CN109708903A

CN109708903A - 一种轮胎滚动阻力系数测量方法、系统和装置

Info

Publication number: CN109708903A
Application number: CN201811466602.0A
Authority: CN
Inventors: 周志国
Original assignee: Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2019-05-03

Abstract

本发明公开了一种轮胎滚动阻力系数测量方法、系统和装置，方法包括：控制轮胎按照第一车速进行试运行，其中，所述第一车速的速度值可调；控制试运行后的轮胎进行冷却；控制冷却后的轮胎按照第一车速进行升温行驶，直至轮胎的滚动阻力值稳定；对完成升温行驶后的轮胎进行轮胎滚动阻力测量，得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数。本发明通过试运行、冷却、升温行驶和轮胎滚动阻力测量来得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数，考虑了不同车速对轮胎滚动阻力系数大小的影响，在台架试验上通过速度值可调的第一车速来精确地模拟了不同车速下轮胎在实车上的状态，从而可以精确测量不同车速下轮胎的滚阻系数。本发明可广泛应用于汽车测试试验领域。

Description

一种轮胎滚动阻力系数测量方法、系统和装置

技术领域

本发明涉及汽车测试试验领域，尤其是一种轮胎滚动阻力系数测量方法、系统和装置。

背景技术

轮胎滚动阻力是轮胎力学特性之一，它直接影响车辆的运能消耗，燃油耗量及轮胎的使用寿命。传统的轮胎滚动阻力测量方法通常采用GBT 18861-2002《汽车轮胎滚动阻力试验方法》和ISO28580：2009《轮胎滚动阻力测试方法》，通过台架试验来测量汽车轮胎滚动阻力和对应的轮胎滚动阻力系数，该方法适用于比较不同轮胎之间的滚动阻力系数的大小，但该方法并未考虑车速等因素对轮胎滚动阻力系数大小的影响。对于某一特定车型来说，即使是同一轮胎也可能因车速等的不同而导致轮胎的滚动阻力系数有所不同，此时若仍采用传统的轮胎滚动阻力测量方法将会导致台架试验得到的轮胎滚动阻力系数与具体车辆(即实车)上的轮胎滚动阻力系数差别较大，无法应用在整车阻力计算中及整车阻力的拆解实验验证中。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种轮胎滚动阻力系数测量方法、系统和装置，以精确测量不同车速下轮胎的滚动阻力系数。

本发明一方面所采取的技术方案是：

一种轮胎滚动阻力系数测量方法，包括以下步骤：

控制轮胎按照第一车速进行试运行，其中，所述第一车速的速度值可调；

控制试运行后的轮胎进行冷却；

控制冷却后的轮胎按照第一车速进行升温行驶，直至轮胎的滚动阻力值稳定；

对完成升温行驶后的轮胎进行轮胎滚动阻力测量，得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数。

进一步，所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤，具体包括：

对轮胎进行充气；

控制充气后的轮胎按照第一车速进行运行，并按照第一车速对应的热胎时间进行热胎。

进一步，在所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤之前，还包括以下步骤：

设置台架试验的常量参数，所述台架试验的常量参数包括四轮定位参数、轮胎试验气压和试验载荷中的至少一种。

进一步，所述控制冷却后的轮胎按照第一车速进行升温行驶，直至轮胎的滚动阻力值稳定这一步骤，具体包括：

检查冷却后的轮胎气压是否满足轮胎试验气压要求，若是，则直接执行下一步骤，反之，则在调整冷却后的轮胎气压至轮胎试验气压后执行下一步骤；

控制冷却后的轮胎按照第一车速和第一车速对应的升温时间进行升温行驶。

进一步，所述对完成升温行驶后的轮胎进行轮胎滚动阻力测量，得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数这一步骤，具体包括：

采用测力法对完成升温行驶后的轮胎进行第一车速下的轮胎滚动阻力测量，得到并记录第一车速对应的测量参数，其中，第一车速对应的测量参数包括轮胎试验气压、试验负荷、环境温度、轮轴力和轮轴中心至鼓面的距离；

根据第一车速对应的测量参数得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数。

对轮胎进行检查及清洁，然后将轮胎充气到轮胎试验气压，再在恒温室静置。

本发明另一方面所采取的技术方案是：

一种轮胎滚动阻力系数测量系统，包括：

试运行模块，用于控制轮胎按照第一车速进行试运行，其中，所述第一车速的速度值可调；

冷却模块，用于控制试运行后的轮胎进行冷却；

升温行驶模块，用于控制冷却后的轮胎按照第一车速进行升温行驶，直至轮胎的滚动阻力值稳定；

测量模块，用于对完成升温行驶后的轮胎进行轮胎滚动阻力测量，得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数。

进一步，还包括设置模块，所述设置模块用于设置台架试验的常量参数，所述台架试验的常量参数包括四轮定位参数、轮胎试验气压和试验载荷中的至少一种。

进一步，所述测量模块具体包括：

测量参数获取与记录单元，用于采用测力法对完成升温行驶后的轮胎进行第一车速下的轮胎滚动阻力测量，得到并记录第一车速对应的测量参数，其中，第一车速对应的测量参数包括轮胎试验气压、试验负荷、环境温度、轮轴力和轮轴中心至鼓面的距离；

轮胎滚动阻力系数获取单元，用于根据第一车速对应的测量参数得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数。

本发明另一方面所采取的技术方案是：

一种轮胎滚动阻力系数测量装置，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于执行所述程序以实现本发明所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法。

本发明的有益效果是：本发明一种轮胎滚动阻力系数测量方法、系统和装置，通过试运行、冷却、升温行驶和轮胎滚动阻力测量来得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数，考虑了不同车速对轮胎滚动阻力系数大小的影响，在台架试验上通过速度值可调的第一车速来精确地模拟了不同车速下轮胎在实车上的状态，从而可以精确测量不同车速下轮胎的滚阻系数，能应用于整车阻力计算中及整车阻力的拆解实验验证中。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轮胎滚动阻力系数测量方法流程图；

图2为不同轮胎气压对轮胎滚动阻力或轮胎滚动阻力系数的影响曲线图；

图3为不同轮胎载荷对轮胎滚动阻力系数的影响曲线图；

图4为分别采用整车阻力的拆解方法和采用本发明的方法测得的轮胎滚动阻力系数结果对比图；

图5为不同磨合程度下轮胎的滚动阻力系数曲线图；

图6为不同车速下滚动阻力系数与对应整车阻力的关系图。

具体实施方式

参照图1，本发明实施例提供了一种轮胎滚动阻力系数测量方法，包括以下步骤：

控制试运行后的轮胎进行冷却；

具体地，台架试验的轮胎的个数可以为一个或多个，可根据第一车速的速度值不同而进行选择：若第一车速的速度值有N个，则可以选取N个相同的轮胎来分别以这N个速度值进行台架试验，N为正整数。

由上述内容可见，本实施例考虑了不同车速对轮胎滚动阻力系数大小的影响，在台架试验上加入速度值可调的第一车速来精确地模拟了不同车速下轮胎在实车上的状态，解决了现有标准中轮胎滚阻系数测量与实车的轮胎滚阻系数差异较大的问题，从而可以精确测量不同车速下轮胎的滚阻系数，并为整车阻力的拆解实验验证提供重要的参考。本实施例测量出的轮胎滚阻系数可以直接应用于整车道路阻力曲线拟合中对滚动阻力的计算，比传统方式测量出的轮胎滚阻系数更加贴近于实车情况。

进一步作为优选的实施方式，所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤，具体包括：

对轮胎进行充气；

具体地，对轮胎进行充气是为了满足台架试验的轮胎气压要求。

受不同车速的影响，台架试验时轮胎的加热时间(即热胎时间)也会有所不同，可预先设置好不同的第一车速与热胎时间的对照表，台架试验时直接使用即可。

由上述内容可见，本实施例考虑了不同车速对轮胎滚动阻力系数测量的影响，通过按照第一车速对应的热胎时间进行热胎来提升试运行时的加热精度，更加准确。

进一步作为优选的实施方式，在所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤之前，还包括以下步骤：

具体地，台架试验的常量参数是指台架试验中保持不变(即常量)的参数。

由图2可知，随着轮胎气压的增加，轮胎滚动阻力F_RR和轮胎滚动阻力系数C_RR均呈下降趋势。ISO28580：2009规定胎压依据下表1进行设置(即标准型轿车轮胎试验负荷为额定负荷的80％，充气压力为210kPa；增强型轿车轮胎试验负荷为额定负荷的80％，充气压力为250kPa；卡车和客车的试验负荷为额定负荷的85％，充气压力为对应单胎应用的最大负荷能力)，其与实车设计胎压存在较大的差距，无法满足整车阻力计算的要求。为此，本实施例可在台架试验开始前设定好轮胎试验气压为实车设计胎压，以使得台架试验的气压与实车设计胎压相符，提升台架试验测量轮胎滚动阻力系数的精度。

表1

根据图3可知，随着轮胎载荷Z的增加滚动阻力系数C_RR呈下降趋势，但是总的滚动阻力F_RR增加了。而由表1可知，ISO28580：2009规定以轮胎最大载荷的80％或85％作为试验载荷，该载荷与实车的轮胎载荷不符(相差20％或15％)。为此，本实施例可在台架试验开始前设定好轮胎试验载荷为轮胎实际负荷(即实车轮胎载荷)，以使得台架试验的载荷与实车轮胎载荷相符，提升了台架试验测量轮胎滚动阻力系数的精度。

同理，轮胎在整车状态下的四轮定位参数(包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾和前轮前束)对轮胎滚动阻力及整车的阻力也有较大影响，本实施例可在台架试验开始前设定好轮胎的四轮定位参数为实车轮胎的四轮定位参数，以克服传统台架试验未考虑实车轮胎的四轮定位参数的缺陷，提升了台架试验测量轮胎滚动阻力系数的精度。

如图4所示，通过在测功机上对整车阻力进行拆解，得出前后轴的滚动阻力(简称滚阻)，进而得出前后轴轮胎在不同车速下的滚动阻力系数(简称滚阻系数)，其与采用本实施例的方法在轮胎滚动阻力系数台架上测得的不同车速下的轮胎滚阻系数吻合度较高，从而证明了本实施例的方法的可靠性及准确度。

由上述内容可知，本实施例通过在台架试验开始前设定好轮胎的四轮定位参数、轮胎试验气压和试验载荷，从而精确地模拟了轮胎在实车上滚阻系数随车速的变化，解决了现有标准中轮胎滚阻系数测量与实车的差异较大问题，更加可靠及准确。

进一步作为优选的实施方式，所述控制冷却后的轮胎按照第一车速进行升温行驶，直至轮胎的滚动阻力值稳定这一步骤，具体包括：

具体地，检查冷却后的轮胎气压是否满足轮胎试验气压要求是为了保证台架试验时的轮胎气压与实车的轮胎气压相同，更加稳定和可靠。

受不同车速的影响，台架试验时轮胎的升温时间也会有所不同，可预先设置好不同的第一车速与升温时间的对照表，台架试验时直接使用即可。

由上述内容可见，本实施例考虑了不同车速对轮胎滚动阻力系数测量的影响，通过检查与调整轮胎气压来使得台架试验时的轮胎气压与实车的轮胎气压相同，更加稳定和可靠；并通过按照第一车速对应的升温时间进行升温行驶，提升了试运行时的升温行驶精度，更加准确。

进一步作为优选的实施方式，所述对完成升温行驶后的轮胎进行轮胎滚动阻力测量，得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数这一步骤，具体包括：

具体地，本实施例选取了测力法来进行轮胎滚动阻力测量，测力法通过测量或转化轮胎轴处的反作用力来获取测量值。

第一车速的速度值是可调的，故本实施例可以通过改变第一车速的速度值来精确测量不同车速下轮胎的滚阻系数。

具体地，本实施例通过轮胎进行检查及清洁来避免轮胎损坏或不清洁对台架试验的影响，进一步提升了滚动阻力系数测量的可靠性和准确度；而将轮胎充气到轮胎试验气压(一般为轮胎设计气压)则是为了符合台架试验的气压要求。

以第一车速分别为40、60、80、100和120km/h为例，本具体实施例通过台架试验来进行轮胎滚动阻力系数测量的具体实现过程如下：

(一)台架试验前的准备

台架试验前先对轮胎外观进行检查及清洁，然后将轮胎充气到设计胎压并在恒温室静置6小时以上，期间记录并调整胎压两次到设计胎压值(目的是保证轮胎的胎压与实车的设计胎压相同)。另外，轮胎上台架前设定好四轮定位参数及试验载荷参数，然后可执行(二)的台架试验步骤。

(二)台架试验

台架试验的具体步骤如下：

1.试运行

试运行时按轮胎所属的标准对轮胎进行充气及加载，并按照车速从40km/h，60km/h，80km/h，100km/h，120km/h分别进行热胎：将试验轮胎安装在试验轮辋上，按(一)的试验气压(即车的设计胎压)充气，然后将其安装在试验机上，按(一)的试验载荷运行；同时根据下表2按照车速从40km/h，60km/h，80km/h，100km/h，120km/h分别进行热胎：

表2

车速(km/h)	40	60	80	100	120
						热胎时间(min)	30	30	20	20	10

2.冷却

将试运行后的轮胎在实验室进行冷却到试验要求的环境温度，然后静置6小时以上。

3.调整气压及升温行驶

检查轮胎气压是否满足轮胎试验气压要求，不满足则进行调整，并按下表3的要求进行升温，直到滚动阻力值趋于稳定。

表3

车速(km/h)	40	60	80	100	120
						升温时间(min)	30	30	20	20	10

4.测量

采用测力法在试验轮胎完成升温行驶后立即进行测量：分别进行40km/h，60km/h，80km/h，100km/h，120km/h速度下的轮胎滚动阻力测量，测量时间不超过3min，并记录下述参数：

a)轮胎试验气压；

b)试验载荷；

c)试验速度；

d)环境温度；

e)轮轴力和轮轴中心至鼓面的距离

为了更准确地测量不同车速下轮胎的滚阻系数，在台架试验过程中，轮胎试验气压、试验载荷、四轮参数、环境温度等均保持不变，变化的是第一车速(即环境温度)。

而轮胎滚阻系数C_r按下列公式计算：

其中：

F_r是轮胎滚动阻力；

F_t是轮胎的试验垂直载荷；

F_pl是指轮胎的分离载荷；

r_L是静态状态下轮胎中心到转鼓表面的半径；

R是滚动阻力台架转鼓的半径。

下面举例说明本具体实施例方法的实用性及测量精度：

首先按国标GBT-12536《汽车滑行试验方法》对车辆进行整车阻力滑行试验，整车阻力主要由以下几部分组成：F_整车阻力＝F_风阻+F_滚阻+F_{传动系内阻}，风阻系数C_d由风洞试验确定，按照公式F_风阻＝0.5C_dAρV²可得到风阻F_风阻，然后拆掉整车传动轴就去掉了整车传动系内阻F_{传动系内阻}的干扰，再在整车转鼓上测量前后轮的滚动阻力，从而计算出前后轮胎在实车上的滚动阻力系数(即转鼓拆解滚阻系数)。之后将转鼓拆解滚阻系数与按照上述(二)台架试验方法测量出的轮胎滚阻系数(即台架测量滚阻系数)进行对比，结果如下表4所示：

表4

速度(km/h)	转鼓拆解滚阻系数	台架测量滚阻系数	误差(％)
				40	10.1‰	10.3‰	1.98％
60	10.7‰	10.9‰	1.87％
				80	11.3‰	11.5‰	1.77％
100	12.0‰	12.2‰	1.67％
				120	12.8‰	13.0‰	1.56％

从表4可以看出，该台架试验方法测量出的滚阻系数与实车上轮胎滚阻系数吻合度较高，可以满足汽车整车阻力计算的精度要求。

应用本具体实施例的方法对不同磨合程度的米其林225/60R17轮胎进行轮胎滚动阻力系数测量得到的结果如图5所示，可以看出，随着磨合程度的加深，轮胎滚动阻力系数呈下降趋势，主要是由于花纹深度的减小，整个轮胎迟滞及变形损失也减小，导致轮胎滚阻系数的降低。而从图5还可以看出，随着车速的增加，轮胎滚动阻力系数呈下降趋势，120km/h下的滚动阻力系数比40km/h速度下的滚动阻力系数下降约7％左右。

另外，应用本具体实施例的方法对米其林225/60R17轮胎进行轮胎滚动阻力系数测量得到的轮胎滚动阻力系数和整车阻力如图6所示。从图6可以看出，本具体实施例的方法测出的轮胎滚动阻力系数与整车阻力成正相关的关系，说明通过该具体实施例的方法测得的轮胎滚阻系数与实际整车状态比较吻合，可以用于整车计算阻力计算。

与图1的方法相对应，本发明实施例还提供了一种轮胎滚动阻力系数测量系统，包括：

冷却模块，用于控制试运行后的轮胎进行冷却；

上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

进一步作为优选的实施方式，还包括设置模块，所述设置模块用于设置台架试验的常量参数，所述台架试验的常量参数包括四轮定位参数、轮胎试验气压和试验载荷中的至少一种。

进一步作为优选的实施方式，所述测量模块具体包括：

与图1的方法相对应，本发明实施例还提供了一种轮胎滚动阻力系数测量装置，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种轮胎滚动阻力系数测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

控制试运行后的轮胎进行冷却；

2.根据权利要求1所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法，其特征在于：所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤，具体包括：

对轮胎进行充气；

3.根据权利要求1所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法，其特征在于：在所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤之前，还包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法，其特征在于：所述控制冷却后的轮胎按照第一车速进行升温行驶，直至轮胎的滚动阻力值稳定这一步骤，具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法，其特征在于：所述对完成升温行驶后的轮胎进行轮胎滚动阻力测量，得到第一车速对应的轮胎滚动阻力系数这一步骤，具体包括：

6.根据权利要求1所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法，其特征在于：在所述控制轮胎按照第一车速进行试运行这一步骤之前，还包括以下步骤：

7.一种轮胎滚动阻力系数测量系统，其特征在于：包括：

冷却模块，用于控制试运行后的轮胎进行冷却；

8.根据权利要求7所述的一种轮胎滚动阻力系数测量系统，其特征在于：还包括设置模块，所述设置模块用于设置台架试验的常量参数，所述台架试验的常量参数包括四轮定位参数、轮胎试验气压和试验载荷中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的一种轮胎滚动阻力系数测量系统，其特征在于：所述测量模块具体包括：

10.一种轮胎滚动阻力系数测量装置，其特征在于：包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于执行所述程序以实现如权利要求1-6任一项所述的一种轮胎滚动阻力系数测量方法。