如何用扭矩轉速進(jìn)行新能源汽車(chē)工況模擬

　　近年來(lái)，隨著(zhù)環(huán)境惡化和能源短缺問(wèn)題的日益凸顯，“ 新能源汽車(chē)”成為業(yè)界聚焦和政府支持的重點(diǎn)，很多本科及高等職業(yè)院校也紛紛增設了“新能源汽車(chē)”研究方向及相關(guān)專(zhuān)業(yè)，今天，就讓我們看一下在實(shí)際教學(xué)中，如何通過(guò)調整轉速、扭矩來(lái)進(jìn)行 工況模擬實(shí)驗。

　　高校新能源汽車(chē)教學(xué)是實(shí)踐性和應用性很強的一門(mén)課程，無(wú)論是偏向培養開(kāi)發(fā)設計及科研型人才的本科教學(xué)，還是注重實(shí)踐操作技能的高職院校培養，都需要了解新能源車(chē)在真實(shí)環(huán)境下各種復雜的工況，受實(shí)驗教學(xué)場(chǎng)地限制，學(xué)生學(xué)習期間往往無(wú)法進(jìn)行真實(shí)體驗，今天，就讓我們看一下如何通過(guò)調節轉速、扭矩在有限環(huán)境中進(jìn)行工況模擬實(shí)驗。

　　一、什么是轉速和扭矩

　　扭矩是發(fā)動(dòng)機性能的一個(gè)重要參數，是指發(fā)動(dòng)機運轉時(shí)從曲軸端輸出的平均力矩，俗稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機的“轉勁”。扭矩越大，發(fā)動(dòng)機輸出的“勁”越大，曲軸轉速的變化也越快，汽車(chē)的爬坡能力、起步速度和加速性也越好。扭矩隨發(fā)動(dòng)機轉速的變化而不同，轉速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某個(gè)轉速時(shí)或某個(gè)轉速區間內才有最大扭矩，這個(gè)區間就是在標出最大扭矩時(shí)給出的轉速或轉速區間。最大扭矩一般出現在發(fā)動(dòng)機的中、低轉速的范圍，隨著(zhù)轉速的提高，扭矩反而會(huì )下降。

　　二、為什么調整轉速、扭矩可以進(jìn)行工況模擬

　　汽車(chē)行駛在不同路況下，都會(huì )對應不同的轉速和扭矩，在常規的新能源汽車(chē)研究中，我們大多通過(guò)實(shí)際采集的車(chē)速工況來(lái)求解電機的轉速和扭矩值，反推之，我們自然可以通過(guò)輸入電機的轉速和扭矩來(lái)模擬新能源電動(dòng)汽車(chē)的工況。

　　那么計算方式是怎樣的呢?

　　首先根據電動(dòng)汽車(chē)內部結構，我們可以知道 電動(dòng)機轉速和車(chē)速的公式：

　　汽車(chē)車(chē)速和電動(dòng)機的轉速換算：

　　電動(dòng)機轉速和汽車(chē)車(chē)速換算：

　　(其中V是汽車(chē)車(chē)速，N是電動(dòng)機轉速，I是變速比(>1),R是車(chē)輪半徑)

　　電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中的總體受力分析圖如下：

　　根據受力分析，我們可以推導出電動(dòng)汽車(chē)行駛驅動(dòng)力公式、驅動(dòng)阻力公式、摩擦阻力公式、坡道阻力公式和加速阻力公式，進(jìn)而可得到電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)態(tài)運動(dòng) 微分方程：

　　依據此原理，我們可以通過(guò)調整轉速和扭矩模擬汽車(chē)行駛時(shí)作用在電機輸出軸上的實(shí)際負載，重現諸如起步、變速、制動(dòng)等行駛過(guò)程，實(shí)現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(shí)驗步驟又該如何操作呢

　　以汽車(chē)下坡或者剎車(chē)狀態(tài)舉例，我們可以按照下述表格調整轉速和扭矩進(jìn)行試驗：

　　加載電機在轉速控制模式下，從0慢慢提高給定轉速0-200r/min.轉速穩定后，在扭矩模式下，從0慢慢提高給定扭矩1-100Nm,隨后再逐次上升轉速：

　　1：繼續將轉速升到500r/min

　　2：繼續將轉速升到750r/min

　　3：繼續將轉速升到1000r/min

　　4：繼續將轉速升到1250r/min

　　5：繼續將轉速升到1500r/min

　　6：繼續將轉速升到1750r/min

　　7：繼續將轉速升到2000r/min

　　或者，也可將扭矩調整為200Nm、300Nm、400Nm等，實(shí)驗方法同理。

　　此外，學(xué)生也可以通過(guò)配置更加密集的測試點(diǎn)來(lái)實(shí)現精確測試，以便獲得更加詳細的電機性能及參數?；蛘吲渲靡恍┨厥獾臏y試參數，例如扭矩模式下，扭矩設置為0，即可測試被測電機在空載情況下的各項參數。

　　綜上，則是通過(guò)調整轉速、扭矩進(jìn)行工況模擬教學(xué)實(shí)驗的基礎方法，如想了解更多工況模擬實(shí)驗方法，可參考致遠電子“新能源汽車(chē)教學(xué)平臺”，該平臺集成了國際領(lǐng)先的CAN 總線(xiàn)分析單元，除了可以進(jìn)行各類(lèi)模擬工況實(shí)驗外，還可進(jìn)行電機加載、空載、BMS充電效率、再生能量回饋分析實(shí)驗以及各類(lèi)CAN總線(xiàn)通訊實(shí)驗，可以對新能源電動(dòng)汽車(chē)核心通訊網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行全方位的測試分析，實(shí)現錯誤定位，總線(xiàn)負載優(yōu)化以及系統錯誤仿真等功能。