高校新能源汽車教學是實踐性和應(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，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)境下各種復雜的工況，受實驗教學場地限制，學生學習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。

 

 

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。

 

 

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：

 

 

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實驗的基礎(chǔ)方法。