CN113291315A - 一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，包括以下步骤：S1：通过数据采集设备对车辆数据进行采集；S2：将采集到的车辆数据进行降频、滤波处理；S3：对驾驶工况进行划分；S4：对步骤S3中的每个驾驶工况划分成多个子工况，对每个子工况的判别方法进行设定；S5：根据处理过的车辆数据匹配到与之对应的子工况，从而识别当前车辆的驾驶工况。本发明所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法解决了现有技术中缺乏针对多源动力总成车型驾驶性工况的一致性客观识别方法的问题。

Description

一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法

技术领域

本发明属于工况自动识别领域，尤其是涉及一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法。

背景技术

驾驶性反映驾驶员在汽车纵向行驶过程中人车交互的主观感受，是表征整车品质与性能的主要指标之一。多源动力总成车型因其构型和控制策略复杂、驾驶性问题突出，而工况一致性判别是实现驾驶性评价和优化的基础。目前驾驶性工况识别方法多采用已有开发经验或专家指导意见进行主观识别和判断，尤其缺乏针对多源动力总成车型驾驶性工况的一致性客观识别方法。

黄伟、刘海江等在《起动工况驾驶性评价指标特征点识别方法》中通过对车辆行驶信号数据进行预处理，结合D-S证据理论与句法模式，最终准确识别出起步工况评价指标特征点。其只提出了针对起步工况的识别方法，并未提出针对整车驾驶性的评价工况体系及识别方式。

任健敏等对整车信号进行采集，然后制定相关工况识别规则，实现了工况识别的目的，其只提出了燃油车驾驶性工况划分及判断方法，并未覆盖到结构复杂的多源动力总成车型，且并未给出工况自动识别的实施方式《一种驾驶性工况识别方法》。

夏佳磊等通过建立智能车辆多层次驾驶性评价模型，实现特定工况的驾驶性评价，并通过C4.5决策树实现工况自动识别，其提出的评价体系只覆盖到了智能车辆驾驶性问题，工况划分及判断逻辑并不适用于多动力源动力总成车辆《一种智能车辆驾驶性评价指标体系创建方法、装置及介质》。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法以解决现有技术中缺乏针对多源动力总成车型驾驶性工况的一致性客观识别方法的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，包括以下步骤：

S1：通过数据采集设备对车辆数据进行采集；

S2：将采集到的车辆数据进行降频、滤波处理；

S3：根据车辆的驾驶状态对车辆的驾驶工况进行划分；

S4：对步骤S3中的每个驾驶工况划分成多个子工况，对每个子工况的判别方法进行设定；

S5：根据处理过的车辆数据匹配到与之对应的子工况，从而识别当前车辆的驾驶工况。

进一步的，步骤S1采集的车辆数据包括车辆车速、发动机转速、自动变速器挡位、加速踏板开度、制动踏板开度、电机转速、电机扭矩、动力电池SOC、道路坡度、整车纵向加速度；

步骤S1利用的驾驶工况包括起步工况、加速工况、匀速工况、减速工况、Tip in工况、Tip out工况、换挡工况、模式切换工况。

进一步的，起步工况为车辆由车速为零开始，加速至车速到达设定阈值，起步工况包括静态起步、动态起步、蠕行起步和坡道起步四个二级子工况。

进一步的，加速工况为车辆处于D挡，踩下加速踏板而车辆处于加速状态的工况，加速工况包含恒油门加速、全油门加速和缓油门加速三个二级子工况。

进一步的，匀速工况为车辆处于在挡状态，以稳定车速行驶超过设定时间段的工况。

进一步的，减速工况为加速踏板开度为0，车速处于一定范围，且车辆加速度小于0的工况，减速工况包含滑行减速工况和制动减速工况两个二级子工况。

进一步的，Tip in工况为车辆处于行驶、在挡状态，迅速踩下加速踏板至踏板开度变化率达到设定阈值，至少维持设定时间阈值2s以上。

进一步的，Tip out工况为车辆处于行驶、在挡状态，迅速松开加速踏板至踏板开度变化率达到设定阈值，所述设定阈值至少维持设定时间阈值2s以上。

进一步的，换挡工况为车辆处于行驶状态，同时车辆变速器产生挡位信号变化，然后完成换挡动作，换挡工况包括加速升挡、加速降挡、减速降挡、减速升挡四个二级子工况。

进一步的，模式切换工况以发动机启动和关闭为判断依据，当发动机发生启停动作时，即判断车辆存在模式切换。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明基于多种传感器采集的模拟量信号及CAN总线的数字信号，进行多信号数据融合，为动力系统相对复杂的混合动力车型提供了客观驾驶性工况识别方式，工况划分可完整覆盖多源动力总成结构各系统造成的驾驶性问题；能够按照判断逻辑自动识别特定驾驶性工况而不受驾驶员、测试工程师等主观因素的影响，保证一致性；且满足不同架构动力总成车型的识别需求。基于规则的工况识别结果准确、稳定且较为高效。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法包括以下步骤：

S1：测试并采集数据，按照要求布置传感器和数据采集设备，获取车辆信号包括车辆车速、发动机转速、自动变速器挡位、加速踏板开度、制动踏板开度、电机转速、电机扭矩、动力电池SOC和整车纵向加速度。

S2：原始数据处理，对各通道参数进行变量名配置，并将采集到的原始数据进行降频、滤波等处理，以满足工况自动识别软件程序的需求。

S3：自动识别驾驶性工况，基于制定的判断逻辑开发工况识别软件，根据所获取的车辆信号数据库，可自动识别混合动力车型驾驶性工况。

所述驾驶性工况包括：起步工况、加速工况、匀速工况(含蠕行)、减速工况(含能量回收)、Tip in、Tip out、换挡工况及模式切换工况。

所述的每个驾驶性工况包含多个不同的表征车辆不同行驶特征的子工况，需对每个子工况进行单独识别和判断。

其中所述步骤S3具体包括：

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、制动踏板信号、动力电池SOC信号、挡位信号及车辆加速度信号，按照不同起步工况的判断逻辑可识别出不同SOC条件下静态起步、动态起步、蠕行起步和坡道起步工况。

其中步骤S3具体识别逻辑包括当车辆处于D挡，车速为零，松开制动踏板而不踩下加速踏板识别为蠕行起步；与之对应踩下加速度踏板识别为静态起步。

当车辆处于D挡，车速由设定阈值降低到预设值且在范围内稳定，踩下加速踏板识别为动态起步。

当车辆处于D挡，道路坡度达到设定阈值，且车速为零，松开制动踏板且踩下加速踏板识别为坡道起步。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、挡位信号、动力电池SOC信号，当车速不为零且车辆处于D挡，按照加速踏板开度不同的操作情况，可识别出不同SOC条件下缓油门加速、恒油门加速和全油门加速工况。

具体来说，当加速踏板开度达到设定阈值并逐渐踩下加速踏板至100％，识别为缓油门加速工况；

当车辆处于加速状态，且加速踏板开度不变，识别为恒油门加速工况；特殊的，当加速踏板开度为100％识别为全油门加速工况。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、挡位信号、动力电池SOC信号，当车速在设定范围内保持稳定、加速踏板开度恒定，则识别为不同SOC条件下该车速的匀速工况。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、制动踏板信号、动力电池SOC信号、纵向加速度信号、电机扭矩信号，当车速达到设定阈值，加速踏板开度为零，车辆纵向加速度为负时，识别为不同SOC条件下减速工况。

其中当制动踏板开度为零，识别为滑行减速工况，与此同时当电机扭矩小于零时识别为滑行能量回收工况。

其中当制动踏板开度不为零，识别为制动减速工况，与此同时当电机扭矩小于零时识别为制动能量回收工况。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、制动踏板信号、动力电池SOC信号、纵向加速度信号、电机扭矩信号，当车辆处于D挡，踩下加速踏板变化率大于设定阈值，识别为Tip in工况。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、制动踏板信号、动力电池SOC信号、纵向加速度信号、电机扭矩信号，当车辆处于D挡，松开加速踏板变化率大于设定阈值，识别为Tip out工况。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、制动踏板信号、动力电池SOC信号、纵向加速度信号、电机扭矩信号、自动变速器挡位信号，当车辆处于D挡，车速不为零的情况下产生挡位信号变化时，识别为不同SOC条件下换挡工况。

工况识别程序根据所述步骤S1、S2获取的车辆速度信号、加速踏板开度信号、制动踏板信号、动力电池SOC信号、纵向加速度信号、模式信号、电机扭矩信号及发动机转速信号，当车辆处于D挡，车辆在加速、匀速和减速工况中根据模式信号或电机扭矩和发动机转速信号判断产生动力源切换，识别为模式切换工况。

实施例：

步骤S1：按照要求布置传感器和数据采集设备，获取车辆信号包括车辆车速、发动机转速、变速器挡位、加速踏板开度、制动踏板信号、电机转速、电机扭矩、动力电池SOC、道路坡度和整车纵向加速度。

步骤S2：对采集到的信号按照需求进行滤波、降频等处理，并对各参数进行配置，以满足工况识别程序的需要；

步骤S3：制定工况判断逻辑，并且基于判断逻辑开发工况识别程序，然后根据步骤S1和步骤S2获取的信号进行驾驶性工况识别工作。

本实施例中步骤S1所述纵向加速度信号需由布置在驾驶员座椅导轨上的纵向加速度传感器采集，而道路坡度信号由三轴加速度传感器采集到的加速度分量计算得到，传感器的安装和布置需严格按照安装要求与车辆所在平面保持平行。而车辆行驶信号可从总线直接获取，信号获取要求采样频率不小于100HZ，加速度信号采样频率不低于300HZ。本实例中车辆车速信号在(±3km/h)范围内变化可认定车速稳定。

步骤S3所述驾驶性工况包括：起步工况、加速工况、匀速工况(含蠕行)、减速工况(制动能量回收)、Tip in、Tip out、换挡工况及模式切换工况。

起步工况：本发明定义的起步工况为车辆由车速为零开始，加速至车速到达设定阈值。且其包含静态起步、动态起步、蠕行起步和坡道起步四个二级子工况。起步工况所用信号包括车辆速度、加速踏板开度、制动踏板信号、动力电池SOC、挡位信号及三轴加速度信号，而车辆坡度状态可由三轴加速度传感器所测加速度分量计算得到。各子工况详细识别条件如下：

①蠕行起步

a初始状态车速为0，挡位为D挡；

b:若坡度小于设定阈值(5％)，松开制动踏板且加速踏板开度为0识别为蠕行起步工况；

c:结束状态为车速达到蠕行车速设定阈值或车速保持稳定(偏差±5％以内)；

②静态起步

a初始状态车速为0，挡位为D挡；

b:若坡度小于设定阈值(5％)，当加速过程中加速踏板开度不为0，挡位不发生变化且踏板开度变化率不大于140％/s，则识别为静态起步工况；

c:结束状态为车速达到设定阈值(10Km/h)；

③坡道起步

a初始状态车速为0，挡位为D挡；

b:当坡度大于设定阈值(5％)，加速过程中加速踏板开度不为0且踏板开度变化率不大于140％/s，则识别为坡道起步工况；

c:结束状态为车速达到设定阈值(10Km/h)；

④动态起步

a初始状态车速由设定阈值V0(10km/h<V0<70km/h)踩下制动踏板减速至V1(5km/h≤V1≤10km/h)，挡位为D挡；

d:加速踏板开度不为0且踏板开度变化率不大于140％/s，则识别为动态起步；

c:结束状态为车速达到设定阈值V2(V2＝V1+10km/h)；

加速工况：本发明定义的加速工况为车辆处于D挡，踩下加速踏板而车辆处于加速状态的工况。其包含恒油门加速、全油门加速和缓油门加速三个二级子工况，加速工况所用信号包括车辆速度、加速踏板开度、制动踏板信号、动力电池SOC、挡位信号及加速度信号。各子工况详细识别条件如下：

①恒油门加速

a：初始状态车速处于设定阈值范围，车辆在挡；

b：踩下加速踏板至一定开度并保持不变维持设定时间阈值(2s以上)，此过程挡位不发生改变；

c：车辆纵向加速度>0；

②全油门加速

a：初始状态车速处于设定阈值范围内，车辆在挡；

b：踩下加速踏板至开度为100％，且维持设定时间阈值(2s以上)，此过程挡位不发生改变；

c：车辆纵向加速度>0；

③缓油门加速

a初始状态车速处于设定阈值范围内，车辆在挡；

b：缓慢踩下加速踏板使踏板开度变化率大于4％/s且小于140％/s，且维持设定时间阈值(2秒以上)，此过程挡位不发生变化；

c：车辆纵向加速度>0；

匀速工况：本发明定义的匀速工况为车辆处于在挡状态，以稳定车速行驶超过设定时间段的工况。匀速工况识别所需信号包括车速、挡位、加速踏板开度、制动踏板和车辆纵向加速度。匀速工况识别条件为：

a：车辆以恒定车速及踏板开度行驶；

b：无挡位切换；

c：车辆纵向加速度为0；

减速工况：本发明定义的减速工况为加速踏板开度为0，车速处于一定范围，且车辆加速度小于0的工况。减速工况包含滑行减速(能量回收)工况和制动减速(能量回收)工况两个二级子工况。各子工况详细的识别条件为：

①滑行减速工况：

a：初始状态车速处于设定阈值范围内，车辆在挡；

b：加速踏板开度为0，且至少维持设定时间阈值(2S以上)；

c:需明确一点在于如果电机扭矩小于-2Nm则识别为再生制动介入滑行减速工况；

②制动减速工况：

a：初始状态车速处于设定阈值范围内，车辆在挡；

b：加速踏板开度为0，且制动踏板信号不为0，至少维持设定时间阈值(2S以上)；

c：同样的如果电机扭矩小于-2Nm则识别为再生制动介入制动减速工况；

Tip in工况：本发明中定义的Tip in工况为车辆处于行驶、在挡状态，迅速踩下加速踏板至踏板开度变化率达到设定阈值(≥140％/s)，至少维持设定时间阈值2s以上。Tipin工况识别所需信号包括：车速、挡位、加速踏板开度、制动踏板信号和车辆加速度信号。Tip in工况详细识别条件为：

a：初始状态车速处于设定阈值范围内，车辆在挡；

b：踩下加速踏板使得踏板开度变化率达到设定阈值(≥140％/s)，至少维持设定时间阈值2s以上，且无换挡信号。

c：需明确的一点是，当初始状态车辆纵向加速度信号小于0，则识别为减速Tip in工况；若初始状态车辆纵向加速度信号大于0，则识别为加速Tip in工况；若初始状态车辆处于匀速状态则识别为匀速Tip in工况。

Tip out工况：本发明中定义的Tip out工况为车辆处于行驶、在挡状态，迅速松开加速踏板至踏板开度变化率达到设定阈值(≤-140％/s)，至少维持设定时间阈值2s以上。Tip out工况识别所需信号包括：车速、挡位、加速踏板开度、制动踏板信号和车辆加速度信号。Tip out工况详细识别条件为：

a：初始状态车速处于设定阈值范围内，车辆在挡；

b：迅速松开加速踏板使得踏板开度变化率达到设定阈值(≤-140％/s)，至少维持设定时间阈值2s以上，且无换挡信号。

c：当初始状态车辆纵向加速度信号大于0，则识别为加速Tip out工况；若初始状态车辆处于匀速状态则识别为匀速Tip out工况。

换挡工况：本发明中定义的换挡工况为车辆处于行驶状态，同时车辆变速器产生挡位信号变化，之后完成换挡动作。其中包括加速升挡、加速降挡、减速(滑行制动)降挡、减速(滑行制动)升挡四个二级子工况。换挡工况所需信号包括车速、挡位、加速踏板开度、制动踏板信号、发动机扭矩、电机扭矩、纵向加速度信号、变速器输入轴转速。换挡工况各二级子工况详细识别条件为：

①加速升挡：

a：初始状态车辆在挡且处于加速状态，即加速踏板开度>0；

b：挡位信号发生变化且大于上一时刻信号值，且挡位信号变化前1s时间内车辆处于加速状态；

c:挡位信号变化后的0.5s时间内挡位信号无再变化，识别为加速升挡；

②加速降挡：

a：初始状态车辆在挡且处于加速状态，即加速踏板开度>0；

b：挡位信号发生变化且小于上一时刻信号值，且挡位信号变化前1s时间内车辆处于加速状态；

c:挡位信号变化后的0.5s时间内挡位信号无再变化识别为加速降挡；

③减速(滑行制动)升挡：

a：初始状态车辆加速踏板开度为0，车速>设定阈值；

b：挡位信号发生变化且大于上一时刻信号值，且挡位信号变化前1s时间内车辆处于减速状态(纵向加速度<0)；

c:挡位信号变化后的0.5s时间内挡位信号无再变化且制动踏板信号状态保持不变(滑行或制动)，识别为减速(滑行制动)升挡；

④减速(滑行制动)降挡：

a：初始状态车辆加速踏板开度为0，车速>设定阈值；

b：挡位信号发生变化且小于上一时刻信号值，且挡位信号变化前1s时间内车辆处于减速状态(纵向加速度<0)；

c:挡位信号变化后的0.5s时间内挡位信号无再变化且制动踏板信号状态保持不变(滑行或制动)，识别为减速(滑行制动)降挡；

模式切换工况：本发明中定义的模式切换工况为以发动机启动和关闭为判断依据，当发动机发生启停动作，即判断车辆存在模式切换。模式切换工况所用信号包括车辆速度、加速踏板开度、制动踏板信号、动力电池SOC信号、挡位信号及加速度信号。模式切换工况详细判别依据为：

a:车辆处于启动状态，停车充电或动力驱动模式；

b:若发生发动机启停，则识别为模式切换工况；

步骤3所述的自动识别程序基于上述各工况判断逻辑搭建，获得步骤S2所述处理过后的测试数据，由初始时刻开始按照确定时间步长对该测试片段进行读取、判断，同时输出标准工况片段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：通过数据采集设备对车辆数据进行采集；

S2：将采集到的车辆数据进行降频、滤波处理；

S3：根据车辆的驾驶状态对车辆的驾驶工况进行划分；

S4：对步骤S3中的每个驾驶工况划分成多个子工况，对每个子工况的判别方法进行设定；

S5：根据处理过的车辆数据匹配到与之对应的子工况，从而识别当前车辆的驾驶工况。

2.根据权利要求1所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：步骤S1采集的车辆数据包括车辆车速、发动机转速、自动变速器挡位、加速踏板开度、制动踏板开度、电机转速、电机扭矩、动力电池SOC、道路坡度、整车纵向加速度；

步骤S1利用的驾驶工况包括起步工况、加速工况、匀速工况、减速工况、Tip in工况、Tip out工况、换挡工况、模式切换工况。

3.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：起步工况为车辆由车速为零开始，加速至车速到达设定阈值，起步工况包括静态起步、动态起步、蠕行起步和坡道起步四个二级子工况。

4.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：加速工况为车辆处于D挡，踩下加速踏板而车辆处于加速状态的工况，加速工况包含恒油门加速、全油门加速和缓油门加速三个二级子工况。

5.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：匀速工况为车辆处于在挡状态，以稳定车速行驶超过设定时间段的工况。

6.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：减速工况为加速踏板开度为0，车速处于一定范围，且车辆加速度小于0的工况，减速工况包含滑行减速工况和制动减速工况两个二级子工况。

7.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：Tip in工况为车辆处于行驶、在挡状态，迅速踩下加速踏板至踏板开度变化率达到设定阈值，至少维持设定时间阈值2s以上。

8.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：Tip out工况为车辆处于行驶、在挡状态，迅速松开加速踏板至踏板开度变化率达到设定阈值，所述设定阈值至少维持设定时间阈值2s以上。

9.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：换挡工况为车辆处于行驶状态，同时车辆变速器产生挡位信号变化，然后完成换挡动作，换挡工况包括加速升挡、加速降挡、减速降挡、减速升挡四个二级子工况。

10.根据权利要求2所述的一种针对多源动力总成车型的整车驾驶性工况自动识别方法，其特征在于：模式切换工况以发动机启动和关闭为判断依据，当发动机发生启停动作时，即判断车辆存在模式切换。

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