純電動汽車阻力分解測試研究★

蔡家康，王福堅，謝佶宏，唐 逵

（上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西汽車新四化重點實驗室，廣西 柳州 545007）

引言

電動汽車的能量消耗與很多因素有關，包括整車阻力、驅動系統效率、整車策略及低壓零部件影響等[1]。深入對電動汽車阻力分解研究，優化整車阻力，提升電動汽車經濟性能是一個很重要的方向。目前較為普遍的阻力分解方法為通過底盤測功機反拖測試車輛，并通過逐項拆解測量各拆解狀態下各車速點的輪邊力，或利用四驅動力總成測試臺架對車輛進行反拖測試，通過扭矩法蘭獲取不同車速下車輛的阻力矩，并應用逐項拆解法，獲取不同傳動單元的阻力矩，通過數據擬合的方法獲得傳動阻力與車速間的關系曲線[2]。

1 純電動汽車整車阻力的構成

純電動汽車阻力可分解為風阻，輪胎滾阻、電機阻力、傳動系阻力及制動器拖滯力。電動汽車動力傳動路徑為電機、減速器、前驅動橋、制動器以及輪轂，通過將整車阻力進行分解可以得到各個零部件的阻力，從而對零部件的阻力進行分析，將阻力偏大的零部件進行降阻[3]。

2 阻力分解測試系統介紹

本文通過道路滑行測試、轉轂反拖測試及四驅動力總成臺架反拖測試的組合進行測試車輛的阻力分解，其中轉轂反拖測試為通過四驅轉轂在測試車輛10 km/h至100 km/h車速下進行反拖以獲取轉轂反拖阻力Fzg。

3 整車道路滑行力測量

按照《GB 18352.6—2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》對測試車輛進行道路滑行阻力測試，測試結果如圖1所示，對滑行數據擬合得到測試車輛道路滑行阻力Fhx與車速的關系為：F=0.029 1v2+1.362 6v+63.189

4 四驅轉轂反拖測試及風阻計算

將測試車輛置于四驅轉轂，通過轉轂在以10 km/h起，步長為10 km/h的各車速點下反拖測試車輛，從而測得車輛在各車速點下的轉轂反拖阻力Fzg。測試車輛的轉轂反拖阻力為車輛內阻（包括半軸動力系統阻力、制動器拖滯阻力及輪轂軸承阻力）與輪胎滾動阻力之和。通過整車道路滑行阻力與車輛轉轂反拖阻力求差，可計算出該車型風阻為Ffz=Fhx-Fzg。

5 四驅動力總成臺架反拖測試

5.1 四驅動力總成臺架反拖測試概述

將測試車輛拆除輪胎后安裝在四驅動力總成臺架上，逐步拆解制動器、半軸等，在這幾種狀態拆解狀態下分別通過四驅動力總成臺架在10 km/h至100 km/h的車速點反拖測試車輛，并使用扭矩傳感器測量各拆解狀態和車速點的阻力矩。根據拆解各零部件后阻力矩及被拆除各零部件與反拖阻力的關系，可計算出分解的各部分阻力。

為盡量減少傳動系溫度對阻力的影響，采用溫度傳感器監控減速器油溫，通過反拖熱車及風機降溫等措施保持反拖測試在一定溫度范圍內進行。

5.2 輪胎滾動阻力的分解

四驅動力總成臺架在各車速點下反拖僅拆除輪胎后的測試車輛，測得拆除輪胎反拖阻力矩與輪胎滾動半徑的乘積可得臺架反拖阻力Ftj1為測試車輛車輛內阻Fnz與工裝阻力Fgz之和。

四驅動力總成臺架與測試車輛間的阻力不可忽略，可在臺架未安裝測試車輛狀態下，僅對測試工裝進行反拖，可測得工裝阻力，從而計算出車輛內阻Fnz，且計算出輪胎滾阻為：Flt=Fzg-Fnz。

5.3 制動器拖滯阻力的分解

將測試車輛拆解制動器，通過四驅動力總成臺架各車速點下反拖測試車輛，測得去除制動器阻力的車輛內阻與工裝阻力之和Ftj2，由此求得制動器阻力為Ftj1與Ftj2之差。測試車輛制動形式為前盤后鼓，考慮制動形式的差異，將前、后軸阻力分開計算，拆解制動鼓后，后軸測得阻力矩基本無變化，因此對制動器阻力忽略不計。

5.4 輪轂軸承阻力的分解

拆解制動器后，拆解半軸，通過四驅動力總成臺架各車速點下反拖測試車輛，測得輪轂軸承阻力與工裝阻力之和Ftj3，考慮前后軸輪轂軸承存在區別，也需將前、后軸阻力分開計算，計算得出前軸輪轂軸承阻力Fzcq、后軸輪轂軸承阻力Fzch和半軸驅動系統阻力Fbz，其中：Fbz=Ftj2q-Ftj3q。

5.5 阻力分析及優化方向

已通過道路滑行測試、轉轂反拖測試及四驅動力總成臺架反拖測試的組合將該純電動汽車整車阻力分解至風阻、輪胎滾阻、制動器拖滯阻力、輪轂軸承阻力及半軸驅動系統阻力幾個方面。對測得各項阻力數據進行處理，擬合出各項阻力與車速的關系（如圖2、圖3所示）。

經分析，該車型風阻表現良好，也仍有一定優化空間；輪胎滾動阻力處于正常水平，可考慮采用更低滾阻的輪胎；卡鉗拖滯阻力與半軸驅動系統表現均較優；而輪轂軸承阻力較大，優化空間較大，可對輪轂軸承阻力進行進一步的研究優化。

6 結語

對于電動汽車整車上的電機、減速器和驅動橋的阻力分解方法仍不成熟，待此方面的測試研究方法更成熟后，必定對電動汽車阻力分解優化及整車經濟性能、動力性能的提升有極大的幫助。