基于底盘测功机的纯电动汽车续航测试

基于底盘测功机的纯电动汽车续航测试摘要：随着社会的发展，电动汽车销量每年迅速增长，工信部对电动汽车续航里程的监管和能耗的限制越来越严格。因此，其续航结果和能耗必须满足法规要求，故对测试结果的准确度有较高的要求。文章主要对底盘测功机的滑行原理进行分析，进而分析出实验前后的底盘测功机的电机扭矩差异，能够对比反映出续航准确度，该方法为今后传动系统的开发与应用也能提供较好的指导作用。关键词：底盘测功机；续航测试；纯电动汽车RangeTestofBatteryElectricVehiclesBasedonChassisDynamometerAbstract:Withthedevelopmentofsociety,thesalesofelectricvehicleshavegrownrapidlyeveryyear,theministryofIndustryandInformationTechnologyhasbecomemoreandmorestringentintheregulationoftherangeofbatteryelectricvehiclesandtherestrictionsonenergyconsumption,therefore,theenergyconsumptionmustmeettherequirementsofregulations,sotheaccuracyofthetestresultshashigherrequirements.Thisarticlemainlyanalyzesthecoastingprincipleofthechassisdynamometer,andthenanalyzesthemotortorquedifferenceofthechassisdynamometerbeforeandafterthetest,whichcancompareandreflectthebatteryelectricvehicle'srangeaccuracy,thisalsoprovidebetterguidanceforthedevelopmentandapplicationoftransmissionsystemsinthefuture.Keywords:Chassisdynamometer;Rangetesting;Batteryelectricvehicles纯电动汽车续航里程不仅是电动车的一个重要性能指标，也是用户参考购车的一个关键因素[1]。汽车底盘测功机，又名汽车转鼓试验台，它是不依赖实际道路，能够放置于室内，对汽车不进行拆解的大型试验测试装备，是针对汽车动力性、油耗排放及纯电车续航里程等性能指标进行检测的专用试验装备。利用底盘测功机进行汽车试验，主要是通过功率吸收装置的技术来实现对汽车道路行驶过程所受阻力进行模拟，其最终所受阻力情况与正常道路行驶过程相似，能够吸收和测量汽车的动力源到车轮轮端传动的功率。目前采用最广泛的是电涡流机的功率吸收装置，本文就在该装置基础上进行分析。本文主要通过测功机模拟车辆道路实际的阻力进行分析，再通过试验结果进行对比分析，使试验结果较准确。1车辆在道路上的动力学分析不同汽车在道路上行驶时，整车阻力和驱动力有所不同，表现出的性能也各不相同。整车行驶方程[2]可以表达为Ft=Ff+Fw+Fi+Fj（1）式中，Ft为驱动阻力，N；Ff为滚动阻力，N；Fw为空气阻力，N；Fi为坡道阻力，N；Fj为汽车加速时需要克服的加速阻力，N。式（1）也可表达为[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）动系统的速比；ηT为传动系统的效率；r为轮胎滚动半径，m；g为重力加速度，m/s2；f为轮胎的滚动摩擦系数；va为车辆速度，km/h；α为道路坡度，%；CD为空气阻力系数；A为车辆的迎风面积，m2；δ为汽车旋转质量换算系数；m为车辆重量，kg；v为车辆速度，m/s。当汽车在平坦的道路进行滑行时，车辆的动力源不输出动力，汽车仅在阻力的作用下，进行减速行驶。此时汽车受到的阻力的功率为P=-(Ff+Fw)v（3）可知，此时的汽车动能Er为E=1mv2+Iwk2E=1mv2+Iwk2+Iwk2+W2汽车在底盘测功机上的滑行分析2.1汽车在道路上的滑行动能令Ik=If+Ir，则式（4）可以改写为Er=mv2+Iw+W0（5）2.2汽车在底盘测功机上的滑行试验原理对于具有计算机控制加载的汽车底盘测功机，设定好汽车的惯性质量后，计算机控制加载部分可以模拟汽车在道路上滑行的阻力[4]。底盘测功机通过吸收装置等吸收汽车的动能，如同汽车在实际道路上受到的阻力一样，即Ed=Er（6）d为汽车在底盘测功机上试验时，在某一车速下的车轮、滚筒、飞轮系统和其他旋转部件2Ed=2Iowo+2Iywy+2Ihwh+22Ikwk+2Ihwh+ωo为底盘测功机滚筒的角速度，rad/s；Iy为飞轮转动惯量，kg·m2；ωy为底盘测功机滚筒角速度，rad/s；Ih为加载装置转子的转动惯量，kg·m2；ωh为加载装置转子的角速度，rad/s。设定滚筒与车轮的角速度比为i，即i=wk且假设ωy=ωo，而v=ωkrk（rk为车轮的滚动底盘测功机的计算机部分通过控制加载阻力模拟实际道路滑行曲线，实质是由计算机根据滑行速度实时计算滑行过程中阻力的变化，按照计算的滑行阻力对电涡流进行实时模拟加载控制[5]。假定电涡流上的模拟加载扭矩为Mm，且忽略加速装置的转子惯量和汽车传动系统的旋转惯量，参(Iki+Io+Ih+Iy)=Mf+Mo+Mm（9）式中，Mf=Mf+Mf，反映轮胎与底盘测功机滚筒之间的阻力力矩，其中Mf为轮胎与底盘测功机滚筒接触部位产生的滚动阻力矩；Mf为车辆行驶时，动力源的力矩传递到车轮之间的系统间零部件的摩擦、车辆传动系统的油液阻力、电机的反托力、制动蹄的间隙调节误差原因存在的摩擦损失等，简称为车轮内阻损失的力矩；Mo为底盘测功机轴承的摩擦阻力矩；Mm为底盘测功机电机力矩[5]。根据理论公式得到与路面上相同的滑行距离和滑行减速度，但试验结果依赖于汽车的实际结构参数、底盘调教状态和底盘测功机的控制精度等。对于同一种车型，理论公式模拟的部分是不变的，而同一种车型下，不同底盘测功机下进行试验，公式略有差异。3某电动汽车滑行及续航分析3.1底盘测功机滑行分析在某一次试验时，把三个不同的车型放在同一个底盘测功机进行滑行试验，对比分析底盘测功机是否能够准确地模拟出车辆的实际道路滑行试验后，底盘测功机拟合后的滑行阻力曲线以内，误差较小，可知通过底盘测功机能够真实地模拟出道路滑行的阻力曲线。曲线1表示车型A的滑行阻力曲线，曲线2表示车型B的滑行阻力曲线，曲线3表示车型C的滑行阻力曲线，如图表1道路与底盘测功机的滑行阻力对比车速/(km/h)道路/N转鼓拟合/N差异/N道路/N转鼓拟合/N差异/N道路/N转鼓拟合/N差异/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图1道路与底盘测功机的滑行阻力对比3.2续航试验分析由于车辆在滑行后，需要对车辆进行浸车或者充电等，需要移除底盘测功机，待进行续航实验时，再固定于底盘测功机。车辆的再次固定（绳子的力度和高度）会使前后固定产生差异，且固定前后车辆的结构会因为驾驶不当，导致车辆内阻发生一些变化，进而影响车辆进行续航试验，而试验前后模拟的阻力曲线的Mm未发生变化，从而导致续航存在不准确性。设道路阻力曲线为F(T)，底盘测功机滑行时模拟的阻力为F(x|y)，底盘测功机滑行时电机力为Ι(x|y)，其中x代表续航试验次数，y为f时表示续航试验前的滑行，r为续航试验结束后不改变任何状态下再进行滑行。分析二次试验前后滑行拟合的曲线，底盘测功机拟合的道路曲线基本与实际的道路曲线相符合，如图2所示。图2底盘测功机与道路的差异对比第一次底盘测功机的电机力在试验前后相差较大，第二次却相差较少，如图3所示，导致第一次续航试验比第二次试验结果增加了14%。图3两次滑行阻力的差异对比4结束语通过上述方法对电动汽车在底盘测功机上的续航分析可知，底盘测功机能够模拟出实际道路的滑行阻力，且精度较高。而在实际的试验中，需要检查车辆状态，对底盘测功机进行定期的维护，以及严格按照试验要求的方法进行试验，避免试验中途车辆的状态发生变化，导致试验结果错误。试验后及时对车辆进行再次的滑行试验，能够对比试验前的滑行结果，避免试验中操作不当导致试验结果错误。经过上述方法能够有效提升试验精度，对试验精度要求较高的试验具有重要的指导意义。参考文献[1]李江洋,杨盟,朱发辉,等.纯电动汽车续驶里程研究[J].汽车文摘,2020(10):41-45.[2]