重型电动汽车能耗测试阻力选取方法研究

禚爰红， 尚 勇， 刘 剑， 陈 莹， 刘一鸣

(1.重庆车辆检测研究院有限公司 国家客车质量监督检验中心， 重 庆 401122； 2.南京金龙客车制造有限公司，南京 211215)

随着新能源汽车的快速发展，电动汽车的能耗水平也被关注。用于评价重型电动汽车能耗水平的GB/T 18386—2017[1]正式发布(以下称新标准)，代替了GB/T 18386—2005[2]版老标准。老标准中，续驶里程及能耗试验是在道路上进行的，车辆行驶阻力与实际情况基本相符，但是新标准中取消了道路试验法，改在实验室内采用底盘测功机进行试验，因此，底盘测功机阻力设定时所选用的阻力系数成为影响能耗测试结果的重要因素。

1 底盘测功机阻力设定方法

重型电动汽车在道路上运行时，动力源需要克服的全部阻力称为目标阻力。底盘测功机最基本的功能是模拟出与车辆道路运行相同的行驶阻力[3]，即让车辆动力源克服相同的目标阻力。通常情况下，车辆目标阻力与车速之间采用二次关系式来表达：

Ft=At+BtV+CtV2

(1)

式中:Ft为目标阻力；V为车速；At、Bt、Ct为目标阻力系数。

车辆在底盘测功机上运行相对于道路上运行的状态发生了变化，但有些阻力依然存在，如车辆传动系摩擦阻力；而有些阻力却不存在了，如空气阻力，需要底盘测功机额外提供补充。称那些依然存在的阻力为固有阻力For，不需要单独设定；而不存在的、需要底盘测功机额外提供的阻力为设定阻力Fs[4]，对应的阻力系数分别为As、Bs、Cs。它们之间的关系是Ft=For+Fs，其中，Fs=As+BsV+CsV2，如图1所示。

图1 目标阻力、固有阻力和设定阻力曲线

因此，在底盘测功机上进行阻力设定，需要先获取试验车辆的目标阻力系数，即式(1)中的At、Bt、Ct。

2 目标阻力获取及能耗测试对比

2.1 道路滑行试验法获取目标阻力

获取车辆目标阻力系数最基本的方法是道路滑行试验法。GB/T 27840—2011的附录C中给出了道路滑行的具体方法[6]。首先，车辆配载到试验质量，然后在试验场上进行滑行试验，对于电动汽车，滑行试验前需要暂时屏蔽制动回馈功能，以免制动能量回收功能导致动力源承受额外的阻力。

车辆在道路滑行减速的过程中，实时采集车速和时间，再根据式(2)得到车辆目标阻力与车速之间的关系式。

Ft=M×2△V/3.6t

(2)

式中：Ft为目标阻力；M为当量惯量；△V是每个车速段上下限与车速V的偏差，如果以10 km/h为步长，则△V为5 km/h；t为n次试验汽车从V+△V滑行减速到V-△V耗用的平均时间。

之后以10 km/h为步长，选取车速点作为横坐标，以对应的目标阻力为纵坐标，绘制散点图，再进行二次拟合，即得到了目标阻力系数At、Bt、Ct。

采用道路滑行试验的方法获得目标阻力系数，一定要在平坦、干燥的试验场路面进行，还要对现场环境进行监控，尽量选择在天气晴朗、无风无雨的条件下开展试验。试验车辆经历多次滑行，求取平均结果，并且需要对环境温度、大气压力等环境条件进行修正，过程相对复杂，但是以这种方式获取目标阻力系数，能够体现出整车在行驶阻力优化方面的先进技术，比如轮胎滚阻的优化，车身空气动力学方面的优化[7]，传动系摩擦阻力的优化等。技术越先进，得到的行驶目标阻力系数越小，在接下来的能耗试验中，也会起到积极的正面作用。

2.2 推荐阻力法获取目标阻力

GB/T 18386—2017[1]中针对重型电动汽车目标行驶阻力给出了推荐阻力系数，可以查汽车试验质量表获得。推荐阻力系数是参考了一定量的道路滑行试验法得到的阻力系数而获取的平均结果[8]，采用推荐阻力系数虽然方便快捷，但是由于行驶阻力对重型电动汽车能耗测试有直接的影响，因此，采用这种来源于部分车辆的平均阻力系数，应用于某一特定车辆的能耗测试就不合适了。

汽车在进行能耗方面的优化时，大体上有2个方向：一是尽量提高动力源的工作效率[9]；二是尽量降低动力源需要克服的阻力。如果采用推荐系数作为车辆目标阻力，将导致车辆在降低行驶阻力方面做出的优化方案全部失效。因为目标阻力一旦确定，底盘测功机就会以目标阻力系数对应的阻力值为最终目标来确定额外提供的设定阻力，因此整车通过各种优化方案降低的行驶阻力，最终都会被底盘测功机设定阻力补偿回来[10]。采用推荐目标阻力系数，意味着对于相同试验质量的车辆，其动力源需要克服的阻力均相同，在此种情况下测得的能耗水平差异，仅仅是动力源的工作效率差异[11]。

2.3 能耗测试结果比对

某重型电动客车在进行能耗测试前，分别采用道路滑行法和推荐阻力法获取了2组目标阻力系数，对应的目标阻力曲线差异如图2所示。

图2 滑行目标阻力与推荐目标阻力比对

为了能够更直观地体现出不同目标阻力导致的能耗差异，该重型电动客车采用40 km/h等速法[12]进行能耗测试。分别采用滑行阻力和推荐阻力对该车辆进行40 km/h等速能耗测试，得到实测结果差异见表1。

表1 能耗差异

能够看出，由于该车辆采用滑行试验得到的行驶阻力在40 km/h处低于推荐阻力，受其影响，得到的能耗测试结果自然优于推荐阻力。由此可见，参考部分车辆的滑行阻力系数得出的推荐阻力系数，仅仅能够代表同一质量段下试验车辆的平均行驶阻力，而忽略了某一特定车辆在行驶阻力优化方面的先进技术，应用于重型电动汽车能耗测试并不合适。

3 结束语

采用推荐阻力方便快捷，但是会导致整车在行驶阻力优化上的技术失效，不能够准确测量车辆的真实能耗水平。而采用滑行阻力，能够体现出整车在行驶阻力优化上的先进技术，应用于重型电动汽车能耗测试更为合适。