一種基于虛擬車輛的真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及其功能實(shí)現(xiàn)方法，特別是涉及基于虛擬車輛的真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對(duì)環(huán)境問題日益重視，各國(guó)政府不斷出臺(tái)法規(guī)來(lái)要求降低車輛尾氣污染物的排放，而隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而帶來(lái)的石油資源的加速使用，使得人們?nèi)找骊P(guān)注車輛燃油的經(jīng)濟(jì)性。
[0003]目前，汽車行業(yè)常常采用幾條比較固定的駕駛循環(huán)測(cè)試方式來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試其排放性。這樣的測(cè)試方式最大的缺點(diǎn)，就是測(cè)試工況是固定的、已知的，整車廠可以預(yù)先針對(duì)該工況對(duì)整車進(jìn)行優(yōu)化，由此出現(xiàn)在固定的駕駛循環(huán)測(cè)試下整車的排放表現(xiàn)要比車輛實(shí)際工作過程中的排放性要好的情況。
[0004]對(duì)于這樣的情況，美國(guó)提出了真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試Real Drive Cycle，下文簡(jiǎn)稱RDCo在RDC工況中，沒有預(yù)先設(shè)定的循環(huán)工況，由司機(jī)在隨機(jī)選擇的路段上按照當(dāng)前實(shí)際的道路狀況自由駕駛至終點(diǎn)，在這個(gè)過程中對(duì)整車的排放性進(jìn)行測(cè)試。RDC與固定駕駛循環(huán)相比更接近于真實(shí)的工況，是排放測(cè)試循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的方向。
[0005]在固定駕駛循環(huán)排放測(cè)試時(shí)，可以在臺(tái)架上讓動(dòng)力總成按照固定的速度和扭矩曲線運(yùn)行，從而進(jìn)行的排放性能進(jìn)行測(cè)試，然而，在RDC測(cè)試中，沒有固定的速度和扭矩曲線，而結(jié)合實(shí)際道路情況的司機(jī)操作成為了測(cè)試的基準(zhǔn)，因此，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)架無(wú)法滿足車輛RDC的測(cè)試要求。
[0006]通過專利查詢，沒有發(fā)現(xiàn)在臺(tái)架上基于虛擬整車進(jìn)行RDC測(cè)試的做法，但有一些結(jié)構(gòu)上接近或類似的專利:
[0007]中國(guó)專利CN101916519A公開的一種用于電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架的駕駛模擬試驗(yàn)方法，該方法是通過對(duì)目標(biāo)車速一一時(shí)間參數(shù)、不同車輛技術(shù)參數(shù)等的設(shè)置，通過整車動(dòng)力計(jì)算和匹配得到不同車速下的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、油門、制動(dòng)、離合、檔位等不同命令，讓電動(dòng)汽車動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)架各部件進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作，從而完成預(yù)定不同道路工況、不同車輛模型下的駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，在試驗(yàn)結(jié)束后可根據(jù)采集記錄到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得到動(dòng)力系統(tǒng)的相關(guān)性能分析報(bào)告，完成電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)在試驗(yàn)臺(tái)架上的司機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)。專利CN101916519A是以目標(biāo)車速為目標(biāo)，通過仿真計(jì)算來(lái)控制電動(dòng)汽車的運(yùn)行，沒有真實(shí)司機(jī)的參與，和實(shí)際的司機(jī)駕駛會(huì)有出入，沒有使用模擬駕駛艙，沒有涉及司機(jī)模型以及司機(jī)模型隨著真實(shí)司機(jī)的操作而實(shí)時(shí)更新，沒有體現(xiàn)出真實(shí)駕駛循環(huán)的思想，而且其研宄對(duì)象是基于電動(dòng)汽車，和內(nèi)燃機(jī)車有不少控制和實(shí)現(xiàn)上的區(qū)別。
[0008]中國(guó)專利CN103149027A公開的一種車輛傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)方法及實(shí)施該方法的試驗(yàn)臺(tái)中，該試驗(yàn)方法首先由駕駛員操作駕駛模擬單元，根據(jù)駕駛模擬單元中存儲(chǔ)的路況信息，模擬各種工況下傳動(dòng)系統(tǒng)的工作狀況，并將駕駛員操作試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，在駕駛員對(duì)各種工況都模擬完之后，開始進(jìn)入無(wú)駕駛員操作模式，由控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)被測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，通過在無(wú)駕駛員操作模式下，反復(fù)模擬各種工況，完成相關(guān)試驗(yàn)。解決了傳統(tǒng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)固有工況循環(huán)系統(tǒng)不能準(zhǔn)確反應(yīng)汽車實(shí)際運(yùn)行過程中的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)性能指標(biāo)的問題。專利CN103149027A中在不同道路工況下，用駕駛員來(lái)操作駕駛模擬單元來(lái)操作車輛傳動(dòng)系統(tǒng)，并將其操作保存下來(lái)，供以后在無(wú)駕駛員的情況下循環(huán)使用，在一定程度上解決了固有工況循環(huán)不能準(zhǔn)確反應(yīng)汽車實(shí)際運(yùn)行的性能指標(biāo)，但其思想只是用幾次實(shí)際的駕駛員操作來(lái)對(duì)汽車運(yùn)行進(jìn)行測(cè)試，沒有涉及到司機(jī)模型，以及司機(jī)模型的更新，這樣的測(cè)試方式?jīng)]有歸納出真實(shí)司機(jī)駕駛操作的本質(zhì)，沒有代表性和可擴(kuò)展性，其道路模型是駕駛模擬單元自帶的，其精確性和真實(shí)性并不十分可靠，而且其工況有限，不易擴(kuò)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種能夠在臺(tái)架上實(shí)現(xiàn)真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試的一種基于虛擬車輛的真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試裝置和方法。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0011]本發(fā)明的一種基于虛擬車輛的真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試裝置，它包括基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)，所述的基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸入軸聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出動(dòng)力到手自一體變速器，變速器連接電力測(cè)功機(jī)，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與蓄電池采用電纜連接，用于實(shí)現(xiàn)電能的雙向流動(dòng)；所述的發(fā)動(dòng)機(jī)通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與整車控制器相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器與整車控制器相連，蓄電池通過電池管理單元與整車控制器相連，變速器通過變速器控制器與整車控制器相連，它還包括人-車-路建模平臺(tái)、人-車-路實(shí)時(shí)平臺(tái)和駕駛模擬艙；
[0012]所述的人-車-路建模平臺(tái)，用于建立司機(jī)模型、車輛模型和道路模型；
[0013]所述的司機(jī)模型讀取車輛模型輸出的當(dāng)前的車輛狀態(tài)信息以及道路模型輸出的目標(biāo)車速信息和當(dāng)前的路況信息，并依據(jù)這些信息計(jì)算獲得車輛模型所需要的整車控制信息，并將以上控制信息發(fā)送給車輛模型；
[0014]所述的車輛模型是一個(gè)不含動(dòng)力總成的整車動(dòng)力學(xué)模型，車輛模型與基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)上的動(dòng)力總成單元構(gòu)成一個(gè)半實(shí)物虛擬整車；車輛模型讀取司機(jī)模型輸出的操作信息或模擬駕駛艙輸出的真實(shí)司機(jī)駕駛操作信息，處理后將駕駛操作信息發(fā)送給基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)中的整車控制器，由整車控制器下發(fā)指令到動(dòng)力總成單元各個(gè)單元控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)的動(dòng)力總成單元的運(yùn)行控制，同時(shí)車輛模型讀取整車控制器中的動(dòng)力總成單元的狀態(tài)信息以及道路模型的路況信息，輸出到司機(jī)模型或者模擬駕駛平臺(tái)的顯示器上，車輛模型依據(jù)動(dòng)力總成單元的狀態(tài)信息、道路模型輸出的路況信息計(jì)算當(dāng)前車輛動(dòng)力總成所受的阻力矩，并將該阻力矩信息發(fā)送給測(cè)功機(jī)控制器，通過電力測(cè)功機(jī)實(shí)現(xiàn)該阻力矩；
[0015]所述的道路模型包括道路車輛信息、行人信息、紅綠燈信息、道路的彎道信息、道路的坡度信息和道路路面材質(zhì)信息；它從車輛模型讀取車輛行駛里程，查詢道路模型預(yù)置的脈譜圖，獲得當(dāng)前位置上的路況信息和目標(biāo)車速信息并輸出給司機(jī)模型，同時(shí)將路況信息輸出到車輛模型；
[0016]所述的人-車-路實(shí)時(shí)運(yùn)行平臺(tái)，是一個(gè)基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，用于使人-車-路建模平臺(tái)中建立的司機(jī)模型、車輛模型和道路模型在其內(nèi)部實(shí)時(shí)運(yùn)行，車輛模型和道路模型的控制信息通過整車控制器和測(cè)功機(jī)控制器操作基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)，并從基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)得到反饋，形成整個(gè)真實(shí)駕駛循環(huán)裝置的運(yùn)行閉環(huán)；當(dāng)車輛模型的控制信息來(lái)自于模擬駕駛艙時(shí)，實(shí)時(shí)運(yùn)行平臺(tái)還負(fù)責(zé)接收來(lái)自于模擬駕駛艙的整車控制信息，并傳遞給車輛模型；
[0017]所述的模擬駕駛艙，包括液晶顯示屏、方向盤、加速踏板、離合踏板、制動(dòng)踏板、手動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)、自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)、鑰匙開關(guān)以及信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊；司機(jī)操作駕駛艙中的方向盤、加速踏板、離合踏板、制動(dòng)踏板、手動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)或自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)用以實(shí)現(xiàn)模擬駕駛，駕駛操作信息通過所述的信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊將司機(jī)的操作信息發(fā)送至所述的人-車-路實(shí)時(shí)平臺(tái)；同時(shí)模擬駕駛艙接收來(lái)自于實(shí)時(shí)運(yùn)行平臺(tái)的車輛狀態(tài)信息和道路路況信息并以3D動(dòng)畫的形式顯示到顯示屏中。
[0018]一種基于虛擬車輛的真實(shí)駕駛循環(huán)測(cè)試方法，它包括以下步驟:
[0019]步驟一:連接好各個(gè)線路，給整個(gè)系統(tǒng)供電，打開人-車-路建模平臺(tái)軟件，打開模擬駕駛艙顯示器，給基礎(chǔ)臺(tái)架系統(tǒng)供水、供油；
[0020]步驟二