本發(fā)明涉及車輛節(jié)油控制領(lǐng)域，特別是一種車輛的智能節(jié)油控制方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：車輛節(jié)油控制對于提高運輸企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、減少大氣排放、提高能源利用率等方面均有積極的作用。目前節(jié)油控制方法主要有如下幾個方面：在發(fā)動機(jī)內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化控制，根據(jù)外部的空滿載等提示優(yōu)化控制噴油量、噴油時間、進(jìn)氣量，這類方法屬于內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的優(yōu)化；另一種方法是在外部對發(fā)動機(jī)進(jìn)行控制干預(yù)，如自動啟停發(fā)動機(jī)，速度超過預(yù)定速度時熄火滑行等，這類發(fā)動機(jī)熄火、啟停等操作，在行駛過程造成車輛無動力滑行，有潛在的事故風(fēng)險；有的方法對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、速度、加速度進(jìn)行限制，但這類方法需要通過一個人工的開關(guān)進(jìn)行簡單的進(jìn)行條件切換，通過載荷判斷切換發(fā)動機(jī)的功率輸出曲線，只能大致實現(xiàn)空載、滿載這樣的近似條件判斷，并且這些方法均未深入融合車輛當(dāng)前所處地理環(huán)境與動力學(xué)條件。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于提出一種通過感知車輛動力學(xué)阻力水平，融合阻力水平與坡度信息進(jìn)行發(fā)動機(jī)扭矩控制的車輛的智能節(jié)油控制方法和系統(tǒng)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種車輛的智能節(jié)油控制方法，其特征在于：包括如下步驟1)實時采集車輛的當(dāng)前速度值和發(fā)動機(jī)扭矩，對當(dāng)前速度值進(jìn)行處理得到 實際加速度值，結(jié)合發(fā)動機(jī)扭矩計算車輛當(dāng)前所受阻力Fz；2)通過加速度傳感器和陀螺儀采集當(dāng)前車輛的加速度值x和瞬時角速度w，將加速度值x結(jié)合實際加速度值計算得到加速度測角Sa，根據(jù)瞬時角速度w計算得到陀螺儀測角Sg，將加速度測角Sa與陀螺儀測角Sg進(jìn)行融合處理得到當(dāng)前坡度值S；3)判斷S＜1％且Fz≤9.8m是否成立，m為車輛空載質(zhì)量，若是，則限制發(fā)動機(jī)的最高扭矩，若否，則解除發(fā)動機(jī)的最高扭矩限制；4)判斷車輛網(wǎng)絡(luò)通信功能是否有效，若是，則將車輛位置信息上傳至車輛地理信息中心，進(jìn)行下一步節(jié)油控制，而后回到步驟1)；若否，則回到步驟1)。優(yōu)選的，所述車輛地理信息中心預(yù)先存儲有地圖路網(wǎng)數(shù)據(jù)，包含路段限速數(shù)據(jù)、路段坡度和路段屬性，在步驟4)中，所述車輛地理信息中心結(jié)合車輛位置信息將對應(yīng)的路段限速數(shù)據(jù)、路段坡度和路段屬性下發(fā)至車輛。優(yōu)選的，在步驟4)中，所述的進(jìn)一步節(jié)油控制包括：車輛根據(jù)路段限速數(shù)據(jù)限制發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。優(yōu)選的，所述車輛預(yù)先存儲有路段屬性與發(fā)動機(jī)外特性曲線的關(guān)系對應(yīng)表，該路段屬性至少包含高速公路、城市快速路、普通市區(qū)路和郊區(qū)道路，在步驟4)中，所述的進(jìn)一步節(jié)油控制包括：車輛根據(jù)路段屬性切換對應(yīng)的發(fā)動機(jī)外特性曲線。優(yōu)選的，在步驟4)中，所述的進(jìn)一步節(jié)油控制包括：所述車輛根據(jù)路段坡度預(yù)測前方坡度信息，并判斷車輛是否處于巡航狀態(tài)，若否，則回到步驟3)，若是，則判斷前方坡度是上坡還是下坡，若是上坡，在距離前方坡度一定距離開始增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以提高車輛速度至v×(1+4％)，v為巡航速度，且該車輛速度不超過對應(yīng)的所述路段限速數(shù)據(jù)；若是下坡，則在距離前方坡度一定距離 開始降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速使車輛速度降至v×(1-8％)。優(yōu)選的，在步驟1)中，對車輛當(dāng)前的速度值進(jìn)行低通濾波處理，濾除噪聲，對濾波后的速度值進(jìn)行差分計算，得到車輛的原始加速度值，對原始加速度值進(jìn)行再一次低通濾波處理得到所述實際加速度值，將車輛空載質(zhì)量乘以實際加速度值得到當(dāng)前車輛前進(jìn)的合力值Fa；根據(jù)當(dāng)前的所述發(fā)動機(jī)扭矩，計算發(fā)動機(jī)前向驅(qū)動力i為當(dāng)前變速箱檔位傳動比和主減速器傳動比的乘積，r為輪胎半徑，η為機(jī)械傳動效率；所述車輛當(dāng)前所受阻力Fz＝Fa-Ft。優(yōu)選的，在步驟2)中，先從加速度值x中減去實際加速度值，得到重力加速度在前進(jìn)方向上的分量gs，則加速度測角Sa＝arcsin(gs/g)；所述的陀螺儀測角Sg＝w×t，t為陀螺儀的采樣間隔；所述的融合是采用卡爾曼濾波方法，以Sa為參考數(shù)據(jù)消除Sg中的零漂移誤差，得到當(dāng)前坡度值S。一種車輛的智能節(jié)油控制系統(tǒng)，其特征在于：包括采集模塊，用于實時采集車輛的當(dāng)前速度值、發(fā)動機(jī)扭矩、加速度值x和瞬時角速度w；阻力水平估算模塊，對當(dāng)前速度值進(jìn)行處理得到實際加速度值，結(jié)合發(fā)動機(jī)扭矩計算車輛當(dāng)前所受阻力Fz；融合模塊，將加速度值x結(jié)合實際加速度值計算得到加速度測角Sa，根據(jù)瞬時角速度w計算得到陀螺儀測角Sg，將加速度測角Sa與陀螺儀測角Sg進(jìn)行融合處理得到當(dāng)前坡度值S；控制模塊，根據(jù)得到的當(dāng)前所受阻力Fz和當(dāng)前坡度值S對車輛進(jìn)行扭矩的控制，及根據(jù)車輛網(wǎng)絡(luò)通信功能確定是否上傳位置信息至車輛地理信息模塊進(jìn)行進(jìn)一步節(jié)油控制；GPS模塊，用于提供車輛的位置信息；無線通信模塊，用于與車輛地理信息模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信；車輛地理信息模塊，預(yù)先存儲有地圖路網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛位置信息將對應(yīng)的路段限速數(shù)據(jù)、路段坡度和路段屬性下發(fā)至車輛以作為進(jìn)一步節(jié)油控制的判斷依據(jù)。優(yōu)選的，所述的進(jìn)一步節(jié)油控制包括車輛根據(jù)路段限速數(shù)據(jù)限制發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。優(yōu)選的，所述的進(jìn)一步節(jié)油控制包括車輛根據(jù)路段屬性切換對應(yīng)的發(fā)動機(jī)外特性曲線。優(yōu)選的，所述的進(jìn)一步節(jié)油控制包括車輛根據(jù)路段坡度預(yù)測前方坡度信息，并根據(jù)車輛是否處于巡航狀態(tài)，來提高或降低車輛速度。由上述對本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，利用汽車動學(xué)平衡條件，感知車輛當(dāng)前動力學(xué)阻力水平和車輛所處地理坡度，將阻力水平與坡度結(jié)合，智能判斷發(fā)動機(jī)扭矩自動限制與解除限制的時機(jī)，在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下又不損失車輛的操縱性。利用車輛地理信息中心的路段坡度，結(jié)合車輛上報的GPS位置可以進(jìn)行前方道路坡度預(yù)測，能夠進(jìn)行速度可變的動態(tài)巡航。利用車輛地理信息中心的路段屬性，切換發(fā)動機(jī)的外特性，進(jìn)行發(fā)動機(jī)外特性的自適應(yīng)節(jié)油控制。利用道路限速數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速輸出上限限制的節(jié)油控制。整個發(fā)明方法和系統(tǒng)包含了四個方面的智能節(jié)油控制功能，能夠自動有效的進(jìn)行車輛節(jié)油控制。附圖說明圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式以下通過具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。一種車輛的智能節(jié)油控制方法，包括如下步驟1)實時采集車輛的當(dāng)前速度值和發(fā)動機(jī)扭矩，對當(dāng)前速度值進(jìn)行處理得到實際加速度值，結(jié)合發(fā)動機(jī)扭矩計算車輛當(dāng)前所受阻力Fz，具體如下：1.1)從車內(nèi)總線上實時采集車輛的當(dāng)前速度值v和發(fā)動機(jī)扭矩T1.2)對車輛當(dāng)前的速度值v進(jìn)行低通濾波處理，濾除噪聲；1.3)對濾波后的速度值進(jìn)行差分計算，得到車輛的原始加速度值；1.4)對原始加速度值進(jìn)行再一次低通濾波處理得到實際加速度值a，將車輛空載質(zhì)量m乘以實際加速度值a得到當(dāng)前車輛前進(jìn)的合力值Fa＝m×a；1.5)根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動機(jī)扭矩T，計算發(fā)動機(jī)前向驅(qū)動力i為當(dāng)前變速箱檔位傳動比和主減速器傳動比的乘積，r為輪胎半徑，η為機(jī)械傳動效率；1.6)計算車輛當(dāng)前所受阻力Fz＝Fa-Ft。由于Fa是由空載質(zhì)量計算得到，但車子實際質(zhì)量可能大于空載質(zhì)量，因此，這里的Fz只是估計值不是實際所受的阻力，只能定性的估計車輛所受阻力的大小，為節(jié)油控制提供參考依據(jù)。2)通過加速度傳感器和陀螺儀采集當(dāng)前車輛的加速度值x和瞬時角速度w，從加速度值x中減去實際加速度值a，得到重力加速度在前進(jìn)方向上的分量gs＝x-a，則加速度測角Sa＝arcsin(gs/g)；陀螺儀測角Sg＝w×t，t為陀螺儀的采樣間隔；將加速度測角Sa與陀螺儀測角Sg進(jìn)行融合處理得到當(dāng)前坡度值S，該融合是采用卡爾曼濾波方法，以Sa為參考數(shù)據(jù)消除Sg中的零漂移誤差，得到當(dāng)前坡度值S，該S以百分比的形式表示(例百分之一，表示車輛水平前進(jìn)一百米，垂直高度升高一米)。3)接收上述的當(dāng)前坡度值和所受阻力值，并判斷S＜1％且Fz≤9.8m是否成 立，m為車輛空載質(zhì)量，若是，開啟發(fā)動機(jī)扭矩限制功能，向發(fā)動機(jī)發(fā)送最高扭矩限制報文，限制發(fā)動機(jī)的最高扭矩，具體限制值可根據(jù)所要求的節(jié)油性能選擇，限制值越低，節(jié)油性能越好，一般不低于發(fā)動機(jī)可輸出最大扭矩的50％；若否，則表示此時車輛需要高扭矩來保證車輛的操作性，向發(fā)動機(jī)發(fā)送控制報文，解除發(fā)動機(jī)的最高扭矩限制；該步驟可以實現(xiàn)限制發(fā)動機(jī)最高扭矩的節(jié)油功能，并根據(jù)當(dāng)前坡度值和所受阻力值來智能判斷限扭節(jié)油功能的開啟和關(guān)閉時機(jī)，在節(jié)油的同時保證了車輛的操作性能。4)判斷車輛網(wǎng)絡(luò)通信功能及GPS信號是否有效，若是，則將車輛位置信息上傳至車輛地理信息中心，進(jìn)行下一步節(jié)油控制，而后回到步驟1)；若否，則回到步驟1)。在車輛地理信息中心預(yù)先存儲有地圖路網(wǎng)數(shù)據(jù)，包含路段限速數(shù)據(jù)、路段坡度和路段屬性，可實現(xiàn)與車輛的信息交互，輔助車輛進(jìn)行下一步節(jié)油控制。路段坡度在車輛地理信息中心以(Road_id,P1,P2,S)鍵值對方式存儲，其中Road_id表示該坡度所屬路段id，P1、P2分別為該坡度的起點和終點，S為該坡度的百分比(坡度百分比意義如前所述)，雖然車輛能夠?qū)崟r感知坡度，但是無法預(yù)測前方道路的坡度，因此，車輛地理信息中心的作用就在于根據(jù)車輛上傳的GPS位置信息，匹配出前方道路的坡度下發(fā)給終端，用于速度分配優(yōu)化控制，坡度數(shù)據(jù)的收集可通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。路段限速數(shù)據(jù)以(Road_id,Vmax)鍵值對方式存儲，其中Road_id表示路段id，Vmax表示該路段最高限速；路段屬性以(Road_id,pid)鍵值對方式存儲，其中Road_id表示路段id，pid表示屬性編號，取值1到4，對應(yīng)屬性如下表1：表1：道路屬性對應(yīng)表1高速公路2城市快速路3普通市區(qū)路4郊區(qū)道路步驟4)還包括4.1)車輛地理信息中心接收車輛位置信息(GPS位置)將對應(yīng)的路段限速數(shù)據(jù)、路段坡度和路段屬性下發(fā)至車輛。4.1.1)車輛地理信息中心將GPS位置映射到中心地圖路網(wǎng)數(shù)據(jù)的道路上，得到道路id；4.1.2)根據(jù)道路id，判斷該條道路的地理坡度與道路屬性信息是否已下發(fā)至車輛，如果否，則進(jìn)入步驟4.1.3)；4.1.3)根據(jù)所映射道路，車輛地理信息中心將該條道路前方的地理坡度信息以(P1,P2,s)的格式下發(fā)給車輛；4.1.4)根據(jù)所映射道路，車輛地理信息中心將該條道路的最高限速度Vmax下發(fā)給車輛；4.1.5)根據(jù)所映射的道路，中心將該條道路的屬性編號pid下發(fā)給車輛。具體的進(jìn)一步節(jié)油控制包括：4.2)車輛根據(jù)路段限速數(shù)據(jù)限制發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。即根據(jù)道路限速信息Vmax，將Vmax轉(zhuǎn)化為當(dāng)前檔位下的最高允許轉(zhuǎn)速度Nmax:，共中i為當(dāng)前變速箱檔位傳動比和主減速器傳動比的乘積，r為輪胎半徑。得到Nmax后，向發(fā)動機(jī)發(fā)送最高轉(zhuǎn)速限制報文，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不能超過Nmax，完成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速限制節(jié)油功能。具體的進(jìn)一步節(jié)油控制包括：4.3)車輛預(yù)先存儲有路段屬性與發(fā)動機(jī)外特性曲線的關(guān)系對應(yīng)表，車輛根據(jù)路段屬性切換對應(yīng)的發(fā)動機(jī)外特性曲線。該發(fā)動機(jī)外特性曲線是指在發(fā)動機(jī)全負(fù)荷時所測出來的功率或者扭矩隨著轉(zhuǎn)速變化的曲線，外特性曲線由發(fā)動機(jī)制造商確定，一個發(fā)動機(jī)可以有多條外特性曲線。外特性曲線的不同，其決定了發(fā)動機(jī)不同的油耗和動力性能。通過車內(nèi)總線通 信方式，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行外特性的切換，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)外特性曲線切換的節(jié)油功能。具體的進(jìn)一步節(jié)油控制包括：4.4)車輛根據(jù)路段坡度預(yù)測前方坡度信息，并判斷車輛是否處于巡航狀態(tài)，若否，則回到步驟3)，若是，則判斷前方坡度是上坡還是下坡，若是上坡，在距離前方坡度一定距離(100米)開始增加發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以提高車輛速度至v×(1+4％)，v為巡航速度，且該車輛速度不超過對應(yīng)的所述路段限速數(shù)據(jù)；若是下坡，則在距離前方坡度一定距離(100米)開始降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速使車輛速度降至v×(1-8％)。此節(jié)油功能只能在巡航狀態(tài)下開啟，是為了保證車輛安全性，巡航狀態(tài)下一般車輛行駛在通暢的高速和快速路上，可避免主動的速度優(yōu)化調(diào)整引起車輛安全問題。該步驟保證車輛在平路時有較高的動量和慣性沖過上坡路段，在下坡前減速可避免因為下坡速度過快而進(jìn)行制動損耗的能量。完成速度優(yōu)化調(diào)整的節(jié)油控制功能。基于此，本發(fā)明還提出一種車輛的智能節(jié)油控制系統(tǒng)，參照圖1，包括采集模塊，用于實時采集車輛的當(dāng)前速度值、發(fā)動機(jī)扭矩、加速度值x和瞬時角速度w等。阻力水平估算模塊，對當(dāng)前速度值進(jìn)行處理得到實際加速度值，結(jié)合發(fā)動機(jī)扭矩計算車輛當(dāng)前所受阻力Fz。融合模塊，將加速度值x結(jié)合實際加速度值計算得到加速度測角Sa，根據(jù)瞬時角速度w計算得到陀螺儀測角Sg，將加速度測角Sa與陀螺儀測角Sg進(jìn)行融合處理得到當(dāng)前坡度值S?？刂颇K，根據(jù)得到的當(dāng)前所受阻力Fz和當(dāng)前坡度值S對車輛進(jìn)行扭矩的控制，及根據(jù)車輛網(wǎng)絡(luò)通信功能確定是否上傳位置信息至車輛地理信息模塊進(jìn)行進(jìn)一步節(jié)油控制。無線通信模塊，用于與車輛地理信息模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信。GPS模塊，用于提供車輛的位置信息。車輛地理信息模塊，預(yù)先存儲有地圖路網(wǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)車輛位置信息將對應(yīng)的路段限速數(shù)據(jù)、路段坡度和路段屬性下發(fā)至車輛以作為進(jìn)一步節(jié)油控制的判斷依據(jù)。進(jìn)一步節(jié)油控制包括：車輛根據(jù)路段限速數(shù)據(jù)限制發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速；車輛根據(jù)路段屬性切換對應(yīng)的發(fā)動機(jī)外特性曲線；車輛根據(jù)路段坡度預(yù)測前方坡度信息，并根據(jù)車輛是否處于巡航狀態(tài)，來提高或降低車輛速度。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，包含了四方面節(jié)油控制功能，能夠有效的運用地理信息，進(jìn)行本地和在線結(jié)合的車輛節(jié)油控制，本質(zhì)上是強(qiáng)制優(yōu)化了駕駛員的駕駛行為(避免高扭矩駕駛，超速駕駛、不合理速度分配駕駛等費油駕駛行為)，采用智能感知和自動控制的方法有效減少車輛行駛油耗。上述僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對本發(fā)明進(jìn)行非實質(zhì)性的改動，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。當(dāng)前第1頁1 2 3