CN112728068A - 车辆节能控制方法、存储介质、车辆控制系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆节能控制方法、存储介质、车辆控制系统及车辆，方法包括：获取多功率开关各档位对应的载重阈值；当车辆启动时，通过载重传感器获取实际载重数值；根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位；当车辆行驶时，获取车辆前方弯道的道路信息，所述道路信息包括车辆前方的曲率半径；根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量；根据所述实际载重数值与所述等效质量之和，确定预测档位；若所述预测档位与当前档位不同，则将多功率开关切换到预测档位。本发明可解决车辆过弯时功率输出不匹配导致的能源浪费问题。

Description

车辆节能控制方法、存储介质、车辆控制系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆节能控制方法、存储介质、车辆控制系统及车辆。
背景技术
商用车负载可变范围很大，满载与空载状态，车辆负载相差可达几十吨级别。因此大多数商用车发动机采用多档功率/扭矩与负载匹配的方法，来进行节能控制。如公开号为CN201301754Y的中国公开专利公开一种可手动切换发动机功率的开关；公开号为CN101392691B的中国授权专利中公开了利用车辆负载匹配轻、重载功率档次的方法；公开号为CN105332805A的中国公开专利则进一步公开了利用载重传感器自动根据当前载重匹配对应的功率档次的方法。
但这些传统方法大多是测量车辆自身载重情况，然后切换对应车辆多功率档次转换开关(以下简称多功率开关)的档位。有如下局限性：没有考虑到连续变化的外部道路条件，特别是弯道条件下车辆的转弯阻力会折算成车辆的载重负载因素，例如对于轻载的车辆，在急转弯时，由于因为要克服横向的转弯阻力，对于发动机来说相当于加大了负载，因此，有可能当前发动机的功率输出与半载或重载的功率输出档位更为匹配。
在公开号为CN106677913A的中国公开专利《动力与负载匹配控制方法、装置、系统及运输车辆》中公开了利用角度传感器测量地形，并融合载重传感器测量结果对应到功率档次的方法。但该方法未考虑弯道阻力。
另外，车辆多功率开关从切换到实质生效，一般有一定延时，由于道路是不断变化的，因此在车辆运行中多功率开关的切换是不断发生的，若未提前切换，则切换延时期间的功率档位与道路情况不匹配，不但不节油反而造成费油。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种车辆节能控制方法、存储介质、车辆控制系统及车辆，可解决车辆过弯时功率输出不匹配导致的能源浪费问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种车辆节能控制方法，包括：
获取多功率开关各档位对应的载重阈值；
当车辆启动时，通过载重传感器获取实际载重数值；
根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位；
当车辆行驶时，获取车辆前方的道路信息，所述道路信息包括车辆前方弯道的曲率半径；
根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量；
根据所述实际载重数值与所述等效质量之和，确定预测档位；
若所述预测档位与当前档位不同，则将多功率开关切换到预测档位。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明还提出一种车辆控制系统，包括功率转换开关控制器、发动机ECU、载重传感器和地图模块，所述地图模块为电子地平线系统或导航地图，所述功率转换开关控制器分别与所述发动机ECU、载重传感器和地图模块连接，所述功率转换开关控制器中存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明还提出一种车辆，包括如上所述的车辆控制系统。
本发明的有益效果在于：通过获取车辆前方弯道的曲率半径，并根据道路信息和车辆信息，计算出车辆过弯时将要克服弯道阻力而折算增加的等效质量，从而可重新确定出车辆过弯时匹配的预测档位，使得车辆过弯时可保证功率与环境匹配，达到节油效果。本发明可解决车辆过弯时功率输出不匹配导致的能源浪费问题。
附图说明
图1为本发明的一种车辆节能控制方法的流程图；
图2为本发明的一种车辆控制系统的结构示意图；
图3为本发明实施例一的方法流程图；
图4为本发明实施例一中车辆当前位置与车辆前方弯道点信息的示意图。
标号说明：
1、功率转换开关控制器；2、发动机ECU；3、载重传感器；4、地图模块。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种车辆节能控制方法，包括：
获取多功率开关各档位对应的载重阈值；
当车辆启动时，通过载重传感器获取实际载重数值；
根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位；
当车辆行驶时，获取车辆前方的道路信息，所述道路信息包括车辆前方弯道的曲率半径；
根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量；
根据所述实际载重数值与所述等效质量之和，确定预测档位；
若所述预测档位与当前档位不同，则将多功率开关切换到预测档位。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：可解决车辆过弯时功率输出不匹配导致的能源浪费问题。
进一步地，所述根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位具体为：
功率转换开关控制器将所述实际载重数值与载重阈值进行比对，确定实际载重数值对应的档位，并将所述对应的档位发送至发动机ECU；
发动机ECU接收到所述对应的档位后，将多功率开关切换到所述档位。
进一步地，所述获取车辆前方的道路信息具体为：
通过定位系统获取车辆当前位置；
根据车辆当前位置，通过导航地图或电子地平线系统获取车辆前方的道路信息。
进一步地，所述根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量具体为：
根据第一公式计算等效质量，所述第一公式为△m＝(mv2)/(gμr)，△m为等效质量，m为车辆总质量，v为车速，g为重力角速度，μ为预设的道路摩擦系数，r为车辆前方弯道的曲率半径。
由上述描述可知，将车辆转弯时需要额外克服转弯的阻力折算成克服的载重阻力，即将车辆转弯时克服的向心力转换为等效质量克服的道路摩擦阻力，因此，根据向心力公式和等效质量克服的摩擦阻力公式，即可得到第一公式，求解出车辆过弯时因克服弯道阻力而增加的等效质量。
进一步地，实时获取车辆当前位置与前方弯道的实时距离，并根据实时车速和功率档位变换时间，实时计算第一距离；
若同一时刻对应的实时距离和第一距离相等，则将所述同一时刻的实时车速作为所述第一公式中的车速v。
进一步地，所述将多功率开关切换到预测档位具体为：
当车辆当前位置与前方弯道的实时距离为与第一距离相等时，将多功率开关切换到预测档位，所述第一距离根据第二公式计算得到，所述第二公式为S＝vT，S为第一距离，v为实时车速，T为功率档位变换时间。
由上述描述可知，通过提前进行多功率开关的档位切换操作，保证在进入弯道前或进入弯道时已切换到过弯需要的档位，达到更为精确节能的效果。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
请参阅图2，本发明还提出一种车辆控制系统，包括功率转换开关控制器1、发动机ECU2、载重传感器3和地图模块4，所述地图模块4为电子地平线系统或导航地图，所述功率转换开关控制器1分别与所述发动机ECU2、载重传感器3和地图模块4连接，所述功率转换开关控制器1中存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。
本发明还提出一种车辆，包括如上所述的车辆控制系统。
实施例一
请参照图3-4，本发明的实施例一为：一种车辆节能控制方法，本方法基于弯道预测，可应用于车辆控制系统，如图3所示，包括如下步骤：
S1：获取默认状态下的多功率开关的各档位对应的载重阈值。
默认状态下，现有的多功率开关是针对平路载重值进行档位划分的，假设多功率开关一共有N个档，则载重阈值为N-1个，分别为P1，P2，P3，...，PN-1。
S2：当车辆启动时，通过载重传感器获取实际载重数值，即获取当前的载重数值。
S3：根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位。
具体地，功率转换开关控制器将所述实际载重数值与载重阈值进行比对，确定实际载重数值对应的档位，并将所述档位发送至发动机ECU；发动机ECU接收到所述档位后，将多功率开关切换到所述档位。
S4：当车辆行驶时，获取车辆前方的道路信息，所述道路信息包括车辆前方弯道的曲率半径。
具体地，先通过定位系统获取车辆当前位置；然后根据车辆当前位置，通过导航地图或电子地平线系统获取车辆前方的道路信息。优选地，所述道路信息包括位于车辆前方且距离车辆最近的弯道的曲率半径。
进一步地，由于同一个弯道中不同道路点的曲率半径一般不相同，因此可以实时获取位于车辆前方且距离车辆最近的一个弯道点的曲率半径。
S5：根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量。
由于车辆转弯时需要额外克服转弯的阻力，可以将这部份转弯阻力折算成克服的载重阻力。克服的转弯阻力实质是转弯的向心力Fc＝mv2/r，其中，m表示车辆的总质量(空车质量+货重)，可以通过载重传感器获取，v为车速，r是车辆前方弯道的曲率半径。
将克服的向心力Fc转换为等效质量克服的道路摩擦阻力Fr，假设等效质量为Δm，则等效质量克服摩擦阻力为Fr＝Δmgμ，其中，g为标准重力加速度常数，μ为道路摩擦系数，水泥路和沥青路等道路均对应一个道路摩擦系数，此处可根据当前道路的材质确定。
因此，Fc＝Fr，即mv2/r＝Δmgμ，整理可得第一公式△m＝(mv2)/(gμr)。即预测通过前方弯道需额外克服的阻力，相当于车辆在平直路上行驶时增加了Δm的载重。
S6：根据所述实际载重数值与所述等效质量之和，确定预测档位；即将实际载重数值与等效质量之和与载重阈值进行比对，确定对应的档位，作为预测档位。
S7：判断所述预测档位与当前档位是否相同，若是，则说明在前方过弯不需要改变多功率开关档位，若否，则说明在前方过弯需改变多功率开关档位，才能保证功率与环境匹配，达到更节油效果，执行步骤S8。
S8：将多功率开关切换到预测档位。
进一步地，假设档位切换动作开始，到发动机接收信号，实现功率档位变换的时间为T(一般为毫秒级)；车辆的实时车速为v。当从电子地平线获取车辆当前位置与前方弯道的实时距离D与根据车辆当前车速和功率档位变换的时间T计算出的第一距离(即第一距离S＝vT)相等时，根据此时的车速v，计算等效质量，确定预测档位，并执行切换到预测档位的操作，即执行步骤S5-S8。
进一步地，由于电子地平线系统是以道路前方连续点及点的属性的形式往外(多功率开关档位控制器)发送地理信息，信息形式为以道路偏移结合的地理元素数据。
例如，参照图4，图4中示出了车辆当前位置点P以及电子地平线系统输出的车辆前方道路连续弯曲程度数据(曲率半径)的三个连续点P1，P2，P3。其中，P1，P2，P3可能是传统认为的一个完整弯道上的连续点，没有弯道的曲率半径是继续固定的，因此一般弯道上不同道路点的曲率半径值也是连续变化但不相同的。
道路点P1，P2，P3在电子地平线系统中的表示方式为与道路起点的偏移offset值和对应的曲率半径r，电子地平线系统播发的前方道路弯道，即是一串连续短距离等间隔K米(如间隔10米)的信息点。车辆位置P也由电子地平线系统转换为与道路起点的offset。例如，本例中车辆位置P的offset＝15，根据电子地平线信息，可以知道，车辆当前位置离下一个P1点的距离是D＝20-15＝5米。
车辆位置P的offset随车辆运行不断更新，通过计算offset差值，不断得到如上所述的从电子地平线获取车辆当前位置P与前方P1弯道点的实时距离D。同时，还可根据车辆的实时车速，通过第二公式S＝vT，实时计算得到第一距离。当实时距离D＝第一距离S时，将当前车速v代入如上所述第一公式，计算△m并执行后续步骤(由于T很小，此时车已经离P1点很近了，v的速度近似就是到达P1点的速度)。
同理，当车辆经过了P1点，开始向P2点靠近时，不断得到如上所述的从电子地平线获取车辆当前位置与前方P2弯道点的实时距离D，并根据车辆的实时车速，通过第二公式S＝vT，计算第一距离。当实时距离D＝第一距离S时，将当前车速v代入如上所述第一公式，计算△m并执行后续步骤。如此不断反复，在车辆运行中实时根据电子地平线信息获取前方每个弯道点的曲率半径并实时计算和改变档位。
进一步地，在车辆在行驶过程中，实时获取车辆前方的道路点的曲率半径并实时计算，判断是否改变档位，即重复执行步骤S4-S8(此时步骤S4中为实时获取车辆前方道路点的曲率半径)。由于直线的曲率半径r为无穷大，在电子地平线系统中以一个极大值表示，从第一公式可知，当分母中的r为无穷大时，△m＝0，因此相当于没有叠加等效质量。因此，就算在行驶过程中就算前方没有弯道，也是持续执行步骤S4-S8。
本实施例通过利用导航地图或电子地平线系统获取车辆前方弯道的曲率半径，并根据道路信息和车辆信息，计算出车辆过弯时增加的等效质量，从而可重新确定出车辆过弯时匹配的预测档位，使得车辆过弯时可保证功率与环境匹配，达到节油效果。通过提前进行多功率开关的档位切换操作，可保证在进入弯道前或进入弯道时已切换到过弯需要的档位，达到更为精确节能的效果。
实施例二
本实施例是对应上述实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如下步骤：
获取多功率开关各档位对应的载重阈值；
当车辆启动时，通过载重传感器获取实际载重数值；
根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位；
当车辆行驶时，获取车辆前方的道路信息，所述道路信息包括车辆前方弯道的曲率半径；
根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量；
根据所述实际载重数值与所述等效质量之和，确定预测档位；
若所述预测档位与当前档位不同，则将多功率开关切换到预测档位。
进一步地，所述根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位具体为：
功率转换开关控制器将所述实际载重数值与载重阈值进行比对，确定实际载重数值对应的档位，并将所述对应的档位发送至发动机ECU；
发动机ECU接收到所述对应的档位后，将多功率开关切换到所述档位。
进一步地，所述获取车辆前方的道路信息具体为：
通过定位系统获取车辆当前位置；
根据车辆当前位置，通过导航地图或电子地平线系统获取车辆前方的道路信息。
进一步地，所述根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量具体为：
根据第一公式计算等效质量，所述第一公式为△m＝(mv2)/(gμr)，△m为等效质量，m为车辆总质量，v为车速，g为重力角速度，μ为预设的道路摩擦系数，r为车辆前方弯道的曲率半径。
进一步地，实时获取车辆当前位置与前方弯道的实时距离，并根据实时车速和功率档位变换时间，实时计算第一距离；
若同一时刻对应的实时距离和第一距离相等，则将所述同一时刻的实时车速作为所述第一公式中的车速v。
进一步地，所述将多功率开关切换到预测档位具体为：
当车辆当前位置与前方弯道的实时距离与第一距离相等时，将多功率开关切换到预测档位，所述第一距离根据第二公式计算得到，所述第二公式为S＝vT，S为第一距离，v为实时车速，T为功率档位变换时间。
综上所述，本发明提供的一种车辆节能控制方法、存储介质、车辆控制系统及车辆，通过利用导航地图或电子地平线系统获取车辆前方弯道的曲率半径，并根据道路信息和车辆信息，计算出车辆过弯时增加的等效质量，从而可重新确定出车辆过弯时匹配的预测档位，使得车辆过弯时可保证功率与环境匹配，达到节油效果。通过提前进行多功率开关的档位切换操作，可保证在进入弯道前或进入弯道时已切换到过弯需要的档位，达到更为精确节能的效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种车辆节能控制方法，其特征在于，包括：
获取多功率开关各档位对应的载重阈值；
当车辆启动时，通过载重传感器获取实际载重数值；
根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位；
当车辆行驶时，获取车辆前方的道路信息，所述道路信息包括车辆前方弯道的曲率半径；
根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量；
根据所述实际载重数值与所述等效质量之和，确定预测档位；
若所述预测档位与当前档位不同，则将多功率开关切换到预测档位。
2.根据权利要求1所述的车辆节能控制方法，其特征在于，所述根据所述实际载重数值和载重阈值，确定对应的档位，并将多功率开关切换到所述对应的档位具体为：
功率转换开关控制器将所述实际载重数值与载重阈值进行比对，确定实际载重数值对应的档位，并将所述对应的档位发送至发动机ECU；
发动机ECU接收到所述对应的档位后，将多功率开关切换到所述档位。
3.根据权利要求1所述的车辆节能控制方法，其特征在于，所述获取车辆前方的道路信息具体为：
通过定位系统获取车辆当前位置；
根据车辆当前位置，通过导航地图或电子地平线系统获取车辆前方的道路信息。
4.根据权利要求1所述的车辆节能控制方法，其特征在于，所述根据所述曲率半径、车辆总质量、车速以及预设的道路摩擦系数，计算等效质量具体为：
根据第一公式计算等效质量，所述第一公式为△m＝(mv2)/(gμr)，△m为等效质量，m为车辆总质量，v为车速，g为重力角速度，μ为预设的道路摩擦系数，r为车辆前方弯道的曲率半径。
5.根据权利要求4所述的车辆节能控制方法，其特征在于，实时获取车辆当前位置与前方弯道的实时距离，并根据实时车速和功率档位变换时间，实时计算第一距离；
若同一时刻对应的实时距离和第一距离相等，则将所述同一时刻的实时车速作为所述第一公式中的车速v。
6.根据权利要求1所述的车辆节能控制方法，其特征在于，所述将多功率开关切换到预测档位具体为：
当车辆当前位置与前方弯道的实时距离与第一距离相等时，将多功率开关切换到预测档位，所述第一距离根据第二公式计算得到，所述第二公式为S＝vT，S为第一距离，v为实时车速，T为功率档位变换时间。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法的步骤。
8.一种车辆控制系统，其特征在于，包括功率转换开关控制器、发动机ECU、载重传感器和地图模块，所述地图模块为电子地平线系统或导航地图，所述功率转换开关控制器分别与所述发动机ECU、载重传感器和地图模块连接，所述功率转换开关控制器中存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1、3-6任一项所述的方法的步骤。
9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的车辆控制系统。
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