本發(fā)明涉及車輛質(zhì)量估計(jì)方法，具體的為一種考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法。

背景技術(shù)：

車輛動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的實(shí)時(shí)估計(jì)是車輛控制的基礎(chǔ)，而車輛質(zhì)量參數(shù)是車輛動(dòng)力學(xué)模型中的重要參數(shù)，準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的車輛質(zhì)量估計(jì)參數(shù)能夠有效提高車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)的性能，如電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(esp)依賴車輛質(zhì)量參數(shù)實(shí)時(shí)計(jì)算質(zhì)心側(cè)偏角和橫擺角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛橫向滑移情況的控制。同時(shí)，有研究表明，根據(jù)質(zhì)量參數(shù)的實(shí)時(shí)變化情況調(diào)整換擋規(guī)律能夠?yàn)槠嚬?jié)油約2.62％-4.86％。因此，準(zhǔn)確估計(jì)車輛質(zhì)量參數(shù)對(duì)于提高車輛安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性均具有重要意義。

現(xiàn)有文獻(xiàn)中，有關(guān)車輛質(zhì)量參數(shù)估計(jì)的方法可以分為兩類，一類是基于傳感器的質(zhì)量估計(jì)方法，這類方法需要在車內(nèi)加裝相應(yīng)的傳感器，占用車內(nèi)空間的同時(shí)還提高了車輛的生產(chǎn)成本，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求；另一類是基于車輛can總線數(shù)據(jù)的車輛質(zhì)量估計(jì)方法，該方法基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，無需附加傳感器，具有較好的應(yīng)用便利性。然而，車輛實(shí)際行駛的道路不可避免存在一定的坡度，在車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型中，坡度和車輛質(zhì)量存在一定的耦合關(guān)系，如果在質(zhì)量估計(jì)過程中不考慮道路坡度的影響，必然會(huì)降低質(zhì)量估計(jì)的精度；同時(shí)，又由于車輛在正常行駛過程中需要經(jīng)常換擋，而換擋過程車輛的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)無法用車輛縱向動(dòng)力學(xué)描述，且換擋前后車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)會(huì)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致?lián)Q擋行為發(fā)生后車輛質(zhì)量估計(jì)結(jié)果存在較大的偏差，嚴(yán)重影響車輛質(zhì)量估計(jì)結(jié)果，進(jìn)而降低車輛質(zhì)量估計(jì)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1：采集數(shù)據(jù)

步驟11：利用數(shù)據(jù)采集裝置采集車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟12：結(jié)合車輛固有參數(shù)與車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到模型所需參數(shù)；

步驟2：基于已獲得的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，獲取不同檔位下轉(zhuǎn)矩與車速關(guān)系；

步驟3：基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，建立考慮換擋因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型；

步驟4：基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，建立傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)模型，并與步驟3提出的考慮換擋因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型共同構(gòu)成同時(shí)考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型；

步驟5：確定車輛質(zhì)量實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)的使用條件；

步驟6：將采集到的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)和相關(guān)模型參數(shù)輸入車輛質(zhì)量實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)，估計(jì)實(shí)時(shí)車輛質(zhì)量。

進(jìn)一步，所述步驟11中，車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩tq、車速v、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n；

所述步驟12中，車輛固有參數(shù)包括輪胎滾動(dòng)半徑r、主減速器傳動(dòng)比i0、道路滾動(dòng)阻力系數(shù)f、傳動(dòng)系機(jī)械效率η、車輛空氣阻力系數(shù)cd、車輛正向迎風(fēng)面積a；

模型所需參數(shù)包括車輛加速度a和變速器傳動(dòng)比ig；

其中，加速度a可由速度v對(duì)時(shí)間差分獲得，第k時(shí)刻的加速度表示為：

t為數(shù)據(jù)采集裝置的采樣周期；

變速器傳動(dòng)比ig的計(jì)算方法為：

進(jìn)一步，車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型為：

ft＝ff+fi+faero+fj

其中，ft為車輛驅(qū)動(dòng)力，且

ff為滾動(dòng)阻力，且ff＝mgf；

fi為坡度阻力，且fi＝mgi；

faero為空氣阻力，且

fj為加速阻力，且fj＝ma；

其中，tq表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；ig表示變速器傳動(dòng)比；i0表示主減速器傳動(dòng)比；η表示傳動(dòng)系效率；r表示車輪半徑；m表示車輛質(zhì)量；f表示滾動(dòng)阻力系數(shù)；cd表示車輛的空氣阻力系數(shù)；a表示迎風(fēng)面積；v表示車輛速度；i為道路坡度；

代入后，得到不同檔位下轉(zhuǎn)矩與車速關(guān)系：

進(jìn)一步，所述步驟3包括如下步驟：

步驟31：推導(dǎo)車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型的最小二乘形式；

步驟32：建立帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推估計(jì)模型；

步驟33：建立帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型。

進(jìn)一步，所述步驟31中，將車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化成如下最小二乘形式：

其中，a表示加速度；δ表示旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。

進(jìn)一步，所述步驟32中，設(shè)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系可以描述成如下的最小二乘形式：

z(k)＝h^t(k)θ+n(k)

其中，z(k)是系統(tǒng)的輸出，h(k)是可觀測(cè)數(shù)據(jù)向量，n(k)為白噪聲，θ為待估計(jì)參數(shù)；

當(dāng)模型中存在兩個(gè)待估計(jì)參數(shù)時(shí)，定義準(zhǔn)則函數(shù)為：

其中λ(i)為加權(quán)函數(shù)，λ1和λ2分別為兩個(gè)模型待估參數(shù)θ1和θ2對(duì)應(yīng)的遺忘因子；

利用序列{z(k)}和{h(k)}，極小化準(zhǔn)則函數(shù)，即對(duì)θ求導(dǎo)，可求得參數(shù)θ的最小二乘估計(jì)值第k時(shí)刻的參數(shù)估計(jì)值可以表示為：

將上述估計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)化為遞推形式，得到帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推估計(jì)模型如下：

其中：

進(jìn)一步，所述步驟33中，將步驟31中的車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型最小二乘形式應(yīng)用于步驟32中的最小二乘遞推估計(jì)模型，則有：

將上式帶入最小二乘可得帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘質(zhì)量估計(jì)模型的遞推形式為：

其中，λ1和λ2分別為兩個(gè)待估計(jì)參數(shù)m和δm對(duì)應(yīng)的遺忘因子，取值范圍為[0,1)，且λ1＞λ2；

λ(k)為數(shù)據(jù)的加權(quán)因子，為保證非換擋條件下的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠占據(jù)更高的數(shù)據(jù)權(quán)重，設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t(k)，tgear為最近一次換擋時(shí)間，換擋前的加權(quán)因子恒為1，換擋后的加權(quán)因子可表示為：

進(jìn)一步，所述步驟4包括如下步驟：

步驟41：建立傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)模型；

將基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)出相應(yīng)的最小二乘形式應(yīng)用于帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘估計(jì)模型中，其中：

基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)出相應(yīng)的最小二乘形式為：

設(shè)：

則可得到傳動(dòng)系機(jī)械效率的估計(jì)模型如下：

其中：

步驟42：基于傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)模型和考慮換擋因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型，共同構(gòu)建同時(shí)考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型。

進(jìn)一步，確定車輛質(zhì)量實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)的使用條件的方法為

當(dāng)同時(shí)滿足以下條件時(shí)，質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)啟動(dòng)：

1)在車輛啟動(dòng)并行駛距離超過300m；

2)車輛速度大于20km/h；

3)車輛加速度為正值；

4)油門開度大于0；

5)車輛未處于制動(dòng)狀態(tài)；

6)車輛未處于換擋狀態(tài)；

7)方向盤轉(zhuǎn)角不大于30°；

8)當(dāng)前行駛路段坡度小于2°；

9)車輛檔位不為空擋；

當(dāng)滿足以下任意條件時(shí)，質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)暫時(shí)關(guān)閉：

1)車輛處于制動(dòng)狀態(tài)；

2)車輛方向盤轉(zhuǎn)角小于90°；

3)車輛檔位為空擋；

4)車輛處于停車狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述步驟6中，估計(jì)實(shí)時(shí)車輛質(zhì)量主要包括以下三個(gè)階段：

1)啟動(dòng)階段：

將質(zhì)量估計(jì)模型待估計(jì)參數(shù)的估計(jì)初值均設(shè)置為0，并設(shè)置帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型中信息增益矩陣的初值：

p(0)＝a²i

其中a為充分大的正數(shù)；

隨后基于當(dāng)前時(shí)刻的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，開始進(jìn)行第一次質(zhì)量估計(jì)，獲得m和δm的第一次估計(jì)值；

2)運(yùn)行階段

將當(dāng)前時(shí)刻更新的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)和上一時(shí)刻的m和δm的估計(jì)值帶入加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型中，進(jìn)行新一輪質(zhì)量估計(jì)，并重復(fù)此步驟，獲取實(shí)時(shí)的質(zhì)量估計(jì)值；

3)停止階段

當(dāng)車輛質(zhì)量的估計(jì)值收斂在合理范圍之內(nèi)，停止進(jìn)行遞推估計(jì)，但依舊接收車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便意外情況出現(xiàn)時(shí)，可以再次進(jìn)行質(zhì)量估計(jì)。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法，使車輛在平直和帶有坡度的路面上，均能夠獲得較為理想的質(zhì)量估計(jì)結(jié)果；同時(shí)考慮換擋因素帶來的傳動(dòng)比突變和換擋前后車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的變化，采用帶有多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛質(zhì)量的實(shí)時(shí)估計(jì)；即在正常行駛和車輛換擋時(shí)均可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地估計(jì)車輛質(zhì)量，在降低換擋因素對(duì)于質(zhì)量估計(jì)造成的影響的同時(shí)也提高了車輛質(zhì)量估計(jì)的準(zhǔn)確性和魯棒性。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為本發(fā)明考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法的流程圖；

圖2為考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型；

圖3為車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型受力示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

本實(shí)施例考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法，包括如下步驟：

步驟1：采集數(shù)據(jù)

步驟11：利用openxc數(shù)據(jù)采集裝置采集車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)

具體的，本實(shí)施例利用openxc數(shù)據(jù)采集裝置采集車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，且車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩tq、車速v、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、方向盤轉(zhuǎn)角φw、油門開度、剎車信號(hào)、檔位信息等，并基于數(shù)據(jù)采集裝置內(nèi)置傳感器測(cè)算得出的實(shí)時(shí)道路坡度i；通過藍(lán)牙接收來自車輛can總線上的實(shí)時(shí)車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在移動(dòng)數(shù)據(jù)處理終端上。

步驟12：結(jié)合車輛固有參數(shù)與車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到模型所需參數(shù)

具體的，本實(shí)施例的車輛固有參數(shù)包括輪胎滾動(dòng)半徑r、主減速器傳動(dòng)比i0、道路滾動(dòng)阻力系數(shù)f、傳動(dòng)系機(jī)械效率η、車輛空氣阻力系數(shù)cd、車輛正向迎風(fēng)面積a等；模型所需參數(shù)包括車輛加速度a和變速器傳動(dòng)比ig。

其中，加速度a可由速度v對(duì)時(shí)間差分獲得，第k時(shí)刻的加速度表示為：

t為openxc數(shù)據(jù)采集裝置的采樣周期；

變速器傳動(dòng)比ig的計(jì)算方法為：

步驟2：基于已獲得的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，建立車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，獲取不同檔位下轉(zhuǎn)矩與車速關(guān)系。具體的，車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型為：

ft＝ff+fi+faero+fj

其中，ft為車輛驅(qū)動(dòng)力，且

ff為滾動(dòng)阻力，且ff＝mgf；

fi為坡度阻力，且fi＝mgi；

faero為空氣阻力，且

fj為加速阻力，且fj＝ma；

其中，tq表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；ig表示變速器傳動(dòng)比；i0表示主減速器傳動(dòng)比；η表示傳動(dòng)系效率；r表示車輪半徑；m表示車輛質(zhì)量；f表示滾動(dòng)阻力系數(shù)；cd表示車輛的空氣阻力系數(shù)；a表示迎風(fēng)面積；v表示車輛速度；i為道路坡度；

代入后，得到不同檔位下轉(zhuǎn)矩與車速關(guān)系：

步驟3：基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，建立考慮換擋因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型

步驟31：推導(dǎo)車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型的最小二乘形式

本實(shí)施例的目標(biāo)是在考慮換擋因素的條件實(shí)時(shí)估計(jì)車輛質(zhì)量，而在車輛換擋前后，車輛的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系δ數(shù)會(huì)發(fā)生較為明顯的變化，影響車輛質(zhì)量估計(jì)。僅基于車輛can總線的數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)計(jì)算車輛的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，為保證換擋條件下仍能夠獲得較為準(zhǔn)確的車輛質(zhì)量估計(jì)值，需要將車輛的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ和車輛質(zhì)量m一同作為車輛質(zhì)量估計(jì)模型的待估計(jì)參數(shù)。因此，將車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化成如下最小二乘形式：

其中，a表示加速度；δ表示旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。

步驟32：建立帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推估計(jì)模型

在車輛啟動(dòng)后，車輛質(zhì)量m幾乎不變，是一個(gè)慢變量；而旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ會(huì)隨著換擋等因素發(fā)生快速變化，是一個(gè)快變量。為保證這種快變量和慢變量共同存在的估計(jì)模型中慢變量的估計(jì)值能夠快速且準(zhǔn)確的收斂，同時(shí)快變量的估計(jì)結(jié)果能夠具備較好的跟蹤性能，需要為不同的待估計(jì)參數(shù)設(shè)置不同的遺忘因子，以提升模型估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

又由于車輛在換擋過程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無法用車輛縱向動(dòng)力學(xué)描述，換擋過程中產(chǎn)生的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)會(huì)增大車輛質(zhì)量估計(jì)結(jié)果的誤差，為了抑制這一過程中產(chǎn)生的誤差，需采用加權(quán)方法，減弱換擋過程中車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)的權(quán)重，使質(zhì)量估計(jì)方法在換擋過程中依然能夠輸出準(zhǔn)確的質(zhì)量估計(jì)結(jié)果。

設(shè)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系可以描述成如下的最小二乘形式：

z(k)＝h^t(k)θ+n(k)

其中，z(k)是系統(tǒng)的輸出，h(k)是可觀測(cè)數(shù)據(jù)向量，n(k)為白噪聲，θ為待估計(jì)參數(shù)；

當(dāng)模型中存在兩個(gè)待估計(jì)參數(shù)時(shí)，定義準(zhǔn)則函數(shù)為：

其中λ(i)為加權(quán)函數(shù)，λ1和λ2分別為兩個(gè)模型待估參數(shù)θ1和θ2對(duì)應(yīng)的遺忘因子；

利用序列{z(k)}和{h(k)}，極小化準(zhǔn)則函數(shù)，即對(duì)θ求導(dǎo)，可求得參數(shù)θ的最小二乘估計(jì)值第k時(shí)刻的參數(shù)估計(jì)值可以表示為：

為了保證車輛質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)更新估計(jì)結(jié)果，需將上述估計(jì)結(jié)果轉(zhuǎn)化為遞推形式，得到帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推估計(jì)模型如下：

其中：

步驟33：建立帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型

將步驟31中的車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型最小二乘形式應(yīng)用于步驟32中的最小二乘遞推估計(jì)模型，則有：

將上式帶入最小二乘可得帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘質(zhì)量估計(jì)模型的遞推形式為：

其中，λ1和λ2分別為兩個(gè)待估計(jì)參數(shù)m和δm對(duì)應(yīng)的遺忘因子，取值范圍為[0,1)，考慮到δm為快變量，為保證δm的估計(jì)結(jié)果具有較好的跟蹤性能，應(yīng)有λ1＞λ2，默認(rèn)情況下λ1取為0.95，λ2取為0.5。

λ(k)為數(shù)據(jù)的加權(quán)因子，為保證非換擋條件下的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠占據(jù)更高的數(shù)據(jù)權(quán)重，設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t(k)，tgear為最近一次換擋時(shí)間，換擋前的加權(quán)因子恒為1，換擋后的加權(quán)因子可表示為：

步驟4：基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型，建立傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)模型，并與步驟3提出的考慮換擋因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型共同構(gòu)成同時(shí)考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型；

步驟41：建立傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)模型

在帶有坡度的路面上進(jìn)行車輛質(zhì)量估計(jì)時(shí)，僅僅依靠為質(zhì)量估計(jì)模型提供準(zhǔn)確的道路坡度信息，仍然無法準(zhǔn)確進(jìn)行質(zhì)量估計(jì)。這主要是由于隨著道路坡度的變化，車輛傳動(dòng)系效率η也在不斷變化，而該參數(shù)無法通過車輛can總線或外部傳感器獲得，因此必須建立能夠?qū)崟r(shí)獲取傳動(dòng)系機(jī)械效率的估計(jì)模型，并將其應(yīng)用于帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型中，從而確保車輛在存在一定坡度的路面上估計(jì)質(zhì)量時(shí)的準(zhǔn)確度。

首先基于車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型推導(dǎo)出相應(yīng)的最小二乘形式

通過上式可以看出，最小二乘形式將傳動(dòng)系機(jī)械效率η和車輛質(zhì)量m視為待估計(jì)參數(shù)，其中車輛質(zhì)量在行駛過程中幾乎不變，屬于慢變量；傳動(dòng)系機(jī)械效率隨著車輛傳動(dòng)系的工作狀態(tài)的變化而快速變化，屬于快變量。因此，需要為車輛質(zhì)量賦予一個(gè)較大的遺忘因子，以保證估計(jì)的連續(xù)和穩(wěn)定性；為傳動(dòng)系機(jī)械效率賦予一個(gè)較小的遺忘因子，以保證估計(jì)結(jié)果具有良好的跟蹤性能。由于在估計(jì)過程中有可能出現(xiàn)換擋，為了抑制換擋時(shí)車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)估計(jì)結(jié)果造成的不良影響，也需要加入和考慮換擋因素質(zhì)量估計(jì)模型一樣的加權(quán)因子λ(k)，從而保證估計(jì)結(jié)果的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

將車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)換得到的最小二乘形式應(yīng)用于帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘估計(jì)模型中，設(shè)：

則可得到傳動(dòng)系機(jī)械效率的估計(jì)模型如下：

其中：

步驟42：基于傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)模型和考慮換擋因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型，共同構(gòu)建同時(shí)考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型。

將步驟3得到的帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型與車輛傳動(dòng)系效率模型結(jié)合在一起，便構(gòu)成了考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型，如圖2所示。

在車輛質(zhì)量估計(jì)開始之前，根據(jù)車輛的實(shí)際情況，預(yù)先設(shè)定傳動(dòng)系效率初始值和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的初始值。質(zhì)量估計(jì)開始時(shí)，openxc數(shù)據(jù)采集裝置提供的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)輸入帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型和車輛傳動(dòng)系效率模型之中。車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)與傳動(dòng)系效率初始值作為模型輸入共同完成帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型的第一次估計(jì)，同時(shí)車輛傳動(dòng)系效率估計(jì)模型也將基于車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的初值，完成第一次估計(jì)。隨后將第一次獲得的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)和傳動(dòng)系機(jī)械效率的估計(jì)值分別替代其預(yù)設(shè)的初值，作為模型輸入，分別進(jìn)行兩個(gè)模型的第二次估計(jì)。然后繼續(xù)將上一時(shí)刻模型輸出的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)和傳動(dòng)系機(jī)械效率估計(jì)值替代原先的模型輸入，與最新的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)一同進(jìn)行下一輪遞推估計(jì)，重復(fù)這一過程，直至獲得質(zhì)量估計(jì)曲線收斂。

考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)模型克服了換擋過程帶來的傳動(dòng)比突變問題，并通過實(shí)時(shí)估計(jì)車輛傳動(dòng)系效率的辦法保證了車輛在坡路上估計(jì)車輛質(zhì)量的精度，在駕駛員存在換擋行為以及道路存在坡度的條件下依然能夠獲得比較準(zhǔn)確的質(zhì)量估計(jì)結(jié)果。

步驟5：確定車輛質(zhì)量實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)的使用條件

當(dāng)同時(shí)滿足以下條件時(shí)，質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)啟動(dòng)：

1)在車輛啟動(dòng)并行駛距離超過300m；

2)車輛速度大于20km/h；

3)車輛加速度為正值；

4)油門開度大于0；

5)車輛未處于制動(dòng)狀態(tài)；

6)車輛未處于換擋狀態(tài)；

7)方向盤轉(zhuǎn)角不大于30°；

8)當(dāng)前行駛路段坡度小于2°；

9)車輛檔位不為空擋；

當(dāng)滿足以下任意條件時(shí)，質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)暫時(shí)關(guān)閉：

1)車輛處于制動(dòng)狀態(tài)；

2)車輛方向盤轉(zhuǎn)角小于90°；

3)車輛檔位為空擋；

4)車輛處于停車狀態(tài)。

本實(shí)施例的質(zhì)量估計(jì)方法一般用于估計(jì)當(dāng)前行程下的車輛質(zhì)量，當(dāng)車輛熄火后，車輛質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)會(huì)將歷史數(shù)據(jù)清除，并于下次行程重新進(jìn)行質(zhì)量估計(jì)。

步驟6：將采集到的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)和相關(guān)模型參數(shù)輸入車輛質(zhì)量實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)，估計(jì)實(shí)時(shí)車輛質(zhì)量。本實(shí)施例估計(jì)實(shí)時(shí)車輛質(zhì)量主要包括以下三個(gè)階段：

1)啟動(dòng)階段：

將質(zhì)量估計(jì)模型待估計(jì)參數(shù)的估計(jì)初值均設(shè)置為0，并設(shè)置帶多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型中信息增益矩陣的初值：

p(0)＝a²i

其中a為充分大的正數(shù)，默認(rèn)值取為1000000；

隨后基于當(dāng)前時(shí)刻的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，開始進(jìn)行第一次質(zhì)量估計(jì)，獲得m和δm的第一次估計(jì)值；

2)運(yùn)行階段

將當(dāng)前時(shí)刻更新的車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)和上一時(shí)刻的m和δm的估計(jì)值帶入加權(quán)最小二乘遞推質(zhì)量估計(jì)模型中，進(jìn)行新一輪質(zhì)量估計(jì)，并重復(fù)此步驟，獲取實(shí)時(shí)的質(zhì)量估計(jì)值；

3)停止階段

當(dāng)車輛質(zhì)量的估計(jì)值收斂在合理范圍之內(nèi)，停止進(jìn)行遞推估計(jì)，但依舊接收車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，以便意外情況出現(xiàn)時(shí)，可以再次進(jìn)行質(zhì)量估計(jì)。

當(dāng)車輛熄火后，停止進(jìn)行遞推估計(jì)，質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)也將清零，質(zhì)量估計(jì)系統(tǒng)停止運(yùn)行。

本實(shí)施例考慮換擋和道路坡度因素的車輛質(zhì)量估計(jì)方法，使車輛在平直和帶有坡度的路面上，均能夠獲得較為理想的質(zhì)量估計(jì)結(jié)果；同時(shí)考慮換擋因素帶來的傳動(dòng)比突變和換擋前后車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)的變化，采用帶有多遺忘因子的加權(quán)最小二乘遞推估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛質(zhì)量的實(shí)時(shí)估計(jì)；即在正常行駛和車輛換擋時(shí)均可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地估計(jì)車輛質(zhì)量，在降低換擋因素對(duì)于質(zhì)量估計(jì)造成的影響的同時(shí)也提高了車輛質(zhì)量估計(jì)的準(zhǔn)確性和魯棒性。

以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。