CN104034466B - 一种车辆功率测试计算方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆功率测试计算方法、装置。该装置包括：CAN总线测试仪，用于获取发动机运行数据；油耗仪，用于测试实际油耗；拟合模块，用于根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数；计算模块，用于根据发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与功率；比较模块，用于比较所述计算油耗与所述实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合；输出模块，用于在误差小于所述第一预设值时，输出所述功率。本发明可快速得到车辆在各类工况的功率，具有试验设备简单、耗时短、实用经济等优点。

Description

一种车辆功率测试计算方法、装置

技术领域

本发明主要涉及车辆工程技术领域，具体地说，涉及一种车辆行驶功率测试计算方法和装置。

背景技术

车辆功率(如行驶功率)是表征车辆运行状态的直接参数，也是进行车辆动力匹配研究和燃油经济性计算等工作的关键量，目前主要采用测功机、滚筒、反拖电机等设备进行车辆模拟工况的功率测试，难以得到车辆真实各工况的功率分布，且耗时长、设备多。

如专利CN102338677A公开了一种车辆功率测试方法，包括车辆底盘测功机，对测试车辆进行正向测试，得到车辆的轮边驱动力功率；测功机对测试车辆进行反向测试，得到驱动轮胎滚动阻力损失功率；测功机在所述车辆底盘测功机的电机为空载正向转动状态下，测试得到测功机内阻损失功率；测功机根据所述轮边驱动力功率、驱动轮胎滚动阻力损失功率和测功机内阻损失功率，计算所述测试车辆的底盘输出功率。

该类技术方案存在的问题主要包括：

1)测试装置固定，只能模拟客户工况进行功率测试，无法实时测试汽车的行驶功率；

2)试验设备多，系统复杂，前期准备工作长；

3)无法测试车辆专用系统或附件的消耗功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车辆功率测试计算方法，可解决现有技术中难以实时测试、系统复杂、无法测试专用系统或附件消耗功率的缺陷或至少其中之一。

本发明的车辆功率测试计算装置，包括：

CAN总线测试仪，用于获取发动机运行数据；

油耗仪，用于测试实际油耗；

拟合模块，用于根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数；

计算模块，用于根据发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与功率；

比较模块，用于比较所述计算油耗与所述实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合；

输出模块，用于在误差小于所述第一预设值时，输出所述功率。

进一步地，所述CAN总线测试仪的输入端连接发动机ECU诊断接口的CAN-L和CAN-H，输出端连接HEX2DEC解析系统。

进一步地，所述功率为车辆的行驶功率、专用系统消耗功率或附件消耗功率。进一步地，所述油耗仪串接于发动机和油箱之间。

本发明的另一个方面，还提供一种车辆功率测试计算方法，包括以下步骤：

获取发动机运行数据；

根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数；

根据所述发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与功率；

测试实际油耗；

比较所述计算油耗与所述实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合；若误差小于所述第一预设值，则输出所述功率。

进一步地，所述重新进行发动机万有特性函数拟合的步骤包括识别并剔除燃油消耗率拟合误差大的数组，和/或，选择不同类型的曲线进行重新拟合。

进一步地，所述重新进行发动机万有特性函数拟合的步骤具体包括：

识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第二预设值的数组后，重新进行拟合，判断所述计算油耗与实际油耗的误差是否大于等于第一预设值；

若是，继续识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第三预设值的数组后，重新进行拟合，其中第三预设值小于第二预设值；若否，则输出所述功率。

进一步地，所述第二预设值为13％～17％中的一个值，所述第三预设值为8％～12％中的一个值。

进一步地，所述计算油耗与实际油耗误差的第一预设值为0.5％～2％中的一个值。

进一步地，所述发动机运行数据包括喷射量、转速、发动机冷却水温、共轨压力和进气压力。

本发明的车辆功率测试计算方法及装置，仅通过获取发动机运行数据、测试实际油耗，进行油耗及功率的计算等步骤即可得到汽车的功率，并可通过对比计算油耗与实际油耗，来保证功率的准确性。

本发明的发动机运行数据可通过CAN总线测试仪进行获取，实际油耗可通过油耗仪进行测试，由于CAN总线测试仪和油耗仪均易于携带和安装，只需将采集的数据输入计算系统就可以得到功率，整个测试计算过程简单快捷，并可测试汽车在任意工况的功率，使用起来十分方便。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的车辆功率测试计算装置的结构框图；

图2是本发明一实施例的CAN总线测试仪的连接关系图；

图3是本发明一实施例的油耗仪的连接关系图；

图4是本发明一实施例的车辆功率测试计算方法的原理图；

图5是本发明一实施例重新进行发动机万有特性函数拟合的流程图。

附图标记说明：

1CAN总线测试仪

2油耗仪

3拟合模块

4计算模块

5比较模块

6输出模块

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。图1所示是本发明一实施例的车辆功率测试计算装置的结构框图，该装置包括CAN总线测试仪1、油耗仪2、拟合模块3、计算模块4、比较模块5和输出模块6，用于计算车辆的功率，便于表征车辆运行状态。该车辆功率测试计算装置可适用于多种类型的机动车辆，如乘用汽车、工程车辆等，优选适用于搅拌车。

该实施例的CAN总线测试仪1用于获取发动机运行数据，该发动机运行数据可在后续计算中采用。CAN总线测试仪1可获取多种可能的数据，优选包括喷射量、转速、发动机冷却水温、共轨压力和进气压力等数据。

图2所示是本发明一实施例的CAN总线测试仪1的连接关系图，其输入端连接发动机ECU诊断接口的CAN-L和CAN-H，输出端连接HEX2DEC解析系统，该HEX2DEC解析系统可将十六进制转换成一个十进制数。

图3所示是本发明一实施例的油耗仪2的连接关系图。该油耗仪2用于测试发动机的实际油耗，其可采用多种可能的测试方式，优选地，该油耗仪2串接于发动机和油箱之间。操作人员可拆卸发动机进油管和回油管，将油耗仪2串入发动机与油箱之间。

该油耗仪2优选采用脉冲计数，并能同时记录瞬时油耗和总油耗。前述的CAN总线测试仪1和油耗仪2均具有易于携带和安装的优点。

该实施例的拟合模块3用于根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数。本发明可使用最小二乘法原理，采用多元线性回归的方法，拟合发动机万有特性函数。万有特性曲线类型有多种，一种是直接燃油消耗率与发动机转速、有效扭矩的关系，如以下公式(1)：

$b_e=\underset{j=0}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}\underset{i=0}{\overset{j}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{[\frac{1}{2}(j+1)(j+2)-j-1+i]}\·T_{\mathrm{tqe}}^i{n}_e^{j-i}---\left(1\right)$

式中，A为模型中各项系数组，S为模型的阶数，b_e为燃油消耗率，T_tqe为有效扭矩，n_e为发动机转速。

另一种是从发动机工作原理出发，搭建燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，如以下公式(2)：

$T_{\mathrm{tqe}}=b_e{Q}_{\mathrm{LHV}}(c_1+c_2{n}_8+c_3{n}_8^2)-(d_1+d_2{n}_8+d_3{n}_8^2)---\left(2\right)$

式中，Q_LHV为发动机燃料的燃烧热，等号右侧第一项为命令扭矩，第二项为摩擦扭矩。

本发明优选运用Matlab强大的矩阵运算功能，从而可以很方便地编程拟合发动机的万有特性函数。应当清楚，发动机万有特性函数的拟合还可以采用多种其他可能方式。

该实施例的计算模块4用于根据发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与功率。本发明可采用多种可能算法计算得出计算油耗与功率。

该功率可以为车辆的行驶功率、专用系统消耗功率或附件消耗功率，如上装或空调的消耗功率，更优选地为行驶功率，通过CAN总线测试仪1或油耗仪2的瞬时油耗计算专用车辆特定机构的功率。作为一种实施方式，先采用如下的公式(3)计算发动机瞬时油耗：

Q_s=k*i*m_f*n_e(3)

式中,m_f为发动机喷射量，i为发动机的缸数，k为喷油嘴特性参数，与喷油嘴流量系数、截面积及共轨压力、进气压力、燃料密度有关。

发动机的瞬时功率为P，则依据发动机万有特性函数，计算的发动机瞬时油耗如公式(4)：

$Q_1=P*b_e=\frac{T_{\mathrm{tqe}}*n_e}{9549}*f(T_{\mathrm{tqe}},n_e)---\left(4\right)$

式中,b_e=f(T_tqe,n_e)为拟合的发动机万有特性函数。

Q_s=Q₁，即可求得T_tqe、P。

已知P和b_e=f(T_tqe,n_e)，根据公式(5)可求得总油耗：

$Q=\frac{P*b_e}{367.1\mathrm{\ρg}}---\left(5\right)$

式中,ρ为燃料密度，g为重力加速度。

应当清楚，既可以基于CAN总线测试仪1得到的瞬时油耗进行功率的计算，也可以基于油耗仪2采集的瞬时油耗进行功率的计算，本发明并不受限于此。

该实施例的比较模块5连接计算模块4和油耗仪2，用于比较计算油耗与实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合。

该实施例的输出模块6用于在误差小于第一预设值时，输出功率。通过比较模块5对比计算油耗与实际油耗，可保证功率的准确性。如果在误差较大时，则可通过拟合模块3重新进行发动机万有特性函数拟合，直至误差满足要求为止。

在上述技术方案的基础上，本发明可快速得到汽车各工况的功率，并且试验设备测试简单、耗时短、实用经济，所使用的CAN总线测试仪1和油耗仪2均易于携带和安装，使用起来十分方便。

进一步地，本发明还提供一种车辆行驶功率测试计算方法，参考图4所示的原理图，该方法至少包括以下步骤：

获取发动机运行数据；

根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数；

根据发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与行驶功率；

测试实际油耗；

比较计算油耗与实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合；若误差小于第一预设值，则输出行驶功率。

拟合发动机万有特性函数及得出计算油耗与行驶功率的计算方式可参考前述说明。应当清楚，以上各步骤的顺序可根据具体需要确定，并不受限于上述书写的顺序。

该实施例可采用多种可能的方式重新进行发动机万有特性函数拟合，优选地包括识别并剔除燃油消耗率拟合误差大的数组，和/或，选择不同类型的曲线进行重新拟合。

更具体地，图5是本发明一实施例重新进行发动机万有特性函数拟合的流程图，具体包括：

识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第二预设值的数组后，重新进行拟合，判断计算油耗与实际油耗的误差是否大于等于第一预设值；

若是，继续识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第三预设值的数组后，重新进行拟合，其中第三预设值小于第二预设值；若否，则输出行驶功率。

优选第二预设值为13％～17％中的一个值，更优选地为15％；优选第三预设值为8％～12％中的一个值，更优选地为10％。

此外，优选计算油耗与实际油耗误差的第一预设值为0.5％～2％中的一个值，更优选地为1％，以便于保证所输出的行驶功率的准确性。

应当清楚，前述实施例均以燃油发动机作为基础，采用油耗仪2测量实际油耗，针对天然气发动机等而言，气耗仪为油耗仪2的等同特征，也能形成类似的车辆行驶功率测试计算方法及装置的技术方案，该技术方案也包括在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车辆功率测试计算装置，其特征在于，包括：

CAN总线测试仪(1)，用于获取发动机运行数据；

油耗仪(2)，用于测试实际油耗；

拟合模块(3)，用于根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数；

计算模块(4)，用于根据发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与功率；

比较模块(5)，用于比较所述计算油耗与所述实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合；

输出模块(6)，用于在误差小于所述第一预设值时，输出所述功率；

所述重新进行发动机万有特性函数拟合，包括：识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第二预设值的数组后，重新进行拟合，判断所述计算油耗与实际油耗的误差是否大于等于第一预设值；

若是，继续识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第三预设值的数组后，重新进行拟合，其中第三预设值小于第二预设值；若否，则输出所述功率。

2.根据权利要求1所述的车辆功率测试计算装置，其特征在于，所述CAN总线测试仪(1)的输入端连接发动机ECU诊断接口的CAN-L和CAN-H，输出端连接HEX2DEC解析系统。

3.根据权利要求1所述的车辆功率测试计算装置，其特征在于，所述油耗仪(2)串接于发动机和油箱之间。

4.根据权利要求1所述的车辆功率测试计算装置，其特征在于，所述功率为车辆的行驶功率、专用系统消耗功率或附件消耗功率。

5.一种车辆功率测试计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取发动机运行数据；

根据燃油消耗率、发动机转速和有效扭矩的关系，拟合发动机万有特性函数；

根据所述发动机运行数据及发动机万有特性函数，得出计算油耗与功率；

测试实际油耗；

比较所述计算油耗与所述实际油耗，若误差大于等于第一预设值，则重新进行发动机万有特性函数拟合；若误差小于所述第一预设值，则输出所述功率；

所述重新进行发动机万有特性函数拟合的步骤具体包括：

识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第二预设值的数组后，重新进行拟合，判断所述计算油耗与实际油耗的误差是否大于等于第一预设值；

若是，继续识别并剔除燃油消耗率拟合误差大于等于第三预设值的数组后，重新进行拟合，其中第三预设值小于第二预设值；若否，则输出所述功率。

6.根据权利要求5所述的车辆功率测试计算方法，其特征在于，所述第二预设值为13％～17％中的一个值，所述第三预设值为8％～12％中的一个值。

7.根据权利要求5-6任一项所述的车辆功率测试计算方法，其特征在于，所述计算油耗与实际油耗误差的第一预设值为0.5％～2％中的一个值。

8.根据权利要求5-6任一项所述的车辆功率测试计算方法，其特征在于，所述发动机运行数据包括喷射量、转速、发动机冷却水温、共轨压力和进气压力。