CN110320051A - 汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法 - Google Patents

Abstract

汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法，汽车在行驶过程中测量同一时刻加速度传感器的Xai、Yai和Vi，计算行驶方向Xai加速度增长直线与Xa＝0水平直线的交点作为加速过程开始时刻，以该时刻之前若干个点的Yai平均值来换算路面坡度角B，采用最大驱动力方式，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M×g×sinB迭加到驱动轮输出净驱动力Fj，从汽车OBD读取Xai最大值对应的车速Vx，计算Vx车速的驱动轮输出净功率Pj，按试验统计的车轮路面滚动阻力系数和空气阻力系数公式，计算Vx车速的滚动阻力功率Pfx、空气阻力功率Pwx，可得驱动轮功率Pc＝Pj+Pfx+Pwx；或者采用最大驱动功率方式，把同一车速点的Pi、Pfi、Pwi三者相加，可得各车速点的驱动轮功率Pi＝Pi+Pfi+Pwi，并得到最大驱动轮功率。

Description

汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法

技术领域

汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法，是采用二维加速度传感器的测试仪，当不同整车质量汽车行驶在任意坡度路面、不同油门踏板行程加速时，通过测量行驶方向的加速度、路面坡度角，检测驱动轮驱动力和驱动功率的一种检测方法，属于汽车性能检测方法技术领域。

背景技术

现有技术的在用汽车动力性检测方法，通常是在底盘测功机台架上检验，或者是汽车在专用路试跑道上，挂上变速箱规定挡位，先把油门踏板踩到底达到规定车速，测量汽车驱动轮输出净功率，然后空挡自由滑行测量传动系空载损耗功率，修正得到传动系加载损耗功率。驱动轮输出净功率等于汽车质量加速的驱动力与车速的乘积，传动系加载损耗功率等于汽车风阻功率、车轮路面滚动阻功率、变速箱驱动桥加载阻功率三者之和。汽车行驶通常无空挡滑行工况，该方法只适用于在规定路面条件下的路试检测，不适用于汽车行驶在任意坡度路面和任意油门位置加速过程中测量瞬时驱动轮功率，瞬时驱动轮功率等于同一车速点驱动轮输出净功率、风阻功率、车轮路面滚动阻功率、路面坡度阻功率四者之和，直接反映了汽车行驶动力性，汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法可以克(服现有技术的不足。

发明内容

汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法，是采用二维或三维加速度传感器的测试仪，X方向测量汽车行驶方向的加速度Xa，Y方向测量汽车垂直方向加速度Ya，可标定换算成路面坡度角B，或者三维加速度传感器不测量汽车横向Z方向的加速度，把测试仪安装在汽车上，测试仪从汽车的OBD接口读取瞬时车速。按以下试验方法统计回归方程。

设定相同轮胎类别的车辆路面滚动阻力系数f是近似相等，相同车身类别的空气阻力系数C_D也近似相等。可以在一定总质量范围内(货车)或车身长度范围内(客车)，把相同车身类别和相同轮胎类别的车辆划归为相同车辆类别，同一车辆类别的所有汽车的滚动阻力系数方程和空气阻力系数方程都相同。各种车辆类别统计路试步骤如下：

1、可以把轮胎类别划分为三种：斜交胎、子午胎轮胎断面宽度＜8.25in、子午胎轮胎断面宽度≥8.25in，通常乘用车和客车采用子午胎。客车和铰接客车可以按长度来划分车身类别，货车可以按车身形式来划分车身类别：如低档板车、高档板车、导风罩车、自卸车、牵引车、仓栅车、厢式车、罐车、工程车(如水泥搅拌车)；由于客车车身长度已包含了质量因素，所以无需再划分质量类别，但货车还需再按额定总质量M划分多个质量类别：如M＜10000kg，10000kg≤M＜15000kg，M≥15000kg，乘用车可按基准质量来划分车辆类别。按实际情况以不同的轮胎类别、车身类别、质量类别适当组合成不同的车辆类别。

2、每种车辆类别至少用一台新车型路试，挂上变速箱最高速挡至最高车速后空挡滑行，测量每10整数车速点的车辆行驶阻力Fa，拆除车辆驱动半轴台架试验变速箱驱动桥滑行阻力Fb，得到Fa-Fb后或者简化设定较小的Fb＝0，可采用最小二乘法计算车轮路面滚动阻力、空气阻力，得到各个10整数车速点的车轮路面滚动阻力系数f和空气阻力系数CD，并把全部系数都校正在基准环境状态，即温度20℃；大气压100kPa的校正值。

3、计算f与车速的一次方程或二次方程，计算C_D与车速的一次方程或二次方程。如果同一车辆类别有多台新车型试验则取平均值计算回归方程，车速单位为km/h。

检测汽车行驶瞬时驱动轮功率，测试仪先按路试车辆分类输入固有的车辆类别：乘用车或大客车或货车，车身类别，轮胎类别，车身尺寸的长×宽×高，前轮距。每次行驶前可输入汽车实际质量M。测试仪自动按所属车辆类别的f方程计算各车速点的车轮路面滚动阻力系数f_i和滚动阻力F_fi＝f_i×M×g，g为重力加速度，并自动按所属车辆类别的C_D方程计算各车速的空气阻力系数C_Di和空气阻力Fwi＝0.5×C_Di×A×ρ×V₀ ²，A为车辆迎风面积，单位m²，空气密度ρ＝1.189N·s²m^-4，车速V₀单位m/s，V₀ ²＝V_i ²/12.96，V_i单位km/h。

最大驱动力方式：汽车在行驶过程中测量规定取样时间周期Δt的同一时刻的加速度值Xai、Yai，Δt可在50ms～300ms范围內选取，同时从0BD读取同一时刻的瞬时车速Vi，计算Xai加速度增长速率大于等于规定增长速率，或者Xai大于等于规定加速度，测试仪自动判断是加速过程，规定增长速率可在0.1m/s²/s～2.0m/s²/s范围内选取，规定加速度可在0.1m/s²～2.0m/s²范围内选取，在加速过程中，计算Xai加速度增长直线与Xa＝0水平直线的交点作为加速过程开始时刻，以该时刻之前若干个点的Yai平均值作为Y方向的加速度检测值Yj，把Yj换算的标定角度即为路面坡度角B，选取Xai最大值相邻共n个点作为检测段，n可在1～8范围内选取，检测段Xai的平均值作为X方向的加速度检测值Xj，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M×g×sinB迭加到驱动轮输出净驱动力Fj，Fj＝M×Xj±M×g×sinB，M为输入的整车质量，单位kg，g为重力加速度，当B是上坡时取加号，当B是下坡时取减号，从汽车OBD读取Xai最大值对应点的车速Vx，单位km/h，测试仪自动计算Vx车速的车轮路面滚动阻力系数fx、滚动阻力Ffx＝fx×M×g和滚动阻力功率Pfx＝Ffx×Vx/3600，单位kW，计算Vx车速的空气阻力系数C_Dx、空气阻力Fwx＝0.5×C_Dx×A×ρ×V₀ ²和空气阻力功率Pwx＝Fwx×Vx/3600，单位kW，计算Vx车速的驱动轮输出净功率Pj＝Fj×Vx/3600，单位kW，可得驱动轮功率Pc＝Pj+Pfx+Pwx。

最大驱动功率方式：测取行驶加速过程同一时刻的Vi、Xai、Yai，测试仪自动计算Vi各车速的车轮路面滚动阻力系数fi、滚动阻力Ffi＝fi×M×g和滚动阻力功率Pfi＝Ffi×Vi/3600，单位kW，自动计算Vi各车速的空气阻力系数C_Di、空气阻力Fwi＝0.5×C_Di×A×ρ×V_i ²和空气阻力功率Pwi＝Fwi×Vi/3600，单位kW，自动计算Vi各车速的驱动轮输出净驱动力Fi＝M×Xai±M×g×sinB，驱动轮输出净功率Pi＝Fi×Vi/3600，把同一车速点的Pi、Pfi、Pwi三者相加，可得各车速点的驱动轮功率Pi＝Pi+Pfi+Pwi，并得到最大驱动轮功率。

汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法，是汽车在行驶加速过程中检测瞬时驱动轮功率的一种方法，其特征在于：把多维加速度传感器的测试仪安放在汽车上，X方向测量汽车行驶方向的加速度Xa，Y方向测量汽车垂直方向加速度Ya，同时从OBD读取瞬时车速Vi，汽车在行驶过程中测量规定取样时间周期Δt的同一时刻的Xai、Yai、Vi，当计算Xai加速度增长速率大于等于规定增长速率，或者Xai大于等于规定加速度时，测试仪可自动判断是加速过程，计算Xai加速度增长直线与Xa＝0水平直线的交点作为加速过程开始时刻，以该时刻之前若干个点的Yai平均值作为Y方向的加速度检测值Yj，选取Xai最大值相邻n个点作为检测段，检测段Xai的平均值作为X方向的加速度检测值Xj，把Yj换算的标定角度即为路面坡度角B，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M×g×sinB迭加到驱动轮输出净驱动力Fj，Fj＝M×Xj±M×g×sinB，M为输入的整车质量，单位kg，g为重力加速度，当B是上坡时取加号，当B是下坡时取减号，从汽车OBD读取Xai最大值对应的车速Vx，单位km/h，测试仪自动计算Vx车速的驱动轮输出净功率Pj，按试验统计的滚动阻力系数和空气阻力系数公式，计算Vx车速的车轮路面滚动阻力功率Pfx、空气阻力功率Pwx，从而可得驱动轮功率Pc＝Pj+Pfx+Pwx；或者采用最大驱动功率方式，把同一车速点的Pi、Pfi、Pwi三者相加，从而可得各车速点的驱动轮功率Pi＝Pi+Pfi+Pwi，并得到最大驱动轮功率。汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法可以在任意车速、任意加速踏板行程、任意装载质量、任意道路坡度的状况下检测瞬时驱动轮功率，具有以下技术特点。

(1)可适用于各种汽车任意装载状态下的随车检测，不受平直路面的条件限制，可以在任意坡度路面上检测瞬时驱动轮功率。汽油发动机汽车可采用最大驱动力方式，柴油发动机汽车和电动汽车可采用最大驱动功率方式。

(2)以加速过程开始时刻之前若干个点的Yai平均值作为Y方向的加速度检测值Yj，可避免汽车加速时重荷转移导致Yai的检测误差。

(3)有利于随时掌握汽车行驶各种加速工况的动力性，通过保存每天的驱动轮功率最大值和车速等动力性参数，可以统计对比不同时期的动力性参数，从而判断汽车动力性的下降程度，为汽车的保养、维护和动力性评价提供准确可靠的依据。

具体实施方式

以最大驱动力方式检测质量1530kg乘用车为例，来说明汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法的具体实施方式，测试仪安装在车内，二维X、Y分别对应汽车行驶方向和垂直方向，规定取样时间周期Δt＝200ms，测量加速度Xai大于等于0.3m/s²时测试仪判断加速过程，取最大加速度相邻n＝3共3个点作为检测段，以加速过程开始时刻之前5个点的Yai平均值作为Y方向的加速度检测值Yj。

该乘用车的迎风面积A＝2.38m²，子午胎轮胎断面宽度＜8.25in，把油门踏板踩到底测量Xj＝1.56m/s²，上坡道路的坡度角B＝2.2°，从汽车OBD读取Xai最大值对应的车速Vx为72.6km/h，按乘用车的车轮路面滚动阻力系数公式，自动计算该车速点的滚动阻力系数fx＝0.0083，空气阻力系数C_Dx＝0.3626，Fj＝M×Xj±M×g×sinB＝1530×1.56+1530×9.8×sin2.2°＝2962N，计算Vx车速的驱动轮输出净功率Pj＝Fj×Vx/3600＝2962×72.6/3600＝59.73kW，滚动阻力Ffx＝fx×M×g＝0.0083×1530×9.8＝124N，滚动阻力功率Pfx＝Ffx×Vx/3600＝124×72.6/3600＝2.5，空气阻力Fwx＝0.5×C_Dx×A×ρ×V₀ ²＝0.5×0.3626×2.38×1.189×72.6×72.6/12.96＝209N，空气阻力功率Pwx＝Fwx×Vx/3600＝209×72.6/3600＝4.21kW，可得驱动轮功率Pc＝Pj+Pfx+Pwx＝59.73+2.5+4.21＝66.44kW。

汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法，可全面检测汽车各种行驶状态下的瞬时动力性能，通过对不同时期的瞬时驱动轮功率的统计比较，可判断汽车动力性能的下降程度，为评价汽车动力性的技术状况提供依据。

Claims (1)

1.汽车行驶瞬时驱动轮功率检测方法，是汽车在行驶加速过程中检测瞬时驱动轮功率的一种方法，其特征在于：把多维加速度传感器的测试仪安放在汽车上，X方向测量汽车行驶方向的加速度Xa，Y方向测量汽车垂直方向加速度Ya，同时从OBD读取瞬时车速Vi，汽车在行驶过程中测量规定取样时间周期Δt的同一时刻的Xai、Yai、Vi，当计算Xai加速度增长速率大于等于规定增长速率，或者Xai大于等于规定加速度时，测试仪可自动判断是加速过程，计算Xai加速度增长直线与Xa＝0水平直线的交点作为加速过程开始时刻，以该时刻之前若干个点的Yai平均值作为Y方向的加速度检测值Yj，选取Xai最大值相邻n个点作为检测段，检测段Xai的平均值作为X方向的加速度检测值Xj，把Yj换算的标定角度即为路面坡度角B，把汽车在坡道上的下滑力或上坡阻力M×g×sinB迭加到驱动轮输出净驱动力Fj，Fj＝M×Xj±M×g×sinB，M为输入的整车质量，单位kg，g为重力加速度，当B是上坡时取加号，当B是下坡时取减号，从汽车OBD读取Xai最大值对应的车速Vx，单位km/h，测试仪自动计算Vx车速的驱动轮输出净功率Pj，按试验统计的滚动阻力系数和空气阻力系数公式，计算Vx车速的车轮路面滚动阻力功率Pfx、空气阻力功率Pwx，从而可得驱动轮功率Pc＝Pj+Pfx+Pwx；或者采用最大驱动功率方式，把同一车速点的Pi、Pfi、Pwi三者相加，从而可得各车速点的驱动轮功率Pi＝Pi+Pfi+Pwi，并得到最大驱动轮功率。