【導(dǎo)讀】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(diǎn)，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(shí)際教學(xué)中，如何通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、扭矩來進(jìn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)。
高校新能源汽車教學(xué)是實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的一門課程，無論是偏向培養(yǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)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(yǎng)，都需要了解新能源車在真實(shí)環(huán)境下各種復(fù)雜的工況，受實(shí)驗(yàn)教學(xué)場地限制，學(xué)生學(xué)習(xí)期間往往無法進(jìn)行真實(shí)體驗(yàn)，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(jìn)行工況模擬實(shí)驗(yàn)。
一、什么是轉(zhuǎn)速和扭矩
扭矩是發(fā)動機(jī)性能的一個重要參數(shù)，是指發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從曲軸端輸出的平均力矩，俗稱為發(fā)動機(jī)的“轉(zhuǎn)勁”。扭矩越大，發(fā)動機(jī)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(jī)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(shí)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(biāo)出最大扭矩時(shí)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(jī)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(jìn)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(shí)際采集的車速工況來求解電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩值，反推之，我們自然可以通過輸入電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩來模擬新能源電動汽車的工況。
那么計(jì)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(jī)轉(zhuǎn)速和車速的公式：
汽車車速和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速換算：
電動機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車車速換算：
（其中V是汽車車速，N是電動機(jī)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(jìn)而可得到電動汽車的動態(tài)運(yùn)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(shí)作用在電機(jī)輸出軸上的實(shí)際負(fù)載，重現(xiàn)諸如起步、變速、制動等行駛過程，實(shí)現(xiàn)同道路試驗(yàn)或更為理想的電機(jī)運(yùn)行工況的模擬
三、具體教學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn)：
加載電機(jī)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(shí)驗(yàn)方法同理。
此外，學(xué)生也可以通過配置更加密集的測試點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)精確測試，以便獲得更加詳細(xì)的電機(jī)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(jī)在空載情況下的各項(xiàng)參數(shù)。
綜上，則是通過調(diào)整轉(zhuǎn)速、扭矩進(jìn)行工況模擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)方法。
