CN109791710B - 用于分析机动车辆的能量消耗分配的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种根据通信网络的数据和车辆参数来分析机动车辆的能量消耗分配的方法，该方法包括计算车辆在行程中的能量消耗，通过与模拟相同行程的至少一个车辆模型进行比较来分析所述能量消耗，根据能量消耗和燃料消耗的分析生成能量平衡报告，并将所述能量平衡报告传送到外部服务器。

Description

用于分析机动车辆的能量消耗分配的方法和装置
技术领域
本发明涉及机动车辆，特别是配备有远程信息处理控制单元的“重型”车辆的能量消耗领域。
更具体地，本发明涉及“重型”车辆中的耗能元件的识别和量化。
背景技术
远程信息处理控制单元指的是任何能够实时接收关于环境的信息并且可以向车辆的乘客提供特定情景的服务的装置。这种远程信息处理控制单元通常设置有定位系统(特别是全球定位系统或“GPS”类型)，其使用由地球静止卫星星座实时发射的位置数据，以便精确地确定车辆的位置。
更具体地，本发明涉及对车队中的每辆车的能量消耗分配的分析。
了解车队中的每辆车的能量消耗分配，可以更好地监控和优化车辆的能量消耗。
需要对大量数据的处理进行改进和促进，以通过执行完整的能量平衡报告来突出车辆中或车队中的潜在故障。
因此，本发明的目的是满足这种需要。
发明内容
本发明的一个主题是一种根据来自“CAN”通信网络的数据并根据车辆参数来分析机动车辆的能量消耗分配的方法，其中：
-计算车辆在行程中的能量消耗，
-通过将所述能量消耗与至少一个模拟相同行程的车辆模型进行比较来分析所述能量消耗，
-基于能量消耗和燃料消耗的分析来制定能量平衡报告，并将所述能量平衡报告传送到外部服务器。
“能量消耗”的含义是在动力传动系统的各个阶段消耗的所有能量，从而可以建立车辆的能量消耗分配。
“车辆模型”的含义是车辆动力学的数学表示。这种模型包括需要信息的车辆的物理参数、输入和输出。物理参数来自数据库或来自标准条件(意味着坡度为零)下的速度映射图，输入是从传感器导出的信号或标准行程条件(例如坡度或速度)，输出是能量消耗。这里应该强调的是，分析能量消耗的步骤可以涉及与模拟各种行程条件的一个或多个模型的比较。
通过这种方式，可以以简单的方式监控车辆或车队的能量消耗。此外，能量消耗计算在尽可能靠近车辆的情况下进行，从而使能量平衡报告特别可靠和准确。
有利地，在分析能量消耗期间，通过将计算的能量消耗与由数据库提供的模拟标准条件(即坡度为零)下的相同行程的至少一个车辆模型进行比较来分析阻力，并且通过将测量的燃料消耗与从所述车辆模型导出的燃料消耗的估计进行比较来分析燃料消耗。
在计算车辆的能量消耗之前，可以从通信网络收集数据，所述数据来自包括以下项的分组中：注入的燃料量，内燃机指定扭矩，发动机转速，内燃机机械摩擦扭矩，车辆速度，变速器接合传动比，道路坡度，车辆的纵向加速度，制动踏板位置和减速器扭矩。还可以从数据库收集容纳在机动车辆的计算机中或远程服务器上的车辆参数，所述参数包括在包含以下项的分组中：车轮半径、车辆质量、滚动元件的等效质量、轮胎的滚动阻力系数、车辆空气密度、车辆正面面积、阻力系数、低发热值、燃料密度、主传动比、变速器效率、传动效率、主轴惯性和发动机运转元件的惯性。在另一个示例中，同样地参数可以包括在包含以下项的分组中：发动机怠速转速、由辅助元件近似的平均功率、燃料消耗映射图和发动机的物理极限映射图。
在一个实施方案中，在计算能量消耗的步骤期间：
-基于低发热值、注入的燃料量和燃料密度来计算通过燃烧燃料产生的能量，
-基于内燃机指定扭矩和发动机转速来计算指定机械能，
-基于内燃机机械摩擦扭矩和发动机转速来计算与发动机内部摩擦相关的能量，
-基于内燃机机械摩擦扭矩、发动机转速和发动机怠速转速来计算在发动机怠速阶段期间消耗的能量，
-基于由辅助元件近似的平均功率来计算由辅助元件消耗的能量，
-基于内燃机指定扭矩、车辆速度、内燃机机械摩擦扭矩和变速器接合传动比来计算发动机轴输出侧的机械能，
-基于发动机轴输出侧的机械能、车轮半径、主传动比和变速器接合传动比、变速器效率和传动效率来计算与车轮相关的机械能，
-基于车辆质量、车辆速度和道路坡度来计算势能，
-基于车辆速度、车辆的纵向加速度、车辆质量、滚动元件的等效质量、主传动比、变速器效率、传动效率、主轴惯性和发动机运转元件的惯性、变速器接合传动比以及车轮半径来计算动能，
-基于车辆空气密度、车辆正面面积、阻力系数和车辆速度来计算与车辆空气动力学相关的能量，以及
-基于车辆质量、轮胎的滚动阻力系数和道路坡度来计算与滚动阻力相关的能量。
例如，在分析阻力期间，基于发动机轴输出侧的机械能、动能和势能来计算测量的与阻力相关的能量，基于与空气动力学相关的能量以及与滚动阻力相关的能量来计算模拟的与阻力相关的能量，并且将所述与阻力相关的能量进行比较。
根据一个实施方案，在分析燃料消耗期间，基于发动机转速和燃料消耗映射图来计算第一注入的燃料量。
根据一个实施方案，在分析燃料消耗期间，基于速度曲线和坡度曲线以及将发动机转速与有效扭矩相关联的发动机映射图来计算第二注入的燃料量。
根据一个实施方案，在分析燃料消耗期间，基于速度曲线和在坡度为零的标准条件下的坡度曲线来计算第三注入的燃料量，基于速度曲线和在坡度为零的标准条件下的坡度曲线并基于模拟坡度为零的标准条件下的相同行程的车辆模型来计算第四注入的燃料量，并且将所述第三燃料量和所述第四燃料量与所述第一燃料量和所述第二燃料量进行比较。
根据一个实施方案，仅在制动踏板位置和减速器扭矩为零并且没有进行换档时才计算能量消耗。
本发明的第二方面涉及一种基于来自通信网络的数据和车辆参数来分析机动车辆的能量消耗分配的装置，其包括：用于制定机动车辆在行程中的能量平衡报告的模块，以及用于将所述能量平衡报告传送到外部服务器的模块；所述用于制定能量平衡报告的模块包括：用于计算车辆在行程中的能量消耗(即在动力传动系统的各个阶段消耗的能量)的模块，以便从中推导出车辆的能量消耗分配；以及通过与模拟相同行程的车辆模型进行比较来分析由用于计算能量消耗的模块确定的车辆的能量消耗的模块。
该装置包括数据处理模块，其在输入端接收来自通信网络的数据和从容纳在机动车辆的计算机中或远程服务器上的车辆参数的数据库中导出的数据以及三个校准常数，所述来自通信网络的数据包括在包含以下项的分组中：注入的燃料量、内燃机指定扭矩、发动机转速、内燃机机械摩擦扭矩、车辆速度、变速器接合传动比、道路坡度、车辆的纵向加速度、制动踏板位置和减速器扭矩；所述参数包括在包含以下项的分组中：车轮半径、车辆质量、滚动元件的等效质量、轮胎的滚动阻力系数、车辆空气密度、车辆正面面积、阻力系数、低发热值、燃料密度、主传动比、变速器效率、传动效率、主轴惯性和发动机运转元件的惯性；所述校准常数包括发动机怠速转速、由辅助元件近似的平均功率、燃料消耗映射图和发动机的物理极限映射图。
用于计算车辆在行程中的能量消耗的模块配置为：
-基于低发热值、注入的燃料量和燃料密度计算通过燃烧燃料产生的能量，
-基于内燃机指定扭矩和发动机转速计算指定机械能，
-基于内燃机机械摩擦扭矩和发动机转速计算与发动机内部摩擦相关的能量，
-基于内燃机机械摩擦扭矩、发动机转速和发动机怠速转速计算在发动机怠速阶段期间消耗的能量，
-基于由辅助元件近似的平均功率计算由辅助元件消耗的能量，
-基于内燃机指定扭矩、车辆速度、内燃机机械摩擦扭矩和变速器接合传动比计算发动机轴输出侧的机械能，
-基于发动机轴输出侧的机械能、车轮半径、主传动比、变速器效率和传动效率计算与车轮相关的机械能，
-基于车辆质量、车辆速度和道路坡度计算势能，
-基于车辆速度、车辆的纵向加速度、车辆质量、滚动元件的等效质量、主传动比、变速器效率、传动效率、主轴惯性和发动机运转元件的惯性、变速器接合传动比以及车轮半径计算动能，
-基于车辆空气密度、车辆正面面积、阻力系数和车辆速度计算与车辆空气动力学相关的能量，以及
-基于车辆质量、轮胎的滚动阻力系数和道路坡度计算与滚动阻力相关的能量。
根据一个实施方案，用于分析车辆的能量消耗的模块包括：用于分析阻力的模块和用于分析燃料消耗的模块，所述用于分析阻力的模块将计算的能量消耗与由数据库提供的模拟坡度为零的标准条件下的相同行程的车辆模型进行比较；所述用于分析燃料消耗的模块通过将测量的燃料消耗与从所述车辆模型导出的燃料消耗的估计进行比较来分析燃料消耗。
附图说明
通过阅读仅通过非限制性示例并参考附图给出的以下描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得明显，附图中：
图1示意性地描绘了根据本发明的用于分析车辆的能量消耗分配的装置；以及
图2示出了根据本发明的用于分析车辆的能量消耗分配的方法的步骤。
具体实施方式
用于分析机动车辆的能量消耗分配的装置10包括：数据处理模块20、用于制定机动车辆的能量平衡报告的模块30、用于检测行程的结束的模块40，以及用于将能量平衡报告传送(例如使用远程信息处理装置)到例如在车辆外部的服务器(未示出)的模块50。
数据处理模块20在输入端接收来自通信网络21(本领域技术人员更为熟知的是缩写“CAN：控制器局域网”)的数据。由CAN网络传输的数据包括：注入的燃料量qfuel，内燃机指定扭矩Tind，发动机转速Ωeng，内燃机机械摩擦扭矩Tfric，车辆速度v，变速器接合传动比γgear，道路的局部坡度α，车辆的纵向加速度
Figure BDA0002007011240000061
制动踏板位置Pbrake和减速器扭矩Tret。
数据处理模块20还接收从容纳在机动车辆的计算机(未示出)中或在远程服务器上的车辆参数数据库22导出的车辆参数。传输到处理模块20的车辆参数包括：
-车轮半径rw，
-车辆质量m，
-运转齿轮的等效质量mr。该质量是从相应组件的特性获得的。因此，车轮的等效质量是从车轮和轮胎的特性获得的，动力传动系统(发动机、变速器、传动轴......)的惯性等效质量是从内燃机的特性(汽缸容量和汽缸数量)获得的。
-轮胎的滚动阻力系数cr。因为该系数与轮胎有关，所以会随着时间而变化。为了获得质量估计的最佳准确度，可以规定使用专用的估计方法来估计该系数。
-空气动力学阻力的系数，例如，车辆空气密度ρa、车辆正面面积Af、阻力系数cx。
-低发热值PCI、燃料密度ρfuel、主传动比γaxle、变速器效率ηGB、传动效率ηTRANS、重力常数g、主轴惯性Jprim和发动机运转元件的惯性Jeng。
数据处理模块20还接收三个校准常数：怠速时的发动机转速Ωidle，关于怠速转速附近的不确定性水平的常数δΩ，以及表示由重型车辆中的辅助元件近似的平均功率的常数Paux。这些常数例如根据本领域技术人员的知识进行校准。因此，常数Paux固定在2kW至6kW之间，常数Ωidle固定在600rpm左右，常数δΩ固定在200rpm左右。数据处理模块20还接收燃料消耗的映射图HQ(x,y)，以及将发动机转速与有效扭矩相关联的发动机的映射图HT(x)。
最后，作为非限制性示例，数据处理模块20还可以基于由全球定位系统(未示出)接收的卫星数据，以纬度、经度和高度的形式实时接收车辆的位置，从而确定道路坡度α。
用于制定车辆的能量平衡报告的模块30包括用于计算沿着动力传动系统在各个阶段的能量的模块32，从而从中推导出车辆的能量消耗分配。
计算模块32计算通过燃烧燃料产生的能量Efuel、指定机械能Eind、与发动机内部摩擦相关的能量Efric、发动机怠速阶段消耗的能量Eidle、辅助元件消耗的能量Eaux、发动机轴输出侧的机械能
Figure BDA0002007011240000071
与车轮相关的机械能
Figure BDA0002007011240000072
和
Figure BDA0002007011240000073
势能Eg、动能Einertia、与车辆空气动力学相关的能量
Figure BDA0002007011240000074
以及与滚动阻力相关的能量Er。角标“wo/wind”是表述“无风”的缩写，其意味着等式在没有风传感器的情况下成立。
通过燃烧燃料产生的能量Efuel可以根据以下方程表示：
Figure BDA0002007011240000075
其中：
PCI是对应于单位燃料完全燃烧释放的热量的低发热值或“低热值”，以MJ/kg表示；
ρfuel是燃料密度，以kg/L表示；
qfuel是注入的燃料量，以L/s表示；以及
Tend是能量消耗分配的计算的结束。
指定机械能Eind可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000076
其中：
Tind是内燃机指定扭矩，以N.m表示；以及
Ωeng是发动机转速，以rad.s-1表示。
与发动机内部摩擦相关的能量Efric可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000077
其中：
Tfric是内燃机机械摩擦扭矩，以N.m表示。
为了不考虑两次与发动机内部摩擦相关的能量，期望对在发动机怠速阶段期间与发动机内部摩擦相关的能量
Figure BDA0002007011240000081
以及在发动机怠速阶段之外的发动机怠速阶段期间与发动机内部摩擦相关的能量
Figure BDA0002007011240000082
进行区分。
Figure BDA0002007011240000083
当|Ωeng-Ωidle|＜δΩ
Figure BDA0002007011240000084
当|Ωeng-Ωidle|≥δΩ
其中：
Ωidle是以rad.s-1表示的发动机怠速转速；以及
δΩ是与怠速转速附近的不确定性水平相关的常数，以rad.s-1表示。
在发动机怠速阶段期间消耗的能量Eidle可以根据等式4表示为：
Figure BDA0002007011240000085
由辅助元件消耗的能量Eaux可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000086
其中：
Paux是表示由重型车辆中的辅助元件近似的平均功率的常数，由数据库给出，以kW表示。
平均功率Paux可以分解为车辆牵引所需的辅助功率(特别是空气压缩机、动力转向、交流发电机所需的辅助功率)，与舒适性相关的辅助功率(特别是空调、加热等的辅助功率)，以及专用于动力输出系统的辅助功率(特别是当车辆静止时的辅助功率)。
车轮处的机械能
Figure BDA0002007011240000087
对应于动力装置的能量，可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000091
当Tind(t)＞0
其中：
γaxle是主传动比，无量纲；
rw是车轮半径，以m表示；
v是车辆速度，以m.s-1表示；
γgear是变速器接合传动比，无量纲。
与车轮相关的机械能
Figure BDA0002007011240000092
和
Figure BDA0002007011240000093
可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000094
Figure BDA0002007011240000095
其中：
ηGB是变速器效率，无量纲；以及
ηTRANS是传输效率，无量纲。
势能Eg可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000096
其中：
m是车辆质量，以kg表示；
g是重力常数，以N/kg表示；以及
α是道路坡度，以rad表示。
确定行程期间储存的正势能也可能是有益的：
Figure BDA0002007011240000097
当sin(α(t))＞0
由重力引起的力Fg(t)在说明书的其余部分中使用等式20确定。动能Einertia可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000098
其中：
Figure BDA0002007011240000101
Figure BDA0002007011240000102
其中：
mr是运转元件的等效质量，以kg表示；
Figure BDA0002007011240000103
是车辆的纵向加速度，以m.s-2表示；
Jprim是主轴惯性，以kg.m2表示；
Jeng是发动机运转元件的惯性，以kg.m2表示；以及
v0是阈值常数，以便不考虑非常低的速度，例如，v0等于1km/h。
与车辆空气动力学相关的能量
Figure BDA0002007011240000104
可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000105
其中：
ρa是空气的密度，以kg.m-3表示；
Af是车辆正面面积，以m2表示；
cx是阻力系数，无量纲；以及
vwind是风速，以m.s-1表示。
风速是在车辆处不总是能够获得的信息。在一个示例性实施方案中，该风速通过此处未详述并且不构成本发明的一部分的外部装置获得。
然而，风速vwind可以忽略，特别是在该信息不可获得的情况下，在这种情况下，等式15可以表示为：
Figure BDA0002007011240000106
与滚动阻力相关的能量Er可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000107
其中：
cr是轮胎的滚动阻力系数，无量纲。
用于制定车辆的能量平衡报告的模块30还包括用于分析由能量计算模块32确定的车辆的能量消耗的模块34。
用于分析能量消耗的模块34包括用于分析阻力的模块36，该模块36将在等式1至16中计算的能量流与由数据库35提供的车辆的物理模型进行比较，从而模拟相同的行程。对于车辆燃料消耗的动力学模型，可以参考下面的等式25至32。
将作用于车辆上的力与车辆质量相关联的车辆动力学方程产生等式17：
Figure BDA0002007011240000111
其中：
mv是车辆质量，以kg表示；
mr是运转元件的等效质量，以kg表示；
Figure BDA0002007011240000112
是车辆的纵向加速度，以m.s-2表示；
Ft(t)是施加于车辆的牵引力，以N表示；
Fext(t)是施加于车辆的外力，以N表示；以及
Fdist(t)是与建模误差相关的力。
施加至车辆的一组外力Fext(t)结合了空气动力学摩擦力Fa(t)、滚动阻力Fr(t)以及由重力引起的力Fg(t)。
空气动力学摩擦力Fa(t)取决于车辆空气密度ρa、车辆正面面积Af、阻力系数cx以及车辆相对于空气前进的相对速度(v-vwind)。空气动力学摩擦力Fa(t)可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000113
相对风速vwind是未知的，所以为了计算等式3，只要该速度对能量消耗分析的准确性没有影响，假设该速度忽略不计。
滚动阻力Fr(t)取决于车辆质量mv、轮胎的滚动阻力系数cr以及道路坡度α，如下式所示：
Fr(v)＝cr.mv.cos(α) (等式19)
由重力引起的力Fg(t)取决于车辆质量mv、重力常数g以及道路坡度α，如下式所示：
Fg(α)＝mv.g.sin(α) (等式20)
从能量角度，等式17可以表示为：
Figure BDA0002007011240000121
由于制动扭矩和减速器扭矩不可获得，仅在发动机扭矩为正时(即在以下条件下)计算能量：
T+(t)＝[v(t)＞v0；Tind(t)＞1，Pbrake(t)＝0；γgear(t)＞0.1；Tret(t)＝0]
其中：
Pbrake是制动踏板位置，无量纲；以及
Tret是减速器扭矩，以％表示。
因此，推导出以下等式：
Figure BDA0002007011240000122
测量的与阻力相关的能量
Figure BDA0002007011240000123
可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000124
模拟的与阻力相关的能量
Figure BDA0002007011240000125
可以根据以下等式表示：
Figure BDA0002007011240000126
用于分析阻力的模块36将测量的能量与来自模型的能量进行比较：
Figure BDA0002007011240000127
如果两个能量相等：
Figure BDA0002007011240000128
这意味着模型正确地再现了测量值。这也表明风的影响vwind较小。
如果
Figure BDA0002007011240000129
那么实际的阻力比模型计算的更大。这可以通过以下情况来解释：常数Cx或Cr的其中一个高于模型中指定值，或者行程中的风具有可观的强度而没有在整个行程中得到补偿。
如果
Figure BDA00020070112400001210
那么实际的阻力比模型计算的小得多。这可以通过以下情况来解释：常数Cx或Cr的其中一个低于模型中指定值。
在计算能量分解时可能存在各种误差源，特别是来自各种传感器的测量的延迟或与车辆建模相关的固有误差。因此，优选地分析多次行程中的能量消耗分配。
还可以强调的是，一旦创建了能量平衡报告并将其传送到外部服务器，就可以不分析模拟的能量与测量的能量之间差异的绝对值，而是分析这种差异从一个行程到另一个行程如何演变，在多个行程中使用相同的模型进行分析。
除了能够进行车辆参数验证的阻力的分析之外，还对燃料消耗进行分析。
为此，用于分析能量消耗的模块34包括模块38，模块38将测量的消耗与从模拟标准条件下的相同行程的数据库导出的各种模型中获得的消耗进行比较，从而分析燃料消耗。对于车辆燃料消耗的动力学模型，可以参考下面的等式25至32。
因此，可以使行程和车辆标准化，以便随后能够比较多个车辆的性能并根据所述车辆针对标准使用的燃料消耗对所述车辆进行排序。
用于分析燃料消耗的模块38根据发动机转速并根据消耗映射图HQ(x,y)来计算注入的燃料量Qeng：
Figure BDA0002007011240000131
当
Figure BDA0002007011240000132
其中：
HQ(x,y)是将发动机转速和有效扭矩与注入的燃料量相关联的发动机的映射图。
用于分析燃料消耗的模块38还根据速度曲线和坡度曲线来计算注入的燃料量Qf：
Figure BDA0002007011240000133
当
Figure BDA0002007011240000134
其中：
Figure BDA0002007011240000135
Figure BDA0002007011240000136
Te＝min(HT.(Ωeng(t))) (等式29)
HT(x)是将发动机转速与有效扭矩相关联的发动机的映射图。
然后，用于分析燃料消耗的模块根据速度曲线并根据标准条件(即α＝0的条件)下的坡度曲线来计算注入的燃料量Qf，sd：
Figure BDA0002007011240000141
当
Figure BDA0002007011240000142
其中：
Figure BDA0002007011240000143
用于分析燃料消耗的模块还根据速度曲线并根据标准化车辆的标准条件(即α＝0的条件)下的坡度曲线来计算注入的燃料量Qf，v，sd：
Figure BDA0002007011240000144
当
Figure BDA0002007011240000145
其中：
Figure BDA0002007011240000146
m是车辆的质量；以及
m0是标准化车辆的质量。这里考虑的是恒定质量的车辆，例如18T的车辆，以便在相似的行程中比较相对于相似参考的两辆不同质量的车辆。
然后将在等式25至等式32中计算的燃料消耗量相互比较，以确定车辆的消耗是否正常。
在所有计算操作期间，不能发生换挡。
一旦制定了能量平衡报告，并且已经检测到行程结束，则通过远程信息处理装置将能量平衡报告传送到外部服务器。
因此，可以在多次行程中并针对同一车辆，对为每次行程制定的能量平衡报告进行分组，并对车辆的性能进行可靠的检查。
还可以将多次行程中并针对多个机动车辆的能量平衡报告进行分组，以检测同一车队中具有高燃料消耗的车辆以及需要高燃料消耗(例如由于高度的变化，或者由于存在强风)的行程。
图2中描绘的流程图示出了用于分析机动车辆的能量分配的方法60。
在第一步骤61期间，收集数据，该数据包括：注入的燃料量qfuel、内燃机指定扭矩Tind、发动机转速Ωeng、内燃机机械摩擦扭矩Tfric、车辆速度v、变速器接合传动比γgear、道路坡度α、车辆的纵向加速度
Figure BDA0002007011240000151
制动踏板位置Pbrake、减速器扭矩Tret、车轮半径rw、车辆质量m、运转元件的等效质量mr、轮胎的滚动阻力系数cr、空气动力学阻力系数(例如，车辆空气密度ρa、车辆正面面积Af、阻力系数cx)、低发热值PCI、燃料密度ρfuel、主传动比γaxle、变速器效率ηGB、传动效率ηTRANS、主轴惯性Jprim和发动机运转元件的惯性Jeng。
还收集三个校准常数：怠速时的发动机转速Ωidle、关于怠速转速附近的不确定性水平的常数δΩ和表示由重型车辆中的辅助元件近似的平均功率的常数Paux，以及燃料消耗的映射图HQ(x,y)和将发动机转速与有效扭矩相关联的发动机映射图HT(x)。
作为非限制性示例，还可以基于由全球定位系统GPS(未示出)接收的卫星数据以纬度、经度和高度的形式实时地收集车辆的位置以确定道路坡度α。
在第二步骤62期间，计算以下能量：通过燃烧燃料产生的能量Efuel、指定机械能Eind、与发动机内部摩擦相关的能量Efric、在发动机怠速阶段期间消耗的能量Eidle；由辅助元件消耗的能量Eaux、发动机轴输出侧的机械能
Figure BDA0002007011240000152
与车轮相关的机械能
Figure BDA0002007011240000153
和
Figure BDA0002007011240000154
势能Eg、动能Einertia、与车辆空气动力学相关的能量
Figure BDA0002007011240000155
以及与滚动阻力相关的能量Er。
在第三步骤63期间，通过以下步骤来分析在第二步骤62期间确定的车辆的能量消耗：在步骤64中，通过将在等式1至16中计算的能量流与车辆的物理模型进行比较来分析阻力，在步骤66中，通过将测量的燃料消耗量与从模型67获得的燃料消耗量进行比较来分析燃料消耗，该模型67是从模拟标准条件(即没有坡度)下的相同行程的数据库导出的。因此，可以使行程和车辆标准化，以便随后能够比较多个车辆的性能并根据多个车辆针对标准使用的燃料消耗对多个车辆进行排序。
在第四步骤68期间，为车辆制定能量平衡报告，从而指示燃料消耗，并且可以检测测量值与模型(存在风、阻力系数有显著差异...)之间的潜在异常。
通过本发明，可以使行程和车辆标准化，以便随后能够比较多个车辆的性能并根据多个车辆针对标准使用的燃料消耗对多个车辆进行排序。还可以确保车辆模型的参数的有效性，并根据同一车队的所有车辆的燃料消耗对所有车辆进行排序。

Claims (7)

1.一种根据来自通信网络的数据并根据车辆参数来分析机动车辆的能量消耗分配的方法，其中：
-计算车辆在行程中的能量消耗，
-通过将所述能量消耗与模拟相同行程的预定的车辆模型进行比较来分析所述能量消耗，
-基于能量消耗和燃料消耗的分析来制定能量平衡报告，并将所述能量平衡报告传送到外部服务器，其中，在计算车辆的能量消耗之前，
-收集来自通信网络的数据，所述数据包括在包含以下项的分组中：注入的燃料量(qfuel)、内燃机指定扭矩(Tind)、发动机转速(Ωeng)、内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)、车辆速度(v)、变速器接合传动比(γgear)、道路坡度(α)、车辆的纵向加速度
Figure FDA0003391263420000011
制动踏板位置(Pbrake)和减速器扭矩(Tret)，
-从容纳在机动车辆的计算机中或在远程服务器上的车辆参数的数据库收集数据，所述参数包括在包含以下项的分组中：车轮半径(rw)、车辆质量(m)、运转元件的等效质量(mr)、轮胎的滚动阻力系数(cr)、车辆空气密度(ρa)、车辆正面面积(Af)、阻力系数(cx)、低发热值(PCI)、燃料密度(ρfuel)、主传动比(γaxle)、变速器效率(ηGB)、传动效率(ηTRANS)、主轴惯性(Jprim)和发动机运转元件的惯性(Jeng)，
-还收集怠速时的发动机转速(Ωidle)、由辅助元件近似的平均功率(Paux)、燃料消耗的映射图(HQ(x,y))以及发动机物理极限的映射图(HT(x))，其特征在于：
在计算能量消耗的步骤期间：
-基于低发热值(PCI)、注入的燃料量(qfuel)和燃料密度(ρfuel)来计算通过燃烧燃料产生的能量(Efuel)，
-基于内燃机指定扭矩(Tind)和发动机转速(Ωeng)来计算指定机械能(Eind)，
-基于内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)和发动机转速(Ωeng)来计算与发动机内部摩擦相关的能量(Efric)，
-基于内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)、发动机转速(Ωeng)和发动机怠速转速(Ωidle)来计算发动机怠速阶段期间消耗的能量(Eidle)，
-基于由辅助元件近似的平均功率(Paux)来计算由辅助元件消耗的能量(Eaux)，
-基于内燃机指定扭矩(Tind)、车辆速度(v)、内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)和变速器接合传动比(γgear)来计算发动机轴输出侧的机械能
Figure FDA0003391263420000021
-基于发动机轴输出侧的机械能
Figure FDA0003391263420000022
车轮半径(rw)、主传动比(γaxle)、变速器效率(ηGB)和传动效率(ηTRANS)来计算与车轮相关的机械能
Figure FDA0003391263420000023
-基于车辆质量(m)、车辆速度(v)和道路坡度(α)来计算势能(Eg)，
-基于车辆速度(v)、车辆的纵向加速度
Figure FDA00033912634200000210
车辆质量(m)、运转元件的等效质量(mr)、主传动比(γaxle)、变速器效率(ηGB)，传动效率(ηTRANS)、主轴惯性(Jprim)、发动机运转元件的惯性(Jeng)、变速器接合传动比和车轮半径来计算动能(Einertia)，
-基于车辆空气密度(ρa)、车辆正面面积(Af)、阻力系数(cx)和车辆速度(v)来计算与车辆空气动力学相关的能量
Figure FDA0003391263420000024
以及
-基于车辆质量(m)、轮胎的滚动阻力系数(cr)和道路坡度(α)来计算与滚动阻力相关的能量(Er)，
其中，在分析能量消耗期间，通过将计算的能量消耗与由数据库提供的模拟坡度为零的标准条件下的相同行程的车辆模型进行比较来分析阻力，并且通过将测量的燃料消耗与从所述车辆模型导出的燃料消耗的估计进行比较来分析燃料消耗。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在分析阻力期间，基于动能(Einertia)、势能(Eg)和发动机轴输出侧的机械能
Figure FDA0003391263420000025
来计算测量的与阻力相关的能量
Figure FDA0003391263420000026
基于与空气动力学相关的能量
Figure FDA0003391263420000027
以及与滚动阻力相关的能量(Er)来计算模拟的与阻力相关的能量
Figure FDA0003391263420000028
并且将所述与阻力相关的能量
Figure FDA0003391263420000029
进行比较。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，在分析燃料消耗期间，基于发动机转速(Ωeng)和燃料消耗映射图(HQ(x,y))来计算第一注入的燃料量(Qeng)。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，在分析燃料消耗期间，基于速度曲线和坡度曲线以及将发动机转速与有效扭矩相关联的发动机物理极限的映射图(HT(x))来计算第二注入的燃料量(Qf)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在分析燃料消耗期间，基于发动机转速(Ωeng)和燃料消耗映射图(HQ(x,y))来计算第一注入的燃料量(Qeng)，基于速度曲线和坡度曲线以及将发动机转速与有效扭矩相关联的发动机物理极限的映射图(HT(x))来计算第二注入的燃料量(Qf)，基于速度曲线以及在坡度为零的标准条件下的坡度曲线来计算第三注入的燃料量(Qf，sd)，基于速度曲线以及在坡度为零的标准条件下的坡度曲线并基于模拟坡度为零的标准条件下的相同行程的车辆模型来计算第四注入的燃料量(Qf，v，sd)，并且将所述第三注入的燃料量(Qf,sd)和所述第四注入的燃料量(Qf，v，sd)与所述第一注入的燃料量(Qeng)和所述第二注入的燃料量(Qf)进行比较。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其中，仅当制动踏板位置(Pbrake)和减速器扭矩(Tret)为零并且没有进行换档时才计算能量消耗。
7.一种基于来自通信网络的数据和车辆参数来分析机动车辆的能量消耗分配的装置，其包括：用于制定机动车辆在行程中的能量平衡报告的模块(30)以及用于将所述能量平衡报告传送到外部服务器的模块(50)，所述用于制定机动车辆在行程中的能量平衡报告的模块包括：用于计算车辆在行程中的能量消耗的模块(32)，以及用于分析由用于计算车辆在行程中的能量消耗的模块(32)确定的车辆的能量消耗的模块(34)，所述装置包括：数据处理模块(20)，其在输入端接收来自通信网络的数据、来自容纳在机动车辆的计算机中或在远程服务器上的车辆参数的数据库的数据以及三个校准常数，所述来自通信网络的数据包括在包含以下项的分组中：注入的燃料量(qfuel)、内燃机指定扭矩(Tind)、发动机转速(Ωeng)、内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)、车辆速度(v)、变速器接合传动比(γgear)、道路坡度(α)、车辆的纵向加速度
Figure FDA0003391263420000042
制动踏板位置(Pbrake)和减速器扭矩(Tret)；所述参数包括在包含以下项的分组中：车轮半径(rw)、车辆质量(m)、运转元件的等效质量(mr)、轮胎的滚动阻力系数(cr)、车辆空气密度(ρa)、车辆正面面积(Af)、阻力系数(cx)、低发热值(PCI)、燃料密度(ρfuel)、主传动比(γaxle)、变速器效率(ηGB)、传动效率(ηTRANS)、主轴惯性(Jprim)和发动机运转元件的惯性(Jeng)；所述校准常数包括：发动机怠速转速(Ωidle)、由辅助元件近似的平均功率(Paux)、燃料消耗的映射图(HQ(x,y))和发动机的物理极限的映射图(HT(x))，其特征在于，用于计算车辆在行程中的能量消耗的模块(32)配置为：
-基于低发热值(PCI)、注入的燃料量(qfuel)和燃料密度(ρfuel)计算通过燃料燃烧产生的能量(Efuel)，
-基于内燃机指定扭矩(Tind)和发动机转速(Ωeng)计算指定机械能(Eind)，
-基于内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)和发动机转速(Ωeng)计算与发动机内部摩擦相关的能量(Efric)，
-基于内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)、发动机转速(Ωeng)和发动机怠速转速(Ωidle)计算在发动机怠速阶段期间消耗的能量(Eidle)，
-基于由辅助元件近似的平均功率(Paux)计算由辅助元件消耗的能量(Eaux)，
-基于内燃机指定扭矩(Tind)、车辆速度(v)、内燃机机械摩擦扭矩(Tfric)和变速器接合传动比(γgear)计算发动机轴输出侧的机械能
Figure FDA0003391263420000041
-基于发动机轴输出侧的机械能
Figure FDA0003391263420000051
车轮半径(rw)、主传动比(γaxle)、变速器效率(ηGB)和传动效率(ηTRANS)计算与车轮相关的机械能
Figure FDA0003391263420000052
-基于车辆质量(m)、车辆速度(v)和道路坡度(α)计算势能(Eg)，
-基于车辆速度(v)、车辆的纵向加速度
Figure FDA0003391263420000053
车辆质量(m)、运转元件的等效质量(mr)、主传动比(γaxle)、变速器效率(ηGB)、传动效率(ηTRANS)、主轴惯性(Jprim)、发动机运转元件的惯性(Jeng)、变速器接合传动比和车轮半径计算动能(Einertia)，
-基于车辆空气密度(ρa)、车辆正面面积(Af)、阻力系数(cx)和车辆速度(v)计算与车辆空气动力学相关的能量
Figure FDA0003391263420000054
以及
-基于车辆质量(m)、轮胎的滚动阻力系数(cr)和道路坡度(α)计算与滚动阻力相关的能量(Er)，
其中，用于分析车辆的能量消耗的模块(34)包括：用于分析阻力的模块(36)和用于分析燃料消耗的模块(38)，所述用于分析阻力的模块(36)将计算的能量消耗与由数据库提供的模拟在坡度为零的标准条件下的相同行程的车辆模型进行比较；所述用于分析燃料消耗的模块(38)通过将测量的燃料消耗与从所述车辆模型导出的燃料消耗的估计进行比较来分析燃料消耗。
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