CN117141504B - 一种整车质量的计算方法及计算装置 - Google Patents

Abstract

本发明主要关于一种整车质量的计算方法及计算装置，包括：获取影响车辆前进的至少一个第一参数；获取车辆处于第一运动状态时的第一速度；将车辆加速至第二运动状态，获取从第一运动状态到第二运动状态的至少一个第二关系曲线；获取从第一运动状态到第二运动状态的加速时间及车辆处于第二运动状态时的第二速度；将所述第一参数、第一速度、第二关系曲线、加速时间及第二速度代入整车质量计算公式中，计算得到整车质量。综合考虑了影响车辆前进的多种因素，在车辆起步加速过程即时进行积分处理获得整车质量，计算结果准确、计算过程简便，在车辆起步加速阶段即获得整车质量并运用于后续换挡逻辑的调整，有效改善整车性能。

Description

一种整车质量的计算方法及计算装置

技术领域

本发明关于车辆质量计算技术领域，特别是关于一种整车质量的计算方法及计算装置，具体是关于一种依据动能定理及汽车功率平衡方程进行整车质量计算的方法。

背景技术

常见的重型卡车挡位数一般在8-16挡之间，为了有效提高整车运行过程中的经济性和舒适性，需要在不同的载重情况下分别选择合理的起步档位和行驶过程中的换挡时机。越早越快的得到整车质量，越有利于重卡自动变速箱控制器进行合理的换挡逻辑调整。

目前已知的整车质量计算方法为基于车辆动力学方程，利用瞬态的发动机扭矩、转速、整车加速度等外部信号进行整车质量计算。此种方法计算出的整车质量误差较大，需要较长时间的滤波处理才可收敛。

前述背景技术知识的记载旨在帮助本领域普通技术人员理解与本发明较为接近的现有技术，同时便于对本申请发明构思及技术方案的理解，应当明确的是，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请技术方案的新创性。

发明内容

为解决上述背景技术中提及的至少一种技术问题，本发明的目的旨在提供一种整车质量的计算方法及计算装置，综合考虑了影响车辆前进的多种因素，在车辆起步加速过程即时进行积分处理获得整车质量，计算结果准确、计算过程简便，在车辆起步加速阶段即获得整车质量并运用于后续换挡逻辑的调整，有效改善整车性能。

一种整车质量的计算方法，包括：

获取影响车辆前进的至少一个第一参数；

获取车辆处于第一运动状态时的第一速度；

将车辆加速至第二运动状态，获取从第一运动状态到第二运动状态的至少一个第二关系曲线；

获取从第一运动状态到第二运动状态的加速时间及车辆处于第二运动状态时的第二速度；

将所述第一参数、第一速度、第二关系曲线、加速时间及第二速度代入整车质量计算公式中，计算得到整车质量；

所述整车质量计算公式的生成方法包括：

分别对发动机净传动功率和阻碍车辆前进的功率从第一运动状态到第二运动状态进行积分，二者差值即得车辆加速功率；

依据动能定理可知车辆加速功率即为车辆从第一运动状态到第二运动状态的动能的变化，结合即得整车质量计算公式。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述第一参数包括汽车滚动阻力系数、空气阻力系数、车辆迎风面积或重力加速度的至少一种。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述第二关系曲线包括发动机净扭矩与时间的关系曲线、发动机转速与时间的关系曲线或车速与时间的关系曲线的至少一种。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述整车质量的计算方法具体包括下述步骤：

获取车辆当前状态的汽车滚动阻力系数、空气阻力系数、车辆迎风面积、坡度及重力加速度；

获取车辆处于第一运动状态时的第一速度；

将车辆加速至第二运动状态，获取从第一运动状态到第二运动状态的发动机净扭矩与时间的关系曲线、发动机转速与时间的关系曲线、车速与时间的关系曲线、加速时间及车辆处于第二运动状态时的第二速度；

将各参数代入第一计算公式并在0至加速时间内积分得到车辆加速功率；

将车辆加速功率代入第二计算公式即得整车质量；

所述第一计算公式表示为车辆发动机净传动功率为车辆滚动阻力功率与空气阻力功率、坡道阻力功率、车辆加速功率之和；

所述第二计算公式表示为车辆加速功率等于车辆动能的变化。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述车辆发动机净传动功率为：

P=P_e×η_m=a×Tq(t)×n(t)×η_m

其中，P表示车辆发动机净传动功率；P_e表示发动机净功率；η_m表示汽车传动效率；a表示传动调整参数；Tq(t)表示发动机净扭矩与时间的关系曲线；n(t)表示发动机转速与时间的关系曲线。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述车辆滚动阻力功率为：

P_f=b×m×g×f×V(t)

其中，P_f表示车辆滚动阻力功率；b表示滚动调整参数；m表示整车质量；g表示重力加速度；f表示汽车滚动阻力系数；V(t)表示车速与时间的关系曲线。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述空气阻力功率为：

P_w=c×Cd×A×V(t)³

其中，P_w表示空气阻力功率；c表示空气阻力调整参数；Cd表示空气阻力系数；A表示车辆迎风面积；V(t)表示车速与时间的关系曲线。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述坡道阻力功率为：

P_i=d×m×g×i×V(t)

其中，P_i表示坡道阻力功率；d表示坡道阻力调整参数；m表示整车质量；g表示重力加速度；i表示坡度；V(t)表示车速与时间的关系曲线。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述第一计算公式为：

P=P_e×η_m=P_f+P_w+P_i+P_j=a×Tq(t)×n(t)×η_m=b×m×g×f×V(t)+c×Cd×A×V(t)³+d×m×g×i×V(t)+P_j

其中，P_j表示车辆加速功率。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述第二计算公式为：

其中，V表示第二速度；V₀表示第一速度。

综合考虑了车辆传动效率、空气阻力、坡道阻力、滚动阻力、车辆迎风面面积及重力加速度等影响因素，在车辆起步加速过程中即时进行积分处理获得整车质量，相较于传统方法如依据加速度及整车体积的计算具有计算结果更加准确、计算过程简便快捷的优点，整车质量的迅速获取可快速运用于后续换挡逻辑的调整，有效改善整车性能。

一种车辆质量估算系统，包括控制器，所述控制器被配置为执行前述所述整车质量的计算方法。

一种整车质量的计算装置，包括：

获取模块，用于获取车辆运行状态；

计算模块，用于将车辆运行状态代入整车质量计算公式，计算得到整车质量；

显示模块，用于显示车辆运行状态及整车质量。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述将车辆运行状态代入整车质量计算公式，计算得到整车质量，包括：

将车辆运行状态的各参数代入第一计算公式并在0至加速时间内积分得到车辆加速功率；

将车辆加速功率代入第二计算公式即得整车质量。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述第一计算公式表示为车辆发动机净传动功率为车辆滚动阻力功率与空气阻力功率、坡道阻力功率、车辆加速功率之和。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述第二计算公式表示为车辆加速功率等于车辆动能的变化。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述整车质量的计算方法的各个过程。

本申请的有益效果为：

本发明方法综合考虑了车辆传动效率、空气阻力、坡道阻力、滚动阻力、车辆迎风面面积及重力加速度等影响因素，并进行整合处理，在起步加速过程中进行积分处理获得整车质量，依据多个因素计算得到的整车质量相较于仅依靠整车的体积计算得到的整车重量更加准确。

传统方法通过发动机扭矩、转速、整车加速度等外部信号实时计算整车质量，需要进行长时间的滤波处理，计算过程繁琐，计算精度不高，而本发明是通过对车辆起步后运行一段时间内的参数进行积分处理计算获得整车质量，在起步加速过程中即可完成计算，简便快捷。计算出的整车质量可快速运用于后续换挡逻辑的调整，有效改善整车性能。

附图说明

为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，下面将对本发明的具体实施方式中所需要使用的附图进行简单的介绍，显然地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示整车质量的计算方法的流程图；

图2表示应用边运行边积分计算整车质量的流程图；

图3表示应用先获取参数后积分的方式计算整车质量的流程图。

具体实施方式

本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语，具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本发明使用本文中所描述的方法和材料；但本领域中已知的其他合适的方法和材料也可以被使用。本文中所描述的材料、方法和实例仅是说明性的，并不是用来作为限制。所有出版物、专利申请案、专利案、临时申请案、数据库条目及本文中提及的其它参考文献等，其整体被并入本文中作为参考。若有冲突，以本说明书包括定义为准。

除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。

应当理解的是，本申请中的各参数如汽车滚动阻力系数、空气阻力系数、车辆迎风面积、坡度、重力加速度、发动机净扭矩与时间的关系曲线、发动机转速与时间的关系曲线、车速与时间的关系曲线、加速时间、车速的获取均可由行车电脑搭配传感器获得。

为了便于理解本发明的实施例，首先对本发明实施例中可能涉及的缩略语和关键术语进行解释说明或定义。

如图1所示流程图，提供一种整车质量的计算方法，具体包括下述步骤。

获取影响车辆前进的至少一个第一参数，包括车辆当前状态的汽车滚动阻力系数f、空气阻力系数Cd、车辆迎风面积A及重力加速度g。

获取车辆处于第一运动状态时的第一速度V₀。

将车辆加速至第二运动状态得到加速时间t和第二速度V，并获取从第一运动状态到第二运动状态的发动机净扭矩与时间的关系曲线Tq(t)、发动机转速与时间的关系曲线n(t)、车速与时间的关系曲线V(t)。

通过汽车功率平衡方程得到用于车辆加速功率P_j，并对此功率进行积分，得到车辆由第一运动状态的第一速度V₀(m/s)加速至第二运动状态的第二速度V(m/s)过程中所消耗的功W_j，具体为：

P=P_e×η_m=P_f+P_w+P_i+P_j (式1)

其中，P表示车辆发动机净传动功率；P_e表示发动机净功率；η_m表示汽车传动效率；P_f表示车辆滚动阻力功率；P_w表示空气阻力功率；P_i表示坡道阻力功率；P_j表示车辆加速功率。

将上述式1展开并得到坡道阻力功率的表示，具体为：

P_j=a×Tq(t)×n(t)×η_m-b×m×g×f×V(t)-c×Cd×A×V(t)³-d×m×g×i×V(t) (式2)

其中，a表示传动调整参数，a=1/9550；Tq(t)表示发动机净扭矩与时间的关系曲线；n(t)表示发动机转速与时间的关系曲线；η_m表示汽车传动效率；b表示滚动调整参数，b=1/3600；V(t)表示车速与时间的关系曲线；f表示汽车滚动阻力系数；c表示空气阻力调整参数，c=1/71640；Cd表示空气阻力系数；A表示车辆迎风面积；g表示重力加速度；m表示整车质量；d表示坡道阻力调整参数，d=1/3600；i表示坡度。

通过抓取车辆加速一段时间内的运行过程数据即可得到Tq(t)、n(t)，V(t)，及初始速度V₀(m/s)、最终速度V(m/s)；从而得到：

(式3)

对式3简化如下：

(式4)

依据式3和式4得到：

W_e-m×W_fi-W_w=m×(V²-V₀ ²)/2 (式5)

根据式5得到整车质量：

m=(W_e-W_w)/(W_fi+(V²-V₀ ²)/2) (式6)

式6的完整形式为：

(式7)

依据式7即可获得整车质量。

依据前述所述方法对车辆进行整车质量的计算，如图2所示，采用边运行边积分的方式，具体流程包括：

1.1)整车重新上电启动后，整车质量信号清零；

1.2)挂前进挡，起步至离合器结合，积分开始，通过传感器获得汽车滚动阻力系数f、空气阻力系数Cd、车辆迎风面积A、坡度i及当前重力加速度g，并记录此时的初始速度V₀；

1.3)根据整车运行过程中的发动机净扭矩与时间的关系曲线Tq(t)、发动机转速与时间的关系曲线n(t)、汽车传动效率η_m，对整车质量计算因素W_e开始积分，如式4所示；

1.4)根据整车运行过程中的车速与时间的关系曲线V(t)、汽车滚动阻力系数f、坡度i及重力加速度g，对整车量计算因素W_fi开始积分，如式4所示；

1.5)根据整车运行过程中的车速与时间的关系曲线V(t)、车辆迎风面积A，空气阻力系数Cd，对整车质量计算因素W_w开始积分，如式4所示；

1.6)经历时间t后达到速度V，完成积分，锁定W_e、W_fi和W_w；

1.7)通过式6：m=(W_e-W_w)/(W_fi+(V²-V₀ ²)/2)，计算得到整车质量m，结束计算。上述计算流程采用了分别对整车质量计算因素W_e、W_fi、W_w进行积分，最后根据式6计算得到整车质量，将上述步骤1.1)-1.7)内嵌入行车电脑系统中，无论车速与时间的关系曲线V(t)是曲线还是直线也就是说无论车辆做匀加速运动或者变加速运动均可通过积分的方式计算得到整车质量。

作为一种对上述步骤1.1)-1.7)的替换形式，依据前述所述方法对车辆进行整车质量的计算，如图3所示，区别之处是先获取参数后积分，具体实施步骤包括：

2.1)整车重新上电启动后，整车质量信号清零；

2.2)挂前进挡，起步至离合器结合，通过传感器获得汽车滚动阻力系数f、空气阻力系数Cd、车辆迎风面积A、坡度i及当前重力加速度g，并记录此时的初始速度V₀；

2.3)车辆作加速运动，在经历时间t后达到速度V，获得整车运行过程中的发动机净扭矩与时间的关系曲线Tq(t)、发动机转速与时间的关系曲线n(t)、汽车传动效率η_m及车速与时间的关系曲线V(t)；

2.4)将上述获取的各参数代入式7并在0-t时间内积分，计算得到整车质量m，结束计算。上述计算流程采用了将车辆加速运动完成之后获得的所有参数代入式7的方式，然后进行积分计算得到整车质量，将上述步骤2.1)-2.4)内嵌入行车电脑系统中，无论车速与时间的关系曲线V(t)是曲线还是直线也就是说无论车辆做匀加速运动或者变加速运动均可通过积分的方式计算得到整车质量。

还提供一种整车质量的计算装置，包括：

获取模块，用于获取车辆运行状态，包括汽车滚动阻力系数、空气阻力系数、车辆迎风面积、坡度及重力加速度；

计算模块，用于将车辆运行状态代入整车质量计算公式，计算得到整车质量；

显示模块，用于显示车辆运行状态及整车质量。

作为对本发明技术方案的进一步优选，所述将车辆运行状态代入整车质量计算公式，计算得到整车质量，包括：

将车辆运行状态的各参数代入第一计算公式并在0至加速时间内积分得到车辆加速功率；

将车辆加速功率代入第二计算公式即得整车质量；

其中所述第一计算公式表示为车辆发动机净传动功率为车辆滚动阻力功率与空气阻力功率、坡道阻力功率、车辆加速功率之和；所述第二计算公式表示为车辆加速功率等于车辆动能的变化。

还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述整车质量的计算方法的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PR AM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

虽然上述具体实施方式已经显示、描述并指出应用于各种实施方案的新颖特征，但应理解，在不脱离本公开内容的精神的前提下，可对所说明的装置或方法的形式和细节进行各种省略、替换和改变。另外，上述各种特征和方法可彼此独立地使用，或可以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落在本公开内容的范围内。上述许多实施方案包括类似的组分，并且因此，这些类似的组分在不同的实施方案中可互换。虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员应理解，本发明可超出具体公开的实施方案延伸至其它的替代实施方案和/或应用以及其明显的修改和等同物。因此，本发明不旨在受本文优选实施方案的具体公开内容限制。

本发明未尽事宜均为公知技术。

Claims (6)

1.一种整车质量的计算方法，其特征在于包括：

获取影响车辆前进的至少一个第一参数；

获取车辆处于第一运动状态时的第一速度；

将车辆加速至第二运动状态，获取从第一运动状态到第二运动状态的至少一个第二关系曲线；

获取从第一运动状态到第二运动状态的加速时间及车辆处于第二运动状态时的第二速度；

将所述第一参数、第一速度、第二关系曲线、加速时间及第二速度代入整车质量计算公式中，计算得到整车质量；

所述整车质量计算公式的生成方法包括：

分别对发动机净传动功率和阻碍车辆前进的功率从第一运动状态到第二运动状态进行积分，二者差值即得车辆加速功率所消耗的功；

依据动能定理可知车辆加速功率所消耗的功即为车辆从第一运动状态到第二运动状态的动能的变化，结合即得整车质量计算公式；

所述整车质量的计算方法具体包括下述步骤：

获取车辆当前状态的汽车滚动阻力系数、空气阻力系数、车辆迎风面积、坡度及重力加速度；

获取车辆处于第一运动状态时的第一速度；

将车辆加速至第二运动状态，获取从第一运动状态到第二运动状态的发动机净扭矩与时间的关系曲线、发动机转速与时间的关系曲线、车速与时间的关系曲线、加速时间及车辆处于第二运动状态时的第二速度；

将各参数代入第一计算公式并在0至加速时间内积分得到车辆加速功率所消耗的功；

将所消耗的功代入第二计算公式即得整车质量；

所述第一计算公式表示为车辆发动机净传动功率为车辆滚动阻力功率与空气阻力功率、坡道阻力功率、车辆加速功率之和；

所述第二计算公式表示为车辆加速功率等于车辆动能的变化。

2.根据权利要求1所述的整车质量的计算方法，其特征在于：

所述车辆发动机净传动功率为：

P=P_e×η_m=a×Tq(t)×n(t)×η_m

其中，P表示车辆发动机净传动功率；P_e表示发动机净功率；η_m表示汽车传动效率；a表示传动调整参数；Tq(t)表示发动机净扭矩与时间的关系曲线；n(t)表示发动机转速与时间的关系曲线。

3.根据权利要求1所述的整车质量的计算方法，其特征在于：

所述车辆滚动阻力功率为：

P_f=b×m×g×f×V(t)

其中，P_f表示车辆滚动阻力功率；b表示滚动调整参数；m表示整车质量；g表示重力加速度；f表示汽车滚动阻力系数；V(t)表示车速与时间的关系曲线。

4.根据权利要求1所述的整车质量的计算方法，其特征在于：

所述空气阻力功率为：

P_w=c×Cd×A×V(t)³

其中，P_w表示空气阻力功率；c表示空气阻力调整参数；Cd表示空气阻力系数；A表示车辆迎风面积；V(t)表示车速与时间的关系曲线。

5.根据权利要求1所述的整车质量的计算方法，其特征在于：

所述坡道阻力功率为：

P_i=d×m×g×i×V(t)

其中，P_i表示坡道阻力功率；d表示坡道阻力调整参数；m表示整车质量；g表示重力加速度；i表示坡度；V(t)表示车速与时间的关系曲线。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述整车质量的计算方法的各个过程。