一种基于转矩的汽车行驶工况测试方法

1.本发明涉及一种汽车行驶工况测试方法，具体涉及一种基于转矩的汽车行驶工况测试方法。


背景技术：

2.车辆的行驶工况是测量汽车的燃油消耗量/续航里程和排放物的重要方法，目前国内使用的车辆行驶工况标准多为新欧洲汽车法规循环工况标准和世界轻型汽车测试工况标准，在2020年5月，中国实行了更符合我国的实际道路情况的中国汽车行驶工况标准。同时，国内各个城市也在构建符合自己城市道路交通情况的工况标准。这些标准都具有一些共同的特点，如：其表示的都是速度与时间的曲线。其在一定程度上仅体现的是实际道路交通流状况，同时速度测试工况的问题较为突出，如可重复性差，误差大等。


技术实现要素：

3.本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种汽车行驶工况测试方法，以期望能通过转矩反映测试道路及测试车辆单车相关信息的同时，提高车辆行驶工况测试的准确性及灵敏性。
4.本发明一种基于转矩的汽车行驶工况测试方法的特点包括：
5.步骤1、转矩标准的转化：
6.利用基于汽车行驶方程式推导出的转矩速度关系式将包含“车速与时间的关系”的行驶工况数据转换为“转矩与时间的关系”的行驶工况数据；
7.步骤2、工况测试：
8.基于“转矩与时间的关系”的行驶工况数据中各个相对时间点需求的目标转矩，控制整车动力系统实时输出相应的目标转矩，以完成基于转矩的行驶工况测试：
9.以零时间点为测试起点，当所述测试起点时，汽车处于停车状态，车速为零，则控制整车动力系统输出的目标转矩为零；
10.当需求的目标转矩大于零时，控制所述整车动力系统输出相应的目标转矩；
11.当需求的目标转矩等于零时，控制所述整车动力系统和整车制动系统输出的目标转矩均为零；
12.当需求的目标转矩小于零时，根据需求的目标转矩绝对值的大小以及整车控制策略，控制所述整车动力系统输出负目标转矩和/或所述整车制动系统输出负目标转矩。
13.与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
14.本发明提供的基于转矩的汽车行驶工况的测试方法，在建立的转矩—时间数据库中，转矩数据不但可以反映测试道路的坡度，摩擦因数等道路信息，而且对于测试车辆单车而言，车辆的质量、传动比、迎风面积等参数也可以体现，同时通过数据对比还可以解释在不同车型在使用同种工况测试车辆燃油消耗量/续航里程产生差异的原因。测试时通过对汽车动力系统输出转矩控制，有效的降低了汽车行驶工况的测试的误差，提高了测试精度，
也使工况测试有了更高的灵敏性。综上所述，采用基于转矩的汽车行驶工况对整车经济性能和动力性能等进行测试评估，工况输入一致性高，工况测试可重复性好，输出参数对比性强，反馈信息数量多。
附图说明
15.图1基于转矩的汽车行驶工况测试方法流程图；
16.图2a城市道路行驶工况不同道路下转矩标准曲线图；
17.图2b城市道路行驶工况不同车型下转矩标准曲线图；
18.图3a城市道路行驶工况下转矩标准曲线图；
19.图3b城市道路行驶工况下仿真结果曲线图；
20.图4a中国汽车行驶工况下转矩标准曲线图；
21.图4b中国汽车行驶工况下仿真结果曲线图；
22.图5a城市道路采集行驶工况下转矩标准曲线图；
23.图5b城市道路采集行驶工况下仿真结果曲线图。
具体实施方式
24.本实施例中，如图1所示，一种基于转矩的汽车行驶工况测试方法，旨在通过转矩进行汽车行驶工况测试，提高工况测试精度及灵敏度的同时，通过转矩反应测试中道路与测试车辆单车参数信息。具体的说，其步骤包括：
25.步骤1、转矩标准的转化：
26.利用如式(1)所示的基于汽车行驶方程式推导出的转矩速度关系式将包含“车速与时间的关系”的行驶工况数据转换为“转矩与时间的关系”的行驶工况数据；
[0027][0028]
式(1)中，t
tq
为所求汽车动力系统目标转矩，单位：n
·
m；ua为车辆的速度，单位：km/h；du/dt为车辆加速度，单位：m/s2；m为整车质量，单位：kg；r为车轮半径，单位：m；a为迎风面积，单位：m2；g为重力加速度，单位：m/s2；i0为主减速器传动比；ig为变速器传动比；i为坡度；cd为空气阻力系数；f为滚动阻力系数；δ为汽车旋转质量换算系数；η
t
为传动系效率；t0为转矩调节项，单位：n
·
m，其目的在于使公式(1)满足更多工况标准。
[0029]
本实施例中，所采用的包含“车速与时间的关系”的行驶工况数据为新欧洲汽车法规循环工况中城市道路行驶工况，中国汽车行驶工况标准以及城市实际道路采集工况中的速度数据，每组数据中都包含数个运动学片段，将运动学片段根据式(1)得到相应的转矩数据，最后得到转矩—时间数据库，建立转矩标准，如图2a、图2b、图3a、图4a、图5a所示。
[0030]
在转矩与速度的关系式(1)中表明，转矩不但与速度相关，还与道路和测试车辆的参数相关。在图2a、图2b中可以观测到，当道路参数或车辆参数发生改变时，车辆的目标转矩也会随之改变。这意味着目标转矩的大小可以将道路坡度，坡度参数和车辆质量，传动比等参数信息体现出来。同时可以解释当同一车辆在不同的道路或者不同车辆在同一道路使用同一种工况测量汽车的燃油消耗量/续航里程不同的原因—汽车输出的转矩并不相同。
[0031]
步骤2、工况测试：
[0032]
基于“转矩与时间的关系”的行驶工况数据中各个相对时间点所需求的目标转矩，控制整车动力系统实时输出相应的目标转矩，以完成基于转矩的行驶工况测试：
[0033]
以零时间点为测试起点，当所述测试起点时，汽车处于停车状态，车速为零，则控制整车动力系统输出的目标转矩为零；测试开始后，目标转矩会出现大于零、等于零以及小于零的三种情况。
[0034]
当需求的目标转矩大于零时，控制所述整车动力系统输出相应的目标转矩。在目标转矩大于零的阶段即车辆加速或匀速阶段，此阶段转矩全部由整车动力系统提供。与加速阶段对应的目标转矩会出现两种变化情况，一种是加速阶段时车辆的加速度为定值时，此时与该情况对应的目标转矩应为在一个大于零的值的基础上缓慢增加，另外一种情况是加速阶段车辆的加速度为变量，此时目标转矩也是一个大于零且在不断地无规律的变化的变量，这种情况主要出现在对应中国汽车行驶工况标准和城市实际道路采集工况标准的转矩—时间数据库中。在匀速阶段，目标转矩只需克服滚动阻力和空气阻力所造成的阻力矩，所以此时电机的输出转矩是一个大于零的定值，并且该值相对于加速阶段电机输出转矩小得多。
[0035]
当需求的目标转矩等于零时，控制所述整车动力系统和整车制动系统输出的目标转矩均为零。此时车辆经过减速阶段后，车速降为零，同时整车动力系统的输出转矩为零。
[0036]
当需求的目标转矩小于零时，根据需求的目标转矩绝对值的大小以及整车控制策略，控制所述整车动力系统输出负目标转矩和/或所述整车制动系统输出负目标转矩。在目标转矩小于零的阶段即车辆减速阶段，根据转矩绝对值大小以及整车控制策略，此阶段由整车输出负转矩以及整车制动系统协同实现这个负的目标转矩，目标转矩为负值具有这两种实现方式，一种是可以通过整车动力系统与制动系统协同实现负值的目标转矩，另一种是整车动力系统中具有电机驱动时，可以使电机进行再生制动实现负值的目标转矩。所述的再生制动即为电机将机械能量转换为电能。减速阶段的目标转矩数值变化也会出现两种情况，并且两种情况下目标转矩的数值的绝对值的变化规律和加速阶段相对应的两种情况变化规律相同。
[0037]
在得到目标转矩的数据后，就需要工况中转矩标准数据作为目标转矩控制整车动力系统的输出转矩，减速时，根据不同车辆的实际情况，使用制动系统或者采用电机制动，完成整个工况的测试。通过仿真模拟这一过程，可得到如图3b、图4b、图5b的仿真结果。
[0038]
在图3b中可以观测到，新欧洲汽车法规循环工况中城市道路行驶标准下的转矩标准，通过转矩测试工况时整个仿真过程误差，车辆的速度误差不超过1.2km/h，误差较小。在图4b中的中国汽车行驶标准下的转矩标准误差曲线显示，在低速阶段时误差不超过2km/h，在高速阶段误差相对较大，其误差绝对值不超过4km/h，在图5b中的城市实际道路采集工况下的转矩标准误差曲线的最大误差绝对值也不超过2km/h，以上误差属于可以接受的范围内。
[0039]
综上所述，基于目标转矩测试汽车的行驶工况的测试方法不但可以体现出测试道路的道路参数以及测试车辆参数信息，相对于速度，转矩反馈出的信息量更大，而且测试误差较小，测试精度可以达到较高的精度，通过三种不同标准建立的转矩标准都具有该效果，充分证明了基于转矩的汽车的行驶工况测试方法的优点。并且相对于速度，对转矩的控制
响应速度也会更快，这也意味着基于转矩的测试工况的方法的灵敏性更高。