Mathematical model for rotational inertia estimative in vehicle dynamics simulation

Modelo matemático para a estimativa das inércias rotacionais em simulação dinâmica

de veículo

A simulação da dinâmica de marcha de um veículo envolve a modelagem das

resistências aerodinâmicas, de rolamento, de aclive e de inércia. A inércia percebida

pelo veículo é a combinação da inércia translacional e da inércia rotacional. A

modelagem exata dessas inércias depende do acesso ao projeto de cada componente

rotativo do trem de potência do veículo. Uma alternativa para possibilitar a simulação

da dinâmica de marcha de um veículo sem o conhecimento dessas informações é a

aplicação de um modelo matemático para as inércias rotacionais. Esse modelo será

obtido através da consideração das inércias rotacionais como uma função da inércia

translacional e dos respectivos acoplamentos de inércia em função do trem motriz do

veículo. A comparação com dados de testes reais em veículos permitirá que

desenvolva uma calibração desse modelo, levando-se em consideração várias classes

de veículo, incluindo a distinção entre veículos de passeio e de carga, entre

configurações de trem motriz e, inclusive, entre filosofias de projeto. A literatura

apresenta pouca informação a respeito. Percebe-se que as simulações de marcha

quase-estáticas são mais precisas que as simulações de marcha dinâmicas (que

envolvem as inércias). Um modelo matemático assim desenvolvido será de utilidade

para o segmento automotiva de forma geral. Para operacionalizar essa simulação será

desenvolvido um aplicativo em linguagem gráfica de programação que apresentará

curvas de desempenho previstas por simulação de determinado veículo, conhecendo

suas características de trem de potência (curva de potência do motor, diagrama da

transmissão e características dinâmicas). Essas curvas poderão apresentar a potência

consumida, aceleração, o consumo, a velocidade e o deslocamento, para um

determinado veículo, em determinadas condições de pista e de carga.

The simulation of the dynamics of running a vehicle involves the modeling of

aerodynamic resistance, rolling, and the slope of inertia. Inertia perceived by the

vehicle is the combination of translational inertia and rotational inertia. The accurate

modeling of inertia depends on access to the design of each component of the rotary

power train of the vehicle. An alternative to enable the simulation of the dynamics of

running a vehicle without the knowledge of this information is the application of a

mathematical model for the rotational inertia. This model will be obtained through the

consideration of rotational inertia as a function of inertia and their translational coupling

of inertia as a function of train driver of the vehicle. The comparison with actual test

data on vehicles that will develop a calibration of this model, taking into account

different classes of vehicle, including the distinction between passenger cars and

freight between drive train configurations and even between philosophies design. The

literature contains little information about it. It is noticed that the simulations of quasi-

static motion is more precise than those running dynamic simulations (involving the

inertia). A mathematical model so developed will be useful to the automotive sector in

general. To operationalize this simulation will be developed an application in graphical

programming language that present performance curves provided by simulation of a

particular vehicle, knowing its characteristics of train power (power curve of the engine,

transmission and population dynamic characteristics). These curves can provide the

power consumption, speed, consumption, speed and displacement for a particular

vehicle, in certain track conditions and loading.