CN114061979A - 基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法及系统，基于底盘测功机进行混动汽车的起步性能测评，避免了传统主观评价对驾驶员和环境要求较高的问题，并且能够将主观感受量化为具体过程数据。具体地，测试过程记录了整车CAN信号等过程数据，通过预设的测试指标进行客观的数据分析能够解析出混动车型起步控制的策略优劣，为在研车辆起步性能优化提供数据支持，尤其地，结合多级评价体系可以得到目标起步性能客观综合评价。本发明突破传统狭义起步测试工况，将使用场景与产品标定相结合，且有效避免现有道路测试的不足，通过搭建数据同步采集设备，能实时同步底盘测功机、整车三路CAN和油耗信号，实现对起步性能的多维度解析。

Description

基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法及系统

技术领域

本发明涉及混动车辆性能测试领域，尤其涉及一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法及系统。

背景技术

随着国家排放和油耗政策逐步收紧，2025年乘用车新车油耗需降至4L/100km，因此发展混合动力汽车技术成为各大企业发展的重中之重。随着新能源市场的逐步发展，电机和电池成本不断下降，双电机串并联混动系统出色的油耗和成本优势逐渐显现出来，成为现阶段主流混动解决方案。

双电机串并联混动系统一般由高效发动机DHE、P1发电机、P3驱动电机、动力电池和各控制模块组成。起步过程一般为纯电模式(由动力电池为P3驱动电机供能，P3驱动电机负责驱动车轮)，但当动力电池功率不足时则切换至串联模式，此时发动机启动，带动P1发电机为P3驱动电机提供电能(同步地，可以由P1发电机为动力电池充电)，并由P3驱动电机驱动车轮。

而混合动力车型普及率相对传统燃油汽车较低，现阶段起步性能测试与评价方案主要基于传统燃油汽车的测试模式。例如，在试车跑道上进行客观评价和主观评价。客观测试方式主要是在试车跑道上从车辆静止全油门加速至100km/h，以0-100km/h最快加速时间作为起步动力性的评价指标；主观测试方式相对较多，例如由经验丰富的试车员按照各评价指标(动力、平顺度、响应等)依次驾驶车辆，并对测试车辆的实际表现进行主观打分。

经分析，以上现有的起步性能评测方式至少存在如下弊端：

(1)对驾驶员驾驶操作经验要求较高，而且不同驾驶员的感受差距

较大，导致评价区分度较小；

(2)全油门的测试方式与用户实际驾驶状态有较大差异(实际驾驶过程中，用户的常用油门开度通常在50％以内)；

(3)主观评价无法提供详细的过程数据以对评价结果进行支撑，对起步性能的开发贡献度较低；

(4)在道路上开展测试时，无法可靠监测车轮端的实际动力输出数据；

(5)数据重复性较差，难以有效排除偶发性数据。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在提供一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法及系统，以弥补现有起步性能评价方案的不足。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面、一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其中包括：

预先基于道路滑行试验，获得测试车辆的道路滑行阻力以及底盘测功机加载系数；

根据道路滑行阻力以及底盘测功机加载系数设置底盘测功机；

基于预设的起步性能测试参数，设定装配在底盘测功机上的测试车辆的油门开度以及测试车辆的SOC；

触发油门动作并在本轮测试过程中维持油门踏板状态；

在本轮测试过程中同步采集并记录底盘测功机信号、测试车辆的三路CAN信号以及与测试车辆连接的油耗仪的油耗信号；

在本轮测试完成后，基于预设的起步性能测试参数，改变油门开度限值以及初始SOC，并进行多轮测试；

基于采集到的原始信号，分别求取每轮测试车辆在起步工况下的预设测试指标的数据，所述预设测试指标包括：动力性、推背感、平顺性、动力响应以及经济性；

利用预设测试指标的测试数据以及基于预设测试指标预先构建的多级评测体系，获得测试车辆的起步性能客观评价结果。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述动力性的数据计算方式包括：

从原始信号中提取加速时间；

利用加速时间中的速度差数据以及时间差数据计算瞬时加速度；

根据瞬时加速度，计算单位时间内的平均加速度；

提取所述平均加速度的最大值作为持续单位时间的峰值加速度；

基于与油门开度所对应的所述峰值加速度，求取所述峰值加速度随油门变化的斜率作为动力性数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述推背感的数据计算方式包括：以所述峰值加速度表征推背感数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述动力响应的数据计算方式包括：将油门踩下瞬间至预设开度以及最大加速度时所需的时间表征动力响应数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述平顺性的数据计算方式包括：

从原始信号中提取所有加速度的极值；

计算相邻极值的差值，并与相隔时间结合，得到不平顺度；

将所述不平顺度的最大值作为冲击度数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述经济性的数据计算方式包括：

根据瞬时油耗值，计算累计油耗；

根据所述累计油耗，求取油耗相对动力性的增加度作为经济性数据。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述利用预设测试指标的测试数据以及基于预设测试指标预先构建的多级评测体系，获得测试车辆的起步性能客观评价结果包括：

基于所述预设测试指标，构建包含两个层级的起步性能客观评测体系，其中以动力性、推背感、平顺性、动力响应以及经济性作为一级指标，并从各所述一级指标中划分出若干个二级指标；

基于所述二级指标以及预存储在数据库中的二级指标记录，确定权重；

利用所述权重对所述一级指标进行加权评分，得到起步性能综合分数。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述起步性能测试参数包括：测试速度区间、多段SOC工况以及若干个油门开度限值。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述维持油门踏板状态包括：

在测试过程中按所述油门开度限值维持油门踏板开度，直至车速不再增加或者到达预设的用于停止测试的车速阈值。

第二方面、一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试系统，其中包括：用于提供测试车辆的车速和轮边力的底盘测功机、用于提供瞬时油耗的油耗仪、用于提供测试车辆三路CAN信号的车载自诊断模块、用于实现数据采集及传递功能的数据同步采集设备、用于根据预先配置的参数对所述数据同步采集设备采集的数据进行处理的上位机；

所述底盘测功机、所述油耗仪、所述车载自诊断模块以及所述上位机分别与所述数据同步采集设备信号连接。

本发明的主要设计构思在于，基于底盘测功机进行混动汽车的起步性能测评，避免了传统主观评价对驾驶员和环境要求较高的问题，并且能够将主观感受量化为具体过程数据，解决知其然知其所以然的问题。具体地，测试过程记录了整车CAN信号和轮边信号过程数据，通过预设的测试指标进行客观的数据分析能够解析出混动车型起步控制的策略优劣，为在研车辆起步性能优化提供数据支持，尤其地，将测试指标明确为动力性、推背感、平顺性、动力响应及经济性，结合多级评价体系最终可以得到起步性能客观综合评价。本发明突破传统狭义起步测试工况，将用户使用场景与产品标定工况相结合，且有效避免现有道路测试的不足，通过搭建数据同步采集设备，能实时同步底盘测功机、整车三路CAN和油耗信号，实现对起步性能的多维度解析。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的多级评价体系的示意图；

图3为本发明实施例提供的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试系统的架构参考图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：

步骤S1、预先基于道路滑行试验，获得测试车辆的道路滑行阻力以及底盘测功机加载系数；(在本发明的其他实施例中，可以在试验开始前，对测试车辆进行预热，具体地，可以但不限于按照80km/h热车30min)

步骤S2、根据道路滑行阻力以及底盘测功机加载系数设置底盘测功机；

步骤S3、基于预设的起步性能测试参数(基于实际起步场景可预先将起步性能测试速度区间设定为0-20km/h，并且考虑动力电池SOC对起步性能影响较大，SOC工况可分为高低SOC两段30％/60％，以及将油门开度按10％进行划分，如10％、20％、30％...100％)，设定装配在底盘测功机上的测试车辆的油门开度(例如初始可调整至10％)，并调整测试车辆的SOC(如设定初始SOC为30％)；

步骤S4、触发油门动作并在本轮测试过程中维持油门踏板状态至车速不再增加或者到达预设的停止车速阈值(如140km/h)；

步骤S5、在本轮测试过程中同步采集并记录底盘测功机信号、测试车辆的三路CAN信号以及与测试车辆连接的油耗仪的油耗信号；

步骤S6、在本轮测试完成后，基于预设的起步性能测试参数，改变油门开度限值以及初始SOC，进行多轮测试；

步骤S7、基于采集到的原始信号，分别求取每一轮测试的测试车辆在起步工况下的预设测试指标的数据，所述预设测试指标包括：动力性、推背感、平顺性、动力响应以及经济性；

步骤S8、利用预设测试指标的测试数据以及基于预设测试指标预先构建的多级评测体系，获得测试车辆的起步性能客观评价结果。

关于前述求取每一轮测试的测试车辆在起步工况下的预设测试指标的数据，具体来说可以包括：

(1)动力性：截取踩下油门瞬间至车速达到20km/h之间的所有数据，提取0-20km/h的加速时间；接着，利用速度差对应的时间差计算瞬时加速度，然后计算每1秒时间范围内的平均加速度，提取平均加速度的最大值作为可持续1s的峰值加速度；以及，计算油门开度分别为10％-50％所对应的峰值加速度随油门变化的斜率。

(2)推背感，以所述峰值加速度表征推背感。

(3)动力响应，提取油门踩下瞬间至预设开度(5km/h、0.15m/s²)以及最大加速度所需时间。

(4)平顺性，提取0-20km/h速度区间内所有加速度的极值(获得加速度峰值和谷值，是存在冲击的主要表现，在实际操作中可以利用matlab findpeak函数提取)，计算相邻极值的差值再除以相隔时间，即为该时刻下的不平顺度，提取不平顺度的最大值作为冲击度，单位m/s²。

(5)经济性，根据瞬时油耗值(单位为L/h)，计算0-20km/h速度区间的累计油耗(如下公式1)。根据累计油耗计算油耗相对动力的增加度作为经济性数据，如下公式2。

F_0-20km/h＝3.6^-1∫F_timedt 公式1

其中：F_0-20km/h为0-20km/h的累计油耗，单位ml；F_time为瞬时油耗，单位L/h；t为时间，单位s。

其中：K_fuel为油耗相对动力增加度；F_70％为70％油门开度0-20km/h起步累计油耗，单位ml；F_30％为30％油门开度0-20km/h起步累计油耗，单位ml；T_70％为70％油门开度0-20km/h起步时间，单位s；T_30％为30％油门开度0-20km/h起步时间，单位s。

结合前述示例举例来说，求取出的各指标数据可参考下表：

由上表数据可知，测试车辆(例如非插电式双电机串并联混动汽车)，在高电量状态下的起步过程性能数据略优于低电量状态。

关于步骤S8，具体可以基于所述预设测试指标，构建包含两个层级的起步性能客观评测体系，例如基于用户起步场景将动力性、推背感、平顺性、动力响应和经济性五个预设测试指标作为一级指标，并将每个一级指标进一步细分为起步时间、峰值加速度等10个二级指标，具体评测体系可参见图2示例。

基于所述二级指标划分权重，具体可以根据重要程度、开发难度和油门常用度，并结合二级指标在数据库中的存储记录(某二级指标在数据库中存储的高低分值)得到所述二级指标的分值(即权重)，具体对二级指标进行打分的方式可以参考如下公式3：

其中：S表示该项指标数据库打分，Q表示测试车辆某项指标的当前测试值，Q_best为对应项指标在数据库的最佳值，Q_worst为对应项指标在数据库的最差值。

利用所述二级指标的分值对所述一级指标进行加权评分，得到起步性能综合分数。在实际操作中，为了可将所述起步性能综合分数与主观感受进行不断对比，动态调整权重形成闭环(也即是，起步性能评价各指标权重可根据评价结果与实际感受是否相符进行循环调整)，得到最终的起步性能客观评价结果。

对于前述评测环节，具体举例如下供参考：

(1)动力性，起步动力性由0-20km/h起步时间、各油门开度平均峰值加速度和随着油门增加动力递增情况三个方面进行评价。起步动力性评价主要考虑绝对动力大小以及继续踩油门动力增加情况(该油门下动力充沛，继续踩下油门动力不再增加十分影响驾驶体验)。依据驾驶员对起步动力感知情况和指标重要程度分配权重，例如，起步时间权重为0.25，峰值加速度为0.4，峰值加速度随油门斜率大小权重为0.35。

(2)推背感，由各油门开度下最大峰值加速度进行评价，峰值加速度代表起步过程推背感受，权重可设为1。

(3)动力响应，由各油门开度0-5km/h、0.15m/s²和峰值加速度平均响应时间进行评价。其中，0-5km/h为速度层面的响应，权重可设为0.3；0.15m/s²是人体能感知到的最小加速度，权重可设为0.3；峰值加速度响应代表起步过程推背感的响应，权重可设为0.4。

(4)平顺性，由0-20km/h起步过程冲击度(m/s²)进行评价，冲击度越大起步越不平顺，权重可设为1。

(5)经济性，油门开度0-20km/h起步平均累计油耗，评价起步过程耗油情况，权重可设为0.6；油耗相对动力增加度，对牺牲油耗增加动力和牺牲油耗并未增加动力进行区分，权重可设为0.4。

最后，结合该示例，可参见下表示意的0-20km/h起步性能客观评价结果：

根据评价结果可以看到，双电机串并联混合动力汽车相对传统燃油车在起步平顺性、动力响应和经济性上有明显优势。

相应于上述方法实施例及说明，本发明还提供了一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试系统，如图3所示，具体包括：

用于提供车速和轮边力的底盘测功机。优选采用带有四驱模式的底盘测功机，并在实际操作中可将测试模式为设定为道路模拟模式，且驱动形式选为前轮驱动、后轮跟随。在实际操作中，可以将底盘测功机的车速和轮边力均设为0-10V的模拟信号，并输入至NI9205模块经FPGA采集后再发送至数据同步采集设备(RT控制器)；举例来说，车速和轮边力信号为0-10V的电压信号，根据底盘测功机的配置得到车速和轮边力的计算系数，比如AVL某款四驱底盘测功机，其最大车速为250km/h、最大轮边力为15000N，因此车速放大系数为25，轮边力放大系数为1500，即将采集到的电压信号乘以相应的放大系数即可。

用于提供瞬时油耗的油耗仪。具体地，油耗仪输出一般为脉冲信号，可经由NI9411数字模块后再发送至RT控制器。举例来说，油耗仪可选用体积式油耗仪，输出信号为脉冲信号，即一个脉冲代表一定体积的油耗(比如某体积式油耗仪参数为0.009065ml/脉冲)，因此油耗计算为脉冲数乘以油耗仪参数。

用于提供混动车辆三路CAN信号的车载自诊断模块(OBD)。具体地，OBD输出三路CAN信号经NI9853双通道CAN模块上传至RT控制器。

用于实现数据采集及传递的数据同步采集设备(RT控制器)。RT控制器能够同步获取底盘测功机信号、油耗仪信号以及混动车辆三路CAN信号。尤其地，由于混动车型一般有三路CAN，因此至少需有两个双通道CAN模块，因此优选在实际操作中可选用NIcRIO-9082RT。

用于根据预先配置的参数对RT控制器采集的数据进行处理的上位机。具体地，RT控制器在将上述底盘测功机、油耗仪、车载自诊断模块提供的数据进行筛选、计算后，打包上传至上位机进行后续计算、显示和保存。举例来说，对于前述三路CAN信号，上位机接收到筛选后的数据帧后，可结合预先配置的dbc文件(含有ID、起始位、位长、系数、偏置和符号等信息)，根据其中ID、起始位和位长等确定出目标信号数据帧，之后基于预设系数和偏置计算出最终值，即为CAN报文的目标信号实际值。

综上所述，本发明的主要设计构思在于，基于底盘测功机进行混动汽车的起步性能测评，避免了传统主观评价对驾驶员和环境要求较高的问题，并且能够将主观感受量化为具体过程数据，解决知其然知其所以然的问题。具体地，测试过程记录了整车CAN信号和轮边信号过程数据，通过预设的测试指标进行客观的数据分析能够解析出混动车型起步控制的策略优劣，为在研车辆起步性能优化提供数据支持，尤其地，将测试指标明确为动力性、推背感、平顺性、动力响应及经济性，结合多级评价体系最终可以得到起步性能客观综合评价。本发明突破传统狭义起步测试工况，将用户使用场景与产品标定工况相结合，且有效避免现有道路测试的不足，通过搭建数据同步采集设备，能实时同步底盘测功机、整车三路CAN和油耗信号，实现对起步性能的多维度解析。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，包括：

预先基于道路滑行试验，获得测试车辆的道路滑行阻力以及底盘测功机加载系数；

根据道路滑行阻力以及底盘测功机加载系数设置底盘测功机；

基于预设的起步性能测试参数，设定装配在底盘测功机上的测试车辆的油门开度以及测试车辆的SOC；

触发油门动作并在本轮测试过程中维持油门踏板状态；

在本轮测试过程中同步采集并记录底盘测功机信号、测试车辆的三路CAN信号以及与测试车辆连接的油耗仪的油耗信号；

在本轮测试完成后，基于预设的起步性能测试参数，改变油门开度限值以及初始SOC，并进行多轮测试；

基于采集到的原始信号，分别求取每轮测试车辆在起步工况下的预设测试指标的数据，所述预设测试指标包括：动力性、推背感、平顺性、动力响应以及经济性；

利用预设测试指标的测试数据以及基于预设测试指标预先构建的多级评测体系，获得测试车辆的起步性能客观评价结果。

2.根据权利要求1所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述动力性的数据计算方式包括：

从原始信号中提取加速时间；

利用加速时间中的速度差数据以及时间差数据计算瞬时加速度；

根据瞬时加速度，计算单位时间内的平均加速度；

提取所述平均加速度的最大值作为持续单位时间的峰值加速度；

基于与油门开度所对应的所述峰值加速度，求取所述峰值加速度随油门变化的斜率作为动力性数据。

3.根据权利要求2所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述推背感的数据计算方式包括：以所述峰值加速度表征推背感数据。

4.根据权利要求2所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述动力响应的数据计算方式包括：将油门踩下瞬间至预设开度以及最大加速度时所需的时间表征动力响应数据。

5.根据权利要求2所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述平顺性的数据计算方式包括：

从原始信号中提取所有加速度的极值；

计算相邻极值的差值，并与相隔时间结合，得到不平顺度；

将所述不平顺度的最大值作为冲击度数据。

6.根据权利要求2所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述经济性的数据计算方式包括：

根据瞬时油耗值，计算累计油耗；

根据所述累计油耗，求取油耗相对动力性的增加度作为经济性数据。

7.根据权利要求1所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述利用预设测试指标的测试数据以及基于预设测试指标预先构建的多级评测体系，获得测试车辆的起步性能客观评价结果包括：

基于所述预设测试指标，构建包含两个层级的起步性能客观评测体系，其中以动力性、推背感、平顺性、动力响应以及经济性作为一级指标，并从各所述一级指标中划分出若干个二级指标；

基于所述二级指标以及预存储在数据库中的二级指标记录，确定权重；

利用所述权重对所述一级指标进行加权评分，得到起步性能综合分数。

8.根据权利要求1～7任一项所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述起步性能测试参数包括：测试速度区间、多段SOC工况以及若干个油门开度限值。

9.根据权利要求8所述的基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试方法，其特征在于，所述维持油门踏板状态包括：

在测试过程中按所述油门开度限值维持油门踏板开度，直至车速不再增加或者到达预设的用于停止测试的车速阈值。

10.一种基于底盘测功机的混动汽车起步性能测试系统，其特征在于，包括：用于提供测试车辆的车速和轮边力的底盘测功机、用于提供瞬时油耗的油耗仪、用于提供测试车辆三路CAN信号的车载自诊断模块、用于实现数据采集及传递功能的数据同步采集设备、用于根据预先配置的参数对所述数据同步采集设备采集的数据进行处理的上位机；

所述底盘测功机、所述油耗仪、所述车载自诊断模块以及所述上位机分别与所述数据同步采集设备信号连接。

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