CN115140070A - 一种基于amt换挡控制的整车质量估算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于AMT换挡控制的整车质量估算方法。过程为：整车行驶过程中，确定动力链结合条件及行驶坡道参数均满足时，根据结合的时间及车辆参数确定第一加速度和轮边驱动力；确定动力链脱开条件、车道参数及结合与脱开的时间间隔均满足时，根据脱开的时间及车辆参数确定第二加速度；基于第一加速度、第二加速度和轮边驱动力计算一次整车质量；控制延长换挡时间，重复上述步骤直至质量收敛条件满足，基于多个整车质量确定质量收敛值。本发明运用短时间内车辆总阻力近似相等的思路，抵消总阻力，无需分项计算风阻、滚阻和坡道阻力，计算方法更简单。
Description
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种基于AMT换挡控制的整车质量估算方法。
背景技术
车辆动力域和底盘域的控制器中，整车质量是控制算法中的重要参数。乘用车整车质量变化小，数值范围窄，对计算的要求不是很高，但对于商用车，由于其使用特征，质量可以从几短到几十吨变化。所以，在商用车领域，质量准确度对整车操控性和平顺性的控制影响很大。
尤其在商用车AMT的控制中，整车的质量不仅影响换挡点的计算，还决定着油离配合的特性。快速而准确估算出整车质量，是经济性，动力性以及平顺性控制策略的基础。
当前国内外关于质量估算的研究和应用有很多，常规的做法都是基于车辆纵向动力学模型，运用求解的最主流方法有扩展卡尔曼滤波(EKF)和递推最小二乘法(RLS)两种方式。
CN106740870B公开了一种考虑换挡因素的车辆质量估算方法，首先采集车辆行驶状态数据并计算得到模型所需参数；然后结合车辆行驶过程中的力学特性建立车辆纵向动力学模型：建立带多遗忘因子的加权最小二乘递推质量估计模型；确定车辆质量实时估计系统的使用条件，将采集到的车辆行驶状态数据和相关模型参数输入车辆质量实时估计系统，估计并输出实时车辆质量。CN110356409A公开了一种根据换挡前后的挡位及状态信息确定整车质量的方法，获取车辆行驶的状态信息；根据所述状态信息判断是否发生挡位转换；当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息；根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量。CN113859253A公开了一种通过车辆运行状态下次，判断质量区间的简易方法。CN103946679A中公布了一种基于纵向动力学方程的质量辨识系统，使用辨识方程反复地一起计算当前车辆质量值和驱动力，直至当前车辆质量值收敛。CN102951158A中公布了一种矩阵比对的方法，将质量计算的关键因素分段交叉试验得出表格，车辆动态运行时进行比对从而得出质量。CN105849514A中提出一种利用运动定律方程在不同的运行条件下获得多个质量估算值，然后将这些质量估算值提供给卡尔曼滤波器以提高最终质量估算的可靠性，该质量估算可以通过向卡尔曼滤波器中输入后续的质量估算值而得以改进。上述质量估算均存在以下缺陷：
a)计算(收敛)速度慢：计算条件苛刻，存在迭代计算，第一个有效质量计算值出现较晚。
b)计算精度差：车辆使用工况复杂，经验值的使用不能覆盖所有情况，容易收到干扰，发生突变，导致计算结果不准确。
c)计算的参数包括风阻系数，滚阻系数，迎风面积等，会导致不同车型标定工作复杂。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种简单、准确度高的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法。
本发明采用的技术方案是：一种基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，整车行驶过程中，确定动力链结合条件及行驶坡道参数均满足时，根据结合的时间及车辆参数确定第一加速度和轮边驱动力；
确定动力链脱开条件、车道参数及结合与脱开的时间间隔均满足时，根据脱开的时间及车辆参数确定第二加速度；
基于第一加速度、第二加速度和轮边驱动力计算一次整车质量；
控制延长换挡时间，重复上述步骤直至质量收敛条件满足，基于多个整车质量确定质量收敛值。
进一步地，当以下任意条件均满足时，确定动力链结合条件满足：
a)车辆向前行驶；
b)无制动，包括脚制动和辅助制动；
c)车辆行驶线路的曲率小于等于阀值；
d)油门大于零；
e)离合器结合；
f)变速箱为非空挡。
进一步地，以下任意条件均满足时，确定动力链脱开条件满足：
a)车辆向前行驶；
b)无制动，包括脚制动和辅助制动；
c)车辆行驶线路的曲率小于等于阀值；
d)离合器脱开或者变速箱为空挡；
e)变速箱处于升档过程。
进一步地，当行驶道路的坡度平均值小于等于坡度设定值时，确定行驶坡道参数满足。
进一步地，当时间间隔ΔT小于等于时间设定值时，确定结合与脱开的时间间隔满足，所述时间间隔ΔT为ΔT＝t3-t2，t2为动力链结合结束的时刻，t3为动力链脱开开始的时刻。
进一步地，确定第一加速度和轮边驱动力的过程为：设定动力链结合开始的时刻为t1，动力链结合结束的时刻为t2，当某一时刻t满足t-Δt≥t1，且t≤t2时，则基于t时刻的车速、t-Δt时刻的车速计算结合加速度，基于t时刻的车辆参数计算轮边牵引力；当时刻t1与t2之间存在多个时刻t满足要求时，则取多个结合加速度的平均值作为第一加速度，取多个轮边牵引力的平均值作为轮边驱动力。
进一步地，确定第二加速度的过程为：设定动力链脱开开始的时刻为t3，动力链脱开结束的时刻为t4，当某一时刻t满足t-Δt≥t3，且t≤t4时，则基于t时刻的车速、t-Δt时刻的车速计算脱开加速度，当时刻t3与t4之间存在多个时刻t满足要求时，则取多个脱开加速度的平均值作为第二加速度。
进一步地，所述整车质量通过以下公式确定：
进一步地，当计算出的整车质量的个数大于等于阈值时，确定质量收敛条件满足。
更进一步地，基于多个整车质量确定质量收敛值的过程为：去除多个整车质量中的最大值和最小值，以剩余的多个整车质量的平均值作为质量收敛值。
本发明的有益效果是：
1.本发明在换挡过程中，基于动力链结合及脱开的状态判断，运用短时间内车辆总阻力近似相等的思路，抵消总阻力，以此计算整车质量，无需分项计算风阻、滚阻和坡道阻力，计算方法更简单。
2.本发明通过TCU控制，主动延长换挡时间，实现快速收敛，缩短计算时间。
3.本发明运用剔除奇异值(最大值和最小值)后取平均值的方法对最终质量输出做滤波处理，保证计算结果稳定。
附图说明
图1为本发明的控制流程图。
图2为本发明换挡过程加速度的计算区间示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1、图2所示，本发明提供一种基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，包括以下步骤：
步骤1、整车行驶过程中，判断动力链结合条件和坡度是否满足，若满足，则根据动力链结合的时间及车辆参数确定第一加速度和轮边驱动力，进入步骤2；若不满足，则进入步骤4
步骤2、判断动力链脱开条件、坡度及动力链结合与脱开的时间间隔是否满足，若满足，则根据动力链脱开的时间及车辆参数确定第二加速度，进入步骤3；若不满足，则进入步骤4；
步骤3、基于第一加速度、第二加速度和轮边驱动力计算一次整车质量，进入步骤4；
步骤4、判断质量收敛条件是否满足，若满足，则基于多个整车质量确定质量收敛值作为最终的整车质量；若不满足，则控制延长换挡时间(即比正常的换挡时间延长0.5-0.8s，则两档切换之间的时间为1.5-2s)，返回步骤1。
上述步骤1中，当以下任意条件均满足时，确定动力链结合条件满足：
a)车辆向前行驶；
b)无制动，包括脚制动和辅助制动；
c)车辆行驶线路的曲率小于等于阀值，所述阀值为，在该曲率条件下，行驶线路近似直线，能保证最终整车质量计算更准确；
d)油门大于零；
e)离合器结合；
f)变速箱为非空挡。
上述步骤2中，以下任意条件均满足时，确定动力链脱开条件满足：
a)车辆向前行驶；
b)无制动，包括脚制动和辅助制动；
c)车辆行驶线路的曲率小于等于阀值；
d)离合器脱开或者变速箱为空挡；
e)变速箱处于升档过程(如1挡升2挡或2挡升3挡)即处于图中T1时刻与T2时刻之间。
上述步骤1和2中，当行驶道路的坡度平均值小于等于坡度设定值(如3°)时，确定车道参数满足。
上述步骤2中，当时间间隔ΔT小于等于时间设定值时，确定结合与脱开的时间间隔满足，所述时间间隔ΔT为ΔT＝t3-t2，t2为动力链结合结束的时刻，t3为动力链脱开开始的时刻。
上述步骤1中，确定第一加速度和轮边驱动力的过程为：设定动力链结合开始的时刻为t1，动力链结合结束的时刻为t2，当某一时刻t满足t-Δt≥t1，且t≤t2时，则基于t时刻的车速、t-Δt时刻的车速计算结合加速度，基于t时刻的车辆参数计算轮边牵引力。其中，结合加速度为t时刻的车速减去t-Δt时刻的车速，除以间隔时间Δt，间隔时间Δt为标定值，优选为0.3-1s。轮边牵引力为发动机控制器发出EEC1报文中实际扭矩百分比减去EEC3报文中的摩擦扭矩百分比，乘以参考扭矩，乘以变速箱速比，乘以后桥速比，除以轮胎半径。
当时刻t1与t2之间存在多个时刻t满足t-Δt≥t1，且t≤t2的要求时，则取多个结合加速度的平均值作为第一加速度，取多个轮边牵引力的平均值作为轮边驱动力。
上述步骤2中，确定第二加速度的过程为：设定动力链脱开开始的时刻为t3，动力链脱开结束的时刻为t4，当某一时刻t满足t-Δt≥t3，且t≤t4时，则基于t时刻的车速、t-Δt时刻的车速计算脱开加速度，脱开加速度为t时刻的车速减去t-Δt时刻的车速，除以间隔时间Δt。当时刻t3与t4之间存在多个时刻t满足t-Δt≥t3，且t≤t4的要求时，则取多个脱开加速度的平均值作为第二加速度。
上述步骤4中，当计算出的整车质量的个数N大于等于阈值时，确定质量收敛条件满足，所述阈值大于等于5。
上述步骤4中，基于多个整车质量确定质量收敛值的过程为：去除多个整车质量中的最大值和最小值，以剩余的多个整车质量的平均值作为质量收敛值。
车辆在近直线加速过程中
在挡(动力链结合)过程：F-f＝m*a1
换挡(动力链脱开)过程：-f＝m*a2
其中，F为轮边驱动力，f为行驶阻力(包括风阻，滚阻和坡道阻力)，m为整车质量，a1为动力链结合过程中的第一加速度，a2为动力链脱开过程中的第二加速度。
当这两个过程发生时间间隔ΔT非常短(一般小于3-5s)时，可以近似认为风阻，滚阻和坡道阻力在两个公式中相等，即f相同。所以根据上述两个公式可以得出本发明每次整车质量的计算公式为：
本发明在换挡过程中，基于动力链结合及脱开的状态判断，运用短时间内车辆总阻力近似相等的思路，抵消总阻力，以此计算整车质量，无需分项计算风阻、滚阻和坡道阻力，计算方法更简单。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于：
整车行驶过程中，确定动力链结合条件及行驶坡道参数均满足时，根据结合的时间及车辆参数确定第一加速度和轮边驱动力；
确定动力链脱开条件、车道参数及结合与脱开的时间间隔均满足时，根据脱开的时间及车辆参数确定第二加速度；
基于第一加速度、第二加速度和轮边驱动力计算一次整车质量；
控制延长换挡时间，重复上述步骤直至质量收敛条件满足，基于多个整车质量确定质量收敛值。
2.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于，当以下任意条件均满足时，确定动力链结合条件满足：
a)车辆向前行驶；
b)无制动，包括脚制动和辅助制动；
c)车辆行驶线路的曲率小于等于阀值；
d)油门大于零；
e)离合器结合；
f)变速箱为非空挡。
3.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于：以下任意条件均满足时，确定动力链脱开条件满足：
a)车辆向前行驶；
b)无制动，包括脚制动和辅助制动；
c)车辆行驶线路的曲率小于等于阀值；
d)离合器脱开或者变速箱为空挡；
e)变速箱处于升档过程。
4.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于：当行驶道路的坡度平均值小于等于坡度设定值时，确定行驶坡道参数满足。
5.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于：当时间间隔ΔT小于等于时间设定值时，确定结合与脱开的时间间隔满足，所述时间间隔ΔT为ΔT＝t3-t2，t2为动力链结合结束的时刻，t3为动力链脱开开始的时刻。
6.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于，确定第一加速度和轮边驱动力的过程为：设定动力链结合开始的时刻为t1，动力链结合结束的时刻为t2，当某一时刻t满足t-Δt≥t1，且t≤t2时，则基于t时刻的车速、t-Δt时刻的车速计算结合加速度，基于t时刻的车辆参数计算轮边牵引力；当时刻t1与t2之间存在多个时刻t满足要求时，则取多个结合加速度的平均值作为第一加速度，取多个轮边牵引力的平均值作为轮边驱动力。
7.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于，确定第二加速度的过程为：设定动力链脱开开始的时刻为t3，动力链脱开结束的时刻为t4，当某一时刻t满足t-Δt≥t3，且t≤t4时，则基于t时刻的车速、t-Δt时刻的车速计算脱开加速度，当时刻t3与t4之间存在多个时刻t满足要求时，则取多个脱开加速度的平均值作为第二加速度。
8.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于，所述整车质量通过以下公式确定：
9.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于：当计算出的整车质量的个数大于等于阈值时，确定质量收敛条件满足。
10.根据权利要求1所述的基于AMT换挡控制的整车质量估算方法，其特征在于，基于多个整车质量确定质量收敛值的过程为：去除多个整车质量中的最大值和最小值，以剩余的多个整车质量的平均值作为质量收敛值。
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