纯电动汽车阻力分解测试研究★

蔡家康，王福坚，谢佶宏，唐 逵

（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西汽车新四化重点实验室，广西 柳州 545007）

引言

电动汽车的能量消耗与很多因素有关，包括整车阻力、驱动系统效率、整车策略及低压零部件影响等[1]。深入对电动汽车阻力分解研究，优化整车阻力，提升电动汽车经济性能是一个很重要的方向。目前较为普遍的阻力分解方法为通过底盘测功机反拖测试车辆，并通过逐项拆解测量各拆解状态下各车速点的轮边力，或利用四驱动力总成测试台架对车辆进行反拖测试，通过扭矩法兰获取不同车速下车辆的阻力矩，并应用逐项拆解法，获取不同传动单元的阻力矩，通过数据拟合的方法获得传动阻力与车速间的关系曲线[2]。

1 纯电动汽车整车阻力的构成

纯电动汽车阻力可分解为风阻，轮胎滚阻、电机阻力、传动系阻力及制动器拖滞力。电动汽车动力传动路径为电机、减速器、前驱动桥、制动器以及轮毂，通过将整车阻力进行分解可以得到各个零部件的阻力，从而对零部件的阻力进行分析，将阻力偏大的零部件进行降阻[3]。

2 阻力分解测试系统介绍

本文通过道路滑行测试、转毂反拖测试及四驱动力总成台架反拖测试的组合进行测试车辆的阻力分解，其中转毂反拖测试为通过四驱转毂在测试车辆10 km/h至100 km/h车速下进行反拖以获取转毂反拖阻力Fzg。

3 整车道路滑行力测量

按照《GB 18352.6—2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》对测试车辆进行道路滑行阻力测试，测试结果如图1所示，对滑行数据拟合得到测试车辆道路滑行阻力Fhx与车速的关系为：F=0.029 1v2+1.362 6v+63.189

4 四驱转毂反拖测试及风阻计算

将测试车辆置于四驱转毂，通过转毂在以10 km/h起，步长为10 km/h的各车速点下反拖测试车辆，从而测得车辆在各车速点下的转毂反拖阻力Fzg。测试车辆的转毂反拖阻力为车辆内阻（包括半轴动力系统阻力、制动器拖滞阻力及轮毂轴承阻力）与轮胎滚动阻力之和。通过整车道路滑行阻力与车辆转毂反拖阻力求差，可计算出该车型风阻为Ffz=Fhx-Fzg。

5 四驱动力总成台架反拖测试

5.1 四驱动力总成台架反拖测试概述

将测试车辆拆除轮胎后安装在四驱动力总成台架上，逐步拆解制动器、半轴等，在这几种状态拆解状态下分别通过四驱动力总成台架在10 km/h至100 km/h的车速点反拖测试车辆，并使用扭矩传感器测量各拆解状态和车速点的阻力矩。根据拆解各零部件后阻力矩及被拆除各零部件与反拖阻力的关系，可计算出分解的各部分阻力。

为尽量减少传动系温度对阻力的影响，采用温度传感器监控减速器油温，通过反拖热车及风机降温等措施保持反拖测试在一定温度范围内进行。

5.2 轮胎滚动阻力的分解

四驱动力总成台架在各车速点下反拖仅拆除轮胎后的测试车辆，测得拆除轮胎反拖阻力矩与轮胎滚动半径的乘积可得台架反拖阻力Ftj1为测试车辆车辆内阻Fnz与工装阻力Fgz之和。

四驱动力总成台架与测试车辆间的阻力不可忽略，可在台架未安装测试车辆状态下，仅对测试工装进行反拖，可测得工装阻力，从而计算出车辆内阻Fnz，且计算出轮胎滚阻为：Flt=Fzg-Fnz。

5.3 制动器拖滞阻力的分解

将测试车辆拆解制动器，通过四驱动力总成台架各车速点下反拖测试车辆，测得去除制动器阻力的车辆内阻与工装阻力之和Ftj2，由此求得制动器阻力为Ftj1与Ftj2之差。测试车辆制动形式为前盘后鼓，考虑制动形式的差异，将前、后轴阻力分开计算，拆解制动鼓后，后轴测得阻力矩基本无变化，因此对制动器阻力忽略不计。

5.4 轮毂轴承阻力的分解

拆解制动器后，拆解半轴，通过四驱动力总成台架各车速点下反拖测试车辆，测得轮毂轴承阻力与工装阻力之和Ftj3，考虑前后轴轮毂轴承存在区别，也需将前、后轴阻力分开计算，计算得出前轴轮毂轴承阻力Fzcq、后轴轮毂轴承阻力Fzch和半轴驱动系统阻力Fbz，其中：Fbz=Ftj2q-Ftj3q。

5.5 阻力分析及优化方向

已通过道路滑行测试、转毂反拖测试及四驱动力总成台架反拖测试的组合将该纯电动汽车整车阻力分解至风阻、轮胎滚阻、制动器拖滞阻力、轮毂轴承阻力及半轴驱动系统阻力几个方面。对测得各项阻力数据进行处理，拟合出各项阻力与车速的关系（如图2、图3所示）。

经分析，该车型风阻表现良好，也仍有一定优化空间；轮胎滚动阻力处于正常水平，可考虑采用更低滚阻的轮胎；卡钳拖滞阻力与半轴驱动系统表现均较优；而轮毂轴承阻力较大，优化空间较大，可对轮毂轴承阻力进行进一步的研究优化。

6 结语

对于电动汽车整车上的电机、减速器和驱动桥的阻力分解方法仍不成熟，待此方面的测试研究方法更成熟后，必定对电动汽车阻力分解优化及整车经济性能、动力性能的提升有极大的帮助。