滚动阻力系数的计算方法及其在整车道路行驶阻力计算中的应用

郑炳杰　田川超　李辉

摘 要：滚动阻力系数的计算方法主要有试验室台架测量法及实际路试测量方法，本文分别介绍了两种方法的计算原理。滚动阻力系数是整车道路行驶阻力曲线的主要参数，多段滑行测量法可以有效解决滚动阻力系数随行驶速度变化给道路行驶阻力计算带来的控制变量问题。

关键词：滚动阻力系数 整车道路行驶阻力 多段滑行测量法

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（c）-0068-02

随着2016年我国第四阶段《乘用车燃料消耗量限值》的颁布实施，计划2020年乘用车平均燃料消耗量达到5 L/100km左右[1]，对汽车行业的节能减排再次提出新的挑战。对轿车而言，研究表明3.4%～6.6%的燃油消耗用于克服轮胎的滚动阻力[2]，因此滚动阻力计算的准确度与乘用车燃料消耗量测试密切相关。

本文着重介绍滚动阻力系数的计算方法，并提出其在整车道路行驶阻力计算中的应用方法。

1 滚动阻力系数计算方法

整车环境下，测试计算车辆的滚动阻力系数的方法主要都是从车辆的动力学的角度出发，通过测量仪器、设备获取的数据计算出车辆的滚动阻力系数，从而避开轮胎材料、结构、变形等复杂参数。以下分别介绍试验室环境及实际道路环境下滚动阻力系数的典型计算方法。

1.1 转鼓测功率法

试验室中，用稳态条件和自由滚动方式在转鼓试验台上可测量并计算出车辆轮胎的滚动阻力系数。

2.2 整车道路行驶阻力中的滚动阻力

上一节计算整车行驶阻力的时候，最终需要与滚动阻力相关的校正系数进行修正。GB/T 12545提供了相关的经验公式，同时也规定该数值可由制造厂提供。随着试验能力的提升，目前经验公式的应用逐步减少，多数车企使用自己的测试数据[6]，其中运用最多的方法为上文提到的滑行测量法，因为该方法不仅计算简单，同时测量的原始数据亦来源于道路行驶阻力测试，节省资源，同时提高效率。

然而，整车环境中轮胎的滚动阻力系数并非一个常数，而是随着车辆速度变化而逐渐非线性增加的变量[7]。滑行测量法的一个假设前提就是两个速度段的滚动阻力相同。道路行驶阻力测试的结果要求输出一个与车速相关的阻力函数。该方法若直接应用于道路行驶阻力测试，仅计算出一个滚动阻力系数运用于整个函数曲线，显然不尽合理。

根据中国汽车技术研究中心的研究结果，虽然在10～120km/h区间[8]，轮胎的滚动阻力变化不能忽视，但10km/h的区间里面，滚动阻力的变化量较小，可视为不变。因此，若针对间隔10km/h的速度区间分别计算滚动阻力系数，相对滑行测量法的两段法求解，多段法求解方式的准确性更高，如下式所示：

2.3 整车道路行驶阻力计算实例

某在研车型试验样车，在环境条件及车辆状态满足试验要求的情况下进行8组试验，选取统计精度P≤3%的5组数据，如表1所示。

根据式（7）可计算不同速度下车辆的滚动阻力系数，再代入式（5）（6）可求解对应的行驶阻力，如表2所示。

经拟合可获取道路行驶阻力与车速的关系曲线：

F = 0.0424V2+1.3761V+154.74

3 结语

（1）滚动阻力是整车行驶阻力的重要组成部分，且为跟随车速变化的变量。

（2）传统的滑行测量法经过多段计算优化，在整车行驶阻力测试中可以更准确地计算滚动阻力。

参考文献

[1] GB 19578-2014，乘用车燃料消耗量限值[S].

[2] Schuring DJ， Futamura S.Rolling loss of pneumatic highway tire in the eighties[J].Rubber Chemistry and Technology，1990，63（3）：315-367.

[3] 何燕，张忠富.轮胎滚动阻力影响因素及测试方法[J].轮胎工业，2004（24）：238-241.

[4] 尹安东.汽车试验学[M].合肥：合肥工业大学出版社，2015.

[5] GB/T 12545.1-2008，汽车燃料消耗量试验方法第1部分：乘用车燃料消耗量试验方法[S].

[6] 辛运，罗泽敏，黄鹏，等.基于轻型车国六标准的道路滑行阻力试验[J].汽车仿真与测试，2018（3）：61-64.

[7] 余志生.汽车理论[M].4版.北京：机械工业出版社，2008.

[8] 张一尘，张新峰，魏晓辰.乘用车轮胎滚動阻力与行驶速度关系的研究[J].科技创新与应用，2017（32）：163-166.