TL; DR
您遇到的问题是速度的分辨率有限,加上波动以及计算功率的方法略有不同。最后,您必须考虑术语“ 车轮动力”。
车轮的动力到底是什么?
我会说,这是车轮施加在街道上的切向力(即,将您向前推动的力)乘以速度。但这不是电动机提供的功率,也不是使您加速的功率!
电机功率与车轮功率
电动机中的一些动力已经被传动系统中的摩擦和诸如空调之类的聚集物消耗掉了。加速时甚至更糟:电动机必须旋转所有旋转零件,例如轴,齿轮和车轮,这也需要一些动力。正如Zaid所写,汽车感觉比马达重。
因此,车轮处的功率始终低于电动机的功率。但是在这里我们可以忽略它,因为您不是试图通过电动机功率来计算车轮的功率。唯一的一点是,车轮的动力必须使未驱动的车轮旋转,但是我们也要忽略这一点。
摩擦和阻力
轮胎在街道上滚动时会遇到一些摩擦,而速度越高,阻力越重要。我不知道摩擦,但是可以通过此公式计算由于阻力引起的功率损耗
它需要空气密度(1.2kg /m³),速度,阻力系数(对于您的汽车为0.32)和横截面积(对于您的汽车为2.1m²)。为了对此有所了解,下面是一个图表:
大约以100 km / h的速度行驶时,车轮上大约已消耗了10 kW的功率,只是为了保持速度。只有车轮多余的动力才会加速!
倾斜度
根据您是下坡还是上坡行驶,汽车会获得能量或必须投入能量,这可以通过以下方式计算:
公式
您给出了两个公式:
给出在给定时间内改变动能所需的平均功率。这并不表示功率会随时间变化。的瞬时功率可以通过选择短周期来获得。我不想打扰数学家所说的 偏差,只是结果是您的第二个公式:
但是,如果值的精度不太好,则第一个公式的平均效果可能会有所帮助。而且由于您的数据每秒被获取一次,因此使用的公式不会有太大的不同。但是第二个公式需要加速,这在您的数据中不可用,需要从后续速度值中计算出来。这也意味着两个公式的结果都不完全相同(顺便说一句:有更好的方法来计算加速度):
我将这两个公式用于您的数据,并且对于相同的速度来源,它们给出的结果非常一致。
数据
好吧...文本太多了,但是还没有看数据,所以让我们开始吧。我准备了两张图片,每张图片都显示了速度,加速度和功率。第一个显示整个游览,放大到25-100s的时间范围。点击放大:
令人高兴的是,GPS和OBD的速度基本保持一致,但是总是存在与预期相差很小的差异,有时您的GPS信号丢失了。
但是您也会注意到波动,例如75s和125s。在计算出的加速度中,这些向上和向下的跳跃比实际趋势即慢速趋势更为突出。因此很明显,尽管实际数据似乎位于其中,但计算出的功率却是一团糟。(使用哪个公式计算功效并不重要,结果相同。)
我的进步
第二个图像包含一条紫色曲线,该曲线是4级拟合的多项式到OBD速度数据中,以获得真正平滑的曲线,该曲线很好地描述了速度。该曲线的偏差确实非常适合加速度数据。功率数据表明,您的汽车加速最终仅由约12kW引起。
这可行吗?如果功率更大,则电动机的功率约为64kW @ 6000RPM。但是当时,它的运行速度约为3400RPM,可提供约36kW的功率。我只是假设功率随RPM线性增加,这或多或少是正确的。由于传动链中的摩擦,您可以轻松减去10-15%;由于阻力,您可以轻松减去10kW。如Zaid所写,减去12kW的30%(= 3.6kW)的惯性,就得到17kW。这仍然超过12kW,但是空调,倾斜和其他影响很容易解释。(您将踏板踩到底了吗?)
你可以做什么
如果您不知道如何使函数适合数据(EXCEL并不真正知道),则可以尝试其他方法来平滑速度值。例如,创建一个新列,然后在每一行中计算该行(前后行)的速度平均值。也许重复几次,或将其扩展到最后两行到下两行。
扭矩应用
您可能已经注意到,即使Torque计算出的功率也有些波动,尽管看上去似乎更平滑一些。尽管我不知道Torque如何精确计算功率,但似乎应用了一些低级平滑。另外请记住,您的智能手机不仅具有速度,还具有更多的数据源,还具有加速度计,并且知道其GPS位置。Torque也可能会使用此数据。最后,GPS数据通常每秒只能获得一次,而其他数据则更为频繁。我的手机可以每秒读取15次其他传感器。分辨率也高于数据中的分辨率。因此,难怪它的计算能力与您的不同。
并且:在58:03.7,Torque在3349RPM时要求60.88kW的功率,这对您的电动机来说是不可能的,并且绝对表明Torque也无法提供精确的数据...