宝马新的测试设施提升气候模拟能力

作者：SAE International

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 宝马的能量与环境测试中心（EVZ）是在其已有的先进测试设施上的一次升级。该中心为一个综合设施，包含三个大型气候风洞、两个小型测试室、九个浸泡室和一整套支持设施。在这个多功能测试中心内，几乎所有的环境状况都可以得到模拟，从而大大降低了对道路测试的依赖性。更为重要的是，无论在一年中的什么季节，不管气候如何，该中心都可以准确地模拟各种气候条件，而且可以重复使用。 该综合设施设置于宝马位于慕尼黑的全球研究与创新中心（FIZ）内，位置上处于宝马新建的空气动力学研究中心（AVZ）的旁边。宝马特意将车辆的开发和验证放在了一起，这样做有很多优势，其中最大的优势就是这些设施与宝马公司的工程人员与技术专家的办公地点相距不远，他们可以很方便地利用这些设施。 该能量与环境测试中心最早的规划是与空气动力学研究中心一同于2003年开始的，直到2006年宝马聘请了各种公司对该中心进行系统的设计和研究，该项目才得到更进一步的推进。根据设计，宝马希望将三个气候风洞、一个气候室、一个高低压室、多个预处理室及工作区域放到一个预先划定的建筑区域内。为了更好地推行该项目的调研工作，MCE Stahl & Machinenbau、Imtech Deutschland GmbH & Co. KG以及Aiolos Engineering Corp三家公司专门建立了一个合资公司。在所有的调研于2006年完成后，该合资公司顺理成章地获得了该项目的设计和最终建设的承包合同。 三个风洞流道在几何结构上完全一样，不过满足的测试需求各不相同。这种设计方式可以节省设备成本的投入（比如冷却系统和进行阳光或下雨模拟所需的设备），同时还可以保证测试的灵活性。 在三个风洞中，环境风洞（UWK）模拟的环境条件范围最广。该风洞模拟的温度范围从-20一直到+55℃，在零上温度下湿度控制可达95%（非冷凝条件）。该风洞还包含全光谱太阳模拟系统、雨水模拟系统和降雪模拟系统。此外，该风洞还为摩托车测试配备了平带传动模拟装置。 热风洞的环境条件范围比较窄。该风洞的主要测试对象是冷却系统和冷却气流。在这些测试中，风洞的温度范围控制在20到45℃就足够了。该风洞没有太阳模拟系统，也无法对湿度进行控制。该风洞最高风速可以达到280km/h，其他两个风洞的最高风速为250km/h。 气候风洞的温度范围为-10到+45℃，包含零度以上的湿度控制系统。该风洞还包含全光谱太阳模拟系统。该风洞主要进行热操控安全、冷却系统性能、温度控制以及制动冷却等测试。此外，该风洞的主风扇叶片是采用碳纤维材料制成的，可以大大降低风扇的旋转惯性，针对较高的动态测试可以获得更快的风速反应。 两个测试室比风洞小很多，因此在空气动力模拟方面要做较大的妥协。这两个测试室主要用于那些受空气动力影响较小的测试。不过，这两个测试室都配备了四轮底盘测功仪，由Maha公司制造和安装。 气候室（KK）是最小的测试室，喷管面积仅为1m2。气候室主要用于冷启动测试、内饰加热和冷却系统的开发性测试，以及内饰及前挡风玻璃的除霜和去湿周期测试。该设施的温度范围为-30℃到30℃，最高风速为130km/h，还配备了全光谱太阳模拟系统。 高低压室（EK）喷管面积为2m2，最高风速为250km/h，此外还配备了全光谱太阳模拟系统以及零度以上温度的湿度控制系统。该设施的主要作用是通过对静态压力的控制来模拟海拔高度，可以模拟海拔以下100m及海拔以上4200m的高度。 气候风洞一般都比用于空气动力开发的风洞小——建造很大的气候风洞也比较困难。因此，在气候风洞中进行空气动力模拟通常受到一定的限制，比如界效应在此类测试中通常比较明显。不过，随着越来越多的在道路上进行的实地测试都转移到气候风洞中进行，空气动力模拟的质量就显得愈加重要。为了满足宝马在今天以及未来的需求，该气候风洞在空气动力规格方面可以与（甚至超过）今天许多专门的空气动力测试设施相媲美——不管这些设施采用的喷管面积为多大。 在这些设施的空气动力性能调试结束且在进行真正的车辆测试前，宝马公司对其进行了校验工作。校验人员在车辆上装上温度和风速测量仪器，将测试结果与其他测试设施（包括空气动力学研究中心）以及道路测试结果对比。 总的来说，整个能量与环境测试中心的测试准确性可以通过与空气动力学研究中心进行的风速对比得到验证，温度可以与道路测试对比得到验证。小的温度偏差通常由外部因素或已知的限制因素导致，比如起始温度的细小差别。不过，细微的温度偏差若常常出现在许多测试车辆的车尾底部，表明有边界层温度效应的存在。 能量与环境测试中心的每个风洞都进行验证测试。测试采用了几款不同的车型，在不同的位置安装了热电偶，包括发动机、变速箱、冷却系统、车厢、排气系统、燃油箱以及防火系统。整个过程至少需要在法国Miramas的宝马测试中心进行两次独立的测试，以及在能量与环境测试中心至少一个风洞内进行两次测试。测试矩阵采用的速度范围为35~250km/h，还包含相匹配的环境负荷，比如上坡和下坡等不同级别的负荷。在所有的测试情况下，车辆的运行状态（档位的选择、发动机转速、空调的选择、温度以及湿度等）都与能量与环境测试中心内进行的测试相匹配。 在针对空调和冷却系统进行的重复性测试中，大约95%测试温度的重复性都在±1℃内。 （原文来自SAE International技术论文，编号为2011-01-0167，作者为Aiolos Engineering 公司的Trevor Bender和宝马公司的Peter Hoff与Roland Kleemann。）(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/11/2013)