颜 溯，黄 炯，高少俊

整车滑行阻力分解方法研究

颜 溯，黄 炯，高少俊

（江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330001）

文章通过道路滑行、转鼓试验和台架试验相结合的方法对整车滑行阻力进行分解，将传动系统内阻从滑行阻力分离了出来，并进一步分解出了卡钳拖滞力、变速箱+传动轴阻力矩、驱动桥+轴承阻力等子系统内阻，为内阻优化提供了验证方法和数据支持。研究结果表明，整车内阻约占整车滑行阻力的20%～30%，传动系统结构越复杂或传动链越长占比越大；传动系统内阻随着车速增加而增加；零部件个体的内阻散差较大，如何控制好零部件的一致性也是改善内阻的关键。

滑行阻力；整车内阻分解；卡钳拖滞力

整车滑行阻力直接影响到动力性经济性状态[1]，如何获取到比较准确的滑行阻力及其构成子项的数据对于项目进行前期动力性经济性仿真分析及优化方案选择至关重要[2]。通过道路滑行试验可以获取整车滑行阻力曲线[3]，但如何从滑行阻力中分离出风阻、滚阻及各系统内阻目前还没有一套标准的试验方法，单独进行风阻、滚阻、传动效率等单项试验的成本和周期投入都比较大，本文通过转鼓台架和四驱电机台架[4]相结合的方式对滑行阻力进行了系统化分解研究工作，并对卡钳拖滞力进行了细化研究，为整车滑行分解提供了行之有效的分析方法。

1 滑行阻力分解测试方法

1.1 滑行阻力构成

整车滑行阻力可以通过车辆在平直道路上进行滑行试验获得[5]，滑行阻力主要包括滚动阻力、风阻和整车内阻三部分。

滚动阻力f是由于汽车轮胎变形而产生一种阻碍车型行驶的力，它与轮胎的法向载荷和轮胎滚阻系数有关，满足式（1）：

f（1）

风阻w为空气阻力，是空气作用力在行驶方向上的分力[6]。在无风条件下，风阻与行驶车速、迎风面积和风阻系数D有以下关系：

整车内阻主要来自传动系统的效率损失和制动卡钳拖滞力，其中传动系统的损失与变速箱、传动轴、轴承、主减速器、半轴等系统和零部件均有关，因此，整车内阻分解是进行滑行阻力分解的重点与难点，本文通过台架试验对内阻分解进行了重点研究。

1.2 滑行分解测试方法

滑行阻力分解主要通过道路滑行试验、转鼓滑行试验和四驱电机台架试验相结合的方式实现，试验过程如下：

1）通过道路滑行获得滑行阻力；

2）通过转鼓滑行得到转鼓滑行阻力；

3）通过四驱电机台架整车挂空挡测量；

4）驱动轴端扭矩，获得传动系统阻力；

5）拆掉驱动轴卡钳，在四驱电机台架上测量驱动轴端扭矩；

6）拆掉传动轴，在四驱电机台架上测量驱动轴端扭矩；

7）在四驱电机台架上测量非驱动轴端扭矩；

8）拆除非驱动轴卡钳，测量非驱动轴端扭矩。

通过1）、2）试验结果的差值可以得到风阻和部分滚阻，通过2）、3）的差值可以得到驱动轮在转鼓上的滚动阻力，同样的方法可以得到传动轴+变速箱的阻力、卡钳拖滞力等，具体分解测试数据如图1所示。

图1 阻力分解测试方法框架图

根据以上分解测试方法整车内阻大部分子系统都可以分离出来，但滚阻和风阻还无法完全分离出来，要得到比较准确的风阻可以进一步进行风洞试验，如果对于精确度要求不高的情况下可以采用理论参数参照式（1）分离出风阻，再结合风阻+滚阻的实测值得到滚阻并验证数据合理性。

2 试验方案

风阻、滚阻及内阻与测试的车型、传动系统架构、整车重量、零部件工艺水平等因素有关，通过对不同车型和传动系统架构的阻力分解测试可以分析与阻力的相关性，本研究试验车型的配置信息如表1所示。

表1 阻力分解测试车辆信息

编号车型描述变速箱是否带驱动桥驱动位置 车辆一轻客车型1MT是后驱 车辆二轻客车型2MT是后驱 车辆三SUV车型1DCT否前驱 车辆四SUV车型2DCT否前驱 车辆五皮卡车型1MT是后驱 车辆六皮卡车型2MT是后驱

轻客、运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle, SUV）和皮卡的阻力测试结果可以分析车型的差异，手动变速器（Manual Transmission, MT）和双离合变速箱（Dual Clutch Transmission, DCT）的对比可以分析变速箱的差异，带驱动桥和不带驱动桥可对比驱动桥对内阻的影响。

3 试验结果分析

滚动阻力和风阻占了整个滑行阻力的大部分，约占总滑行阻力的70%～80%，图2—图5为各测试车辆的滑行阻力分解占比情况，其中内阻各部分占比中驱动桥+制动盘+轴承的占比最大，轻客车型约占内阻的50%，SUV和皮卡车型约占内阻的65%～75%。不同车辆卡钳拖滞力的影响差异很大，说明卡钳拖滞力一致性比较难控制，并且与车辆行驶的里程，制动蹄片磨损的情况等均有关，后面也对卡钳拖滞力单独进行了详细的研究。

道路滑行阻力曲线对比如图5所示，滑行阻力排序为轻客＞皮卡＞SUV，与车辆重量和风阻关系较大。

图2 轻客车型滑行阻力分解情况

图3 SUV车型滑行阻力分解情况

图4 皮卡车型滑行阻力分解情况

图5 各车辆道路滑行阻力曲线对比

风阻主要与造型和迎风面积有关，滚阻则与轮胎滚阻系数、路面附着系数、车重等因素有关，这两部分阻力影响因素比较明确、优化方向清晰，各整车厂的研究也比较成熟。而随着对油耗及能耗的要求越来越高，对于占比较小且影响因素较多的内阻分析也日趋重要，图6—图10是在四驱电机台架上测试的不同车辆内阻及分解结果。

图6 动力传动系统总阻力矩对比

图7 变速箱+传动轴阻力矩对比

图8 驱动桥+制动盘+轴承阻力矩

图9 前卡钳拖滞力矩对比

图10 后卡钳拖滞力矩对比

从测试结果来看，整车内阻随着车速的增加逐渐增大，子系统阻力除了卡钳拖滞力以外均有随着车速增加而增大的趋势，这种趋势与对应的转动惯量增大的趋势基本吻合。

从各车型的整车内阻来看，轻客车型由于自重较大惯量也较大，同时传动轴和后桥的传动链更长，其内阻大于皮卡及SUV车型。

对比驱动桥、轴承和制动盘的力矩情况，带驱动桥的内阻会明显大于不带驱动桥的。另外，虽然皮卡和SUV在驱动桥+轴承+制动盘的阻力相对于总内阻的占比明显高于轻客车辆，但其绝对值明显更小，因此，内阻分析及优化除了关注占比情况之外，还需结合阻力绝对值评估优化空间。

卡钳拖滞力基本是一个不随车速变化的定值，其绝对值较小，因此，其数据的偏差波动也会引起相当变化较大的波动，本文也针对卡钳拖滞力的一致性情况进行多样本的测试，具体情况如下。

4 卡钳拖滞力一致性验证

单轴卡钳拖滞力在整车内阻中占约5%～8%，整车四个卡钳总的拖滞力在内阻中占比约10%～15%，虽然这个占比不大，但在其他子系统阻力优化潜力挖掘到底的情况下优化卡钳拖滞力也是很好的方向。为了分析卡钳拖滞力的一致性情况，选取了某乘用车匹配的卡钳25套在零部件台架上分别进行了卡钳拖滞力矩测试，测试结果如图11所示。

图11 卡钳拖滞力一致性验证结果

同一批卡钳其拖滞力矩测试结果波动在1 Nm左右，力矩虽然不大，但相对于本身就不大的拖滞力矩来看变化比例还是很大的，如果每个卡钳有1 Nm的差异，整车就有4 Nm的差异，折算到轮端阻力约有12 N的影响，按10 N的内阻影响油耗约0.1 L/100 km来评估有约0.12 L/100 km的油耗差异，因此，如果控制好卡钳拖滞力往下偏差的一致性也能改善整车油耗。对于一些基础拖滞力本身比较的车型来说，优化卡钳拖滞力的空间还是比较大的，一台车四套卡钳总拖滞力能带来的油耗可改善空间也不小，是能耗优化的一个重要途径。

5 结束语

通过道路滑行、整车转鼓台架及四驱台架相结合的方法可以有效分解整车滑行阻力。滑行阻力中滚阻和风阻占主要部分，国内各整车厂对这部分阻力的优化也做了大量的研究，本文着重于整车内阻的细化分解研究，主要结论如下：

1）传动系统结构越复杂、传动链越长内阻越大，如带驱动桥的车辆普遍比不带驱动桥的车辆内阻大；

2）整车内阻并非一个定值，会随着车速的增加逐渐增大；

3）卡钳拖滞力约占整车内阻的10%～15%，卡钳拖滞力优化及一致性水平的控制可以带来整车油耗的改善。

[1] 王博文,侯永平,周毅,等.乘用车滑行阻力与传动系阻力的研究[J].汽车科技,2010(2):24-28.

[2] 刘中拥,刘耀华,杨亮,等.道路滑行阻力在整车开发中的应用简述[J].时代汽车,2019(3):6-7.

[3] 杨龙,罗文旭,王冠,等.道路滑行阻力测量及用滑行法进行转鼓模拟[J].工程与试验,2015,55(4):60-63.

[4] 张维,石昊天,张贺林,等.基于四驱动力总成台架的整车传动系阻力分解测试分析[J].时代汽车,2020(3): 6-7.

[5] 熊福明,崔川扬,黄俊.纯电动汽车道路滑行阻力试验影响因素浅析[J].汽车实用技术,2020,45(24):8-12,15.

[6] 何卫,覃兰珺,林欢.整车滑行阻力理论计算方法[J].汽车实用技术,2021,46(1):185-187,191.

Research on Decomposition Method of Vehicle Sliding Resistance

YAN Su, HUANG Jiong, GAO Shaojun

( Jiangling Motor Company Limited, Nanchang 330001, China )

This paper decomposes the vehicle sliding resistance through the combination of road sliding test, drum test and bench test,separates the internal resistance of the transmission system from the sliding resistance,and further decomposes the internal resistance of subsystems such as caliper drag force, gearbox+transmission shaft resistance torque, drive axle+bearing resistance torque,which provides verification method and data support for internal resistance optimization.The results show that, the internal resistance accounts for about 20%～30% of the sliding resistance. The more complex the transmission system structure or the longer the transmission chain, the greater the proportion of internal resistance; The internal resistance of transmission system increases with the increase of vehicle speed; The internal resistance dispersion of individual parts is large. How to control the consistency of parts is also the key to improve the internal resistance.

Sliding resistance;Resistance decomposition; Caliper drag force

U462.2

A

1671-7988(2023)10-163-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.010.033

颜溯（1986—），男，硕士，工程师，研究方向为整车能量管理开发，E-mail:syan1@jmc.com.cn。