如何用扭矩转速进行新能源汽车工况模拟

近年来，随着环境恶化和能源短缺问题的日益凸显，“新能源汽车”成为业界聚焦和政府支持的重点，很多本科及高等职业院校也纷纷增设了“新能源汽车”研究方向及相关专业，今天，就让我们看一下在实际教学中，如何通过调整转速、扭矩来进行工况模拟实验。

高校新能源汽车教学是实践性和应用性很强的一门课程，无论是偏向培养开发设计及科研型人才的本科教学，还是注重实践操作技能的高职院校培养，都需要了解新能源车在真实环境下各种复杂的工况，受实验教学场地限制，学生学习期间往往无法进行真实体验，今天，就让我们看一下如何通过调节转速、扭矩在有限环境中进行工况模拟实验。

一、什么是转速和扭矩

扭矩是发动机性能的一个重要参数，是指发动机运转时从曲轴端输出的平均力矩，俗称为发动机的“转劲”。扭矩越大，发动机输出的“劲”越大，曲轴转速的变化也越快，汽车的爬坡能力、起步速度和加速性也越好。扭矩随发动机转速的变化而不同，转速太高或太低，扭矩都不是最大，只在某个转速时或某个转速区间内才有最大扭矩，这个区间就是在标出最大扭矩时给出的转速或转速区间。最大扭矩一般出现在发动机的中、低转速的范围，随着转速的提高，扭矩反而会下降。

二、为什么调整转速、扭矩可以进行工况模拟

汽车行驶在不同路况下，都会对应不同的转速和扭矩，在常规的新能源汽车研究中，我们大多通过实际采集的车速工况来求解电机的转速和扭矩值，反推之，我们自然可以通过输入电机的转速和扭矩来模拟新能源电动汽车的工况。

那么计算方式是怎样的呢?

首先根据电动汽车内部结构，我们可以知道电动机转速和车速的公式：

汽车车速和电动机的转速换算：

电动机转速和汽车车速换算：

(其中V是汽车车速，N是电动机转速，I是变速比(>1),R是车轮半径)

电动汽车在行驶过程中的总体受力分析图如下：

根据受力分析，我们可以推导出电动汽车行驶驱动力公式、驱动阻力公式、摩擦阻力公式、坡道阻力公式和加速阻力公式，进而可得到电动汽车的动态运动微分方程：

依据此原理，我们可以通过调整转速和扭矩模拟汽车行驶时作用在电机输出轴上的实际负载，重现诸如起步、变速、制动等行驶过程，实现同道路试验或更为理想的电机运行工况的模拟

三、具体教学实验步骤又该如何操作呢

以汽车下坡或者刹车状态举例，我们可以按照下述表格调整转速和扭矩进行试验：

序号12345678

转速(r/min)20050075010001250150017502000

扭矩(N.m))100100100100100100100100

加载电机在转速控制模式下，从0慢慢提高给定转速0-200r/min.转速稳定后，在扭矩模式下，从0慢慢提高给定扭矩1-100Nm,随后再逐次上升转速：

1：继续将转速升到500r/min

2：继续将转速升到750r/min

3：继续将转速升到1000r/min

4：继续将转速升到1250r/min

5：继续将转速升到1500r/min

6：继续将转速升到1750r/min

7：继续将转速升到2000r/min

或者，也可将扭矩调整为200Nm、300Nm、400Nm等，实验方法同理。

此外，学生也可以通过配置更加密集的测试点来实现精确测试，以便获得更加详细的电机性能及参数。或者配置一些特殊的测试参数，例如扭矩模式下，扭矩设置为0，即可测试被测电机在空载情况下的各项参数。

综上，则是通过调整转速、扭矩进行工况模拟教学实验的基础方法，如想了解更多工况模拟实验方法，可参考致远电子“新能源汽车教学平台”，该平台集成了国际领先的CAN总线分析单元，除了可以进行各类模拟工况实验外，还可进行电机加载、空载、BMS充电效率、再生能量回馈分析实验以及各类CAN总线通讯实验，可以对新能源电动汽车核心通讯网络进行全方位的测试分析，实现错误定位，总线负载优化以及系统错误仿真等功能。