CN103847744B - 道路阻力判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路阻力判别方法，包括：确定当前的实际驱动力；确定标准工况下的驱动力；以及根据当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力，判断当前的道路阻力状况。本发明还提供了一种用于道路阻力判别的设备。在一个实施例中，本发明提出的方法和设备可通过评估当前的驱动扭矩与车辆的实际加速状况来判别当前是否处于高阻路面工况，并以此来调节整车的能量平衡策略，以在混合动力汽车实现动力性与经济性的最优化平衡。

Description

道路阻力判别方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车控制领域，更具体而言，涉及一种道路阻力判别方法及装置。

背景技术

现代汽车的动力系统已经普遍采用电子控制方式。车辆上的整车控制器通过自身的控制接口获取驾驶员的油门、制动、档位等信息，以及车辆的速度、温度等状态信息，然后将二者结合经过复杂的控制算法计算后，得到当前驱动车辆所需的扭矩。接着，整车控制器直接控制动力源（如发动机管理系统），或发出扭矩指令间接控制动力源以使车辆行进。这种被广泛采用的方式称为基于扭矩的控制方法。对于混合动力汽车而言，通常具备两个甚至多个动力源，一般采用分布式控制方式，即各动力源分别单独具有控制器，整车控制器作为主控制器解释驾驶员的驾驶需求，并与各动力源控制器进行通讯，向动力源发出扭矩指令，接收动力源反馈的实际扭矩状态等。

混合动力汽车的能量来源包括发动机和电池。从能量的流向角度来看，发动机将燃油的化学能转化为机械能，是混合动力汽车上主要的能量来源，同时具有只能输出能量的单向流动特点。电池将电能（本质也是化学能）转化为机械能，相对燃油而言其能量密度较低，是混合动力汽车上的次要能量来源，但同时电池可以实现能量的双向流动，作用类似于蓄水池，对于整车的能量效率优化具有重要意义。

整车动力系统的能量管理与平衡是混合动力汽车所要解决的关键问题。一方面，混合动力汽车的电机助力是良好动力性的保证，必须要随时确保一定的电能储备以满足驾驶员的加速等需求；另一方面，良好的能量平衡也是维持电池寿命的重要条件。例如，电池能量充足时主要利用电池能量以减少油耗，电池能量中等时使发动机与电池均衡地发出能量，电池亏电时发动机应该发出更多能量以补充电池电量。

在上述过程中，道路的阻力情况对能量平衡的具体过程有极其重要的影响。在高阻路况下（如爬坡、泥泞等），有可能消耗更多的电能，而且发动机也不易有更多的后备功率为电池充电。在确定处于高阻路况时，理想的情况是采取一定的方法来保证整车的能量平衡。然而，道路阻力状况并非可以轻易得到的信息。现有的车辆通常采用坡道传感器协助起步溜坡控制，以此来识别爬坡工况。然而，对于其它高阻路面工况，现有的车辆却缺乏良好的方法来一一加以识别。

发明内容

为解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种道路阻力判别方法，包括：确定当前的实际驱动力；确定标准工况下的驱动力；以及根据当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力，判断当前的道路阻力状况。

在上述道路阻力判别方法中，通过将各动力源反馈的实际扭矩相加来确定当前的实际驱动力。

在上述道路阻力判别方法中，根据当前的车速以及加速度来确定标准工况下的驱动力。

在上述道路阻力判别方法中，在确定标准工况下的驱动力前，先通过标准阻力曲线滑行试验或对实车数据的回归分析来得出标准工况下驱动力与车速、加速度之间的拟合关系。

在上述道路阻力判别方法中，所述标准工况指车辆在普通平直柏油路面上行驶。

在上述道路阻力判别方法中，通过计算当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差，来判断当前的道路阻力状况。

在上述道路阻力判别方法中，根据下式来计算表征实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P：

F_act代表当前的实际驱动力，F_std代表标准工况下的驱动力；并且基于该归一化参数P来判断当前的道路阻力状况。

在上述道路阻力判别方法中，所述道路阻力状况包括高阻路面状态、阻力路面状态、普通路面状态以及低阻路面状态。

在上述道路阻力判别方法中，当P处于－P1与P1之间时，则代表普通路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小；当P处于P1与P2之间时，则代表阻力路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小；当P大于P2时，则代表高阻路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小；否则，代表低阻路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小，其中P1和P2分别为第一和第二阈值，以及当代表某种状态的状态计数器达到饱和值PS并且当前行驶的里程数超过标定阈值时，确定该种状态为当前的道路阻力状况。

本发明还提供了一种用于道路阻力判别的设备，包括：第一确定装置，用于确定当前的实际驱动力；第二确定装置，用于确定标准工况下的驱动力；以及判断装置，用于根据当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力，判断当前的道路阻力状况。

在上述用于道路阻力判别的设备中，所述第一确定装置通过将各动力源反馈的实际扭矩相加来确定当前的实际驱动力。

在上述用于道路阻力判别的设备中，所述第二确定装置根据当前的车速以及加速度来确定标准工况下的驱动力。

在上述用于道路阻力判别的设备中，所述判断装置通过计算当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差，来判断当前的道路阻力状况。

在上述用于道路阻力判别的设备中，所述判断装置进一步包括：计算单元，用于根据下式来计算表征实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P：

F_act代表当前的实际驱动力，F_std代表标准工况下的驱动力；多个状态计数单元，所述状态计数单元与道路阻力状况下的每种状态对应，并且所述状态计数单元会根据所述归一化参数P来进行调整；以及判定单元，用于在与某个状态对应的状态计数单元达到饱和值并且当前行驶的里程数超过标定阈值时，确定该种状态为当前的道路阻力状况。

此外，本发明所提供的道路阻力判别方法可以应用于混合动力汽车，更具体来说，可应用于混合动力汽车的动力控制系统。

本发明提出的方法和设备可通过评估当前的驱动扭矩与车辆的实际加速状况来判别当前是否处于高阻路面工况，并以此来调节整车的能量平衡策略，以在混合动力汽车实现动力性与经济性的最优化平衡。

附图说明

在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，本领域技术人员将会更清楚地了解本发明的各个方面。本领域技术人员应当理解的是：这些附图仅仅用于配合具体实施方式说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。

图1是根据本发明的一个实施例、道路阻力判别方法的流程图；

图2是根据本发明的一个实施例、用于道路阻力判别的设备的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例、道路阻力状况所包含的四种状态的示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

参考图1，它示出了根据本发明的一个实施例、道路阻力判别方法。该方法包括确定当前的实际驱动力（步骤S110）；确定标准工况下的驱动力（步骤S120）；以及根据当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力，判断当前的道路阻力状况（步骤S130）。

就步骤S110而言，优选地，可通过将各动力源反馈的实际扭矩相加来确定当前的实际驱动力。

就步骤S120而言，优选地，可根据当前的车速以及加速度来确定标准工况下的驱动力。在这里有必要指出，所谓“标准工况”是指车辆在普通平直柏油路面上行驶。

根据汽车理论知识，汽车在行驶过程中的驱动力包括滚动阻力、风阻、坡道阻力以及加速阻力几部分，如下式所示：

其中，Ft代表汽车在行驶过程中的驱动力，Fr代表滚动阻力，Fw代表风阻，Fj代表坡道阻力，Fa代表加速阻力。其中，滚动阻力和坡道阻力之和（Fr＋Fj）表征的是道路阻力状况F_road。因而，F_road可以根据下式来确定：

从该式可以确定，Fw取决于车辆的迎风面积及车速，Fa取决于车重以及加速度。

但无论如何，对于一款给定的车型配置，这两项的数值大小都直接取决于车辆参数（风阻系数，迎风面积，车重）以及当前的行驶状态（车速、加速度），而与路面状况无关。对于在普通平直柏油路面上行驶的车辆，路面阻力与当前驱动力存在与车速相关的确定关系（加速度亦可由速度微分得出）。因此，如果路面阻力状况发生变化，则能够通过驱动力的变化反映出来。

因而，标准工况下的驱动力与车速、加速度的对应关系可以考虑通过标准阻力曲线滑行试验得出，也可以考虑通过对实车数据的回归分析得出。例如，标准工况下的驱动力与车速、加速度的对应关系可如下式所示：

在上式中，Ft代表驱动力，v代表车速，dv/dt代表加速度，m是拟合系数。另外，为了确保所确定的标准工况下的驱动力的准确度，无论采用何种方法来获得上述对应关系，都应该保证该对应关系在适用车速区间内的误差小于一定范围。

就步骤S130而言，优选地，通过计算当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差，来判断当前的道路阻力状况。定义下面的归一化参数P以表征实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差距：

其中，F_act代表当前的实际驱动力，F_std代表标准工况下的驱动力。

另外，设置道路阻力状况具有四种状态：高阻路面状态H2、阻力路面状态H1、普通路面状态N以及低阻路面状态L1，如图3所示。对于上述四种状态的任一种，设立一个状态计数器。在一个实施例中，如果当前的P值大于阈值P2，则H2状态计数器增加（P-P2），H1状态计数器增加PM；N和L1的状态计数器减少PM。如果当前的P值处于阈值P1与P2之间，则H2状态计数器减少（P2-P），H1状态计数器增加（P-P1）， L1的状态计数器减少PM，N的状态计数器减少P。如果当前的P值处于-P1与P1之间，则H2状态计数器减少PM，H1状态计数器减少（P1-P），L1状态计数器减少（P+P1），N状态计数器增加PM。如果当前P值小于-P1，则L1状态计数器增加（-P-P1），H1与H2状态计数器均减少PM，N状态计数器减少-P1+P。对于上述状态计数器，设立饱和值PS，使得状态计数器的数值被限制于0~PS之间。

在一个实施例中，确认某种道路阻力状况的条件是：第一、对应状态计数器达到饱和值PS；第二、判断里程数超过可标定阈值。

在这里，里程数可通过下列方法实现：在方法实施的每个步长中，对行驶的里程进行积分，从而得到判断过程中的总里程数。每次道路阻力状况转换时，该总里程数重置为0。

另外，有必要指出，上面提及的P1，P2，PM，PS等是标定参数，可通过实车标定来确定其取值。

采用状态计数器可实现一种状态累加的机制，设计其增加或减少机制的规律的目的是为了保证能够正常的进行状态累加，同时尽量减少状态之间冲突，即令两种状态的计数器不会同时累加到饱和值。

如果道路阻力状况处于高阻/阻力状态，则可以通过偏移电池平衡点，增加对发动机的扭矩需求等方法来维持电池平衡于较高的荷电状态。反之如果道路阻力状况处于低阻状态，则可以通过增加能量回收等方法来提高能量的利用效率。

通过上述方法，可实现根据道路阻力状况自动调节整车能量平衡策略，达到能量最优匹配的目的。当然，本领域技术人员容易理解，上面的方法仅在驾驶员不踩下制动时才使能工作，而驾驶员是否踩下制动可以通过制动踏板开关信号来判断。

在一个具体实施方式中，上面所提供的道路阻力判别方法可以应用于混合动力汽车，更具体来说，可应用于混合动力汽车的动力控制系统。

参考图2，它示出了根据本发明的一个实施例、用于道路阻力判别的设备200。设备200包括第一确定装置210，用于确定当前的实际驱动力；第二确定装置220，用于确定标准工况下的驱动力；以及判断装置230，用于根据当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力，判断当前的道路阻力状况。

第一确定装置210可通过将各动力源反馈的实际扭矩相加来确定当前的实际驱动力。第二确定装置220可根据当前的车速以及加速度来确定标准工况下的驱动力。判断装置230可通过计算当前的实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差，来判断当前的道路阻力状况。

继续参考图2，优选地，判断装置230可进一步包括计算单元232、多个状态计数单元234、236以及判定单元238。其中，计算单元232用于根据下式来计算表征实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P：

F_act代表当前的实际驱动力，F_std代表标准工况下的驱动力。多个状态计数单元234、236与道路阻力状况下的每种状态对应，并且会根据所述归一化参数P来进行调整。判定单元238用于在与某个状态对应的状态计数单元达到饱和值并且当前行驶的里程数超过标定阈值时，确定该种状态为当前的道路阻力状况。

通过上述设备200，可确定当前道路阻力状况，并进而可实现根据当前道路阻力状况而自动调节整车能量平衡策略，达到能量最优匹配的目的。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种道路阻力判别方法，包括：

确定当前的实际驱动力；

确定标准工况下的驱动力；

计算表征所述实际驱动力与所述标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P；

根据所述归一化参数P调整与道路阻力状况下的每种状态相对应的状态计数器；以及

当代表某种状态的所述状态计数器达到饱和值PS并且当前行驶的里程数超过标定阈值时，确定该种状态为当前的所述道路阻力状况；

其中，所述道路阻力状况包括高阻路面状态、阻力路面状态、普通路面状态以及低阻路面状态。

2.如权利要求1所述的道路阻力判别方法，其中，通过将各动力源反馈的实际扭矩相加来确定当前的实际驱动力。

3.如权利要求1所述的道路阻力判别方法，其中，根据当前的车速以及加速度来确定标准工况下的驱动力。

4.如权利要求3所述的道路阻力判别方法，其中，在确定标准工况下的驱动力前，先通过标准阻力曲线滑行试验或对实车数据的回归分析来得出标准工况下驱动力与车速、加速度之间的拟合关系。

5.如权利要求1至4中任一项所述的道路阻力判别方法，其中，所述标准工况指车辆在普通平直柏油路面上行驶。

6.如权利要求1所述的道路阻力判别方法，其中，根据下式来计算表征实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P：

$P=\frac{F_{act}-F_{std}}{F_{std}}*100\%$

F_act代表当前的实际驱动力，F_std代表标准工况下的驱动力；并且基于该归一化参数P来判断当前的道路阻力状况。

7.如权利要求1所述的道路阻力判别方法，其中，

当P处于－P1与P1之间时，则代表普通路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小；当P处于P1与P2之间时，则代表阻力路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小；当P大于P2时，则代表高阻路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小；否则，代表低阻路面状态的状态计数器增加，代表其他状态的状态计数器减小，其中P1和P2分别为第一和第二阈值。

8.一种用于道路阻力判别的设备，包括：

第一确定装置，用于确定当前的实际驱动力；

第二确定装置，用于确定标准工况下的驱动力；

计算单元，用于计算表征所述实际驱动力与所述标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P；

多个状态计数单元，所述状态计数单元与道路阻力状况下的每种状态对应，并且所述状态计数单元会根据所述归一化参数P来进行调整；以及

判定单元，用于在与某个状态对应的所述状态计数单元达到饱和值并且当前行驶的里程数超过标定阈值时，确定该种状态为当前的道路阻力状况；

其中，所述道路阻力状况包括高阻路面状态、阻力路面状态、普通路面状态以及低阻路面状态。

9.如权利要求8所述的用于道路阻力判别的设备，其中，所述第一确定装置通过将各动力源反馈的实际扭矩相加来确定当前的实际驱动力。

10.如权利要求8所述的用于道路阻力判别的设备，其中，所述第二确定装置根据当前的车速以及加速度来确定标准工况下的驱动力。

11.如权利要求8所述的用于道路阻力判别的设备，其中，所述计算单元根据下式来计算表征实际驱动力与标准工况下的驱动力之间的差距的归一化参数P：

$P=\frac{F_{act}-F_{std}}{F_{std}}*100\%$

F_act代表当前的实际驱动力，F_std代表标准工况下的驱动力。

12.一种使用如权利要求1至7中任一项所述的道路阻力判别方法的混合动力汽车。