(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210979684.9 (22)申请日 2022.08.16 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 段顺昌　张宸维　白先旭　石琴　 (74)专利代理 机构 安徽省合肥新 安专利代理有 限责任公司 34101 专利代理师 陆丽莉　何梅生 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种车辆 轮胎精确建模方法及其应用 (57)摘要 本发明公开了一种车辆轮胎精确建模方法 及其应用， 该方法的步骤包括： 首先建立考虑轮 胎迟滞特性的轮胎简化物理模型， 引入描述粘弹 性材料力位移特性的弹簧阻尼迟滞系统， 其次结 合RC算子， 建立弹簧阻尼迟滞系统加载与卸载过 程的复合力变形关系特性模型， 再次将纯工况下 轮胎与地面的相互作用关系同样划分为加载阶 段和卸载阶段， 建立SAE轮胎坐标系下基于迟滞 特性的纵滑与侧偏工况表达统一的半经验轮胎 模型(HysTire)。 本发明能揭示轮胎力在小滑移 率与大滑移率间或小侧偏角与大侧偏角间的内 在联系， 从而能解决现有轮胎模型形式复杂、 辨 识参数繁多和计算 量大等缺点。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115358064 A 2022.11.18 CN 115358064 A 1.一种车辆轮胎精确建模方法， 其特 征包括如下步骤： 步骤1、 建立考虑轮胎迟滞特性的轮胎简化物 理模型， 并引入描述粘弹性材料的力位移 特性， 从而建立弹簧阻尼迟滞系统； 步骤1.1、 将轮胎看作是由粘弹性材料的凹型支撑环和忽略弹性和阻尼的柔性高摩擦 胎面环组成， 从而建立轮胎简化物理模型； 步骤1.2、 在纯纵滑工况下， 令轮胎地面接触点相对轮毂偏转的角度为凹型支撑环所产 生的纵向变形量； 令所有凹型支撑环的纵向弹力、 阻尼力与迟滞力的复合力为轮胎纵向力； 在纯侧偏工况下， 令胎面与地面间的摩擦力挤压凹型支撑环所产生的侧向变形为轮胎 侧偏角； 令所有凹型支撑环的侧向弹力、 阻尼力与迟滞力的复合力为轮胎侧向力； 从而建立 弹簧阻尼迟滞系统； 步骤2、 结合RC算子， 建立所述弹簧阻尼迟滞系统的加载与卸载过程的复合力变形关系 特性模型； 步骤3、 将纯工况 下轮胎与地 面的相互作用关系同样划分为加载阶段和卸载阶段； 步骤3.1、 定义轮胎胎冠相对轮辋偏转的角度为轮胎变形角， 根据加载与卸载过程的复 合力变形关系特性模型， 将制动过程分为加载第一阶段、 加载第二阶段和卸载阶段； 在所述加载第一阶段： 胎冠与地面间相对静止， 胎冠与地面间的静摩擦力达到 μFN， 轮胎 纵向变形角为 其中， μ为路面摩擦系数， FN为轮胎垂向载荷； 在所述加载第二 阶段： 轮胎纵向变形角达到最大变形角 轮胎与地面间达到最大静 摩擦力； 在所述卸载阶段： 摩擦从静摩擦向滑动摩擦过渡， 直至轮胎抱死时摩擦转变为纯滑动 摩擦， 轮胎力稳定 到 μFN； 轮胎纵向变形角从最大变形角 回落到 步骤3.2、 根据滑移率从0到1的变化过程表示的是轮胎从自由转动到完全抱死的变化 过程， 并对应轮胎简化物理模型的纵 向变形角从0压缩到 并最终弹回到 的过程， 将轮 胎力与滑 移率关系曲线也分为加载第一阶段、 加载第二阶段和卸载阶段； 在加载第一阶段时， 胎冠与地 面间保持无明显相对滑动； 滑 移率从0点到 达sb； 在加载第二阶段时， 滑移率从sb达到最佳滑移率sm； 轮胎力达到最大值 胎冠与地面 间均无明显相对滑动； 在卸载阶段时， 滑移率超过sm， 轮胎力开始下降， 直至滑移率到达1， 胎冠与地面间完全 滑动， 轮胎力从最大值 逐渐回落到 μFN； 步骤3.3、 根据侧偏角从0到90 °的变化过程对应轮胎简化物理模型的弹簧侧向压缩， 并 最终部分回弹的过程， 将侧向力与侧偏角的关系曲线仍分为加载第一阶段、 加载第二阶段 和卸载阶段； 在加载第一阶段， 胎冠与地 面间保持无明显相对滑动； 侧偏角从0点到 达αb； 在加载第二阶段， 侧偏角从αb达到αm， 侧向力达到附着极限 胎冠与地面间维持无明 显滑动； 在卸载阶段； 当侧偏角超过αm直至到90 °时， 轮胎力从最大值 逐渐回落到完全侧滑时 的滑动摩擦力 μFN；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358064 A 2步骤4、 利用式(1) ‑式(5)建立SAE轮胎 坐标系下， 基于迟滞特性的纵滑与侧偏工况的半 经验轮胎模型： Mz＝F( α )·d                  (2) 式(1)‑式(5)中， F(x)为SAE坐标系下轮胎的纵向力或者侧向力， 对应的自变量x为滑移 率s或者轮胎的侧偏角α； MZ表示轮胎的回正力矩； d表示轮胎拖距； xb、 xm和xo分别表示加载 起始点、 最大值点和卸载终点的对应的滑移率so＝1或者侧偏角 αo＝90°， 其中， 加载起始点 和卸载终点对应的轮胎力相同； f称为缩放 因子； p、 q、 β 、 r为轮胎力相应的参数； pd、 qd、 βd、 rd 为轮胎拖距相应的参数。 2.一种电子设备， 包括存储器以及处理器， 其特征在于， 所述存储器用于存储支持处理 器执行权利要求1所述方法的程序， 所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程 序。 3.一种计算机可读存储介质， 计算机可读存储介质上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序被处 理器运行时执 行权利要求1所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358064 A 3