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本文旨在探讨汽车动力学与控制中的轮胎模型推导过程，以帮助理解轮胎与地面的相互作用如何影响车辆的运动状态。在汽车运动分析中，整车七自由度运动方程被用来描述车辆在X/Y/Z方向上的运动受力与扭矩之间的关系。若车辆状态（如加速度和速度）是已知的，我们可以据此推导出作用在车辆上的力和扭矩。
引入轮速信号后，轮胎模型将车轮转动时的加速度、受力与驱动扭矩之间的关系进行描述，从而允许我们计算出轮胎对地面的垂直力（Fz）和侧向力（Fx）。然而，侧向力Fy尚未被确定。轮胎作为车辆与地面的直接接触部件，其与地面的相互作用显著影响整车运动状态。因此，轮胎模型在描述运动与力的关系中扮演着关键角色。
轮胎模型的种类繁多，大致分为理论模型和经验公式模型。理论模型基于试验数据通过查表实现简便计算，而经验公式模型则更加精确，但计算实时性相对较差。本文着重介绍魔术轮胎公式，这是一种广泛应用于整车动力学分析的半经验轮胎模型。魔术轮胎公式采用三角函数形式拟合实验数据，并通过单一公式描述轮胎在不同方向所受到的作用力。该模型结构简单、拟合精度高，因此受到广泛应用。
魔术轮胎公式的一般表达形式包括输入滑移率或车轮侧偏角，并输出轮胎的侧向和纵向受力。通过该公式，我们可以根据已知的侧偏角和滑移率计算轮胎的侧向和纵向受力。
接下来的问题是如何计算滑移率和侧偏角。这些值可通过车轮的中心速度和轮速传感器获取，进而实现轮胎速度与车辆速度之间的转换。转换涉及大地坐标系、车轮坐标系和轮胎坐标系之间的关系，详细过程可参考相关研究论文。
在探讨车辆动力学时，我们已经了解了整车动力学模型中的受力分析。接下来，我们关注的是实际可测量的信号和需要通过轮胎模型推导的参数。底盘域通过传感器获取Ax和通过计算得出Vx，横摆角速度γ也是直接测量的，而前轮转角δ则来自方向盘转角数据。车辆的固定参数，如轴距、轮距等，是设计中的基础数据。
关键的信号推导包括驱动轮的摩擦力Fx，这可以通过相对运动趋势的反向关系计算得出。Fz的推导则涉及到车辆自身的特性，需要结合受力平衡和力矩在质心的平衡，以及加速度对轴荷分配的影响。当考虑横向和纵向加速度时，会对车轮分配产生影响，这在大地坐标系、车辆坐标系和轮胎坐标系中都有体现，参考相关的课程资料和研究论文[1][2][3]。
总结来说，车轮模型在汽车动力学控制中扮演着重要角色，通过它我们可以计算出驱动力Fx，以及在不同工况下，如驱动、制动和转向，因加速度引起的载荷转移对应的Fz。这些计算结果对于车辆的行驶稳定性和性能优化至关重要。记住相关的公式，可以更有效地应用在实际工程中。
本报讯近日，韩泰轮胎宣布与芬兰测试世界(TestWorld)公司达成战略合作，将在其Mellatracks试车场内建立轮胎测试中心，用于旗下冬季胎产品的各项测试。对于韩泰轮胎而言，这不仅是欧洲首个冬季胎测试中心，因地处“北极中心”芬兰伊瓦洛(Ivalo)，该地距离北极圈仅300公里，测试中心的建成也标志着“极寒北极”即将成为韩泰轮胎开疆辟土的全新坐标。
通过室外测试可以有效缩短产品研发周期，继而降低研发成本，但室外测试需要在特定的、不受干扰的条件下对比轮胎的特性，以便分析其中优劣并针对性地加以改善，这就意味着整个测试过程将会面临诸多挑战，如场地环境、气候条件、测试设备方面的协调配合。目前，该测试中心的施工准备及设计工作已迅速启动。韩泰轮胎计划于2016年12月正式启用全新的冬季胎测试中心，并将针对不同测试环境铺设全新试车跑道、安装安全防护设施以及必要的连接和辅助道路。据悉，全新的测试中心将由韩泰轮胎全球研发中心负责管理。
责编：古媛
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