CN105579824B - 用于模拟转弯行驶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在辊式试验台1上模拟要试验的车辆2的转弯行驶用以确定测量参量13的方法,其中,要试验的车辆2在辊式试验台1上按照直线行驶运行并且为了模拟转弯行驶考虑以修正参量9形式的同时附加地起作用的阻力。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在辊式试验台上模拟要试验的车辆的转弯行驶用以确定测量参量的方法。
背景技术
对于在车辆辊式试验台上的很多研究来说决定性的是,尽可能切合实际地模仿车辆纵向动力特性。在车辆加速时的正确的响应特性、加速度变化、在恒定的运行点中的阻力和振动特性、以及在减速时的滑行特性或者说阻力特性属于所述车辆纵向动力特性。滑行特性和加速特性例如大大影响在试验台上测量的燃油消耗量和与此相关联的排放。例如通过SAE J2264(SAE International(国际汽车工程师协会):Chassis DynamometreSimulation of Roads Load Using Coastdown Techniques,Recomendet Practice,1995)规定的那样,在试验台上大多借助于在道路上测量的滑行特性模仿滑行特性。
在此,决定性的是,相应地考虑和模仿在由道路变换到试验台上时发生变化的环境影响。根据研究目的,不同的影响比其他更重要,并且因此必须更准确地考察。
能够使车辆在辊式试验台上的测试更好地接近实际情况的变型方案在文献US2013/0060500A1中示出。在此,作为可能的环境的影响因素,特别是考虑空气温度和空气压力的变化。提出了:由于在高的高度位置中的空气压力较小,作用到车辆上的行驶阻力相应地减小。就这一点而言,使要试验的车辆的车轮抵抗滚动的阻力与所提及的因素相关地匹配,以便在辊式试验台的试验状况下也可以尽可能接近实际地对要试验的车辆施加行驶阻力。
然而,被忽视的重点是例如在行驶时由于转弯出现的动态效果和该效果对转动阻力和与此相关联的燃油消耗的影响。
由于在轮胎上的可能出现的侧向打滑、在差动方面的损耗和由于在转弯行驶时附加驱动的辅助机构(例如转向助力器等等)的损耗,相应增大行驶阻力的阻力起作用。
因为在传统的辊式试验台上的转向由于辊旋转轴线的固定定向是不实用的,所以在那里遵循如下方案:通过对于左和右车轮特定的转速的设定来反映转弯特性。在此,车轮的旋转轴线持续地保持平行于辊。为此,但例如对于四轮的车辆使用具有四个单独驱动的辊的试验台,通常称为4×4辊式试验台。为了控制各个辊,在此通常应用相应复杂的模拟模块。
特别是当研究目的与不同的车轮转速相关时,四个单独驱动的辊的应用通常是必需的,这例如是在测量差动、分析和优化ABS和ESP、以及具有转矩矢量的现代驱动方案的情况下是所述情况。
在大多数情况下,其他研究目的具有重要意义,例如燃油消耗、排放保证或性能特性。但是,因为所述测量不是与各个车轮转速和车轮力矩相关,而是与中央的驱动系转速和驱动系转矩相关,所以所述特性也可以在没有对于车轮特定的驱控装置的情况下进行研究。因此,对于这样的应用情况,通常称为4×2辊式试验台的试验台就足够,其中,两个前轮处于一个共同的辊上并且两个后轮处于另一个共同的辊上,或者说再次简化的称为2×1辊式试验台的型式就足够,其中,仅一个辊配置给所述驱动轮。由于在这样的与4×4辊式试验台相比减少的试验台中,用于建立的在技术上的并且由此在经济上的耗费少得多,在大多数情况下仅提供所解释的4×2或2×1辊式试验台。
在此,不利地看出,可以不考虑在转弯行驶时得出的上面解释的效果,因为转弯内车轮和转弯外车轮处于一个共同的辊上。
发明内容
本发明的任务在于,在研究辊式试验台上的要试验的车辆的过程中,能实现考虑附加地起作用的阻力,如所述阻力在行驶时由于转弯出现的那样,而不强制性地假定允许对转速进行对于车轮特定地调节的辊式试验台。
按照本发明,该任务通过如下方式解决,即,要试验的车辆在辊式试验台上按照直线行驶运行,并且为了模拟转弯行驶,在此附加地起作用的阻力以修正参量的形式考虑。
这对使用存在的4×2或2×1的辊式试验台的辊式试验台操作者来说允许传递行驶阻力,如所述阻力在实际中在转弯行驶时起作用那样。在应用在4×4辊式试验台上时,可以省去通常必需的复杂的模拟模块,由此,明显地减少调节耗费。由于修正参量仅考虑在转弯行驶时附加地起作用的阻力,所设想的方法形成用于通常应用在辊式试验台上的方法的扩展方案或简化方案。不言而喻,所述方法也可以应用于如下辊式试验台,所述辊式试验台设置用于具有多于或少于四个车轮的要试验的车辆。
本发明的一个扩展方案规定:将总阻力用作修正参量,该总阻力通过在转弯行驶时附加地起作用的阻力相加构成并且该总阻力在辊式试验台上以变化的阻力的形式考虑,辊式试验台对要试验的车辆施加该变化的阻力。
由于所有在转弯行驶时附加地起作用的阻力、例如在轮胎上的打滑、在差动方面的损耗、通过在转弯行驶时附加地驱动的辅助机构的损耗等等组合成唯一一个总阻力,可以简单地考虑在研究车辆辊式试验台上的要试验的车辆时由于转弯行驶的影响,其方式是,将所述的总阻力加入到在直线行驶时得出的通常阻力。
本发明的另一个构造方案在于,将计算出的修正因数用作修正参量,借助于该修正因数修正所确定的测量参量。
如果燃油消耗例如为要确定的测量参量,则修正参量可能涉及通过转弯行驶得出的增大的燃油消耗量。根据所行驶的弯道的模拟的类型和数量可以确定相应的修正因数的大小,在对测量结果(在所解释的情况下为燃油消耗量)进行分析处理时在计算上例如通过简单的相加来应用所述修正因数。
本发明的另一个有利的构造方案规定:描述修正参量的特征曲线族通过要试验的车辆以具有不同半径的弯道的实际滑行实验进行构建。
如果修正参量或者说所属的描述的特征曲线族通过实际的实验进行构建,则也强制性地共同包括所有在实际中出现的阻力、例如已经解释的在差动方面的损耗和其他损耗,由此,实现接近实际的优化。
本发明的另一个有利的构造方案在于,在使用物理模型的情况下计算所述修正参量。
这允许考虑在转弯行驶时得出的不同阻力,而不必为此实施所解释的实际的滑行实验。在此,物理模型的使用允许转弯半径和行驶速度的任意细微的分级。此外,根据存在的需要、例如关于所考虑的影响参数的运算时间和数量可以应用不同的物理模型,其中,随着物理模型越来越复杂和所考虑的影响参数的数量越来越多自然地给出对实际的更好的接近。
本发明的另一个构造方案规定:通过物理模型考虑由作用到要试验的车辆的轮胎和行驶机构上的力所引起的阻力。
以类似的方式,本发明的其他有利的构造方案规定:通过物理模型考虑由在要试验的车辆的驱动系中的损耗引起的阻力和/或考虑由要试验的车辆的与转向相关的辅助机构所引起的阻力。
对于可能阻力的不同来源的分开考虑允许根据需求匹配所述物理模型。
附图说明
下面参照图1至3详细阐述具体的本发明,图1至3示例性地、示意性地并且非局限地示出本发明的有利的构造方案。在此示出:
图1示出在辊式试验台上的要试验的车辆;
图2示出用于转弯阻力的与速度和转弯半径相关的特征曲线族;
图3示出直接修正测量参量的简图。
具体实施方式
图1示出要试验的车辆2在辊式试验台1上的典型布置结构,其中,要试验的车辆2示例性地构造成四轮的。示例性地示出4×2辊式试验台1,在该辊式试验台中,要试验的车辆2的四个车轮配置给两个相互独立的辊。在此,要试验的车辆2的两个前轮处于一个共同的辊4上(当然在这种情况下也可以是在一个共同的轴线上的两个辊)并且要试验的车辆2的两个后轮处于另一个共同的辊3上。也可设想的是使用构造成2×1辊式试验台的辊式试验台1,并且在该辊式试验台中,可设想的是通常配置给要试验的车辆2的驱动轮的仅一个辊3。同样可设想的是使用在4×4试验台上,在该试验台中,给四轮的要试验的车辆2的每个车轮分配一个单独的辊。如已经解释的那样,所述方法不局限于应用在用于四轮的要试验的车辆2的辊式试验台上。
要试验的车辆2在辊式试验台1上以直线行驶运行。在此,直线行驶应理解为:要试验的车辆2的所有车轮具有相同转速,正如可以在通常的直线行驶的情况下、在所有车轮最佳附着的情况下假设的那样。
如在图1中可看出的那样,辊试验台1与环境模型5和附加的阻力模型6连接。
环境模型5包含关于在检查要试验的车辆2期间要行驶的包括弯道在内的模拟的路段走向的信息(在这里不再探讨处理所述模型的其他路段数据、例如递斜度)。
环境模型5由辊式试验台2获得在要试验的车辆2的车轮上测量的、当前的速度7,该速度换算成已经过的路程。借助已经过的路程可以确定要试验的车辆2现在处于模拟的路段走向的哪个位置上。在驶过弯道时将当前的转弯半径8传送给阻力模型6。
在阻力模型6中,确定在转弯行驶时附加地出现的阻力,要试验的车辆2在通过环境模型5预给定的当前的路段上经受所述阻力。这些附加地出现的阻力组合成一个值并且随后以修正参量9的形式传送给辊式试验台1。
在图1中示出的简图中,由阻力的总和得出的总阻力10为修正参量9。因为总阻力10必然与速度相关,所以当前的速度7也传送给阻力模型6。总阻力10以修正参量9的形式传送给辊式试验台1。
因此,如果修正参量9由总阻力10构成,则阻力随后与所行驶的弯道相关地匹配,辊式试验台1的辊3和4以该阻力抵抗要试验的车辆2。
在阻力模型6中不包含在直线行驶时起作用的阻力。由于修正参量9仅考虑总阻力10,该总阻力又仅集合在转弯行驶时附加地出现的阻力,所设想的方法形成用于通常应用在辊式试验台上的方法的扩展方案或简化方案。
这样的可扩展的通常方法例如包括以下方案:
其中涉及:
F 牵引力
F0 牵引力的与速度相关的份额
F1 用于牵引力的与速度线性相关的份额的系数
F2 用于牵引力的与速度非线性相关的份额的系数
V 车辆速度
n 可变指数
Rw 车辆参考重量
RG 辊式试验台的基础惯性
Rw*=Rw-RG 电模拟的质量惯性
△v/△t 加速度
G 重力加速度
Rw*g*sinα 用于克服道路倾斜的牵引力的份额
如可看出的那样,在此不考虑在转弯行驶时附加地出现的阻力。
确定在阻力模型6中所使用的用于确定修正参量9的数据可以按两种方式进行。
为此,图2示出特征曲线族12,由该特征曲线族例如根据当前的速度和转弯半径确定总阻力10。该特征曲线族由不同的与转弯半径相关的滑行曲线11构成。在此,要试验的车辆2的滑行曲线11通过例如在测试路段上的实际的滑行实验来确定。在此,滑行实验包括多个过程,在这些过程中要试验的车辆2通过具有不同转弯半径的弯道。在此,滑行曲线5应理解为在要试验的车辆2的速度、通过的弯道的半径和得出的在要试验的车辆2的车轮上的阻力之间的关系。
另一种可能性在于,借助于物理模型计算总阻力10。
为此,用于线性的单线模型的转弯阻力的公式例如可以按照:“KarlLudwigHaken, ‘Grundlagen der Kraftfahrzeugtechnik’”,Carl Hanser Verlag,慕尼黑, 2008”使用:
其中涉及:
mGes 车辆质量(包括上升/下沉在内)
I 轴距
Ih、Iv 后车轴/前车轴的重心间距
v 车辆速度
Rh、Rv 后/前转弯半径
CSh、CSv 后/前侧向偏离刚度
此外,适用于车辆质量:
其中涉及:
m 车辆质量
Fm 车辆重力
Fa 上升力
其中,适用于浮力:
ca 上升力值
A 参照面
ρ 空气密度
除了简单的物理模型之外,当然也可设想的是复杂的模型,这些复杂模型包括考虑通过由作用到要检查的车辆的轮胎和行驶机构上的力、由在驱动系中的损耗和/或由与转向相关的辅助机构所引起的阻力。
图3示出简图,在该简图中使用修正参量9,以便直接修正测量参量13。修正参数9不必强制性地(如已经描述的那样)由总阻力10构成。原则上,也可以根据在辊式试验台1上要确定的测量值将修正参量9直接应用于该测量值。在此,要试验的车辆2的燃油消耗量可以示例性地为要确定的测量参量13。在图2中描述的特征曲线族12在该情况下如下修改,即,不是总阻力10、而是要试验的车辆2的燃油消耗量根据速度7和转弯半径R来确定。
如果分析处理辊式试验台1的测量结果,则可以将修正参量9直接应用于所确定的测量参量13,并且该测量参量由此与所行驶的弯道相关地进行修正。
Claims (10)
1.用于在辊式试验台(1)上模拟要试验的车辆(2)的转弯行驶用以确定测量参量(13)的方法,其特征在于,要试验的车辆(2)在辊式试验台(1)上按照直线行驶运行,其中,要试验的车辆(2)的所有车轮具有相同转速,并且为了模拟转弯行驶考虑以修正参量(9)形式的同时附加地起作用的阻力。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将总阻力(10)用作修正参量(9),该总阻力通过在转弯行驶时附加地起作用的阻力相加构成并且该总阻力在辊式试验台(1)上以变化的阻力形式考虑,辊式试验台(1)对要试验的车辆(2)施加该变化的阻力。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将计算出的修正因数用作修正参量(9),借助于该修正因数修正所确定的测量参量(13)。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,描述修正参量(9)的特征曲线族(12)通过要试验的车辆(2)以具有不同半径(R)的弯道的实际滑行实验进行构建。
5.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,在使用物理模型的情况下计算所述修正参量。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,通过物理模型考虑由作用到要试验的车辆(2)的轮胎和行驶机构上的力所引起的阻力。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,通过物理模型考虑由在要试验的车辆(2)的驱动系中的损耗引起的阻力。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,通过物理模型考虑由在要试验的车辆(2)的驱动系中的损耗引起的阻力。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,通过物理模型考虑由要试验的车辆(2)的与转向相关的辅助机构所引起的阻力。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的方法,其特征在于,通过物理模型考虑由要试验的车辆(2)的与转向相关的辅助机构所引起的阻力。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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