車輪半徑)
電動汽車在行駛過程中的總體受力分析圖如下：
根據(jù)受力分析，我們可以推導(dǎo)出電動汽車行駛驅(qū)動力公式、驅(qū)動阻力公式、摩擦阻力公式、坡道阻力公式和加速阻力公式，進而可得到電動汽車的動態(tài)運動微分方程：
依據(jù)此原理，我們可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速和扭矩模擬汽車行駛時作用在電機輸出軸上的實際負載，重現(xiàn)諸如起步、變速、制動等行駛過程，實現(xiàn)同道路試驗或更為理想的電機運行工況的模擬
三、具體教學(xué)實驗步驟又該如何操作呢
以汽車下坡或者剎車狀態(tài)舉例，我們可以按照下述表格調(diào)整轉(zhuǎn)速和扭矩進行試驗：
序號12345678
轉(zhuǎn)速(r/min)20050075010001250150017502000
扭矩(N.m))100100100100100100100100
加載電機在轉(zhuǎn)速控制模式下，從0慢慢提高給定轉(zhuǎn)速0-200r/min.轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，在扭矩模式下，從0慢慢提高給定扭矩1-100Nm,隨后再逐次上升轉(zhuǎn)速：
1：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到500r/min
2：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到750r/min
3：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到1000r/min
4：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到1250r/min
5：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到1500r/min
6：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到1750r/min
7：繼續(xù)將轉(zhuǎn)速升到2000r/min
或者，也可將扭矩調(diào)整為200Nm、300Nm、400Nm等，實驗方法同理。
此外，學(xué)生也可以通過配置更加密集的測試點來實現(xiàn)精確測試，以便獲得更加詳細的電機性能及參數(shù)。或者配置一些特殊的測試參數(shù)，例如扭矩模式下，扭矩設(shè)置為0，即可測試被測電機在空載情況下的各項參數(shù)。
綜上，則是通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、扭矩進行工況模擬教學(xué)實驗的基礎(chǔ)方法，如想了解更多工況模擬實驗方法，可參考致遠電子“新能源汽車教學(xué)平臺”，該平臺集成了國際領(lǐng)先的CAN總線分析單元，除了可以進行各類模擬工況實驗外，還可進行電機加載、空載、BMS充電效率、再生能量回饋分析實驗以及各類CAN總線通訊實驗，可以對新能源電動汽車核心通訊網(wǎng)絡(luò)進行全方位的測試分析，實現(xiàn)錯誤定位，總線負載優(yōu)化以及系統(tǒng)錯誤仿真等功能。
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