一種汽車經(jīng)濟(jì)性測試中行駛工況道路坡度的加載方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于汽車測試與控制領(lǐng)域，具體的說是涉及一種汽車經(jīng)濟(jì)性測試行駛工況 道路坡度加載方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 坡度阻力取決于實(shí)際道路坡度大小，坡度阻力大導(dǎo)致汽車行駛阻力大，一般汽車 燃油消耗量也變大。當(dāng)汽車上坡行駛時，汽車重力在沿坡道方向的分力表現(xiàn)為汽車坡道阻 力，在垂直于坡道路面的分力改變汽車滾動阻力，這些阻力都會影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性且無 法避免。當(dāng)前道路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如城市高架、下穿橋、丘陵和山區(qū)等，帶坡度道路比例大，在進(jìn) 行汽車經(jīng)濟(jì)性測試行駛工況制定時必須考慮道路坡度因素。
[0003] 當(dāng)前的商用車經(jīng)濟(jì)性評價標(biāo)準(zhǔn)中，日本重型車燃料經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)工況分為JE05和高 速兩種模式，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了坡度數(shù)據(jù)，僅城間工況考慮坡度因素;美國使用FTP-75道路循環(huán)工 況作為中、重型商用車經(jīng)濟(jì)性評價工況，測試工況由城市道路循環(huán)和高速公路道路循環(huán)兩 個部分組成，無坡度數(shù)據(jù);歐盟成員國貨車排放法規(guī)規(guī)定的排放測試用道路工況為NEDC工 況，由4個城市循環(huán)工況和1個附加城市道路(EUDC)工況組成，也無坡度數(shù)據(jù);這些工況與當(dāng) 前經(jīng)濟(jì)性評價需求符合性相差甚遠(yuǎn)，無法準(zhǔn)確地表征當(dāng)前地形與道路特征，從而使汽車經(jīng) 濟(jì)性評價工況無法有效發(fā)揮市場導(dǎo)向和引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種汽車經(jīng)濟(jì)性測試中行駛工況道路坡度的 加載方法與裝置，以期為汽車行駛工況加入坡度信息提供一種有效手段，能準(zhǔn)確表征實(shí)際 路面特征，為準(zhǔn)確評價汽車經(jīng)濟(jì)性奠定基礎(chǔ)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明一種汽車經(jīng)濟(jì)性測試中行駛工況道路坡度的加載方法的特點(diǎn)是按如下步 驟進(jìn)行：
[0007] 步驟1、數(shù)據(jù)獲取
[0008] 步驟1.1、通過差分GPS系統(tǒng)獲取汽車在行駛總里程為L的過程中，在不同時刻下的 海拔高度數(shù)據(jù)、經(jīng)度數(shù)據(jù)、煒度數(shù)據(jù)和行駛速度數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟1.2、制定里程為Lg的道路行駛工況；
[0010]步驟2、坡度數(shù)據(jù)統(tǒng)計
[0011] 步驟2.1、獲得所述海拔高度數(shù)據(jù)的波動點(diǎn)，記為第t時刻的波動點(diǎn)；以所述第t時 刻的波動點(diǎn)的前一時刻點(diǎn)的海拔高度值替換所述第t時刻的波動點(diǎn)的海拔高度值H t，從 而獲得更新后的海拔高度數(shù)據(jù)；
[0012] 步驟2.2、對所述更新后的海拔高度數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合，得到平滑的海拔高度數(shù) 據(jù)；
[0013] 步驟2.3、對所述平滑的海拔高度數(shù)據(jù)、所述經(jīng)度數(shù)據(jù)、所述煒度數(shù)據(jù)中第i時刻點(diǎn) 的數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯投影，得到第i時刻汽車所在的地理位置信息11、71、21，再對第1+1時刻點(diǎn)的 數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯投影，得到第i+Ι時刻汽車所在的地理位置信息Xl+1、y1+1、Zl+1;
[0014]步驟2.4、利用式（1)獲得第i時刻的坡度值P1，從而獲得不同時刻下的坡度值：
[0016] 以所有時刻點(diǎn)的坡度值和所對應(yīng)的時刻點(diǎn)作為道路坡度試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0017] 步驟3、劃分坡度等級
[0018] 步驟3.1、統(tǒng)計所述道路坡度試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的上坡路段、下坡路段和無坡路段；
[0019] 步驟3.2、對上坡路段和下坡路段分別劃分不同坡度等級，并對每個坡度等級的坡 度值求取平均數(shù)作為相應(yīng)等級的坡度陡緩程度；
[0020] 步驟3.3、對每個坡度等級內(nèi)的坡度值所對應(yīng)的連續(xù)時間段的速度進(jìn)行積分運(yùn)算， 獲得每個坡度等級的里程；
[0021] 步驟3.4、求出每個坡度等級的里程在所述總里程L中所占的比例作為里程比；
[0022] 步驟3.5、將所述里程比與道路行駛工況的里程1^進(jìn)行乘法運(yùn)算，獲得各個坡度等 級在道路行駛工況上的相應(yīng)里程；
[0023]步驟3.6、求出每個坡度等級內(nèi)的坡度值所對應(yīng)的速度區(qū)間；
[0024]步驟4、加載坡度
[0025]步驟4.1、以所述速度區(qū)間和各坡度等級在道路行駛工況上的相應(yīng)里程作為客觀 約束條件；
[0026]以坡度避免跨等級增長、上坡避免加速度大于第一設(shè)定值、坡度大于第二設(shè)定值 且速度避免大于第三設(shè)定值作為人工約束條件；
[0027] 在所述道路行駛曲線上，獲取滿足所述客觀約束條件和人工約束條件的曲線段， 對滿足條件的曲線段加載相應(yīng)坡度等級的平均數(shù)，從而為每個坡度等級劃分相應(yīng)的加載位 置；
[0028] 步驟4.2、在相鄰的加載位置中插入介于相鄰坡度等級的平均數(shù)之間坡度間隔較 小的坡度值代替相應(yīng)坡度等級的平均數(shù)，使得相鄰的加載位置能平滑連接坡度等級;并使 得插入后的相應(yīng)加載位置內(nèi)的坡度值仍等于相應(yīng)坡度等級的平均數(shù)；
[0029]步驟5、調(diào)整加載位置
[0030] 獲取所述道路行駛工況曲線在轉(zhuǎn)轂驗(yàn)證試驗(yàn)中的油耗與在道路試驗(yàn)中的油耗之 間的差值，當(dāng)差值超出所設(shè)定的閾值時，通過調(diào)整相應(yīng)坡度等級的加載位置來減少油耗差 值。
[0031] 本發(fā)明所述的汽車經(jīng)濟(jì)性測試中行駛工況道路坡度的調(diào)整方法的特點(diǎn)也在于，所 述坡度的調(diào)整方法是：
[0032] 若上坡路段分布于加速工況時，則增加轉(zhuǎn)轂驗(yàn)證試驗(yàn)中的油耗；
[0033] 若下坡路段分布于加速工況時，則減小轉(zhuǎn)轂驗(yàn)證試驗(yàn)中的油耗；
[0034]若上坡路段分布于減速工況時，則減小轉(zhuǎn)轂驗(yàn)證試驗(yàn)中的油耗。
[0035] 本發(fā)明一種汽車經(jīng)濟(jì)性測試中行駛工況道路坡度的加載裝置的特點(diǎn)是包括:數(shù)據(jù) 獲取模塊、統(tǒng)計坡度數(shù)據(jù)模塊、劃分坡度等級模塊、加載坡度模塊和調(diào)整加載位置模塊；
[0036] 所述數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取汽車在行駛總里程為L的過程中在不同時刻下的海拔 高度數(shù)據(jù)、經(jīng)煒度數(shù)據(jù)、行駛速度數(shù)據(jù)和檔位數(shù)據(jù)
[0037] 所述統(tǒng)計坡度數(shù)據(jù)模塊用于對所述海拔高度數(shù)據(jù)和經(jīng)煒度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得道 路試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0038] 所述劃分坡度等級模塊用于對所述道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)劃分不同的坡度等級，并計算不 同的坡度等級的里程比、速度區(qū)間和檔位區(qū)間；
[0039] 所述加載坡度模塊用于在滿足客觀條件約束和人工約束條件下，為每個坡度等級 劃分相應(yīng)的加載位置；
[0040] 所述調(diào)整加載位置模塊用于調(diào)整相應(yīng)坡度等級的加載位置來減少油耗差值。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0042] 1、本發(fā)明通過獲取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計坡度數(shù)據(jù)、劃分坡度等級、加載坡度和調(diào)整加載位置 這幾個過程來表征實(shí)際路面特征，為制定含有坡度信息的道路行駛工況提供方法指導(dǎo)，從 而為準(zhǔn)確評價汽車經(jīng)濟(jì)性奠定基礎(chǔ)；
[0043] 2、本發(fā)明給出了坡度加載和調(diào)整方法，從而提高了汽車經(jīng)濟(jì)性測試的準(zhǔn)確性和效 率。
[0044] 3、本發(fā)明所提出的加載裝置，包括:數(shù)據(jù)獲取模塊、統(tǒng)計坡度數(shù)據(jù)模塊、劃分坡度 等級模塊、加載坡度模塊和調(diào)整加載位置模塊;數(shù)據(jù)獲取模塊是由差分GPS系統(tǒng)獲取車身位 置和速度數(shù)據(jù);統(tǒng)計坡度數(shù)據(jù)模塊是根據(jù)車身位置數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;劃分坡度等級模塊 是根據(jù)坡度陡緩的程度，將坡度劃分為不同等級；加載坡度模塊是在滿足客觀條件約束和 人工約束的條件下，在道路行駛工況曲線上為不同坡度等級劃分加載位置;調(diào)整加載位置 模塊是道路行駛工況曲線在轉(zhuǎn)轂驗(yàn)證油耗與道路試驗(yàn)油耗偏差較大時，調(diào)整坡度來減小油 耗偏差，從而能精確的表征當(dāng)前地形與道路特征，使汽車經(jīng)濟(jì)性評價工況有效發(fā)揮了市場 導(dǎo)向和引領(lǐng)了技術(shù)發(fā)展。
【附圖說明】
[0045] 圖1為本發(fā)明差分GPS系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 本實(shí)施例中，一種汽車經(jīng)濟(jì)性測試中行駛工況道路坡度的加載方法是在編制的里 程為Lg且含有速度和檔位信息的道路行駛工況中加入坡度信息，具體的說，是按如下步驟 進(jìn)行：
[0047]步驟1、數(shù)據(jù)獲取
[0048]步驟1.1、通過差分GPS系統(tǒng)獲取汽車在行駛總里程為L的過程中，在不同時刻下的 海拔高度數(shù)據(jù)、經(jīng)度數(shù)據(jù)、煒度數(shù)據(jù)和行駛速度數(shù)據(jù)；
[0049] 本實(shí)施例中，車身位置與行駛速度數(shù)據(jù)均由差分GPS系統(tǒng)測得，如圖1所示，差分 GPS系統(tǒng)工作原理:GPS基站通過GPS天線和GPS接收機(jī)接受衛(wèi)星信號，并通過串口轉(zhuǎn)USB線連 接電腦，將衛(wèi)星信號發(fā)送到網(wǎng)絡(luò);GPS移動站的CDMA模塊連接網(wǎng)絡(luò)獲取GPS基站的衛(wèi)星信號 數(shù)據(jù)并傳輸?shù)紾PS移動站的GPS接收機(jī);GPS移動站接收的衛(wèi)星信號與CDMA的基站信號進(jìn)行 差分運(yùn)算，得到高定位精度的車身位置數(shù)據(jù)；
[0050] 車身位置數(shù)據(jù)由GPS接收器接收并傳輸?shù)焦P記本電腦信號端口，筆記本電腦作為 數(shù)據(jù)處理器將端口數(shù)據(jù)讀取、解析、保存，從而獲得總里程為L的不同時刻下的海拔高度數(shù) 據(jù)、經(jīng)度數(shù)據(jù)、煒度數(shù)據(jù)和行駛速度數(shù)據(jù)；
[0051 ]步驟1.2、制定里程為Lg且含有速度道路行駛工況；
[0052]步驟2、坡度數(shù)據(jù)統(tǒng)計
[0053]步驟2.1、海拔高度數(shù)據(jù)由GPS信號獲得，道路試驗(yàn)過程受到建筑物等因素影響會 造成數(shù)據(jù)波動，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此需要獲得海拔高度數(shù)據(jù)的波動點(diǎn)，記為第t時刻的波 動點(diǎn)；以第t時刻的波動點(diǎn)的前一時刻點(diǎn)的海拔高度值Hm替換第t時刻的波動點(diǎn)的海拔高 度值H t，由于海拔高度數(shù)據(jù)為20Hz，數(shù)據(jù)更新頻率快，以及對數(shù)據(jù)波動位置進(jìn)行了分析，該 處理方法不會影響坡度數(shù)據(jù)提取，從而獲得更新后的海拔高度數(shù)據(jù)；
[0054]步驟2.2、對更新后的海拔高度數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合，本實(shí)施例中，以2000個點(diǎn)為擬 合單位，得到平滑的海拔高度數(shù)據(jù)；
[0055] 步驟2.3、對平滑的海拔高度數(shù)據(jù)、經(jīng)度數(shù)據(jù)、煒度數(shù)據(jù)中第i時刻點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行高 斯投影，得到第i時刻汽車所在的地理位置信息^、7 1、21，，第1+1時刻點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯投 影，得到第i+Ι時刻汽車所在的地理位置信息 Xl+1、y1+1、Zl+1;
[0056] 步驟2.4、利用式(1)獲得第i時刻的坡度值Pl，從而獲得不同時刻下的坡度值：
[0058]以所有時刻點(diǎn)的坡度值和