CN113884314B - 一种动力性能结果校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动力性能结果校准方法，该校准方法通过计算车辆在试验温度时行驶阻力相对于标准环境状态下的行驶阻力的变化量，得出标准环境状态下行驶阻力与当前状态行驶阻力，并计算车辆整体受力变化，从而得出车辆在标准环境状态下车辆行驶过程中的加速度，再利用加速度计算得出加速时间，即可得到动力性能结果。由此方法可以计算出任意温度、大气压下动力性能结果，即通过预设公式即可将任意环境条件下的测试结果校准至某一特定环境下的车辆动力性能。本发明的校准方法能计算出任意温度、大气压下动力性能结果，且计算简单，无需多次进行试验即可完成校准工作。
Description
技术领域
本发明车辆试验测试技术领域，尤其涉及一种动力性能结果校准方法。
背景技术
目前，各国和各汽车公司对车辆动力性能的测量大多规定了相应的试验方法，起步的加速时间是车辆动力性能的关键指标之一，以我国为例，采用GB/T 12543-2009(汽车加速性能试验方法)测量车辆动力性能。但是经过实际测试发现，动力性能结果受环境因素影响较大，对此没有一个统一的校准方法，试验结果不精确；且项目开发过程中需要横向对比动力性能结果，但动力性能试验时环境不同，导致对比结果出现差异，最终可能会为开发过程提供错误的思路。
现有技术中，中国专利申请CN201410413715.X公开了一种车辆动力性能的确定方法及系统，该方法为通过在不同温度下进行车辆动力性试验，建立并保存测试车辆的车辆动力性能与环境温度之间的线性关系，从而利用线性方程计算出不同环境温度下动力性能结果。然而，该专利中存在以下的缺陷：
1.该确定方法仅讨论了不同温度情况下动力性的计算方法，并没提及针对不同大气压的动力性校准方法；
2.该确定方法认为动力性试验结果与温度成线性关系，过于理想化，未考虑换挡时间等因素对动力性能结果的影响；
3.该确定方法实际应用时极为繁琐，需要在不同温度下重复进行试验才能得到数据，若要进行车辆相同温度动力性对比，则会使得操作过程漫长而繁琐。
基于此，亟需提出一种测量方式简单的动力性能结果校准方法，以使试验结果更具有对比意义，从而计算出任意温度、大气压下动力性能结果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种动力性能结果校准方法，该校准方法能计算出任意温度、大气压下动力性能结果，且计算简单，无需多次进行试验即可完成校准工作。
(二)技术方案
本发明公开了一种动力性能结果校准方法，所述校准方法包括：
步骤1：测量车辆质量和标准环境状态下的行驶阻力曲线：在标准环境状态下，测量车辆总重M和标准环境状态下的环境参数，进行车辆行驶阻力的减速滑行试验，记录每隔1km/h车速的时间、距离，从而计算得到每个速度点的车辆行驶阻力Fv1；通过校正系数K的公式计算标准环境状态下的每个速度点的校正系数K1：计算得到标准环境状态下每个速度点校准后的行驶阻力为Fv1*K1；
步骤2：获取车辆动力性能数据：进行相应的动力性加速试验，每隔1km/h计算车辆行驶时间、行驶距离、加速度av；根据计算得出的所述加速度av与车辆总重M的乘积计算得出车辆每个速度点的整体受力Fv；根据所述动力性加速试验时测得的环境参数和校正系数K的公式，计算在当前环境状态下各个速度点的校准系数K2；
步骤3：通过计算标准环境状态下行驶阻力与当前环境状态行驶阻力，计算车辆整体受力变化：计算所述当前环境状态下车辆行驶阻力为(Fv1*K1)/K2；计算当前环境状态下车辆行驶阻力与标准环境状态下车辆行驶阻力的差值；最终得到车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F；
步骤4：通过受力变化计算得出车辆动力性能校准结果：根据阻力值F计算得出车辆在每个速度点的加速度a；根据所述加速度a计算车辆在相应动力性试验中每个速度点所需时间及距离，得到最终校准结果。
进一步的，步骤1中，所述校正系数K的公式具体为：
式中，RR为速度V时的滚动阻力；R空气为速度V时的空气阻力；RT为总运行阻力＝RR+R空气；KR为滚动阻力的温度修正系数，取8.64×10-3/℃；t为道路试验时大气温度，℃；t0为标准大气温度＝20℃；ρ为试验条件下空气密度；ρ0为标准环境状态下空气密度，
步骤3中，所述当前环境状态下车辆行驶阻力与标准环境状态下车辆行驶阻力差值具体为[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]；最终得到车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F＝Fv-[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]。
进一步的，步骤2中的所述当前环境状态包括：温度在0℃～40℃，平均风速小于3m/s，气压约为100kPa。
进一步的，步骤1中的所述减速滑行试验包括：在清洁、干燥、平摊的平直路面上测量行驶阻力，车辆以130km/h、100km/h、90km/h、75km/h或者70km/h的初速度开始滑行，待车辆静止时试验结束，试验需往返进行，至少进行3组试验。滑行时关闭能量回收功能，档位置于空挡，不得使用刹车。
进一步的，根据记录的车速、时间、距离，求得各个车速下平均时间、平均距离，并通过以下公式计算每个速度点的车辆行驶阻力Fv1：
式中：
Fv1——速度为v时的车辆行驶阻力，单位为N；
tv-5——车辆由初速度滑行至车速为(v-5)时经过的平均时间，单位为s；
tv+5——车辆由初速度滑行至车速为(v+5)时经过的平均时间，单位为s；
车辆行驶阻力的阻力曲线由最小二乘法计算得出。
进一步的，在步骤1中，采用下式得出的滚动阻力/总阻力的比值：
式中，各种速度下的系数a1，b由下表给出：
| V(km/h) | a | b |
| 20 | 7.24×10-5 | 0.82 |
| 40 | 1.59×10-4 | 0.54 |
| 60 | 1.96×10-4 | 0.33 |
| 80 | 1.85×10-4 | 0.23 |
| 100 | 1.63×10-4 | 0.18 |
| 120 | 1.57×10-4 | 0.14 |
M为车辆总重，单位为kg。
进一步的，在步骤2中，所述动力性加速试验具体为GB/T 12543-2009《汽车加速性能试验方法》中要求的原地起步加速试验。
进一步的，在步骤4中还包括：
通过以下公式计算车辆达到每个速度所需的时间tv：
式中：
tv——速度v到速度v+1所需要的时间，单位为s；
dv——速度间隔，取1km/h；
a——校准至标准环境参数下的速度为v时车辆加速度，单位为m/s2；
则最终校准结果为动力性试验速度区间中车辆达到每个速度所需时间的累加。
在另外一方面，本发明还公开了一种动力性能结果校准系统，包括：
至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一项所述的动力性能结果校准方法。
在另外一方面，本发明还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述任一项所述的动力性能结果校准方法。
(三)有益效果
1)本发明的校准方法通过计算车辆在试验温度时行驶阻力相对于标准环境状态(20℃，100kPa)阻力的变化量，得出标准环境状态下行驶阻力与当前状态行驶阻力，计算车辆整体受力变化，从而得出当前环境状态下的车辆在标准环境状态下车辆行驶过程中的加速度，再利用加速度计算得出加速时间，即动力性能结果。由此方法可以计算出任意温度、大气压下动力性能结果，即通过预设公式即可将任意环境条件下的测试结果校准至某一特定环境下的车辆动力性能，无需进行多余试验。
2)该校准方法利用理论计算，通过加速度变化量进而计算校准动力性结果，将不同车辆在不同温度、大气压等环境参数所测得的动力性结果校准至相同环境下的结果，更利于纵向对比，且可通过相同的方法推算出同样的车在不同温度、大气压情况下车辆的动力性结果，能节省试验经费。
3)该校准方法通过计算阻力变化进而计算出动力性能结果的方法，换挡时的阻力变化也体现在计算结果中，其计算方式简单，除了一次即可测量好的标准环境状态环境的参数之外，仅需要进行一个温度、大气压下的试验组即可完成测量工作，提高试验数据可靠性，缩短试验周期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1是本发明中动力性能结果校准方法的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
为了解决动力性能在不同环境状态难以纵向比对的情况，本发明设计了一种动力性能校准方法：
步骤1：测量车辆质量和标准环境状态下的行驶阻力曲线：在标准环境状态下，测量车辆总重M和标准环境状态下的环境参数，进行车辆行驶阻力的减速滑行试验，记录每隔1km/h车速的时间、距离，从而计算得到每个速度点的车辆行驶阻力Fv1；
通过校正系数K的公式计算标准环境状态下的每个速度点的校正系数K1：
式中，RR为速度V时的滚动阻力；R空气为速度V时的空气阻力；RT为总运行阻力＝RR+R空气；KR为滚动阻力的温度修正系数，取8.64×10-3/℃；t为道路试验时大气温度，℃，即环境参数中的温度参数；t0为标准大气温度＝20℃；ρ为试验条件下空气密度，主要受环境参数中的大气压力和温度参数影响；ρ0为标准环境状态(20℃,100kPa)下空气密度；计算得到标准环境状态下每个速度点校准后的行驶阻力为Fv1*K1；此时，
步骤2：获取车辆动力性能数据：进行相应的动力性加速试验，每隔1km/h计算车辆行驶时间、行驶距离、加速度av；根据计算得出的所述加速度av与车辆总重M的乘积计算得出车辆每个速度点的整体受力Fv；根据所述动力性加速试验时测得的环境参数，计算在当前环境状态下各个速度点的校准系数K2；
步骤3：通过计算标准环境状态下行驶阻力与当前环境状态行驶阻力，计算车辆整体受力变化：计算所述当前环境状态下车辆行驶阻力为(Fv1*K1)/K2；计算当前环境状态下车辆行驶阻力与标准环境状态下车辆行驶阻力差值为[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]；最终得到车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F＝Fv-[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]；
步骤4：通过受力变化计算得出车辆动力性能校准结果：计算得出车辆在每个速度点的加速度a＝F/M；根据所述加速度a计算车辆在相应动力性试验中每个速度点所需时间及距离，得到最终校准结果。
本发明的动力性能校准方法具备以下的优点：
1.本发明通过环境参数对车辆动力性能结果进行校准，环境因素考虑全面，结果更加准确，更具有对比意义；
2.本发明计算简便，且计算方式通用性强；
3.本发明所使用数据均为常规试验即可得出的数据，无需进行多余试验，节省试验成本，缩短试验周期。
实施例二：
实施例二为以实施例一基础的进一步拓展例，从而说明本发明的动力性能校准方法的其中一种具体较优的实施方式：
本发明中动力性能校准方法具体包括以下步骤：
1)检查车辆，车辆各油液应处于厂商规定的范围内，轮胎胎压应符合该车辆的技术条件规定，误差不大于10kPa，将车辆负载配置至动力性试验质量；
2)测量并记录车辆总重M，单位为kg；
3)车辆预热，以80km/h车速预热40min；
4)测量标准环境状态环境的参数：测量环境参数，此时环境参数中温度为20℃，气压为1个标准大气压，记录滑行试验时标准环境状态下的大气压力、温度、风速参数等信息；
5)在清洁、干燥、平摊的平直路面(纵向坡度不大于1％)上测量行驶阻力，以130km/h(M1/M2/N1/N2类车)、100km/h(非城市客车的客车)、90km/h(半挂牵引车/非自卸汽车的货车)、75km/h(自卸汽车)或者70km/h(城市客车)的初速度开始滑行，待车辆静止时试验结束，试验需往返进行，至少进行3组试验，滑行时关闭能量回收功能，档位置于空挡，不得使用刹车，记录试验过程中每隔1km/h车速下的时间、距离数据；
6)根据步骤5)记录的车速、时间、距离，求得各个车速下平均时间、平均距离；
7)根据步骤6)得到的车速、平均时间、平均距离结果，通过以下公式计算每个速度点的车辆行驶阻力Fv1：
式中：
Fv1——速度为v时的行驶阻力，单位为N；
tv-5——车辆由初速度滑行至车速为(v-5)时经过的平均时间，单位为s；
tv+5——车辆由初速度滑行至车速为(v+5)时经过的平均时间，单位为s；
阻力曲线由最小二乘法计算得出；
8)根据步骤4)测量的标准环境状态下的大气压力、温度参数，通过以下校正系数K的公式计算标准环境状态下的每个速度点的校正系数K1：
式中：
RR——速度V时的滚动阻力；
R空气——速度V时的空气阻力；
RT——总运行阻力＝RR+R空气；
KR——滚动阻力的温度修正系数，取8.64×10-3/℃；
t——道路试验时大气温度，℃，即环境参数中的温度参数；
t0——标准大气温度＝20℃；
ρ——试验条件下空气密度，主要受环境参数中的大气压力和温度参数影响；
ρ0——标准环境状态(20℃,100kPa)下空气密度；
RR/RT和R空气/RT比应由汽车制造厂根据公司的正常数据来确定，也可采用下式得出的滚动阻力/总阻力的比值：
式中，M为车辆总重，单位为kg；且各种速度下的系数a1，b由下表给出：
| V(km/h) | a1 | b |
| 20 | 7.24×10-5 | 0.82 |
| 40 | 1.59×10-4 | 0.54 |
| 60 | 1.96×10-4 | 0.33 |
| 80 | 1.85×10-4 | 0.23 |
| 100 | 1.63×10-4 | 0.18 |
| 120 | 1.57×10-4 | 0.14 |
9)将步骤7)得到的每个速度点的车辆行驶阻力Fv1与步骤8)计算得到的标准环境状态下的每个速度点的校正系数K1相乘，得到标准环境状态下的校准后的阻力Fv1*K1，再利用最小二乘法计算得到校准后的阻力曲线；
10)进行当前环境状态下的动力性试验：以GB/T 12543-2009《汽车加速性能试验方法》中的原地起步加速为例，车辆预热后停在清洁、干燥、平摊的平直路面(纵向坡度不大于0.1％)上，以能获取最大加速度的操作方式进行加速，直到达到试验结束速度(90％最高车速向下圆整至5的倍数，不得超过100km/h)，车速每隔1km/h记录车辆行驶时间、行驶距离、加速度，并记录加速试验时当前环境状态下的环境参数，大气压力、温度、风速参数等信息，所述当前环境状态下的环境参数中的温度应在0℃～40℃，平均风速小于3m/s，气压约为100kpa(比如90～110kpa)，记录大气压力、温度、风速参数；
11)计算车辆在动力性试验中各个速度点(速度点之间间隔为1km/h)的整体受力Fv：
Fv＝Mav
式中：
Fv——速度为v时车辆受到的总力；
av——速度为v时车辆的加速度；
与步骤8)相同，计算在当前环境状态下各个速度点(速度区间与动力性试验的速度区间相同，速度间隔为1km/h)的校准系数K2，再
12)计算动力性试验时的车辆行驶阻力曲线：将步骤9)中计算得到的校准后的阻力Fv1*K1除以校准系数K2后得到该当前环境状态下的各个速度下的行驶阻力值(Fv1*K1)/K2；
13)将步骤12)中试验时计算得到的所述行驶阻力值(Fv1*K1)/K2减去步骤9)中标准环境状态下的校准后的阻力Fv1*K1，得到各个速度点下阻力差值(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)；
14)将步骤11)中试验环境下车辆整体受力Fv减去步骤13)中计算得到的各个速度点的阻力差值(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)，得到车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F；
F＝Fv-[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]
15)将步骤14)中计算得到的所述车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F除以车辆总重M，计算得出车辆在标准环境状态下的每个速度点的加速度a＝F/M；
16)利用步骤15)计算得到的所述加速度a，通过以下公式计算车辆达到每个速度所需的时间tv：
式中：
tv——速度v到速度v+1所需要的时间，单位为s；
dv——速度间隔，取1km/h；
a——校准至标准环境参数下的速度为v时车辆加速度，单位为m/s2；
则最终校准结果为动力性试验速度区间(如乘用车原地起步试验速度区间为0km/h-100km/h)中车辆达到每个速度所需时间的累加。
以上校准方法亦可以采用在动力性能台架上，将温度调整至标准状态进行试验，试验结果无需校准，但动力性能台架耗资巨大，且在台架上进行动力性能试验对台架损伤较大，得不偿失。最后需要指出的是，上述实施例二中的步骤1)-9)对应实施例一中的步骤1，步骤10)-11)对应实施例一中的步骤2，步骤12)-14)对应实施例一中的步骤3，步骤15)-16)对应实施例一中的步骤4，且实施例二为实施例一中的其中一种较优的实施方式。
上述本发明的校准方法可以作为软件程序或者计算机指令在非暂态计算机可读存储介质中执行或者在带有存储器和处理器的控制系统中执行，且其计算程序简单快速。在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种动力性能结果校准方法，其特征在于，所述校准方法包括：
步骤1：测量车辆质量和标准环境状态下的行驶阻力曲线：在标准环境状态下，测量车辆总重M和标准环境状态下的环境参数，进行车辆行驶阻力的减速滑行试验，记录每隔1km/h车速的时间、距离，从而计算得到每个速度点的车辆行驶阻力Fv1；通过校正系数K的公式计算标准环境状态下的每个速度点的校正系数K1：并计算得到标准环境状态下每个速度点校准后的行驶阻力为Fv1*K1；
步骤2：获取车辆动力性能数据：进行相应的动力性加速试验，每隔1km/h车速计算车辆行驶时间、行驶距离、加速度av；根据计算得出的所述加速度av与车辆总重M的乘积计算得出车辆每个速度点的整体受力Fv；根据所述动力性加速试验时测得的环境参数和校正系数K的公式，计算在当前环境状态下各个速度点的校准系数K2；
步骤3：通过计算标准环境状态下行驶阻力与当前环境状态行驶阻力，计算车辆整体受力变化：计算所述当前环境状态下车辆行驶阻力为(Fv1*K1)/K2；计算当前环境状态下车辆行驶阻力与标准环境状态下车辆行驶阻力的差值；最终得到车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F；
步骤4：通过受力变化计算得出车辆动力性能校准结果：根据阻力值F计算得出车辆在每个速度点的加速度a；根据所述加速度a计算车辆在相应动力性试验中每个速度点所需时间及距离，得到最终校准结果。
2.根据权利要求1所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，
步骤1中，所述校正系数K的公式具体为：
式中，RR为速度V时的滚动阻力；R空气为速度V时的空气阻力；RT为总运行阻力＝RR+R空气；KR为滚动阻力的温度修正系数，取8.64×10-3/℃；t为道路试验时大气温度，℃；t0为标准大气温度＝20℃；ρ为试验条件下空气密度；ρ0为标准环境状态下空气密度，
步骤3中，所述当前环境状态下车辆行驶阻力与标准环境状态下车辆行驶阻力差值具体为[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]；最终得到车辆在标准环境状态下各个速度点的阻力值F＝Fv-[(Fv1*K1)/K2-(Fv1*K1)]。
3.根据权利要求1所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，步骤2中的所述当前环境状态包括：温度在0℃～40℃，平均风速小于3m/s，气压为100kPa。
4.根据权利要求1所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，步骤1中的所述减速滑行试验包括：在清洁、干燥、平摊的平直路面上测量行驶阻力，车辆以130km/h、100km/h、90km/h、75km/h或者70km/h的初速度开始滑行，待车辆静止时试验结束，试验需往返进行，至少进行3组试验，滑行时关闭能量回收功能，档位置于空挡，不得使用刹车。
5.根据权利要求1～4之一所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，根据记录的车速、时间、距离，求得各个车速下平均时间、平均距离，并通过以下公式计算每个速度点的车辆行驶阻力Fv1：
式中：
Fv1——速度为v时的车辆行驶阻力，单位为N；
tv-5——车辆由初速度滑行至车速为vkm/h-5km/h时经过的平均时间，单位为s；
tv+5——车辆由初速度滑行至车速为vkm/h+5km/h时经过的平均时间，单位为s；
车辆行驶阻力的阻力曲线由最小二乘法计算得出。
6.根据权利要求1所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，在步骤1中，采用下式得出的滚动阻力/总阻力的比值：
式中，各种速度下的系数a1，b由下表给出：
M为车辆总重，单位为kg。
7.根据权利要求1所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，在步骤2中，所述动力性加速试验具体为GB/T 12543-2009《汽车加速性能试验方法》中要求的原地起步加速试验。
8.根据权利要求1所述的动力性能结果校准方法，其特征在于，在步骤4中还包括：
通过以下公式计算车辆达到每个速度所需的时间tv：
式中：
tv——速度v到速度v km/h+1km/h所需要的时间，单位为s；
dv——速度间隔，取1km/h；
a——车辆在每个速度点的加速度，单位为m/s2；
则最终校准结果为动力性试验速度区间中车辆达到每个速度所需时间的累加。
9.一种动力性能结果校准系统，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至8任一项所述的动力性能结果校准方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至8任一项所述的动力性能结果校准方法。
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