10.16638/jki.1671-7988.2019.08.036
何卫，覃兰珺，满兴家，张涵，何润
（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）
摘要：通过分析NEDC循环下的驱动桥的实际使用工况，从驱动桥输入转速、输入扭矩、齿轮油温入手，建立了一种基于NEDC工况要求的测试方法，得到了驱动桥的标准测试工况和两种特征工况；优化后的测试工况提高了驱动桥传动效率测试精度，可用于指导动力经济性前期仿真、快速识别油耗关键质量控制点。
关键词：驱动桥；NEDC；传动效率；测试工况
中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)08-112-03
A study for test conditions based on NEDC cycle of drive axle
He Wei, Qin Lanjun, Man Xingjia, Zhang Han, He Run
( SAIC GM WULING Automobile Co., LTD, Guangxi Liuzhou 545007 )
Abstract:Through the analysis of the drive axle of NEDC cycle under the actual operating conditions, from drive axle input speed, input torque, three kinds of the gear oil temperature, set up a kind of test method based on the requirement of working condition of NEDC, thus to get the standard test conditions of drive axle and two kinds of characteristics working conditions; The optimized test conditions improved the precision of drive axle transmission efficiency test, can be used to guide the early stage of the dynamic economy simulation, and quickly identify the key quality control points of oil consumption.
Keywords: Drive axle; NEDC; Transmission efficiency; Test conditions
CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)08-112-03
前言
驱动桥是后驱汽车动力传输的必不可少的一个环节，其动力传输能力是影响整车动力经济性的主要因素之一。轻型汽车领域驱动桥测试主要参照QC/T 533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》[1]，但是里
面并不包含驱动桥测试工况；另一方面，参照美国机械师工程协会标准SAE J1266-2001[2]的要求，基于发动机负载和常规车速的测试工况，得到的后桥传动效率精确度偏低，无法实现整车动力经济性前期仿真。路特斯evora
本文依据油耗测试NEDC循环工况[3]，开发了一种十分可靠科学的驱动桥传动效率测试工况，提高了测试精度，并且可以用来指导车辆动力经济性前期仿真和后期驱动桥关键质量管控，具有国内外领先意义。
1 标准测试工况设计
NEDC是目前中国在乘用车和轻型商用车领域油耗和排放型式认证中采用的整车测试工况[3]。通过分析NEDC循环下的驱动桥的实际使用工况，可得到驱动桥台架测试工况。
1.1 驱动桥输入转速
驱动桥输入转矩可通过转速传感器记录实测得出，也可以通过仿真软件精确计算得出，某车型在NEDC循环工况下，驱动桥输入转速如下图1所示。
作者简介：何卫（1990-），男，本科，湖南衡阳人，助理工程师，就职上汽通用五菱汽车股份有限公司，主要从事汽车动力经济性能开发、动力传动系统匹配、节油方案研究等工作。
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何卫 等：基于NEDC 的汽车驱动桥传动效率测试工况研究
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图1 驱动桥输入端转速
1.2 驱动桥输入扭矩
同样通过在整车传动轴位置安装扭矩传感器，可实测得出驱动桥输入扭矩情况，采样频率需不超过100Hz ，且和输入转速采样频率一致，如下图2所示。
图2 驱动桥输入端扭矩
1.3 齿轮油温度
路虎越野车报价驱动桥效率测试需要考虑齿轮油油温对试验结果的影响，相关试验表明，输入转速和输入扭矩不变的条件下，驱动桥随齿轮油温升高而效率提升[4] ，NEDC 循环下某车性齿轮油温如下图3所示。
图3 驱动桥输入端扭矩
综上所述，可以设计出驱动桥测试标准工况，即输入端转速400rpm 至4800rpm ，每隔400取一个转速；输入端扭矩： 20、40、80、120、200Nm ；齿轮油温度选取三个温度点：20±2℃ 、40±2 ℃、80±2 ℃，试验采集的扭矩和转速带“●”标记的数据点进行设置，如下表1。
表1 标准测试工况
2 特征工况提取
在标准工况下，得到了驱动桥在3种不同齿轮油温下的180个工况点的传动效率，能较为全面地反映驱动桥在NEDC 工况下的效率水平，并且可直接输入到整车仿真模型中进行
前期动力经济性能开发，但是考虑到后期驱动桥的质量管控，有必要识别出典型的工况点，减少工作量。 2.1 基于时间分布特征工况点
以某车型为例，在NEDC 工况下，以转速每隔400rpm ，扭矩每隔10Nm 对后桥运行工况进行网格分割，并统计每个矩阵内的运行时长占比，可得到驱动桥运行时间分布图，其中的百分比为此工况区间运行时长占NEDC 总时长的比值，如下图4所示（高扭矩段由于比值为0，已省去），此车型统计了时间时间占比超过0.8%的工况点，此22个工况点可作为特征工况点，见下图红区域。
盗抢车辆查询图4 驱动桥运行时间点分布
2.2 基于输入功率（油耗率）分布特征工况点
为了分析后桥在不同工况下的燃油消耗情况，通过统计输入功率占比，可得出基于输入功率分布的特征工况点，见下图5所示，统计了功率占比超过1%的工况点，此25个工况点对整车燃油经济性有重大影响，可作为特征工况点（见下图红区域）。
图5 驱动桥运行功率点分布
3 传动效率试验及试验结果
油耗计算公式3.1 台架安装及测试
试验台架方面，本文采用了中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司两驱动力总成试验室试验台架，后桥
总成包括桥壳、主减速器、差速器、左右驱动半轴以及轮端制动系统，其中主减速器输入、输出端均为旋转活动部件，试验设备和精度如下表2所示。
试验前可参照QC/T 533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》和QC/T 568.1-2011《汽车机械式变速器总成台架试验方法》中的要求进行磨合[5]。
汽车实用技术
114根据测试工况从低输入扭矩开始测试，先保持后桥输入
扭矩不变，调整后桥输入转速按照转速从低到高的顺序依次进行测试，之后进行下一个扭矩工况点测试；每个工况点至少测试两次，要求台架扭矩控制偏差不超过±0.1Nm，转速控制偏差不超过±5r/min，确保两次测试效率误差不超过±2%，否则增加测试次数。
表2 试验设备
3.2 试验结果
以某车型为例，齿轮油只取其平均值：40±2℃，测试其标准工况下两种驱动桥的传动效率，试验结果如下图6所示，从图中可以看出驱动桥2在低转速（＜1000rpm）时，传动效率明显高于驱动桥1，随着输入扭矩增加，驱动桥2传动效率优势更加明显。
图6 标准工况下的传动效率差异
此外，可利用下面公式（1）计算驱动桥综合效率：
东风风行cm7（1）
式中：
h total—驱动桥综合传动效率，%；
h i—第i工况点对应的驱动桥综合传动效率，%；
a i—第i工况点对应的时间/功率占比；
n—特征工况点的个数。
计算特征工况点下的综合传动效率如下表3所示，结果表明通过特征工况点得到的综合传动效率可直接用于仿真计算，误差＜1%；当横向比较驱动桥节油效果时，基于输入功率分布的特征工况点更具有代表性。
表3 特征工况点的综合传动效率
4 结论
本文通过分析NEDC循环下的驱动桥的实际使用工况，从驱动桥输入转速、输入扭矩、齿轮油温3个方面，得到驱动桥的标准测试工况和特征工况。
（1）在成本和时间允许下，可按标准工况测试；若需要快速开发，或者横向比较不同驱动桥传动效率差异，可直接进行特征工况下的测试。
（2）特征工况设计时有两种方式：基于时间分布的特征工况点、基于输入功率分布的特征工况点。
（3）在特征工况的基础上，提出了一种综合传动效率的计算方法进行数据处理，试验结果表明精度高，对整车动力经济性前期仿真开发具有重大意义。
（4）当横向比较驱动桥节油效果时，基于输入功率分布的特征工况点更具有代表性。
参考文献
[1] 全国汽车标准化技术委员会.汽车驱动桥台架试验方法:QC/T
533-1999[S].北京：中国标准出版社,1999:119-126.
[2] SAE International. Axle Efficiency Test Procedure :SAE J1266-2001
[S].Warrendale: SAE International, 2001:2-7.
[3] 乔曌，业德明，史雪纯，王天禹.基于NEDC油耗的CRUISE仿真与
ISCA台架验证[J].汽车实用技术,2018(02):104-106.
[4] 吴斌，郭鸿瑞.驱动桥传动效率台架试验方案研究[J].汽车实用技
术,2015(12):94-95.
[5] 占锐，程华国，李俊，徐康，沈超.重型汽车驱动桥传动效率试验台及
方法研究[J].机械传动,2017,41(03):197-202.
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