專利名稱：一種汽車極限工況下輪胎側偏角測試方法
技術領域：
本發(fā)明屬于汽車控制和檢測領域，更具體的說是涉及一種汽車極限工況下輪胎側偏角測試方法
背景技術：
汽車在行駛過程中，由于路面?zhèn)认騼A斜、側向風或曲線行駛時汽車受到離心力等作用，車輪中心受到懸架對其作用的側向力Fy，相應的在地面上產生地面?zhèn)认蚍醋饔昧Y，即側偏力。在側偏力作用時，車輪行駛的速度方向偏離車輪旋轉平面，車輪接觸印跡中心線不再與車輪平面平行，兩者之間的夾角稱為輪胎側偏角，其中，側偏力與輪胎側偏角之間的關系稱為輪胎的側偏特性。橡膠輪胎的側偏特性直接影響整車轉向特性和操縱穩(wěn)定性，是汽車動力學穩(wěn)定性控制的基礎。左右側車輪決定了車軸的側偏特性，前后軸側偏特性組合決定了整車的轉向特性，包括過多轉向、不足轉向和中性轉向。良好操縱穩(wěn)定性的汽車應具有適度的不足轉向特性，但汽車瞬態(tài)轉向特性與行駛工況有關，如側向加減速、縱向加減速、車廂側傾等，這些因素造成當汽車制動、加速和轉向時，整車質量向前輪、后輪和外側車輪轉移，從而，進一步惡化了輪胎的側偏特性。廣義上說，決定整車轉向特性的車輪側偏角，除了上述側偏角之夕卜，還包括懸架變形轉向和車廂側傾轉向。所以準確獲取實車行駛工況下的輪胎側偏角是比較困難的，特別是在大方向盤轉角時加速、制動的極限工況下，懸架非線性程度增加，測量條件進一步惡化。在高附著路面，輪胎側偏特性在輪胎側偏角較小時(小于8° )，側偏力和輪胎側偏角之間近似線性關系，在輪胎側偏角大于10°時，非線性關系明顯。在低附著路面，對應的輪胎側偏角更小，這種結論僅限于汽車垂直載荷和輪胎姿態(tài)恒定的情況，而在實際行駛中，汽車垂直載荷和輪胎姿態(tài)恒定是不能滿足的?，F(xiàn)有技術中，對輪胎側偏角的獲取有基于動力學模型的觀測和基于實際傳感器的測量兩種方法。基于動力學模型的觀測方法在實際動力學穩(wěn)定性控制中廣泛采用。汽車輪胎側偏角的估算屬于汽車狀態(tài)估計，常用的有卡爾曼濾波、滑模觀測器、自適應觀測器等。美國斯坦福大學基于輪胎回正力矩設計非線性觀測器來估計輪胎側偏角。輪胎側偏剛度的估計方法主要有最小二乘直接方法、加速度變化率方法等。這些方法主要根據(jù)整車運動參數(shù)推測計算車輪姿態(tài)，由輪胎側偏剛度和小側偏角之間的關系導出輪胎側偏角。這些方法在汽車大方向盤轉角時的加速和制動工況時，數(shù)據(jù)收斂速度和精度受到影響，因此不再適用?；趯嶋H傳感器的測量方法，目前主要是基于裝在車輪上的雙向光學速度傳感器，最典型的是Datron-kistler公司的SFII。其成本昂貴，測量信息單一。其他基于GPS的測量方法，一般只能直接獲取到車身側偏信息，在極限工況下對輪胎側偏角的導出誤差明顯。 發(fā)明內容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種測試精度高、操作簡便、能夠獲取較多的汽車運動參數(shù)且成本相對較低的汽車輪胎側偏角測試方法。本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案:本發(fā)明汽車極限工況下輪胎側偏角測試方法，其特點是:設置包括拉線位移傳感器、GPS基站、GPS移動站的測量系統(tǒng)；所述拉線位移傳感器的傳感器金屬頭安裝在汽車前軸上距離汽車左前輪中心C點為e的位置處，所述拉線位移傳感器的接線端安裝在汽車左轉向節(jié)臂上距離汽車左前輪中心C點為d的位置處，由所述拉線位移傳感器實時測量所述傳感器金屬頭與所述接線端之間的距離f ;所述GPS基準站與汽車的有效距離為30公里，所述GPS基準站實時發(fā)送載波相位差分RTK改正數(shù)；所述GPS移動站包括主天線和副天線；所述主天線安裝在汽車質心所在的垂直于路面的直線與車頂?shù)慕稽cA處，所述副天線安裝與主天線之間距離為a的車頂尾部B處，所述A與B的連線平行于汽車車身縱軸線；所述GPS移動站實時接收所述載波相位差分RTK改正數(shù)，并通過所述載波相位差分RTK改正數(shù)實時計算所述主天線沿水平面的移動速度uA、所述副天線沿水平面的移動速度uB、以及uA方向與正北方向的夾角仏、uB方向與正北方向的夾角I ;汽車行駛過程中輪胎側偏角α由式(I)計算獲得:Ct=Ct3-Ct1(I)式⑴中α 3為車輪平面ρρ與汽車車身縱軸線之間的夾角，α:為汽車左前輪中心C點的速度方向與汽車車身縱軸線之間的夾角；所述Ci3由式(2)計算獲得:
權利要求
1.一種汽車極限工況下輪胎側偏角測試方法，其特征是:設置包括拉線位移傳感器(I)、GPS基站(8 )、GPS移動站的測量系統(tǒng)； 所述拉線位移傳感器(I)的傳感器金屬頭安裝在汽車前軸(3)上距離汽車左前輪中心C點(7 )為e的位置處，所述拉線位移傳感器(I)的接線端安裝在汽車左轉向節(jié)臂(2 )上距離汽車左前輪中心C點(7)為d的位置處，由所述拉線位移傳感器(I)實時測量所述傳感器金屬頭與所述接線端之間的距離f ; 所述GPS基準站(8)與汽車的有效距離為30公里，所述GPS基準站(8)實時發(fā)送載波相位差分RTK改正數(shù) 所述GPS移動站包括主天線(5)和副天線(6);所述主天線(5)安裝在汽車質心所在的垂直于路面的直線與車頂?shù)慕稽cA處，所述副天線(6)安裝與主天線(5)之間距離為a的車頂尾部B處，所述A與B的連線平行于汽車車身縱軸線(9);所述GPS移動站實時接收所述載波相位差分RTK改正數(shù)，并通過所述載波相位差分RTK改正數(shù)實時計算所述主天線(5)沿水平面的移動速度uA、所述副天線(6)沿水平面的移動速度uB、以及uA方向與正北方向的夾角φ/、uB方向與正北方向的夾角隊； 汽車行駛過程中輪胎側偏角α由式(I)計算獲得:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車極限工況下輪胎側偏角測試方法，其特征是設置包括拉線位移傳感器、GPS基站、GPS移動站的測量系統(tǒng)；拉線位移傳感器用于測量車輪平面pp與汽車車身縱軸線之間的夾角α3；GPS基準站用于實時發(fā)送載波相位差分RTK改正數(shù)，GPS移動站通過接收的載波相位差分RTK改正數(shù)，計算汽車左前輪中心點的速度方向與汽車車身縱軸線之間的夾角α1，α3與α1之差即為輪胎側偏角。本發(fā)明采用拉線位移傳感器和GPS設備組成測量系統(tǒng)，可以精確測量極限工況下的汽車輪胎側偏角，操作簡便、成本低廉。
文檔編號B60W40/10GK103253272SQ20131018086
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權日2013年5月15日
發(fā)明者張小龍, 陳彬, 王啟永 申請人:安徽農業(yè)大學