北汽福田汽车股份有限公司诸城奥铃汽车厂 盖大伟

汽车性能检测能够保障汽车性能，满足使用要求，并为汽车的维护检修提供重要的依据，对于汽车行业的发展而言具有重要的意义，汽车底盘测功机是当前汽车性能检测中所使用的重要设备，能够实现在室内模拟汽车道路行驶状况，以实现对汽车动力性、多工况排放指标、燃油指标等性能的准确检测，其应用对于提高汽车性能检测的效率与精度有着十分良好的作用。

1 汽车底盘测功机的基本结构

底盘测功机是一种室内台架式汽车性能检测设备，可以通过多个系统的组合发挥作用，实现对路面的模拟以及对汽车不同工况下的各主要性能数据的采集，获得准确可靠的检测结果。构成底盘测功机的主要结构部分包括道路模拟、数据采集、控制、举升、安全保障五大主要系统以及一系列的辅助系统。道路模拟系统、数据采集系统和控制系统是进行道路模拟实验的基础和必备系统，也是底盘测功机功能发挥的主要部分。

道路模拟系统的基本构成较为简单，由滚筒和电机两部分组成，根据滚筒的数量可分为单滚筒与双滚筒两大类型，单滚筒一般是在每侧驱动轮下利用一个较大直径的滚筒进行支撑，其优点是检测中机械损失较小，测试精度较高，但由于体积大，安装工程量也较大，一般只用于生产厂家和科研机构使用。双滚筒主要是通过两个小型的滚筒同时支撑一个驱动轮，其优点是成本较低，安装使用便捷，但也有着机械损失较大，精度不高的缺陷。数据采集系统主要是针对电机驱动轮、电机转子角速度和时间三个信号进行数据采集，主要数据采集装置包括拉压力传感器、倍增式速度传感器等。控制系统能够对数据采集系统所获取的信号数据进行分析和处理，并根据检测工作的实际需求对道路模拟系统进行相应的控制，以获得不同工况下的准确检测结果。

2 底盘测功机加载原理

加载装置是底盘测功机道路模拟系统的重要组成，主要作用是模拟汽车在正常道路行驶中的阻力，这也是使道路模拟检测所获得的数据更接近实际的关键。加载装置主要功能部分是三相交流异步电机，通过电磁感应原理，向定子通入三相电流产生旋转磁场，并与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量的转换。

加载装置电机的主要运行模式包括电动机和发电机两种，电动机模式下主要是电能转换为机械能，主要运用于试验前的暖机阶段和滑行试验中对转鼓的加速阶段，主要原理是使电机的转子速度低于定子旋转磁场转速，转子受到同向的电磁转矩，使电机处于电动机模式下。发电机模式下电机作为功率吸收单元发挥作用，来模拟真实道路的阻力，主要原理是通过汽车驱动滚筒的转动，并带动电机转子的运动，使电机的转子速度高于旋转磁场的转速，这就会使电磁转矩方向与转子转向相反，发挥制动作用，这一过程中机械能将被持续地转换为电能，保持在发电机的模式下进行工作。

3 底盘测功机测力原理

底盘测功机的测力功能主要是通过拉压力传感装置所实现的，拉压力传感装置通常会设置在电机壳与基础框架间，通过对电机定子工作时微小摆动所产生的拉压力数据的采集，实现对电机双向驱动力的准确测量。要实现以上的测量目的，还要合理地运用支撑方式，一般支撑方式为定子被支撑在一对轴承上，在电机外壳的切线方向连接一根配有拉压力传感器的力臂，并将力臂的另一端固定于基座上。通过这样的支撑方式，能够使电机运行过程中，定子和转子间产生相互作用的电磁转矩，定子在电磁转矩和力臂产生的力矩之间处于平衡状态，这也是利用拉压力传感装置能够准确测定电机输出扭矩的基础。

4 影响底盘测功机测试精度的主要因素

4.1 机械阻力的影响

在对汽车进行性能检测试验的过程中，机械阻力所造成的功率消耗是必须要进行计算的，由于底盘测功机在进行测试的过程中，台架各组成部分尤其是轴承部分所产生的摩擦力也会造成不同程度的功率消耗，这些功率消耗会影响到底盘测功机的检测精度，使对汽车驱动力的测量出现偏差，因此，对机械阻力所产生的功率消耗的计算也成为了十分重要的内容。一般情况下，可以利用倒拖的方式来检测不同工况与车速下的台架机械阻力的功率消耗值，并通过将其计入汽车驱动力功率的测定值中，以修正测定的相关误差。

此外，一些底盘测功机会根据实际检测工作的需求装配升速器，升速器在测功机应用中会产生一定的搅油损失与机械损失，并且要受到润滑油量和温度变化等因素的影响，具有很强的变化性，在实际的检测中难以准确测得其损失的实际功率值，这也会使检测误差加大，影响检测精度。

4.2 冷却风扇的影响

冷却风扇作为重要的散热装置，其在应用中也会在一定程度上对汽车底盘测功机的检测精度造成影响，这主要是由于冷却风扇的安装位置是与测功机电子的转子是一体的，底盘测功机运行时，电机转子转动，必然会带动冷却风扇，并造成一定的功率消耗。基于此，在冷却风扇被使用的过程中要通过相应的计算，得出冷却风扇功率消耗和转子转速间的数学模型，从而更准确地计算冷却风扇所产生的驱动功率消耗值，将其计入实际的测定值中，以修正底盘测功机试验测定值中的误差，提高检测精度。

4.3 滚动阻力的影响

滚动阻力对汽车底盘测功机检测精度的影响主要体现在由轮胎变形时所产生的弹性迟滞损失上，无论是单滚筒底盘测功机，还是双滚筒底盘测功机，当汽车在进行测试时，汽车弹性轮胎与滚筒支撑面的接触必然会使弹性轮胎发生变形，这种变形主要是由于轮胎内部的摩擦作用所造成的，在正常路面行驶过程中也会出现，轮胎变形时会产生一部分的无功能量消耗，这部分能量在轮胎内部各部分间的磨擦作用中转化为热能，并散失到空气当中，形成功率的损失。滚动阻力的相关影响因素较多，包括滚筒类型、车速、轮胎材质、构造及气压等，因此，在分析滚动阻力对汽车底盘测功机功率测定精度的影响时，要结合不同因素进行系统分析，以求保证最终检测结果的准确性。

首先，钢制光滚筒会对滚动阻力系数造成一定的影响，主要体现在以下几个方面：（1）滚筒半径对滚动阻力系数的影响。一般情况下滚筒的半径越小，则所造成的汽车轮胎在滚动中的变形越大，也越容易产生较大的弹性迟滞损失，相反，滚筒半径越大，轮胎弹性变形也就越小，所造成的损失也越小。（2）滚筒加工质量对滚动阻力系数的影响。滚筒加工质量方面，影响滚动阻力系数的主要因素包括滚筒的椭圆度与同轴度，如加工精度较差导致滚筒椭圆度与同轴度较高，从而影响到轮胎在滚筒上运行的稳定性，也容易造成滚动阻力系数的大幅度波动，所产生的检测误差也就越大。通过提高加工精度，减小滚筒椭圆度和同轴度，能够有效提高汽车轮胎在滚筒上转动的平稳性，减少滚动阻力系数的波动，进而提高检测的精度。（3）滚筒表面附着系数的影响。目前较为常用的汽车底盘测功机滚筒主要包括两种，二者主要区别在于滚筒表面的光滑程度，表面较光滑的滚筒相对附着系数较小，在汽车检测过程中，存在轮胎滑脱问题，影响检测精度，而另一种滚筒表面经过喷涂技术处理后，使其表面附着系数有了极大的提高，更接近于实际路面情况，能够有效减少滑脱问题的发生，提高检测精度。

其次，轮胎气压也会对滚动阻力系数造成一定的影响，主要表现在轮胎气压与轮胎变形程度的关系上，当轮胎气压不足时，汽车在硬质路面上行驶的过程中，轮胎会产生程度较大的变形，变形程度越大其所产生的迟滞损失也就会越大，如在检测过程中轮胎气压达不到标准的气压值，就可能会导致滚动阻力系数的加大，轮胎滚动中所产生无功能量消耗也就越大，进而对检测结果准确性造成较大的影响。因此，在实际的检测过程中应注意对轮胎气压的检查，确保在正式进行底盘功率检测前轮胎气压能够达到标准水平，以减少滚动中轮胎的变形量，进而保证检测的整体精度。

5 总结

本文首先对汽车底盘测功机的基本结构进行了简单介绍，然后从加载原理和测力原理两个方面着手对汽车底盘测功机的工作原理进行了简要分析，最后针对影响汽车底盘测功机检测精度的几个主要因素进行了探讨，汽车底盘测功机的运用对于汽车性能检测具有重要的意义，希望通过本文能够为汽车底盘性能检测技术的发展以及底盘测功机在未来的应用和完善提供帮助。

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