AVL curise部分原理

AVL cruise理论基础

1 Vehicle 整车参数

1.1汽车瞬时质量的确定

汽车的质量是与汽车装载状态有关的。不同装载情况下，汽车的质量是不同的，可表示为：

mv,act?mV(ZV,load)

(1-1)

其中， 空载时ZV,load?0?mV(0)?mV,min

半载时ZV,load?1?mV(1)?mV,min?mV,zul2

满载时ZV,load?2?mV(2)?mV,zul

如果不是上面这三种状态，则可以按式（1-2）计算汽车的瞬时质量：

mv,act?mV(0)?mV,zul

(1-2)

式中， mV,act：整车的瞬时实际质量，kg；

ZV,load：汽车的载荷状态； mV,min：是汽车的整备质量，kg； mV,zul：是汽车的满载质量，kg。

1.2车轮的数量的确定

汽车各个位置的车轮的数量（NW,f,r，NW,f,l,NW,r,r,和NW,r,l）是在考虑了车轮的定位（Lw,i）情况后由车轮的总数量来确定的。

1.3汽车质心位置的确定

由于在进行车轮动载荷分配的计算时需要用到汽车质心位置，所以需要先确定是在下面哪种情况下进行实验的。

（1）在路上行驶

在这种情况下，质心高度和与前轴的距离是与三种负载状态有关的，其计算方法如下：

hV,cog,act?hV,cog(ZV,load)

(1-3)

lV,cog,act?lV,cog(ZV,load)

(1-4)

式中， hV,cog,act：汽车质心的实际高度，mm；

lV,cog,act：汽车质心距前轴的距离，mm； hV,cog(ZV,load)：依据载荷状态的质心高度，mm；

lV,cog(ZV,load)：依据载荷状态的质心距离前轴的距离，mm。

（2）在底盘测功机上

当在底盘测功机上进行实验时，质心的垂直距离和支撑点的高度是两项很重要的参数。

hV,cog,act?hV,cd

(1-5)

式中， hV,cd：在底盘测功机上支撑点的高度，mm。

1.4汽车挂钩上所受的力的确定

汽车挂钩上所受的力是由拖车的质量和拖车所受的阻力引起的。

FA?mA,virt?[aV?g?sin(?U)]?FA,virt?cos(?U) 式中， FA：汽车挂钩上所受的力，N；

mA,virt：拖车的质量，kg； av：加速度，m/s2； FA,virt α

U实际坡度，rad。

(1-6)

1.5车轮动载荷的确定

A）前轴动载荷

由平衡条件可知对后轮和路面的接触点处取矩的和为0，即：

?Mr,ax?0 (1-7)

依据式（1-8）可计算出前轴的载荷，为：

FW,x,f,ax??lV,cog,act??hV,cog,act???mV,act?1??g?cos?U??(aV?g?sin?u)? ??lV,fr?lV,fr????? (1-8)

式中， Fw,x,f,ax：前轴的负载，N；

lV,fr：轴距，mm。

前轴的载荷是均匀分布在前轴所有车轮上的，所以右前轮的载荷为：

FW,x,f,r?FW,x,f,ax2?NW,f,r (1-9)

左前轮的载荷为：

FW,x,f,l?FW,x,f,ax2?NW,f,l (1-10)

B）后轴动载荷

同前轴一样，对前轮和路面的接触点处取矩的和也应为0，即：

?Mf,ax?0 (1-11)

所以后轴的动载荷应为：

?lV,cog,act?g?cos?UhV,cog,act?Fw,x,r,ax?mV,act???(aV?g?sin?U)?

lV,frlV,fr???? (1-12)

右后轮的载荷为：

FW,x,r,r?FW,x,r,axNW,r,r (1-13)

左后轮的载荷为：

FW,x,r,l?FW,x,r,axNW,r,l (1-14)

式中， Fw,x,r,ax：后轴的负载，N。

1.6阻力的确定

A）从物理模块得

汽车所受阻力是由空气阻力，滚动阻力，加速阻力和坡度阻力几部分组成的。其中，滚动阻力是对所有车轮逐个进行计算得到的。

空气阻力

vU,V,rel?vV?vU,air

(1-15) (1-16)

2FV,air??0.5?cw?Av??U,air?vU,V,rel

式中， vv：车速，m/s；

vU,air：空气的流动速度，m/s；

vU，V，rel：汽车与空气的相对速度，m/s； cw：空气阻力系数； ρ

U，air：空气的密度，一般取

1.2258 N·s2·m-4；

Av：车的迎风面积，m2； FV,air：空气阻力，N。 坡道阻力

?U??U,up??U,dn

(1-17) (1-18)

FV,incl?mv,act?g?sin?U

式中， α

α

U,up： U,dn：

αU：实际坡度，rad； FV,incl：坡道阻力，N。

通过相对推力kV,add,trac和kV,add,push来确定额外的牵引力或者推力。它们与汽车的质量有关，其大小可以通过适用于特殊计算任务（如，最大牵引力）的方程解算器来确定。

总的行驶阻力为 ：

FV,res?FV,air?FV,incl?(kv,add,trac?kv,add,push)?mV,act?g 式中， Fv,res：总的行驶阻力，N。 B）从参考汽车的阻力函数得

(1-19)

首先需输入cA，cB和cC三个参数。通过这些参数和式（1-20）可以得出行驶阻力函数，为：

FV,res?mactmcW?A2 ?cA?act?cB?vV??cC?vVmrefmrefcW,ref?Aref (1-20)

式中， mref：参考汽车的质量，kg。 C）从参考汽车的阻力表得

行驶阻力曲线是由力与车速关系得到的。从这个表中可以得出阻力函数中的常数部分和比例部分。 由参考汽车的质量得：

F(v)?A?B?vV?F(vV)

(1-21)

vV?0?A?F(vV?0)

B?F?(vV?0)

(1-22) (1-23)

式中， A：阻力函数系数（常数部分），N；

B：阻力函数系数（线性变化部分），Nh/km。

这些部分都与车的实际质量有关，可以分别进行处理。 用式（1-24）计算出阻力函数的高阶的部分，为：

F(vV)?F(vV)?A?B?vV

(1-24)

现在，可以计算出每个时间步长内的实际阻力（FV,res,ges）。

FV,res?mact?(A?B?vV)?F(vV) mref

(1-25) (1-26)

FV,res,ges?FV,res?FV,incl?(kv,add,trac?kv,add,push)?mV,act?g D）从无参考汽车的阻力函数得

输入的cA，cB和cC三个参数。通过这些参数和式（1-27）可以得出行驶阻力函数，为：

2 FV,res?cA?cB?vV?cC?vV (1-27)

E）从无参考汽车的阻力表得

行驶阻力的曲线是由力与车速关系得到的。从这个表中可以得出阻力函数的常数部分和比例部分。

F(v)?A?B?vV?F(vV) vV?0?A?F(vV?0)

B?F?(vV?0)

(1-28) (1-29) (1-30)

这些部分都与车的实际质量有关，可以分别进行处理。 用式（1-31）计算出阻力函数的高阶部分，为：

F(vV)?F(vV)?A?B?vV

(1-31)

现在，可以计算出每个时间步长的实际阻力。

FV,res?(A?B?vV)?F(vV)

(1-32) (1-33)

FV,res,ges?FV,res?FV,incl?(kv,add,trac?kv,add,push)?mV,act?g

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