專利名稱：測量車輛最大爬坡度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種車輛性能檢測方法，尤其涉及一種測量車輛最大爬坡度的方法。

背景技術：
最大爬坡度是車輛性能的一項重要指標。目前，在汽車檢測領域中，測量汽車最大爬坡度有兩種方法 1)道路試驗直接在道路上進行測量，這是最準確的試驗方法，但這種方法對試驗場地要求較高，需要建設固定角度的坡道。但是由于車輛最大爬坡度原本就是未知的待測參數(shù)，因此需多次搭建不同固定角度的坡道，這樣建設成本很高； 2)臺架試驗通過道路滑行數(shù)據(jù)計算道路載荷，將計算得到的道路載荷加載到底盤測功機上進行測量，該方法的前提是底盤測功機必須能對道路載荷進行準確模擬。因此，這種方法對底盤測功機要求較高。
現(xiàn)有的汽車滑行試驗方法(GB12536-90)用于考察車輛傳動系統(tǒng)的基本性能，這種方法的試驗條件如下所述 滑行初速度只達到50km/h； 瀝青或水泥路面，且所述瀝青或水泥路面需要清潔干燥、較平直，且縱向坡度需要控制在0.1％以內(nèi)，同時長度不小于2000m、寬度不小于6m)；以及 其他氣象條件的要求一般(無雨無霧；相對濕度小于95％；平均風速不大于3m/s，氣溫控制在0～40℃)。
但是，這種方法僅測量汽車從滑行初速度到零速度的滑行距離，通過測得的滑行距離來考察車輛傳動系統(tǒng)的基本性能，而并沒有提供一種可靠地獲得專門針對車輛最大爬坡度的測量方法。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決現(xiàn)有技術中的上述問題之一。
為此，本發(fā)明提出了一種簡單、可靠的測量車輛最大爬坡度的方法，從而能夠在試驗場地要求不高的條件下獲得可靠的車輛最大爬坡度。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種測量車輛最大爬坡度的方法，包括以下步驟 在平地上使所述車輛以預定的初速度空檔滑行，以獲得所述車輛的阻力曲線；獲得所述車輛的驅(qū)動力曲線；分別計算出所述驅(qū)動力曲線和所述阻力曲線上相同速度對應的驅(qū)動力和阻力的差值，并選擇一個最大差值，以獲得沿著車輛的行進方向上的所述最大的凈驅(qū)動力ΔFmax；以及計算所述車輛的最大爬坡度α＝arcsin(ΔFmax/G)，其中α表示所述車輛的最大爬坡度，G表示所述車輛的重量。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的測量方法通過車輛在平地上的空檔滑行實驗而求得不同速度下的阻力，并分別與相同速度對應的車輛驅(qū)動力進行比較得到該車輛的最大凈驅(qū)動力，從而以簡單可行的測試手段實現(xiàn)車輛最大爬坡度的性能檢測，解決了現(xiàn)有技術中道路試驗對場地要求嚴格或者臺架試對試驗設備要求較高的問題。
本發(fā)明不僅對試驗場地要求不高，并且能夠得到較可靠的車輛最大爬坡度測量結果。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。



本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中 圖1為本發(fā)明的測量車輛最大爬坡度方法的步驟流程圖； 圖2為本發(fā)明實施例的測量汽車爬坡度方法的步驟流程圖； 圖3為本發(fā)明實施例的汽車爬坡度測量方法對應的測量值和阻力計算值列表； 圖4為本發(fā)明實施例的汽車爬坡度測量方法的速度-阻力曲線與對應的汽車的一檔驅(qū)動力-速度曲線示意圖；和 圖5為計算汽車斜坡度的力平衡狀態(tài)示意圖。

具體實施例方式 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
現(xiàn)在，結合圖1對本發(fā)明的測量車輛最大爬坡度的方法作出總體說明。如圖所示，首先在平地上使需要測量的車輛以預定的初速度空檔滑行，以獲得車輛的阻力曲線(步驟12)，然后獲得車輛的驅(qū)動力曲線(步驟14)。對于一定型號的車輛其驅(qū)動力大小是固定的，驅(qū)動力曲線也固定。因此，這里步驟12和步驟14可以沒有先后次序之分，或者步驟12和步驟14的次序交換。在獲得上述兩種曲線之后，分別計算兩曲線上相同速度對應的各個驅(qū)動力和阻力之間的差值，并從中獲得一個最大差值(步驟16)，以獲得沿著車輛的行進方向上的最大的凈驅(qū)動力。最后，根據(jù)下面公式計算車輛的最大爬坡度α＝arcsin(ΔFmax/G)，其中α表示車輛的最大爬坡度，G表示車輛的重量(步驟18)。
下面將參照附圖來詳細描述根據(jù)本發(fā)明的測量車輛最大爬坡度的方法，且以汽車作為車輛的實例來進行說明，例如中國深圳市比亞迪公司生產(chǎn)的F3型汽車。需要說明的是該實施例僅出于示例的目的，不是用來限定本發(fā)明的保護范圍，普通技術人員顯然可以將其應用到拖拉機、卡車、越野車等的車輛的最大爬坡度的測量方法中。
其中，測得該汽車的質(zhì)量M為1200kg，根據(jù)國家標準要求，得到滿載情況下汽車的質(zhì)量1575kg，并求得對應的汽車重量G＝15435N。
下面請參考圖2，該圖為本發(fā)明實施例的汽車爬坡度測量方法的步驟流程圖。如圖2所示，首先啟動并加速汽車，以將汽車加速到預定的初始速度，并使汽車以該初始速度開始空檔滑行(步驟102)。通常，優(yōu)選汽車具有的初始速度為其設計最高車速的大約0.6～0.75倍，最好為設計最高車速的0.65倍。這是因為大部分車型的最高車速的0.6～0.75倍約在120km/h左右，在該車速下滑行對道路要求不是很高，同時測量速度點覆蓋滑行曲線60％～75％，又能很好的保證擬合曲線的準確性。在該實施例中，將汽車的初始速度設定為120km/h。
然后，在汽車的空檔滑行過程中，測量不同速度對應的滑行時間(步驟104)。這里，為方便測量，可以預定的速度間隔將初始速度分為多個速度值作為測量點進行測量，并獲得與這些測量點速度值對應的滑行時間。例如在本實施例中，設定測量的速度間隔為5km/h，即從初始滑行速度120km/h開始，測量每減少5km/h的速度值對應的滑行時間，直至速度減少為0。但是，需要指出的是，本發(fā)明不局限于5km/h的速度間隔，能夠得到汽車的阻力曲線的測量方法均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。在該數(shù)值附近任意便于實際測量操作，且具有較小測量誤差的數(shù)值均可適用。例如，在汽車滑行過程中兩個測量點之間對應的速度間隔可以是任意變化的。當然，若設定的測量速度間隔太大或太小，或者是變化的，一是在實際測量過程中不方便操作，二是測量的誤差較大。
這里，測量的滑行時間可以是汽車從開始滑行到每個測量點對應速度值所需的總時間大小，也可以是相鄰兩個測量點速度值之間的滑行時間間隔，即滑行過程中汽車每減少預定速度間隔所需的滑行時間?；袝r間的測量可以使用五輪儀。需要說明的是，利用五輪儀測量滑動時間只是出于示例的目的，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。普通技術人員顯然知道，可以利用其他合適的時間測量儀器、例如計時器等來測量所述時間。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，滑行時間是進行多次汽車滑行試驗取得的平均值，從而通過多次測量求平均值而進一步減少測量過程中存在的誤差，提高滑行時間的測量精度。例如，本實施中滑行時間是通過重復10次步驟102及步驟104取得的相鄰測量點之間間隔的滑行時間平均值。關于各車速對應的該滑行時間平均值ΔT的大小請參考圖3對應列數(shù)值。
在確定各個測量點速度值及其對應的滑行時間之后，根據(jù)各測試點速度對應的滑行時間及汽車的質(zhì)量，分別計算出與各個測量點速度值對應的阻力(步驟106)。或者，本發(fā)明的阻力測量方法也可以是在一定滑行時間間隔內(nèi)，測量各個時間點對應的滑行速度值，由此得到相應的汽車阻力曲線。
阻力計算可以使用下面的經(jīng)驗公式 其中Fall表示阻力，M為汽車的質(zhì)量，ΔV為預定的速度間隔，即兩相鄰測試點對應的速度值之差，及ΔT為汽車在相鄰兩個速度值之間的滑行時間。對于本實施例的F3汽車，如上文所述在其質(zhì)量、速度間隔及滑行時間確定之后，則計算得到各個測量點速度值對應的阻力大小。各車速對應的阻力Fall具體結果如圖3的表格對應列數(shù)值所示。但是，需要指出的是，阻力計算不局限于是上述具體實施例的經(jīng)驗公式，本技術領域其他公知的平地滑行阻力計算方法也可適用。
接著，根據(jù)各個測量點的速度及其對應的計算阻力，從而獲得汽車的阻力曲線(步驟108)。之后，根據(jù)汽車一檔驅(qū)動力曲線和阻力曲線，分別計算出對應相同速度值的汽車的一檔驅(qū)動力與阻力之間的差值(步驟110)。對于本技術領域的普通技術人員來說，顯然對于一定型號的汽車其驅(qū)動力大小也是固定的。因此，據(jù)此可預先確定汽車的一檔驅(qū)動力與速度的對應關系曲線。并且隨著汽車的檔位越低，其發(fā)動機的驅(qū)動力越大。即，在相同阻力大小下，一檔下才可能獲得最大的驅(qū)動力與阻力的差值。因此，在一檔驅(qū)動力曲線與阻力曲線對應的速度范圍內(nèi)，通過比較一檔驅(qū)動力與阻力的大小可確定對應相同測量點速度值的差值。
對于本實施的F3汽車，其一檔驅(qū)動力-速度關系曲線如圖4中Ft所示。并且，根據(jù)上文所述步驟求得的阻力與其對應的速度值進行繪制，可獲得如圖4中Fall所示的速度-阻力曲線。
根據(jù)上述分別計算得到的差值，從中獲得最大的差值(步驟112)，即汽車沿著行進方向上的最大的凈驅(qū)動力ΔFmax。
通過圖4所示曲線可以更容易地確定一檔驅(qū)動力與阻力最大差值對應的速度值。如圖所示，一檔驅(qū)動力Ft與阻力Fall最大差值點在一檔最大驅(qū)動力對應的速度附近，例如該圖中可以看出在大概35km/h位置處。從而，通過計算能夠確定一檔驅(qū)動力與阻力最大差值。
然后，利用該最大差值及公式α＝arcsin(ΔFmax/G)可確定汽車的最大爬坡度(步驟114)。其中，α表示汽車的最大爬坡度，G表示汽車的重量。
下面參照圖5所示汽車在斜坡度α的力平衡狀態(tài)示意圖，并結合力學平衡原理求出汽車的最大爬坡度。
結合圖5可知，公式α＝arcsin(ΔFmax/G)表示在傾斜角為α的斜坡上，汽車的一檔驅(qū)動力Ft、阻力Fall、支持力N以及重量G達到力平衡的狀態(tài)。ΔFmax為一檔驅(qū)動力Ft與阻力Fall構成的合力，即最大凈驅(qū)動力ΔFmax的最大值。根據(jù)物理力平衡及正弦函數(shù)原理可知，這時對應的角度α最大。根據(jù)上述公式以及確定的各個參數(shù)，從而能夠獲得汽車在能夠達到的最大爬坡度。
這時，利用公式α＝arcsin(ΔFmax/G)可計算得到α為20.36°，并且根據(jù)公式i＝tanα，可求得該汽車相應的百分比表示爬坡度i＝37.1％。比亞迪F3汽車實際設計的最大爬坡度為36％，因此證明根據(jù)本發(fā)明的汽車爬坡度測量方法可以得到較為可靠的測量結果。
另外，從圖4提供的曲線可以容易看出，在一檔驅(qū)動力曲線斜率大于阻力曲線斜率的情況下，最大差值產(chǎn)生在一檔最大驅(qū)動力與其對應阻力位置處，圖示的實施例是在大概35km/h速度附近。通常汽車一檔驅(qū)動力的曲線斜率大于對應阻力的曲線斜率，因此，根據(jù)不同汽車的一檔驅(qū)動力-速度曲線和對應測量所得的速度-阻力曲線，也可以首先確定與一檔最大驅(qū)動力對應的速度值、及該速度值對應的阻力，從而求得對應相同速度值的阻力與一檔驅(qū)動力之間的最大值，據(jù)此計算出相應的最大爬坡度?；蛘?，根據(jù)車輛最大一檔驅(qū)動力對應的速度值，直接測量出該速度下車輛在平地空檔滑行的摩擦力大小，從而得到對應車輛的最大爬坡度。
上述雖然結合了汽車對最大車輛的爬坡度進行了描述，但是普通技術人員顯然可以將其應用到拖拉機、卡車、越野車等的車輛的最大爬坡度的測量方法中。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
1.一種測量車輛最大爬坡度的方法，其特征在于，包括以下步驟
在平地上使所述車輛以預定的初速度空檔滑行，以獲得所述車輛的阻力曲線；
獲得所述車輛的驅(qū)動力曲線；
分別計算出所述驅(qū)動力曲線和所述阻力曲線上相同速度對應的驅(qū)動力和阻力的差值，并選擇一個最大差值，以獲得沿著車輛的行進方向上的所述最大的凈驅(qū)動力ΔFmax；以及
計算所述車輛的最大爬坡度α＝arcsin(ΔFmax/G)，其中α表示所述車輛的最大爬坡度，G表示所述車輛的重量。
2.如權利要求1中所述的方法，其特征在于，獲得所述車輛的阻力曲線的步驟進一步包括
將車輛加速到預定的初速度并以該初速度空檔滑行；
在所述車輛的空檔滑行過程中、測量不同速度所對應的時刻；以及
利用所述速度和與所述速度對應的時刻以及所述車輛的質(zhì)量來獲得與所述速度對應的阻力，以獲得所述車輛的阻力曲線。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述阻力通過如下公式計算
其中Fall為阻力，M為車輛的質(zhì)量，ΔV為兩個相鄰速度之間的差值，及ΔT為ΔV所對應的時間間隔。
4.如權利要求1中所述的測量車輛最大爬坡度的方法，其特征在于，所述驅(qū)動力曲線為所述車輛的一檔驅(qū)動力曲線。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述初速度為所述車輛最高車速的0.6～0.75倍。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述初速度為所述車輛最高車速的0.65倍。
7.如權利要求3所述的方法，其特征在于，利用五輪儀測量所述時間間隔。
8.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述兩個相鄰速度之間的差值為5千米/小時。
9.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述時間間隔為經(jīng)過多次重復試驗所獲得的平均時間間隔。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述試驗的重復次數(shù)為10次。
全文摘要
一種測量車輛最大爬坡度的方法，包括以下步驟在平地上使所述車輛以預定的初速度空檔滑行，以獲得所述車輛的阻力曲線；獲得所述車輛的驅(qū)動力曲線；分別計算出所述驅(qū)動力曲線和所述阻力曲線上相同速度對應的驅(qū)動力和阻力的差值，并選擇一個最大差值，以獲得沿著車輛的行進方向上的所述最大的凈驅(qū)動力ΔFmax；以及計算所述車輛的最大爬坡度α＝arcsin(ΔFmax/G)，其中α表示所述車輛的最大爬坡度，G表示所述車輛的重量。本發(fā)明能夠在試驗場地要求不高的條件下測得較為可靠的車輛最大爬坡度。
文檔編號G01M17/007GK101738321SQ20081022589
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權日2008年11月5日
發(fā)明者劉永勝, 張惠林, 曹寶華 申請人:比亞迪股份有限公司