CN103278335B - 一种汽车行驶状态仿真系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车行驶状态仿真系统，包括：数据输入模块，用于设定并发送档位值和发动机转速；数据处理模块，预存有发动机万有特性数据和底盘参数；接收并判断所述档位值和/或所述发动机转速是否符合预定条件，否则发出第一报警信号，是则根据所述发动机转速以及所述底盘参数计算获得发动机扭矩、发动机功率、小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值，并判断所述发动机扭矩是否在预设发动机扭矩值范围内，不在则发出第二报警信号，在则记录车辆的基本运行参数并通过CAN总线发送出去；显示模块，接收所述第一报警信号和所述第二报警信号，并显示报警信息。

Description

一种汽车行驶状态仿真系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车行驶状态仿真系统及方法。

背景技术

汽车产品开发过程中，常常要做很多实车测试实验，这个过程需要安排特定人员和车辆进行实验，以获得车辆行驶参数，从而最终获得性能稳定的产品。实车试验需要耗费大量的人力物力，同时试验过程所需时间较长，无形当中增加了汽车研发成本，增加了汽车的研发周期。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种汽车行驶状态仿真系统及相应的仿真方法，通过模拟方式获得部分汽车行驶状态参数，以替代相应部分的实车测试，从而能够降低整车的研发成本。

一方面，提供一种汽车行驶状态仿真系统，包括：

数据输入模块，用于设定并发送档位值和发动机转速；

数据处理模块，预存有发动机万有特性数据和底盘参数；接收并判断所述档位值和/或所述发动机转速是否符合预定条件，否则发出第一报警信号，是则根据所述发动机转速以及所述底盘参数计算获得发动机扭矩、发动机功率、小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值，并判断所述发动机扭矩是否在预设发动机扭矩值范围内，不在则发出第二报警信号，在则记录车辆的基本运行参数；

显示模块，接收所述第一报警信号和所述第二报警信号，并显示报警信息。

所述显示模块设置成，接收所述第一报警信号后在显示屏上显示警告信息；接收所述第二报警信号后在显示屏上显示“参数设定错误”。

所述显示模块还设置成，接收并显示所述基本运行参数。

所述数据处理模块设置成，记录并以符合J1939协议规定的CAN报文格式发送所述基本运行参数。

所述基本运行参数包括：所述档位值、所述发动机转速、所述发动机扭矩、所述发动机功率和所述小时燃油消耗率、所述车速和所述百公里油耗值。

另一方面，提供一种汽车行驶状态仿真方法，包括：

输入档位值以及发动机转速；

根据预存的万有特性数据判断所述挡位值和所述发动机转速是否符合预定条件，是则继续，否则报警后结束；

根据所述发动机转速和预存的底盘参数计算获得发动机扭矩、发动机功率、小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值；

判断所述发动机扭矩是否在预设发动机扭矩值范围内，是则记录车辆的基本运行参数，否则报警后结束。

所述报警具体包括：在显示屏上显示“参数设定错误”。

在所述记录步骤中，还将所述基本运行参数显示在显示屏上。

所述记录步骤中，记录并以符合J1939协议规定的CAN报文格式发送所述基本运行参数。

所述基本运行参数包括：所述档位值、所述发动机转速、所述发动机扭矩、所述发动机功率和所述小时燃油消耗率、所述车速和所述百公里油耗值。

利用本发明提供的汽车行驶状态仿真器，可以通过模拟仿真的方法获得匀速状态下的车辆运行参数，从而减少相应的实车测试步骤，能够大大的节约时间成本和人力成本，从而减少整车的测试成本，缩短产品开发周期。

附图说明

图1所示为发动机万有特性曲线图；

图2示出了本发明一实施例提供的汽车行驶状态仿真系统结构示意图；

图3示出了本发明一实施例提供的汽车行驶状态仿真方法步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

汽车发动机的万有特性数据和底盘参数都是可以预先获知的，输入档位值和发动机转速以模拟发动机旋转，基于发动机的万有特性数据和底盘参数获得汽车运行的基本参数，从而实现仿真汽车行驶过程。所述底盘参数包括变速器各档传动比、主减速器传动比io、车轮半径r、车辆迎风面积A和车重G。发动机的万有特性数据一般以万有特性曲线形式进行表述，如图1中所示的一款发动机的万有特性曲线，从中可以方便地查到发动机工作时的扭矩Ttq、功率Pe、小时燃油消耗率b、有效扭矩Me和发动机的转速n。

本实施例提供的汽车行驶状态仿真系统如图2中所示，包括：

数据输入模块101，用于设定并发送档位值x和发动机转速n。

数据处理模块102，预存有发动机万有特性数据和底盘参数，接收并判断所述档位值和/或所述发动机转速是否符合预定条件，否则发出第一报警信号，是则根据所述发动机转速以及所述底盘参数计算获得发动机扭矩Ttq、发动机功率Pe、小时燃油消耗率b、车速v和百公里油耗值Qs，并判断所述发动机扭矩Ttq数值是否在预设发动机扭矩值范围内，不在则发出第二报警信号，在则记录当前档位x下车辆的基本运行参数。所述基本运行参数具体可以包括：所述档位值x、所述发动机转速n、所述发动机扭矩Ttq、所述发动机功率Pe和所述小时燃油消耗率b、所述车速v和所述百公里油耗值Qs。

数据处理模块102判断当前档位值x是否符合预定条件时，若档位值x大于最大档位值或者小于最小档位值则明显不符合预定条件，发出第一报警信号；若档位值x处于最小档位值与最大档位值中间的数据则符合预定条件。数据处理模块102判断当前的发动机转速n是否符合预定条件，具体是根据万有特性数据判断当前的发动机转速n是否超过最大值或者低于最小值，是则不符合预定条件，发出第一报警信号。

显示模块103，接收所述第一报警信号和所述第二报警信号，并显示报警信息；接收并显示所述基本运行参数。

数据输入模块101具体可以包括：

档位设定键，用于进入档位值设定状态；

发动机转速设定键，用于进入发动机转速设定状态；

增加键，在档位值设定状态下用于增大所述档位值，在发动机转速设定状态下用于增大所述发动机转速；

减少键，在档位值设定状态下用于减小所述档位值，在发动机转速设定状态下用于减小所述发动机转速；

确定键，用于将设定的所述档位值或者所述发动机转速发送出去；和

退出键，用于退出所述档位值设定状态或者所述发动机转速设定状态。

数据输入模块101还与显示模块103相连接，以便于在进入档位设定状态或者发动机转速设定状态后，实时的基于显示模块103的显示屏显示档位值或者发动机转速值，以便于用户进行观察。

设定车辆为匀速行驶状态，数据处理模块102根据发动机转速n和当前的档位值x获得车辆的基本运行参数，从而实现仿真车辆匀速行驶过程，具体原理如下：

车速v=0.377*r*n/(igx*io)；其中，r-车轮半径，igx-当前档位传动比，io-主减速器传动比；

汽车行驶阻力Ft=Ff+Fw=G*f+C_D*A*v2/21.15；其中，Ff-滚动阻力，Fw-空气阻力，G-车重，f-滚动阻力系数（例如沥青路面或者混凝土路面的滚动阻力系数取0.019），C_D-空气阻力系数，A-车辆迎风面积，v-车速；

发动机扭矩Ttq=Ft*r/（igx*io）；

发动机功率Pe=Ttq*n/9550；

通过查如图1所示的万有特性曲线图可以得知小时燃油消耗率b，其单位可以为克每千瓦小时；

小时燃油消耗量F=1000*b*Pe/p，其中p-燃油密度，例如可以取0.84千克每升；这样小时燃油消耗量F的单位为升每小时；

车辆的百公里油耗Qs=100*F/v，单位为升每百千米。

所述预设发动机扭矩范围是指根据万有特殊数据获得的当前发动机转速对应的发动机扭矩最小值到最大值区间范围。数据处理模块102根据万有特性数据判断发动机扭矩Ttq是否预设发动机扭矩范围内，若过小或者过大则发出第二报警信号。

本系统还包括CAN总线通讯模块104，用于数据处理模块102通过将车辆的基本运行参数按照J1939协议规定CAN报文格式发送出去，以便进行使用。

针对不同的车辆，若发动机万有特性数据和/或者底盘参数有变化时，仅需更改数据处理模块102中预存的万有特性数据和/或底盘参数即可。例如，按照特定编写格式将发动机万有特性数据和/或者底盘参数通过串口导入到数据处理模块102所在的单片机中即可。因此本系统具有很好的通用性。

本系统通过仿真方式获得车辆匀速运行状态下的各项基本运行参数，并按照J1939协议规定进行保存，相比于人工的进行实车测试实验能够大大的节约人力物力成本，并缩短研发周期。

如图3所示的汽车行驶状态仿真方法包括：

步骤201，输入档位值和发动机转速；具体地，进入档位设定状态调整并发送档位值，退出档位设定状态；然后进入发动机转速设定状态，调整并发送发动机转速，退出发动机转速设定状态。

步骤202，判断档位值和发动机转速是否符合预定条件，是则继续步骤203，否则继续步骤206；若档位值超过最大档位值或者小于最小档位值则不符合预定条件，若发动机转速超过最大转速值或者小于最小转速值则不符合预定条件；

步骤203，根据所述发动机转速以及所述底盘参数计算获得发动机扭矩、发动机功率、小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值；

步骤204，判断所述发动机扭矩值是否在预设发动机扭矩范围内，不在则继续步骤206，在则继续步骤205；具体地，所述预设发动机扭矩范围是指根据万有特殊数据获得的当前发动机转速对应的发动机扭矩最小值到最大值区间范围；

步骤205，在显示屏上显示当前档位下车辆的基本运行参数，记录并通过CAN总线发送当前档位下车辆的基本运行参数后结束。所述基本运行参数具体可以包括：当前的档位值、发动机转速、发动机扭矩、发动机功率和小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值。

步骤206，发出报警信息。例如，可以通过在显示屏上显示“参数设定错误”达到提示用户的目的。

基于发动机的万有特性数据，以及汽车的底盘参数，在用户设定当前的档位值和发动机转速的情况下仿真汽车匀速行驶状态，以获得车辆的基本运行参数，其具体原理如下：

车速v=0.377*r*n/(igx*io)；其中，r-车轮半径，igx-当前档位传动比，io-主减速器传动比；

汽车行驶阻力Ft=Ff+Fw=G*f+C_D*A*v2/21.15；其中，Ff-滚动阻力，Fw-空气阻力，G-车重，f-滚动阻力系数（例如沥青路面或者混凝土路面的滚动阻力系数取0.019），C_D-空气阻力系数，A-车辆迎风面积，v-车速；

发动机扭矩Ttq=Ft*r/（igx*io）；

发动机功率Pe=Ttq*n/9550；

通过查如图1所示的万有特性曲线图可以得知小时燃油消耗率b，其单位可以为克每千瓦小时；

小时燃油消耗量F=1000*b*Pe/p，其中p-燃油密度，例如可以取0.84千克每升；这样小时燃油消耗量F的单位为升每小时；

车辆的百公里油耗Qs=100*F/v，单位为升每百千米。

通过将车辆的基本运行参数保存并按照J1939协议规定CAN报文格式进行发送，实现汽车匀速行驶状态仿真。针对不同的车辆，若发动机万有特性数据和/或者底盘参数有变化时，仅需更改万有特性数据和/或底盘参数即可，因此本方法具有很好的通用性。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不用于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以对本发明的技术方案进行的修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种汽车行驶状态仿真系统，其特征在于，包括：

数据输入模块，用于设定并发送档位值和发动机转速；

数据处理模块，预存有发动机万有特性数据和底盘参数；接收并判断所述档位值和/或所述发动机转速是否符合预定条件，否则发出第一报警信号，是则根据所述发动机转速以及所述底盘参数计算获得发动机扭矩、发动机功率、小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值，并判断所述发动机扭矩是否在预设发动机扭矩值范围内，不在则发出第二报警信号，在则记录车辆的基本运行参数；

显示模块，接收所述第一报警信号和所述第二报警信号，并显示报警信息。

2.根据权利要求1所述汽车行驶状态仿真系统，其特征在于，所述显示模块设置成，接收所述第一报警信号后在显示屏上显示警告信息；接收所述第二报警信号后在显示屏上显示“参数设定错误”。

3.根据权利要求1所述汽车行驶状态仿真系统，其特征在于，所述显示模块还设置成，接收并显示所述基本运行参数。

4.根据权利要求3所述汽车行驶状态仿真系统，其特征在于，所述数据处理模块设置成，记录并以符合J1939协议规定的CAN报文格式发送所述基本运行参数。

5.根据权利要求1-4任一所述汽车行驶状态仿真系统，其特征在于，所述基本运行参数包括：所述档位值、所述发动机转速、所述发动机扭矩、所述发动机功率和所述小时燃油消耗率、所述车速和所述百公里油耗值。

6.一种汽车行驶状态仿真方法，其特征在于，包括：

输入档位值以及发动机转速；

根据预存的万有特性数据判断所述档位值和所述发动机转速是否符合预定条件，是则继续，否则报警后结束；

根据所述发动机转速和预存的底盘参数计算获得发动机扭矩、发动机功率、小时燃油消耗率、车速和百公里油耗值；

判断所述发动机扭矩是否在预设发动机扭矩值范围内，是则记录车辆的基本运行参数，否则报警后结束。

7.根据权利要求6所述汽车行驶状态仿真方法，其特征在于，所述报警具体包括：在显示屏上显示“参数设定错误”。

8.根据权利要求6所述汽车行驶状态仿真方法，其特征在于，在所述记录步骤中，还将所述基本运行参数显示在显示屏上。

9.根据权利要求8所述汽车行驶状态仿真方法，其特征在于，所述记录步骤中，记录并以符合J1939协议规定的CAN报文格式发送所述基本运行参数。

10.根据权利要求6-9任一所述汽车行驶状态仿真方法，其特征在于，所述基本运行参数包括：所述档位值、所述发动机转速、所述发动机扭矩、所述发动机功率和所述小时燃油消耗率、所述车速和所述百公里油耗值。