CN106352934A - 插电式混合动力车的燃油经济性测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统及方法，其中该系统包括CAN数据采集装置，其用于实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器；微处理器用于根据CAN数据来计算电能消耗；油耗计量装置，其用于实时检测整车运行时的燃油消耗量并传送至微处理器；GPS装置，其用于实时检测整车的地理位置信息并传送至微处理器；微处理器用于根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
Description
技术领域
本发明属于车辆性能测试领域，尤其涉及一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统及方法。
背景技术
随着插电式混合动力汽车的发展和应用，对于混合动力汽车的性能测试也越来越重要。插电式混合动力公交车的经济性测试是混合动力汽车性能测试中十分重要的一部分。插电式混合动力汽车是一种新能源车辆，与传统的汽车有很大的不同。最大的不同点在于它包括发动机和动力电池两套动力供应装置，并且动力电池能够储存来自发动机输出的能量。所以，其整体的燃油经济性包括实际测量的燃油消耗和消耗的电能折算的油耗。并且，燃油经济性是评价插电式混合动力汽车经济性的主要测试指标。
现有的整车燃油经济性测试方法中不包括插电式混合动力车的经济性测试方法。在传统车辆燃油经济性测试的方法的基础上，结合插电式混合动力车的特点，加以改进，形成了一种插电式混合动力车燃油经济性测试的方法。现有的整车燃油经济性测试方法中大多只是使用油耗计来实时计量燃油的消耗，从而得到车辆的百公里油耗。而对于插电式混合动力汽车而言，油耗计测量得到的百公里油耗并不能代表整车的经济性，其中还必须包括将电能消耗折算得到的燃油消耗。而已有的测试方法中，不能精确地测量车辆在测试过程中电量的消耗。
发明内容
为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统及方法。本发明能够精确而简便的测量插电式混合动力车的燃油经济性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，包括：
CAN数据采集装置，其用于实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器；所述CAN数据包括动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态；
所述微处理器用于根据CAN数据来计算电能消耗；
油耗计量装置，其用于实时检测整车运行时的燃油消耗量并传送至微处理器；
GPS装置，其用于实时检测整车的地理位置信息并传送至微处理器；
所述微处理器用于根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
所述CAN数据采集装置包括CAN总线，所述CAN总线与插电式混合动力车的电子控制单元ECU相互通信。
所述电子控制单元ECU与动力电池检测单元相连，所述电池检测单元用于实时检测动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态。
所述油耗计量装置包括重量传感器，所述重量传感器用于检测外接油箱的实时质量，所述外接油箱分别通过进油管和出油管与插电式混合动力车的油箱相连通。
所述插电式混合动力车的燃油经济性测试系统还包括车速采集装置，所述车速采集装置包括速度传感器，其用于实时检测整车的车速并传送至微处理器。
一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，包括：
选取若干段确定长度的测试道路；
CAN数据采集装置实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器，微处理器根据CAN数据来计算电能消耗；其中，CAN数据包括动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态；
油耗计量装置实时采集各段长度确定的测试道路上的燃油消耗量；
GPS装置实时检测整车的地理位置信息；
微处理器根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
所述CAN数据还包括各段测试道路上的燃油消耗量。
微处理器还将接收到的CAN数据中的燃油消耗量与油耗计量装置传送来的燃油消耗量进行做差，并舍弃得到差最大所对应的测试道路。
在各段测试道路上完成整车的整个工况测试。
油耗计量装置的重量传感器检测外接油箱的实时质量，其中，外接油箱分别通过进油管和出油管与插电式混合动力车的油箱相连通。
外接油箱内的燃油与插电式混合动力车油箱的燃油为同一种燃油。
本发明的有益效果为：
(1)本发明采用分段测试的方法，降低了对测试路段长度的要求；采用GPS装置实时检测整车的地理位置信息，并计算出测试道路的坡度来消除坡道的影响，降低了对测试路段坡道的要求。
(2)本发明在传统车辆燃油经济性测试方法的基础上，采用整车运行CAN信号分析的方法，提高了插电式混合动力车的燃油经济性测试的准确性。首先，可以准确的得到车辆测试的电能消耗量；其次，整车CAN信号分析方法得到的油耗数据可以作为计量法的参考，从而对计量数据进行取舍，以提高计量数据的精度；再次，通过整车CAN信号的分析，可以在不便于或无法安装称重计量装置的情况下对车辆燃油经济性进行快速评估。
附图说明
图1是本发明的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统结构示意图；
图2是本发明的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法流程图；
图3是本发明的CAN数据采集装置电路连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
图1是本发明的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统结构示意图。如图1所示的一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，包括：
CAN数据采集装置，其用于实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器；所述CAN数据包括动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态；
所述微处理器用于根据CAN数据来计算电能消耗；
油耗计量装置，其用于实时检测整车运行时的燃油消耗量并传送至微处理器；
GPS装置，其用于实时检测整车的地理位置信息并传送至微处理器；
所述微处理器用于根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
其中，CAN数据采集装置包括CAN总线，所述CAN总线与插电式混合动力车的电子控制单元ECU相互通信。
电子控制单元ECU与动力电池检测单元相连，所述电池检测单元用于实时检测动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态。
油耗计量装置包括重量传感器，所述重量传感器用于检测外接油箱的实时质量，所述外接油箱分别通过进油管和出油管与插电式混合动力车的油箱相连通。
插电式混合动力车的燃油经济性测试系统还包括车速采集装置，所述车速采集装置包括速度传感器，其用于实时检测整车的车速并传送至微处理器。
本发明采用分段测试的方法，降低了对测试路段长度的要求；采用GPS装置实时检测整车的地理位置信息，并计算出测试道路的坡度来消除坡道的影响，降低了对测试路段坡道的要求。
本发明在传统车辆燃油经济性测试方法的基础上，采用整车运行CAN信号分析的方法。首先，可以准确的得到车辆测试的电能消耗量；其次，整车CAN信号分析方法得到的油耗数据可以作为计量法的参考，从而对计量数据进行取舍，以提高计量数据的精度；再次，通过整车CAN信号的分析，可以在不便于或无法安装称重计量装置的情况下对车辆燃油经济性进行快速评估。
图2是本发明的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法流程图。如图2所示的一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，包括：
选取若干段确定长度的测试道路；
CAN数据采集装置实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器，微处理器根据CAN数据来计算电能消耗；其中，CAN数据包括动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态；
油耗计量装置实时采集各段长度确定的测试道路上的燃油消耗量；
GPS装置实时检测整车的地理位置信息；
微处理器根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
所述CAN数据还包括各段测试道路上的燃油消耗量。
微处理器还将接收到的CAN数据中的燃油消耗量与油耗计量装置传送来的燃油消耗量进行做差，并舍弃得到差最大所对应的测试道路。
在各段测试道路上完成整车的整个工况测试。
油耗计量装置的重量传感器检测外接油箱的实时质量，其中，外接油箱分别通过进油管和出油管与插电式混合动力车的油箱相连通。
外接油箱内的燃油与插电式混合动力车油箱的燃油为同一种燃油。
具体地，下面给出本发明的一个详细的实施例：
1、测试任务需求。本测试为车辆经济性测试，具体为：在混合动力公交车半载且外界不对其充电的情况下，对其燃油经济性的测试。
2、测试任务需求分析。为保证测试任务的顺利进行，要综合考虑以下关键因素：被测试车辆车况、测试设备和测试环境。
测试设备中，燃油流量计精度较高，但是价格昂贵；采用称重法，成本低，但是精度较差。整车CAN数据的分析计算得出的油耗，可以作为测量值的参考，以便对测量数据进行取舍。测试环境方面，主要考测试路段的长度和坡度的影响。汽车试验场能满足测试场地的要求，但是使用费用昂贵；选取一般路段作为试验路段，路面一般不够平直，且长度不够，但是测试成本较低。
3、测试方案制定。首先，选取测试场地。考虑节约成本，选择一段较长且较平直的道路作为测试路段。由于受实际情况所限，一般路段的长度和平直度并不能满足测试国家标准。所以采用分段多次测试取平均的方法，实现完整工况的测试，并借助GPS装置，消除坡道的影响。其次，进行CAN数据采集设备的连接和油耗测量设备的安装。本测试采用称重法计量油耗，同时参考CAN数据计算得出的油耗，对实际运行线路上油耗进行快速的评估。再次，进行滑行试验。最后，进行“中国典型城市工况”测试。测试人员要求为：包括驾驶员在内，至少需要两个人进行测试。
4、具体测试的实施。首先，数据采集设备的正确连接，建立车辆运行数据采集系统；采集整车CAN数据的设备及相应软件包括：笔记本电脑、CAN数据采集装置及其配套软件、CAN转USB装置、车速跟踪软件等。油路改装，建立实时燃油消耗计量系统。其次，进行滑行测试，包括初速度为50km/h的在挡滑行和空挡滑行，每种情况各测试五组。分析滑行数据，主要测试其滑行距离是否满足要求，以判断该测试车辆的传动系和行驶系等是否良好。最后，在车况良好的情况下，驾驶车辆使其速度跟随测试工况车速，并且误差不超过2km/h。由于测试工况的总里程较长，不方便一次将整个工况测完，所以根据所选取的测试路段的长度，采用按先后顺序分段测试的方法进行测试。保证有效测试不少于五组。
5、数据记录。包括通过CAN数据采集装置采集车辆运行的CAN数据以及实测燃油消耗量的记录。
6、数据处理。对采集的车辆运行CAN数据的错误数据的剔除、排除信号的干扰、格式转换、剪切和拼接，并且保证与“中国典型城市工况”相符合。通过CAN总线数据分析程序将处理好的数据进行计算分析，从而得到“中国典型城市工况”下的CAN总线数据计算百公里油耗R1(L/100km)。将实时燃油消耗计量数据进行计算，可得在“中国典型城市工况”下的计量百公里油耗R2(L/100km)。
7、最终燃油经济性的计算。参照GB/T 19754-2005《重型混合电动汽车能量消耗量试验方法》，最终百公里燃油消耗量以R2为准，并加上消耗的电量折算的油耗。最终整车的百公里油耗为：其中，R2为油耗计量装置实时检测整车运行时的百公里燃油消耗量，R2k为第k组油耗计量装置实时检测整车运行时的百公里燃油消耗量；n为有效的测试总组数，n为大于1的正整数，k为1，2，…n；Ek为每组完整的测试所消耗的电能(kwh)，Ek＝Ubatt(SOC0-SOC1)Qbatt/1000；
Ubatt为动力电池平均电压(V)，Qbatt为动力电池容量(Ah)，SOC0和SOC1分别为每组测试的初始电池荷电状态和结束时的荷电状态。
CAN总线数据计算百公里油耗加上消耗的电量折算的油耗为CAN数据计算综合油耗，可以在实际运行过程中无法安装计量系统情况下，以CAN总线数据计算综合百公里油耗为参考，对燃油经济性进行快速评估。
步骤一：选择一段长度较长且比较平直的路段作为测试路段。
步骤二：根据所选择的路段长度和“中国典型城市工况”的总里程，将整个测试工况进行合理的分段。
步骤三：建立车辆运行CAN数据采集装置，如图3所示，设备具体连接步骤及其作用说明如下：
(1)将两路CAN双绞线接入车辆诊断接口，并且在笔记本电脑上通过CAN信号采集装置的配套软件设置CAN1的波特率为250kbps，CAN2的波特率为500kbps。
(2)通过双绞线将车辆诊断接口CAN1的H(高)端和L(低)端分别与“CAN信号采集装置”相应CAN1的H(高)端和L(低)端(“6”和“14”针)相连接；CAN2的H(高)端和L(低)端分别与“CAN信号采集装置”相应CAN2H(高)端和L(低)端(“11”和“12”针)相连接。通过USB线将“CAN信号采集装置”和笔记本电脑相连接。
(3)分别从CAN1和CAN2引出两路CAN信号线，通过九针串口将CAN1和CAN2两路双绞线接入“CAN转USB装置”对应的接口，再通过USB线将“CAN转USB装置”和笔记本电脑相连接。“CAN转USB装置”的作用为提供车速跟踪软件的整车实时车速信号。
(4)再从CAN2引出一路CAN信号线，通过九针串口与“GPS装置”的CAN信号输入端相连接。“GPS装置”用12V电源供电。采用“GPS装置”的目的是消除测试道路坡道对整车燃油经济性的影响。
步骤四：建立实时燃油消耗计量系统。将进油管和出油管都引入车内的外接油箱，并将外接油箱置于称重装置上，实时计量油箱的质量。外接油箱中必须为同一种测试用的燃油。
步骤五：驾驶员驾驶车辆，令车速跟随笔记本电脑上显示的参考车速，按照工况的分段顺序进行测试。通过该燃油消耗计量系统记录车辆行驶的每段工况开始和结束时的系统示数，同时保存采集的CAN数据。当完成整个工况测试，则测得一组数据。重复进行多次测试。
步骤六：将采集的CAN数据进行剔除、去除信号干扰、格式转换、剪切和拼接处理，最终保证该数据能够被离线油耗计算程序计算，从而得到CAN总线数据计算百公里油耗。同时将称重法记录的数据，进行简单的计算即可得到计量百公里油耗。
步骤七：通过最终百公里油耗计算公式即可算得最后结果，即测得该车的燃油经济性。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，其特征在于，包括：
CAN数据采集装置，其用于实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器；所述CAN数据包括动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态；
所述微处理器用于根据CAN数据来计算电能消耗；
油耗计量装置，其用于实时检测整车运行时的燃油消耗量并传送至微处理器；
GPS装置，其用于实时检测整车的地理位置信息并传送至微处理器；
所述微处理器用于根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
2.如权利要求1所述的一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，其特征在于，所述CAN数据采集装置包括CAN总线，所述CAN总线与插电式混合动力车的电子控制单元ECU相互通信。
3.如权利要求2所述的一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，其特征在于，所述电子控制单元ECU与动力电池检测单元相连，所述电池检测单元用于实时检测动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态。
4.如权利要求1所述的一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，其特征在于，所述油耗计量装置包括重量传感器，所述重量传感器用于检测外接油箱的实时质量，所述外接油箱分别通过进油管和出油管与插电式混合动力车的油箱相连通。
5.如权利要求1所述的一种插电式混合动力车的燃油经济性测试系统，其特征在于，所述插电式混合动力车的燃油经济性测试系统还包括车速采集装置，所述车速采集装置包括速度传感器，其用于实时检测整车的车速并传送至微处理器。
6.一种如权利要求1-5任一所述的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，其特征在于，包括：
选取若干段确定长度的测试道路；
CAN数据采集装置实时采集各段长度确定的测试道路上整车运行的CAN数据并传送至微处理器，微处理器根据CAN数据来计算电能消耗；其中，CAN数据包括动力电池平均电压、动力电池容量、各段测试道路测试初始时刻的电池荷电状态和结束时刻的荷电状态；
油耗计量装置实时采集各段长度确定的测试道路上的燃油消耗量；
GPS装置实时检测整车的地理位置信息；
微处理器根据整车的地理位置信息来计算出测试道路的坡度，进而判断在预设坡度阈值范围内的测试道路为有效测试道路，并将有效测试道路相对应的电能消耗和燃油消耗量叠加后求平均，最终得到整车的百公里油耗，即测得整车的燃油经济性。
7.如权利要求6所述的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，其特征在于，所述CAN数据还包括各段测试道路上的燃油消耗量。
8.如权利要求7所述的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，其特征在于，微处理器还将接收到的CAN数据中的燃油消耗量与油耗计量装置传送来的燃油消耗量进行做差，并舍弃得到差最大所对应的测试道路。
9.如权利要求6所述的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，其特征在于，油耗计量装置的重量传感器检测外接油箱的实时质量，其中，外接油箱分别通过进油管和出油管与插电式混合动力车的油箱相连通。
10.如权利要求9所述的插电式混合动力车的燃油经济性测试系统的测试方法，其特征在于，外接油箱内的燃油与插电式混合动力车油箱的燃油为同一种燃油。
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