【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车试验设备，具体为一种电动汽车风阻试验系统及装置。
技术介绍
1、在汽车工业的发展历程中，风阻一直被视为影响车辆性能的重要因素之一，特别是在电动汽车的兴起之后，由于电池技术的限制和能量转换效率的问题，风阻对电动汽车的续航里程和性能表现影响更为显著，因此，准确测量和评估电动汽车的风阻性能，对于提升电动汽车的性能和竞争力具有重要意义。
2、传统的风阻试验系统主要基于风洞测试系统，这是一种管道状的实验设备，通过人工方式产生并控制可视化气流，以模拟车辆实体周围气体的流动情况，风阻测试系统由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而异，然而，这种系统存在一些问题，如结构复杂、制造成本高昂、测量精度不高以及测试环境受限，这些问题限制了传统风阻测试系统在电动汽车风阻测试领域的应用。
3、然而，结构复杂和制造成本高昂使得只有少数汽车设计生产厂家拥有完整的风阻测试系统，这限制了风阻测试技术的普及和应用，特别是在电动汽车领域，其次，传统风阻测试系统的测量精度不高，难以满足电动汽车对风阻测试的高精度要求，电动汽车的轻量化和低风阻设计需要更加精确的测试数据来支持设计和优化，最后，传统风阻测试系统的测试环境受限，无法模拟真实道路和天气条件下的风阻情况，这可能导致测试结果与实际情况存在偏差，影响电动汽车的性能评估和优化。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种电动汽车风阻试验系统及装置，它能够通过采用激光测速仪、风速传感
2、本专利技术为解决上述技术问题，提供如下技术方案：一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，该系统包括以下组成部分：
3、风速与车辆速度测量模块：采用激光测速仪和风速传感器，对风速和车辆速度高精度的测量，激光测速仪通过发射激光束并接收反射信号来测量车辆速度，而风速传感器则通过感知空气流动产生的压力变化来测量风速，通过高精度传感器和先进的数据处理算法，确保测量结果的准确性和稳定性；
4、压力分布测量模块：利用高分辨率的压力传感器阵列，实时捕捉电动汽车车身表面的压力分布，通过布置在车身关键位置的压力传感器，准确获取车身表面各点的压力值，从而分析风阻产生的具体原因；
5、控制系统模块：负责整个试验系统的运行和监控，通过集成先进的控制算法，自动调整风速、风向和车辆速度，以模拟不同道路和天气条件下的风阻情况，同时，控制系统还具备实时数据分析功能，能够快速生成风阻系数和阻力分布图，为设计优化提供科学依据；
6、数据处理与显示模块：负责处理和分析试验数据，并以直观的方式展示结果，采用先进的数据处理算法，实时显示风速、车辆速度、压力分布以及风阻系数的关键指标，方便测试人员进行分析和评估；
7、安全防护机制模块：为确保试验过程中的安全，系统设计了多重安全防护机制，包括风速和车辆速度的过载保护、紧急停机按钮以及故障自诊断和报警系统，确保在试验过程中及时发现和处理潜在问题，保障测试人员和设备的安全。
8、更进一步地，所述风速与车辆速度测量模块采用激光测速仪测量激光束从发射到接收的时间差(即飞行时间)来计算车辆速度，用数学表达式表示为：v＝v是车辆速度，c是光速，δt是激光束从发射到接收的时间差。
9、更进一步地，所述风速与车辆速度测量模块利用风速传感器感知空气流动产生的压力变化来测量风速，通过风速传感器算法，确保测量得到的风速数据准确、可靠，为风阻系数的计算和阻力分布图的生成提供有力的支持，即：vw＝k×vs+b，vw是校准后的风速值，vs是传感器输出的原始电信号值，k和b是校准系数。
10、更进一步地，所述压力分布测量模块通过将高分辨率的压力传感器阵列安装在电动汽车车身的关键位置上，确保传感器与车身表面紧密贴合，实时捕捉电动汽车车身表面的压力分布数据，这些数据包括每个传感器位置上的压力值及其变化，采用压力传感技术，准确测量车身表面各点的压力值，其压力传感技术公式为：pc＝k×ps+b，pc是校准后的压力值，ps是传感器输出的原始压力值。
11、更进一步地，所述控制系统模块的具体步骤：
12、初始化与校准：启动控制系统，进行系统自检，确保所有硬件和软件组件处于正常工作状态，对风速传感器、车辆速度激光测量仪以及压力传感器阵列进行校准，以确保测量结果的准确性；
13、参数设置：设置风速、风向和车辆速度的试验参数，设定试验时间和试验次数的试验流程参数；
14、试验控制：根据设定的参数，控制系统通过控制机构(电机、变频器)调整风速、风向以及车辆速度，模拟不同道路和天气条件下的风阻情况，实时监测风速、车辆速度以及车身表面压力分布的关键指标，确保试验过程按照预设参数进行；
15、实时数据采集与分析：实时采集风速、车辆速度以及压力分布的试验数据，利用数据处理算法对采集到的数据进行实时分析，计算风阻系数和阻力分布的关键指标，将分析结果通过图形化界面展示给测试人员，方便其进行实时评估和监控，并存储到数据库和文件系统中，以备后续处理和分析。
16、更进一步地，所述控制系统模块通过pid控制算法用于精确控制风速和车辆速度的关键参数，以确保试验过程能够按照预设的参数进行，并模拟出不同的道路和天气条件下的风阻情况，根据误差的大小和变化趋势，精确地调整控制信号，使风速和车辆速度的参数能够快速、准确地达到预设值，消除系统稳定后的静差，即系统输出与设定值之间的微小偏差，使系统保持在一个稳定的工作状态，其算法公式为：是控制器的输出，即用于调整风速和车辆速度的参数控制信号，e(t)＝r(t)-y(t)是期望输出，r(t)是预设的风速、车辆速度与实际输出y(t)测得的风速、车辆速度之间的误差。
17、更进一步地，所述数据处理与显示模块从风速与车辆速度测量模块和压力分布测量模块中接收实时数据，对接收到的原始数据利用移动平均法进行数据平滑处理，减少数据中的噪声和异常值，使数据更加平滑和易于分析，并利用风阻系数计算进一步分析，包括计算风阻系数和阻力分布的关键指标，为电动汽车风阻性能的评估提供量化的指标、能耗预测和动力性能分析的参考依据，其移动平均法的算法公式为：y(i)是原始数据，n是平滑窗口的大小，ysmooth(t)是平滑后的数据，t是时间索引。
18、更进一步地，所述数据处理与显示模块通过比较不同车型或不同设计参数下的风阻系数值，评估车辆设计的优劣并进行相应的优化，车辆在空气中行驶时所受到的阻力与车辆形状、速度和迎风面积因素之间的关系，风阻系数的计算公式为：cd是风阻系数，fd是阻力，ρ是空气密度，v是车速(由车辆速度测量模块提供)，a是迎风面积。
19、更近一步地，一种电动汽车风阻试验装置，其特征在于，该装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，该系统包括以下组成部分：
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述风速与车辆速度测量模块采用激光测速仪测量激光束从发射到接收的时间差(即飞行时间)来计算车辆速度，用数学表达式表示为：V是车辆速度，c是光速，Δt是激光束从发射到接收的时间差。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述风速与车辆速度测量模块利用风速传感器感知空气流动产生的压力变化来测量风速，通过风速传感器算法，确保测量得到的风速数据准确、可靠，为风阻系数的计算和阻力分布图的生成提供有力的支持，即：Vw＝k×Vs+b，Vw是校准后的风速值，Vs是传感器输出的原始电信号值，k和b是校准系数。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述压力分布测量模块通过将高分辨率的压力传感器阵列安装在电动汽车车身的关键位置上，确保传感器与车身表面紧密贴合，实时捕捉电动汽车车身表面的压力分布数据，这些数据包括每个传感器位置上的压力值及其变化，采用压力传感技术，准确测量车身表面各点的压力值
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述控制系统模块的具体步骤：
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述控制系统模块通过PID控制算法用于精确控制风速和车辆速度的关键参数，以确保试验过程能够按照预设的参数进行，并模拟出不同的道路和天气条件下的风阻情况，根据误差的大小和变化趋势，精确地调整控制信号，使风速和车辆速度的参数能够快速、准确地达到预设值，消除系统稳定后的静差，即系统输出与设定值之间的微小偏差，使系统保持在一个稳定的工作状态，其算法公式为：u(t)是控制器的输出，即用于调整风速和车辆速度的参数控制信号，e(t)＝r(t)-y(t)是期望输出，r(t)是预设的风速、车辆速度与实际输出y(t)测得的风速、车辆速度之间的误差。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述数据处理与显示模块从风速与车辆速度测量模块和压力分布测量模块中接收实时数据，对接收到的原始数据利用移动平均法进行数据平滑处理，减少数据中的噪声和异常值，使数据更加平滑和易于分析，并利用风阻系数计算进一步分析，包括计算风阻系数和阻力分布的关键指标，为电动汽车风阻性能的评估提供量化的指标、能耗预测和动力性能分析的参考依据，其移动平均法的算法公式为：y(i)是原始数据，N是平滑窗口的大小，ysmooth(t)是平滑后的数据，t是时间索引。
8.根据权利要求7所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述数据处理与显示模块通过比较不同车型或不同设计参数下的风阻系数值，评估车辆设计的优劣并进行相应的优化，车辆在空气中行驶时所受到的阻力与车辆形状、速度和迎风面积因素之间的关系，风阻系数的计算公式为：Cd是风阻系数，Fd是阻力，ρ是空气密度，v是车速(由车辆速度测量模块提供)，A是迎风面积。
9.一种电动汽车风阻试验装置，其特征在于，该装置包括以下组成部分：
10.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验装置，其特征在于，所述风阻试验装置工作原理：
...【技术特征摘要】
1.一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，该系统包括以下组成部分：
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述风速与车辆速度测量模块采用激光测速仪测量激光束从发射到接收的时间差(即飞行时间)来计算车辆速度，用数学表达式表示为：v是车辆速度，c是光速，δt是激光束从发射到接收的时间差。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述风速与车辆速度测量模块利用风速传感器感知空气流动产生的压力变化来测量风速，通过风速传感器算法，确保测量得到的风速数据准确、可靠，为风阻系数的计算和阻力分布图的生成提供有力的支持，即：vw＝k×vs+b，vw是校准后的风速值，vs是传感器输出的原始电信号值，k和b是校准系数。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述压力分布测量模块通过将高分辨率的压力传感器阵列安装在电动汽车车身的关键位置上，确保传感器与车身表面紧密贴合，实时捕捉电动汽车车身表面的压力分布数据，这些数据包括每个传感器位置上的压力值及其变化，采用压力传感技术，准确测量车身表面各点的压力值，其压力传感技术公式为：pc＝k×ps+b，pc是校准后的压力值，ps是传感器输出的原始压力值。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述控制系统模块的具体步骤：
6.根据权利要求5所述的一种电动汽车风阻试验系统，其特征在于，所述控制系统模块通过pid控制算法用于精确控制风速和车辆速度的关键参数，以确保试验过程能够按照预设的参数进行，并模拟出不同的道路和天气条件下的风阻情况，根据误差的大小...
【专利技术属性】
技术研发人员：田海龙，张泽艺，高景文，周立明，刘鹏，李浩源，赵宏伟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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