车辆运行监控、参数测算和超载监控的方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,更具体的说,涉及一种车辆运行监控、参数测算和超载监控的方法及系统。
背景技术
在陆地上运行的车辆,是当前世界上最重要、最基础的交通运输工具之一;因为车辆的运行安全与驾驶者、乘员的生命安全紧密相关,提高车辆运行的安全监控性能,始终为车辆技术的核心重点;
从构造上划分,车辆通常具有产生动力的动力系统、传递动力的机械传动系统;动力系统通常具有能源供应装置、动力控制装置、动力装置;
从动力系统种类划分,车辆有燃料动力、电气动力、混合动力系统等;
现有燃料动力车辆,包括汽油、柴油、天然气、沼气等动力车辆;
现有电气动力车辆,包括插电式电动车辆、燃料电池式电动车辆等;
现有混合动力车辆,则同时包括两种或两种以上的动力系统,如燃料动力系统和电气动力系统等;
现有燃料动力车辆,通常具有燃料动力系统和机械传动系统;所述的燃料动力系统通常包括燃料供应系统、发动机控制系统、燃料发动机;其中燃料发动机通常具有气缸缸体、活塞、输出动力的曲轴机构;所述机械传动系统通常包括发动机输出轴、驱动轮、以及发动机输出轴和驱动轮之间的中间机械传动部件(包括传动轴、传动齿轮机构等);该燃料发动机输出轴、驱动轮、以及中间机械传动部件均可能工作于高速旋转状态,该系列组件中任意一个或多个部件均可称为车辆的旋转工作型动力或传动部件;
现有电动车辆,通常也具有电气动力系统、机械传动系统;所述的电气动力系统通常包括电源装置、电机驱动装置、电机;电动车辆的电机转子、电机输出轴、驱动轮、以及电机输出轴和驱动轮之间的中间机械传动部件中任意一个或多个部件也可称为电气动力车辆的旋转工作型动力或传动部件;某些轮毂电机车辆也可以将动力系统、机械传动系统合为一体;
因为车辆的旋转工作型动力或传动部件,不像固定型工作部件或直线运行型工作部件可以方便的安装各种的应力传感器便于检测各部件内部应力状况;如将应力或转矩传感器安装于固定支撑组件上则不便于检测旋转部件的真实应力状况;如安装于旋转部件内部,则信号不便于传输/或传感器电源供应装置不便于设置;所以导致现有的可用于车辆的旋转工作型动力或传动部件的转矩传感器成本高昂;对于车辆的旋转工作型动力或传动部件的运行状况(尤其是早期故障)的低成本监控,是行业性难题;
为了解决上述问题,现有技术分为两大类解决方案:
A、局部器件型监控方案:现有的胎压监控系统可监测胎压,对爆胎有一定预警作用;但其仅能监测充气轮胎的胎压,且通常只能在轮胎漏气导致胎压或轮速显著变化时才能监控,响应偏慢;且对于轮胎的形变(失圆)无监控能力,对于其他刚性旋转部件(甚至对充气轮胎自身传动轴承的磨损)运行无监控能力;对于采用刚性驱动轮的车辆(如高铁、动车、普通列车、电力机车、履带式车辆)更无监控效果。
B、通用型的车辆运行参数的安全极限阀值超限比较型技术方案:
现有技术中,有多种获取车辆质量的联合运算值的技术;以进行各种变速控制、制动及稳定性控制、自适应巡航控制(ACC)系统或自动换道(LCX)系统、ABS控制等;
现有技术中,有多种计算车辆燃料消耗量的方法和设备,以推断驾驶员的行为,用于监测和训练驾驶员,协助车队所有者、运输公司及类似公司以及保险公司管理;
现有技术中,更有多种检测旋转部件转速、车辆纵向速度、纵向加速度的技术方案;通过传感器检测,通过GPS数据分析,或用其他参数来联合运算等,以实现超速限速等功能;
因为车辆运行工况有成百上千种可能,车辆随时处于低速/高速、轻载/重载、加速/减速、上坡/下坡等状态的切换中,所以车辆运行参数(如纵向速度、纵向加速度、车辆质量、车辆驱动力、转矩、功率、电流等)在正常运行状况中也可能出现大幅度变化;所以现有B类技术方案,均只能简单的在车辆运行参数超过安全极限阀值(如最高限速、最大加速度限制值、最大安全载重量、最大功率、最大转矩、最大电流等)进行响应;在车辆运行参数未超过预设的安全极限阀值前,不便于实现对车辆运行安全状况的监控,更不便于实现高灵敏度的早期监控;通常只能被动的、滞后的等待车辆的传动主轴断裂、传动齿轮爆裂、包括在无胎压监控系统时爆胎,在可能已造成严重安全事故的事件发生后才能示警、善后。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种在车辆运行参数未超过安全极限阀值时,便于对(包括车辆的旋转工作型动力或传动部件运行故障所导致的)车辆动力传递异常进行监控的技术方案;
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明提供一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法,所述监控方法包括步骤:
A.获取所述车辆的测算对象的联合运算值,根据所述获取的联合运算值和所述测算对象的参考值判断所述车辆的动力传递状况是否异常;
所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;所述联合运算值是以车辆运动平衡为原理计算所得;
当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;
当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
B.进行下述B1、B2、B3中任意一种或多种方案处理:
B1.如所述判断结果包括是,则启动设定的动力传递异常处理机制;
B2.输出所述判断结果;
B3.保存所述判断结果。
2.进一步的,所述监控方法还包括下述2A1、2A2、2A3、2A4中任意一种或多种步骤:
2A1.将所述联合运算值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
2A2.将所述测算对象的实际值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
2A3.将所述联合运算值中联合运算原值与所述测算对象的实际值的差值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
2A4.将所述联合运算值取值时同一时间范围内的所述车辆的动力传递状况关联因子的值进行输出、保存中任意一种或多种处理。
本技术方案的有益意义:该技术方案是本发明核心思路之一,车行万里,学习万里,监控万里,如同具备自我思考能力/智能学习的汽车机器人,在车辆运行中不断的学习、自动生成、更新历史记录值(特别是以车辆运动平衡为原理计算所得的数据为核心数据的、综合关联的历史记录数据库);便于提高动力传递状况判断所需参考值的设置的准确度,便于从常规的模糊控制变为精确控制,便于动力传递异常监控灵敏度提高。
3.进一步的,所述联合运算值计算包括下述步骤:
获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;
本方案的有益意义:允许测算对象的联合运算与本监控系统一体化设计,可大为降低监控系统的信号连接、传输成本,降低传输误差。
4.进一步的,当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,所述监控方法包括下述4A1、4A2中任一方案:
4A1.根据所述测算对象的实测值、指令值、实测推算值中任意一种或多种数据设定所述参考值,且所述参考值的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内;
4A2.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;当所述历史记录值中包含历史记录原值、历史记录实际值中任意一种或两种数据且根据所述数据设定参考值中实际值或/和动力传递状况识别值时,所述数据的取值时的车辆运行条件与所述联合运算值的取值时的车辆运行条件的差异度低于预设阀值。
本4A1方案的有益效果:当测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,根据实测值或指令值或实测推算值设定参考值(重点是实际值、也可为动力传递状况识别值),且参考值与联合运算值的取值时间在预设的时间范围内,可提高动力传递异常监控灵敏度;
本4A2方案的有益效果:综合来说,用4A1方案用实测值设定实际值,再用4A2方案根据历史记录差值设定动力传递状况识别差值,对于幅值快速变化的测算对象,可提高动力传递异常监控灵敏度。
5.进一步的,当所述测算对象为车辆质量、系统固有参数中任一参数时,所述监控方法包括下述5A1、5A2、5A3、5A4、5A5中任意一种或多种方案;
5A1.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;
5A2.根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值;
5A3.根据出厂默认值所得的系统预设值设定所述参考值;
5A4.根据人工设定值而设定所述参考值;
5A5.根据模糊算法设定所述参考值。
方案5A1的有益意义:该技术方案是本发明核心思路之一,当测算对象为车辆质量、系统固有参数(如滚阻系数、效率系数)时,根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值(重点目标为其中的动力传递状况识别差值或动力传递状况识别值),可以将参数设置准确性、监控灵敏度得到层次性提高,从常规的模糊控制变为精确控制。
方案5A2的有益意义:该技术方案是本发明核心思路之一,因为车辆的车辆质量在每次运行中均可能发生大幅度变化,通过该采用该技术方案,实质建立一个自学习机制,可以自动跟随载荷的正常变化而柔性调整参考值(重点目标为其中的实际值或动力传递状况识别值);在此基础上可提高监控灵敏度、提高对环境变化的适应能力。
方案5A3的有益意义:根据出厂默认值所得的系统预设值设定所述参考值,简单,适用车辆使用初期、参考值体系未设立/调整到位之前,适用于测算对象的实际值(及参考值)相对稳定的情况。
方案5A4的有益意义:根据人工设定值而设定所述参考值,也是简单方法,适用于用户根据不同现场情况自主控制/设定参数。
方案5A5的有益意义:经过模糊算法预设参数,可提高系统的智能度。
6.进一步的,所述监控方法还还包括下述步骤:获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述参考值、所述联合运算值、所述判断结果中任意一个或多个数据。
本方案的有益意义:根据不同动力传递状况关联因子的值调整动力传递异常判断数据,可在不同的车况、路况、载况、位置、车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数的值时,提高参数计算精度、动力传递异常监控灵敏度,降低误报率。
7.进一步的,所述监控方法还包括下述方案:获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联。
本方案的有益意义:因为车辆必然经常进入减速或下坡过程,经常进入动力装置制动状态;现有公知技术在进行测算对象的联合运算时对于动力装置制动状态的研究还处于盲区,现有公知技术在驱动时和制动时采用同样的计算公式,从而导致测算对象的联合运算值的准确度很低,严重的影响动力传递异常监控的准确度;本发明所提供的该技术方案,获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联,相对于现有技术可大幅度提高测算对象的联合运算值的准确度,提高动力传递异常监控准确度、降低监控的误报率。
8.进一步的,参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量。
本方案的有益意义:通过获取、处理所述车辆的质量变化型物品质量,可在燃料质量波动情况提高参数的计算精度,提高监控的灵敏度、准确度;尤其对于燃料电池式电动车辆,该技术方案可跟踪燃料电池中燃料质量的变化,具有重要意义。
9.进一步的,参与所述计算的参数中包括滚阻系数、路面坡度中任意一种或两种参数。
本方案的有益意义:参与车辆运动平衡计算的系统运行参数组包括滚阻系数、路面坡度,比不包含该两参数时(通常以纵向加速度为核心计算参数的)的计算方案更能大幅度的提高监控准确度、灵敏度、适用范围。
10.进一步的,所述测算对象为车辆质量、系统固有参数、质量变化型物品质量中任意一种参数。
本方案的有益意义:
将源动力参数(如燃料消耗率、气缸压力、发动机输出转矩、发动机输出功率、电磁转矩、电流、电气功率等)或机械运行参数(如纵向速度、纵向加速度等)作为测算对象是效果最差监控方案,测控难度/成本高,也降低了精度/性能;该类测算对象的测量联合运算值的幅值可能快速变化从而增大第一诱因的测量误差,通常还需要获取实测值/或指令值/或历史记录值进而设定参考值,参考值幅值也可能快速变化进而带来第二诱因的测量误差;且因联合运算值、参考值随时可能处于低幅值状态(相对于满量程测量)更容易造成第三诱因的测量误差,甚至监控失效;因为车辆质量在不同的运行流程中可能大幅度变化,如果将源动力参数或系统运行参数作为测算对象,又必须先获取车辆质量的值,从而导致第四诱因的测量误差,且使测算/监控系统更为复杂/高成本;
所述测算对象优选为车辆质量,车辆质量值在车辆当次运行中相对稳定,且便于车辆操作人员直观目视判断监控效果,大为提高监控可信度;
测算对象次优为系统固有参数(尤其滚阻系数或效率系数);滚阻系数、效率系数实质代表车辆机件的磨损状况、机件安全状况,且该参数在车辆运行中幅值变化不大,易于测控比较;但该种方式也存在上述第四诱因的测量误差,且不便于车辆操作人员直观目视判断监控效果;
其次是测算对象为质量变化型物品质量(燃料质量),因为燃料质量的变化相对缓慢,效果比将源动力参数或机械运行参数作为测算对象要好,但也需要随时跟踪测量当前实际值而设定参考值,存在第二诱因测量误差;且联合运算值和参考值均可能逼近零值(如油量不足时)无法准确计算/监控,存在第三诱因的误差和失效。
11.进一步的,所述监控方法还包括下述11A1、11A2、11A3中任意一个或多个方案:
11A1.当所述测算对象为源动力参数或系统运行参数时,计算所述联合运算值所需求的车辆质量以车辆运动平衡为原理计算所得;
11A2.输出所述车辆质量的数值;
11A3.保存所述车辆质量的数值。
本方案的有益意义:
如果测算对象为源动力参数或系统运行参数时,用车辆运动平衡计算获取车辆质量的值是较优选择,可自动跟随运载物品质量的大幅度变化,提高动力传递异常监控准确度;
输出所述车辆质量的数值,便于操作人员直观的判断车辆动力传递状况,对于提高本监控方法的可信度有重大意义,有助于操作人员一眼识别当前的动力传递异常判断是否正常;
例如当体重70kg的司机单人驾车时,如果车辆显示运载质量为200KG15重如小牛,或为20KG轻如小绵羊,司机可立马识别是否正常;
例如电动大巴,如一个体重45KG的乘客上车,车辆显示新增质量为100KG或10KG,司机与乘客都可以很直观识别车辆运行是否正常;
例如无人驾驶的汽车在自动行驶中时,如果车辆总质量的计算值发生明显变化(如从1200KG变成1600KG或800KG),远程控制人员通过网络系统可实时识别车辆运行是否正常;
当然,如果单独的显示车辆质量的联合运算值,而不采用可自动触发的动力传递异常监控功能,则必然导致司乘人员需要时时刻刻目视关注车辆质量的显示值,反而影响车辆的安全运行;
保存车辆质量的联合运算值,如同飞机安全的黑匣子功能,便于事后分析
12.进一步的,实时执行所述监控方法。
本方案的有益意义:车辆高速运行时,监控的及时性、有效性高度关系到车辆运行安全、乘员生命;以尽快速度实时、循环执行具有重要意义。
13.进一步的,所述监控方法还包括下述方案:识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效。
本方案的有益意义:现有公知技术对于车辆非稳定驱动状态的研究还处于盲区,因为车辆必然经常进入减速或下坡过程,经常进入非稳定驱动状态,所以识别所述车辆的非稳定驱动状态并屏蔽在该状态的监控,非常有必要,否则将大幅度升高监控系统的误报率,导致监控失效。
14.进一步的,所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数。
本方案的有益意义:根据电机驱动参数监控车辆监控动力传递异常,成本低廉且测量精度高灵敏度高,比采用成本高昂的转矩传感器采集信号,具有重大成本优势和性能优势,对于车辆安全运行具有重大意义。
15.进一步的,所述监控方法还包括下述步骤:获取所述车辆的运行环境信息;根据所述获取的联合运算值、所述参考值和所述运行环境信息判断是否发生动力传递异常中的动力传递故障情况。
本方案的有益意义:根据所述获取的联合运算值、所述参考值和所述运行环境信息,直接判断是否发生动力传递故障,相较于后续的先判断动力传递异常再判断动力传递故障,可提高车辆在动力传递故障的安全响应速度。
16.进一步的,所述动力传递异常处理机制包括启动动力传递故障监控机制。
本方案的有益意义:因为即使动力传递异常也需要提醒操作人员警觉/及时处理;不良的路况、不良载况也可能引起严重交通安全事故;一旦发生动力传递异常,即刻启动语音/或灯光指示系统以提醒操作人员注意安全,同时进一步排查是否存在动力传递故障。
17.进一步的,所述计算是根据以车辆运动平衡为原理的模型进行计算。
本方案有益效果:因为不同车辆的原理、构造、车况、路况、载况千差万别;通过查表方式计算测算对象的联合运算值有很多局限性;一来表格的容量受限与硬件器件成本,二来表格中所有参数都需要预先设定或学习才能运行;表格容量大/参数设置越多,则硬件成本越高参数设置/学习成本越高;;
如果用车辆运动平衡模型,用数学计算方式获取测算对象的联合运算值,则只需预先设置好模型规则/或数学运算规则,调整好相关的参数值,相较于查表计算,可大幅度降低联合运算值的获取成本/或大幅度提高联合运算值获取精度低/动力传递异常监控判断灵敏度。
18.进一步的,所述历史记录值由下述18A1、18A2中任意一种或多种方案生成;
18A1.由所述车辆在运行时生成;
18A2.当所述历史记录值中包括历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据时;所述历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据是以车辆运动平衡为原理计算所得;
本方案有益效果:如前文所述的2A1、2A2、2A3、2A4中方案所提供方案,使用本车辆自动生成的历史记录值(如历史记录实际值和历史记录关联因子值),和根据以车辆运动平衡为原理计算所得历史记录值(如历史记录差值和历史记录原值),比其他方案所取得的历史记录值更能提高动力传递异常监控效果;
19.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时的监控系统,所述监控系统包括测算对象联合运算值获取模块(1)、动力传递状况判断模块(2);所述监控系统还包括动力传递异常处理模块(3)、输出模块(4)、保存模块(5)中的任意一种或多种模块;
所述测算对象联合运算值获取模块(1)具有下述功能:获取所述车辆的测算对象的联合运算值;所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;所述联合运算值是以车辆运动平衡为原理计算所得;
当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
所述动力传递状况判断模块(2)具有下述功能:根据所述获取的联合运算值和所述测算对象的参考值判断所述车辆的动力传递状况是否异常;
所述动力传递异常处理模块(3)具有下述功能:如所述判断结果包括是,则启动设定的动力传递异常处理机制;
所述输出模块(4)可输出所述动力传递状况判断模块(2)的判断结果;
所述保存模块(5)可保存所述动力传递状况判断模块(2)的判断结果。
20.进一步的,所述监控系统还具有下述20A1至20A17中任意一种或多种功能:
20A1.所述监控系统具有下述20A1_1、20A1_2、20A1_3、20A1_4中任意一种或多种功能:
20A1_1.将所述联合运算值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
20A1_2.将所述测算对象的实际值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
20A1_3.将所述联合运算值中联合运算原值与所述测算对象的实际值的差值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
20A1_4.将所述联合运算值取值时同一时间范围内的所述车辆的动力传递状况关联因子的值进行输出、保存中任意一种或多种处理。
20A2.获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;
20A3.当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,所述监控系统能实现下述20A31、20A32中任一功能:
20A31.根据所述测算对象的实测值、指令值、实测推算值中任意一种或多种数据设定所述参考值,且所述参考值的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内;
20A32.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;当所述历史记录值中包含历史记录原值、历史记录实际值中任意一种或两种数据且根据所述数据设定参考值中实际值或/和动力传递状况识别值时,所述数据的取值时的车辆运行条件与所述联合运算值的取值时的车辆运行条件的差异度低于预设阀值;
20A4.当所述测算对象为车辆质量、系统固有参数中任一参数时,所述监控系统能实现下述20A41、20A42、20A43、20A44、20A45中任意一种或多种功能:
20A41.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;
20A42.根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值;
20A43.根据出厂默认值所得的系统预设值设定所述参考值;
20A44.根据人工设定值而设定所述参考值;
20A45.根据模糊算法设定所述参考值;
20A5.获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述参考值、所述联合运算值、所述判断结果中任意一个或多个数据;
20A6.获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联;
20A7.参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量;
20A8.参与所述计算的参数中包括滚阻系数、路面坡度中任意一种或两种参数;
20A9.所述测算对象为车辆质量、系统固有参数、质量变化型物品质量中任意一种参数;
20A10.具有下述20A101、20A102、20A103中任意一种或多种功能:
20A101.当所述测算对象为源动力参数或系统运行参数时,计算所述联合运算值所需求的车辆质量以车辆运动平衡为原理计算所得;
20A102.输出所述车辆质量的数值;
20A103.保存所述车辆质量的数值;
20A11.所述监控系统能实时执行;
20A12.识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效;
20A13.所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数;
20A14.获取所述车辆的运行环境信息;根据所述联合运算值、所述参考值和所述运行环境信息判断是否发生动力传递异常中的动力传递故障情况;
20A15.所述动力传递异常处理机制包括启动动力传递故障监控机制;
20A16.所述计算是根据以车辆运动平衡为原理的模型进行计算。
20A17.所述20A3、20A4功能中所述历史记录值由下述20A171、20A172中任意一种或多种方案生成:
20A171.由所述车辆在运行时生成;
20A172.当所述历史记录值中包括历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据时;所述历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据是以车辆运动平衡为原理计算所得。
本发明所提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法及系统的有益效果:
通过对车辆的动力传递状况进行深入研究分析:车辆的运行实质就是能量转换和动力传递过程;车辆由动力装置驱动运行时,先从能源供应装置(燃料供应装置或电源装置)将能源传送到动力装置(燃料发动机或电机),动力装置将能源转化为动力,再经机械传动系统逐级传递,进而驱动车辆移动;车辆的能源供应装置和动力装置代表动力的供应者,机械传动系统代表动力的传递者,被驱动的车辆(连同装载的人员和物品)代表动力的受体;
本发明提供的监控方法的步骤A中包含步骤:获取所述车辆的测算对象的以车辆运动平衡为原理计算所得联合运算值,所述车辆运动平衡原理实质为能量守恒原理和牛顿第二定律(F=m*a)和车辆运行特征三者的结合;在车辆运动平衡计算中,车辆源动力参数代表动力(和能量)的供应信息,车辆质量代表动力受体最基本属性,车辆的系统运行参数代表动力传递的基础条件和车辆在动力作用下产生的运动结果(如纵向速度、纵向加速度等);
如果车辆的旋转工作型动力或传动部件在高速运行中发生异常磨损或变形/运行阻力增大/效率变低时:假如监控系统以源动力参数作为测算对象,则在其他相关的车辆运行条件(如车辆质量、路面坡度、风阻、纵向速度、纵向加速度等)不变时,必然要耗费更多的动力而造成源动力参数的实际值与车辆运动平衡计算所得联合运算值的偏差值增大;假如监控系统以机械运行参数中纵向速度作为测算对象,如车辆输出的动力也即源动力参数的实际值不变以及其他相关的车辆运行条件(如车辆质量、路面坡度、风阻、纵向加速度等)不变时,则可能导致车辆的纵向速度的实际值与车辆运动平衡计算所得联合运算值的偏差值增大;假如以车辆质量作为测算对象以及其他相关的车辆运行条件(如路面坡度、风阻、纵向加速度等)不变时,则当动力也即源动力参数的实际值增大时/或者车辆的纵向速度的实际值降低时,则将导致车辆运动平衡计算所得车辆质量联合运算值变化;所以通过将测算对象的联合运算值与参考值(其根据实际值而设定,且包含动力传递状况识别数据)进行比较,就可判断出所述车辆运行中的动力传递状况是否异常,并且及时启动动力传递异常处理机制;
因为参考值是根据测算对象的实际值(并非根据安全极限阀值)而设定的,允许其远小于安全极限阀值;所以车辆运行参数未超过安全极限阀值时,也便于实现对(包括车辆的旋转工作型动力或传动部件运行故障所导致的)车辆动力传递异常进行监控和早期预警,便于尽量避免发生更严重的、不可预测的安全事故(包括断轴、车毁人亡等);如同人体医学的癌症诊断,如果晚期才发现通常意味生命终结,如果早期发现通常意味生命正常存活;所以本技术方案对于车辆的安全运行具有重要的实际意义。
本发明所提供的技术方案,不仅仅便于进行动力系统、旋转工作型动力或传动部件的动力传递异常监控;相较于依靠气压或轮速变化进行胎压监控的现有技术,本发明技术方案可以包含检测轮胎形变导致的运行力变化的监控方案,提供了一种新的充气轮胎的安全监控技术,还填补了现有的胎压监控方案不便于监控刚性驱动轮(如高铁、动车、普通列车、履带式车辆等)的监控盲区。
本发明要解决的技术问题之二是提供一种能提高测算精度或降低测算成本的车辆运行参数的测算方法;
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
21.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时的车辆运行参数的测算方法,所述测算方法包括步骤:
获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述车辆的测算对象的联合运算值所需求的参数;所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;所述计算是以车辆运动平衡为原理的计算;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;且所述测算方法满足下述A1、A2、A3、A4中任意一个或多个条件:
A1.获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联;
A2.当所述测算对象为运载物品质量、源动力参数、系统运行参数中任一参数时,参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量;
A3.识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次测算无效;
A4.所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数。
22.进一步的,所述测算方法还还包括下述步骤:获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述联合运算值。
23.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时的车辆运行参数的测算系统,所述测算系统包括输入参数获取模块(1)、计算模块(2);
所述输入参数获取模块(1)具有下述功能:获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述车辆的测算对象的联合运算值所需求的参数;所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
所述计算模块(2)具有下述功能:所述计算是以车辆运动平衡为原理的计算;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;
且所述测算系统满足下述A1、A2、A3、A4中任意一个或多个条件:
A1.获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联;
A2.当所述测算对象为运载物品质量、源动力参数、系统运行参数中任一参数时,参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量;
A3.识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次测算无效;
A4.所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数。
24.进一步的,所述测算系统还具有下述功能:获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述联合运算值。
本发明提供的一种车辆由动力装置控制运行时的车辆运行参数的测算方法和系统的有益效果:
该方法和系统,是基于本发明所提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法和系统所包含的方法和系统;
本技术方案中A1方案相较于现有公知技术可在车辆因减速或下坡进入制动状态时大幅度提高参数测算的准确度和可信度;
本技术方案中A2方案相较于现有公知技术可以在燃料质量波动时提高运载质量测算的精度和准确度;
本技术方案中A3方案,对于增加参数测算结果的可信度、避免因在非稳定驱动状态下导致的测算出错具有重要意义;
本技术方案中A4方案,根据电气功率测算参数相对于现有公知技术可提高车辆在高速运行时的测算精度从而提高监控灵敏度;因为车辆速度越高则驱动力降低/转矩降低/电流幅值变低从而导致以转矩(或电流)测算参数时精度降低;
根据电磁转矩、转矩电流分量测算参数相对于现有公知技术可大幅度降低的参数测算成本和提高测算精度;因为普通的电机电流中包含励磁分量,通常需要配合额外设置的电压测量系统、功率因素测量系统才能得到有功功率;
车辆运行参数中车辆质量的低成本或高精度的测算,不仅仅可用于本发明所提供的动力传递状况监控中,也可以用于各种动力传动系控制、能量管理控制、变速器控制、制动控制及稳定性控制、自适应巡航控制(ACC)系统或自动换道(LCX)系统、ABS控制等;车辆运行参数中效率系数、滚阻系数的的低成本或高精度的测算对于车辆安全监控具有重要意义。
本发明要解决的技术问题之三是提供一种简便的监控车辆超载的技术方案;
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
25.本发明提供一种车辆由动力装置控制运行时超载的监控方法,,所述监控方法包括步骤:
A.获取所述车辆的车辆质量的联合运算值,所述联合运算值是根据源动力参数和系统运行参数以车辆运动平衡为原理计算所得;根据所述获取的联合运算值和所述车辆的车辆最大载重安全许可值判断所述车辆是否超载;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
B.进行下述B1、B2、B3中任意一种或多种方案处理:
B1.如所述判断结果包括是,则启动设定的超载处理机制;
B2.输出所述判断结果;
B3.保存所述判断结果。
26.进一步的,识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效。
本技术方案的有益效果为:现有公知技术对于车辆非稳定驱动状态的研究还处于盲区,因为车辆必然经常进入减速或下坡过程,经常进入非稳定驱动状态,所以识别所述车辆的非稳定驱动状态并屏蔽在该状态的监控,非常有必要,否则将大幅度升高监控系统的误报率,导致监控失效。
27.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时超载的监控系统,,其特征在于,所述监控系统包括车辆质量的联合运算值获取模块(1)、超载判断模块(2);所述监控系统还包括超载处理模块(3)、输出模块(4)、保存模块(5)中的任意一种或多种模块;
所述车辆质量的联合运算值获取模块(1)具有下述功能:获取所述车辆的车辆质量的联合运算值,所述联合运算值是根据源动力参数和系统运行参数以车辆运动平衡为原理计算所得;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
所述超载判断模块(2)具有下述功能:根据所述获取的联合运算值和所述车辆的车辆最大载重安全许可值判断所述车辆是否超载;
所述超载处理模块(3)具有下述功能:如所述判断结果包括是,则启动设定的超载处理机制;
所述输出模块(4)可输出所述超载判断模块(2)的判断结果;
所述保存模块(5)可保存所述超载判断模块(2)的判断结果。
28.进一步的,识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效。
本技术方案的有益效果:车辆的超载监控,虽然对于动力传递异常监控没有效果,但是超载也是影响车辆安全的重要诱因之一,车辆超载了则导致控制性能变差,制动效果差、超负荷易于损坏;本技术方案提供一个自动而无需人工干预的超载保护系统,可自动监控超载,并发出语音提示告警,还可以将告警信息传输到网络系统,从而利于与车辆运行相关的人员或机构(如驾乘人员、运营管理方、交警、故障诊断中心)及时发觉超载安全运行隐患,保障车辆的运行安全;优于现有靠人工计算乘客数量或磅秤称量运载质量的超载监控方案;尤其是用低成本、易测量的电机驱动参数监控超载,相对于现有技术更是大幅度进步。
附图说明
图1是本发明一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法的示意图;
图2是本发明一种车辆由动力装置控制运行时的监控系统的示意图;
具体实施方式
第一部分内容:针对本发明技术方案所述的名词、参数,特做如下的解释说明:
1、基础性的说明:
1.1、本发明主要适用于可以由动力装置控制沿路面或轨道运行的车辆;本发明所述路面包括(水平的或有坡度的)的公路路面,本发明所述的轨道包括(水平的或有坡度的)的铁路轨道;在没有限定说明或附加说明时,本发明所述的运行指纵向运行;
1.2、动力装置的概述:指能直接驱动车辆沿路面或轨道纵向运行的装置;如普通燃料动力车辆的蓄电池可提供照明能量,纯制动用的真空泵电机,均不能视为本发明所述的动力装置;
1.2.1、电气动力系统的动力装置为电机;本发明所述的电机,指能直接驱动车辆沿路面或轨道纵向运行的电机,电机主要类型包括而不局限于:交流异步电机、交流同步电机、直流电机、开关磁阻电机、永磁无刷电机、直线电机、轮毂电机等;
1.2.2、燃料动力系统的动力装置指能直接驱动车辆沿路面或轨道纵向运行的燃料发动机;
1.2.3、混合动力系统的动力装置指能直接驱动车辆沿路面或轨道纵向运行的混合动力装置;混合动力装置表示该装置由两种或两种以上的动力(如电机和燃料发动机等)同时直接驱动车辆纵向运行;
1.3、动力控制装置的概述:
1.3.1、电气动力系统的动力控制装置为电机驱动装置,指能驱动本发明所述电机的装置及其连接线缆,包括而不局限于:变频器、伺服驱动器、直流电机控制器、开关磁阻电机驱动装置、永磁无刷电机驱动器、直线电机驱动器、具备电机驱动能力的一体化控制器等;如电机通过一个馈电开关直接供电/断电,则该馈电开关,也可视为一种简单的电机驱动装置;
1.3.2、燃料动力系统的动力控制装置为燃料发动机控制系统;
1.3.3、混合动力系统的动力控制装置为混合动力控制系统;
1.4、能源供应装置的概述:
1.4.1、电气动力系统的能源供应装置,可称为电源装置,是指能给电机驱动装置、电机、车辆提供驱动能量的装置及其连接线缆,包括动力电池组、氢燃料电池、核能电源、太阳能电源、有轨电力机车的电源等;
1.4.2、燃料动力系统的能源供应装置,可称为燃料供应系统,是指能给燃料发动机提供燃料的装置包括燃料容器(如油箱)、燃料输送管(如输油管)、燃料喷射系统(如喷油泵)等;
1.4.3、混合动力系统的能源供应装置,可称为混合能源供应系统,是指能给混合动力控制系统和混合动力装置提供能源的装置,可同时包括包括两种或两种以上的能源供应装置,如燃料供应系统和电源装置等;
1.5、动力系统具体所包含器件的说明:
1.5.1、本发明所述电气动力系统,所包含器件的范畴视具体的电机驱动参数组信号的采集点而定;
如源动力参数信号的采集点在电源装置的输入端则电气动力系统同时包含车辆的电源装置、电机驱动装置以及电机三个器件;如源动力参数信号的采集点在电源装置的输出端或电机驱动装置的输入端,则电气动力系统同时包含电机驱动装置、电机两个器件;如源动力参数信号的采集点在电机驱动装置的输出端或电机的输入端,则电气动力系统只包含电机;
1.5.2、本发明所述燃料动力系统中,如源动力参数信号的采集点在车辆的燃料喷射系统的燃料输入端则燃料动力系统同时包含车辆的燃料喷射系统、燃料发动机等器件;如源动力参数信号的采集点在车辆的燃料喷射系统的燃料喷射输出端,则燃料动力系统包含燃料发动机等;
1.5.3、本发明所述的动力装置、动力控制装置、能源供应装置,三者主要是从功能上分类;从器件构造上说,可以把三者中任意两者或者三者组合成下述任一种综合系统:动力控制装置和动力装置的二合一综合系统,能源供应装置和动力控制装置的二合一综合系统,能源供应装置和动力控制装置和动力装置的三合一综合系统;本发明的说明书和权利要求范围也包含上述任何一种二合一、三合一综合系统。
1.6、本发明所述的获取参数组或参数的值,获取途径解释如下:
1.6.1、参数值的获取,包括而不仅限于如下方式:
1.6.1.1、用硬件传感器直接测量参数值:
1.6.1.2、先用硬件传感器测量中间参数值,再计算得到参数值;
1.6.1.3、读取外部设备(如动力控制装置)计算、输出的参数值;
1.6.1.4、读取系统预设值而获取参数;如滚阻系数等;本发明所述系统预设值也即系统设定值;
1.6.1.5、读取人工输入值而获取参数;
1.6.1.6、读取测算所得数据而获取参数;如读取本发明提供的车辆运行参数的测算方法测算所得的参数值。
1.6.2、本发明所述的读取参数值,包括读取本地参数值、通过通讯方式(如CAN、485、232、WIFI、蓝牙、红外等)读取参数值、通过网络传输方式(如各种有线无线网络)远程读取车辆运行参数值等多种方式;
2、车辆的源动力参数的定义;能代表或计算出直接驱动车辆纵向运行的力或转矩或功率的参数即为源动力参数;根据动力系统种类的不同;可将基于电气动力系统生成的源动力参数称为电气动力参数;将基于燃料动力系统生成的源动力参数称为燃料动力参数;如果同时基于两种或两种以上动力系统而生成的源动力参数称为混合动力参数;
其中,电气动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数等;本发明将电机及电机前端(包括电源装置、电机驱动装置等)所获取的具有电气参数属性的电气动力参数归类于电机驱动参数(也可称为电气驱动参数或前端的电气动力参数);本发明将电机后端(电机输出轴、驱动轮、以及电机输出轴和驱动轮之间的中间机械传动部件等)的机械部件上所获取的电气动力参数归类于后端的电气动力参数;
其中,燃料动力参数包括前端的燃料动力参数、后端的燃料动力参数等;所述前端的燃料动力参数通常指燃料发动机输出曲轴前端部件(如发动机汽缸、燃料供应系统等)所获取的燃料动力参数;后端的燃料动力参数主要包括发动机后端(燃料发动机输出轴、驱动轮、以及发动机输出轴和驱动轮之间的中间机械传动部件(包括传动轴、传动齿轮机构等))测量所得的燃料动力参数;
混合动力参数也包括前端的混合动力参数、后端的混合动力参数等;
为了描述便利,可定义一个非电机驱动参数类型的源动力参数,非电机驱动参数类型的源动力参数包括后端的电气动力参数、燃料动力参数、混合动力参数中任意一种或多种源动力参数;
综合而言,车辆的源动力参数又可分为前端的源动力参数、后端的源动力参数等;其中前端的源动力参数包括前端的电气动力参数(也可称为电机驱动参数或电气驱动参数)、前端的燃料动力参数、前端的混合动力参数等;其中后端的源动力参数又包括后端的电气动力参数、后端的燃料动力参数、后端的混合动力参数等;
特别声明:混合动力车辆,如果在某个时间段车辆的纵向运行仅仅由电机直接驱动则该时间段该混合动力车辆的动力装置为电机(而不称为混合动力装置),则该时间段称为“车辆由电机控制运行时”,所对应的源动力参数为电气动力参数;如果在某个时间段车辆的纵向运行仅仅由燃料发动机直接驱动则该时间段该混合动力车辆的动力装置为燃料发动机(也不能称为混合动力装置),则该时间段称为“车辆由燃料发动机控制运行时”所对应的源动力参数为燃料动力参数;只有在车辆的纵向运行同时由两种或以上的动力系统的直接驱动而实现时该动力装置才为混合动力装置,所对应的源动力参数为混合动力参数;
2.1、车辆的电气动力参数的定义:
2.1.1、从物理性质上区分,常规的电气参数主要包括而不仅限于如下:电气功率、电磁转矩、电流、电压、电机转速;
2.1.2、从器件上,可分为电机、电机驱动装置、电源装置的电气参数;
2.1.3、电机的电气参数主要包括而不仅限于如下参数:电机电压Uo,电机电流Io,功率因素φ1(也可用φ表示),电气功率Po(也可用Pm表示),电磁转矩Te,电机转速n1,旋转磁场转速n0;
2.1.4、电机驱动装置的电气参数主要包括而不仅限于如下参数:输出电压U2o,输出电流I2o,输出功率因素φ2,输出电气功率P2o,电磁转矩Te,输入电压U2i(也可用Ui表示),输入电流I2i(也可用Ii表示),输入电气功率P2i,驱动器直流母线电压Udc、转矩电流分量iq;
转矩电流分量iq,是指矢量控制型电机驱动装置(如变频器或伺服驱动器),经过矢量变换,将电机电流剥离了励磁分量的转矩电流;转矩电流分量iq,与电机转矩具有比较直接的对应关系;通过转矩电流与电磁转矩的转化系数Ki,Ki*iq可用于直接计算转矩;
2.1.5、电源装置的电气参数主要包括而不仅限于如下参数:
通常的电源装置可包含下述输出电气参数:输出电压U3o(也可用Ub1表示),输出电流I3o(也可用Ib1表示),输出电气功率P3o,功率因素φ3;
外部供电型(如有轨电力机车的)电源装置还可包含下述输入电气参数:输入电压U3i,输入电流I3i,输入电气功率P3i;
电机制动时从电机发电回馈入电源装置的电压U4(也可用Ub2表示),电机制动时从电机发电回馈入电源装置的电流I4(也可用Ib2表示)。
2.1.6、功能连接上相邻的前级输出的电气参数与后级输入的电气参数,在计算时可相互替代;如Uo=U2o,如Io=I2o,如φ1=φ2,如P2o=Po,如电机和电机驱动装置的Te,如U2i=U3o,如I2i=I3o,如P2i=P3o,等。
2.1.7、电磁转矩Te的特别说明:本发明所述的电磁转矩Te指根据电机的电压或电流或磁场参数计算所得的电机转矩,包括在电机驱动装置内部计算所得的电磁转矩Te,也包括在电机驱动装置外部通过测量电机电压和电机电流而计算所得的电磁转矩Te;本发明所述的电磁转矩Te的测量非常简便、成本很低、且精度高。电磁转矩Te不包括在电机输出轴或其他机械传动轴或飞轮上安装机械应力测量原理(如动态扭矩测试仪)所得的机械转矩机;两者在测量原理、测量途径、测量的性价比上具有重大区别。
2.1.8、本发明所述电气参数,又分为电机驱动参数、电气辅助参数;
2.1.8.1、常见的电机驱动参数包括而不仅限于下述几种类型:电气功率、电磁转矩、电流、机电组合型参数等:
2.1.8.1.1、第一种:电气功率;在没有附加说明或限定条件时,本发明所述电气功率均指有功功率;电气功率的获取方式如下:
电气功率值获取方式1:先获取电流和电压,进而通过计算间接获取功率值;如(Uo、Io、φ1),或(U2o、I2o、φ2),或(U2i、I2i),或(U3o、I3o,φ3),或(U3i、I3i);通过电压和电流计算电气功率,属于公知技术;
电气功率值获取方式2:先获取电磁转矩和电机转速,进而通过计算间接获取功率值;如Te和n1,两参数组合可用于计算功率;P(kw)*9550=Te*n1,则P(w)=Te*n1/9.55;P(kw)表示该功率以KW为单位,P(w)表示该功率以W为单位。
电气功率值获取方式3:直接读取电机驱动装置内部参数而获取电气功率值;如Po,Pm,P2o,P2i,P3o,P3i;
电气功率值获取方式4:用有功功率表测量而获取电气功率值;如Po,Pm,P2o,P2i,P3o,P3i;
2.1.8.1.2、第二种:电磁转矩;如Te,电磁转矩Te的获取方式如下:
电磁转矩Te值获取方式1:直接读取电机驱动装置内部参数而获取Te值;如直接读取变频器或伺服驱动器中的电磁转矩Te值;
电磁转矩Te值获取方式2:先获取电气功率值和电机转速值,进而通过计算间接获取Te值;因为功率P(w)=Te*n1/9.55=U*I,所以在电气功率可测的器件中Te都可经过简易计算计算所得,公式为:Te=P(w)*9.55/n1;
电磁转矩Te值获取方式3:通过测量电机驱动装置输出电压和输出电流,进而通过计算间接获取Te值;
2.1.8.1.3、第三种:电流;该参数可用于计算转矩和力;iq,Io*cosφ1,I2o*cosφ2,I3o*cosφ3等;在没有附加说明或限定条件时,本发明所述电流,通常指转矩电流分量、或电流中有功分量;
电流值获取方式1:直接读取电机驱动装置内部参数而获取电流值;
电流值获取方式2:用电流传感器测量器件的电流,用功率因素表测量功率因素,进而通过计算而获取电流值;
单一的转矩或单一电流或单一的功率,均可以成为独立的电机驱动参数;电压与相应的电流参数配合,可成为电机驱动参数;转速与相应的转矩参数配合,可成为电机驱动参数;
2.1.8.1.4、第四种:机电组合型参数,指根据前述的电机驱动参数组合计算而成的参数,其具体定义方式见后文描述;
2.1.8.2、电气辅助参数,指能配合识别电机运行工况、电机状态的参数,主要包括而不仅限于如下参数:电机运行状态字、电机控制命令字等;因为现有的电机驱动装置如变频器可输出加速过流、减速过流、恒速过流等故障信息,所以也可以通过相关的电气辅助参数从电机驱动装置内部获取加速、减速、恒速等运行状态;
电气辅助参数值的获取方式1:读取电机驱动装置内部参数而获取;
2.1.9、后端的电气动力参数主要包括电机后端测量所得的驱动转矩、驱动功率、驱动力等;
2.2、燃料动力参数的定义:
2.2.1、发动机的燃料动力参数主要包括而不仅限于如下参数:发动机内的燃料消耗率fm1、气缸压力F1,驱动功率Pr1,驱动转矩Tr1,驱动力Ff1,气缸内空气流量C1等;
2.2.2、燃料供应系统的燃料动力参数主要包括而不仅限于如下参数:燃料喷射系统输入侧的燃料消耗率、燃料喷射系统喷射输出侧的燃料消耗率、节气门开度、油门踏板位置、油箱到发动机(或燃料喷射泵)的供油管内燃料消耗率;
2.2.3、在发动机后端(燃料发动机输出轴、驱动轮、以及发动机输出轴和驱动轮之间的中间机械传动部件(包括传动轴、传动齿轮机构等))测量所得的燃料动力参数,包括驱动转矩、驱动功率、驱动力等;
2.2.4、从参数性质分类,常见的燃料动力参数包括而不仅限于下述几种类型:驱动功率、驱动转矩、驱动力、燃料消耗率、气缸压力、燃料动力组合型参数等;为了便于描述、计算和业内人员理解本发明,本发明所述的燃料动力参数通常折算为燃料发动机输出端(一般为输出轴)的燃料动力参数参与计算;当然,在实际应用中,用户也可设定为其他部位的燃料动力参数;
2.2.4.1、第一种:驱动功率;
驱动功率值获取方式1:某些发动机可通过发动机负荷报告数据获取功率的百分比,再与发动机最大功率相乘就可获取功率值Pr1;
驱动功率值获取方式2:先获取信号采集点的转矩和转速,进而通过计算间接获取功率值;如:Pr1(kw)*9550=Tr1*n1,则Pr1(w)=Tr1*n1/9.55;n1为燃料发动机转速;Pr1(kw)表示该功率以KW为单位,Pr1(w)表示该功率以W为单位。
2.2.4.2、第二种:驱动转矩;如Tr1,获取方式如下:
驱动转矩值获取方式1:用转矩传感器测量而获取Tr1值;
驱动转矩值获取方式2:先获取信号采集点的驱动功率值和转速值,进而通过计算间接获取转矩值;如:Tr1=Pr1(w)*9.55/n1;
驱动转矩值获取方式3:某些发动机可通过发动机负荷报告数据获取最大转矩的百分比,再与发动机最大转矩相乘就可获取转矩值;
2.2.4.3、第三种:驱动力Ff;
驱动力值获取方式:通过发动机负荷报告数据获取功率值Pr1/或转矩值Tr1,用转矩值再除以相关半径就可获取燃料发动机的驱动力Ff1值;用功率值除以直线运行部件的速度可获取驱动力;或直接用力传感器测量驱动力;
2.2.4.4、第四种:气缸压力F1;
气缸压力值获取方式1:用气缸压力传感器获取气缸压力F1的值;通常来说,将F1经过平均/或滤波等处理和相关效率系数转化成燃料发动机的驱动力Ff1,或将该F1转化成燃料发动机的驱动转矩Tr1;气缸压力F1如为瞬间值时,须注意燃烧点火相位;燃料发动机通常为多缸发动机,当单个气缸的活塞处于上止点(或发动机燃烧室空间最小)燃料点火燃烧时所产生的F1瞬间值最大,当活塞下行时F1瞬间值变小;
2.2.4.5、第五种:燃料消耗率;
燃料消耗率的获取方式:现有技术有上百种燃料消耗率的技术方案,典型如通过流量传感器直接测量流经传感器探头的燃料消耗率、通过燃料喷射系统的喷射频率和脉冲宽度、通过节气门开度、油门踏板位置、歧管压力、真空度等多种信息处理获取燃料消耗率;对于汽油发动机还可通过流经发动机的空气流量推算出燃料消耗率;进一步的所述空气流量还分新鲜空气流量、废气流量等;
如先获取燃料消耗率,可再通过一能量转化系数转化成燃料发动机的驱动功率Pr1;
2.2.4.6、第六种:燃料动力组合型参数,指根据前述的燃料动力参数组合而成的参数,其具体定义方式见后文描述;
2.3、混合动力参数:前端的混合动力参数通常为电机驱动参数和前端的燃料动力参数的组合;后端的混合动力参数通常为后端的电气动力参数和后端的燃料动力参数的组合;后端的混合动力参数也可以为在电气动力系统和燃料动力系统的共同作用的车辆后端(动力装置输出轴、驱动轮、以及动力装置输出轴和驱动轮之间的中间机械传动部件(包括传动轴、传动齿轮机构等))部件上测算所得的一个整体的源动力参数,该参数可包括驱动转矩、驱动功率、驱动力等,一般可通过转矩传感器或其他的力传感器测算所得;
2.4、本发明中所述的源动力参数,在参数内容上至少包含一组源动力参数,也可以同时包含多组源动力参数;
3、本发明所述车辆质量主要包括如下参数:运载物品质量m1、包含运载物品质量的数据如车辆总质量m2;质量单位可用公斤(KG或kg)表示;
3.1、运载物品质量m1特指车辆净重以外的所装载的人员物品的质量,
3.2、为了便于业内技术人员理解与描述简便,空载车体质量m0在参数类型上可以归类于后述的系统运行参数组中的系统固有参数;空载车体质量m0可通过厂家参数,或磅秤称量准确得知,无须测算;质量变化型物品质量mf在参数类型上可以归类于后述的系统运行参数;当然,也允许用户将空载车体质量m0与质量变化型物品质量mf中任意一种或两种参数,自由的归类于车辆质量;在计算时,车辆质量(m1和/或m2)与空载车体质量m0与质量变化型物品质量mf均可以混合计算;
本发明所述车辆质量,也可以指包含运载物品质量m1和质量变化型物品质量mf的综合质量m3、包含运载物品质量和质量变化型物品质量mf的综合质量m4;
3.3、m1与m0的具体划分可由系统或人工自由选择决定;如电动大巴里相对固定的驾驶与车内服务人员自身质量可划入空载车体质量m0中,也可划入运载物品质量m1中;
插电式纯电动车辆的车辆总质量m2可采用下述计算公式:m2=m0+m1;外部电源供电式电动车辆(如高铁、动车、电力机车、有轨电车)也可采用此计算公式;
3.4、在本发明中,m2、m1、m3、m4均可作为测算对象;
在无人驾驶的自动车辆中,可用m2作为直接的测算对象;
在普通的有人驾驶车辆中,用m1或m2作为测算对象,是较佳的方式;因为m1可更直接对应于车辆所载人载物的质量,易于驾乘人员识别,如m2对应车辆总质量。
4、本发明所述系统运行参数组主要包括如下3类参数:机械运行参数、系统固有参数、质量变化型物品质量。
4.A、质量变化型物品质量主要包括燃料质量,所以在计算时可以用燃料质量替代质量变化型物品质量进行计算;
4.B、燃料动力车辆中燃料主要包括汽油、柴油、燃气等;在采用燃料电池供电的电动车辆中,燃料主要包括而不仅限于:氢、乙醇、碳氢、甲烷、乙烷、甲苯、丁烯、丁烷、质子交换膜、碱性燃料、磷酸、溶化的碳酸盐、固态氧化物、直接甲醇、其他再生型燃料等;
特别声明:在本发明中,在采用燃料电池供电的电动车辆中,该燃料是指能源供应的类型;因为其直接驱动车辆纵向运行的动力装置是电机,所以可将采用燃料电池供电的电动车辆中仍然归类于电气动力车辆;
在车辆运行中,燃料处于不断消耗中,燃料质量不断变化;。
本发明所述燃料质量包含剩余燃料质量mf0、已消耗燃料质量mf1、历史记录点的燃料质量mf2中任意一种或多种数据;
纯燃料动力车辆中(或包含燃料动力的插电式混合动力车辆)的车辆总质量m2计算公式如下:m2=m1+m0+mf0,或:m2=m1+m0+mf2-mf1;该公式中mf0、mf2、mf1可为汽油、或柴油、或天然气等燃料的质量;
燃料电池型电动车辆的车辆总质量m2计算公式如下:m2=m1+m0+mf0,或:m2=m1+m0+mf2-mf1;该公式中mf0、mf2、mf1为燃料电池的燃料(如氢)的质量;
燃料电池动力与燃油动力混合动力车辆,则包含两种燃料质量,一种为燃料电池的燃料(如氢)的质量,一种为普通燃料(如汽油、柴油等)的质量;
4.1、本发明所述机械运行参数主要包括而不仅限于如下参数:纵向速度Vx(也可用V1来表示)、纵向加速度a(也可用来表示)、路面坡度θ、风阻fw、正面迎风速度V2、弯道系数δ、转向角度、综合力因子系数kaθ、内部综合旋转刚体的角加速度β(也可用ω0表示)等。
4.1.1、纵向速度Vx的获取,有如下多种方式:
Vx值获取方式1:通过设置于车体上的速度传感器测量而直接获取Vx值;Vx单位可用公里/小时(缩写为KM/H)表示,也可用米/秒(m/s)表示;
Vx值获取方式2:通过测量动力装置的转速n1间接获取Vx值:供参考的计算式如下:Vx=(2π*n1/im)*R1/60;当车辆打滑时此方法欠准;
所有与速度相关联的参数,都可以用来获取Vx值;如动力控制装置的运行频率FR、动力装置角速度、动力控制装置角频率、齿轮转速、中间旋转件角速度、中间传动件线速度;频率FR与发动机的转速n1具有某种对应关系,例如变频器的额定频率通常对应于发动机的额定转速;
Vx值获取方式3:通过纵向加速度a间接获取Vx值;供参考的计算式如下:Vx_1=Vx_0+a*t;t为单位时间,Vx_0为上一时间周期的Vx值,Vx_1为当前周期的纵向速度Vx值;
Vx值获取方式4:通过GPS、远程定位信息获取Vx值;
4.1.2、纵向加速度a的获取,有如下多种方式:
a值获取方式1:通过设置于车体上的加速度传感器直接测量所得;如加速度传感器输出信号还包含g*sinθ的值,可以合并处理:(g*sinθ+a)
a值获取方式2:通过动力装置的转速n1,或纵向速度Vx间接测量而获取;供参考的计算式如下:a=(Vx_1-Vx_0)/t;
4.1.3、路面坡度θ:车辆行驶路面或轨道与水平线的夹角;当车辆往上坡方向运行时:90°>θ>0°;sinθ为正值,表示动能转化成势能,比水平运行需要消耗更多功率;
当车辆水平运行时:θ=0,cosθ=1,sinθ=0;
当车辆往下坡方向运行时:360°>θ>270°;sinθ为负值,表示势能转化成动能,比水平运行消耗功率更小,甚至可能进入制动状态;
供电力机车行驶的轨道的坡度θ,也可以用路面坡度θ等同表示;
θ值获取方式1:通过设置于车体上的纵向的倾角传感器或水平仪直接测量而获取θ值;
θ值获取方式2:可通过GPS信息、或其他预存数据库、网络系统等获取具体线路、轨道在具体位置上的θ值;尤其对于高铁、动车等有轨机车,因车辆轨道轨迹相对固定,可以通过预设一个位置信息与路面坡度θ值(和/或连同弯道系数δ和/或滚阻系数f)相对应的数据库,在车辆运行时,根据位置信息查表可直接读取θ值(或连同δ和/或f);对于汽车,如果该路径是已走过、已学习过的路径,也可采用此方式;
4.1.4、风阻fw的获取,有如下多种方式:
fw值获取方式1:先获取车辆的纵向速度Vx再通过计算得到fw值;供参考的计算式如下:fw=(1/2)*Cd*(p0*A0*(Vx)2);其中Cd为车辆的风阻系数,p0为空气密度,A0为车辆的迎风面积;Cd,p0,A0都属于系统固有参数,均可通过读取系统预设值而获取;通过测量纵向速度Vx而获取风阻fw,具有成本低、简易的优点;测量精度不高;
fw值获取方式2:在车辆上设置独立的风速风向测试仪器,先测量车辆运行时正面迎风速度V2再通过计算得到fw值;供参考的计算式如下:fw=(1/2)*Cd*(p0*A0*(V2)2);Cd,p0,A0都属于系统固有参数,均可通过读取系统预设值而获取;
因为车辆在运行中,如果环境风速气流V0方向与车辆运行方向相反,实际V2将为车辆纵向速度Vx与V0的和,此时车辆运行风阻fw增大;如果环境风速气流V0与车辆运行方向同向,实际V2将为车辆纵向速度Vx与V0的差值,此时车辆运行风阻fw减少;所以通过获取正面迎风速度V2进而获取风阻fw值,增加了成本但是具有测量精度高的优点。
fw值获取方式3:在车辆上设置独立的风压或风阻传感器,直接测量车辆运行时单位面积风压或风阻,进而通过相关系数计算出风阻fw值;
fw值获取方式4:预先设置一车辆纵向速度与风阻fw值的关联表格,在车辆运行时,通过纵向速度的值查表得出对应的风阻fw值;
车辆在低速运行时风阻fw较小,当车辆速度越高时风阻越大,所以风阻fw的测算在监测车辆高速运行时有关键作用。
4.1.5、弯道系数δ:指车辆当前运行中拐弯系数;当车辆转弯时,将影响车辆驱动力的大小;一般来说,弯度越大,驱动力也增大;
弯道系数δ的获取方式1:可通过车辆的运行轨迹或加速度传感器,测量出拐弯角度α进而获取δ值,供参考的计算式如下:δ=K(α);
弯道系数δ的获取方式2:可通过设置于方向盘的转角传感器,测量出拐弯角度α进而获取δ值,供参考的计算式如下:δ=K(α);
不同型号的车辆δ可能不同,δ具体数值,α角度与δ值的具体函数关系,可由车辆厂家、或专业检测机构、或用户亲自开车转弯测试得知;为了计算简便,在相对平直的或拐弯度小于设定角度(如30°)的路面,弯道系数δ值通常可设为1,或直接忽略δ、不参与运算;
弯道系数δ的获取方式3:可通过GPS信息、或其他预存数据库、网络系统等获取具体线路、轨道在具体位置上的δ值;
4.1.6、内部综合旋转刚体的角加速度β:内部综合旋转刚体,指车辆内部传动系统中所有刚性机械旋转部件综合折算刚体;β参数既可通过转速传感器获取,也可通过先获取动力装置转速n1或车辆的纵向速度Vx或车辆的纵向加速度a再计算而获取;
4.2、本发明所述系统固有参数:指因车辆、或环境固有属性而带来的参数,本发明所述系统固有参数也可称为系统设定参数;
4.2.1、常见的系统固有参数包括而不仅限于如下:车辆的空载车体质量m0(也可称为空载固有质量或整备质量或空车质量等)、滚阻系数f(也可用μ1表示)、综合传动比im、后端的传动比im3、驱动轮半径R1(也可用R表示),与气缸活塞相连的发动机输出曲柄的等效半径R0、转矩电流与电磁转矩的转化系数Ki,电机电流有功分量与电磁转矩的转化系数Ko,机械传动系统的效率系数Km,电气动力系统的效率系数Kea、燃料动力系统的效率系数或转化系数Kfa、后端的效率系数Km3、、各车辆运行参数的安全极限阀值(也可简称为安全许可值或安全值)、内部综合旋转刚体的转动惯量L0,风阻系数Cd(也可用Cd表示),空气密度p0,迎风面积A0(也可用S表示)、重力加速度g(也可称为重力加速度因子,其含义、取值9.8均为现有公知技术,最基础的物理常识)、参数取值的预设的时间范围等。
系统固有参数的详细说明如下:
4.2.2、电气动力系统的效率系数Kea、机械传动系统的效率系数Km、燃料动力系统的效率系数或转化系数Kfa:
4.2.2.1、电气动力系统的效率系数Kea包括而不局限于如下参数:
电机的效率系数Ke:指电机的电气功率到电机轴输出机械功率的转换效率;
电机驱动装置到电机的效率系数k21(也可用k13来表示):指电机运行工况为电动状态时该电机驱动器的输入功率到电机的电气功率的转换效率;也可指电源的输出功率到电机的电气功率的转换效率;
电源到电机的效率系数k31:指电机运行工况为电动状态时该电源的输入功率到电机的电气功率的转换效率;
电机制动功率到电源的效率系数k14:指电机制动状态时从电机制动功率到回馈到电源装置功率的效率系数;
4.2.2.2、机械传动系统的效率系数Km,也可简称为机械传动系统效率:对于电气动力系统而言,Km指包括车辆的电机输出轴、驱动轮、以及电机输出轴和驱动轮之间的中间传动部件等部件的综合传动的效率系数;同理,对于燃料动力系统而言,Km指包括车辆的燃料发动机输出轴、驱动轮、以及燃料发动机输出轴和驱动轮之间的中间传动部件等部件的综合传动的效率系数;为应对Km值在不同速度区间可能的波动,可设置一个一维函数,Km(VX)一,也即根据不同的速度区间(如零速、低速、高速)取相应的Km值;当车辆处于不同运行状态(如动力装置驱动运行/或动力装置制动运行)时,Km值可能有变化,所以也可根据不同的动力装置运行工况将Km值分别设置为不同值;
机电传动综合的效率系数Kem,也可称为机电传动综合效率Kem;Kem包含电机的效率系数Ke,包含了机械传动系统的效率系数Km;Kem=Ke*Km。
4.2.2.3、燃料动力系统的效率系数或转化系数Kfa:因为不同的燃料动力参数有不同的信号获取位置/获取方式;所以Kfa包含多个细分参数;为了描述和业内技术人员理解的便利,本发明用Kfa概括所有燃料动力系统的效率系数或转化系数;Kfa具体可包括Kf1、Kf2、Kf3…Kfn等;
4.2.2.3.1、例如当燃料动力参数为发动机内的燃料消耗率fm1时,可用能量转化系数Kf1将该燃料消耗率fm1转化成燃料发动机的驱动功率Pr1,则Pr1=fm1*Kf1;
4.2.2.3.2、例如当燃料动力参数为燃料喷射系统的燃料输入端的燃料消耗率fm2时,可用能量转化系数Kf2将该燃料消耗率fm2转化成燃料发动机的驱动功率Pr1,则Pr1=fm2*Kf2;
4.2.2.3.3、例如当燃料动力参数为燃料发动机的气缸压力F1时(且该F1可经过峰值变平均值或滤波等处理),则需要一个效率系数Kf3将该气缸压力F1转化成燃料发动机的驱动力Ff1,则Ff1=F1*Kf3;或将该F1转化成燃料发动机的驱动转矩Tr1,Tr1=F1*Kf3*R0;
4.2.2.3.4、例如当燃料动力参数为燃料发动机的空气流量C1时(且该C1可经过峰值变平均值或滤波等处理),可用能量转化系数Kf4将该空气流量C1转化成燃料发动机的驱动功率Pr1,则Pr1=C1*Kf4;通常来说,只有在汽油发动机中才能用空气流量C1去计算功率,因为汽油发动机的空气流量与燃料有一个相对固定的化学计量比;柴油发动机的进气歧管没有被节流,不便于通过C1计算功率;
4.2.2.3.5、例如当燃料动力参数为燃料发动机的负荷报告数据(功率值)Pr2时(且该Pr2可经过峰值变平均值或滤波等处理),可用能量转化系数Kf5进行系列的滤波和百分比计算,将该负荷报告数据(功率值)Pr2转化成燃料发动机的驱动功率Pr1,则Pr1=Pr2*Kf5;
4.2.2.3.6、例如当燃料动力参数为燃料发动机的负荷报告数据(转矩值)Tr2时(且该Tr2可经过峰值变平均值或滤波等处理),可用能量转化系数Kf6进行系列的滤波和百分比计算,将该负荷报告数据(转矩值)Tr2转化成燃料发动机的驱动转矩Tr1,则Tr1=Tr2*Kf6;
因燃料动力参数具有更多种获取方式,燃料动力系统的效率系数或转化系数有更多类型,本发明就不一一例举;
4.2.2.4、相关效率系数k31、k21、k14、Ke,Km、Kfa值,在一定的速度、载荷区间内是基本不变的;
k31、k21、k14值变化意味着电源或电机驱动器内部整流桥、IGBT可能存在短路、或断路、参数变异等异常情况;Ke值的变化意味着电机内部旋转磁场参数变异、或电机绕组短路、或断路等可能造成严重后果的变异;
车辆的电流电压转速转矩都可以变,但基本的k31、k21、k14、Ke值不能变;所以上述k31、k21、k14、Ke值不仅仅作为电气动力系统的效率系数,也可作为电气动力系统的安全状况的重要依据;
燃料动力系统的效率系数或转化系数Kfa的值,通常体现为燃料发动机的效率,如发动机拉缸、或活塞密封效果变差时Kfa会降低,所以Kfa值也可作为燃料动力系统的安全状况的重要依据;
机械传动系统的效率系数Km值的变化可能代表车辆的包括动力装置输出轴、驱动轮、以及动力装置输出轴和驱动轮之间的中间传动部件在内的机械传动系统中,出现严重磨损、或变形、或齿轮脆裂等可能造成严重后果的变异;
车辆的机械的转矩转速都可以变,甚至摩擦力也可以随着载荷的大小变化,但是基本的Km值不能大幅变化,或则就可能是严重故障;所以Km值不仅仅可作为机械传动部件效率系数,也可以作为机械传动部件的安全状况的重要依据;
通过对k31、k21、k14,Ke值进行作为测算对象进行直接监控,或通过计算其他测算对象(如车辆质量)的联合运算值间接的监控k31、k21、k14,Ke值,可以有效的监控车辆的电气动力系统的运行状况;通过对Kfa进行直接或间接的监控,可以有效的监控车辆的燃料动力系统的工作状况;
也可设置一个车辆的电气动力系统综合效率系数Keem,该系数同时包含机械传动系统的效率系数Km和电气动力系统的效率系数Kea;Keem值为车辆的Km值和电气动力系统的效率系数值Kea的乘积;
也可设置一个车辆的燃料动力系统综合效率系数Kfam,该系数同时包含机械传动系统的效率系数Km和燃料动力系统效率系数Kfa;Kfam值为车辆的Km值和燃料动力系统效率系数值Kfa的乘积;
因电动车辆的动力系统综合效率系数Keem值一般较高(可高于90%),在进行非精确计算时也可将Keem设为1或直接忽略、不参与计算。
4.2.3、滚阻系数f:指车辆的滚动轮与路面滚动阻力系数;
4.2.3.1、在普通公路上行驶的车辆,可使用充气式橡胶轮胎,其滚阻系数f,主要由轮胎的气压p1、轮胎的磨损状况kt、路面的平整状况kr决定,可用数学函数式来描述其值:f(k0,p1,kt,kr);k0为修正系数,p1为轮胎气压,kt为轮胎磨损状态,kr为路面状况。标准磨损状况kt和标准气压p1和标准路况kr下的f基准值,可由车辆生产厂家或专业检测机构设定。车辆的f基准值,在速度、载荷、甚至坡度大幅度变化时可能发生小幅度变化,可以通过在不同的速度、载荷、路面坡度区间,设置不同的修正系数k0,来修正f基准的变化。
路面平整状况kr变化,或磨损状况kt值的变化,都会导致f值的变化;但是kt变化是个缓慢的过程不会造成f值的突变;路面平整状况kr的变化而导致f的变化,可以通过司机、乘客的目视简单的识别和分辨。
所以在忽略kt、kr值的变化时,f值将主要由轮胎气压p1决定;在同等路况下,同等载重量下,当轮胎气压p1不足,轮胎变形越大(失圆度越大),则f值会越大,车辆运行阻力会越大(高速运行时越容易发热而爆胎);其原理为:圆形物体滚动容易,椭圆型则不易,多边菱形体、正方形、三角型物体滚动更难;
将f参数作为测算对象进行直接监控,或其他测算对象的联合运算值计算中包含f参数而进行间接监控,可以在车辆运行中监测轮胎形变(失圆度)、轮胎磨损状况kt是否异常,从而可以提前预警爆胎的风险。在车辆高速运行期中,如果突然发生爆胎事故,气体泄漏导致轮胎形变(失圆度)迅速增大,轮胎气压p1迅速降低,会导致测算对象的联合运算值发生大幅度突变,所以利用本发明提供的技术方法,可以在发生爆胎的瞬间快速发出宝贵的预警信号。
从充气式轮胎的工作原理分析,由于车辆的自重产生的压力,气体大幅度泄露之前内部压力变化也是缓慢的,轮速变化也是缓慢的;但只要轮胎小幅度漏气,因车辆的重压导致轮胎形变(失圆)将会即刻产生;所以通过监测(驱动轮的形变导致的)运行阻力变化监控动力传递异常,相较于依靠气压或依靠轮速监控胎压的现有技术,有可能更快捷、有效。
4.2.3.2、在固定轨道上行驶的有轨电力机车(如高铁、动车、普通列车、地铁、履带式车辆),通常使用刚性滚动轮,其滚阻系数f,主要由滚动轮自身形变、或与轨道之间的摩擦系数和磨损状况决定;刚性滚动轮完全无法采用充气式轮胎的胎压监控技术,通常只能在车辆停止后进行人工、抽检式的超声探测;所以更需要本发明所提供的技术方案。
4.2.4、综合传动比im:大部分电动车辆的综合传动比im为一固定值;燃料动力车辆的综合传动比im通常根据变速器档位不同而变化;如果综合传动比im可变,则在测算时需要由中央控制器给定出当前值;同理,如后端的传动比im3可变,则在测算时需要由中央控制器给定出当前值;
4.2.5、其他参数的说明:
上述综合传动比im,指包括动力装置输出轴、驱动轮以及动力装置输出轴和驱动轮之间的中间传动部件的综合传动比;机械传动系统的效率系数Km通常指动力装置到驱动轮之间传动系统的效率系数;因为本发明所述源动力参数包括后端的源动力参数,则需要设置相应的传动比、效率系数;将后端的源动力参数的参数取值点到驱动轮之间的传动比称为后端的传动比im3,将后端的源动力参数的参数取值点到驱动轮之间的效率系数称为后端的效率系数Km3;
参数的安全极限阀值:通常为根据动力装置或动力控制装置或能源供应装置设计规格而制定的避免器件损坏的安全值;如电流安全许可值I_ena,电压安全许可值U_ena,驱动转矩安全许可值T_ena,功率安全许可值P_ena等;车辆最大载重安全许可值m_ena(也可称为法定装载量或车辆最大安全载重质量)
4.2.6、系统固有参数的值,一般都有系统预设值,可由车辆的中央控制器给定,系统固有参数的正确性,也由车辆的中央控制保证;系统预设值可通过车辆生产服务厂商、专业检测机构得知;用户也可驾车自行测试、验证、调整、设置。
5、数据优先权的界定和源动力组合型参数的解释:
本发明所述源动力参数、车辆质量、系统运行参数三种参数中,源动力参数具有最高优先权;任何参数(包括车辆质量、系统运行参数)只要和源动力参数组合成一个计算表达式,则该计算表达式成为源动力组合型参数,源动力组合型参数也归类于源动力参数;根据动力系统种类不同,源动力组合型参数也分为电气动力组合型参数、燃料动力组合型参数、混合动力组合型参数;其中电气动力组合型参数包括机电组合型参数、后端的电气动力组合型参数;
典型的机电组合型参数示例如下:如((Ke*Km)*(k12*Po/Vx)表示一个根据电机功率进而计算的驱动力;如(Te*im/R)表示一个根据电磁转矩Te计算的驱动力,如(Te*n1/9.55/Vx-fw)表示另一个根据电机功率计算的剔除了风阻的驱动力,该电气功率的计算途径为转矩与转速;
典型的燃料动力组合型参数示例如下:如(Km*Pr1/Vx)表示一个根据燃料发动机的驱动功率Pr1进而计算的驱动力;如(Tr1*im/R)表示一个根据燃料发动机的驱动转矩Tr1计算的驱动力;
典型的混合动力组合型参数示例如下:如(Tr3*im3/R)表示一个根据混合动力系统的驱动转矩Tr3计算的驱动力;
源动力组合型参数具有无穷多的表达式,本发明不一一例举;
源动力组合型参数值的获取方式1:通过前述方式获取源动力组合型参数中的源动力参数的值,通过前述方式获取源动力组合型参数中的其他参数的值,进而通过源动力组合型参数的计算式计算而获取源动力组合型参数的值;
6、不包含源动力参数的组合型参数:
6.1、机械组合型参数:当机械运行参数、车辆质量、系统固有参数三者之中的参数组合成一个包含机械运行参数的计算表达式,则该计算式成为机械组合型参数,机械组合型参数也归类于机械运行参数;
典型的机械组合型参数示例如下:如(g*f*cosθ+g*sinθ+a)表示与质量关联的综合力因子,如(m2*g*f*cosθ)表示驱动轮滚动阻力,如(m2*g*sinθ)表示车辆的坡度阻力,如(m2*a)表示车辆的变速阻力,如(m2*g*f*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw)表示车辆的机械类综合运行力;
机械组合型参数值的获取方式1:通过前述方式获取机械组合型参数中的机械运行参数的值,通过前述方式获取机械组合型参数中的其他参数的值,进而通过机械运行参数的计算式计算而获取源动力组合型参数的值;
6.2、当车辆质量、系统固有参数两者之中的参数组合成一个包含车辆质量的计算式,则该计算式成为质量组合型参数,质量组合型参数也归类于车辆质量;(m1+m0),(m2-m0)等都属于车辆质量;如m2*g、m1*g等参数虽然变成了物体承受的重力,但在本发明中仍将其归类于车辆质量。
6.3、当两个或以上的系统固有参数组合成一个计算式(如((Ke*Km)*(im/R))、或(im/R)等),则该计算式仍然归类于系统固有参数。
7、车辆运行参数:本发明所述的源动力参数、车辆质量、系统运行参数(包括其中的机械运行参数、系统固有参数、质量变化型物品质量),均属于车辆运行参数;通过连接车辆的OBD接口读取OBD数据,可获取很多车辆运行参数的值;
衍生参数:本发明所述任何参数,在其基础上衍生、变形、变名、扩大、缩小、增加偏移值、进行滤波、加权、平均、估计干扰、补偿干扰、RLS算法处理、递归最小二乘方处理等等处理所得参数,均称为参数的衍生参数,所有衍生参数仍然属于原参数类型;
本发明所述动力传递状况关联因子,指与车辆的动力传递状况判断有直接或间接关联的参数,其包括所述车辆的车况信息、路况信息、载况信息、位置信息、车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一个或多个参数;本发明所述车况主要指车辆动力系统和传动系统的状况,如车辆的机件良好、润滑良好、磨损小则车况良好指数高;如车辆磨损严重则车况良好指数低;路况信息,主要指路面的平整度,路面越平整则路况良好指数高;载况,主要指车辆装载人员或物品的状况,如车内人员频繁跳动或物品在车内任意滚动,则载况良好指数低;本发明所述位置信息可根据GPS、数字地图等方式获取;
本发明中后续实施例中参数值的具体获取方式,都可采用前述的所有的车辆运行参数的获取方式,为了描述简便,后续实施例中参数值的具体获取方式可省略不写。
8、本发明所述的“车辆由动力装置控制运行”的说明:
8.1、本发明约定:“车辆由动力装置控制运行”指车辆单独由动力装置控制运行的状态,该状态通常不包括车辆停车、熄火、空挡溜车、或机械制动等所有“车辆非动力装置控制运行”的状态;因为在“车辆非动力装置控制运行”时不便于通过采集源动力参数及计算来监控车辆的运行。
8.2、“车辆由动力装置控制运行”状态或“车辆非动力装置控制运行”状态,可由车辆的中央控制器来识别与给定;也可以通过获取动力装置运行状态字或动力装置控制命令字来识别、判断动力装置驱动状态的“正转或反转或停机”状态,再配合机械制动器的动作状态信息来识别当前状态为“车辆由动力装置控制运行”或“车辆非动力装置控制运行”。
8.3、本发明提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法,所述的“车辆由动力装置控制运行时”可有时间上的起点、结束点;
可设定从“车辆非动力装置控制运行”的状态进入“车辆由动力装置控制运行”状态时,作为本“车辆由动力装置控制运行”的时间段的起点,意味着一个新的“车辆由动力装置控制运行”的时间段的开始;
可设定从“车辆由动力装置控制运行”进入“车辆非动力装置控制运行”状态如停车、机械刹车、空挡溜车等时,作为本“车辆由动力装置控制运行”的时间段的结束点;
每一个“车辆由动力装置控制运行”的时间段的长度,可长可短,只要一直处于“车辆由动力装置控制运行”中,长可达数小时,短则几分钟甚至几秒;
即使同一辆车辆,在不同的“车辆由动力装置控制运行”的时间段中,某些参数尤其是车辆的运载物品质量m1可能发生变化,如乘客增加则m1自然变大,如乘客减少则m1自然变小,假设空载车体质量为1500KG的7座汽车,在司机单人乘坐时和满载时车辆质量值可能在80KG到560KG中变化;
为了避免车辆质量正常波动导致导致车辆的动力系统和机械传动系统的运行状况无法进行高精度高灵敏度的监控,所以本发明提供一个基于自学习机制的根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值的技术方案、可以自动跟随载荷的正常变化而柔性化调整参考值,特别适用于每次运载的人员或物品质量都可能大幅度变化的车辆的监控。
9、动力装置运行工况,包括动力装置驱动状态、动力装置制动状态等多种工况;
9.1、当车辆的动力装置为电机时,动力装置驱动状态可简称为电动状态、动力装置制动状态即为电机制动状态;其中电机制动状态又包含再生回馈发电制动、能耗制动等多种状态;当车辆的动力装置为燃料发动机时,动力装置运行工况则分为燃料发动机驱动状态、燃料发动机制动状态等;当车辆的动力装置为混合动力装置时,动力装置运行工况则分为混合动力装置驱动状态、混合动力装置制动状态等;
为了便于描述和业内技术人员理解本发明,本发明提供的后述的实施例1到实施例32中,车辆均默认为在动力装置控制下往车头方向前进运行。倒车属于非常短暂的过程,倒车过程中监控几乎没有实际意义;当然也可以用本发明提供的系列技术方案,在倒车时进行相关的监控保护。
为了便于描述和业内技术人员理解本发明,本发明约定如下9.2和9.3的参数设置方法:
9.2、在本发明的后述实施例中,当车辆的动力装置为电机且当电机运行工况处于电动状态时,电机转速n1、车辆的纵向速度VX均约定为正值;各电机驱动参数(电气功率、电磁转矩Te、转矩电流分量iq、电机电流Io)均为正值;依据电气能量所计算的机械驱动力也为正值,表示电机此时处于将电能转化成机械能的状态;
同理,当车辆的动力装置为燃料发动机且运行工况处于燃料发动机驱动状态时,发动机转速n1、车辆纵向速度VX均约定为正值:各燃料动力参数均为正值,表示燃料发动机此时处于将燃料转化成机械能的状态;
同理,当车辆的动力装置为混合动力装置且运行工况为混合动力装置驱动状态时,发动机转速n1、车辆纵向速度VX均约定为正值:各混合动力参数均为正值;
9.3、在本发明的后述实施例中,当电机运行工况处于电机制动状态时,电机转速n1、车辆的纵向速度VX仍约定为正值:各电机驱动参数(电气功率、电磁转矩Te、转矩电流分量iq)均为负值;依据电气能量所计算的机械驱动力也为负值,表示电机此时处于将机械能转化成电能的状态;
同理,当车辆的动力装置为燃料发动机时,当运行工况处于燃料发动机制动状态时,发动机转速n1、车辆的纵向速度VX仍约定为正值;如果此时燃料动力参数为通过转矩传感器测量所得则须约定为负值;
同理,当车辆的动力装置为混合动力装置且运行工况为混合动力装置制动状态时,发动机转速n1、车辆纵向速度VX均约定为正值,如果此时混合动力参数为通过转矩传感器测量所得则须约定为负值;
9.4、本发明提供的供参考的动力装置运行工况的识别方法如下:
9.4.1、电机运行工况的识别方法如下:
供参考的电机运行工况的识别方法1:
先获取电机的电磁转矩Te与电机转速n1,进而进行如下识别:
当Te与n1方向相同时,可识别当前电机运行工况为:电动状态;
当Te与n1方向相反时,可识别当前电机运行工况为:电机制动状态;
根据前述约定,则根据Te的正负可自然的识别出电机运行工况。
供参考的交流电机的运行工况识别方法2:
当Udc小于U2i的峰值时,当前电机运行工况趋向于电动状态;
当Udc大于U2i的峰值时,当前电机运行工况趋向于电机制动状态;
供参考的交流异步电机的电机运行工况识别方法3:
当n1<n0时,当前电机运行工况趋向于电动状态;
当n1>n0时,当前电机运行工况趋向于电机制动状态;
供参考的电机运行工况的识别方法4:部分型号的电机驱动装置如四象限变频器,也可通过读取其的内部状态字,直接识别判断电机运行工况。
供参考的临界切换区识别方法5:
电机运行工况中,无论是在电动状态,还是电机制动状态,均包含一个较特殊的阶段:临界切换区;当电机处于电动状态的临界切换区,意味着很容易进入电机制动状态;当电机处于电机制动状态的临界切换区,意味着很容易进入电动状态;
当电机运行工况处于临界切换区时,可能影响计算的准确性,可以中止参数的计算或监控;可设置一临界状态识别门限值Te_gate,当|Te|<Te_gate时,可判断当前电机运行工况处于临界切换区;
9.4.2、其他的动力装置运行工况、临界切换区的识别方法:
当非电机驱动参数类型的源动力参数(如后端的电气动力参数、燃料动力参数、混合动力参数等)的正负可测量时(如采用转矩传感器测量信号),则根据该源动力参数的正负可识别车辆的动力装置运行工况;当该源动力参数的值为正时可判断动力装置运行工况为驱动状态,当该源动力参数的值为负时可判断动力装置运行工况为制动状态;当然,如果燃料动力参数为燃料消耗率类型的参数,则不便于测量其正负,燃料发动机制动状态时也不便于将车体能量逆向转化成燃料;
根据机械组合型参数中的车辆的机械类综合运行力(m2*g*f*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw),也可识别动力装置运行工况;当该机械类综合运行力的值为正时可判断车辆的动力装置运行工况为驱动状态,表示此时车辆需吸取源动力参数表示的动力驱动车辆纵向运行;当该机械类综合运行力的值为负时可判断车辆的动力装置运行工况为制动状态,表示此时车辆的动能或势能可回馈给车体或需要制动;当该机械类综合运行力的绝对值低于预设的阀值(如额定值的5-10%)时,则可判断当前动力装置运行工况处于临界切换区。
某些车辆,还可直接读取动力装置控制系统(如燃料发动机的OBD系统)的信息识别车辆的运行工况、临界切换区。
10、本发明所述的网络系统,包括而不局限于:各种有线或无线的移动3G、4G网、互联网、物联网、车联网、交警网络中心、运营管理中心、车辆故障诊断中心、GPS网、车内网、局域网等等;网络系统可包含相应的人机交互界面、存储系统、数据处理系统以及手机APP系统等;与车辆运行相关的人员或机构(如驾乘人员、运营管理方、交警、故障诊断中心)可通过网络系统实时或事后监控车辆运行状况。
特别声明1:本发明后述所提供的所有实施例中任一车辆运行参数的值的获取方法和动力装置运行工况的识别方法,均可采用前述的方法进行;当然也可以参考其他的现有公知技术进行。
第二部分内容:本发明的具体发明内容及具体实施例如下:
本发明要解决的技术问题之一是提供一种在车辆运行参数未超过安全极限阀值时,便于对(包括车辆的旋转工作型动力或传动部件运行故障所导致的)车辆动力传递异常进行监控的技术方案;
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明提供一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法(#1),所述监控方法包括步骤:
A.获取所述车辆的测算对象的联合运算值,根据所述获取的联合运算值和所述测算对象的参考值判断所述车辆的动力传递状况是否异常;
所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;所述联合运算值是以车辆运动平衡为原理计算所得;所述参考值包括动力传递状况识别数据;
当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;
当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
B.进行下述B1、B2、B3中任意一种或多种方案处理:
B1.如所述判断结果包括是,则启动设定的动力传递异常处理机制;
B2.输出所述判断结果;
B3.保存所述判断结果。
本方案步骤A的实施说明如下:
所述测算对象是所述车辆的源动力参数、车辆质量、系统运行参数中任一参数;所述系统运行参数包括机械运行参数、系统固有参数等;
本发明所述联合运算值,是指一种数据类型/或数据获取的途径,表示该数值是以车辆运动平衡为原理计算所得;车辆运动平衡原理实质为能量守恒原理和牛顿第二定律(F=m*a)和车辆运行特征三者的结合;所述车辆运动平衡计算原理,通常指根据车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意两种参数去计算另一种参数;当测算对象为车辆质量时,所述联合运算值是根据源动力参数和系统运行参数计算所得;当测算对象为源动力参数时,所述联合运算值是根据车辆质量和系统运行参数计算所得;当测算对象为系统运行参数时,所述联合运算值是根据车辆质量和源动力参数计算所得;以车辆运动平衡为原理的计算联合运算值有无穷多种实现公式(如后续文件中实施例1到实施例33、公式13.1到公式13.6、实施例41等);
所述测算对象的联合运算值可包括直接联合运算值、间接联合运算值等;例如,根据车辆的源动力参数和系统运行参数计算出车辆总质量m2,则m2为直接联合运算值;根据车辆总质量m2再计算出运载物品质量m1或空载车体质量m0,则m1或m0均为间接联合运算值;
无论直接联合运算值或间接联合运算值,任何一种联合运算值可包括联合运算原值、联合运算差值中任意一种或多种数据;在没有特殊说明或限定性说明时,所述联合运算值通常指联合运算原值;在有限定说明时,所述联合运算值可以指联合运算差值,或同时包含联合运算原值、联合运算差值;
本发明所述联合运算原值,为任意一个参数(如m2/或m1/或m0/或mf)根据联合运算所得的数值,且该数值对于该测算对象而言相对完整;所述联合运算原值从理论上没有将该参数的实际值分割/剔除;本发明所述实际值通常指与车辆的测算对象在所述联合运算值取值时的真实值接近或相等的数值;本发明所述联合运算差值是所述联合运算原值与所述实际值的差值;
例如:运载物品质量的联合运算值或联合运算原值可用m1表示,实际值可用m1_org表示或者用m1_ref表示;运载物品质量m1的联合运算差值可用m1_def0表示;m1_def0=m1-m1_org,m1_def0=m1-m1_ref;
例如:车辆总质量的联合运算值或联合运算原值可用m2表示,实际值可用m2_org表示;如车辆总质量m2的联合运算差值可用m2_def0表示;m2_def=m2-m2_org;
所述参考值,是指用于与所述联合运算值配合进行动力传递异常判断比较的数值,因为单个数据无法构成完整的比较/判断运算;所述参考值包括动力传递状况识别数据;所述动力传递状况识别数据包括动力传递状况识别差值、动力传递状况识别值中任意一种或两种数据;
根据所述获取的联合运算值和所述测算对象的参考值判断所述车辆的动力传递状况是否异常,是本发明方案的核心步骤之一;动力传递状况异常可简称为动力传递异常;
本发明所述动力传递异常包括下述1A1、1A2、1A3中任意一种或多种情况:
1A1.所述联合运算原值与所述实际值的差值超出动力传递状况识别差值;
1A2.所述联合运算原值超出动力传递状况识别值;
1A3.所述联合运算差值超出动力传递状况识别差值;
通常来说,用作动力传递状况判断的动力传递状况识别数据的设置原理、设置方式是相同的;动力传递状况识别值是根据测算对象的实际值而设定的,就是尽量接近该实际值以提高监控的灵敏度,但又须与该实际值保持某个数量的差值以降低监控的误触发率;所述某个数量的差值即为动力传递状况识别差值;
所以说动力传递状况识别值可以根据所述实际值与所述动力传递状况识别差值计算而得,或者动力传递状况识别差值可以根据动力传递状况识别值和实际值计算而得,联合运算差值是根据联合运算原值与所述实际值进行差值计算而来;动力传递异常包括的1A1、1A2、1A3中三种情况,从实际技术方案与效果来说,1A1等同于1A2等同于1A3,只是参数输入值不同,描述方式不同而已;
本发明的核心思想就是将某一测算对象的联合运算值与根据该测算对象的实际值而设定的包含动力传递状况识别数据的参考值进行实时比较、实时处理判断结果;换一种实现方式:根据联合运算值设定包含动力传递状况识别数据的参考值2,再将该参考值2与测算对象的实际值(包括实测值)进行实时比较、实时处理判断结果,也是可行的;该两种方式仅为外在表现形式不一样,实际上技术方案、效果等同;
其中,所述动力传递状况识别差值包括动力传递状况识别上限差值、动力传递状况识别下限差值中任意一个或多个数据;所述动力传递状况识别值包括动力传递状况识别上限值、动力传递状况识别下限值中任意一个或多个数据;本发明所述超出包括大于某个上限值、小于某个下限值等任意一种或多种情况;
所述1A1情况,具体可包括下述1A11、1A12中任意一种或两种情况;
1A11.所述联合运算原值与实际值的差值大于动力传递状况识别上限差值;
1A12.所述联合运算原值与实际值的差值小于动力传递状况识别下限差值;
所述1A2情况,具体可包括下述1A21、1A22中任意一种或两种情况;
1A21.所述联合运算原值大于动力传递状况识别上限值;
1A22.所述联合运算原值小于动力传递状况识别下限值;
所述1A3情况,具体可包括下述1A31、1A32中任意一种或两种情况;
1A31.所述联合运算差值大于动力传递状况识别上限差值;
1A32.所述联合运算差值小于动力传递状况识别下限差值;
通常来说,完全允许测算对象的动力传递状况识别值低于测算对象的安全极限阀值;可以突破现有公知技术在车辆运行参数未超出安全极限阀值时不便于进行安全监控的局限,详情见下述示例1、示例2:
示例1:如以车辆纵向速度为测算对象,假设其安全极限阀值为200KM/H,假设车辆以纵向速度60KM/H运行时,则实际值通常设为60KM/H,则动力传递状况识别差值通常会设置为10-20KM/H之间,则动力传递状况识别上限值通常会设置为70-80KM/H之间,则动力传递状况识别下限值通常会设置为40-50KM/H之间;则只要车辆纵向运行速度的联合运算值大于动力传递状况识别上限值或小于动力传递状况识别下限值,所述动力传递状况判断结果将为异常,从而可以实现监控保护;而此时测算对象远未超过安全极限阀值(200KM/H);
示例2:如以车辆运载质量为测算对象,假设其安全极限阀值为限载7人/560KG,假设车辆实际装载4人/320KG运行时,则实际值通常设为320KG,则动力传递状况识别差值通常会设置为80-160KG之间,则动力传递状况识别上限值通常会设置为480KG,则动力传递状况识别下限值通常会设置为160KG;则只要车辆运载质量的联合运算值大于动力传递状况识别上限值或小于动力传递状况识别下限值,所述动力传递状况判断结果将为异常,从而可以实现监控保护;而此时测算对象远未超过安全极限阀值(560KG);
现有技术方案,只有在联合运算值高于安全极限阀值中最大值(如超载)、或小于安全极限阀值中最小值才可能作出监控响应;只要车辆质量在安全极限阀值(最大值、最小值)之中,(即使汽车4人中3人坠车、或高铁的尾节车厢脱落)均会作出安全状况正常的判断;
本方案步骤B也是本发明动力传递异常监控方案的重要步骤之一;车辆运行中的动力传递异常有可能导致严重安全事故,需要及时响应处理;
B1方案:如所述判断结果包括是,则启动设定的动力传递异常处理机制;
本发明所述的动力传递异常处理机制包括但不局限于:语音提示告警、声光告警、根据车辆当前运行条件选择性执行保护动作、启动动力传递故障监控机制、将告警信息输出到车内人机交互界面、网络系统、连接端口、手机APP系统等;当车辆的监控系统已经过安全测试、得到法律许可时所述的安全处理机制还可包括减速停车、紧急停车等;机器系统和人工可任意组合设定各种安全处理机制。本发明所述的动力传递异常处理机制也可简称为安全处理机制。
本发明所述的告警信息可包含但不局限于:时间、位置、告警原因、告警时任一或多个车辆运行参数的值等;
本发明所述根据车辆当前运行条件选择性执行保护动作,是指当车辆测算对象的联合运算值已超出测算对象的参考值时,系统先检查车辆当前的运行测量条件再执行相关动作;可包括而不局限于下属情况:
情况1:检查参考值是否设置正确;如参考值未正确设置或未设置完毕,则屏蔽相关的告警信息输出、不执行任何保护动作;
情况2:检查联合运算值计算中各输入参数的取值时间是否在预设的时间范围之内;如超出了预设的时间范围如1毫秒时,则屏蔽相关的告警信息输出、不执行任何保护动作;
情况3:当车辆处于调试、参数测试过程中,可不执行任何保护动作。
B2方案.输出所述判断结果;
B3方案.保存所述判断结果;
当本发明所述输出,包括将数据输出到车内人机交互界面、网络系统、连接端口、外部的控制系统、手机APP系统等;特别是当本发明所提供的监控方法/系统,独立于车辆的控制/驱动系统时,则更加需要将数据输出到外部的控制/驱动系统,以便及时处理异常信息;该人机交互界面包括显示器、语音系统、指示灯等;该连接端口可供外部人机交互界面、网络系统直接或以通讯方式读取数据,以让与车辆运行相关的人员或机构(如驾乘人员、运营管理方、交警、故障诊断中心)可直接或间接的查看收听、监控数据。
本发明所述保存,包括将数据保存入监控系统内保存模块、车内存储系统、网络系统、外部的控制系统、手机APP系统等;以让与车辆运行相关人员或机构(如驾乘人员、运营管理方、交警、故障诊断中心)可任意调取、监控数据;车内存储模块包括U盘、硬盘等;可形成类似于飞机黑匣子功能,便于事后分析。
获取所述测算对象的联合运算值,可以通过多种获取方式来实现;如读取其他设备输出的联合运算值;如通过监控系统自身测量部件测量车辆的联合运算值;或部分为读取现有设备输出数据,部分为自身测量数据等;
获取车辆的测算对象的联合运算值,可参考下述诸多实施例进行:
特别注明1:为了便于描述和业内技术人员理解本发明:当测算对象为车辆质量时,联合运算值或非联合运算值均可直接用参数名m1或m2表示;当测算对象为源动力参数或系统运行参数时,联合运算值的表达式可能会在参数名后加一后缀:_cal;如机械传动系统的效率系数参数名Km,联合运算值用Km_cal表示;如滚阻系数参数名为μ1或f,该联合运算值用μ1_cal或f_cal表示;
特别注明2:本发明所述联合运算值,实际意义等同于申请号为201410312798.3的中国专利申请中所述理论值;本发明所述车辆质量,实际意义等同于申请号为201410312798.3的中国专利申请中所述运载质量;本发明所述等同包括两者的核心性质、技术处理方案等同等,两者可直接替换;
本发明后述的实施例1到实施例40中的共同条件为:车辆的动力装置为电机,车辆处于电机控制运行状态;
实施例1:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例一):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件为:忽略路面坡度、纵向加速度、风阻、燃料质量、默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=Kem*(Te*im/R1)/(g*μ1)(公式A1-1)
m1=m2-m0;
实施例2:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例二):
获取车辆的车辆质量的联合运算值;(运行条件为:忽略路面坡度、风阻、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=(Ki*iq*im/R1)/(g*μ1+a)-m0(公式A2-1)
m1=m2-m0;
实施例3:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例三):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件:两次变速运行,忽略路面坡度、风阻、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=(fq2-fq1)/(a2-a1);(公式A3-4-3);
m1=m2-m0;
fq2与a2为time2时获取的驱动力和纵向加速度;fq2=(Te2*im/R1)
fq1与a1为time1时获取的驱动力和纵向加速度;fq1=(Te1*im/R1)
实施例4:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例四):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件为:忽略纵向加速度、风阻、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=(Pm/V1)/(g*μ1*cosθ+g*sinθ);(公式A4-1)
实施例5:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例五):
获取所述车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件为:忽略风阻、燃料质量;
当动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=Kem*(|Te|*im/R1)/(g*μ1*cosθ+g*sinθ+a);(公式A5-2-2)
当动力装置运行工况处于动力装置制动状态时:
m2=((-|Te|)*im/R1/Kem)/(g*μ1*cosθ+g*sinθ+a);(公式A5-2-3)
m1=m2-m0;
实施例6:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例六):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件:忽略路面坡度、纵向加速度、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=(Te*n1/9.55/V1-fw)/(g*μ1);(公式A6-1)
实施例7:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例七):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件:忽略燃料质量)
当动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=(Kem*(|Te|*im/R1)/δ–fw–L0*ω0)/(g*μ1*cosθ+g*sinθ+a);当动力装置运行工况处于动力装置制动状态时:
m2=((-|Te|)*im/R1/Kem/δ–fw–L0*ω0)/(g*μ1*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
为了计算简化,δ可直接取值为1,也可以忽略L0,直接设定L0*ω0=0;
实施例8:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例十):
获取车辆的电磁转矩的联合运算值Te_cal;(运行条件为:忽略燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
Te_cal=(m2*g*μ1*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw)/(im/R1),(公式A10-1)
实施例9:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例十一):
获取车辆的机电传动综合的效率系数的联合运算值Kem_cal;(运行条件为:忽略燃料质量):
当动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
Kem_cal=(m2*g*μ1*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw)/(Te*im/R1),
当动力装置运行工况为动力装置制动状态:
Kem_cal=(Te*im/R1)/(m2*g*μ1*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw);
实施例10:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例十三):
获取车辆的滚阻系数的联合运算值μ1_cal(运行条件:忽略燃料质量):
当动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
μ1_cal=(Kem*(|k12*cosφ*Uo*Io|/V1)–m2*g*sinθ-m2*a-fw)/(m2*g*cosθ),(公式A13-1-2)
当动力装置运行工况为动力装置制动状态:
μ1_cal=((-|(k12*cosφ*Uo*Io)|/V1)/Kem–m2*g*sinθ-m2*a-fw)/(m2*
g*cosθ),(公式A13-1-3)
上述k12是常数,可取值1.732;k12*cosφ*Uo*Io的替代计算式如下:
(k12*cosφ*Uo*Io)=(k13*Ui*Ii)=(k13*Ub1*Ib1)=Pm,
(k12*cosφ*Uo*Io)=(U4*I4/k14)=(Ub2*Ib2/k14)=Pm;
转矩转速综合测力计算式1:(Te*im/R1)=(Te*n1/9.55/V1);
fw=(1/2)*Cd*(p0*S*(V2)2);也可将纵向速度V1直接替代V2;
实施例11:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例一):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=((Ke*Km)*(Te*im/R)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例12:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=((Ke*Km)*(P2o/Vx)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例13:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例三):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略路面坡度、纵向加速度、风阻、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=((Ke*Km)*(Te*im/R))/(g*f);
m1=m2-m0;
实施例14:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例四):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略风阻、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=((Ke*Km)*(iq*Ki*im/R))/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例14的延伸方案说明:可用(Io*cosφ1*Ko)或(k21*I2o*cosφ2*Ko)或(k31*I3o*cosφ3*Ko)替代实施例四中的(iq*Ki),
实施例15:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例五):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m2;(运行条件为:忽略路面坡度、风阻、燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=((P2o_2/Vx2)-(P2o_1/Vx1))/(a2-a1);
上述参数中,P2o_1、Vx1、a1各自为tim1时获取的电气功率、纵向速度纵向加速度;P2o_2、a2、Vx2均为不同于tim1时间点的tim2时获取的车辆运行参数;且a2≠a1;
实施例16:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例六):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=(k31*(Ke*Km)*(P3i/Vx)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例17:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例七):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件为:忽略燃料质量):
当动力装置运行工况为动力装置驱动状态:
m2=((Ke*Km)*(Te*im/R)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
当动力装置运行工况处于动力装置制动状态时:
m2=(-|(Te*im/R)|/(Ke*Km)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例18:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例八):
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态;且电机为2个并列驱动时的情况,且假设该两电机型号、结构一致,各电机的Ke,Km,im,R值均相同;Te1、Te2为两个电机各自的电磁转矩;
m2=((Ke*Km)*(Te1+Te2)*im/R–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例18的延伸方案说明:同理,N多个电机并列驱动的车辆也可用本实施例的技术延伸计算,如将本实施例的(Te1+Te2)替换成(Te1+Te2+…+TeN)。
实施例19:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例九):
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件为:忽略燃料质量、且默认动力装置运行工况为动力装置驱动状态;且电机驱动装置为3个并列驱动;P2i_1、P2i_2、P2i_3为各电机驱动装置的输入电气功率;
m2=(k21*(Ke*Km)*(P2i_1+P2i_2+P2i_3)/Vx–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a)
m1=m2-m0;
实施例19的延伸方案说明:同理,N多个电机驱动装置并列驱动的车辆也可用本实施例的技术延伸计算,如将本实施例的(P2i_1+P2i_2+P2i_3)替换成(P2i_1+…+P2i_N)。
实施例20:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十)
获取车辆的车辆质量的联合运算值;(运行条件为:忽略燃料质量;电源装置为2个并列供电;P3i_1、P3i_2为各电源装置的输入功率)
步骤2.1:识别电机运行工况(参考前述9.4节内容的识别方法);
步骤2.2:当车辆所有的电机的运行工况均为电动状态时,进行下述车辆运动平衡计算:
m2=(k31*(Ke*Km)*(P3i_1+P3i_2)/Vx–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
步骤2.3:当车辆所有的电机的运行工况不全为电动状态时,可中止车辆运动平衡计算,可用前一周期测算数据替代输出,或输出一个“多电机状态不一致”的状态信息。
实施例20的延伸方案说明:同理,N多个电源装置并列供电的车辆也可用本实施例的技术延伸计算,如将本实施例的(P3i_1+P3i_2)替换成(P3i_1+…+P3i_N)。
实施例21:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十一)
获取车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
机电组合型参数fq实质为基于电气参数计算所得的作用于驱动轮的机械驱动力;fq=(Ke*Km)*(Te*im/R);
m2=(fq–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例22:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十二)
获取车辆的车辆质量的联合运算值;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
机电组合型参数Tq实质为基于电气参数测算的作用于驱动轮的机械转矩;Tq=(Ke*Km)*Te*im;
m2=(Tq/R–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例23:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十三)
获取所述车辆的车辆质量的联合运算值;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
机电组合型参数Pq实质为基于电气参数计算所得的驱动车辆纵向运行的机械功率;Pq=(Ke*Km)*P2o;
m2=(Pq/Vx–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例24:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十八)
获取所述车辆的车辆质量的联合运算值;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
m2=((Ke*Km)*(Te*im/R)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
实施例25:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十)
获取车辆的机械传动系统的效率系数的联合运算值Km_cal;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
Km_cal=(m2*(g*f*cosθ+g*sinθ+a)+fw)/(Ke*Te*im/R)
实施例26:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十一)
获取车辆的滚阻系数的联合运算值f_cal;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
f_cal=((Ke*Km)*(P2o/Vx)–fw-m2*(g*sinθ+a))/(m2*g*cosθ)
实施例27:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十二)
获取车辆的风阻的联合运算值fw_cal;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态;双电机并列驱动,Po_1、Po_2为各电机的输出功率);
fw_cal=(Po_1+Po_2)*(Ke*Km)/Vx-m2*(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
实施例28:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十三)
获取车辆的电磁转矩的联合运算值Te_cal;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
Te_cal=(m2*(g*f*cosθ+g*sinθ+a)+fw)/((Ke*Km)*im/R)
实施例29:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十四)
获取车辆的机电组合型参数fq的联合运算值fq_cal;机电组合型参数fq属于源动力参数;fq=(Ke*Km)*(Te*im/R),fq实质为基于电气参数测算的作用于驱动轮的机械驱动力;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
fq_cal=m2*(g*f*cosθ+g*sinθ+a)+fw
实施例30:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十五)
获取车辆的机械组合型参数fr的联合运算值fr_cal;机械组合型参数fr属于系统运行参数中机械运行参数;fr=m2*(g*f*cosθ+g*sinθ+a),fr实质为不包含风阻的作用于驱动轮的车辆驱动力;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
步骤2.1:识别电机运行工况(参考前述9.4节内容的识别方法);
步骤2.2:当电机运行工况为电机制动状态或临界切换区时,中止本次计算,并取前一计算周期的计算结果输出;
步骤2.3:当电机运行工况为电动状态时,
fr_cal=((Ke*Km)*(P2o/Vx)–fw)
实施例31:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十九)
获取所述车辆的车辆质量的联合运算值m1和m2;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
m2=((Ke*Km)*(Te*im/R)/δ-(fw+fb+L0*β))/(g*f*cosθ+g*sinθ+a)
m1=m2-m0;
实施例32:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例三十)
获取所述车辆的机械传动系统的效率系数的联合运算值Km_cal;机械传动系统的效率系数属于系统运行参数中系统固有参数;(运行条件为:忽略燃料质量;且动力装置运行工况为动力装置驱动状态);
Km_cal=(m2*(g*f*cosθ+g*sinθ+a)+(fw+fb+L0*β))/(Ke*Te*im/R/δ)
实施例33:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例三十一)
获取车辆的车辆质量的联合运算值(运行条件为:忽略燃料质量;在车辆倒车运行时,车辆前进或倒车状态,由车辆的中央控制器给定;)
步骤2.1:识别电机运行工况(参考前述9.4节内容的识别方法);
步骤2.2:当电机运行工况为电动状态时
m2=((Ke*Km)*|(Te*im/R)|–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
步骤2.3:当电机运行工况为电机制动状态时
m2=(-|(Te*im/R)|/(Ke*Km)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);
m1=m2-m0;
通过本实施例技术方案,在车辆倒车时,仍然可进行相关车辆运行参数的测算,进而可以进行监控;
通过参考本实施例的技术方案,可将本发明所提供的任一测算方法、监控方法、测算系统、监控系统在倒车时也进行测算或监控。
以车辆运动平衡为原理还有下述诸多典型计算公式(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中内容):Fx为车辆的纵向驱动力;
13.1、常规的车辆运动平衡模型为:Fx=m2*g*f*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw;(公式13.1)
13.2、在常规模型基础上,增加制动力fb分量的车辆运动平衡模型为:
Fx=m2*g*f*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw+fb;(公式13.2)
13.3、在常规模型基础上,增加了车辆的内部综合旋转刚体转动惯量L0*β分量的车辆运动平衡模型为:
Fx=m2*g*f*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw+L0*β;(公式13.3)
13.4、在常规模型基础上,增加弯道系数δ的车辆运动平衡模型为:
Fx=(m2*g*f*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw)*δ;(公式13.4)
连同上述的13.1、13.2、13.3、13.4所示机械方式的车辆运动平衡模型,加上本发明所提供的实施例1-33所示,本发明所述的车辆运动平衡计算方案或车辆运动平衡模型,有无穷多个可以具体实现的数学计算式;
综合上述计算公式以及其他实施例的计算公式,可概括一个综合的车辆运动平衡模型或计算公式:
m=E*X1-Y1;(公式13.5)
当忽略Y1时,该模型为:m=E*X1;(公式13.6)
其中:m为所述车辆的车辆质量;E为所述车辆的源动力参数;X1是与质量具有直接乘积关系的系数,X1包括所述车辆的滚阻系数、纵向加速度、纵向速度、路面坡度、机械传动系统的效率系数中任意一个或多个参数;Y1是与质量无直接乘积关系的分量,Y1包括所述车辆的风阻。X1和Y1均为车辆的系统运行参数;当控制车辆运行的动力装置为电机时,源动力参数为电机驱动参数;
本发明所述参考值,需考虑两方面的问题;一为参考值的数据性质(包括数据类型/或数据获取的途径);二为参考值的取值或设定时间;
本发明所述参考值的数据类型/或数据获取的途径,可包括实测值、指令值、推算值、当次运行的学习值、系统预设值、人工输入值等;其中,所述系统预设值又可分历史记录值、模糊算法值、系统默认值等;所述推算值又分实测推算值、虚拟推算值等;
实测值相对易于理解,指通过仪器、传感器实际测量所得的数值;如油表测量所得的燃料质量值,如速度测量仪器测量所得的车辆速度,如加速度传感器测量所得的加速度,如倾角测量仪测量所得的路面坡度,等;
指令值通常指指令响应值,如当前速度为50KM/H,当系统发出120KM/H的速度指令,车辆通常需要一个加速过程才能到达目标速度;指令响应值指车辆在接收到指令后实际能响应/执行的值;
实测推算值,指根据某个实测值进而推算所得数值;实测推算值通常用于燃料质量的推算:如已知历史记录点的燃料质量mf2的值,根据历史记录点之后的行驶公里数和单位公里燃料消耗量推算已消耗燃料质量mf1或剩余燃料质量mf0的值;
虚拟推算值,指根据计算机或网络系统虚拟推算所得数值,该种推算可以模拟/仿真车辆运行;
当次运行的学习值,通常指在当次运行流程中,根据满足设定条件时所获取的联合运算值而来的数值;
历史记录值,通常指通过去已经历的、已学习记录的值;
模糊算法值,指通过设定的模糊算法规则获取的值(详见后续内容);
系统默认值,是最简单的数据设置方式,每一个数据在车辆出厂时可根据最保守的需求设置一个最大的数据,该数据往往不是最佳数值;
人工输入值,指车辆操控人员根据实际情况,现场设置的值;
所述参考值,根据测算对象的不同,包括多种设定方式和时间:
当测算对象为幅值可能大幅变化的车辆质量时(如公交车、货车、普通私家车辆),该参数在车辆运行中不便于(如每次通过磅秤称量)获取实测值,但其在车辆运行过程中数值通常不变;较优方式为根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值;如后续实施例34、35、41所示;
当测算对象为系统固有参数时(如滚阻系数、效率系数),该类参数也不便于在车辆运行中实际测量,但该类参数在车辆正常运行中幅值相对稳定,即使变化也有相对稳定的规则(如跟随速度而变化);根据系统默认值设定参考值为最简单的方式,也可根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值;参考值的设定时间既可在车辆当次运行之前,也可再当次运行之初;如后续实施例36、37、38所示;
当测算对象为幅值固定的车辆质量时(如无人驾驶车辆),较优的方式为通过系统默认值设定参考值,设定时间既可在车辆当次运行之前,也可在系统上电运行之初;如后续实施例39所示;
当测算对象为幅值可能大幅变化的源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,较优的方式根据实测值设定所述参考值;且所述参考值的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内(也即同步);如后续实施例40所示;实测值,比其他的指令值、实测推算值、虚拟推算值更能真实代表车辆运行参数的状况;当然也允许根据当前指令值设定参考值,典型的可用指令值衡量的参数有纵向速度、纵向加速度等;质量变化型物品质量也可用实测推算值设定参考值;还有一种可行性,根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;
实施例34:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例五):当满足参考值的设定条件时(如车辆进入动力装置控制运行流程中设定时间(如1.0秒或5秒)时),根据步骤A计算所得车辆质量的联合运算值m1自动设置实际值(基准值m1_ref);如设m1_ref=m1,或者将m1加上一设定的数值再设为m1_ref;根据已设定的实际值(基准值m1_ref)设定动力传递状况识别差值(也可称为误差门限值m1_gate);如设:m1_gate=m1_ref/4;如果|m1-m1_ref|>m1_gate,则启动设定的安全处理机制;如语音提示告警。
特别注明3:本发明所述测算对象,实际意义等同于申请号为201410312798.3的中国专利申请中所述直接监控对象;本发明所述实际值,实际意义等同于申请号为201410312798.3的中国专利申请中所述基准值;本发明文件中所述动力传递状况识别差值,实际意义等同于申请号为申请号为201410312798.3的中国专利申请中所述所有实施例中所述误差门限值或门限值;
本发明中所述联合运算值,实际意义等同于申请号为201410354068.X的中国专利申请中所述估算值;本发明中所述运载物品质量,实际意义等同于申请号为201410354068.X的中国专利申请中所述运载质量;本发明中所述参考值中的动力传递状况识别值,实际意义等同于申请号为201410354068.X的中国专利申请中所述基准值;本发明中所述车辆质量的动力传递状况识别上限值,实际意义等同于申请号为201410354068.X的中国专利申请中所述基准值m1_ref1;本发明中所述车辆质量的动力传递状况识别下限值,实际意义等同于申请号为201410354068.X的中国专利申请中所述基准值m1_ref2;本发明中所述车辆质量的实际值,实际意义等同于申请号为201410354068.X的中国专利申请中所述基准值设定依据的值m1_org;
实施例35:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十四)
每首次进入车辆由动力装置控制运行状态下的时间段则自动设置相关状态信息:“未设定动力传递状况识别上限值(基准值m1_ref1)”、“未设定动力传递状况识别下限值(基准值m1_ref2)”;
当满足参考值的设定条件时,如进入车辆由动力装置控制运行状态的到达设定时间(如2.0秒)时,根据当前步骤A所得的车辆质量的联合运算值m1设定动力传递状况识别值;特别解释说明:本发明为了便于描述和理解,将所有作为动力传递状况识别值设定依据的车辆质量的值m1描述为m1_org;
如将当前m1值乘以一个大于1的系数(如1.2或1.3)设定为动力传递状况识别上限值(基准值m1_ref1),且自动设置一个状态信息:“已设定动力传递状况识别上限值(基准值m1_ref1)”;动力传递状况识别上限值(基准值m1_ref1)的值:m1_ref1=m1_org*1.2;
如将m1与一设定的数值Δ2之差设定为动力传递状况识别下限值(基准值m1_ref2),且自动设置一个状态信息:“已设定动力传递状况识别下限值(基准值m1_ref2)”;m1_ref2=m1_org-Δ2,Δ2=30KG;
当状态信息为“已设定动力传递状况识别上限值(基准值m1_ref1)”时判断(m1>m1_ref1)是否成立,若是(m1>m1_ref1)则启动设定的安全处理机制;如声光告警、将告警信息输出到网络系统等;
当状态信息为“已设定动力传递状况识别下限值(基准值m1_ref2)”时判断(m1<m1_ref2)是否成立,若是(m1<m1_ref2)则启动设定的安全处理机制;如声光告警、将告警信息输出到网络系统等;
实施例35替代方案1:可将当前所得实际值m1_org除以一个大于1的系数(如1.5)设定为动力传递状况识别下限值(基准值m1_ref2);m1_ref2=m1_org/1.5;
实施例35替代方案2:每首次进入一个新的车辆由动力装置控制运行状态时则将m1_ref1清零;当m1_ref1不为零时才判断(m1>m1_ref1);
实施例35替代方案3:实施例35中所述参考值的设定条件为:进入车辆由动力装置控制运行状态到达设定时间(如2.0秒)时;也可用下述A、B、C、D任意一种方案来替换参考值的设定条件:
A、如驾乘人员主观认定当前的车辆质量的联合运算值适合设定参考值(也可称为作基准)时,可人工输入一个“确认”信号;
B、如车辆运行到设定的纵向速度时(如5KM/小时)、
C、如电机驱动装置运行到设定的频率时(如5HZ));
D、如在上述条件基础上,再加上车辆开关门的触发信号,只要车辆未发生开关门动作,动力传递状况识别数据就可维持不变;允许只要未发生开关门动作,多个独立的动力装置控制运行时间段可共用某动力传递状况识别数据;
实施例35替代方案4:在实施例35的所述的动力传递状况识别数据,允许用户人工或系统自由调整;如在特定情况下,如果允许车辆在运行过程中卸货或上下客(甚至跳车),此时可由用户人工或系统自由调整动力传递状况识别数据、或将动力传递状况识别数据清0且设置一个状态信息:“未设定动力传递状况识别数据”、或重新设置动力传递状况识别数据等;
当然,在常规情况下不允许车辆在运行中卸货或上下客(甚至跳车),监控系统可把此种情况导致的车辆质量的联合运算值的突变纳入监控范围,并可触发相应的安全处理机制;
实施例36:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例十一):当测算对象为机电传动综合的效率系数时,将步骤A所获取机电传动综合的效率系数的联合运算值Kem_cal设置为实际值(也即基准值Kem_ref);可根据系统默认值设定动力传递状况识别差值(也即误差门限值)Kem_gate,如系统自动设定一固定误差门限值:Kem_gate=0.2;当然也允许根据系统默认值设定实际值(基准值Kem_ref),或根据步骤A所获取机电传动综合的效率系数的联合运算值Kem_cal设定动力传递状况识别差值,如Kem_gate=Kem_cal/5;如果|Kem_cal-Kem_ref|>Kem_gate,则启动设定的安全处理机制:如在网络系统中发出语音提示告警;
实施例37:(参考申请号为201410312798.3的中国专利申请中实施例十三):获取所述车辆的滚阻系数的联合运算值μ1_cal,将步骤A所获取滚阻系数的联合运算值设置为实际值(也即基准值μ1_ref);可根据系统默认值设定动力传递状况识别差值(也即误差门限值)μ1_gate,如系统自动设定一固定误差门限值:μ1_gate=0.2;当然也允许根据系统默认值设定实际值(基准值μ1_ref),或根据步骤A所获取机电传动综合的效率系数的联合运算值μ1_cal设定动力传递状况识别差值,如μ1_gate=μ1_cal/4;如果|μ1_cal-μ1_ref|>μ1_gate,则启动设定的安全处理机制:如在网络系统中发出语音提示告警;
实施例38:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十七):将车辆的滚阻系数作为测算对象;
步骤A:获取所述车辆的滚阻系数的联合运算值f_cal;可根据系统默认值设定动力传递状况识别值;如将测算对象的系统设定值f(通常为实际值)与一设定的数值Δ1之和设定为动力传递状况识别上限值(基准值S_ref1),S_ref1=f+Δ1;如将测算对象的系统设定值f与0.8的乘积设定为动力传递状况识别下限值(基准值S_ref2),S_ref2=f*0.8;该f、偏差值Δ1、乘积系数0.8均为系统默认值;
步骤B:如果(f_cal>S_ref1)、(f_cal<S_ref2)中任一或两个条件成立时,则启动设定的安全处理机制:如在网络系统中发出语音提示告警;
实施例39:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例十七),步骤A包括:获取车辆质量的联合运算值m2;如无人驾驶的自动车辆自身质量为1200KG,可根据系统默认值由系统预设动力传递状况识别值;如由系统预设动力传递状况识别上限值(也即基准值m2_ref1):m2_ref1=1500KG;如由系统预设动力传递状况识别下限值(也即基准值m2_ref2):m2_ref2=800KG;
判断(m2>m2_ref1)、(m2<m2_ref2)中任意一个或两个条件是否成立,若是则启动设定的安全处理机制;如将告警信息输出到网络系统;
实施例40:(参考申请号为201410354068.X的中国专利申请中实施例二十八):将机电组合型参数fq作为测算对象,机电组合型参数fq的计算公式为:fq=(Ke*Km)*(Te*im/R);
步骤A:获取所述车辆的机电组合型参数的联合运算值fq_cal;可根据测算对象的实测值fq设定参考值中的实际值,并根据该实测值/也即实际值设定动力传递状况识别值;如设定动力传递状况识别上限值S_ref1:S_ref1=fq*1.2;如设定动力传递状况识别下限值S_ref2:S_ref2=fq*0.7;
步骤B:如果(fq_cal>S_ref1)、(fq_cal<S_ref2)中任一或两个条件成立时,则启动设定的安全处理机制:如在网络系统中发出语音提示告警;
通常在参考值已设定后,才执行后续的动力传递异常判断/执行,这样可以简化系统;当然也允许直接执行动力传递异常判断,在后续的动力传递异常处理机制中检查参考值(或基准值)是否设置完毕/或设定是否正确,如参考值(或基准值)未正确设置则屏蔽当次监控警示信号/及动作。
在通常情况下,在没有限定说明/或附加说明时,本发明所述测算对象的联合运算值、实际值、参考值等,均指参数的幅值/也即大小;当然,测算对象本身也可以是时间参数,如加速响应时间、减速响应时间、参数变化率等;如测算对象既可是气缸压力,也可是气缸压力的变化率,也即是单位时间内的气缸压力的差值;如测算对象既可是速度,也可是速度的变化率/也即加速度,也可是加速度的变化率/也即加加速度;
当车辆的动力装置包括燃料发动机,当车辆在燃料发动机控制运行时,前述实施例1到实施例40的替代实施方案如下:
燃料动力替代方案1:在前述实施例1、3、5、6、7、8、9、11、13、17、18、21、22、24、25、28、29、31、32、33中,如计算公式中包含Kem则拆分成Ke*Km,机械传动系统的效率系数的Km的运算可保持不变,将电磁转矩Te和电机效率系数Ke的运算,替换成相应的前端的燃料动力参数和燃料动力系统的效率系数或转化系数Kfa的运算,通过该燃料动力参数和该Kfa可计算出燃料发动机的驱动转矩Tr1(具体燃料动力参数的获取、Tr1的计算方式,参考前述第一部分内容中4.2.2.3内容);
例如实施例1中表达式(Kem*(Te*im/R1))替换为(Ke*Km*(Te*im/R1)),进而替换为(Km*F1*Kf3*R0*im/R1);则表示将发动机内的气缸压力F1作为源动力参数,进而计算出车辆质量的联合运算值;
例如实施例11中表达式((Ke*Km)*(Te*im/R))替换为替换为(Km*Tr2*Kf6*im/R1);则表示将发动机的负荷报告数据(转矩值)Tr2作为源动力参数,进而计算出车辆质量的联合运算值;
燃料动力替代方案2:在实施例4或实施例10中,如计算公式中包含Kem则拆分成Ke*Km,机械传动系统的效率系数的Km的运算可保持不变,将电机驱动参数中电气功率Pm和相关的电气动力系统的效率系数(如Ke、k13、k14等)的运算,替换成相应的前端的燃料动力参数和相应的燃料动力系统的效率系数或转化系数Kfa的运算,通过该前端的燃料动力参数和该Kfa可计算出燃料发动机的驱动功率Pr1(具体Pr1的获取/计算方式,参考前述第一部分内容中4.2.2.3章节内容)
例如实施例10中,当动力装置运行工况为动力装置驱动状态时,表达式((Kem*(|k12*cosφ*Uo*Io|))=(Kem*k12*cosφ*Uo*Io),将(Kem*k12*cosφ*Uo*Io)替换为(Km*Pr1),替换为(Km*fm1*Kf1);则表示将发动机内燃料消耗率fm1作为源动力参数而计算出车辆质量的联合运算值;如用fm1作为源动力参数则在动力装置制动状态时可停止计算;
燃料动力替代方案3:在实施例12、15、16、19、20、23、26、27、30中,将电机驱动参数(如Po,P2o,P2i,P3o,P3i等)和相关的电气动力系统的效率系数(如Ke、k31、k21等)的运算,替换成相应的前端的燃料动力参数和相应的效率系数或转化系数Kfa的运算,通过该前端的燃料动力参数和该Kfa可计算出燃料发动机的驱动功率Pr1(具体Pr1的获取/计算方式,参考前述第一部分内容中4.2.2.3章节内容);
例如实施例12中,表达式((Ke*Km)*(P2o/Vx))可写为(Ke*Km*P2o/Vx),将(Ke*Km*P2o)替换为(Km*Pr1),进而替换为(Km*fm2*Kf2);则表示将燃料喷射系统的燃料输入端的燃料消耗率fm2作为源动力参数,进而计算出车辆质量的联合运算值;
如将上述(Km*fm2*Kf2)替换为(Km*C1*Kf4),则表示将燃料发动机的空气流量C1作为源动力参数,进而计算出车辆质量的联合运算值,可用于汽油动力车辆;
如将上述(Km*fm2*Kf2)替换为(Km*Pr2*Kf5),则表示将发动机的负荷报告数据(功率值)Pr2作为源动力参数而计算出车辆质量的联合运算值;
通过上述燃料动力替代方案1、2、3,可在车辆由燃料发动机控制运行时获取测算对象的联合运算值;进而可参考前述实施例34到实施例40的参考值设定方案和动力传递状况判断方案,根据所述获取的联合运算值和所述测算对象的参考值判断所述车辆的动力传递状况是否异常,实现完整的动力传递异常监控。
后端的源动力参数替代方案:在前述实施例1到实施例33中,所有的源动力参数均默认为前端的源动力参数;如将上述所有实施例中的将电机驱动参数(如Te、Pm、Po,P2o,P2i,P3o,P3i等)和相关的电气动力系统的效率系数(如Ke、k13、k14、k31、k21等)和相关的机械传动系统的效率系数的Km和相关的综合传动比im的运算,替换成后端的源动力参数和相关的后端的效率系数Km3和相关的后端的传动比im3的运算,则可实现用后端的源动力参数计算测算对象的联合运算值;
实施例41:(本实施例为本发明所提供监控方法的优选实施例)
本监控方法包括步骤A、B、C;
车辆运行条件为:默认动力装置运行工况为动力装置驱动运行;且车辆为混合动力车辆,所述动力装置包括燃料发动机和电机,燃料发动机和电机同时工作,一起驱动车辆运行;电气动力系统驱动前轮运行,Te为电机的电磁转矩,im1为电气动力系统传动比,R1_1为前轮半径,Km1为电气动力系统的机械传动系统的效率系数;燃料动力系统驱动后轮运行,F1为发动机内的气缸压力,im2为燃料动力系统传动比,R1_2为后轮半径,Km2为燃料动力系统的机械传动系统的效率系数;
步骤A:本步骤包括步骤A1、步骤A2、步骤A3;
步骤A1:车辆总质量m2(直接联合运算值)计算为:
m2=(Ke*Km1*Te*im1/R1_1+Km2*F1*Kf3*R0*im2/R1_2–fw)
/(g*f*cosθ+g*sinθ+a);(公式41-1)
运载物品质量m1(间接联合运算值)的计算:
m1=m2-m0-mf0;(公式41-2)
获取预设的时间范围内源动力参数(Te、F1)和系统运行参数(Ke、Km1、im1、R1_1、Km2、Kf3、R0、im2、R1_2、fw、g、f、θ、a、m0、mf0)的值;根据获取的参数值和车辆运动平衡计算公式(公式41-1)计算出m2的联合运算值;进而(通过公式41-2)计算出m1的联合运算值;
步骤A2:当参考值已设定后可直接执行步骤A3;当参考值未设定时,须首先执行下述步骤设定参考值:当车辆运行速度首次达到5KM/H时,获取该时候的m1的联合运算值并设定为实际值m1_org;根据以车辆运动平衡为原理计算所得的历史记录值设定动力传递状况识别上限差值m1_def1、动力传递状况识别下限差值m1_def2;也可进而设定动力传递状况识别上限值m1_ref1、动力传递状况识别下限值m1_ref2;m1_def1与m1_def2均为正值,m1_def1与m1_def2相等或不等均允许;并设置一个“参考值已设定”的状态信息;根据实际值和动力传递状况识别差值设定动力传递状况识别值的公式如下:m1_ref1=m1_org+m1_def1,m1_ref2=m1_org-m1_def2;
步骤A3:当参考值已设定后,进行下述4个动力传递状况判断条件中任意一个或多个:判断条件1:((m1-m1_org)>m1_def1);判断条件2:((m1-m1_org)<(-m1_def2));判断条件3:(m1>m1_ref1);判断条件4:(m1<m1_ref2);
步骤B:
当参考值未设定时或当车辆处于非稳定驱动状态(当Te小于预设阀值1(如额定值5%)或F1小于预设阀值1(如额定值10%),可判定车辆处于非稳定驱动状态)时,直接执行步骤C;本实施例中可将动力装置制动状态、临界切换区均作为非稳定驱动状态;
当参考值已设定且动力装置运行工况没有处于非稳定驱动状态时,并列执行下述B1、B2、B3、B4步骤,再执行步骤C;
B1.如步骤A中4个动力传递状况判断条件中任一判断结果为是,则启动动力传递异常处理机制(如语音报警、灯光报警、启动动力传递故障监控机制等);
B2.输出所述判断结果到网络系统、车内人机界面中;
B3.保存所述判断结果到车内硬盘中;
B4.输出所述m1的联合运算值到网络系统、车内人机界面中
步骤C:以0.1毫秒为周期循环实时执行步骤A和步骤B1;步骤B2、B3、B4以1秒为周期循环执行;当然,本步骤中各周期的具体时间,可根据各车辆的实际情况或用户需求任意调整。
实施例41的替代实施例1:当车辆工作于纯燃料发动机驱动状态/或电机未启动/或无电气动力系统时,设Te=0,实质上也为取消计算式(Ke*Km1*Te*im1/R1_1);当车辆工作于纯电机驱动状态/或燃料发动机未启动/或无燃料动力系统时,设F1=0,实质上也为取消计算式(Km2*F1*Kf3*R0*im2/R1_2);
实施例41的替代实施例2:当步骤A中车辆质量的联合运算值的计算过程不在本监控系统内部,可以直接读取外部装置(如车辆中央控制器等)输入的联合运算原值m1的结果以替代步骤A1;
实施例41的替代实施例3:当步骤A中车辆质量的联合运算值的计算过程不在本监控系统内部,可以直接读取外部装置(如车辆中央控制器等)输入的联合运算差值m1_def0的结果以替代步骤A1,m1_def0=(m1-m1_org);在步骤A2中无须设定实际值m1_org,只需设定动力传递状况识别上限差值m1_def1、动力传递状况识别下限差值m1_def2;在步骤A3中可用m1_def0直接替代(m1-m1_org)的值进行判断条件1、或判断条件2的动力传递状况判断;
实施例41的替代实施例4:在步骤A3中当4个动力传递状况判断条件中任意一个或多个的结果为是时,获取与联合运算原值m2的取值时同一预设的时间范围内车辆的运行环境信息,当根据获取的运行环境信息判断车辆运行环境正常时,则生成动力传递故障标志有效的信息,触发动力传递故障处理机制进行相关监控保护;当判断车辆运行环境异常时,则仍然只触发动力传递异常处理机制;
实施例41的替代实施例5:在步骤A2中根据模糊算法(如自动选择最近一次运行时参考值)预设动力传递状况识别上限差值m1_def1和动力传递状况识别下限差值m1_def2。
实施例41的替代实施例6:公式41-2中表达式(Ke*Km1*Te*im1)为前端的电气动力参数相关运算,该表达式也可用(Km3_1*Tr 3_1*im3_1)替代,Tr 3_1为后端的电气动力参数中驱动转矩(可用转矩传感器采集信号),im3_1为电气动力系统的后端的传动比,Km3_1为电气动力系统的后端的效率系数;
实施例41的替代实施例7:公式41-1中表达式(Km2*F1*Kf3*R0*im2)为前端的燃料动力参数相关运算,该表达式也可用(Km3_2*Tr 3_2*im3_2)替代,Tr 3_2为后端的燃料动力参数中驱动转矩(可用转矩传感器采集信号),im3_2为燃料动力系统的后端的传动比,Km3_2为燃料动力系统后端的效率系数。
实施例41的替代实施例8:实施例41中电气动力系统独立驱动前轮,燃料动力系统独自驱动后轮,公式41-2中表达式(Ke*Km1*Te*im1/R1_1+Km2*F1*Kf3*R0*im2/R1_2)为前端的混合动力参数的计算式;在某些车辆中可以允许电气动力系统和燃料动力系统同时单独驱动前轮或同时单独驱动后轮;如混合动力装置同时驱动同一个驱动轮(如假设为后轮)时,也可以在电气动力系统和燃料动力系统的共同作用的车辆后端的某个位置采集同时包含了电气动力和燃料动力信息的后端的混合动力参数(如转矩Tr 3_3);该表达式也可用(Km3_3*Tr 3_3*im3_3)替代,Tr 3_3为后端的混合动力参数中驱动转矩(可用转矩传感器采集信号),im3_3为混合动力系统的后端的传动比,Km3_3为混合动力系统后端的效率系数。则公式41-1可用下述公式41-8替代:
m2=(Km3_3*Tr 3_3*im3_3/R1_2–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a)
实施例41的替代实施例9:上述公式41-1、公式41-8均为动力装置驱动状态时计算公式;也可根据混合动力参数(驱动转矩Tr 3_3)的值识别动力装置运行工况;如当(Tr 3_3>0)时则可判定为动力装置驱动状态,如当(Tr 3_3<0)时则可判定为动力装置制动状态;当车辆处于动力装置制动状态时,在实施例8基础上计算公式41-9如下:
m2=(Tr 3_3*im3_3/R1_2/Km3_3–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a),公式41-9根据本计算公式41-9可在车辆处于动力装置制动状态时进行更准确计算;
实施例41的延伸实施例1:在实施例41中,还包括保存所述联合运算值中联合运算原值m1与实际值m1_org的差值,以生成历史记录差值;
实施例41的延伸实施例2:在实施例41中,获取车辆的动力传递状况关联因子中源动力参数(Te和F1)的实际值,当Te小于预设阀值1(如额定值20%)或F1小于预设阀值1(如额定值30%)时将动力传递状况识别上限差值m1_def1和动力传递状况识别下限差值m1_def2各增大一倍,以降低误报率;
本发明所提供的监控方法中,优选方案为所有参数的值为实时获取,步骤A、B均为实时执行,且以设定的时间周期循环执行,且该设定的循环周期为越短越好,越短就越能提高监控的灵敏度和时效性。
参数的值(如联合运算值、参考值、计算联合运算值所需求的输入参数的值)的取值时间与获取时间的说明;本发明所述取值时间,指参数生成时时间,指计算该参数所需求的输入参数的值所对应的时间;因为获取有多种方式(读取、测量等);如读取在time1时间前100毫秒所生成的参数值,则该参数的获取时间为time1,但该参数的取值时间为time1时前100毫秒的时间;
本发明中,当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,较优方案是所有参数(如联合运算值、参考值、计算联合运算值所需求的输入参数的值)都在预设的时间范围内取值(尽量同步)、实时计算、实时获取(读取或测量)联合运算值和参考值、实时判断、实时处置判断结果,在此时,参数的取值时间可等同于获取时间;
当所述测算对象为车辆质量、系统固有参数中任意一种参数,联合运算值(连同计算联合运算值所需求的参数的值)的取值时间较优方式为都在预设的时间范围内取值(尽量同步)、实时计算、实时获取(读取或测量)、实时进行动力传递异常判断/监控;但参考值的取值时间(设定时间)不需要与联合运算值的取值时间在同一时间;则进行动力传递异常判断前的参考值的获取时间(只需读取)与参考值的取值时间允许不同;
参数值的取值时间的控制方式1:严格意义上来说在同一时间获取多个参数的值,可能不方便实现;在实际操作过程中,各参数组的值的取值时间可能有前有后,在此时只需要将各参数的值的取值时间控制在一个预设的时间范围内,该预设的时间范围可根据实际的软件处理速度、硬件响应速度而定;如可取100毫秒,或10毫秒,或1毫米,或0.1毫秒;该预设的时间范围时间越短,则测算/监控精度越高,但系统成本也增高;
参数值的取值时间的控制方式2:如果车辆运行条件基本不变,例如车辆的纵向速度在1小时之内均维持60KM匀速运行,则取纵向速度的当前值,与取纵向速度1小时前的值,效果是一样的;所以各参数值的取值时间的预设的时间范围可根据车辆运行条件来调整,也即当车辆运行条件不变时,可获取该参数在运行条件不变时任意时间点上的值。
上述参数值的取值时间、获取时间的说明适用于本发明任一实施例。
2.进一步的,所述监控方法(#1)还包括下述2A1、2A2、2A3、2A4中任意一种或多种步骤:
2A1.将所述联合运算值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
2A2.将所述测算对象的实际值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
2A3.将所述联合运算值中联合运算原值与所述测算对象的实际值的差值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
2A4.将所述联合运算值取值时同一时间范围内的所述车辆的动力传递状况关联因子的值进行输出、保存中任意一种或多种处理。
本技术方案的实施说明:本方案的目的,将多种数据进行输出和保存,就是为了自动学习、生成便于动力传递状况监控用的历史记录值;既可直接(也可附加偏差值等处理后)输出和保存各数据;根据所述联合运算原值生成历史记录原值,根据所述实际值生成历史记录实际值,根据所述联合运算值中联合运算差值生成历史记录差值,根据所述动力传递状况关联因子的值生成历史记录关联因子值;较佳的方案是,根据所得的历史记录关联因子值、历史记录差值、历史记录原值、历史记录实际值建立综合关联的历史记录数据库;后续的动力传递状况的判断、动力传递异常监控时甚至可以根据该历史记录数据库输入相关的参数可以直接查表得出某一参数的历史记录值(该值可以认为是相对正确的数据);
本技术方案的有益意义:该技术方案是本发明核心思路之一,车行万里,学习万里,监控万里,如同具备自我思考能力/智能学习的汽车机器人,在车辆运行中不断的学习、自动生成、更新历史记录值(特别是以车辆运动平衡为原理计算所得的数据为核心数据的、综合关联的历史记录数据库);便于提高动力传递状况判断所需参考值的设置的准确度,便于从常规的模糊控制变为精确控制,便于动力传递异常监控灵敏度提高。
3.进一步的,所述监控方法(#1)中所述联合运算值计算包括下述步骤:
获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;
本方案的实施细节:
所述获取所述测算对象的联合运算值有多种方式,一种是读取其他设备输出的测算对象的联合运算值,如通过车辆的OBD系统,或电机驱动装置读取已计算好的联合运算值,只需该联合运算值的是以车辆运动平衡为原理计算所得;
还有一种方式,通过与本监控系统一体化设计系统,在本发明所提供监控系统内,预设一车辆运动平衡的计算规则(包括表格处理模型,或数学计算公式),获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;所述输入参数的值的取值时间都在预设的时间范围内;
如在前述实施例9中,获取源动力参数(电磁转矩Te)的值,且获取预设的时间范围内车辆质量(m2)的值和系统运行参数(g、μ1、θ、a、fw、im、R1)的值,再通过实施例9所提供的车辆运动平衡模型计算出机电传动综合的效率系数的联合运算值Kem_cal的值;
如在前述实施例12中,获取源动力参数(电机输出电气功率P2o)的值,且获取预设的时间范围内系统运行参数(Ke、Km、Vx、fw、g、f、θ、a)的值,再通过实施例12所提供的车辆运动平衡模型(m2=((Ke*Km)*(P2o/Vx)–fw)/(g*f*cosθ+g*sinθ+a))计算出m2的值;
本方案的有益意义:允许测算对象的联合运算与本监控系统一体化设计,可大为降低监控系统的信号连接、传输成本,降低传输误差。
4.进一步的,所述监控方法(#1)中当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,所述监控方法包括下述4A1、4A2中任一方案:
4A1.根据所述测算对象的实测值、指令值、实测推算值中任意一种或多种数据设定所述参考值,且所述参考值的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内;
4A2.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;当所述历史记录值中包含历史记录原值、历史记录实际值中任意一种或两种数据且根据所述数据设定参考值中实际值或/和动力传递状况识别值时,所述数据的取值时的车辆运行条件与所述联合运算值的取值时的车辆运行条件的差异度低于预设阀值。
本4A1方案的实施细节:当测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,因为参考值中的实际值或动力传递状况识别值均可能快速变化,所以可获取测算对象的实测值、指令值、实测推算值中数据,并根据其设定参考值中的实际值或动力传递状况识别值;且需将参考值与联合运算值的取值时间限定在预设的时间范围内;该时间范围越小越好;当车速为标准值120KM/H时,每分钟为2KM,每秒约为33米,1秒可相差33米,10毫秒相差0.33米;1毫秒相差0.033米;一个典型障碍(如减速带、石头)的尺寸可能在0.1米左右;该时间范围的设置可尽量采用车辆动力传递异常处理CPU的最快速度,如100M主频时1毫秒内可进行10万次单周期的指令运算;
本4A2方案的实施细节:
根据历史记录值设定所述参考值有两种情况,一为根据历史记录差值设定动力传递状况识别差值;此为优选方案;
如为根据历史记录原值或历史记录实际值设定参考值中实际值或/和动力传递状况识别值时,须尽量保证车辆运行条件一致;例如当测算对象为源动力参数,当联合运算值的取值时与某个历史记录值的取值时的车辆运行条件相近时(多个核心的动力传递状况关联因子的值相近;如车辆质量值、路面坡度、纵向速度、纵向加速度等参数的值均相近),则此时两个不同取值时间的源动力参数值可能也相近;具体的车辆运行条件(如核心的动力传递状况关联因子的个数、各数据的权重、各动力传递状况关联因子的差异度的阀值)由用户自行设定、调节;相关参数越多、权重设置越合理、差异度阀值越小则计算/监控精度越高;
本4A1方案的有益效果:当测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,根据实测值或指令值或实测推算值设定参考值(重点是实际值、也可为动力传递状况识别值),且参考值与联合运算值的取值时间在预设的时间范围内,可提高动力传递异常监控灵敏度;
本4A2方案的有益效果:综合来说,用4A1方案用实测值设定实际值,再用4A2方案根据历史记录差值设定动力传递状况识别差值,对于幅值快速变化的测算对象,可提高动力传递异常监控灵敏度。
5.进一步的,所述监控方法(#1)中当所述测算对象为车辆质量、系统固有参数中任一参数时,所述监控方法包括下述5A1、5A2、5A3、5A4、5A5中任意一种或多种方案;
5A1.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;
5A2.根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值;
5A3.根据出厂默认值所得的系统预设值设定所述参考值;
5A4.根据人工设定值而设定所述参考值;
5A5.根据模糊算法设定所述参考值。
方案5A1的实施细节:通常情况下动力传递状况识别值的设定原则是:就是尽量接近测算对象的实际值以提高监控的灵敏度,但又须与实际值保持合适的差值以降低监控的误触发率;如将动力传递状况识别上限值设为实际值的1.2~1.5倍,或将动力传递状况识别下限值设为实际值的0.7~0.9倍,或动力传递状况识别上限差值设为实际值的0.1~0.3倍,或将动力传递状况识别下限差值设为实际值的-0.3~0.1倍;但该动力传递状况识别数据的精确设定,如靠人工试凑法,或经验法去慢慢摸索,去慢慢验证,动力传递状况识别数据调整准确度低、效率低;且不同车辆运行时的路况、载况、车况变化万千,更为增大动力传递状况识别数据的精确设定的难度。
根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值(重点目标为其中的动力传递状况识别差值或动力传递状况识别值),是优选方法之一;
在动力传递状况判断之前,可采用前文所述的2A1、2A2、2A3、2A4中方案生成历史记录值;当所述历史记录值已生成时,可根据历史记录值设定所述参考值(如进行下述5B1、5B2、5B3、5B4中任意一种或多种步骤);
5B1.所述历史记录值包括历史记录原值和历史记录实际值,根据所述历史记录原值与所述历史记录实际值的差值设定所述动力传递状况识别差值;
5B2.所述历史记录值包括历史记录差值,根据所述历史记录差值设定所述动力传递状况识别差值;
5B3.所述历史记录值包括历史记录原值,根据所述历史记录原值设定所述动力传递状况识别值;
上述5B1、5B2、5B3中共同规律为根据某值1设定某值2;可将某值1视情增大/或缩小/或附加偏置量再设定为某值2,可灵活处理;
参考值设定的较优方式为:根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值中的实际值;根据预设的历史记录值设定参考值中的动力传递状况识别差值,两者相结合可得到理想的参考值,可最大限度的提高动力传递异常监控的灵敏度、降低监控的误报率;
方案5A2的实施细节:当测算对象的联合运算值/或实际值可能大幅度变化时(尤其是车辆质量的联合运算值/或实际值),或者该测算对象的实际值不容易获取时,根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值是较优的方式;具体实施例可见前述实施例34、35等;
方案5A3的实施细节:由系统预设所述参考值,包括多种预设方式:根据历史记录值、模糊算法值、系统默认值预设参考值等;系统默认值是最简单一种方式;
方案5A4的实施细节:根据人工设定值而设定所述参考值,包括动力传递状况识别数据或连同实际值等;
方案5A5的实施细节:根据系统默认值设定参考值,缺少灵活性;根据人工设定值而设定所述参考值,欠智能;经过模糊算法预设所述参考值是较优方式;所述模糊算法包括下述任意一种或多种模糊算法规则:可根据在一定运行次数内统计分析曾使用次数最多的参考值;或自动选择最近数次运行中选择次数最多的参考值;或自动选择最近一次运行时参考值;或设置各参考值的不同的权重指数(如用户预设最有价值、最有保护意义的参考值)设定参考值;或综合次数统计分析和权重指数而设定参考值等;
方案5A1的有益意义:该技术方案是本发明核心思路之一,当测算对象为车辆质量、系统固有参数(如滚阻系数、效率系数)时,根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值(重点目标为其中的动力传递状况识别差值或动力传递状况识别值),可以将参数设置准确性、监控灵敏度得到层次性提高,从常规的模糊控制变为精确控制。
方案5A2的有益意义:该技术方案是本发明核心思路之一,因为车辆的车辆质量在每次运行中均可能发生大幅度变化,通过该采用该技术方案,实质建立一个自学习机制,可以自动跟随载荷的正常变化而柔性调整参考值(重点目标为其中的实际值或动力传递状况识别值);在此基础上可提高监控灵敏度、提高对环境变化的适应能力。
方案5A3的有益意义:根据出厂默认值所得的系统预设值设定所述参考值,简单,适用车辆使用初期、参考值体系未设立/调整到位之前,适用于测算对象的实际值(及参考值)相对稳定的情况。
方案5A4的有益意义:根据人工设定值而设定所述参考值,也是简单方法,适用于用户根据不同现场情况自主控制/设定参数。
方案5A5的有益意义:经过模糊算法预设参数,可提高系统的智能度。
6.进一步的,所述监控方法(#1)中还还包括下述步骤:获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述参考值、所述联合运算值、所述判断结果中任意一个或多个数据。
本方案的实施细节:
车辆运行时,不同的动力传递状况关联因子的值,可能导致参与车辆运动平衡计算的车辆运行参数的值发生幅度不同的变化,进而可能导致计算所得的联合运算值或/和参考值发生变化,进而可能导致动力传递异常的判断结果发生变化;设立具有一个或多个动力传递状况关联因子的动力传递状况关联因子数据库,并且该数据库的参数多少可由用户可由用户任意设定、任意裁剪、任意扩充;
本发明所述调整调整动力传递异常判断数据,包括直接调整动力传递异常判断数据,如参考值、联合运算值、动力传递异常的判断结果等;也包括通过调整参与车辆运动平衡计算的车辆运行参数的值间接调整动力传递异常判断数据;
例如不同的路面坡度、不同的纵向速度、不同的车况均可能导致车辆的滚阻系数发生变化,进而导致包含滚阻系数的车辆运动平衡计算所得联合运算值、参考值发生变化,进而导致动力传递异常的判断结果发生变化;例如车辆速度越高时车辆可能发飘,如同飞机原理车辆也可能产生空气升力从而导致滚阻系数值(或车辆质量承受的重力)变化;所以可以通过设立路面坡度、纵向速度、车况指数与滚阻系数(或重力加速度g值)的关联表格,用调整后的参数值参与车辆运动平衡计算,从而间接性调整动力传递异常判断数据;
例如车况良好指数高时,或路况良好指数高时,或载况良好指数高时,可减少动力传递状况识别差值的绝对值幅度以提高监控灵敏度;反之如车况良好指数低时,或路况良好指数低时,或载况良好指数低时,可增加动力传递状况识别差值的绝对值幅度以降低误报率;如负向的纵向加速度超过某个阀值(如车辆急剧减速时),可将动力传递异常的判断结果直接设置为未发生动力传递异常;
本方案的有益意义:根据不同动力传递状况关联因子的值调整动力传递异常判断数据,可在不同的车况、路况、载况、位置、车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数的值时,提高参数计算精度、动力传递异常监控灵敏度,降低误报率。
7.进一步的,所述监控方法(#1)中还包括下述方案:所述联合运算值是根据不同的动力装置运行工况分别进行计算所得;也即先获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联。
本方案的实施细节:
车辆在加速、或平坦路面、或上坡运行中,通常处于动力装置驱动状态;车辆在减速、或下坡运行时,很容易进入动力装置制动状态;当源动力参数可简便的测出正负极性时(如电机驱动参数、或其他通过转矩传感器测量所得的源动力参数)也允许在动力装置制动状态进行进行测算对象的联合运算或动力传递异常监控;
如实施例17中或实施例41的替代实施例9所示,先可以用前文内容所提供方法识别所述车辆的动力装置运行工况,再分别进行下述计算;也即先获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联:
当动力装置运行工况为动力装置驱动状态时,能量/动力传递方向通常为从动力装置经机械传动系统再传递到车体,计算测算对象的联合运算值时需要将源动力参数的值乘以小于1的效率系数;
如实施例17中,当动力装置运行工况为动力装置制动状态时,能量/动力传递方向通常为从车体经机械传动系统再传递到动力装置,计算测算对象的联合运算值需要将源动力参数的值除以小于1的效率系数;
本方案的有益意义:因为车辆必然经常进入减速或下坡过程,经常进入动力装置制动状态;现有公知技术在进行测算对象的联合运算时对于动力装置制动状态的研究还处于盲区,现有公知技术在驱动时和制动时采用同样的计算公式,从而降低了测算对象的联合运算值的计算/以及动力传递异常监控的准确度;本发明所提供的该技术方案,获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联,相对于现有技术可大幅度测算对象的联合运算值的计算/以及动力传递异常监控的准确度、降低误报率。
8.进一步的,参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量。
本方案的实施说明:
本发明所述质量变化型物品质量主要包括燃料质量;本发明提供的实施例1到实施例33,均忽略了燃料质量,车辆总质量m2采用下述计算公式:m2=m0+m1;在插电式纯电动车辆和外部电源供电式电动车辆(如高铁、动车、电力机车、有轨电车)可应用良好;
如大众某款1.6L汽油轿车,整备质量约为1300KG/邮箱容积为55L/燃料为93汽油密度约为0.725KG/L,则该车的燃料质量可在0-40KG变动;与整备质量比值约为0-3%,如联合运算值计算中不考虑燃料质量将导致0-3%的计算误差;
在燃料动力车辆中(或包含燃料动力的插电式混合动力车辆)、燃料电池型电动车辆中,在计算测算对象联合运算值时如考虑燃料质量,则将进一步提供参数测算精度/动力传递异常监控灵敏度;
剩余燃料质量mf0的获取方法:传感器称重测量mf0值;或通过液位容积、油表等,先测量出剩余燃料体积,再通过相关系数计算出mf0值;
已消耗燃料质量mf1的获取方法:通过流量计测量或读取OBD数据或读取燃料电控喷射系统数据获取已消耗燃料的流量或体积,再通过相关系数计算出mf1的值;
燃料质量的推算法:用前述方法推算mf1或剩余燃料质量mf0的值;
当测算对象为运载物品质量m1时,先通过车辆运动平衡计算获取车辆总质量m2的联合运算值,进而通过m2计算m1值(m1=m2-m0);如获取mf0的值或获取(mf2-mf1)的值并通过下述公式计算m1值;m1=m2-m0-mf0,或m1=m2-m0-(mf2-mf1),从而从而比未包含燃料质量计算所得m1值更能提高动力传递状况判断准确度;
当测算对象为车辆总质量m2时,通过车辆运动平衡计算获取m2的联合运算值;因为车辆运行中燃料质量在不断的消耗,mf1不断增大/mf0不断变小,实际值m2_org也在不断变小;如获取mf0的值或获取(mf2-mf1)的值并通过下述公式计算实际值m2_org:m2_org=m1+m0+mf0,或m2_org=m1+m0+mf2-mf1;从而比未包含燃料质量计算所得实际值m2_org(该实际值通常用于设定参考值),更能提高动力传递状况判断的准确度;
当测算对象为源动力参数或系统运行参数(非燃料质量的)时,通过车辆运动平衡计算测算对象的联合运算值所需求的车辆质量的值(通常为车辆总质量m2的实际值),也可以获取mf0的值或获取(mf2-mf1)的值进行实时调整(如:m2=m1+m0+mf0,或m2=m1+m0+mf2-mf1);从而间接的调整测算对象的联合运算值计算准确度,从而提高动力传递异常判断的准确度;
当测算对象为剩余燃料质量时,先通过车辆运动平衡计算获取车辆总质量m2的联合运算值,进而获取剩余燃料质量的联合运算值mf0_cal:mf0_cal=m2-m0-m1;获取与联合运算值mf0_cal取值时同一时间范围内的剩余燃料质量的(通过油表测量所得的)实测值mf0,且将该实测值作为参考值中的实际值,同时设动力传递状况识别差值为mf0/5;判断(|mf0_cal-mf0|>(mf0/5))是否成立,如果(|mf0_cal-mf0|>(mf0/5))则判断动力传递异常;
当所述质量变化型物品质量除了燃料质量外,还包含其他物品的质量的时,也可参照上述方法计算获取;
本方案的有益意义:通过获取、处理所述车辆的质量变化型物品质量,可在燃料质量波动情况提高参数的计算精度,提高监控的灵敏度、准确度;尤其对于燃料电池式电动车辆,该技术方案可跟踪燃料电池中燃料质量的变化,具有重要意义。
9.进一步的,所述监控方法(#1)中参与所述计算的参数中包括滚阻系数、路面坡度中任意一种或两种参数。
本方案的实施说明:车辆运动平衡有多种实现方式:
如实施例3的计算公式:m1=(fq2-fq1)/(a2-a1)-m0;(公式A3-4-3)
如实施例15的计算公式:m2=((P2o_2/Vx2)-(P2o_1/Vx1))/(a2-a1)
通过上述实施例3或实施例15可归纳出:两次变速差值式车辆运动平衡计算公式:(m2=ΔF/Δa);该类计算公式,因采取两次变速差值式车辆运动平衡计算公式联合运算车辆质量值,公式中消除了滚阻系数f、路面坡度θ参数,计算简单,但须保证两次变速运行中的滚阻系数f、路面坡度θ值相等时计算才准确,当两次运行中θ或f不等时,该方式计算结果不准;且该类公司还有一重大缺陷,须在两次运行变速时才能运行,Δa=0时无法运行。
而实施例7、11、12或实施例41中的车辆运动平衡计算公式中包含滚阻系数、路面坡度,车辆在匀速和变速时均可计算,且结果相对准确,所以相对于实施例3或15具有更高的准确度、实用性。
本方案的有益意义:参与车辆运动平衡计算的系统运行参数组包括滚阻系数、路面坡度,比不包含该两参数时(通常以纵向加速度为核心计算参数的)的计算方案更能大幅度的提高监控准确度、灵敏度、适用范围。
10.进一步的,所述监控方法(#1)中所述测算对象为车辆质量、系统固有参数、质量变化型物品质量中任意一种参数。
本方案的有益意义:
将源动力参数(如燃料消耗率、气缸压力、发动机输出转矩、发动机输出功率、电磁转矩、电流、电气功率等)或机械运行参数(如纵向速度、纵向加速度等)作为测算对象是效果最差监控方案,测控难度/成本高,也降低了精度/性能;该类测算对象的测量联合运算值的幅值可能快速变化从而增大第一诱因的测量误差,通常还需要获取实测值/或指令值/或历史记录值进而设定参考值,参考值幅值也可能快速变化进而带来第二诱因的测量误差;且因联合运算值、参考值随时可能处于低幅值状态(相对于满量程测量)更容易造成第三诱因的测量误差,甚至监控失效;因为车辆质量在不同的运行流程中可能大幅度变化,如果将源动力参数或系统运行参数作为测算对象,又必须先获取车辆质量的值,从而导致第四诱因的测量误差,且使测算/监控系统更为复杂/高成本;
所述测算对象优选为车辆质量,车辆质量值在车辆当次运行中相对稳定,且便于车辆操作人员直观目视判断监控效果,大为提高监控可信度;
测算对象次优为系统固有参数(尤其滚阻系数或效率系数);滚阻系数、效率系数实质代表车辆机件的磨损状况、机件安全状况,且该参数在车辆运行中幅值变化不大,易于测控比较;但该种方式也存在上述第四诱因的测量误差,且不便于车辆操作人员直观目视判断监控效果;
其次是测算对象为质量变化型物品质量(燃料质量),因为燃料质量的变化相对缓慢,效果比将源动力参数或机械运行参数作为测算对象要好,但也需要随时跟踪测量当前实际值而设定参考值,存在第二诱因测量误差;且联合运算值和参考值均可能逼近零值(如油量不足时)无法准确计算/监控,存在第三诱因的误差和失效。
11.进一步的,所述监控方法(#1)中还包括下述11A1、11A2、11A3中任意一个或多个方案:
11A1.当所述测算对象为源动力参数或系统运行参数时,计算所述联合运算值所需求的车辆质量以车辆运动平衡为原理计算所得;
11A2.输出所述车辆质量的数值;
11A3.保存所述车辆质量的数值。
本方案的实施说明:
如果测算对象为源动力参数或系统运行参数时,联合运算值计算所需的车辆质量有多种获取方式,包括人工输入、系统预设等;但用车辆运动平衡计算获取车辆质量的值是较优选择,因为此方案可自动跟随运载物品质量的大幅度变化,提高动力传递异常监控准确度;
当测算对象为车辆质量时,车辆质量的数值即联合运算值;当测算对象为源动力参数或系统运行参数时,车辆质量的数值即参与所述运动平衡计算的车辆质量的值(通常为实际值);可将车辆质量的数值输出到车内人机界面、网络系统、通讯端口中;或将车辆质量的数值保存保存到车内存储设备、网络系统中等;
本方案的有益意义:
如果测算对象为源动力参数或系统运行参数时,用车辆运动平衡计算获取车辆质量的值是较优选择,可自动跟随运载物品质量的大幅度变化,提高动力传递异常监控准确度;
输出所述车辆质量的数值,便于操作人员直观的判断车辆动力传递状况,对于提高本监控方法的可信度有重大意义,有助于操作人员一眼识别当前的动力传递异常判断是否正常;
例如当体重70kg的司机单人驾车时,如果车辆显示运载质量为200KG15重如小牛,或为20KG轻如小绵羊,司机可立马识别是否正常;
例如电动大巴,如一个体重45KG的乘客上车,车辆显示新增质量为100KG或10KG,司机与乘客都可以很直观识别车辆运行是否正常;
例如无人驾驶的汽车在自动行驶中时,如果车辆总质量的计算值发生明显变化(如从1200KG变成1600KG或800KG),远程控制人员通过网络系统可实时识别车辆运行是否正常;
当然,如果单独的显示车辆质量的联合运算值,而不采用可自动触发的动力传递异常监控功能,则必然导致司乘人员需要时时刻刻目视关注车辆质量的显示值,反而影响车辆的安全运行;
保存车辆质量的联合运算值,如同飞机安全的黑匣子功能,便于事后分析
12.进一步的,所述监控方法(#1)中,实时执行所述监控方法。
本方案的实施说明:所述监控方法(#1)中步骤A和步骤B,既可以实时执行步骤A,延时执行步骤B;也可以步骤A和步骤B都延时(如1秒)再执行,也可以都实时执行;
本方案的有益意义:车辆高速运行时,监控的及时性、有效性高度关系到车辆运行安全、乘员生命;以尽快速度实时、循环执行具有重要意义。
13.进一步的,所述监控方法(#1)中还包括下述方案:识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效。
本方案的实施细节:
车辆在减速、或下坡运行时,很容易进入动力装置制动状态,或进入临界切换区;当燃料动力车辆的燃料动力参数为燃料消耗率或空气流量时,在制动状态时不便于用该类型的燃料动力参数计算测算对象的联合运算值;当用户觉得参数计算/监控不稳定时,可以自由选择设定/或取消非稳定驱动状态;该非稳定驱动状态包括动力装置制动状态、临界切换区中任意一种或两种状态;该非稳定驱动状态的具体识别方法,可参照前述内容进行;当车辆处于非稳定驱动状态时,可使本次监控无效;本发明所述无效,包括在任何位置中止测算、中止动力传递状况判断、或使动力传递状况判断结果无效等。
本方案的有益意义:现有公知技术对于车辆非稳定驱动状态的研究还处于盲区,因为车辆必然经常进入减速或下坡过程,经常进入非稳定驱动状态,所以识别所述车辆的非稳定驱动状态并屏蔽在该状态的监控,非常有必要,否则将大幅度升高监控系统的误报率,导致监控失效。
14.进一步的,所述监控方法(#1)中所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数。
本方案的实施说明:所述电机驱动参数,可包括电气功率、电磁转矩、电流等;可从电源装置、电机驱动装置、电机中任一装置获取;
本方案的有益意义:根据电机驱动参数监控车辆监控动力传递异常,成本低廉且测量精度高灵敏度高,比采用成本高昂的转矩传感器采集信号,具有重大成本优势和性能优势,对于车辆安全运行具有重大意义。
15.进一步的,所述监控方法(#1)中还包括下述步骤:获取所述车辆的运行环境信息;根据所述获取的联合运算值、所述参考值和所述运行环境信息判断是否发生动力传递异常中的动力传递故障情况。
该方案的实施细节说明:
动力传递异常通常包括车辆运行环境异常、动力传递故障(包括监控系统自身故障)等;车辆运行环境异常包括路况异常、载况异常、车辆打滑、侧倾等;所以可以通过获取所述车辆的运行环境信息排除路况异常、载况等异常情况;
典型路况异常:平坦路面上的道路减速带、超过一定体积的石头、砖块、树木等;典型载况异常:车辆运载人员/物品异常的滚动/跳动等;
运行环境信息的有多种获取方式:可通过相关的振动传感器、加速度传感器测量出车辆在运行中的相对于路面的颠簸度,可主动的识别路况异常情况;可通过光学、超声波、红外传感器、雷达等设施测量识别路况异常(如同倒车雷达可准确识别异物的高度、距离);可通过雨感传感器识别路面的滑湿度;可通过横向设置的倾角传感器或加速度传感器识别车辆的侧倾;车辆的打滑可通过车辆旋转部件的转速数据和实测的纵向速度的比对而获知;也可由操作人员通过目视、凭感觉识别区分上述情况;所述联合运算值的取值时间和所述运行环境信息的取值时间都在预设的时间范围内。
如所测量的外部环境信息均正常而发生了动力传递异常,则可直接判定车辆处于动力传递故障状况;动力传递故障主要包括:车辆旋转件的异常磨损,老化,爆裂,断裂、电机转子抱轴、发动机拉缸、驱动轮锁死、爆胎等;当车辆的动力传递故障监控机制确认发生动力传递故障,通常需要即刻启动减速、停车、故障告警等紧急处理方案;
如所测量的外部环境信息有异常情况而发生了动力传递异常,则可判定车辆当前的动力传递异常可能是因外部环境而引起;车辆可继续发出动力传递异常警示信息而非动力传递故障信息;同时车辆可继续进行监控运行判断动力传递异常是否随运行环境异常的消除而消除,如果不能同步消除或动力传递异常持续超过设定时间,则仍然可判定动力传递故障;
本方案的有益意义:根据所述获取的联合运算值、所述参考值和所述运行环境信息,直接判断是否发生动力传递故障,相较于后续的先判断动力传递异常再判断动力传递故障,可提高车辆在动力传递故障的安全响应速度。
16.进一步的,所述监控方法(#1)中所述动力传递异常处理机制包括启动动力传递故障监控机制。
该方案的实施细节说明:所述动力传递故障监控机制包括根据运行环境信息识别动力传递故障、根据时间滤波处理方式识别动力传递故障中任意一种或多种处理方式;在捕捉动力传递异常后再启动动力传递故障监控机制也是允许的;
本方案的有益意义:因为即使动力传递异常也需要提醒操作人员警觉/及时处理;不良的路况、不良载况也可能引起严重交通安全事故;一旦发生动力传递异常,即刻启动语音/或灯光指示系统以提醒操作人员注意安全,同时进一步排查是否存在动力传递故障。
17.进一步的,所述监控方法(#1)中所述计算是根据以车辆运动平衡为原理的模型进行计算。
本方案的实施说明:
测算对象的联合运算值有多种计算方式,一种是查表计算;如先预设车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数的关联表格;当输入其中任意两种参数时,可查表计算出另一参数的值;例如获取车辆的源动力参数、系统运行参数的值;根据该源动力参数、系统运行参数的值查表计算出车辆质量的联合运算值;
一种是用模型(也可称为数学公式)计算;本发明前述的实施例1~33、实施例41均为通过模型计算联合运算值;
本方案有益效果:因为不同车辆的原理、构造、车况、路况、载况千差万别;通过查表方式计算测算对象的联合运算值有很多局限性;一来表格的容量受限与硬件器件成本,二来表格中所有参数都需要预先设定或学习才能运行;表格容量大/参数设置越多,则硬件成本越高参数设置/学习成本越高;;
如果用车辆运动平衡模型,用数学计算方式获取测算对象的联合运算值,则只需预先设置好模型规则/或数学运算规则,调整好相关的参数值,相较于查表计算,可大幅度降低联合运算值的获取成本/或大幅度提高联合运算值获取精度低/动力传递异常监控判断灵敏度。
18.进一步的,前述4A2或5A1方案中中所述历史记录值由下述18A1、18A2中任意一种或多种方案生成;
18A1.由所述车辆在运行时生成;
18A2.当所述历史记录值中包括历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据时;所述历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据是以车辆运动平衡为原理计算所得;
本方案的实施说明:历史记录值有多种生成方式,可由生产厂家将同型号的车辆统一生成历史记录值,但即使同型号车辆也将面临参数一致性问题,尤其是出厂时间越长问题越严重;历史记录纸及参考值也可由电脑或网络系统模拟/仿真车辆运行虚拟推算,但虚拟推算值脱离了车辆真实运行条件,准确性欠佳;
本方案有益效果:如前文所述的2A1、2A2、2A3、2A4中方案所提供方案,使用本车辆自动生成的历史记录值(如历史记录实际值和历史记录关联因子值),和根据以车辆运动平衡为原理计算所得历史记录值(如历史记录差值和历史记录原值),比其他方案所取得的历史记录值更能提高动力传递异常监控效果;
根据前述源动力组合型参数的描述,电气功率可组合出电气能量,燃料消耗率可组合出燃料消耗量,驱动功率可组合出燃料驱动能量;本发明也允许使用能量类型的源动力组合型参数(如某一时间段的电能消耗、或某一时间段的燃烧能量、或某一时间段的油耗、或某一时间段做功的总和)作为测算对象,从动力传递异常监控变为能量传递异常监控;动力与能量从物理概念容易混淆,但是对于车辆运行来说,两者的意义完全不同;动力是能量对时间的微分,具有瞬间-快速的概念,能量是动力在时间上的累计,具有时间延滞-慢速的概念;即使以秒为单位,以每秒消耗的能量作为测算对象/直接监控对象,正如前文分析内容,车辆以120KM的时速运行时可能1秒即33米,33米的距离足以越过公路护栏、足以坠入公路边的悬崖或江河湖海中,1秒足以产生严重的安全事故;从车辆运行参数的取值、计算精度来说,33米也足以越过坡峰从上坡变成下坡,θ值由正变负,因为车辆运动平衡原理的典型计算公式中坡阻分量(m2*g*sinθ)的存在,车辆上坡时与下坡时源动力参数将发生大幅变化,上坡时的源动力参数用于下坡时动力传递异常监控毫无意义,甚至得出相反的、错误的判断;同理,因为变速分量(m2*a)的存在,纵向加速度a值变化前的源动力参数用于a值变化后时动力传递异常监控毫无意义;所以用本发明提供的方案进行动力传递异常监控,最好使用瞬间值源动力参数(如瞬间功率、瞬间转矩、瞬间驱动力、瞬间电流等)进行实时动力传递异常监控;如果使用能量类型的源动力组合型参数进行动力传递异常监控效果,则需将能量累计的时间控制得越小越好(如100毫米、10毫秒、1毫秒、0.1毫米),如果使用100KM的总油耗、100KM的电能、100KM的平均功率等参数,对于车辆安全运行至关重要的瞬时动力传递异常监控,将毫无预警意义,最多只能起到事后检查、善后分析的功能。
如果用能量类型的源动力组合型参数作为测算对象进行动力传递异常,也需具备核心括号内步骤(以车辆运动平衡为原理计算联合运算值、设定包含动力传递状况识别数据的参考值、根据联合运算值和参考值判断动力传递状况是否异常、对动力传递状况的判断结果有明确的处理方案)可参照下述实施例42:
实施例42:本监控方法包括步骤A、B、C;
步骤A:本步骤包括步骤A1、步骤A2、步骤A3;
步骤A1:先获取(读取或测量)同一时间范围内的各参数(m1,m0,mf0,g,μ1,θ,a,fw,V1,Km,Ke)的值(如车辆为插电式纯电动车辆,可将mf0设零或直接取消该项),并根据所获取的各参数值,计算电机的电气功率的联合运算值Pm_cal,计算公式如下:
m2=m1+m0+mf0,
Pm_cal=(m2*g*μ1*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw)*V1/(Km*Ke)
进而将联合运算值Pm_cal(进行积分运算)获取在2秒之内的电气能量值EM1_cal,EM1_cal为间接联合运算值;
步骤A2:在上述获取Pm_cal和EM1_cal值同时;获取(读取动力控制装置测算所得数据或用功率表测量)电气功率实际值Pm_r,进而通过Pm_r积分运算获取与EM1同时期的2秒内的电气能量的实测值EM2,或者用有功电表直接测量而获取EM2值;EM2作为参考值中实际值;设定动力传递状况识别差值EM_def3:EM_def3=EM2/10;设定动力传递状况识别上限值EM_ref1:EM_ref1=EM2+EM_def3;设定动力传递状况识别下限值EM_ref2:EM_ref2=EM2-EM_def3;
步骤A3:进行下述4个动力传递状况判断条件中任意一个或多个:判断条件1:((EM1_cal-EM2)>EM_def3)、判断条件2:((EM1_cal-EM2)<(-EM_def3))、判断条件3:(EM1_cal>EM_ref1)、判断条件4:(EM1_cal<EM_ref2)
步骤B:如步骤A4中4个动力传递状况判断条件中任一判断结果为是,则启动动力传递异常处理机制(如语音报警等);
实施例42的替代方案1:如车辆为燃料动力车辆时,可用发动机内燃料消耗率fm1替代电机的电气功率,用燃料能量替代电气能量,用Kf1替代Ke;可将实施例42中联合运算公式改写成如下:
fm1_cal=(m2*g*μ1*cosθ+m2*g*sinθ+m2*a+fw)*V1/(Km*Kf1),
进而将联合运算值fm1_cal(进行积分运算)获取在2秒之内的燃料能量值EM1_cal从而实现用燃料能量来进行动力传递异常监控;
实施例42的替代方案2:,可将能量计算的时间周期从2秒设为1秒、0.1秒、0.01秒等;时间越长,如超过5秒10秒等,则失去了动力传递异常监控的意义;时间越短,动力传递异常监控响应越快,但是联合运算值、实测值、参考值的(四个诱因所致)测量误差将越大/效果越差;由此可见,将源动力参数或将源动力组合型参数(如能量)作为测算对象的动力传递异常监控效果,远不如将车辆质量或系统固有参数作为测算对象。
在上述动力传递监控方法和系统中,允许系统根据需要切换测算对象,甚至同时启用多个测算对象,进行多个不同测算对象的多个动力传递状况判断;如既允许以车辆质量作为测算对象进行动力传递状况判断和监控,同时也允许以滚阻系数作为另一个测算对象进行另一个动力传递状况判断和监控,只要任意一个动力传递状况判断结果为动力传递异常,则启动动力传递异常处理机制;
在监控过程中,也允许系统切换源动力参数,如车辆低速高转矩运行时,可以用转矩类型的参数作为源动力参数;如车辆以高速低转矩运行时,可以用功率类型的参数作为源动力参数,以提高测算对象的联合运算值计算精度,提高动力传递异常监控的灵敏度;
也允许以同一个测算对象,采用多个源动力参数同时进行同一个测算对象的多个联合运算值的测算,进行多个动力传递状况判断和监控;如在外部电网供电的高铁中,以车辆质量为测算对象,以电机的电磁转矩Te作为源动力参数构建一个动力传递状况判断和监控#100系统,则该系统可以监控电机及后端机械传动系统;同时以电源输入电气功率P3i作为为源动力参数构建另一个动力传递状况判断和监控#101系统,则该系统可以同时监控高铁的电源装置、电机驱动装置、电机及后端机械传动系统;如果仅仅启用#100系统(未启用#101系统)监控电机及后端机械传动系统,则可直接用P3i和电机的电气功率Pm和效率系数k31验证高铁的电源装置、电机驱动装置的动力传递状况是否正常,验证方法为判断((P3i*k31)-Pm)的计算结果是否超过预设阀值(如P3i/20),如超过则电源装置或电机驱动装置运行异常;
如燃料动力车辆中,以气缸压力F1为燃料动力参数构建一个动力传递状况判断和监控#102系统,监控燃料发动机活塞及后端机械传动系统;同时根据燃料喷射系统的燃料输入端的燃料消耗率fm2和能量转化系数Kf2判断燃料喷射系统和发动机气缸内燃烧系统的动力传递状况是否正常,判断((fm2*Kf2)-(F1*Kf3*R0*n1/9.55))是否超过预设阀值(如(F1*Kf3*R0*n1/9.55)/20),如超过则燃料喷射系统或发动机气缸内燃烧系统异常。
总体而言,在本发明提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法及系统的基础上,根据车辆的动力传递原理,进行逐层或多层的动力传递异常监控,可在车辆运行参数未超过安全极限阀值时,便于对车辆的整体动力系统、机械传动系统进行全方位的灵敏而准确的保护。
19.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时的监控系统(#19),所述监控系统包括测算对象联合运算值获取模块(1)、动力传递状况判断模块(2);所述监控系统还包括动力传递异常处理模块(3)、输出模块(4)、保存模块(5)中的任意一种或多种模块;
所述测算对象联合运算值获取模块(1)具有下述功能:获取所述车辆的测算对象的联合运算值;所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;所述联合运算值是以车辆运动平衡为原理计算所得;
当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
所述动力传递状况判断模块(2)具有下述功能:根据所述获取的联合运算值和所述测算对象的参考值判断所述车辆的动力传递状况是否异常;所述参考值包括动力传递状况识别数据;
所述动力传递异常处理模块(3)具有下述功能:如所述判断结果包括是,则启动设定的动力传递异常处理机制;
所述输出模块(4)可输出所述动力传递状况判断模块(2)的判断结果;
所述保存模块(5)可保存所述动力传递状况判断模块(2)的判断结果。
20.进一步的,所述监控系统(#19)还具有下述20A1至20A17中任意一种或多种功能:
20A1.所述监控系统具有下述20A1_1、20A1_2、20A1_3、20A1_4中任意一种或多种功能:
20A1_1.将所述联合运算值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
20A1_2.将所述测算对象的实际值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
20A1_3.将所述联合运算值中联合运算原值与所述测算对象的实际值的差值进行输出、保存中任意一种或多种处理;
20A1_4.将所述联合运算值取值时同一时间范围内的所述车辆的动力传递状况关联因子的值进行输出、保存中任意一种或多种处理。
20A2.获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述联合运算值所需求的参数;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;
20A3.当所述测算对象为源动力参数、机械运行参数、质量变化型物品质量中任一参数时,所述监控系统能实现下述20A31、20A32中任一功能:
20A31.根据所述测算对象的实测值、指令值、实测推算值中任意一种或多种数据设定所述参考值,且所述参考值的取值时间与所述联合运算值的取值时间在预设的时间范围内;
20A32.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;当所述历史记录值中包含历史记录原值、历史记录实际值中任意一种或两种数据且根据所述数据设定参考值中实际值或/和动力传递状况识别值时,所述数据的取值时的车辆运行条件与所述联合运算值的取值时的车辆运行条件的差异度低于预设阀值;
20A4.当所述测算对象为车辆质量、系统固有参数中任一参数时,所述监控系统能实现下述20A41、20A42、20A43、20A44、20A45中任意一种或多种功能:
20A41.根据所述测算对象的历史记录值设定所述参考值;
20A42.根据满足设定条件时所获取的联合运算值设定所述参考值;
20A43.根据出厂默认值所得的系统预设值设定所述参考值;
20A44.根据人工设定值而设定所述参考值;
20A45.根据模糊算法设定所述参考值;
20A5.获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述参考值、所述联合运算值、所述判断结果中任意一个或多个数据;
20A6.获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联;
20A7.参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量;
20A8.参与所述计算的参数中包括滚阻系数、路面坡度中任意一种或两种参数;
20A9.所述测算对象为车辆质量、系统固有参数、质量变化型物品质量中任意一种参数;
20A10.具有下述20A101、20A102、20A103中任意一种或多种功能:
20A101.当所述测算对象为源动力参数或系统运行参数时,计算所述联合运算值所需求的车辆质量以车辆运动平衡为原理计算所得;
20A102.输出所述车辆质量的数值;
20A103.保存所述车辆质量的数值;
20A11.所述监控系统能实时执行;
20A12.识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效;
20A13.所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数;
20A14.获取所述车辆的运行环境信息;根据所述联合运算值、所述参考值和所述运行环境信息判断是否发生动力传递异常中的动力传递故障情况;
20A15.所述动力传递异常处理机制包括启动动力传递故障监控机制;
20A16.所述计算是根据以车辆运动平衡为原理的模型进行计算。
20A17.所述20A3、20A4功能中所述历史记录值由下述20A171、20A172中任意一种或多种方案生成:
20A171.由所述车辆在运行时生成;
20A172.当所述历史记录值中包括历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据时;所述历史记录原值、历史记录差值中任意一种或多种数据是以车辆运动平衡为原理计算所得。
本发明所提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法及系统的有益效果:
通过对车辆的动力传递状况进行深入研究分析:车辆的运行实质就是能量传递和动力传递过程;车辆由动力装置驱动运行时,先从能源供应装置(燃料供应装置或电源装置)将能源传送到动力装置(燃料发动机或电机),动力装置将能源转化为动力,再经机械传动系统逐级传递,进而驱动车辆移动;车辆的能源供应装置和动力装置代表动力的供应者,机械传动系统代表动力的传递者,被驱动的车辆(连同装载的人员和物品)代表动力的受体;
本发明提供的监控方法的步骤A中包含步骤:获取所述车辆的测算对象的以车辆运动平衡为原理计算所得联合运算值,所述车辆运动平衡原理实质为能量守恒原理和牛顿第二定律(F=m*a)和车辆运行特征三者的结合;在车辆运动平衡计算中,车辆源动力参数代表动力的供应信息,车辆质量代表动力受体最基本属性,车辆的系统运行参数代表动力传递的基础条件和车辆在动力作用下产生的运动结果(如纵向速度、纵向加速度等);
如果车辆的旋转工作型动力或传动部件在高速运行中发生异常磨损或变形/运行阻力增大/效率变低时:假如监控系统以源动力参数作为测算对象,则在其他相关的车辆运行条件(如车辆质量、路面坡度、风阻、纵向速度、纵向加速度等)不变时,必然要耗费更多的动力而造成源动力参数的实际值与车辆运动平衡计算所得联合运算值的偏差值增大;假如监控系统以机械运行参数中纵向速度作为测算对象,如车辆输出的动力也即源动力参数的实际值不变以及其他相关的车辆运行条件(如车辆质量、路面坡度、风阻、纵向加速度等)不变时,则可能导致车辆的纵向速度的实际值与车辆运动平衡计算所得联合运算值的偏差值增大;假如以车辆质量作为测算对象以及其他相关的车辆运行条件(如路面坡度、风阻、纵向加速度等)不变时,则当动力也即源动力参数的实际值增大时/或者车辆的纵向速度的实际值降低时,则将导致车辆运动平衡计算所得车辆质量联合运算值变化;所以通过将测算对象的联合运算值与参考值(其根据实际值而设定,且包含动力传递状况识别数据)进行比较,就可判断出所述车辆运行中的动力传递状况是否异常,并且通过后续的动力传递状况判断后的处理步骤可及时实现动力传递异常监控和预警;
因为参考值是根据测算对象的实际值(并非根据安全极限阀值)而设定的,允许其远小于安全极限阀值;所以车辆运行参数未超过安全极限阀值时,也便于实现对(包括车辆的旋转工作型动力或传动部件运行故障所导致的)车辆动力传递异常进行监控和早期预警,便于尽量避免发生更严重的、不可预测的安全事故(包括断轴、车毁人亡等);如同人体医学的癌症诊断,如果晚期才发现通常意味生命终结,如果早期发现通常意味生命正常存活;所以本技术方案对于车辆的安全运行具有重要的实际意义。
本发明所提供的技术方案,不仅仅便于进行动力系统、旋转工作型动力或传动部件的动力传递异常监控;相较于依靠气压或轮速变化进行胎压监控的现有技术,本发明技术方案可以包含检测轮胎形变导致的运行力变化的监控方案,提供了一种新的充气轮胎的安全监控技术,还填补了现有的胎压监控方案不便于监控刚性驱动轮(如高铁、动车、普通列车、履带式车辆等)的监控盲区。
因为电气动力参数,尤其是电机驱动参数的运用通常属于电力电子领域行业知晓的技术,便于低成本、高精度的测量、获取;车辆运动平衡计算,属于整车车辆运行控制领域行业技术;本发明创造性的将电气动力参数、尤其是电机驱动参数与车辆运动平衡计算相结合,进而创造性的应用于一个全新的车辆的动力传递异常监控领域,对于车辆运行安全具有重要意义。
本发明要解决的技术问题之二是提供一种能提高测算精度或降低测算成本的车辆运行参数的测算方法;
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
21.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时的车辆运行参数的测算方法(#21),所述测算方法包括步骤:
获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述车辆的测算对象的联合运算值所需求的参数;所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;所述计算是以车辆运动平衡为原理的计算;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;且所述测算方法满足下述A1、A2、A3、A4中任意一个或多个条件:
A1.获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联;
A2.当所述测算对象为运载物品质量、源动力参数、系统运行参数中任一参数时,参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量;
A3.识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次测算无效;
A4.所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数。
本发明所述使本次测算无效,包括在任意步骤中止测算、或使测算结果无效等多种方案。
22.进一步的,所述测算方法(#21)还还包括下述步骤:获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述联合运算值。
23.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时的车辆运行参数的测算系统(#23),所述测算系统包括输入参数获取模块(1)、计算模块(2);
所述输入参数获取模块(1)具有下述功能:获取所述车辆的输入参数的值;所述输入参数为计算所述车辆的测算对象的联合运算值所需求的参数;所述测算对象是所述车辆的车辆质量、源动力参数、系统运行参数中任意一种参数;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
所述计算模块(2)具有下述功能:所述计算是以车辆运动平衡为原理的计算;根据所述获取的输入参数的值计算出所述联合运算值;
且所述测算系统满足下述A1、A2、A3、A4中任意一个或多个条件:
A1.获取动力装置运行工况,将动力装置运行工况与所述计算关联;
A2.当所述测算对象为运载物品质量、源动力参数、系统运行参数中任一参数时,参与所述计算的参数中包括质量变化型物品质量;
A3.识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次测算无效;
A4.所述电机驱动参数包括电气功率、电磁转矩、转矩电流分量中任意一种或多种参数。
24.进一步的,所述测算系统(#23)还具有下述功能:获取所述车辆的动力传递状况关联因子的值,根据不同的动力传递状况关联因子的值调整所述联合运算值。
本发明提供的一种车辆由动力装置控制运行时的车辆运行参数的测算方法和系统的有益效果:
该方法和系统,是基于本发明所提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法和系统所包含的方法和系统;
本技术方案中A1方案相较于现有公知技术可在车辆因减速或下坡进入制动状态时大幅度提高参数测算的准确度和可信度;
本技术方案中A2方案相较于现有公知技术可以在燃料质量波动时提高运载质量测算的精度和准确度;
本技术方案中A3方案,对于增加参数测算结果的可信度、避免因在非稳定驱动状态下导致的测算出错具有重要意义;
本技术方案中A4方案,根据电气功率测算参数相对于现有公知技术可提高车辆在高速运行时的测算精度从而提高监控灵敏度;因为车辆速度越高则驱动力降低/转矩降低/电流幅值变低从而导致以转矩(或电流)测算参数时精度降低;
根据电磁转矩、转矩电流分量测算参数相对于现有公知技术可大幅度降低的参数测算成本和提高测算精度;因为普通的电机电流中包含励磁分量,通常需要配合额外设置的电压测量系统、功率因素测量系统才能得到有功功率;
车辆运行参数中车辆质量的低成本或高精度的测算,不仅仅可用于本发明所提供的动力传递状况监控中,也可以用于各种动力传动系控制、能量管理控制、变速器控制、制动控制及稳定性控制、自适应巡航控制(ACC)系统或自动换道(LCX)系统、ABS控制等;车辆运行参数中效率系数、滚阻系数的的低成本或高精度的测算对于车辆安全监控具有重要意义。
本发明要解决的技术问题之三是提供一种简便的监控车辆超载的技术方案;
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
25.本发明提供一种车辆由动力装置控制运行时超载的监控方法(#25),所述监控方法包括步骤:
A.获取所述车辆的车辆质量的联合运算值,所述联合运算值是根据源动力参数和系统运行参数以车辆运动平衡为原理计算所得;根据所述获取的联合运算值和所述车辆的车辆最大载重安全许可值判断所述车辆是否超载;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
B.进行下述B1、B2、B3中任意一种或多种方案处理:
B1.如所述判断结果包括是,则启动设定的超载处理机制;
B2.输出所述判断结果;
B3.保存所述判断结果。
26.进一步的,所述监控方法(#25)识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效。
本技术方案的有益效果为:现有公知技术对于车辆非稳定驱动状态的研究还处于盲区,因为车辆必然经常进入减速或下坡过程,经常进入非稳定驱动状态,所以识别所述车辆的非稳定驱动状态并屏蔽在该状态的监控,非常有必要,否则将大幅度升高监控系统的误报率,导致监控失效。
27.本发明还提供一种车辆由动力装置控制运行时超载的监控系统(#27),所述监控系统包括车辆质量的联合运算值获取模块(1)、超载判断模块(2);所述监控系统还包括超载处理模块(3)、输出模块(4)、保存模块(5)中的任意一种或多种模块;
所述车辆质量的联合运算值获取模块(1)具有下述功能:获取所述车辆的车辆质量的联合运算值,所述联合运算值是根据源动力参数和系统运行参数以车辆运动平衡为原理计算所得;当所述动力装置为电机时所述源动力参数包括电机驱动参数、后端的电气动力参数中任意一种或两种参数;当所述动力装置为混合动力装置时所述源动力参数包括混合动力参数;
所述超载判断模块(2)具有下述功能:根据所述获取的联合运算值和所述车辆的车辆最大载重安全许可值判断所述车辆是否超载;
所述超载处理模块(3)具有下述功能:如所述判断结果包括是,则启动设定的超载处理机制;
所述输出模块(4)可输出所述超载判断模块(2)的判断结果;
所述保存模块(5)可保存所述超载判断模块(2)的判断结果。
28.进一步的,所述监控系统(#27)识别所述车辆的非稳定驱动状态,当所述车辆处于非稳定驱动状态时使本次监控无效。
本技术方案的实施说明:
本技术方案与前述的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法和系统,具有部分相同的技术特征,如前述技术方案中获取所述车辆的测算对象的联合运算值的方案,包含了本技术方案中获取所述车辆的车辆质量的联合运算值的方案,两者联合运算值的都是以车辆运动平衡为原理计算所得;
但是后续的步骤中,本技术方案的超载判断,与前述技术方案的动力传递状况判断,两者又有本质、重大区别;
超载判断的目的如下:判断车辆所载人员/物品是否超重;
超载判断的技术方案:基准的设置方式:根据车辆法定载重量,也即某种安全极限阀值设置判断基准;具体触发方式:只要车辆质量超过1.0倍车辆最大法定载重量即启动报警;
超载判断的输出动作:输出超载信号,提醒司乘人员减少运载人员/物品质量。
超载判断的对于动力传递状况故障识别的效果:如本发明背景说明中所示典型状况,当车辆的旋转工作型动力或传动部件在高速运行中发生异常磨损或变形/运行阻力增大/效率变低时,如车辆质量联合运算值由4人变为6人/480KG/车辆动力传递状况严重故障/继续运行可能发生严重的、不可预测的安全事故(包括断轴、车毁人亡等)/急需警示处理,车辆的超载系统会报告:情况正常/未超载;当3人坠车/车辆质量联合运算值变为80KG时,车辆的超载系统也会报告:情况正常/未超载。所以常规的超载系统对车辆动力传递异常(特别是动力传递故障)监控保护几乎无效。
本发明所述动力传递状况异常判断;
动力传递状况判断目的:识别车辆的动力或传动系统的工作异常乃至故障;
动力传递状况判断的参考值的设置方式:动力传递状况识别值要求尽量靠近车辆质量的实际值,且该值可跟随车辆质量实际值柔性漂移;动力传递状况识别值既可远小于车辆最大法定载重量,也可大于车辆最大法定载重量;如车辆短期在1.5倍额定负载工作,则动力传递状况识别范围可设在1.4到1.6倍负载值之间;与固定式、极限式的车辆最大法定载重量设置基准是完全不同的。
本技术方案的有益效果:车辆的超载监控,虽然对于动力传递异常监控没有效果,但是超载也是影响车辆安全的重要诱因之一,车辆超载了则导致控制性能变差,制动效果差、超负荷易于损坏;本技术方案提供一个自动而无需人工干预的超载保护系统,可自动监控超载,并发出语音提示告警,还可以将告警信息传输到网络系统,从而利于与车辆运行相关的人员或机构(如驾乘人员、运营管理方、交警、故障诊断中心)及时发觉超载安全运行隐患,保障车辆的运行安全;优于现有靠人工计算乘客数量或磅秤称量运载质量的超载监控方案;尤其是用低成本、易测量的电机驱动参数监控超载,相对于现有技术更是大幅度进步。
因为电气动力参数,尤其是电机驱动参数的运用通常属于电力电子领域行业知晓的技术,便于低成本、高精度的测量、获取;车辆运动平衡计算,属于整车车辆运行控制领域行业技术;当前主流的超载监控通常属于车辆运营管理范畴(基本与技术无关,通常由人工目视进行);本发明创造性的将电气动力参数、尤其是电机驱动参数与车辆运动平衡计算相结合,进而而超载监控相结合,对于车辆超载的运营管理具有重要意义。
因为现代车辆均具有成熟的动力控制装置、中央控制器、导航系统、网络传输系统;具有成熟的软件硬件平台、动力控制装置内部具有成熟源动力参数测量系统、成熟的车内人机交互界面(显示或语音方式);
所以本发明提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控方法、一种车辆超载的监控方法既可以在独立的设备中运行,也可以集成入现有的中央控制器、或动力控制装置、或导航系统、或其他车载电子设备中运行。
所以本发明提供的一种车辆由动力装置控制运行时的监控系统、一种车辆超载的监控系统,既可以作为独立的设备存在,也可以集成入现有的中央控制器、或动力控制装置、或导航系统、或其他车载电子设备中。
因为现有技术,可以便利实现参数网络传输,所以本发明提供的上述所有技术方案,也完全可以在各种有线或无线的移动3G、4G网、互联网、物联网、车联网、交警网络中心、运营管理中心、车辆故障诊断中心、GPS网、车内网、局域网(等各种网络云端)中实现。通过网络系统来实现本发明技术方案,既可适用于有人驾驶车辆的网络监控,也可适用于无人驾驶的智能车辆的网络监控;
本发明所提供技术方案,基本上可以在硬件新增成本远低于车辆制造成本的情况下实现,可以大幅度的提高车辆的安全运行系数,利于保障车辆乘员的生命财产安全,降低交警、运营部门管理成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。