基于底盤測功機的純電動汽車續航測試

基于底盤測功機的純電動汽車續航測試摘要：隨著社會的發展，電動汽車銷量每年迅速增長，工信部對電動汽車續航里程的監管和能耗的限制越來越嚴格。因此，其續航結果和能耗必須滿足法規要求，故對測試結果的準確度有較高的要求。文章主要對底盤測功機的滑行原理進行分析，進而分析出實驗前后的底盤測功機的電機扭矩差異，能夠對比反映出續航準確度，該方法為今后傳動系統的開發與應用也能提供較好的指導作用。關鍵詞：底盤測功機；續航測試；純電動汽車RangeTestofBatteryElectricVehiclesBasedonChassisDynamometerAbstract:Withthedevelopmentofsociety,thesalesofelectricvehicleshavegrownrapidlyeveryyear,theministryofIndustryandInformationTechnologyhasbecomemoreandmorestringentintheregulationoftherangeofbatteryelectricvehiclesandtherestrictionsonenergyconsumption,therefore,theenergyconsumptionmustmeettherequirementsofregulations,sotheaccuracyofthetestresultshashigherrequirements.Thisarticlemainlyanalyzesthecoastingprincipleofthechassisdynamometer,andthenanalyzesthemotortorquedifferenceofthechassisdynamometerbeforeandafterthetest,whichcancompareandreflectthebatteryelectricvehicle'srangeaccuracy,thisalsoprovidebetterguidanceforthedevelopmentandapplicationoftransmissionsystemsinthefuture.Keywords:Chassisdynamometer;Rangetesting;Batteryelectricvehicles純電動汽車續航里程不僅是電動車的一個重要性能指標，也是用戶參考購車的一個關鍵因素[1]。汽車底盤測功機，又名汽車轉鼓試驗臺，它是不依賴實際道路，能夠放置于室內，對汽車不進行拆解的大型試驗測試裝備，是針對汽車動力性、油耗排放及純電車續航里程等性能指標進行檢測的專用試驗裝備。利用底盤測功機進行汽車試驗，主要是通過功率吸收裝置的技術來實現對汽車道路行駛過程所受阻力進行模擬，其最終所受阻力情況與正常道路行駛過程相似，能夠吸收和測量汽車的動力源到車輪輪端傳動的功率。目前采用最廣泛的是電渦流機的功率吸收裝置，本文就在該裝置基礎上進行分析。本文主要通過測功機模擬車輛道路實際的阻力進行分析，再通過試驗結果進行對比分析，使試驗結果較準確。1車輛在道路上的動力學分析不同汽車在道路上行駛時，整車阻力和驅動力有所不同，表現出的性能也各不相同。整車行駛方程[2]可以表達為Ft=Ff+Fw+Fi+Fj（1）式中，Ft為驅動阻力，N；Ff為滾動阻力，N；Fw為空氣阻力，N；Fi為坡道阻力，N；Fj為汽車加速時需要克服的加速阻力，N。式（1）也可表達為[3]TtqhT=mgfcosa+EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up6(C),21)DEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up6(A),15)va2+mgsina+δmEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up6(dv),dt)（2）動系統的速比；ηT為傳動系統的效率；r為輪胎滾動半徑，m；g為重力加速度，m/s2；f為輪胎的滾動摩擦系數；va為車輛速度，km/h；α為道路坡度，%；CD為空氣阻力系數；A為車輛的迎風面積，m2；δ為汽車旋轉質量換算系數；m為車輛重量，kg；v為車輛速度，m/s。當汽車在平坦的道路進行滑行時，車輛的動力源不輸出動力，汽車僅在阻力的作用下，進行減速行駛。此時汽車受到的阻力的功率為P=-(Ff+Fw)v（3）可知，此時的汽車動能Er為E=1mv2+Iwk2E=1mv2+Iwk2+Iwk2+W2汽車在底盤測功機上的滑行分析2.1汽車在道路上的滑行動能令Ik=If+Ir，則式（4）可以改寫為Er=mv2+Iw+W0（5）2.2汽車在底盤測功機上的滑行試驗原理對于具有計算機控制加載的汽車底盤測功機，設定好汽車的慣性質量后，計算機控制加載部分可以模擬汽車在道路上滑行的阻力[4]。底盤測功機通過吸收裝置等吸收汽車的動能，如同汽車在實際道路上受到的阻力一樣，即Ed=Er（6）d為汽車在底盤測功機上試驗時，在某一車速下的車輪、滾筒、飛輪系統和其他旋轉部件2Ed=2Iowo+2Iywy+2Ihwh+22Ikwk+2Ihwh+ωo為底盤測功機滾筒的角速度，rad/s；Iy為飛輪轉動慣量，kg·m2；ωy為底盤測功機滾筒角速度，rad/s；Ih為加載裝置轉子的轉動慣量，kg·m2；ωh為加載裝置轉子的角速度，rad/s。設定滾筒與車輪的角速度比為i，即i=wk且假設ωy=ωo，而v=ωkrk（rk為車輪的滾動底盤測功機的計算機部分通過控制加載阻力模擬實際道路滑行曲線，實質是由計算機根據滑行速度實時計算滑行過程中阻力的變化，按照計算的滑行阻力對電渦流進行實時模擬加載控制[5]。假定電渦流上的模擬加載扭矩為Mm，且忽略加速裝置的轉子慣量和汽車傳動系統的旋轉慣量，參(Iki+Io+Ih+Iy)=Mf+Mo+Mm（9）式中，Mf=Mf+Mf，反映輪胎與底盤測功機滾筒之間的阻力力矩，其中Mf為輪胎與底盤測功機滾筒接觸部位產生的滾動阻力矩；Mf為車輛行駛時，動力源的力矩傳遞到車輪之間的系統間零部件的摩擦、車輛傳動系統的油液阻力、電機的反托力、制動蹄的間隙調節誤差原因存在的摩擦損失等，簡稱為車輪內阻損失的力矩；Mo為底盤測功機軸承的摩擦阻力矩；Mm為底盤測功機電機力矩[5]。根據理論公式得到與路面上相同的滑行距離和滑行減速度，但試驗結果依賴于汽車的實際結構參數、底盤調教狀態和底盤測功機的控制精度等。對于同一種車型，理論公式模擬的部分是不變的，而同一種車型下，不同底盤測功機下進行試驗，公式略有差異。3某電動汽車滑行及續航分析3.1底盤測功機滑行分析在某一次試驗時，把三個不同的車型放在同一個底盤測功機進行滑行試驗，對比分析底盤測功機是否能夠準確地模擬出車輛的實際道路滑行試驗后，底盤測功機擬合后的滑行阻力曲線以內，誤差較小，可知通過底盤測功機能夠真實地模擬出道路滑行的阻力曲線。曲線1表示車型A的滑行阻力曲線，曲線2表示車型B的滑行阻力曲線，曲線3表示車型C的滑行阻力曲線，如圖表1道路與底盤測功機的滑行阻力對比車速/(km/h)道路/N轉鼓擬合/N差異/N道路/N轉鼓擬合/N差異/N道路/N轉鼓擬合/N差異/N099.8-1.10.83.7-1.10.83.320-0.90.93.1-0.83.040213.8214.4-0.6206.6205.4215.9212.93.0254.6254.9-0.3243.9242.4254.8251.73.1300.3300.3-0.1286.4284.6298.9295.63.3350.8350.60.3334.1331.92.1348.2344.53.7406.3405.70.6387.1384.52.6402.7398.54.2466.6465.6445.3442.33.0462.4457.64.8531.9530.4508.8505.23.5527.4521.85.6602.1600.1577.5573.34.1597.5591.06.4圖1道路與底盤測功機的滑行阻力對比3.2續航試驗分析由于車輛在滑行后，需要對車輛進行浸車或者充電等，需要移除底盤測功機，待進行續航實驗時，再固定于底盤測功機。車輛的再次固定（繩子的力度和高度）會使前后固定產生差異，且固定前后車輛的結構會因為駕駛不當，導致車輛內阻發生一些變化，進而影響車輛進行續航試驗，而試驗前后模擬的阻力曲線的Mm未發生變化，從而導致續航存在不準確性。設道路阻力曲線為F(T)，底盤測功機滑行時模擬的阻力為F(x|y)，底盤測功機滑行時電機力為Ι(x|y)，其中x代表續航試驗次數，y為f時表示續航試驗前的滑行，r為續航試驗結束后不改變任何狀態下再進行滑行。分析二次試驗前后滑行擬合的曲線，底盤測功機擬合的道路曲線基本與實際的道路曲線相符合，如圖2所示。圖2底盤測功機與道路的差異對比第一次底盤測功機的電機力在試驗前后相差較大，第二次卻相差較少，如圖3所示，導致第一次續航試驗比第二次試驗結果增加了14%。圖3兩次滑行阻力的差異對比4結束語通過上述方法對電動汽車在底盤測功機上的續航分析可知，底盤測功機能夠模擬出實際道路的滑行阻力，且精度較高。而在實際的試驗中，需要檢查車輛狀態，對底盤測功機進行定期的維護，以及嚴格按照試驗要求的方法進行試驗，避免試驗中途車輛的狀態發生變化，導致試驗結果錯誤。試驗后及時對車輛進行再次的滑行試驗，能夠對比試驗前的滑行結果，避免試驗中操作不當導致試驗結果錯誤。經過上述方法能夠有效提升試驗精度，對試驗精度要求較高的試驗具有重要的指導意義。參考文獻[1]李江洋,楊盟,朱發輝,等.純電動汽車續駛里程研究[J].汽車文摘,2020(10):41-45.[2]