CN104704331B - 用于估算机动车辆负载的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于估算机动车辆装载的装置和方法。一种用于对燃烧式或混合动力式的、包括自动传动系的机动车辆的装载量加以估算的装置，该装置包括：一个用于确定车辆装载量的模块(3)，该模块能够确定该车辆是否是装载的；以及一个激活模块(4)，该激活模块用于基于所确定的车辆装载量(Cons_装载)来激活一个用来控制该自动传动系的程序(2)。这个用于确定装载量的模块(3)包括：一个第一单元(5)，该第一单元用于基于该车辆来源于驱动力的加速度和该车辆的纵向加速度(A总)来估算一个第一斜度值；一个第二单元(6)，该第二单元用于基于施加给该车辆的一个非驱动车轮的惯性矩(J)以及发动机力矩和阻力矩(Ce，Cres)来估算一个第二斜度值(C斜度)；以及一个第三单元(7)，该第三单元用于基于该第一斜度值和该第二斜度值(A斜度，C斜度)来确定该车辆的装载量(Cons_装载)。

Description

用于估算机动车辆负载的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于估算燃烧式或混合动力式机动车辆的负载的装置和方法。
背景技术
对于车辆中安装的多种装置(尤其是诸如制动管理装置或自动变速箱管理装置)的正确工作而言必须知道机动车辆负载。
存在着用于估算机动车辆质量的装置。
在此方面可以参见文件FR 2 857 090，该文件阐述了一种基于递归最小二乘算法来估算质量的方法。然而，这样一种估算方法并不能快速估算出机动车辆质量。
还可以参见文件EP 1 298 020，该文件阐述了一种确定机动车辆质量同时将不同驾驶状况考虑在内的方法。然而，这样一种方法并不能在车辆静止时估算车辆质量。
此外，在现今车辆中，使用者必须在车辆装载后按压控制钮。这个控制钮于是会激活一个与装载的或空载的车辆相适合地对自动传动系的计算机加以控制的程序，用术语“标称”引述空载状态。然而，安装这样一种控制钮是相对昂贵的。
本发明的目标因而是克服这些缺点。
发明内容
本发明的目的因而是提供一种装置和方法来使之有可能快速获得有关机动车辆负载量的信息，即便是在车辆静止时也是如此，而无需车辆使用者按压控制钮。
本发明的目标是基于机动车辆的装载状态来对自动传动系的计算机加以控制从而最佳优化动力传动系的运行。
本发明涉及任何发动机类型，无论是燃烧式或混合动力式。
在一个实施例中，本发明涉及一种用于对燃烧式或混合动力式的、包括自动传动系的机动车辆的负载加以估算的装置，该装置包括：一个用于确定车辆负载量的模块，该模块能够确定该车辆是否是装载的；以及一个用于激活基于所确定的车辆的负载量来控制自动传动系的程序的模块。
该用于确定负载量的模块包括：一个第一单元，该第一单元用于基于该车辆来源于驱动器件的加速度和该车辆的纵向加速度来估算一个第一斜度值；一个第二单元，该第二单元用于基于施加给该车辆的一个非驱动车轮的惯性矩以及发动机力矩和阻力矩来估算一个第二斜度值；以及一个第三单元，该第三单元用于基于该第一斜度值和第二斜度值来确定该车辆的负载量。
因而，快速且经济地获得了有关机动车辆负载量的信息而无需按压控制钮，即便车辆静止时也是如此。
用于估算第一斜度值的该第一单元有利地包括一个用于计算的模块，该用于计算的模块用于计算该车辆来源于驱动器件的加速度，该加速度对应于这些车轮旋转速度对时间的导数。
用于估算第一斜度值的该第一单元可以包括一个比较器，该比较器能够基于这些车轮旋转速度对时间的导数和该车辆的纵向加速度来计算该第一斜度值。
用于估算第二斜度值的该第二单元有利地包括：一个用于确定的模块，该模块用于基于该车辆质量、发动机惯量、发动机的输出与输入之间的减速比、和车轮半径来确定惯性矩；并且还包括一个用于将该惯性矩与车轮旋转速度对时间的导数相乘的模块。
用于估算第二斜度值的该第二单元可以包括一个用于计算的模块，该模块用于基于车轮半径、空气动力、和滚动力来计算阻力矩。
该第三单元有利地包括一个估算单元，该估算单元在输入处接收该第一斜度值和该第二斜度值，并且能够确定一个负载值。
例如，该第三单元包括一个器件，该器件用于将该负载值与一个阈值加以比较并且能够确定该车辆的负载并且将装载或空载状态的一个设定点传送给这个用于激活对自动传动系的计算机以有负载模式或以标称模式来进行控制的模块。
该车辆的纵向加速度是例如通过一个加速度计来确定的。
根据第二方面，本发明涉及一种用于对燃烧或混合动力式的、包括自动传动系的机动车辆的负载加以估算的方法，其中，确定了该车辆是否是装载的，并且激活一个用于基于所确定的车辆负载量来控制自动传动系的程序。
基于该车辆来源于驱动器件的加速度和该车辆的纵向加速度来估算一个第一斜度值，基于施加给该车辆的一个非驱动车轮的惯性矩、以及发动机力矩和阻力矩来估算一个第二斜度值，并且基于该第一斜度值和该第二斜度值来确定该车辆负载量。
该车辆来源于驱动器件的加速度有利地是通过将这些车轮的旋转速度对时间求导来计算出的，并且将这些车轮旋转速度对时间的导数与该车辆的纵向加速度加以比较。
例如，该惯性矩是基于该车辆质量、该发动机惯量、该发动机的输出与输入之间的减速比、以及该车轮半径来确定的，提供了一个模块用于将该惯性矩与该车轮旋转速度对时间的导数相乘，并且该阻力矩是基于该车轮半径、该空气动力、以及该滚动力来计算的。
基于该第一斜度值和该第二斜度值确定一个负载值。
此外，可以将该负载值与一个阈值加以比较，并且确定该车辆的负载量。
附图说明
阅读以下仅以非限制性实例方式并且参考附图给出的说明，本发明进一步的目的、特征和优点将变得清晰，在附图中：
-图1示意性地示出了用于估算车辆负载的装置；并且
-图2展示了根据图1的用于确定车辆负载量的模块。
具体实施方式
根据图1的用于估算机动车辆负载的装置包括一个电子控制单元1，该电子控制单元旨在对机动车辆自动传动系(未示出)的计算机2加以控制。
该控制单元1包括一个用于确定车辆负载量的模块3，所述模块能够确定车辆是否是装载的并且能够将一个负载量Cons_负载设定点信号发送给一个用于激活基于车辆的负载量来控制计算机2的程序的模块4。自动传动系的计算机2默认是以有负载模式来控制的。当这个用于确定车辆负载量的模块3确定了车辆是并未装载的，这个用于激活控制的模块4就通过将一个标称模式控制设定点Cons_标称发送给计算机2来激活标称控制模式。
在图2中详细展示的这个用于确定车辆负载量的模块3在输入处接收车轮的旋转速度ω车轮、车辆的纵向加速度A总、机动车辆的质量m、发动机惯量J发动机、发动机的输出与输入之间的减速比K、车轮半径R、空气动力Faero、滚动力F滚、以及发动机扭矩Cm。
这个用于确定车辆负载量的模块3包括用于估算道路斜度的第一值A斜度的一个第一单元5、用于估算道路斜度的第二值C斜度的一个第二单元6、以及用于确定负载量设定点信号Cons_负载的一个单元7。
用于估算道路斜度的第一值A斜度的这个第一单元5在输入处从一个测量机动车辆纵向加速度的加速度计(未示出)接收加速度值A总，以及由多个传感器(未示出)测量的、机动车辆这些非驱动车轮随时间变化的旋转速度的值ω车轮。
测量这些车轮的旋转速度的这些传感器例如是用于实施车辆防抱死制动系统(ABS)所使用的这些传感器。
加速度计测量与由道路斜度A斜度和与车辆发动机相关联的加速度A发动机所导致的加速度之和相对应的纵向加速度或总加速度A总。因而，在车轮水平静止时，加速度计测量出的值为零。
电子控制单元1接收这个由不同传感器传送的信息并且将这一信息传送给第一单元5。
第一单元5包括用于计算代表着这些车轮随时间t变化的旋转速度ω车轮的信号关于时间的导数的一个模块8，该导数等于与车辆发动机相关联的加速度：
第一单元5包括一个比较器9，该比较器将纵向加速度A总与和车辆发动机相关联的加速度A发动机加以比较并且确定出所导致的车辆与道路的斜度相关联的加速度A斜度：
A斜度＝Ａ总-A发动机
可以在时刻t基于所导致的加速度A斜度根据以下动力学基本原理来确定道路的坡度α：
m.A斜度＝m.g.sin(α)：等式(1)
其中：
α＝arcsin(A斜度/g)
其中g是地球重力加速度常数，大致等于9.81m/s2，并且其中函数arcsin是指反正弦函数。
道路坡度α在此是以角度表述的并且可以根据以下等式表述为道路百分比：
P＝100.tan(α)＝100.tan(arcsin(A斜度/g))，其中tan是指正切函数。
用于估算道路斜度的第二值C斜度的第二单元6包括一个用于基于机动车辆质量m、发动机惯量J发动机、发动机的输出与输入之间的减速比K、以及车轮半径R来确定车轮的惯性矩J的模块10，一个用于将惯性矩J与由微分模块8确定的车轮旋转速度ω车轮的导数相乘的一个模块11，一个用于基于车轮半径R、空气动力Faero以及滚动力F滚来计算阻力矩Cres的模块12，以及一个用于确定与道路倾斜的力相关联的扭矩C斜度的模块13。
在这些非驱动车轮之一处的这些扭矩的平衡等式是通过应用根据以下等式的基本动力学定律来确定的：
其中：
J，车轮惯量，以kg.m2表述；
车轮加速度，以rad.s-2表述；
Cm，发动机扭矩，以N.m表述；
Cres，阻力矩，以N.m表述，并且
C斜度，与道路倾斜相关联的扭矩，以N.m表述。
来源于这个用于确定惯性矩J的模块10的车轮惯量J等于：
J＝J车辆+K2.J发动机，以kg.m2表述
其中：
J车辆＝m.R2，机动车辆的惯量，M，机动车辆质量，以kg表述，并且R是车轮半径，以m表述；
K，发动机轮的输出与输入之间的减速比，它是一个机械常数
J发动机，发动机惯量，它是一个机械常数，以kg.m2表述。
由计算模块12计算出的阻力矩Cres对应于在车轮上施加的这些阻力之和：
Cres＝R.(Paero+F滚)
其中：
R车轮半径，以m表述；
Faero，车辆承受的空气动力，以N表述；
其中ρ是空气的体积密度，S是车辆的参考表面，Cx是车辆的空气动力系数，并且V是车辆的速度。
F滚，对于车轮路面接触的阻力，以N表述，是在基于车辆速度的图谱映射的帮助下确定的。
Faero对应于以下等式：
因而通过该确定模块13获得了斜度扭矩C斜度：
：等式(2)
其中：
J车辆＝m.R2，机动车辆的惯量，m，机动车辆的质量，以kg表述，并且R是车轮半径，以m表述；
K，发动机轮的输出与输入之间的减速比，它是一个机械常数
J发动机，发动机惯量，它是一个机械常数，以kg.m2表述。
这个用于确定负载量设定点信号Cons_负载的单元7包括一个估算单元14，该估算单元在输入处接收由第一单元5估算出的所导致的加速度A斜度的值以及由第二单元6估算出的斜度扭矩C斜度的值。
斜度扭矩C斜度于是也等于：
C斜度＝m.R.g.sin(α)：等式(3)
其中：
m，车辆质量，以kg表述；
R，车轮半径，以m表述；
g，重力系数，等于9.81m/s2；
α，道路斜度，以度表述。
根据等式(1)和等式(3)：
m.R.A斜度＝m.R.g.sin(α)＝C斜度
因而，根据等式(2)，
其中，可以推导出车辆质量m：
该估算单元14因而确定了一个负载值M_负载，以kg表述，它对应于车辆质量m与先前已知的空车质量M_空之间的差值。
M_负载＝m-M_空；
然后在比较器15中将负载值M_负载与一个阈值S加以比较。
当负载值M_负载超过阈值S时，单元7确定一个负载量设定点信号Cons_负载并且将其传送给这个用于以有负载模式来激活该控制程序的模块4。当负载值M_负载低于阈值S时，单元7确定一个负载量设定点信号Cons_负载并且将其传送给这个用于以标称模式(即，以空载模式)来激活控制程序的模块。
因而，即便车辆处于静止，自动传动系的计算机也是以有负载模式来控制的。

Claims (9)

1.一种用于对燃烧式或混合动力式的、包括自动传动系的机动车辆的负载加以估算的装置，该装置包括：用于确定车辆负载量的第一确定模块(3)，该第一确定模块能够确定该车辆是否是装载的；以及用于激活基于所确定的车辆负载量(Cons_负载)来控制自动传动系(2)的程序的激活模块(4)，该用于确定负载量的第一确定模块(3)包括：第一单元(5)，该第一单元用于基于该车辆来源于驱动器件的加速度(A发动机)和该车辆的纵向加速度(A总)来估算第一斜度值(A斜度)；第二单元(6)，该第二单元用于基于施加给该车辆的非驱动车轮的惯性矩(J)以及发动机力矩和阻力矩(Cm，Cres)来估算第二斜度值(C斜度)；以及第三单元(7)，该第三单元用于基于该第一斜度值和第二斜度值(A斜度，C斜度)来确定该车辆的负载量(Cons_负载)，其特征在于，该第三单元(7)包括估算单元(14)，该估算单元在输入处接收该第一斜度值和该第二斜度值(A斜度，C斜度)并且能够确定负载值(M_负载)，并且该第三单元(7)还包括用于将该负载值(M_负载)与阈值(S)加以比较的器件(15)，并且该第三单元(7)能够确定该车辆的负载量设定点信号(Cons_负载)并将其传送给用于激活该自动传动系(2)的控制程序的激活模块(4)。
2.如权利要求1所述的装置，其中，用于估算第一斜度值(A斜度)的该第一单元(5)包括用于计算的第一计算模块(8)，该用于计算的第一计算模块用于计算该车辆来源于驱动器件的加速度(A发动机)，该来源于驱动器件的加速度对应于这些车轮旋转速度(ω车轮)对时间(t)的导数。
3.如权利要求2所述的装置，其中，用于估算第一斜度值(A斜度)的该第一单元(5)包括比较器(9)，该比较器能够基于这些车轮旋转速度(ω 车轮)对时间(t)的导数和该车辆的纵向加速度(A总)来计算该第一斜度值(A斜度)。
4.如权利要求2或3任一项所述的装置，其中，用于估算第二斜度值(C 斜度)的该第二单元(6)包括：用于确定的第二确定模块(10)，该第二确 定模块用于基于该车辆质量(m)、发动机惯量(J发动机)、发动机的输出与输入之间的减速比(K)、和车轮半径(R)来确定惯性矩(J)；并且还包括用于将该惯性矩(J)与车轮旋转速度(ω车轮)对时间(t)的导数相乘的乘法模块(11)。
5.如权利要求4所述的装置，其中，用于估算第二斜度值(C斜度)的该第二单元(6)包括用于计算的第二计算模块(12)，该第二计算模块用于基于车轮半径(R)、空气动力(Faero)、和滚动力(F滚)来计算阻力矩(Cres)。
6.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，该车辆的纵向加速度(A总)是通过加速度计来确定的。
7.一种用于对燃烧式或混合动力式的、包括自动传动系的机动车辆的负载加以估算的方法，其中，确定了该车辆是否是装载的，并且激活用于基于所确定的车辆负载量来控制自动传动系的程序，其特征在于，基于该车辆来源于驱动器件的加速度和该车辆的纵向加速度来估算第一斜度值，基于施加给该车辆的非驱动车轮的惯性矩、以及发动机力矩和阻力矩来估算第二斜度值，并且基于该第一斜度值和该第二斜度值来确定该车辆的负载量，其特征在于，基于该第一斜度值和该第二斜度值(A斜度，C斜度)确定负载值(M_负载)，将该负载值(M_负载)与阈值(S)加以比较，并且确定负载量设定点信号(Cons_负载)并将其传送给用于激活该自动传动系(2)的控制程序的激活模块(4)。
8.如权利要求7所述的方法，其中，该车辆来源于该驱动器件的加速度(A发动机)是通过将这些车轮的旋转速度(ω车轮)对时间(t)求导来计算出的，并且将这些车轮旋转速度(ω车轮)对时间(t)的导数与该车辆的纵向加速度(A总)加以比较。
9.如权利要求7或8任一项所述的方法，其中，该惯性矩(J)是基于该车辆质量(m)、该发动机惯量(J发动机)、该发动机的输出与输入之间的减速比(K)、以及该车轮半径(R)来确定的，提供了乘法模块(11)用于将该惯性矩(J)与该车轮旋转速度(ω车轮)对时间(t)的导数相乘，并且该阻力矩(Cres)是基于该车轮半径(R)、空气动力(Faero)、以及滚动力(F滚)来计算的。
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