[发明专利]多工况轮胎力学特性测试车及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于轮胎动力学性能测试装置及其测试方法，具体涉及一种分布式电驱动的多工况轮胎力学测试车及测试方法，可为轮胎动力学研究提供多工况测试数据、为轮胎与整车的匹配提供技术支持、为道路摩擦系数检测与评估提供技术手段。

背景技术

轮胎是汽车上重要的部件。整车与地面间的作用力都通过轮胎传递。轮胎力学特性是车辆动力学研究中的基础性环节，轮胎的材料、结构等的复杂性使得轮胎特性的理论研究还很不成熟。为深入了解轮胎的力学特性人们开发了各种轮胎特性测试设备。按设备的使用场地不同可分为两种：室内轮胎实验台，室外轮胎试验拖车。其中室内实验台具有成本低、工况易于实现和控制等优点。但室内实验台的道路模拟很难与真实试验场道路的摩擦系数一致。这方面室外轮胎试验拖车有一定的优势，它可以开到指定试验场地进行实验。但室外拖车也有很多缺点和不足，一般试验拖车的造价都很高，维护和使用成本也较大，拖车的运动姿态也比较难以控制。由以上看出目前的室内、外轮胎试验设备都有其不足之处。

轮毂电机在最近几年受到广泛关注。基于轮毂电机的分布式驱动电动车改变了传统车辆的中央驱动方式，使得车辆的驱动、制动等工况更方便控制。将轮毂电机技术引入轮胎试验设备的开发也将进一步推动轮胎试验技术的进步。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有轮胎测试系统和方法存在的缺陷，提出一种多工况轮胎力学特性测试车及测试方法，基于该测试车，能够实现在指定的载荷、速度、胎压条件下实现轮胎的驱动、制动、滚动阻力、侧偏、侧偏/纵滑复合、转偏、稳态、瞬态等多工况的模拟和测试，同时也可以获得轮胎与路面间的摩擦系数。

本发明多工况轮胎力学特性测试车，包括4个分别通过转向支架连接在测试车底盘上的电动轮运动单元，设置在测试车底盘上的控制台、电池、非接触速度传感器、惯量测试单元（IMU），通过调整滑台设置在测试车底盘上的重块，所述的每个电动轮运动单元包括：轮毂电机、转向伺服电机、车轮转向角传感器、轮胎六分力传感器、装置被测试轮胎的轮胎连接盘和车轮支架；

所述的车轮支架通过转向伺服电机5铰连在转向支架上，轮毂电机通过轮胎六分力传感器固连在车轮支架上，装置被测试轮胎的轮胎连接盘固连在轮毂电机的转子上，车轮转向角传感器设置在转向伺服电机的自由端上；

所述的轮毂电机和转向伺服电机与控制台中的驱动控制板相联接，以实现轮胎的滚动和转向控制。所述的车轮转向角传感器、轮胎六分力传感器、非接触速度传感器、惯量测试单元（IMU）通过数据线分别与控制台中的中央控制器通讯联接，以实现轮胎转向角和六分力及车辆的纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度的测量数据采集。

采用本发明多工况轮胎力学特性测试车进行轮胎力学特性测试时，将测试轮胎通过轮辋连接在轮胎连接盘上。

轮胎在指定工况下滚动时，其受到的六分力由轮胎六分力传感器测得。

通过增减重块的数量可以改变整车的载荷，通过调节滑台可以改变重块在底盘上的位置，从而改变前后轮荷分配。非接触速度传感器在测试车行驶时可以测出车辆的纵向速度和侧向速度。

惯量测试单元在测试车行驶时可以测出车辆的纵向加速度、侧向加速度和横摆角速度，惯量测试单元的数据线与控制台连接，将测试数据传送给控制终端。

本发明的测试系统可用于轮胎的侧偏、纵滑、侧偏纵滑复合、滚动阻力、转偏等特性试验，获得轮胎在各工况下的试验特性曲线。

本发明提出了一种基于本发明测试车实现多工况测试的试验方法。其中试验工况如下:

1、轮胎侧偏特性的测试

a.通过重块位置调节滑台选择垂直载荷，使前后轮处于不同的指定载荷；

b.让测试车直线行驶（各轮无转向角）至指定速度，给两前轮或两后轮施加确定的相反方向的转向角，此时车辆行驶阻力增加，调整未施加转向角的两个车轮电机电流，使得车辆保持指定的速度，此时测量读出轮胎的侧偏角和六分力；

c.重复步骤b获得各种侧偏角下的轮胎侧偏特性曲线；

2、轮胎纵滑（驱动/制动）特性的测试

a.通过重块位置调节滑台选择垂直载荷，使前后轮处于不同的指定载荷；

b.让测试车直线行驶（各轮无转向角）至指定速度，给两后轮一个较小的制动力（反拖电机）,调节两前轮电机使得车速维持在指定大小,此时测量前轮驱动力和驱动滑移率(驱动轮角速度由轮毂电机内转速传感器获得,车速由测速传感器获得),同时可测得后轮制动力与制动滑移率（与驱动滑移率测试方法相同）；