一种同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法

摘要

本发明涉及一种同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法，进行多次自由滑行试验，记录试验中过程数据时间t、车速v和滑行距离s；设定空气阻力系数和滚动阻力系数的计算上、下限；选出参考曲线，计算滑行阻力、减速度和滑行时间；求得试验曲线、计算曲线的重合度以及距离与时间三者的误差值；本发明的益处为：解决了车企研发过程中空气阻力系数与滚动阻力系数获取困难且获取成本高的难题，且能与车企的整车仿真计算模型进行高效的匹配。

说明书

技术领域

本发明涉及一种同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法，属于新能源汽车领域。

背景技术

车辆在行驶过程中会受到空气阻力、滚动阻力、加速阻力以及坡道阻力，其中加速阻力与坡道阻力与行驶工况相关，空气阻力和滚动阻力与车辆行驶工况无关且同时存在不可分割。

我国汽车产销虽然全球第一，但是自主品牌份额很少且单车利润低，自主品牌前景不容乐观。国外正向开发的新车型往往周期长费用高，国内在新车型开发过程中自主品牌为了缩短开发周期节省开发费用，大都采用逆向开发且省略了很多试验验证的环节。

车辆开发过程中空气阻力系数与滚动阻力系数是两个很关键的参数。空气阻力系数通常采用汽车油泥模型做风洞试验中获得，但国内车企几乎没有风洞试验设备且风洞试验费用昂贵；滚动阻力系数通过单独做轮胎试验获得。两者是分开测量的，由于风洞试验的油泥模型与实车大小不是一比一，且最终量产车与最初的方案会有一定的变化，这就导致了风洞试验的结果有可能会出现较大的误差。

发明内容

为解决空气阻力系数与滚动阻力系数获取困难且获取成本高的问题，本发明提供一种同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法，包括如下步骤，

步骤1)，在车辆试验质量为m的条件下，参照GBT-12536汽车滑行试验法将车辆置于水平直线车道上以初速度100km/h或者车辆最高车速的95％，进行数次自由滑行试验直至车辆完全停住为止；记 录试验中过程数据时间t、车速v和滑行距离s；同时，设定空气阻力系数Cd和滚动阻力系数f的计算上、下限；

步骤2)，从步骤1)的数组试验数据中选出一组时间和车速曲线重合度最大、试验时间和滑行距离误差最小的曲线作为参考曲线；取所述曲线滑行的初始车速，记作Vmax；

步骤3)，把Vmax按照间隔X千米/小时，作递减等分得到一组速度数组，记作speed；

步骤4)，将步骤1)设定的空气阻力系数Cd、滚动阻力系数f以及步骤3)得到的速度speed，带入公式(1)计算滑行阻力Fr，

$\mathrm{Fr}=\mathrm{mgf}+\frac{\mathrm{CdA}}{21.15}{\mathrm{Speed}}^2---\left(1\right)$

公式(1)中的m为车辆试验质量，整备质量与试验时装载质量之和；g为重力加速度；A为迎风面积；

步骤5)，将步骤4)得到的行阻力Fr带入公式(2)计算减速度Acc；

$\mathrm{Acc}=\frac{-\mathrm{Fr}}{\mathrm{\delta m}}---\left(2\right)$

其中，δ为考虑车轮转动惯量的试验车辆旋转质量换算系数；

步骤6)，将步骤5)得到的减速度Acc，代入公式(3)计算滑行时间Time；

$\mathrm{Time}=\frac{d_{\mathrm{Speed}}}{d_{\mathrm{Acc}}}---\left(3\right)$

其中，

d_Speed为速度Speed的微分；d_Acc为加速度Acc的微分；

步骤7)，根据公式(4)求得试验曲线距离s，

$s={\int }_0^{\max \left(t\right)}\mathrm{vdv}---\left(4\right)$

其中，max(t)为时间积分的上限，即时间t的最大值；

根据公式(5)求得计算曲线距离Range，

$\mathrm{Range}={\int }_0^{\max \left(\mathrm{Time}\right)}\mathrm{Speed><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow>}$

其中，max(Time)为时间积分的上限，即时间Time的最大值；

步骤8)，求得试验曲线、计算曲线的重合度以及距离与时间三者的误差值；

步骤9)，如果误差值在2％以内结束试验，否则重复步骤1)至步骤8)。

进一步地，所述步骤1)还包括，

试验至少往返各滑行三次。

进一步地，所述步骤1)还包括，

所述空气阻力系数Cd的计算上限为0.28，计算下限为0.4；

所述滚动阻力系数f的计算上限为0.008，计算下限为0.02。

进一步地，所述步骤3)还包括，

所述X为正数且X<1，通常取X为0.1。

本发明的益处为：解决了车企研发过程中空气阻力系数与滚动阻力系数获取困难且获取成本高的难题，且能与车企的整车仿真计算模型进行高效的匹配。

附图说明

图1是本发明同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法的空气阻力系数Cd过大的曲线图；

图2是本发明同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法的空气阻力系数Cd过小的曲线图；

图3是本发明同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法的滚动阻力系数f过大的曲线图；

图4是本发明同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法的滚动阻力系数f过小的曲线图；

图5是本发明同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法的空气阻力系数Cd和滚动阻力系数f重合时的曲线图。

具体实施方式

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1所示，本实施例提供一种同时获得车辆空气阻力系数与滚动阻力系数的测量方法，

步骤1)，在车辆试验质量为m的条件下，参照GBT-12536汽车滑行试验法将车辆置于水平直线车道上以初速度100km/h或者车辆最高车速的95％，进行数次自由滑行试验直至车辆完全停住为止；记录试验中过程数据时间t、车速v和滑行距离s；同时，设定空气阻力系数Cd和滚动阻力系数f的计算上、下限；

步骤2)，从步骤1)的数组试验数据中选出一组时间和车速曲线重合度最大、试验时间和滑行距离误差最小的曲线作为参考曲线；取所述曲线滑行的初始车速，记作Vmax；

步骤3)，把Vmax按照间隔X千米/小时，作递减等分得到一组速度数组，记作speed；

步骤4)，将步骤1)设定的空气阻力系数Cd、滚动阻力系数f以及步骤3)得到的速度speed，带入公式(1)计算滑行阻力Fr，

$\mathrm{Fr}=\mathrm{mgf}+\frac{\mathrm{CdA}}{21.15}{\mathrm{Speed}}^2---\left(1\right)$

公式(1)中的m为车辆试验质量，整备质量与试验时装载质量之和；g为重力加速度；A为迎风面积；

步骤5)，将步骤4)得到的行阻力Fr带入公式(2)计算减速度Acc；

$\mathrm{Acc}=\frac{-\mathrm{Fr}}{\mathrm{\delta m}}---\left(2\right)$

其中，δ为考虑车轮转动惯量的试验车辆旋转质量换算系数；

步骤6)，将步骤5)得到的减速度Acc，代入公式(3)计算滑行时间Time；

$\mathrm{Time}=\frac{d_{\mathrm{Speed}}}{d_{\mathrm{Acc}}}---\left(3\right)$

其中，

d_Speed为速度Speed的微分；d_Acc为加速度Acc的微分；

步骤7)，根据公式(4)求得试验曲线距离s，

$s={\int }_0^{\max \left(t\right)}\mathrm{vdv}---\left(4\right)$

其中，max(t)为时间积分的上限，即时间t的最大值；

根据公式(5)求得计算曲线距离Range，

$\mathrm{Range}={\int }_0^{\max \left(\mathrm{Time}\right)}\mathrm{Speed><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow>}$

其中，max(Time)为时间积分的上限，即时间Time的最大值；

步骤8)，求得试验曲线、计算曲线的重合度以及距离与时间三者的误差值；

步骤9)，如果误差值在2％以内结束试验，否则重复步骤1)至步骤8)。

在优选方案中，所述步骤1)还包括，试验至少往返各滑行三次。

在优选方案中，所述步骤1)还包括，所述空气阻力系数Cd的计算上限为0.28，计算下限为0.4；所述滚动阻力系数f的计算上限为0.008，计算下限为0.02。

在优选方案中，所述步骤3)还包括，X为正数且X<1，通常取X为0.1。Speed为一组等差递减数组，其数组初始值为Vmax。

车辆高速行驶时Cd影响较大，低速行驶时f影响较大。Cd：当计算曲线(蓝色曲线)在高速区间偏离试验曲线(虚线曲线中黑色实线曲线)时表示Cd值需要调整。如图2和图3所示，当计算曲线在试验曲线下面时表示Cd值过大，反之Cd值过小。f：当计算曲线(蓝色曲线)在低速区间偏离试验曲线(虚线曲线中黑色实线曲线)时表示f值需要调整。如图4所示，当计算曲线在试验曲线下面时表 示f值过大，反之f值过小。如图5所示，当两组曲线重合度较好时，这时Cd和f基本与试验车辆相符。

以上仅是本发明的一个优选实施例，所述具体实施方式只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围。