專利名稱：一種汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車，尤其涉及一種汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在美國(guó)專利US 6839615中，利用車輪轉(zhuǎn)速傳感器或車輪角速度傳感器和加速度計(jì)，并在汽車行駛方程的基礎(chǔ)上繪制出“速度的平方—車輪轉(zhuǎn)矩”圖，其斜率為汽車的質(zhì)量、截距為道路的坡度，利用車輪的轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算汽車的速度，雖然經(jīng)過(guò)校正，但仍然不能代表真實(shí)的汽車的速度，而且在汽車行駛方程中忽略了空氣阻力和滾動(dòng)阻力，使得對(duì)汽車質(zhì)量的估計(jì)不夠準(zhǔn)確。
還有的公開(kāi)文獻(xiàn)中，如“Recursive Least Squares withForgetting for Online Estimation of Vehicle Mass and Road GradeTheory and Experiments”中，利用SAE J1939規(guī)定的端口的數(shù)據(jù)，在汽車行駛方程的基礎(chǔ)上利用遞歸最小二乘法估計(jì)出汽車的質(zhì)量和道路的坡度，該方法中所需要的數(shù)據(jù)絕大部分來(lái)自SAE J1939規(guī)定的端口，這些端口所提供的數(shù)據(jù)往往只是近似值，而不是準(zhǔn)確值，尤其是汽車的速度更加不準(zhǔn)確，因此，對(duì)汽車質(zhì)量的估計(jì)也不夠準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種準(zhǔn)確度高的汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)和方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于汽車質(zhì)量估計(jì)不夠準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。
本發(fā)明所采用的汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)包括外部數(shù)據(jù)設(shè)備、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備、坡度模塊、速度&加速度模塊和質(zhì)量中心模塊，其中，所述的外部數(shù)據(jù)設(shè)備用于接收汽車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其提供至坡度模塊和速度&加速度模塊；所述的內(nèi)部參數(shù)設(shè)備用于接收汽車固有或內(nèi)部參數(shù)，并將其提供至質(zhì)量中心模塊；所述的坡度模塊根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的坡度角，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至速度&加速度模塊和質(zhì)量中心模塊；所述的速度&加速度模塊根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備和坡度模塊所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的速度與加速度，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至質(zhì)量中心模塊；所述的質(zhì)量中心模塊根據(jù)內(nèi)部參數(shù)設(shè)備、坡度模塊和速度&加速度模塊所提供的參數(shù)或數(shù)據(jù)，計(jì)算出汽車質(zhì)量，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
所述的外部數(shù)據(jù)設(shè)備包括GPS天線、陀螺儀和加速度計(jì)，其中，所述的GPS天線接收GPS原始數(shù)據(jù)，測(cè)量出汽車的水平速度Vx和垂直速度Vz，并將數(shù)據(jù)傳送至坡度模塊；所述的陀螺儀測(cè)量汽車的橫擺角速度ω，用于判斷汽車是否為直線行駛，并將數(shù)據(jù)傳送至速度&加速度模塊；所述的加速度計(jì)測(cè)量汽車的縱向加速度ax和橫向加速度ay，并將數(shù)據(jù)傳送至速度&加速度模塊。
所述的內(nèi)部參數(shù)設(shè)備包括外存儲(chǔ)器和CAN總線模塊，其中，所述的外存儲(chǔ)器向質(zhì)量中心模塊提供汽車固有及相關(guān)參數(shù)，包括主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪的半徑r、重力加速度g、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ和汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ；所述的CAN總線模塊接收汽車上其他功能模塊數(shù)據(jù)，向質(zhì)量中心模塊提供內(nèi)部參數(shù)，所提供的參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig和滾動(dòng)阻力系數(shù)f。
這種汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于它包括如下步驟A、通過(guò)外部數(shù)據(jù)設(shè)備、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備、坡度模塊和速度&加速度模塊取得或計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，將所述相關(guān)參數(shù)傳送至質(zhì)量中心模塊；B、所述質(zhì)量中心模塊根據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算出汽車歸化動(dòng)力F；C、所述質(zhì)量中心模塊根據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算出汽車歸化加速度a；D、所述質(zhì)量中心模塊計(jì)算出汽車質(zhì)量m，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
所述的步驟A包括如下步驟A1、坡度模塊根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出道路坡度角α并將其提供給速度&加速度模塊和質(zhì)量中心模塊；A2、速度&加速度模塊根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出汽車縱向速度ux和縱向加速度ax并將其提供給質(zhì)量中心模塊；A3、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備向質(zhì)量中心模塊提供汽車固有或內(nèi)部參數(shù)。
所述的步驟A1中，坡度模塊根據(jù)GPS天線所提供的水平速度Vx和垂直速度Vz，按如下方式計(jì)算道路坡度角αα=arctan(VzVx)]]>所述的步驟A2包括如下步驟
A21、速度&加速度模塊接收GPS天線、陀螺儀和加速度計(jì)的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及道路坡度角α；A22、判斷汽車是否直線行駛，進(jìn)行如下操作A221、若是直線行駛，則判斷道路是否有坡度，進(jìn)行如下操作A2211、若道路沒(méi)有坡度，采用GPS天線提供的數(shù)據(jù)計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax；A2212、若道路有坡度，利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax；A222、若不是直線行駛，利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax；A23、向質(zhì)量中心模塊發(fā)送汽車縱向速度ux和縱向加速度ax。
所述的步驟A22中，預(yù)先設(shè)定一個(gè)正橫擺閥值ωe，通過(guò)該閥值與汽車的橫擺角速度ω相比較，若|ω|≤ωe，則判斷汽車是直線行駛；否則，判斷汽車不是直線行駛。
所述的步驟A221中，預(yù)先設(shè)定一個(gè)正坡度閥值αe，通過(guò)該閥值與道路坡度角α相比較，若|α|≤αe，則判斷道路沒(méi)有坡度；否則，判斷道路有坡度。
根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟B中，所述的質(zhì)量中心模塊按照如下方法計(jì)算汽車歸化動(dòng)力FF=Ttqigi0ηTr-12CDAρux2,]]>其中，各參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig、主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪的半徑r、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ、汽車縱向速度ux。
所述的步驟C中，所述的質(zhì)量中心模塊按照如下方法計(jì)算汽車歸化加速度aa＝gf cosα+gsinα+δax，其中，各參數(shù)為重力加速度g、滾動(dòng)阻力系數(shù)f、道路坡度角α、汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ、縱向加速度ax。
本發(fā)明的有益效果為在本發(fā)明中，使用汽車行駛方程對(duì)汽車的質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)，但沒(méi)有忽略空氣阻力和滾動(dòng)阻力，通過(guò)外部數(shù)據(jù)設(shè)備傳送大量的汽車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及內(nèi)部參數(shù)設(shè)備傳送汽車固有或內(nèi)部參數(shù)，綜合地考慮了各方面的因素，鑒于本發(fā)明中應(yīng)用的實(shí)時(shí)性，將空氣阻力和滾動(dòng)阻力當(dāng)成已知量來(lái)考慮，減少了數(shù)據(jù)運(yùn)行量，使系統(tǒng)的負(fù)荷不至于過(guò)大，采用簡(jiǎn)單的最小二乘法估計(jì)出汽車的質(zhì)量，在確保汽車質(zhì)量估計(jì)準(zhǔn)確度的前提下，又兼顧了應(yīng)用的實(shí)時(shí)性，使本發(fā)明具有良好的實(shí)用性。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明應(yīng)用示例示意圖；圖3為本發(fā)明控制流程示意圖；圖4為卡爾曼濾波更新?tīng)顟B(tài)模型。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)圖1和圖2，本發(fā)明包括外部數(shù)據(jù)設(shè)備1、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備2、坡度模塊3、速度&加速度模塊4和質(zhì)量中心模塊5。
如圖1所示，外部數(shù)據(jù)設(shè)備1用于接收汽車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其提供至坡度模塊3和速度&加速度模塊4。
如圖1所示，外部數(shù)據(jù)設(shè)備1包括GPS天線11、陀螺儀12和加速度計(jì)13，其中，GPS天線11接收GPS原始數(shù)據(jù)，測(cè)量出汽車的水平速度Vx和垂直速度Vz，并將數(shù)據(jù)傳送至坡度模塊3，陀螺儀12測(cè)量汽車的橫擺角速度ω，用于判斷汽車是否為直線行駛，并將數(shù)據(jù)傳送至速度&加速度模塊4，加速度計(jì)13測(cè)量汽車的縱向加速度ax和橫向加速度ay，并將數(shù)據(jù)傳送至速度&加速度模塊4。
如圖1所示，內(nèi)部參數(shù)設(shè)備2用于接收汽車固有或內(nèi)部參數(shù)，并將其提供至質(zhì)量中心模塊5。
如圖1所示，內(nèi)部參數(shù)設(shè)備2包括外存儲(chǔ)器21和CAN總線模塊22，其中，外存儲(chǔ)器21向質(zhì)量中心模塊5提供汽車固有及相關(guān)參數(shù)，包括主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪的半徑r、重力加速度g、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ和汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ，CAN總線模塊22接收汽車上其他功能模塊數(shù)據(jù)，向質(zhì)量中心模塊5提供內(nèi)部參數(shù)，所提供的參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig和滾動(dòng)阻力系數(shù)f。
如圖1所示，坡度模塊3根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備1所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的坡度角，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至速度&加速度模塊4和質(zhì)量中心模塊5。
如圖1所示，速度&加速度模塊4根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備1和坡度模塊3所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的速度與加速度，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至質(zhì)量中心模塊5。
如圖1所示，質(zhì)量中心模塊5根據(jù)內(nèi)部參數(shù)設(shè)備2、坡度模塊3和速度&加速度模塊4所提供的參數(shù)或數(shù)據(jù)，計(jì)算出汽車質(zhì)量，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
汽車的行駛方程為Ft＝Ff+Fw+Fi+Fj式中，F(xiàn)t=Ttqigi0ηTr,]]>為汽車的驅(qū)動(dòng)力；Ff＝mgfcosα，為滾動(dòng)阻力；Fw=12CDAρux2,]]>為空氣阻力；Fi＝mgsinα，為坡度阻力；Fj＝δmax，為加速阻力。
因此，可作如下變換Ttqigi0ηTr=mgfcosα+12CDAρux2+mgsinα+δmax]]>上式中，Ttq為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，ig為變速器傳動(dòng)比，i0為主減速器傳動(dòng)比，ηT為傳動(dòng)系的機(jī)械效率，r為車輪半徑，m為汽車質(zhì)量，g為重力加速度，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，α為道路坡度角，CD為空氣阻力系數(shù)，A為迎風(fēng)面積，ρ為空氣密度，ux為汽車縱向速度，δ為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，ax為汽車縱向加速度。
將上式變形整理后，得Ttqigi0ηTr-12CDAρux2=m(gfcosα+gsinα+δax)]]>取汽車歸化動(dòng)力F如下F=Ttqigi0ηTr-12CDAρux2]]>取汽車歸化加速度a如下a＝m(gfcosα+gsinα+δax)根據(jù)下式計(jì)算汽車質(zhì)量mm＝F/a
由上式可知，只要汽車歸化動(dòng)力F和汽車歸化加速度a可以得到，那么用簡(jiǎn)單的最小二乘法就可以將汽車質(zhì)量m計(jì)算出來(lái)。
在本發(fā)明中，通過(guò)外部數(shù)據(jù)設(shè)備1、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備2、坡度模塊3和速度&加速度模塊4取得或計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，將所述相關(guān)參數(shù)傳送至質(zhì)量中心模塊5，質(zhì)量中心模塊5根據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算出汽車歸化動(dòng)力F和汽車歸化加速度a，計(jì)算出汽車質(zhì)量m，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
如圖3所示，本發(fā)明的具體控制流程如下1、坡度模塊3根據(jù)GPS天線11提供的汽車的水平速度Vx和垂直速度Vz，計(jì)算出道路坡度角α并將其提供給速度&加速度模塊4和質(zhì)量中心模塊5，如圖2所示，可按如下方式計(jì)算道路坡度角αα=arctan(VzVx)]]>2、速度&加速度模塊4接收GPS天線11、陀螺儀12和加速度計(jì)13的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及道路坡度角α。
3、預(yù)先設(shè)定一個(gè)正橫擺閥值ωe，通過(guò)該閥值與汽車的橫擺角速度ω相比較，判斷汽車是否直線行駛，進(jìn)行如下操作31、若|ω|≤ωe，則判斷汽車是直線行駛，則預(yù)先設(shè)定一個(gè)正坡度閥值αe，通過(guò)該閥值與道路坡度角α相比較，判斷道路有沒(méi)有坡度，進(jìn)行如下操作311、若|α|≤αe，則判斷道路沒(méi)有坡度，采用GPS天線11提供的數(shù)據(jù)計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax，其中，汽車縱向速度ux直接由GPS測(cè)量的水平速度Vx得到，即，ux＝Vx汽車縱向加速度ax由GPS測(cè)量的水平速度Vx時(shí)間的微分得到，為ax=dVxdt]]>312、若|α|＞αe，則判斷道路有坡度，利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax。
卡爾曼濾波是一種公知的數(shù)學(xué)算法，其數(shù)學(xué)原理如下x[n+1]＝Φx[n]+Ψu[n]+ε[n]y[n]＝Hx[n]+η[n]形如上式的狀態(tài)模型，卡爾曼濾波滿足以下遞推方程A.測(cè)量更新(觀測(cè)更新)x^[n|n]=x^[n|n-1]+K[n](y[n]-Hx^[n|n-1])]]>K[n]＝P[n|n-1]HT(HP[n|n-1]HT+R[n])-1P[n|n]＝(I-K[n]H)P[n|n-1]B.時(shí)間更新x^[n+1|n]=Φx^[n|n]+Ψu[n]]]>P[n+1|n]＝ΦP[n|n]ΦT+Q[n]在以上5個(gè)公式中 表示利用n時(shí)刻的量測(cè)值y[n]進(jìn)行更新的x的更新值，也就是在n時(shí)刻對(duì)x進(jìn)行的最佳估計(jì)，如圖4所示。
表示由y
直到y(tǒng)[n]的量測(cè)值估計(jì)的n+1時(shí)刻的x值；I是單位矩陣；K[n]是卡爾曼增益矩陣；Q[n]是模型噪聲ε[n]的協(xié)方差矩陣，為Q[n]＝E(ε[n]ε[n]T)；R[n]是量測(cè)噪聲η[n]的協(xié)方差矩陣，為R[n]＝E(η[n]η[n]T)；P[n|n]和P[n|n-1]是誤差協(xié)方差矩陣，他們的定義為P[n|n]=E({x[n]-x^[n|n]}{x[n]-x^[n|n]T})]]>P[n|n-1]=E({x[n]-x^[n|n-1]}{x[n]-x^[n|n-1]T})]]>其中x[n]表示在n時(shí)刻x的實(shí)際值，符號(hào)E()的含義是求括號(hào)中表達(dá)式的期望值。
當(dāng)給定0時(shí)刻的初始值x[1|0]和P[1|0]后，就可以反復(fù)迭代卡爾曼濾波算法的5個(gè)公式，從而在任一n時(shí)刻都可以估計(jì)出最佳的x值，在這里則可利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax。
32、若|ω|＞ωe，則判斷汽車不是直線行駛，利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax。
4、速度&加速度模塊4向質(zhì)量中心模塊5發(fā)送汽車縱向速度ux和縱向加速度ax。
5、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備2向質(zhì)量中心模塊5提供汽車固有或內(nèi)部參數(shù)，其中，CAN總線模塊22向質(zhì)量中心模塊5提供的數(shù)據(jù)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig和滾動(dòng)阻力系數(shù)f。
外存儲(chǔ)器21向質(zhì)量中心模塊5提供的數(shù)據(jù)主要包括主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪半徑r、重力加速度g、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ和汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ。
6、質(zhì)量中心模塊5按照如下方法計(jì)算汽車歸化動(dòng)力FF=Ttqigi0ηTr-12CDAρux2,]]>其中，
各參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig、主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪的半徑r、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ、汽車縱向速度ux。
7、質(zhì)量中心模塊5按照如下方法計(jì)算汽車歸化加速度aa＝gf cosα+g sinα+δax，其中，各參數(shù)為重力加速度g、滾動(dòng)阻力系數(shù)f、道路坡度角α、汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ、縱向加速度ax。
8、質(zhì)量中心模塊5根據(jù)m＝F/a，計(jì)算出汽車質(zhì)量m，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
權(quán)利要求
1.一種汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于它包括外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備(2)、坡度模塊(3)、速度&加速度模塊(4)和質(zhì)量中心模塊(5)，其中，所述的外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)用于接收汽車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其提供至坡度模塊(3)和速度&加速度模塊(4)；所述的內(nèi)部參數(shù)設(shè)備(2)用于接收汽車固有或內(nèi)部參數(shù)，并將其提供至質(zhì)量中心模塊(5)；所述的坡度模塊(3)根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的坡度角，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至速度&加速度模塊(4)和質(zhì)量中心模塊(5)；所述的速度&加速度模塊(4)根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)和坡度模塊(3)所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的速度與加速度，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至質(zhì)量中心模塊(5)；所述的質(zhì)量中心模塊(5)根據(jù)內(nèi)部參數(shù)設(shè)備(2)、坡度模塊(3)和速度&加速度模塊(4)所提供的參數(shù)或數(shù)據(jù)，計(jì)算出汽車質(zhì)量，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述的外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)包括GPS天線(11)、陀螺儀(12)和加速度計(jì)(13)，其中，所述的GPS天線(11)接收GPS原始數(shù)據(jù)，測(cè)量出汽車的水平速度Vx和垂直速度Vz，并將數(shù)據(jù)傳送至坡度模塊(3)；所述的陀螺儀(12)測(cè)量汽車的橫擺角速度ω，用于判斷汽車是否為直線行駛，并將數(shù)據(jù)傳送至速度&加速度模塊(4)；所述的加速度計(jì)(13)測(cè)量汽車的縱向加速度ax和橫向加速度ay，并將數(shù)據(jù)傳送至速度&加速度模塊(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述的內(nèi)部參數(shù)設(shè)備(2)包括外存儲(chǔ)器(21)和CAN總線模塊(22)，其中，所述的外存儲(chǔ)器(21)向質(zhì)量中心模塊(5)提供汽車固有及相關(guān)參數(shù)，包括主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪的半徑r、重力加速度g、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ和汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ；所述的CAN總線模塊(22)接收汽車上其他功能模塊數(shù)據(jù)，向質(zhì)量中心模塊(5)提供內(nèi)部參數(shù)，所提供的參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig和滾動(dòng)阻力系數(shù)f。
4.一種汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于它包括如下步驟A、通過(guò)外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備(2)、坡度模塊(3)和速度&加速度模塊(4)取得或計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，將所述相關(guān)參數(shù)傳送至質(zhì)量中心模塊(5)；B、所述質(zhì)量中心模塊(5)根據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算出汽車歸化動(dòng)力F；C、所述質(zhì)量中心模塊(5)根據(jù)相關(guān)參數(shù)計(jì)算出汽車歸化加速度a；D、所述質(zhì)量中心模塊(5)計(jì)算出汽車質(zhì)量m，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟A包括如下步驟A1、坡度模塊(3)根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出道路坡度角α并將其提供給速度&加速度模塊(4)和質(zhì)量中心模塊(5)；A2、速度&加速度模塊(4)根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備(1)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算出汽車縱向速度ux和縱向加速度ax并將其提供給質(zhì)量中心模塊(5)；A3、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備(2)向質(zhì)量中心模塊(5)提供汽車固有或內(nèi)部參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟A1中，坡度模塊(3)根據(jù)GPS天線(11)所提供的水平速度Vx和垂直速度Vz，按如下方式計(jì)算道路坡度角αα=arctan(VzVx)]]>
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟A2包括如下步驟A21、速度&加速度模塊(4)接收GPS天線(11)、陀螺儀(12)和加速度計(jì)(13)的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及道路坡度角α；A22、判斷汽車是否直線行駛，進(jìn)行如下操作A221、若是直線行駛，則判斷道路是否有坡度，進(jìn)行如下操作A2211、若道路沒(méi)有坡度，采用GPS天線提供的數(shù)據(jù)計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax；A2212、若道路有坡度，利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax；A222、若不是直線行駛，利用卡爾曼濾波器計(jì)算汽車縱向速度ux和縱向加速度ax；A23、向質(zhì)量中心模塊(5)發(fā)送汽車縱向速度ux和縱向加速度ax。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟A22中，預(yù)先設(shè)定一個(gè)正橫擺閥值ωe，通過(guò)該閥值與汽車的橫擺角速度ω相比較，若|ω|≤ωe，則判斷汽車是直線行駛；否則，判斷汽車不是直線行駛。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟A221中，預(yù)先設(shè)定一個(gè)正坡度閥值αe，通過(guò)該閥值與道路坡度角α相比較，若|α|≤αe，則判斷道路沒(méi)有坡度；否則，判斷道路有坡度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟B中，所述的質(zhì)量中心模塊(5)按照如下方法計(jì)算汽車歸化動(dòng)力FF=Ttqigi0ηTr-12CDAρux2,]]>其中，各參數(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩Ttq、變速器傳動(dòng)比ig、主減速器傳動(dòng)比i0、傳動(dòng)系的機(jī)械效率ηT、車輪的半徑r、空氣阻力系數(shù)CD、迎風(fēng)面積A、空氣密度ρ、汽車縱向速度ux。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車質(zhì)量估計(jì)方法，其特征在于所述的步驟C中，所述的質(zhì)量中心模塊(5)按照如下方法計(jì)算汽車歸化加速度aa＝gfcosα+gsinα+δαx，其中，各參數(shù)為重力加速度g、滾動(dòng)阻力系數(shù)f、道路坡度角α、汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ、縱向加速度ax。
全文摘要
一種涉及汽車的汽車質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)和方法，包括外部數(shù)據(jù)設(shè)備、內(nèi)部參數(shù)設(shè)備、坡度模塊、速度&加速度模塊和質(zhì)量中心模塊，外部數(shù)據(jù)設(shè)備接收汽車運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將其提供至坡度模塊和速度&加速度模塊；內(nèi)部參數(shù)設(shè)備接收汽車固有或內(nèi)部參數(shù)并將其提供至質(zhì)量中心模塊；坡度模塊根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的坡度角并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至速度&加速度模塊和質(zhì)量中心模塊；速度&加速度模塊根據(jù)外部數(shù)據(jù)設(shè)備和坡度模塊所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算汽車的速度與加速度，并將有關(guān)參數(shù)或數(shù)據(jù)傳至質(zhì)量中心模塊；質(zhì)量中心模塊根據(jù)內(nèi)部參數(shù)設(shè)備、坡度模塊和速度&加速度模塊所提供的參數(shù)或數(shù)據(jù)，計(jì)算出汽車質(zhì)量，并向汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布質(zhì)量信息，本發(fā)明質(zhì)量估計(jì)準(zhǔn)確度高，實(shí)時(shí)性好，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01M17/007GK1940509SQ200510100119
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者宋佑川 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司