【震惊】电磁节能组规则解析，难道是我想的太复杂了

quzhanguang · 发表于 2016-12-9 01:56:35

本帖最后由 quzhanguang 于 2016-12-18 22:55 编辑

嗯，不知道是不是我想得太复杂的，这一届节能组的比赛简直太烧脑了。

首先看到了规则中给出来了成绩的计算公式（规则公式可能写错，应为T=t+j*A），然后我就开始推导了，跑得快和节能本来就是互斥的；若车子跑得快，加减速都需要耗电，电机负载大效率也低，耗电必然增加。想要拿到更好的成绩，整圈赛道提速一秒，所消耗的电能必须小于20焦耳才有收益。也可以反过来想，20焦耳的电能，放在赛道的哪几个节点上，才能让整圈时间缩短1秒以上。嗯，所以这个比赛就复杂了，有双重目标：

目标一，用电少。电源储能电容供电，一般是使用法拉电容（也叫超级电容），自己选配电容，自己预判决定充电电量，这里涉及到两个问题，很烧脑

。

1）第一个问题是要充多少电，又不知道需要用多少，充多了用不完，被坑一把

，成绩上肯定亏了；充少了半路没电，车子跑不快，甚至停在半路，成绩也不好

。真的到了比赛现场，气氛紧张，赛道长度未知，能不能跑的完还未知的情况下，参赛队员还要先预判要使用的电量，来挑战车子电量的极限，节能组的比赛不仅是对车子的考验，也是对参赛同学精神的考验！

2）第二个问题是电容用多大容量，充电相同的电能，容量小的电容电压高，容量大的电容电压低，电压高低决定了车子的供电使用什么方案。和电池不一样，储能电容放电后期电压会越来越低，小车电路在低压时能否工作，决定了能否充分利用储能电容里有限的电量，也决定了电量这部分的成绩。想要电能充分利用，需要电路在高压时能降压，低压时能升压；或者在电压降低时，电容由并联切换到串联模式。这就需要搭建一个功能强大，而且转化效率高的电源管理系统，恐怕有些人看到这里已经决定放弃低压部分的电量了

。

目标二，跑得快。若建立在耗电量一定的条件下，什么办法才能让车子跑得快，方法比较清晰，主要有两种：

1）第一种方法，减轻车重，减小车轮阻力；规则允许自制车模，用脚丫想想也知道，参赛的各位肯定会对车子的重量进行“优化”，做小做轻，车子底盘掏空，最后只剩下一个“支架”

。但本人觉得底盘减重还不够，车子的阻力很多来自于转弯时四轮的摩擦，若直接拆掉两个轮子和底盘，只用两个驱动轮，转弯时的能量消耗会少很多，如果怕两轮平衡不稳定，可以后面拖一个万向辅助轮，还可以兼具编码器测速轮的功能

。估计明年比赛时会有很多三轮车参赛吧，

。

2）第二种方法，使用效率高的电动机和齿轮组，使用性能优异的电动机，如空心杯电机、无刷电机，能获得电能到机械能更高的转化效率；同时选择传动比合适的齿轮组，能让电动机工作在效率较高的转速；电机和齿轮组两者配合才能综合效率高。但这仅仅考虑了定速的情况，如果低速行驶和加速时，用较高的传动比效率才会高，提速完成后，又需要降低传动比，难道要搞个变速箱？这方面的提高恐怕很大成分上是靠金钱堆出来的了

，替各位参赛的同学肾疼。

当然，这也仅仅是冰山一角，还没考虑减速或者下坡时，能量如何回收利用；也没有考虑软件上如何去权衡车子速度、剩余电量、路况等等因素来做决策；更别提如何通过建模仿真，机器学习，人工智能之类的去做参数优化的问题......嗯，我觉得电磁节能组可以考虑10-15人一个团队做一辆车子参赛。