ISO 15037-1:2006
(Main)Road vehicles — Vehicle dynamics test methods — Part 1: General conditions for passenger cars
Road vehicles — Vehicle dynamics test methods — Part 1: General conditions for passenger cars
ISO 15037-1:2006 specifies the general conditions that apply when vehicle dynamics properties are determined according to ISO test methods. In particular, it specifies general conditions for: variables, measuring equipment and data processing, environment (test track and wind velocity), test vehicle preparation (tuning and loading), initial driving, and test reports (general data and test conditions). ISO 15037-1:2006 is applicable to passenger cars as defined in ISO 3833 and light trucks.
Véhicules routiers — Méthodes d'essai de la dynamique des véhicules — Partie 1: Conditions générales pour voitures particulières
L'ISO 15037-1:2006 spécifie les conditions générales applicables lorsque les propriétés dynamiques des véhicules sont déterminées conformément aux méthodes d'essai ISO. Elle spécifie, en particulier, les conditions générales relatives aux paramètres, à l'équipement de mesure et au traitement des données, à l'environnement (piste d'essai et vitesse du vent), à la préparation du véhicule d'essai (réglage et chargement), à la conduite initiale, et aux rapports d'essai (données générales et conditions d'essai). L'ISO 15037-1:2006 est applicable aux voitures particulières définies dans l'ISO 3833 et aux camions légers.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15037-1
Second edition
2006-08-15
Road vehicles — Vehicle dynamics test
methods —
Part 1:
General conditions for passenger cars
Véhicules routiers — Méthodes d'essai de la dynamique des
véhicules —
Partie 1: Conditions générales pour voitures particulières
Reference number
ISO 15037-1:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 15037-1:2006(E)
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Published in Switzerland
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ISO 15037-1:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Variables . 2
3.1 Reference system . 2
3.2 Variables to be determined. 2
4 Measuring equipment. 2
4.1 Description . 2
4.2 Transducer installations . 3
4.3 Data processing. 3
5 Test conditions . 6
5.1 General. 6
5.2 Test track . 6
5.3 Wind velocity. 6
5.4 Test vehicle . 6
6 Test method. 7
6.1 Warm-up . 7
6.2 Initial driving condition . 7
Annex A (normative) Test report — General data. 10
Annex B (normative) Test report — Test conditions. 13
Annex C (informative) Transducers and their installations . 14
Annex D (informative) Analogue filtering: Butterworth filter. 18
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ISO 15037-1:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15037-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 22, Road vehicles, Subcommittee SC 9, Vehicle
dynamics and road-holding ability.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 15037-1:1998), which has been technically
revised. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 15037-1:1998/Cor. 1:2001.
ISO 15037 consists of the following parts, under the general title Road vehicles — Vehicle dynamics test
methods:
⎯ Part 1: General conditions for passenger cars
⎯ Part 2: General conditions for heavy vehicles and buses
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ISO 15037-1:2006(E)
Introduction
The dynamic behaviour of a road vehicle is a most important part of active vehicle safety. Any given vehicle,
together with its driver and the prevailing environment, constitutes a unique closed-loop system. The task of
evaluating the dynamic behaviour of the vehicle is therefore very difficult since there is significant interaction
between these driver-vehicle-environment elements, and each of these elements is individually complex in
itself.
The test conditions exert large influence on the test results. Only test results obtained at identical test
conditions are comparable.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15037-1:2006(E)
Road vehicles — Vehicle dynamics test methods —
Part 1:
General conditions for passenger cars
1 Scope
This part of ISO 15037 specifies the general conditions that apply when vehicle dynamics properties are
determined according to ISO test methods.
In particular, it specifies general conditions for
⎯ variables,
⎯ measuring equipment and data processing,
⎯ environment (test track and wind velocity),
⎯ test vehicle preparation (tuning and loading),
⎯ initial driving, and
⎯ test reports (general data and test conditions).
These items are of general significance, independent of the specific vehicle dynamics test method. They apply
when vehicle dynamics properties are determined, unless other conditions are required by the standard which
is actually used for the test method.
This part of ISO 15037 is applicable to passenger cars as defined in ISO 3833 and light trucks.
NOTE The general conditions defined in existing vehicle dynamics standards are valid until a reference to this part of
ISO 15037 is included.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 1176, Road vehicles — Masses — Vocabulary and codes
ISO 2416, Passenger cars — Mass distribution
ISO 3833, Road vehicles — Types — Terms and definitions
ISO 8855, Road vehicles — Vehicle dynamics and road-holding ability — Vocabulary
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ISO 15037-1:2006(E)
3 Variables
3.1 Reference system
The variables of motion used to describe vehicle behaviour in a test-specific driving situation relate to the
intermediate axis system (X, Y, Z) (see ISO 8855).
The location of the origin of the vehicle axis system (X , Y , Z ) is the reference point, and this position shall
V V V
be reported (see Annex A).
NOTE Useful positions for the reference point include (1) the centre of gravity of the vehicle and (2) a fixed point of
geometry such as the point in the longitudinal plane of symmetry at the height of the centre of gravity and at
mid-wheelbase. Locating the reference point at the centre of gravity is very useful for analytical evaluation of the test
results of individual vehicles, but may cause difficulty in comparing results for different vehicles. Locating the reference
point at the geometrical position is more convenient for comparing results from different tests, but may complicate
theoretical analysis.
3.2 Variables to be determined
To describe the vehicle dynamics in terms of driver input and vehicle response, the principal relevant variables
are the following:
⎯ steering-wheel angle (δ );
H
⎯ steering-wheel torque (M );
H
⎯ longitudinal velocity (v );
X
⎯ sideslip angle (β) or lateral velocity (v );
Y
⎯ longitudinal acceleration (a );
X
⎯ lateral acceleration (a );
Y
⎯ yaw velocity (dψ/dt);
⎯ roll velocity (dϕ/dt);
⎯ pitch velocity (dθ/dt);
⎯ roll angle (ϕ); and
⎯ pitch angle (θ).
These variables are defined in ISO 8855.
All standards that make reference to this part of ISO 15037 shall specify which variables apply. Depending on
the specific standard, additional variables can be required or recommended.
NOTE These variables can be determined directly by measuring or by calculation from measured values.
4 Measuring equipment
4.1 Description
Time histories of the measured variables shall be recorded by a time-based multi-channel recording system
by means of appropriate transducers (see Annex C). Typical operating ranges and recommended maximum
errors of the transducer and recording system are shown in Table 1. The specified accuracies shall be
achieved whether the variables are measured or are calculated.
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ISO 15037-1:2006(E)
Table 1 — Variables, their typical operating ranges and recommended maximum errors
Variable Typical operating range Recommended maximum “overall” error
Steering-wheel angle −360° to 360° ± 1° for δ < 50°
H
± 2° for δ > 50° and < 180°
H
± 4° for δ > 180°
H
Steering-wheel torque −30 Nm to 30 Nm ± 0,1 Nm for M < 10 Nm
H
± 0,3 Nm for M > 10 Nm
H
Longitudinal velocity 0 km/h to 180 km/h ± 1 km/h for v < 100 km/h
X
± 2 km/h for v > 100 km/h
X
Lateral velocity −10 m/s to 10 m/s ± 0,2 m/s
Sideslip angle
−20° to 20° ± 0,3°
2
Longitudinal acceleration −15 m/s2 to 15 m/s2 ± 0,15 m/s
2
Lateral acceleration −15 m/s2 to 15 m/s2 ± 0,15 m/s
Yaw velocity −50 °/s to 50 °/s ± 0,3 °/s for dψ/dt < 20 °/s
± 1 °/s for dψ/dt > 20 °/s
Pitch velocity
−50 °/s to 50 °/s ± 0,3 °/s for dθ/dt < 20 °/s
± 1 °/s for dθ/dt > 20 °/s
Roll velocity ± 0,3 °/s for dϕ/dt < 20 °/s
−50 °/s to 50 °/s
± 1 °/s for dϕ/dt > 20 °/s
Roll angle −15° to 15° ± 0,15°
Pitch angle −15° to 15° ± 0,15°
Increased measurement accuracy may be desirable for computation of some of the characteristic values. If any system
error exceeds the recommended maximum value, this and the actual maximum error shall be stated in the test report
(see Annex A).
4.2 Transducer installations
The transducers shall be installed according to the manufacturer’s instructions when such instructions exist,
so that the variables corresponding to the terms and definitions of ISO 8855 can be determined.
If a transducer does not measure a variable in the defined position, appropriate transformation shall be carried
out.
4.3 Data processing
4.3.1 General
The frequency range relevant for tests on horizontal dynamics of passenger cars is between 0 Hz and the
maximum utilized frequency f = 5 Hz. Based on whether analogue or digital data processing methods
max
are used, the requirements given in 4.3.2 or in 4.3.3 apply.
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ISO 15037-1:2006(E)
4.3.2 Analogue data processing
The bandwidth of the entire, combined transducer/recording system shall be no less than 8 Hz.
In order to execute the necessary filtering of signals, low-pass filters shall be employed. The width of the
passband (from 0 Hz to frequency f at −3 dB) shall not be less than 9 Hz. Amplitude errors shall be less than
0
± 0,5 % in the relevant frequency range of 0 Hz to 5 Hz. All analogue signals shall be processed with filters
having sufficiently similar phase characteristics to ensure that time delay differences due to filtering lie within
the required accuracy for time measurement.
NOTE During analogue filtering of signals with different frequency contents, phase shifts can occur. Therefore, a
digital data processing method, as described in 4.3.3, is preferable.
4.3.3 Digital data processing
4.3.3.1 General considerations
Preparation of analogue signals includes consideration of filter amplitude attenuation and sampling rate to
avoid aliasing errors, and filter phase lags and time delays. Sampling and digitizing considerations include
pre-sampling amplification of signals to minimize digitizing errors; number of bits per sample; number of
samples per cycle; sample and hold amplifiers; and timewise spacing of samples. Considerations for
additional phaseless digital filtering include selection of passbands and stopbands and the attenuation and
allowable ripple in each; and correction of filter phase lags. Each of these factors shall be considered in order
to achieve a relative overall data acquisition accuracy of ± 0,5 %.
Attenuation and phase shift information for a Butterworth filter is provided in Annex D.
4.3.3.2 Aliasing errors and anti-aliasing filters
In order to avoid uncorrectable aliasing errors, the analogue signals shall be appropriately filtered before
sampling and digitizing. The order of the filters used and their passband shall be chosen according to both the
required flatness in the relevant frequency range and the sampling rate.
The minimum filter characteristics and sampling rate shall be such that:
a) within the relevant frequency range of 0 Hz to f = 5 Hz, the maximum attenuation of the analogue
max
signal is less than the resolution of the digitized signal; and
b) at one-half the sampling rate (i.e. the Nyquist or “folding” frequency), the magnitudes of all frequency
components of signal and noise are reduced to less than the digital resolution.
For 0,05 % resolution, the filter attenuation shall be less than 0,05 % to 5 Hz, and the attenuation shall be
greater than 99,95 % at all frequencies greater than one-half the sampling frequency.
It is recommended that anti-aliasing filters be of order four or higher (see Annex D).
Although filtering for anti-aliasing is required, excessive analogue filtering shall be avoided. Moreover, all
filters shall have sufficiently similar phase characteristics to ensure that differences in time delays between
signals are compatible with the required accuracy for the time measurement.
NOTE Phase shifts are especially significant when measured variables are multiplied together to form new variables,
because, while amplitudes multiply, phase shifts and associated time delays add. Phase shifts and time delays are
reduced by increasing the filter cut-off frequency, f . Whenever equations describing the pre-sampling filters are known, it
0
is practical to remove their phase shifts and time delays by simple algorithms performed in the frequency domain.
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ISO 15037-1:2006(E)
4.3.3.3 Data sampling and digitizing
At 5 Hz, the signal amplitude changes by up to 3 % per millisecond. To limit dynamic errors caused by
changing analogue inputs to 0,1 %, sampling or digitizing time shall be less than 32 µs. Each pair or set of
data samples to be compared shall be taken simultaneously or within a sufficiently short time period.
The digitizing system shall have a resolution of 12 bits (± 0,05 %) or more and an accuracy of 2 LSB (± 0,1 %).
Amplification of the analogue signal before digitizing shall be such that, in the digitizing process, the combined
error due to the finite resolution and inaccuracy of digitizing is less than 0,2 %.
4.3.3.4 Digital filtering
For filtering of sampled data in data evaluation, phaseless (zero phase shift) digital filters shall be used
incorporating the following characteristics (see Figure 1):
⎯ passband shall range from 0 Hz to 5 Hz;
⎯ stopband shall begin between 10 Hz and 15 Hz;
⎯ the filter gain in the passband shall be 1 ± 0,005 (100 ± 0,5 %);
⎯ the filter gain in the stopband shall be ± 0,01 (± 1%).
Key
X frequency, f (Hz)
Y filter gain
a
Passband.
b
Stopband.
Figure 1 — Required characteristics of phaseless digital filters
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ISO 15037-1:2006(E)
5 Test conditions
5.1 General
Limits and specifications for the ambient conditions and vehicle test conditions are established below. These
shall be maintained during the specific test. Any deviations shall be shown in the test report (see Annexes A
and B), including the individual diagrams of the presentation of results. For each test method, the test-specific
conditions and those which may not be kept constant (e.g. tread depths) shall be recorded in a separate test
report in accordance with Annex B.
5.2 Test track
All tests shall be carried out on a smooth, clean, dry and uniform paved road surface. The gradient of the
paved test surface to be used shall not exceed 2 % (recommended 1,5 %) in any direction when measured
over any distance interval between that corresponding to the vehicle track and 25 m. For each test, the road
surface conditions and paving material shall be recorded in the test report (see Annex B).
5.3 Wind velocity
The ambient wind velocity shall not exceed 5 m/s during a test. For each test method, the climatic conditions
shall be recorded in the test report (see Annex B).
5.4 Test vehicle
5.4.1 General data
General data of the test vehicle shall be presented in the test report shown in Annex A. For any change of
vehicle specification (e.g. load), the general data shall be documented again.
If a new vehicle is used, it is recommended to make an adequate run-in before starting the tests.
Since in certain cases the ambient temperature has a significant influence on test results, this should be taken
into account when making comparisons between vehicles.
5.4.2 Tyres
For a general tyre condition, new tyres shall be fitted on the test vehicle according to the vehicle
manufacturer’s specifications. If not specified otherwise by the tyre manufacturer, they shall be run in for at
least 150 km on the test vehicle or an equivalent vehicle without excessively harsh use, for example braking,
acceleration, cornering, hitting the kerb, etc. After run in, the tyres shall be maintained at the same vehicle
positions for the tests.
Tyres shall have a tread depth of at least 90 % of the original value across the whole breadth of the tread and
around the whole circumference of the tyre.
Tyres shall not be manufactured more than one year before the test. The date of manufacturing shall be noted
in the presentation of test conditions (see Annex B).
Tyres shall be inflated to the pressure as specified by the vehicle manufacturer for the test vehicle
configuration at the ambient temperature of the test. The tolerance for setting the cold inflation pressure is
1)
± 5 kPa for pressures up to 250 kPa and ± 2 % for pressure above 250 kPa.
Inflation pressure and tread depth of the tyres determined before tyre warm-up shall be recorded in the test
report (see Annex B).
−2 3 2
1) 1 kPa = 10 bar = 10 N/m
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ISO 15037-1:2006(E)
Tests may also be performed under conditions other than general tyre conditions. The details shall be noted in
the test report (see Annex B).
NOTE Tread breadth is the width of that part of the tread that, with the tyre correctly inflated, contacts the road in
normal straight-line driving.
As the tread depth or uneven tread wear may have a significant influence on test results, it is recommended
that they be taken into account when making comparisons between vehicles or between tyres.
5.4.3 Operating components
For the standard test condition, the type (e.g. part number or model number) and condition
(e.g. shock-absorber settings and suspension-geometry adjustments) of all components likely to influence the
test results shall be as specified by the manufacturer. Any deviations from manufacturer’s specifications shall
be noted in the presentation of general data (see Annex A).
5.4.4 Loading conditions of the vehicle
The test mass shall be between the complete vehicle kerb mass (ISO 1176, code ISO-M06) plus driver and
test equipment (combined mass should not exceed 150 kg) and the maximum authorized total mass
(ISO 1176, code ISO-M08).
The maximum authorized axle loads (ISO 1176, code ISO-M13) shall not be exceeded.
Care shall be taken to generate a minimum deviation in the location of the centre of gravity and in the
moments of inertia as compared to the loading conditions of the vehicle in normal use (refer to ISO 2416). The
resulting wheel loads shall be determined and recorded in the test report (see Annex A).
6 Test method
6.1 Warm-up
All relevant vehicle components shall be warmed up prior to the tests in order to achieve component
temperatures representative of normal driving conditions. Tyres shall be warmed up prior to the tests to
achieve an equilibrium temperature and pressure representative of normal driving conditions.
A procedure equivalent to driving at the test speed for a distance of 10 km or driving 500 m at a lateral
2
acceleration of 3 m/s (both left and right turns) may be appropriate for warming up the tyres.
6.2 Initial driving condition
6.2.1 General
The initial driving condition is specified in most of the vehicle dynamics test methods. It can either be a
steady-state straight-ahead run or a steady-state circular run.
If there is no specific requirement defined in a test method standard, the tests shall be performed in the
highest suitable gear for vehicles with manual transmission and for vehicles with automatic transmission in
drive D. The position of the transmission lever and the selected driving programme shall be recorded in the
test report (see Annex B).
The position of the steering wheel and the accelerator pedal shall be kept as constant as possible during the
initial driving condition. The moment of observation t to evaluate steady-state conditions is defined as the
ss
point in time which usually is between 0,5 s and 0,8 s before the reference point in time t of the specific test
0
method (see note below). The initial condition is considered to be sufficiently constant if for the moment of
observation t the requirements of 6.2.2 and 6.2.3 are fulfilled (see Figure 2, which also introduces the
ss
definition of t and t ).
1 2
NOTE For test methods which are used to determine only steady-state values (e.g. ISO 4138) the moment of
observation t and the reference time t will be identical.
ss 0
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ISO 15037-1:2006(E)
6.2.2 Steady-state straight-ahead run
The longitudinal velocity in the initial driving condition shall not deviate by more than ± 1 km/h (± 2 km/h for
velocities above 100 km/h) from the nominal value during the time interval from t to t and the mean value of
1 2
2 2
lateral acceleration shall be within a range from −0,3 m/s to +0,3 m/s . As an alternative to the limits of lateral
acceleration, the mean value of the yaw velocity shall be within a range from −0,5 °/s to +0,5 °/s.
2
For the time interval from t to t , the standard deviation of the lateral acceleration shall not exceed 0,3 m/s .
1 2
As an alternative to the limits on lateral acceleration, the standard deviation of the yaw velocity shall not
exceed 0,5 °/s.
The difference between the mean values of the longitudinal velocity during the time intervals t to t and t to
1 ss ss
t shall not exceed ± 1 km/h (± 2 km/h for velocities above 100 km/h).
2
6.2.3 Steady-state circular run
The initial radius R shall be calculated as follows:
0
⎯ R = v /(dψ /dt)
0 X,0 0
2
⎯ R = v /a
0 X,0 Y,0
The radius in the initial driving condition shall not deviate by more than 2 % or ± 2 m from the nominal value
during the time interval from t to t .
1 2
For the time interval from t to t , the standard deviation of the lateral acceleration shall not exceed 5 % of its
1 2
mean value and the standard deviation of the longitudinal velocity shall not exceed 3 % of its mean value.
The difference between the mean values of lateral acceleration during the time intervals t to t and t to t
1 ss ss 2
shall not exceed the nominal value of lateral acceleration by more than 5 %. The difference between the mean
values of longitudinal velocity during the time intervals t to t and t to t shall not exceed the nominal value
1 ss ss 2
of longitudinal velocity by more than 3 %.
For the time interval from t to t , the mean value of the lateral acceleration shall not deviate from the nominal
1 2
value by more than ± 3 %.
8 © ISO 2006 – All rights reserved
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ISO 15037-1:2006(E)
Key
X time, s
Y measured variable
t reference point in time of the specific test method
0
t time measurement 1
1
t time measurement 2
2
t moment of observation to evaluate steady state conditions
ss
Figure 2 — Definition of times
© ISO 2006 – All rights reserved 9
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ISO 15037-1:2006(E)
Annex A
(normative)
Test report — General data
Vehicle identification Vehicle identification number: .
Type of vehicle: .
Manufacturer: .
Model: .
Model year/first registration date: .
Drive train Driven axle: ˆ front axle ˆ rear axle
Type of 4WD: .
Special features: .
Engine Identification code: .
Type of engine: ˆ spark ignition ˆ diesel
Air/fuel mixture control: ˆ carburettor ˆ injection
Charging system: ˆ turbo charger ˆ super-charger
Ignition point control: ˆ mechanical ˆ electronic
Fuel cut-off: ˆ yes ˆ no
3
Displacement/number of cylinders: . cm . cylinders
Maximum power/engine speed: . kW . 1/min
Maximum torque/engine speed: . Nm . 1/min
Transmission Identification code:
Type/number of forward gears: ˆ manual . gears
ˆ automatic . gears
ˆ continuously variable (e.g. CVT)
st nd
Gear ratios:
1 gear: . : 1 2 gear: . : 1
rd th
3 gear: . :
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15037-1
Deuxième édition
2006-08-15
Véhicules routiers — Méthodes d'essai
de la dynamique des véhicules —
Partie 1:
Conditions générales pour voitures
particulières
Road vehicles — Vehicle dynamics test methods —
Part 1: General conditions for passenger cars
Numéro de référence
ISO 15037-1:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 15037-1:2006(F)
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ISO 15037-1:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Paramètres . 2
3.1 Système de référence. 2
3.2 Paramètres à déterminer. 2
4 Équipement de mesure . 2
4.1 Description . 2
4.2 Installation des capteurs. 3
4.3 Traitement des données . 3
5 Conditions d'essai . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Piste d'essai . 6
5.3 Vitesse du vent. 6
5.4 Véhicule d'essai . 6
6 Méthode d'essai . 7
6.1 Mise en température. 7
6.2 Régime de conduite précédant l'essai . 8
Annexe A (normative) Rapport d'essai — Données générales . 10
Annexe B (normative) Rapport d'essai — Conditions d'essai . 13
Annexe C (informative) Les capteurs et leur installation. 14
Annexe D (informative) Filtrage analogique: filtre Butterworth. 19
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ISO 15037-1:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 15037-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 22, Véhicules routiers, sous-comité SC 9,
Dynamique des véhicules et tenue de route.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 15037-1:1998), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle incorpore également le Rectificatif technique ISO 15037-1:1998/Cor.1:2001.
L'ISO 15037 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Véhicules routiers — Méthodes
d'essai de la dynamique des véhicules:
⎯ Partie 1: Conditions générales pour voitures particulières
⎯ Partie 2: Conditions générales pour véhicules lourds et autobus
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ISO 15037-1:2006(F)
Introduction
Le comportement dynamique d'un véhicule routier représente une partie extrêmement importante de la
sécurité active du véhicule. Tout véhicule, avec son conducteur et son environnement du moment, constitue
un système en boucle fermée unique. La tâche consistant à évaluer le comportement dynamique d'un
véhicule est donc très difficile car il existe une interaction significative entre les éléments
conducteur/véhicule/environnement. Chacun de ces éléments pris séparément est déjà complexe en soi.
Les conditions d'essai exercent une influence importante sur les résultats des essais. Seuls des résultats
d'essais obtenus dans des conditions d'essai identiques peuvent être comparés.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15037-1:2006(F)
Véhicules routiers — Méthodes d'essai de la dynamique des
véhicules —
Partie 1:
Conditions générales pour voitures particulières
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15037 spécifie les conditions générales applicables lorsque les propriétés
dynamiques des véhicules sont déterminées conformément aux méthodes d'essai ISO.
Elle spécifie, en particulier, les conditions générales relatives
⎯ aux paramètres,
⎯ à l'équipement de mesure et au traitement des données,
⎯ à l'environnement (piste d'essai et vitesse du vent),
⎯ à la préparation du véhicule d'essai (réglage et chargement),
⎯ à la conduite initiale, et
⎯ aux rapports d'essai (données générales et conditions d'essai).
Ces conditions revêtent une importance générale, indépendamment de la méthode d'essai spécifique de la
dynamique du véhicule. Ce sont ces conditions qui doivent être appliquées lors de la détermination des
propriétés dynamiques du véhicule, sauf si d'autres conditions sont exigées dans la norme qui est
effectivement utilisée pour la méthode d'essai.
La présente partie de l'ISO 15037 est applicable aux voitures particulières telles que définies dans l'ISO 3833
et aux camions légers.
NOTE Les conditions générales définies dans les normes existantes de dynamique des véhicules restent en vigueur
jusqu'à inclusion d'une référence à la présente partie de l'ISO 15037.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1176, Véhicules routiers — Masses — Vocabulaire et codes
ISO 2416, Voitures particulières — Répartition des masses
ISO 3833, Véhicules routiers — Types — Dénominations et définitions
ISO 8855, Véhicules routiers — Dynamique des véhicules et tenue de route — Vocabulaire
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ISO 15037-1:2006(F)
3 Paramètres
3.1 Système de référence
Les paramètres de mouvement utilisés pour décrire le comportement d'un véhicule dans une situation de
conduite spécifique de l'essai se réfèrent au référentiel intermédiaire (X, Y, Z) (voir l'ISO 8855).
La position de l'origine du référentiel véhicule (X , Y , Z ) constitue le point de référence et cette position doit
V V V
figurer dans le rapport (voir Annexe A).
NOTE Les positions utiles en termes de point de référence incluent (1) le centre de gravité du véhicule et (2) un point
fixe de géométrie, par exemple le point du plan de symétrie longitudinal situé à la hauteur du centre de gravité et au milieu
de l'empattement. Le positionnement du point de référence au centre de gravité est très utile pour l'évaluation analytique
des résultats d'essai de véhicules individuels, mais il peut occasionner des difficultés lors de la comparaison de résultats
concernant des véhicules différents. Le positionnement du point de référence au niveau de la position géométrique est
plus pratique lorsqu'il s'agit de comparer les résultats de différents essais, mais il peut compliquer l'analyse théorique.
3.2 Paramètres à déterminer
Pour décrire la dynamique d'un véhicule en termes d'entrée correspondant au conducteur et de réponse du
véhicule, les principaux paramètres pertinents sont les suivants:
⎯ angle au volant (δ );
H
⎯ couple au volant (M );
H
⎯ vitesse longitudinale (v );
X
⎯ angle de dérive (β) ou vitesse transversale (v );
Y
⎯ accélération longitudinale (a );
X
⎯ accélération transversale (a );
Y
⎯ vitesse de lacet (dψ/dt);
⎯ vitesse de roulis (dϕ/dt);
⎯ vitesse de tangage (dθ/dt);
⎯ angle de roulis (ϕ);
⎯ angle de tangage (θ).
Ces paramètres sont définis dans l'ISO 8855.
Toutes les normes faisant référence à la présente partie de l'ISO 15037 doivent spécifier les paramètres
applicables à utiliser. En fonction de la norme spécifique, des paramètres supplémentaires peuvent être
exigés ou recommandés.
NOTE Ces paramètres peuvent être déterminés directement par mesurage ou par calcul à partir de valeurs
mesurées.
4 Équipement de mesure
4.1 Description
La variation dans le temps des paramètres mesurés doit être enregistrée au moyen d'un système
d'enregistrement multivoie à base de temps au moyen de capteurs appropriés (voir Annexe C). Les étendues
de mesure types et les erreurs maximales recommandées du capteur et du système d'enregistrement sont
représentées au Tableau 1. Les précisions spécifiques doivent être atteintes si les paramètres sont mesurés
ou sont calculés.
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ISO 15037-1:2006(F)
Tableau 1 — Paramètres, étendues de mesure types et erreurs maximales recommandées
Erreur «globale» maximale
Paramètre Étendue de mesure type
recommandée
Angle au volant −360° à 360° ± 1° pour δ < 50°
H
± 2° pour δ > 50° et < 180°
H
± 4° pour δ > 180°
H
Couple au volant −30 Nm à 30 Nm ± 0,1 Nm pour M < 10 Nm
H
± 0,3 Nm pour M > 10 Nm
H
Vitesse longitudinale 0 km/h à 180 km/h ± 1 km/h pour v < 100 km/h
X
± 2 km/h pour v > 100 km/h
X
Vitesse transversale −10 m/s à 10 m/s ± 0,2 m/s
Angle de dérive −20° à 20° ± 0,3°
2 2 2
Accélération longitudinale −15 m/s à 15 m/s ± 0,15 m/s
2 2 2
Accélération transversale −15 m/s à 15 m/s ± 0,15 m/s
Vitesse de lacet −50°/s à 50°/s ± 0,3°/s pour dψ /dt < 20°/s
± 1°/s pour dψ/dt > 20°/s
Vitesse de tangage −50°/s à 50°/s ± 0,3°/s pour dθ/dt < 20°/s
± 1°/s pour dθ/dt > 20°/s
Vitesse de roulis −50°/s à 50°/s ± 0,3°/s pour dϕ /dt < 20°/s
± 1°/s pour dϕ /dt > 20°/s
Angle de roulis −15° à 15° ± 0,15°
Angle de tangage −15° à 15° ± 0,15°
Une précision supérieure des mesures peut être souhaitable pour le calcul de certaines des valeurs caractéristiques. Si
une erreur du système dépasse la valeur maximale recommandée, cette erreur et l'erreur maximale réelle doivent être
consignées dans le rapport d'essai (voir Annexe A).
4.2 Installation des capteurs
Les capteurs doivent être installés conformément aux instructions du fabricant lorsque de telles instructions
existent, afin que les paramètres correspondant aux termes et définitions de l'ISO 8855 puissent être
déterminés.
Si un capteur ne mesure pas directement un paramètre, des transformations appropriées doivent être
effectuées.
4.3 Traitement des données
4.3.1 Généralités
La gamme de fréquences à utiliser pour des essais sur la dynamique horizontale des voitures particulières est
comprise entre 0 Hz et la fréquence maximale utilisée f = 5 Hz. Selon la méthode de traitement des
max
données choisie, analogique ou numérique, les exigences de 4.3.2 ou 4.3.3 s'appliquent.
4.3.2 Traitement analogique des données
La largeur de bande de la chaîne de mesure, capteur/système d'enregistrement, ne doit pas être inférieure
à 8 Hz.
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Pour effectuer le filtrage nécessaire des signaux, des filtres passe-bas doivent être utilisés. La largeur de la
bande passante (de 0 Hz à la fréquence f à −3 dB) ne doit pas être inférieure à 9 Hz. Les erreurs d'amplitude
0
doivent être inférieures à ± 0,5 % dans la plage de fréquence correspondante de 0 Hz à 5 Hz. Tous les
signaux analogiques doivent être traités au moyen de filtres possédant des caractéristiques de phase
suffisamment similaires pour garantir que les différences de temporisation dues au filtrage se situent dans les
limites d'exactitude requises pour le mesurage du temps.
NOTE Pendant le filtrage analogique des signaux avec des composantes fréquentielles différentes, il peut se
produire des déphasages. C'est pourquoi il est préférable d'utiliser une méthode de traitement numérique des données
comme celle décrite en 4.3.3.
4.3.3 Traitement numérique des données
4.3.3.1 Considérations générales
La préparation de signaux analogiques inclut la prise en compte de l'atténuation de l'amplitude du filtre et de
la fréquence d'échantillonnage pour éviter des erreurs de repliement de spectre, ainsi que des retards de
phase et des temporisations du filtre. Les considérations d'échantillonnage et de numérisation incluent une
amplification des signaux avant échantillonnage pour minimiser les erreurs de numérisation, le nombre de bits
par échantillon, le nombre d'échantillons par cycle, les circuits échantillonneurs et l'espacement dans le temps
des échantillons. Les considérations de filtrage numérique complémentaire sans modification de phase
incluent la sélection des bandes passantes et des bandes coupées ainsi que l'atténuation et l'ondulation
admissible de chacune et la correction des retards de phase du filtre. Chacun de ces facteurs doit être pris en
considération pour obtenir une précision relative globale de l'acquisition des données de ± 0,5 %.
L'atténuation et l'information de déphasage pour un filtre Butterworth est fourni dans l'Annexe D.
4.3.3.2 Erreurs de repliement et filtres antirepliement
Pour éviter des erreurs de repliement impossibles à corriger, les signaux analogiques doivent être
convenablement filtrés avant échantillonnage et numérisation. L'ordre des filtres utilisés et leur bande
passante doivent être choisis en fonction à la fois de la planéité requise dans la plage de fréquence
concernée et de la fréquence d'échantillonnage.
Les caractéristiques minimales du filtre et la fréquence d'échantillonnage doivent être telles que
a) dans la plage de fréquence concernée, de 0 Hz à f = 5 Hz, l'atténuation maximale du signal
max
analogique soit inférieure à la résolution du signal numérisé, et
b) à la moitié de la fréquence d'échantillonnage (c'est-à-dire à la fréquence de Nyquist ou fréquence «de
repliement»), la valeur de toutes les composantes fréquentielles du signal et du bruit se trouve réduite
au-dessous de la résolution numérisée.
Pour une définition de 0,05 %, l'atténuation du filtre doit être inférieure à 0,05 % jusqu'à 5 Hz, et l'atténuation
doit être supérieure à 99,95 % à toutes les fréquences supérieures à la moitié de la fréquence
d'échantillonnage.
Il est recommandé que les filtres antirepliements soient de quatrième ordre ou plus (voir Annexe D).
Bien qu'un filtrage d'antirepliement soit exigé, un filtrage analogique excessif doit être évité. De plus, tous les
filtres doivent posséder des caractéristiques de phase suffisamment proches pour garantir que les différences
de temporisation se situent dans les limites de précision requises pour la mesure du temps.
NOTE Les déphasages sont particulièrement importants lorsque des paramètres mesurés sont multipliés entre eux
pour déterminer de nouveaux paramètres car, tandis que les amplitudes se multiplient, les déphasages et les
temporisations associées s'ajoutent. Les déphasages et les temporisations diminuent lorsque la fréquence de coupure f
0
du filtre augmente. Chaque fois que les équations décrivant les filtres de prééchantillonnage sont connues, il est pratique
de supprimer leurs déphasages et leurs temporisations par des algorithmes simples appliqués dans le domaine
fréquentiel.
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4.3.3.3 Échantillonnage des données et numérisation
À 5 Hz, le changement d'amplitude du signal atteint 3 % par milliseconde. Pour limiter les erreurs dynamiques
occasionnées par la variation des entrées analogiques à 0,1 %, la durée d'échantillonnage ou de
numérisation doit être inférieure à 32 µs. Toutes les paires ou tous les ensembles d'échantillons de données à
comparer doivent être prélevés simultanément ou sur une période de temps suffisamment courte.
La chaîne de mesure doit avoir une définition de 12 bits (± 0,05 %) ou plus, et une exactitude de 2 LSB
(± 0,1 %). L'amplification du signal analogique avant la numérisation doit être telle que, lors du processus de
numérisation, l'erreur combinée due à la résolution finie et à l'imprécision de numérisation soit inférieure à
0,2 %.
4.3.3.4 Filtrage numérique
Pour le filtrage de données échantillonnées lors de l'évaluation des données, on doit utiliser des filtres
numériques sans phase (déphasage zéro) possédant les caractéristiques suivantes (voir Figure 1):
⎯ la bande passante doit être comprise entre 0 Hz et 5 Hz;
⎯ la bande coupée doit commencer entre 10 Hz et 15 Hz;
⎯ le gain du filtre dans la bande passante doit être de 1 ± 0,005 (100 ± 0,5 %);
⎯ le gain du filtre dans la bande coupée doit être ± 0,01 (± 1 %).
Légende
X fréquence, f, Hz
Y gain du filtre
a
Bande passante.
b
Bande coupée.
Figure 1 — Caractéristiques requises des filtres numériques sans phase
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5 Conditions d'essai
5.1 Généralités
Les limites et spécifications relatives aux conditions ambiantes et aux conditions d'essai du véhicule sont
fixées ci-dessous. Elles doivent être maintenues pendant chaque essai. Tout écart doit être consigné dans le
rapport d'essai (voir Annexes A et B), y compris les différents diagrammes de présentation des résultats. Pour
chaque méthode d'essai, les conditions spécifiques de l'essai et celles qui peuvent ne pas être maintenues
constantes (par exemple la profondeur de sculpture des pneumatiques) doivent être consignées dans un
rapport d'essai distinct, conforme à l'Annexe B.
5.2 Piste d'essai
Tous les essais doivent être effectués sur une surface lisse, propre et sèche de chaussée routière uniforme.
Le gradient de la surface de la chaussée à utiliser pour l'essai ne doit pas dépasser 2 % (valeur
recommandée: 1,5 %) quelle que soit la direction, la mesure de ce gradient étant effectuée sur une distance
quelconque entre celle correspondant à la voie du véhicule et 25 m. Pour chaque essai, l'état de surface de la
route ainsi que le type de revêtement de la chaussée doivent être consignés dans le rapport d'essai (voir
Annexe B).
5.3 Vitesse du vent
La vitesse ambiante du vent ne doit pas dépasser 5 m/s au cours d'un essai. Pour chaque méthode d'essai,
les conditions climatiques doivent être consignées dans le rapport d'essai (voir Annexe B).
5.4 Véhicule d'essai
5.4.1 Données générales
Les caractéristiques générales du véhicule d'essai doivent être présentées dans le rapport d'essai représenté
à l'Annexe A. Pour tout changement de caractéristiques du véhicule (par exemple la charge), les données
générales doivent être à nouveau documentées.
En cas d'utilisation d'un véhicule neuf, il est recommandé d'effectuer un rodage suffisant avant le début des
essais.
La température ambiante exerçant dans certains cas une influence significative sur les résultats de l'essai, il
convient qu'elle soit prise en considération lorsqu'on établit des comparaisons entre véhicules.
5.4.2 Pneumatiques
La règle générale est que des pneumatiques neufs doivent être installés sur le véhicule d'essai conformément
aux spécifications du constructeur du véhicule. Sauf spécification contraire de la part du fabricant des
pneumatiques, ces derniers doivent être rodés pendant au moins 150 km sur le véhicule d'essai ou sur un
véhicule équivalent sans utilisation excessivement rude, par exemple freinages, accélérations, virages, heurts
de bordures de trottoirs, etc. Après le rodage, les pneumatiques doivent être maintenus à la même place sur
le véhicule pour les essais.
Les pneumatiques doivent avoir une profondeur de sculpture d'au moins 90 % de la valeur initiale sur toute la
largeur de la bande de roulement et sur toute la circonférence du pneumatique.
Les pneumatiques doivent avoir été fabriqués un an au maximum avant l'essai. La date de fabrication doit
être consignée dans la présentation des conditions d'essai (voir Annexe B).
Les pneumatiques doivent être gonflés à la pression spécifiée par le constructeur du véhicule pour la
configuration du véhicule d'essai à la température ambiante de l'essai. La tolérance relative à la pression de
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1)
gonflage à froid est de ± 5 kPa pour des pressions allant jusqu'à 250 kPa, et de ± 2 % pour des pressions
supérieures à 250 kPa.
La pression de gonflage et la profondeur de sculpture des pneumatiques, mesurées avant la mise en
température du pneumatique, doivent être consignées dans le rapport d'essai (voir Annexe B).
Des essais peuvent aussi être effectués avec des pneumatiques dans un état différent des conditions du cas
général ci-dessus. Les détails doivent alors être consignés dans le rapport d'essai (voir Annexe B).
NOTE La largeur de la bande de roulement est la largeur de la partie de la bande de roulement qui, le pneumatique
étant correctement gonflé, est en contact avec la route en cas de conduite normale en ligne droite.
Comme la profondeur de sculpture ou une usure inégale de la bande de roulement peuvent avoir une
influence significative sur les résultats des essais, il est recommandé de les prendre en considération
lorsqu'on établit des comparaisons entre véhicules ou entre pneumatiques.
5.4.3 Composants en service
Dans les conditions d'essais normalisés, le type (par exemple le numéro de partie ou le numéro de modèle) et
la condition (par exemple les réglages d'amortisseur et les réglages de géométrie de suspension) de tous les
composants susceptibles d'influencer les résultats d'un essai doivent être conformes aux spécifications du
constructeur du véhicule. Tout écart par rapport aux spécifications du constructeur doit être consigné dans la
présentation des données générales (voir Annexe A).
5.4.4 Conditions de chargement du véhicule
La masse d'essai doit se situer entre la masse du véhicule complet en ordre de marche (ISO 1176, code
ISO-M06) augmentée de celle du conducteur et de l'équipement d'essai (il convient que ces deux masses
combinées ne dépassent pas 150 kg) et la masse totale maximale autorisée (ISO 1176, code ISO-M08).
Les charges maximales autorisées par essieu (ISO 1176, code ISO-M13) ne doivent pas être dépassées.
On doit s'assurer que les positions du centre de gravité et des moments d'inertie sont les plus voisines
possibles de celles qui correspondent aux conditions de chargement du véhicule en service normal (voir
l'ISO 2416). Les charges sur les roues qui en résultent doivent être déterminées et consignées dans le
rapport d'essai (voir Annexe A).
6 Méthode d'essai
6.1 Mise en température
Tous les composants concernés du véhicule doivent être échauffés avant les essais afin de les amener à une
température représentative des conditions normales de conduite. Les pneumatiques doivent être échauffés
avant les essais de façon à atteindre un équilibre en température et en pression, représentatif des conditions
normales de conduite.
Pour l'échauffement des pneumatiques, il est possible d'utiliser une procédure consistant à conduire sur une
2
distance de 10 km à la vitesse d'essai ou sur 500 m avec une accélération transversale de 3 m/s (virage à
gauche et virage à droite).
−2 3 2
1) 1 kPa = 10 bar = 10 N/m
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ISO 15037-1:2006(F)
6.2 Régime de conduite précédant l'essai
6.2.1 Généralités
Le régime de conduite précédant l'essai est spécifié dans la plupart des méthodes d'essai de la dynamique
des véhicules. Il peut s'agir d'une conduite soit sur trajectoire rectiligne en régime permanent, soit sur
trajectoire circulaire en régime permanent.
En l'absence d'exigence spécifique définie dans une norme de méthode d'essai, les essais doivent être
effectués sur le rapport de boîte de vitesses approprié le plus élevé pour les véhicules à boîte mécanique, et
dans la position D pour les véhicules à boîte automatique. La position du levier de vitesses et le programme
de conduite sélectionné doivent être consignés dans le rapport d'essai (voir Annexe B).
La position du volant et celle de la pédale d'accélérateur doivent être maintenues aussi constantes que
possible durant le régime de conduite initial. L'instant d'observation, t , pour l'évaluation des conditions en
ss
régime permanent se définit généralement par l'instant situé entre 0,5 s et 0,8 s (voir Note ci-dessous)
précédant le point de référence au temps t de la méthode d'essai spécifique. La condition initiale est
0
considérée comme suffisamment constante si, pour l'instant d'observation, t les conditions spécifiées en
,
ss
6.2.2 et 6.2.3 sont satisfaites (voir Figure 2, qui présente également la définition de t et t ).
1 2
NOTE Pour des méthodes d'essai qui sont utilisées pour déterminer uniquement des valeurs en régime permanent
(par exemple l'ISO 4138), l'instant d'observation t et le temps de référence t seront identiques.
ss 0
6.2.2 Trajectoire rectiligne en régime permanent
...
Questions, Comments and Discussion
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