如何用扭矩轉速進行新能源汽車工況模擬
發布時間:2016-08-11 責任編輯:susan
【導讀】近年來,隨著環境惡化和能源短缺問題的日益凸顯,“新能源汽車”成為業界聚焦和政府支持的重點,很多本科及高等職業院校也紛紛增設了“新能源汽車”研究方向及相關專業,今天,就讓我們看一下在實際教學中,如何通過調整轉速、扭矩來進行工況模擬實驗。
高(gao)校(xiao)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)教(jiao)學(xue)是(shi)實(shi)踐(jian)性(xing)和(he)應(ying)用(yong)性(xing)很(hen)強(qiang)的(de)一(yi)門(men)課(ke)程(cheng),無(wu)論(lun)是(shi)偏(pian)向(xiang)培(pei)養(yang)開(kai)發(fa)設(she)計(ji)及(ji)科(ke)研(yan)型(xing)人(ren)才(cai)的(de)本(ben)科(ke)教(jiao)學(xue),還(hai)是(shi)注(zhu)重(zhong)實(shi)踐(jian)操(cao)作(zuo)技(ji)能(neng)的(de)高(gao)職(zhi)院(yuan)校(xiao)培(pei)養(yang),都(dou)需(xu)要(yao)了(le)解(jie)新(xin)能(neng)源(yuan)車(che)在(zai)真(zhen)實(shi)環(huan)境(jing)下(xia)各(ge)種(zhong)複(fu)雜(za)的(de)工(gong)況(kuang),受(shou)實(shi)驗(yan)教(jiao)學(xue)場(chang)地(di)限(xian)製(zhi),學(xue)生(sheng)學(xue)習(xi)期(qi)間(jian)往(wang)往(wang)無(wu)法(fa)進(jin)行(xing)真(zhen)實(shi)體(ti)驗(yan),今(jin)天(tian),就(jiu)讓(rang)我(wo)們(men)看(kan)一(yi)下(xia)如(ru)何(he)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)轉(zhuan)速(su)、扭矩在有限環境中進行工況模擬實驗。
一、什麼是轉速和扭矩
扭矩是發動機性能的一個重要參數,是指發動機運轉時從曲軸端輸出的平均力矩,俗稱為發動機的“轉勁”。扭矩越大,發動機輸出的“勁”越大,曲軸轉速的變化也越快,汽車的爬坡能力、起qi步bu速su度du和he加jia速su性xing也ye越yue好hao。扭niu矩ju隨sui發fa動dong機ji轉zhuan速su的de變bian化hua而er不bu同tong,轉zhuan速su太tai高gao或huo太tai低di,扭niu矩ju都dou不bu是shi最zui大da,隻zhi在zai某mou個ge轉zhuan速su時shi或huo某mou個ge轉zhuan速su區qu間jian內nei才cai有you最zui大da扭niu矩ju,這zhe個ge區qu間jian就jiu是shi在zai標biao出chu最zui大da扭niu矩ju時shi給gei出chu的de轉zhuan速su或huo轉zhuan速su區qu間jian。最zui大da扭niu矩ju一yi般ban出chu現xian在zai發fa動dong機ji的de中zhong、低轉速的範圍,隨著轉速的提高,扭矩反而會下降。
二、為什麼調整轉速、扭矩可以進行工況模擬
汽(qi)車(che)行(xing)駛(shi)在(zai)不(bu)同(tong)路(lu)況(kuang)下(xia),都(dou)會(hui)對(dui)應(ying)不(bu)同(tong)的(de)轉(zhuan)速(su)和(he)扭(niu)矩(ju),在(zai)常(chang)規(gui)的(de)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)研(yan)究(jiu)中(zhong),我(wo)們(men)大(da)多(duo)通(tong)過(guo)實(shi)際(ji)采(cai)集(ji)的(de)車(che)速(su)工(gong)況(kuang)來(lai)求(qiu)解(jie)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)和(he)扭(niu)矩(ju)值(zhi),反(fan)推(tui)之(zhi),我(wo)們(men)自(zi)然(ran)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)輸(shu)入(ru)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)和(he)扭(niu)矩(ju)來(lai)模(mo)擬(ni)新(xin)能(neng)源(yuan)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)工(gong)況(kuang)。
那麼計算方式是怎樣的呢?
首先根據電動汽車內部結構,我們可以知道電動機轉速和車速的公式:
汽車車速和電動機的轉速換算:

電動機轉速和汽車車速換算:

(其中V是汽車車速,N是電動機轉速,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:

根據受力分析,我們可以推導出電動汽車行駛驅動力公式、驅動阻力公式、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運動微分方程:

依據此原理,我們可以通過調整轉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,重現諸如起步、變速、製動等行駛過程,實現同道路試驗或更為理想的電機運行工況的模擬
三、具體教學實驗步驟又該如何操作呢
以汽車下坡或者刹車狀態舉例,我們可以按照下述表格調整轉速和扭矩進行試驗:

加載電機在轉速控製模式下,從0慢慢提高給定轉速0-200r/min.轉速穩定後,在扭矩模式下,從0慢慢提高給定扭矩1-100Nm,隨後再逐次上升轉速:
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,實驗方法同理。
此外,學生也可以通過配置更加密集的測試點來實現精確測試,以便獲得更加詳細的電機性能及參數。或者配置一些特殊的測試參數,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,則是通過調整轉速、扭矩進行工況模擬教學實驗的基礎方法。
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