如何用扭矩轉速進行新能源汽車工況模擬

　　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。

　　高校新能源汽車教學是實踐性和應用性很強的一門課程，無論是偏向培養開發設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，都需要了解新能源車在真實環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節轉速、扭矩在有限環境中進行工況模擬實驗。

　　一、什么是轉速和扭矩

　　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、起步速度和加速性也越好。扭矩隨發動機轉速的變化而不同，轉速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某個轉速時或某個轉速區間內才有最大扭矩，這個區間就是在標出最大扭矩時給出的轉速或轉速區間。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的范圍，隨著轉速的提高，扭矩反而會下降。

　　二、為什么調整轉速、扭矩可以進行工況模擬

　　汽車行駛在不同路況下，都會對應不同的轉速和扭矩，在常規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速和扭矩值，反推之，我們自然可以通過輸入電機的轉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、制動等行駛過程，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

　　以汽車下坡或者剎車狀態舉例，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，如想了解更多工況模擬實驗方法，可參考致遠電子“新能源汽車教學平臺”，該平臺集成了國際領先的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絡進行全方位的測試分析，實現錯誤定位，總線負載優化以及系統錯誤仿真等功能。