节能车行驶策略讲义及油耗的计算.docx

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1、5行驶策略的确定5.1行驶策略问题的分析5.1.1赛道及行驶策略的初步分析图5.1为本次比赛的赛道示意图，图上示意的T1～T7为弯道，长度由表5.1可以得出。本次节能车比赛总长11.2km，圈数为4圈。从节能大赛的经验中可以知道本设计第四章中所假设的理想环境，即全程匀速行驶是最不经济的，也是各个车队基本不会采用的形式策略。那么比赛中，赛车就必然是遵循着加速—滑行—加速的过程。而一旦采用这样的行驶策略，就必须遵循一个基本的逻辑基础。就是尽量使赛车在直道的时候完成加速，在进入弯道之前就熄火开始滑行，

2、把速度降到一定的安全范围内，之后（这里的安全范围指的是使赛车在过弯的时候不至于翻车或者侧滑的速度范围）再过弯。但是由图5.1可以看出有大小七个弯道，每个弯道的曲率半径都不一样，那么就可以大胆的假设，在曲率半径较小的弯道过弯时赛车车速应该较低，而在过曲率半径较大的弯道时则可以适当的采取较高的车速。图5.1壳牌节能大赛的赛道示意图表5.1赛道各个弯道长度部分T1T2T3T4T5T6T7长度(M)72.937.0347.936.6268.8177.431.55.1.2赛道的细分从表5.1中可以得出，弯

3、道的总长度为：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7=72.9+37+347.9+36.6+268.8+177.4+31.5=972.1m而又因为官方只给出了赛道的总长和各个弯道的长度，所以要想求出各个直道的长度就必须以赛道总长L减去弯道总长T，如下式计算：S=L-T=11.2×1034-972.1=1827.9m在节能车精确的行驶策略的确定过程中，知道每一段弯道和每一段直道的长度才能给加速和滑行的距离和时间提供一个基本的依据，因此还需要计算出各个直线段的长度。根据示意图，将直线段的部分等

4、比例划分成17个部分，令其表示为k，即：17k=S=1827.9m故：k=S17=1827.917=107.5m通过仔细观察可以看出，虽然T3段长度为347.9m，但是其中T2段弯道出来后的一段几乎可以近似当作直道，要知道这样一段直道在比赛中是完全可以用来加速的，如果不能好好利用那么必然会造成赛车驶出T3弯道的时候速度过低甚至于如果不在T3弯道内加速就不能驶出弯道的窘境，这是非常浪费燃料的。所以本设计将T2至T3急弯中间这段弯道也近似当作直道来设计计算，根据比例原则可以得出此段为：b=2k=2×

5、107.5=215m同理在T5至T6段中间也有这样一段可以近似当作直道的一段长度，根据比例原则得出此段：e=0.5k=0.5×107.5=53.75m至此已经将赛道划分成为T7至T1之间的直道a=10k，T2至T3之间的直道b=2k，T3至T4之间的直道c=4k，T4至T5之间的直道d=2k，T5至T6之间的直道e=0.5k，T6至T7之间的直道f=1k以及弯道T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7。长度及比例见图5.2。图5.2赛道的细分示意图5.1.3安全车速的选择在本节的开头处，本设计大

6、胆假设当赛车在曲率半径较小的弯道过弯时赛车车速应该较低，而在过曲率半径较大的弯道时则可以适当的采取较高的车速。在询问了历届的本田杯节能赛车的带队老师后，得到了当赛车以时速20km/h入弯时是比较安全的结论，由于本次设计的赛车与本田杯不论从整车质量还是重量的分布都与节能车非常相似，所以这样的结论是适用与本设计的。当然由于本设计在前面提出的赛车过曲率半径较大的弯道时可以适当的采取较高的车速的原则，在过T5这种弯道时则可以根据情况适当的提高入弯速度。由于本文的计算顺序是赛车由a段开始，T7的弯道曲率半

7、径较小，故先假定赛车进入弯道T7时的时速为20km/h。5.1.4计算原则在这个章节的设计计算中，由于赛车在过弯的时候其车轮运动方向不垂直其轴线，此时滚动阻力将增加，但是由于赛道的曲率半径是未知的，并不能依据式4.9精确的计算出滚动阻力Ff，故本设计在计算赛车过弯的滚动阻力时将不考虑车轮的侧偏。同时由于主办方并未提供赛道的坡度情况，且由于比赛类型为节能车，大多数的参赛队伍的赛车底盘是比较低的，所以可以较合理的将坡道阻力也假设为零。5.1.5整体阻力的简化计算滑动耗能指的是赛车在滑行过程中赛车的各

8、轴承的摩擦耗能和转向装置转向时的能量损耗的总和。由于这部分的能耗非常复杂且与赛车的安装和调教程度都有关系，因此滑动耗能是不能通过数学上的建模来计算出来。但是为了使本设计的计算结果尽量的接近于现实情况，这部分又是不得不考虑的，在询问了多届的带队老师之后终于得到了比较可信的数据，即当赛车从35km/h滑行到20km/h可以滑行接近250m，这部分能量的损耗可以当作全部用来平衡滚动阻力和滑动时赛车的内能损耗。故下面的计算中可以把赛车的滑行时候的滚动阻力和赛车内部的摩擦阻力当作一个合力F1来计算，即：∆