CN110376608A - 一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法 - Google Patents

一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，该方法首先根据实际行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数，计算出每个时刻对应的车辆驱动功率和车辆加速度；然后，对车辆驱动功率和车辆加速度的数据进行筛选；再根据将筛选后得到的数据进行回归计算，得到测量模型参数，最后通过获取到空载行驶状态下车辆的基准模型参数及车辆总质量，并结合测量模型参数，计算出实际行驶状态下车辆总质量。因此，本发明无需加装任何传感器，成本低，且比通过单点数据计算车辆总质量的方式，计算结果更准确更稳定。

Description

一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法
技术领域
本发明涉及车辆检测技术领域，尤其涉及一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法。
背景技术
由于车辆总质量是控制期望输出动力与车辆加速度之间的惯性连接参数，其估计精度直接影响着车辆相关控制系统的稳定工作，尤其作为车辆在能耗、安全控制等方面的重要参数。例如，在获得准确的车辆总质量后，减去车辆的整车整备质量即可得到车辆载重质量。在应用时，可通过监控车辆载重的状态，可以更好地管理运输业务，有利于车辆的维护保养；也可根据车辆载重的状态，合理地控制动力机构的能源消耗，避免能源的浪费。
目前，现有技术中获取车辆总质量的方式主要是：利用车辆总线读取到车辆实时运行数据，比如传动比、车速等，同时配合其他传感器如加速度传感器、角度传感器获取车辆的加速或者倾角，并通过汽车行驶动力学公式，来计算得到当前时刻车辆总质量。
如中国专利CN104457937B公开的一种计算车辆总质量的方法，其利用安装于车辆上的重力加速度传感器、控制器以及车辆原有的发动机ECU，控制器通过获取发动机信息、车辆信息和重力加速度传感器输出的倾角和加速度信息，运用车辆行驶动力学方程计算出车辆当前总质量，并向外输出当前车辆总质量信息。不过，当前质量计算的精度会受汽车加速度和倾角动态测量误差的影响，从而导致汽车质量计算值的波动。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：提供一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，能够快速、准确、稳定地得到汽车的总质量数值。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，其包括以下步骤：
S1：根据实际行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数，计算出每个时刻对应的车辆驱动功率和车辆加速度；
S2：对空载行驶状态和实际行驶状态下车辆不同时刻的车辆驱动功率和车辆加速度的数据进行筛选；
S3：根据步骤S2中筛选后得到的数据进行回归计算，得到测量模型参数a1，b1；其中，计算方式为：
其中，m0为空车状态下车辆总质量，m0+△m为实际行驶状态下车辆总质量，g为重力加速度，η为传动系统效率，δ为汽车旋转质量折算系数，P为车辆驱动功率，α为车辆加速度，V为车辆速度，f为滚动阻力系数；
S4：获取空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0和车辆总质量m0，并结合根据测量模型参数a1，b1，计算出实际行驶状态下车辆总质量m0+△m；其中，
根据一种具体的实施方式，本发明基于功率平衡的车辆总质量动态计算方法中，所述空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0通过所述回归计算获取。
根据一种具体的实施方式，本发明基于功率平衡的车辆总质量动态计算方法中，根据车辆数据总线的通信协议，从所述车辆数据总线上获取车辆的行驶参数。
根据一种具体的实施方式，本发明基于功率平衡的车辆总质量动态计算方法中，计算出实际行驶状态下车辆总质量后，根据所述车辆数据总线的通信协议，将实际行驶状态下车辆总质量计算结果转换成能够在所述车辆数据总线上传输的数据，并将转换后得到的数据传输到所述车辆数据总线上。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时实现本发明的车辆总质量动态测量方法。
本发明还提供一种车辆总质量动态测量装置，其包括：
一个或多个处理器；
计算机可读存储介质，其存储有一个或多个计算机程序；所述一个或多个所述计算机程序被所述一个或多个处理器执行时实现本发明的车辆总质量动态测量方法。
本发明还提供一种车辆总质量动态测量系统，其包括：云计算服务器，以及每辆车辆上具有的数据采集模块和无线通信模块；其中，
所述数据采集模块用于获取车辆的行驶参数，并通过所述无线通信模块将其采集的数据发送给所述云计算服务器；
所述云计算服务器存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个所述计算机程序被其具有的一个或多个处理器执行时实现本发明的车辆总质量动态测量方法。
进一步地，所述数据采集模块具有与车辆数据总线的通信协议相适配的通信接口，用于从所述车辆数据总线上获取车辆的行驶参数，以及将所述无线通信模块接收到的实际行驶状态下车辆总质量计算结果转换成能够在所述车辆数据总线上传输的数据，并将转换后得到的数据传输到所述车辆数据总线上。
更进一步地，所述云计算服务器还用于存储或计算所述空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，首先根据实际行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数，计算出每个时刻对应的车辆驱动功率和车辆加速度；然后，对车辆驱动功率和车辆加速度的数据进行筛选；再根据将筛选后得到的数据进行回归计算，得到测量模型参数，最后通过获取到空载行驶状态下车辆的基准模型参数及车辆总质量，并结合测量模型参数，计算出实际行驶状态下车辆总质量。因此，本发明无需加装任何传感器，成本低，且比通过单点数据计算车辆总质量的方式，计算结果更准确更稳定。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明装置的结构示意图；
图3为本发明系统的结构示意图。
附图标记列表
100-车辆总质量动态测量装置，200-CAN总线，300-云计算服务器，400-车辆。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如图1所示，本发明基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，其包括以下步骤：
S1：根据实际行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数，计算出每个时刻对应的车辆驱动功率和车辆加速度。具体的，由于在一段时间或一定里程内，上坡下坡，坡道阻力项等因素能够一定程度上进行抵消。
而且，行驶参数的获取方式可通过车辆数据总线(如CAN总线或者车载以太网总线)获取车辆的行驶参数，只需按照车辆数据总线的通信协议，即可从车辆数据总线所传输的数据中解析并获取到车辆的行驶参数。在实施时，对于燃油燃气汽车而言，车辆的行驶参数包括：发动机扭矩T、发动机转速n和车速V，对于电动汽车而言，驱动电机扭矩T和驱动电机转速n，或者驱动电机输入电压U和电流I，以及车速V。其中，驱动功率P通过P＝U×I或P＝T×n/9550计算得到。
S2：对实际行驶状态下车辆不同时刻的车辆驱动功率和车辆加速度的数据进行筛选；具体的，对实际行驶状态下车辆不同时刻的车辆驱动功率和车辆加速度的数据进行筛选的方式为：利用获取到的行驶参数，判断车辆速度是否大于某一数值，或者通过计算出加速度并判断其是否大于某一数值，或者通过计算出驱动功率并判断其是否大于某一数值等方式，来筛选数据，提高车辆总质量的计算速率。
S3：对步骤S2中筛选后得到的数据进行回归计算，得到测量模型参数a1，b1；其中，计算方式为：
其中，m0为空车状态下车辆总质量，m0+△m为实际行驶状态下车辆总质量，g为重力加速度，η为传动系统效率，δ为汽车旋转质量折算系数，P为车辆驱动功率，α为车辆加速度，V为车辆速度，f为滚动阻力系数。
S4：获取空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0和车辆总质量m0，并结合根据测量模型参数a1，b1，计算出实际行驶状态下车辆总质量m0+△m；其中，
由于空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0和车辆总质量m0属于已知的情况下，且已计算出测量模型参数a1，b1，直接通过比值关系，即可求得实际行驶状态下车辆总质量m0+△m。
具体的，可通过访问云计算服务器或者车载的存储器中存储的数据，直接获取空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0和车辆总质量m0。在实施时，基准模型参数a0，b0的计算方式为：通过预先获取空载行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数，计算出每个时刻对应的车辆驱动功率和车辆加速度，然后，通过利用步骤S2中对应的筛选方式，筛选数据，最后利用回归计算，计算出相应的基准模型参数a0，b0。计算出基准模型参数a0，b0后将相应的数据存储在云计算服务器或者车载的存储器即可。
此外，还可以将相应的车辆空载行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数存储在云计算服务器中，通过运行相应的程序，计算出基准模型参数a0，b0。
同时，由于采用本发明的车辆总质量动态测量方法计算出的车辆总质量，不仅成本低，计算结果也更准确更稳定。所以，为了充分利用计算结果，将其用于车辆能耗控制、车辆安全控制等用途，在计算出车辆总质量计算结果后，根据车辆数据总线的通信协议，将车辆总质量的计算结果转换成能够在车辆数据总线上传输的数据，并将转换后得到的数据传输到车辆数据总线上，并能够通过车辆数据总线传输，使相关的应用模块从车辆数据总线上获取车辆总质量数据。
本发明的车辆总质量动态测量装置包括：处理器和计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现能够本发明的车辆总质量动态测量方法。其中，由于各个步骤的程序逻辑不同，可采用专用处理器或通用芯片来执行相应的步骤，以提高整个程序的处理效率，并合理地控制成本。因此，本领域技术人员可根据具体应用情况，对本发明的车辆总质量动态测量装置中的处理器和计算机程序的数量进行适应性地设计与调整。
如图2所示，本发明的车辆总质量动态测量装置100直接应用在车辆上，车辆总质量动态测量装置100可以利用车辆原有的电控单元ECU的硬件基础，在电控单元ECU的存储介质中加载一个或多个计算机程序，并由电控单元ECU从CAN总线200上获取车辆驱动机构的扭矩和转速数据，同时，当这一个或多个计算机程序被电控单元ECU中的一个或多个处理器执行时，能够实现本发明车辆总质量动态测量方法，进而得到车辆总质量计算结果。
在实际应用时，通过如ROM存储设备、移动硬盘、U盘或者光盘等存储器，将一个或多个计算机程序写入存储器中，并配置电控单元ECU来执行存储器中的一个或多个计算机程序，从而执行本发明车辆总质量动态测量方法，进而得到车辆总质量的计算结果。
本发明中，除利用车辆原有的电控单元ECU单元的硬件来执行相应的计算机程序，还用T-BOX硬件或者车辆其它原有的具有处理功能的硬件来执行相应的计算机程序。因此，本发明无需加装任何传感器，成本低，且比通过单点数据计算车辆总质量的方式，计算结果更准确更稳定。
如图3所示，本发明的车辆总质量动态测量系统包括：云计算服务器300，以及车辆400上具有的数据采集模块和无线通信模块。本发明的车辆总质量动态测量系统适用于需要对大量车辆的总质量监控的应用场景。
其中，数据采集模块通过与车辆数据总线连接，以从车辆数据总线上获取车辆的行驶参数，并通过无线通信模块将其采集的数据发送给云计算服务器。云计算服务器300存储有一个或多个计算机程序，当这一个或多个计算机程序被其具有的一个或多个处理器执行时实现的本发明的车辆总质量动态测量方法。
具体的，数据采集模块具有与车辆数据总线的通信协议相适配的通信接口，例如CAN总线接口或以太网接口，能够从车辆数据总线上获取车辆驱动机构的扭矩和转速数据，以及将无线通信模块接收到的由云计算服务器发送的车辆总质量计算结果转换成能够在车辆数据总线上传输的数据，并将转换后得到的数据传输到车辆数据总线上。云计算服务器可以直接存储已经计算出的空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0，也可以通过基准模型参数a0，b0的计算方式，计算出空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0。
而且，由于车辆总质量是控制期望输出动力与车辆加速度之间的惯性连接参数，其估计精度直接影响着车辆相关控制系统的稳定工作，尤其作为车辆在能耗、安全控制等方面的重要参数。将本发明的方法或装置应用在车辆能耗控制、车辆安全控制时，能够降低相应控制系统的复杂度和成本，同时，还能够提高控制或调节的精确性。

Claims (10)

1.一种基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据实际行驶状态下的车辆在一段时间或一定里程内不同时刻的行驶参数，计算出每个时刻对应的车辆驱动功率和车辆加速度；
S2：对实际行驶状态下车辆不同时刻的车辆驱动功率和车辆加速度的数据进行筛选；
S3：根据步骤S2中筛选后得到的数据进行回归计算，得到测量模型参数a1，b1；其中，计算方式为：
其中，m0为空车状态下车辆总质量，m0+△m为实际行驶状态下车辆总质量，g为重力加速度，η为传动系统效率，δ为汽车旋转质量折算系数，P为车辆驱动功率，α为车辆加速度，V为车辆速度，f为滚动阻力系数；
S4：获取空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0和车辆总质量m0，并结合测量模型参数a1，b1，计算出实际行驶状态下车辆总质量m0+△m；其中，
2.如权利要求1所述的基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，其特征在于，所述空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0通过所述回归计算获取。
3.如权利要求1所述的基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，其特征在于，根据车辆数据总线的通信协议，从所述车辆数据总线上获取车辆的行驶参数。
4.如权利要求3所述的基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法，其特征在于，计算出实际行驶状态下车辆总质量后，根据所述车辆数据总线的通信协议，将实际行驶状态下车辆总质量计算结果转换成能够在所述车辆数据总线上传输的数据，并将转换后得到的数据传输到所述车辆数据总线上。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求1～4任一项所述的车辆总质量动态测量方法。
6.一种车辆总质量动态测量装置，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
计算机可读存储介质，其存储有一个或多个计算机程序；所述一个或多个所述计算机程序被所述一个或多个处理器执行时实现如权利要求1～4任一项所述的车辆总质量动态测量方法。
7.一种车辆总质量动态测量系统，其特征在于，包括：云计算服务器，以及每辆车辆上具有的数据采集模块和无线通信模块；其中，
所述数据采集模块用于获取车辆的行驶参数，并通过所述无线通信模块将其采集的数据发送给所述云计算服务器；
所述云计算服务器存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个所述计算机程序被其具有的一个或多个处理器执行时实现如权利要求1或2所述的车辆总质量动态测量方法。
8.如权利要求7所述的车辆总质量动态测量系统，其特征在于，所述数据采集模块具有与车辆数据总线的通信协议相适配的通信接口，用于从所述车辆数据总线上获取车辆的行驶参数，以及将所述无线通信模块接收到的实际行驶状态下车辆总质量计算结果转换成能够在所述车辆数据总线上传输的数据，并将转换后得到的数据传输到所述车辆数据总线上。
9.如权利要求7所述的车辆总质量动态测量系统，其特征在于，所述云计算服务器用于通过存储或计算所述空载行驶状态下车辆的基准模型参数a0，b0。
10.如权利要求1～4任一项所述的基于功率平衡的车辆总质量动态测量方法用于车辆能耗控制、车辆安全控制的用途。
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