智能电动汽车试验学 课件 第四章 动力性试验

第四章动力性试验CONTENTS目录01

动力性试验02

滑行阻力试验03

最高车速试验04

加速试验05

爬坡试验动力性试验01导读

01汽车动力性能核心指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度，评估设计优化。

02滑行阻力试验量化分析多重影响因素，输入转鼓试验与仿真模拟，重点讲解。学习目标包括1.掌握滑行阻力试验。2.掌握最高车速试验。3.掌握加速试验。4.掌握爬坡试验滑行阻力试验02滑行阻力试验概述

滑行定义车辆在直线路面依靠惯性前进，含空挡和带挡滑行。

滑行阻力定义水平路面匀速行驶时遇到的阻力，分底盘和空气阻力。

底盘阻力构成含轮胎滚动、变速器空挡摩擦、轮毂轴承摩擦等阻力。滑行阻力试验内容试验种类本节将详细介绍滑行阻力试验的种类。道路试验方法本节将详细介绍道路滑行试验的实施方法。试验应用范围本节将详细介绍试验的应用范围。相关拓展内容本节将详细介绍滑行阻力试验的相关拓展内容。滑行阻力测定方法分类道路滑行试验概述道路滑行试验是测定行驶阻力的常规技术之一，实际测试中还可使用牵引法、转矩仪法和等效法等匀速测试方法测定滑行阻力。牵引法与转矩仪法详解牵引法：前车牵引测牵引力定行驶阻力。转矩仪法：轮轴间装转矩仪测驱动转矩推算行驶阻力。等效法及系统部件试验等效法通过同步测量踏板开度或能耗，调整转鼓加载阻力使与道路一致，以等效实际滑行阻力；还可单独测试系统部件分析分解行驶阻力。风洞与轮胎滚阻试验例如，风洞实验室测试空气阻力，如图4-1所示；轮胎滚阻试验台测试滚动阻力，如图4-2所示。道路滑行试验道路滑行试验分类分为时间法和距离法，时间法更普遍。时间法流程依据GB/T27840-2021附录C，进行滑行阻力测定。道路滑行试验：试验准备试验道路道路滑行试验应在清洁干燥光滑的沥青或混凝土路面进行，路面需足够长，纵向坡度准确性控制在±0.1%以内。环境条件天气晴朗无降水雾，温度5-35℃，湿度≤80%，气压91-104kPa；轻型车0.7米、重型车1.6米测风速，平均≤2m/s，最大≤3m/s，侧向≤2m/s。装载质量无特殊要求时，轻型车空载（含整备质量、试验人员及设备），重型车为最大设计总质量状态。试验车辆试验车辆需3000km磨合、保养调整，能量回收装置可关闭，试验前预热不少于20min，试验时关闭车窗和通风口。试验设备精度时间测量精度不应低于0.1s；车速测量仪器精度不应低于0.5%。道路滑行试验：试验步骤

滑行前的准备与操作进入滑行区域前，驾驶员选挡加速至略高于计划滑行起始速度，后切空挡滑行。轻型车起始速度130公里/小时，重型车90公里/小时，若无法达到则取试验场最高速度向下取整至5公里/小时的整数倍。

滑行过程与速度控制滑行过程需保持车辆直线行驶，速度超设计速度时，先从130公里/小时减速至80公里/小时，再减速至5公里/小时。

测量滑行时间和数据收集测量车辆减速至≤5km/h的时间，反向重复操作，取两方向数据平均值得单次滑行时间T。

试验的重复与统计分析进行往返重复试验，至少4次，以计算试验数据的统计准确性。若统计精度未满足要求，则要增加试验次数。道路滑行试验：试验数据处理

数据处理步骤计算平均值，评估时间一致性，计算滑行阻力，曲线拟合，环境因素校正，确保评估准确性。

关键环节数据处理为道路滑行试验关键，涉及多步精准计算，确保车辆滑行阻力评估。道路滑行试验：试验数据处理

单次往返方向平均值计算风速弱时用算术平均值计算平均滑行时间，风速强时用调和平均值更合适。道路滑行试验：试验数据处理多次滑行时间重复性校验

道路滑行试验使用95%置信区间统计精度p计算真实滑行时间，确保各车速段时间精度≤4%，依据式（4-2）进行计算。试验数据处理计算平均耗用时间p的统计精度，涉及试验次数n，平均时间，标准偏差s及精度系数t，t值随n增加而减小，详情见表4-1。道路滑行试验：试验数据处理滑行阻力-车速计算

试验数据处理利用公式(4-3)计算不同车速v下的滑行阻力F，考虑汽车总质量M、旋转部件当量质量及车速变化影响，形成阻力-车速数据组。道路滑行试验：试验数据处理滑行阻力拟合

道路滑行试验基于滑行阻力与车速数组，应用最小二乘法拟合，常用式（4-4）简化分析，式（4-5）提升转鼓试验台设定精度。

试验数据处理式（4-6）计算系数a、b，反映阻力随车速变化；式（4-7）求f0、f1、f2，细化阻力变化规律，增强数据分析深度。道路滑行试验：试验数据处理环境校正计算方法

滑行阻力影响因素环境温度升高或大气压力降低减小空气密度，降低空气阻力，提升轮胎温度减少滚动阻力，润滑油脂温升降内部摩擦。

标准环境条件定义为20℃、100kPa，用于校正滑行阻力，确保比较准确性，阻力函数校正见式（4-8），涉及换算阻力、气温、气压及校正系数。试验的应用及拓展道路滑行试验应用诊断底盘健康，设定试验台阻力，优化空气动力学性能。试验价值拓展提供数据支撑，助力外形设计与动力系统选型。试验的应用及拓展：基于滑行阻力设定转鼓试验台阻力

转鼓试验原理驱动轮旋转模拟道路行驶，底盘阻力Floss近似等于道路行驶阻力。

阻力模拟方法转鼓电机需模拟空气阻力、从动轮底盘阻力等，以重现实际行驶条件。试验的应用及拓展：基于滑行阻力设定转鼓试验台阻力底盘阻力测试法

转鼓试验台阻力设定通过驱动模式获底盘阻力，代入公式计算加载阻力，利用最小二乘法拟合，生成阻力函数。

阻力设定应用测定不同车速下加载阻力，优化滑行阻力设定，提升试验台测试精度与效率。试验的应用及拓展：基于滑行阻力设定转鼓试验台阻力

拟合滑行法设置初始控制系数，开展转鼓滑行试验得滑行时间，计算总阻力与偏差，不满足则调整系数并迭代试验计算至达标。试验的应用及拓展：基于滑行试验数据计算空气阻力系数

01滑行阻力计算公式根据滑行阻力拟合及环境校正方法得最终滑行阻力与车速拟合曲线F0=a0+b0v²，用式（4-11）得空气阻力系数。

02空气阻力系数参数解释基准气象条件下阻力随车速变化二次项单位N/(km/h)²；迎风面积A单位m²可测试获得；标准气压（100kPa，20℃）下空气密度1.189kg/m³。

03滑行法与风洞法对比滑行法与风洞法空气阻力系数一致性较高，精度不同量级，可替代低精度风阻测试，缩短周期、降低成本。试验的应用及拓展：提高滑行试验精度的措施

道路滑行试验的气象条件要求道路滑行试验对风速有严格要求，新方法校正行驶阻力F0后，风速要求放宽为平均≤7m/s、最大≤10m/s、侧向最大≤4m/s。

滑行试验中的风速校正公式（4-12）式中：v为车辆速度（km/h）；相对风速为同步采集数据（≥10Hz）；Y为表面风速偏离角（°）；偏离角函数系数由滑行或风洞试验得出。最高车速试验03最高车速定义与影响因素

最高车速定义与测量最高车速是无风环境下，汽车在良好水平路面实现的最大行驶速度，通过测量一定距离内平均最高车速衡量，展现车辆动力性能上限。

比功率与最高车速关系多数乘用车比功率高则最高车速高，多为备用动力；商用车比功率低则最高车速低，为快速行驶关键指标。最高车速试验方法

道路最高车速试验道路最高车速试验需选高速环道或直线道，确保加速距离，按安全风险等级管控，高速环道设计车速由横向超高平衡离心力。

转鼓最高车速试验转鼓最高车速试验需选设计车速超车辆的转鼓试验台，安全风险低于道路试验，效率高，为多数车企选择。

最高车速试验方法最高车速试验的方法与坡道最高车速试验相似。电动汽车最高车速测试

电动汽车性能测试标准电动汽车需持续30分钟测试，以±5%误差的预计最高车速行驶，低于95%需重测。测试方法及计算公式测试车辆行驶里程，按式（4-13）计算平均30min最高车速；式中含30min最高车速（km/h）和30min行驶距离（m）。加速试验04加速试验

加速能力定义衡量汽车起步及超车时速提能力，关键指标为加速度、时间与距离。

评价标准常用特定条件下加速至定速或距离所需时间评估汽车动力。试验设备

道路测试设备与标准传统加速试验在道路进行，标准对测试参数精度有要求，测试设备主要有GPS定位和非接触式测量系统两种原理。试验设备：转鼓试验台的优势与应用转鼓试验台优势不受外界环境影响，可控制试验参数，缩短周期，节省人力，提高精度效率，适用于动力特性及极限测试。试验设备：转鼓试验台的优势与应用适用范围与测量精度

转鼓试验台优势精准模拟道路阻力，高精度测量车速、距离、加速度，适应多种驱动、载重、尺寸汽车。具体应用实例48英寸四驱转鼓试验台，适配4.5吨以下车型动力测试，精度达±0.001秒、±0.01公里/小时、±0.1%S、±0.1%F、±0.005米/秒²。起步和超车加速试验

起步加速试验测量车辆从静止至特定速度所需时间，评估加速性能。

超车加速试验测试车辆在行驶中迅速提速至高速的能力，用于模拟超车场景。起步和超车加速试验：起步加速试验测试流程与目标车速

加速踏板踩到底，车辆从静止加速至末车速，记录时间与距离。轻型车100km/h，重型车80km/h，纯电车额外50km/h测试。自动挡D档起步，手动挡Ⅰ档起步达额定转速升档。测试方法与数据可靠性

原地起步连续换档全力加速通过400m并记录时间；往返各至少3次测试，同方向结果变异系数需≤5%，否则增加测试次数。变异系数的定义与计算

变异系数是一组数据的标准差与平均值的比，按式（4-14）计算，用于判断测试数据的离散程度。起步和超车加速试验：超车加速试验

超车加速前的准备首先，将变速器调整至适合超车加速的档位，并确保车速稳定在低于预设起始车速2~3km/h的范围内。

执行超车加速操作迅速将加速踏板踩到底全力加速，超越目标末速度后停止，精确记录起始至目标末车速的行驶时间和距离。

测试覆盖的加速区间测试涵盖40~80km/h、60~100km/h、80~120km/h加速区间，纯电动汽车需额外增加50~80km/h加速测试。

确保数据准确性的措施试验需在往返两方向各至少进行3次，同一方向测试结果变异系数控制在3%内，不达标需增加测试次数直至符合要求。加速性能开发性试验

加速试验与转鼓试验台加速试验可收集轮边驱动力、驱动功率等数据，有助于分析动力特性曲线和传动效率，使用转鼓试验台优势突出，介绍其进行驱动力试验的方法。

变速器操作与数据采集变速器置要求挡位，稳定最低车速3秒后踩满加速踏板至最高车速，记录车速、加速度等数据，采集频率≥10Hz，通过相关参数得轮边驱动力。加速性能开发性试验：驱动力特性与电动汽车优势电动汽车与内燃机车驱动力对比低速区域电动汽车驱动力保持额定转矩，超阈值下降；内燃机汽车低速驱动力小，增速至额定转矩后随速度增加减少，电机低转速转矩特性胜内燃机。电动汽车加速性能测试评估电动汽车加速性能，需在不同环境条件和特定路况下测试，尤其低温、低电量状态下的加速衰减程度。加速性能开发性试验

电动汽车加速性能评估电动汽车起步反应速度和平顺性表现更佳，可用距离法测量起步加速到5米的时间和最终速度来评估起步反应。爬坡试验05爬坡试验

爬坡试验分类分为陡坡与长坡试验，陡坡超10%短程，长坡12%内远程。

试验内容包含最高车速、加速测试，监控温度评估热平衡，测试热害影响于材料。试验工况及指标要求汽车爬坡能力与道路设计爬坡试验设定评价与实际道路条件吻合，汽车最大爬坡能力超实际道路最大坡度，中国道路建设通过多种方式降低坡度。道路坡度与汽车设计中国公路最大纵坡10%，汽车设计爬坡度要求更高，企业和用户更注重坡道通勤效率指标。坡道设计与汽车性能城市化进程中地下停车场坡道增多，车辆常停坡道，起步性能关键。住建部规定坡道最大纵向坡度15%，某车企电动汽车起步坡度≥20%。爬陡坡试验爬陡坡试验场所实际道路为主，转鼓试验台辅助，精确模拟阻力但误差随坡度增加。爬坡性能影响因素受驱动力及轮胎路面附着系数影响，需在多路况测试，如冰面、雪地。高附着力标准坡道常见有20%、30%、40%、60%，对开坡道10%、12%、15%，测试车辆极限。爬坡试验类型分规定坡道爬坡与坡道中途起步试验，后者模拟紧急情况下的车辆表现。爬陡坡试验道路试验坡道要求测试路段坡道长度不小于20m，前后设渐变路段，坡前平直路段不小于8m，可用平整干燥坚实均匀自然坡道代替，纵向坡度变化率不大于0.1%，横向不大于3%。爬陡坡试验：规定坡道爬坡

01准备阶段将车辆变速器设最低前进挡，有副变速器也置最低挡；自动挡置D挡，全轮驱动车确保用全轮驱动模式；停在接近坡道入口的平坦路段。

02测试过程起步后全力踩加速踏板，在指定路段收集速度和转速数据。爬坡速度增加或稳定则成功，记录平均车速。

03失败处理首次爬坡失败需分析原因，如转速未达最大扭矩点，可调整车辆与坡道入口距离提升转速后重试，总体尝试不超两次。爬陡坡试验最大爬坡度爬坡能力有富余且无更陡规定坡度时，可增加装载质量或用较高挡位试验，按式（4-16）折算为最大设计总质量下最低挡的最大爬坡度。