重型车道路行驶阻力测试方法

1. 测试要求1) 试验环境应为无雨、无雾的天气, 相对湿度小于 95%, 大气温度在 0 ~ 40℃ 之间。在高出路面 1. 6m 处测量的平均风速不大于 3m / s, 阵风不大于 5m / s。2) 试验应在清洁、干燥、平直的沥青路面或混凝土路面上进行。3) 试验质量为最大设计总质量。对货车进行试验时, 应采用迎风面积最大的上装。试验时关闭车窗和驾驶室通风口。

2. 测试方法(1) 预热　滑行试验前, 也应该对车辆进行预热, 预热的方法是驾驶车辆在试验路段上以约 80%最高车速的速度行驶不少于40min。

(2) 基准车速 vj 的选择　基准速度从 10km / h 起始, 以 10km / h 或 5km / h 的步长增加。如果车辆性能和场地条件允许, 应在尽可能高的车速下滑行。对于不同类型的重型车, 最高基准车速可参照以下要求执行: 半挂牵引车 90km / h, 自卸车 80km / h, 货车 90km / h, 城市客车 70km / h, 普通客车 100km / h。如无法达到要求的最高基准车速, 则在车辆所能达到的最高车速下滑行。

(3) 滑行　滑行试验时, 应将车辆加速至尽可能高的车速, 随后将变速器置于空档的位置 (N 位) 进行滑行。如果因为道路长度限制无法一次完成滑行试验, 可采用分段滑行法。

对应基准车速 vj, 可选取 Δv = 5km / h,测量车辆速度从 vj +Δv 滑行到 vj -Δv 的时间。滑行试验往返双向进行, 最少应获得四组测量结果。

计算第 i 组试验的平均滑行时间 Δtji, 可表示为 ( 注意和轻型车道路行驶阻力测试区别) 

参照轻型车道路行驶阻力测试方法, 计算 n 组试验的统计精度 Pj, 见式 (3. 16)。要求在 30 ~ 70km / h 的速度点范围内 Pj 不应大于 4%, 在其他速度点 Pj 不应大于 5%。如果统计精度不能满足要求, 则增加试验组数, 并挑选一致性较好的试验数据。

在得到符合要求的滑行时间的基础上,计算道路行驶阻力 Fj, 见式 (3. 27)。

式中　RR———速度为 vj 时的滚动阻力, 它等于滚动阻力系数与试验车辆质量的乘积, 见式(3. 30);RW ———速度为 vj 时的空气阻力, 单位为 N, 按式 (3. 31) 确定;RT———总运行阻力, 单位为 N, 取 RR 与 RW 之和; KR———滚动阻力带温度校正系数, 取 6×10 -3 / ℃ ; T———试验时大气温度, 单位为℃ ; 20 为基准大气温度, 表示为 20℃ ; d———试验条件下的空气密度, 按式 (3. 32) 进行计算。

式中　M———最大设计总质量, 单位为 kg; g———重力加速度, 取值为 9. 8m / s2; f———滚动阻力系数, 取值按照表 3. 12 确定。

式中　CD———空气阻力系数, 可采用车辆生产企业的数据; 也可取固定经验值进行计算: 半挂牵引车取 0. 8、自卸汽车取 0. 8、货车取 0. 8、城市客车取 0. 65、客车取 0. 65;A———迎风面积, 单位为 m2; 可采用车辆生产企业的数据, 也可通过车高减去离地间隙的差值乘以车宽简化计算得出。

式中　d0———基准状态下的空气密度, 取值为 1. 189kg / m3; P———试验期间的大气压力, 单位为 kPa; P0———基准状态大气压力, 取值为 100kPa; T———试验期间的绝对温度, 单位为 K; T0———基准状态温度, 取值为 293. 15K (20℃ )。

表 3. 12 滚动阻力系数

计算得出各基准速度下的校正后的道路行驶阻力, 采用最小二乘法进行二次拟合, 即可计算得到行驶阻力曲线的常数项 a、一次项 b、二次项 c。

3. 数据处理某重型车实际滑行时间数据见表 3. 13, 共滑行了 6 次, 并按照式 (3. 16) 计算精度,该例子精度满足≤4%要求。

表 3. 13 某重型车实际滑行时间数据

对表 3. 13 中数据进行处理, 先按照式 (3. 27) 计算总行驶阻力, 然后按照式 (3. 30)计算理论滚动阻力, 按照式 (3. 31) 计算理论空气阻力, 最后按照式 (3. 29) 计算校正系数, 最终得到修正后的行驶阻力, 结果见表 3. 14, 并应用最小二乘法进行拟合, 得到滑行阻力曲线, 如图 3. 9 所示。

3. 4. 3对于电驱动汽车滑行的要求电动汽车滑行阻力试验应全程记录驱动电机工作电流数据, 滑行过程中应降低电机能量回收或驱动电流的影响。一般电机工作功率应在滑行功率的4%以内。表 3. 14某重型车滑行数据处理

本文节选自《汽车道路试验及数据分析》

《汽车道路试验及数据分析》目录 

第1章绪论1

1.1基本概念1

1.2汽车试验的分类1

1.2.1按试验目的分类1

1.2.2按试验对象分类2

1.2.3按试验场所分类2

1.2.4汽车试验标准4

1.3汽车试验基本步骤5

1.4本书定位与特点6

第2章汽车动力性试验7

2.1汽车动力性评价指标7

2.1.1汽车动力性常用评价指标7

2.1.2电驱动汽车动力性特有的评价

指标7

2.2汽车动力性试验常用设备8

2.2.1光电式车速测试系统8

2.2.2卫星信号接收式车速测试系统9

2.2.3底盘测功机9

2.3汽车动力性试验条件10

2.3.1道路条件10

2.3.2环境条件10

2.3.3测量精度条件11

2.3.4车辆条件11

2.4汽车动力性试验方法及数据处理12

2.4.1最高车速试验12

2.4.2加速性能试验13

2.4.3最大爬坡度试验14

2.4.4最低稳定车速试验15

2.4.530min最高车速试验（仅适用于

电动汽车）15

2.4.6爬坡车速（适用于电动汽车）15

2.4.7坡道起步能力试验（适用于电动

汽车）16

2.4.8驱动功率、稳定车速试验16

2.5汽车动力性试验数据分析案例16

2.5.1最大爬坡度分析16

2.5.2最高车速试验抖动问题分析17

第3章汽车经济性试验20

3.1汽车经济性评价指标20

3.1.1传统汽车经济性评价指标20

3.1.2纯电动汽车经济性评价指标20

3.1.3混合动力汽车经济性评价指标20

3.2汽车经济性法规及测试标准21

3.3汽车燃油经济性试验常用设备22

3.3.1全流排放分析仪22

3.3.2油耗仪/气耗仪24

3.3.3功率分析仪27

3.4行驶阻力测试28

3.4.1轻型车道路行驶阻力测试方法29

3.4.2重型车道路行驶阻力测试方法34

3.4.3对于电驱动汽车滑行的要求36

3.5车辆经济性试验（底盘测功机法）37

3.5.1试验工况37

3.5.2试验准备41

3.5.3试验方法42

3.5.4数据处理43

3.6车辆经济性试验（实际道路

试验法）43

3.6.1试验设备的安装43

3.6.2试验工况44

3.6.3等速行驶工况能耗测试44

3.6.4加速行驶工况能耗测试45

3.6.5怠速工况能耗测试45

3.6.6模拟用户使用工况的道路能耗

测试46

3.6.7实际道路的背靠背能量消耗量

对比测试46

3.7经济性优化分析案例48

第4章汽车制动性能试验50

4.1汽车制动性能评价指标50

4.1.1基本理论50

4.1.2评价指标52

4.2汽车制动性能试验常用设备55

4.2.1制动试验数采主机55

4.2.2制动触发设备56

4.2.3踏板力计和驻车制动力计56

4.2.4拉线位移传感器57

4.2.5轮速传感器57

4.2.6液压压力传感器58

4.2.7气压压力传感器58

4.2.8热电偶58

4.3汽车制动性能试验条件58

4.3.1道路条件58

4.3.2环境条件58

4.3.3车辆条件58

4.4汽车制动性能试验方法及数据处理59

4.4.1行车制动性能试验59

4.4.2应急制动性能试验62

4.4.3驻车制动性能试验63

4.4.4防抱死制动性能试验63

4.4.5制动系统时间响应特性试验70

4.4.6气压制动系统专项试验71

4.4.7制动踏板感知试验71

4.4.8再生制动系统制动稳定性试验72

4.5制动性能数据分析案例72

4.5.1制动问题72

4.5.2原因分析73

4.5.3整改方案和效果验证74

第5章汽车操纵稳定性试验75

5.1汽车操纵稳定性评价指标75

5.1.1基本理论75

5.1.2评价指标77

5.2汽车操纵稳定性试验常用设备80

5.2.1测力转向盘81

5.2.2惯性导航系统81

5.2.3驾驶机器人82

5.3汽车操纵稳定性试验条件82

5.3.1道路条件82

5.3.2环境条件82

5.3.3车辆条件82

5.4汽车操纵稳定性试验方法及数据

处理83

5.4.1稳态回转试验83

5.4.2转向回正试验85

5.4.3转向轻便性试验87

5.4.4转向盘转角阶跃输入试验89

5.4.5转向盘转角脉冲输入试验91

5.4.6蛇行试验92

5.4.7转向盘中心区操纵稳定性试验93

5.5汽车操纵稳定性数据分析案例96

5.5.1转向不回正问题数据分析96

5.5.2稳态回转过度转向问题数据分析97

第6章汽车可靠性试验99

6.1汽车可靠性评价指标99

6.1.1基本理论99

6.1.2评价指标102

6.2汽车可靠性试验方法102

6.2.1试验计划制订102

6.2.2试验实施104

6.3汽车可靠性试验数据处理105

6.3.1故障统计原则105

6.3.2数据处理方法106

6.4汽车可靠性试验数据分析案例108

第7章汽车耐久性试验110

7.1汽车耐久性评价指标110

7.1.1基本理论110

7.1.2评价指标116

7.2汽车耐久性试验常用设备116

7.2.1应变片116

7.2.2加速度传感器117

7.2.3位移传感器117

7.2.4车轮六分力传感器118

7.2.5数据记录仪119

7.3汽车道路载荷谱采集及分析方法119

7.3.1采集目的119

7.3.2数据基本检查120

7.3.3时域分析120

7.3.4频域分析122

7.3.5概率分析124

7.4试验场耐久性试验方法126

7.4.1试验场规范制定126

7.4.2试验台数及里程要求128

7.4.3耐久性试验实施129

7.5用户关联数据分析案例131

7.5.1载荷谱采集131

7.5.2载荷谱数据基础处理132

7.5.3优化匹配计算133

第8章汽车环境适应性试验136

8.1汽车环境适应性试验评价指标136

8.1.1传统汽车环境适应性评价指标136

8.1.2新能源汽车环境适应性评价

指标137

8.2汽车环境适应性试验常用设备137

8.2.1热电偶137

8.2.2压力传感器137

8.2.3手持气象仪138

8.2.4太阳辐射测量仪138

8.2.5强化腐蚀专用设施138

8.3汽车环境适应性试验方法及数据

处理139

8.3.1高温试验139

8.3.2高原试验139

8.3.3高寒试验140

8.3.4自然暴露试验141

8.3.5强化腐蚀试验145

8.4汽车环境适应性数据分析案例148

第9章汽车整车噪声试验150

9.1汽车整车噪声评价指标150

9.1.1声压与声压级151

9.1.2声功率和声功率级152

9.1.3声强与声强级152

9.1.4语言清晰度153

9.2汽车噪声试验常用设备154

9.2.1声级计154

9.2.2传声器155

9.2.3传声器校准器159

9.2.4声强探头159

9.2.5声阵列161

9.2.6噪声数据采集仪161

9.3汽车整车噪声测试方法及数据处理161

9.3.1加速行驶车外噪声测试方法162

9.3.2车内外特殊点噪声测试方法168

9.3.3整车道路噪声源识别171

9.3.4新能源汽车道路噪声测试174

9.4汽车噪声超标整改分析案例174

9.4.1试验方案174

9.4.2试验结果和分析175

9.4.3消声器改进和效果验证176

9.4.4试验研究结论176

第10章汽车整车振动试验177

10.1汽车振动性能评价指标177

10.1.1振动信号的基本评价指标177

10.1.2汽车平顺性评价指标178

10.1.3隔振系统的评价指标179

10.2振动测试系统及传感器179

10.2.1数据采集仪179

10.2.2汽车振动测试用传感器180

10.2.3振动数据处理软件183

10.3振动数据采集及预处理184

10.3.1采样定理184

10.3.2振动数据预处理184

10.4道路振动试验及数据处理186

10.4.1车内外关键点振动测试186

10.4.2车辆悬架系统隔振特性测试188

10.4.3悬置系统隔振特性测试189

10.4.4汽车平顺性道路试验190

10.5某商用车驾驶室平顺性改进

分析案例202

10.5.1不同车速下相关位置功率谱

密度对比分析202

10.5.2原因分析204

10.5.3整改方案实施和效果验证205

第11章汽车道路排放试验207

11.1汽车道路排放评价指标207

11.1.1排放法规207

11.1.2评价指标208

11.2汽车道路排放试验常用设备208

11.2.1PEMS设备主要组成模块208

11.2.2PEMS设备基本原理208

11.3汽车道路排放试验条件210

11.3.1道路条件210

11.3.2车辆条件210

11.3.3设备安装条件211

11.3.4驾驶员条件212

11.4道路排放试验方法212

11.4.1上电预热212

11.4.2设备标定212

11.4.3时间参数校正213

11.4.4车辆启动检查213

11.4.5试验运行213

11.4.6试验后检查213

11.5道路排放试验数据处理方法214

11.5.1轻型车道路排放数据处理

方法214

11.5.2重型车道路排放数据处理

方法216

第12章汽车智能驾驶试验218

12.1汽车智能驾驶评价指标218

12.1.1安全218

12.1.2体验219

12.1.3配置219

12.2汽车智能驾驶试验常用设备220

12.2.1模拟目标物220

12.2.2模拟目标物载体220

12.2.3惯性导航系统220

12.2.4道路环境采集设备

（含传感器）221

12.3汽车智能驾驶试验条件223

12.3.1道路条件223

12.3.2环境条件223

12.3.3车辆及试验设备要求223

12.4汽车智能驾驶试验方法225

12.4.1封闭场地试验225

12.4.2道路在环仿真测试239

12.4.3开放道路测试239

12.4.4V2X功能验证241

12.5汽车智能驾驶数据分析案例242

12.5.1AEB失效问题242

12.5.2原因分析242

12.5.3整改方案和效果验证243

第13章新能源汽车整车专项试验244

13.1能量流试验244

13.1.1能量流试验条件244

13.1.2能量流试验方法244

13.1.3能量流试验数据分析245

13.2整车功能验证246

13.2.1整车功能验证常用设备247

13.2.2整车功能验证方法247

13.3整车三电耐久性试验250

13.3.1整车三电耐久性试验方法250

13.3.2整车三电耐久性试验注意

事项250

13.4高压安全试验250

13.4.1绝缘电阻测量251

13.4.2绝缘电阻监测功能测试252

13.4.3电位均衡试验252

13.4.4涉水试验253

13.5新能源汽车数据分析案例253

参考文献254

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本书主要介绍汽车道路试验的原理、试验条件和试验方法，结合编者多年的实际工程经验，针对目前汽车相关专业学生和汽车研发人员缺乏整车试验，特别是道路试验相关实践经验的情况，从基础开始，系统地介绍汽车试验的理论、方法、过程和具体应用场景。本书通过大量的实际案例让读者深入了解每项汽车试验的理论依据、试验步骤、数据处理和相关注意事项，既涵盖了动力性、经济性、制动性能、操纵稳定性、可靠性、耐久性、环境适应性等传统试验项目的相关知识，又包括了智能驾驶试验、新能源汽车整车专项试验等新领域的技术。

本书可供从事汽车研发、试验等方面的工程技术人员和管理人员参考，也可作为高等院校汽车相关专业的教材和参考用书。

作者简介

运伟国，男，工学博士。从事汽车开发验证工作近15年时间，先后主持了多款新能源汽车和传统汽车的开发验证工作，精通汽车底盘结构耐久试验、制动系统和转向系统试验，整车动力性、经济性等性能试验和整车可靠性试验。

李彬，现任长安大学运输科学研究院副院长，汽车学院车辆工程系主任，博士，副教授，博导，硕导。

本书由机械工业出版社出版，本文经出版方授权发布。