发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。在此背景下,我国众多工科院校纷纷拓展电动汽车专业的研究[1]。实验教学设备是培养学生实践能力和创新能力的物质基础,为此,众多学者研发了一系列实验教学平台或系统[1-5]。
电传动系统是电动汽车的关键技术,是电动汽车的“心脏”,其性能的提高是电动汽车发展的关键。同时,电传动系统是电力电子、电机及其控制系统高度集成的系统,是一个高阶次、非线性、强耦合的多变量系统,课程理论性强,如果缺少实践教学环节会影响学生对该课程的深入理解。同时,电传动系统由于具有结构简单、无级变速、恒功率控制和动力制动行驶安全等优点,已广泛应用在电动汽车[6]、大型矿用电动轮自卸车[7]、电力机车[8]和装甲车[9]等领域,北京科技大学车辆工程等专业在研制大型矿用电动轮自卸车过程中要设计性能可靠、使用维护方便的电传动系统,必须对电传动系统和部件进行全面、深入、反复的实验研究及工程数据检测。为有效协助学生对电动汽车课程内容的深入理解,同时支撑相关领域的科学研究,研发了电传动组合实验平台。
1 电传动组合实验台设计
2 测试系统硬件设计
3 电传动实验平台测试系统软件设计与实现
4 实验设计
5 结语
电传动组合实验平台建成以后,在促进和加强实践教学、科学研究及产学合作等方面发挥了重要作用,取得了良好的效果。
5.1 实践教学
电传动组合实验平台已经成为我校机械学院车辆工程和自动化学院自动化专业课程的实验平台,同时也成为我校专业型研究生的创新实践课程平台。自其建成以来,已为车辆工程专业本科生电动汽车、专用车辆与自动化专业电机及拖动等各种课程开设配套实验,同时,也为课程设计和毕业设计提供了良好的研究对象和实践场所。电传动组合实验平台的应用和真实场景的展现不但极大地丰富了实践教学的内容,同时也大大激发了学生探究科学的兴趣。
5.2 科学研究
电传动组合实验平台既是实践教学平台,同时也为开展科学研究提供了良好的平台。依托该平台,机械学院和自动化学院多个课题组在大型矿用自卸车电传动控制、汽车转矩动态分配、反拖制动控制、再生制动能量回收、异步电机智能控制、驱动助力转向与稳定性控制等多个领域开展科学研究,承担和完成了多项纵向和横向的科研课题,取得了一系列科研成果;同时,这些项目和成果也进一步充实和丰富了实践教学的内容,为培养学生的实践能力和创新能力提供了新的机会和途径。
5.3 产学合作
电传动组合实验平台建设伊始就坚持开放的办学理念,平台的建成也极大地促进了产学合作,已吸引多家大型矿用自卸车企业参与共建并建立长期合作关系,帮助企业提高了电传动车辆的开发效率和开发质量,降低了技术风险。他们的需求、技术和产品也使得电传动组合实验平台在设计理念和技术方面彰显出一定的先进性。
参考文献
[1] 焦冰,杨正林.电动汽车电机驱动系统教学实验平台设计[J].中国教育技术装备,2016(10):50-52.
[2] 熊瑞,王春,贺弘文.电动汽车行驶工况虚实结合实验教学系统设计[J].实验技术与管理, 2017(4):122-125.
[3] 郑丹,王耀.电传动机车控制实验自主学习平台[J].实验技术与管理,2012(6):79-82.
[4] 张冠哲,宋大为.新能源汽车试验台测控系统研发[J].机械设计与制造,2014(11):36-38.
[5] 尚敬,何良,刘顺国,等.HXN6 型大功率混合动力机车电传动及控制系统[J].机车电传动,2017(4):17-22.
[6] 王震坡,丁晓林,张雷.四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动防滑控制关键技术综述[J].机械工程学报,2019(12):99-120.
[7] 刘刚.电传动矿用自卸车控制系统的研究[D].北京:北京科技大学,2008.
[8] 尚敬,何良,刘顺国,等.HXN6 型大功率混合动力机车电传动及控制系统[J].机车电传动,2017(4):17-22.
[9] 伍赛特.坦克装甲车辆电传动技术研究综述[J].自动化应用,2019(4):34-35,38.
肖成勇 李擎 苗磊 崔家瑞 北京科技大学自动化学院 |