动力与负载匹配控制方法、装置、系统及运输车辆与流程

本发明涉及运输车辆技术领域，特别是涉及一种动力与负载匹配控制方法、装置、系统及运输车辆。

背景技术：

随着社会发展及国家基础设施建设的完善，公路运输业日益发达，运输车辆也日益增多，主要包括长途货车及工程运输车辆。因此，司机对运输车辆的能耗也日益关注，对降低车辆能耗的各项技术需求也越来越强烈，如何让车辆的动力输出与负载需求相匹配是车辆节能的关键。

通常，运输车辆的发动机在出厂时已配置好多条功率曲线，司机可根据车辆的载重情况自主选择。例如，一些运输车辆的驾驶室内设置有多态开关，具有重载、中载、轻载、空载等多种选择档位，分别对应不同的发动机功率曲线。司机在驾驶运输车辆时，可根据车辆载重凭借相关经验选择合适的档位，以达到节油减排的目的。

上述现有技术存在的缺陷在于：受司机主观经验和积极性的影响，司机在选择多态开关的档位时经常会出现差错，因此，对车辆进行动力与负载匹配操作的准确性较差；车辆的负载情况不仅与载重有关，还受路况、司机驾驶习惯等因素的影响，因此，司机根据车辆载重情况选择多态开关的档位并不十分可靠；再者，不同车辆的实际负载信息差别很大，即使是同一车辆在不同路段的行驶路况也大有差别，现有技术采用固定的几种发动机动力输出模式来匹配车辆的各种负载情况，适应性较差。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种动力与负载匹配控制方法、装置、系统及运输车辆，以提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

本发明实施例所提供的动力与负载匹配控制方法，包括：

根据运输车辆的行驶工况信息，确定运输车辆的实际负载信息；

根据所述实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率；

根据所述发动机的目标扭矩或目标功率，确定所述发动机的目标控制参数；

向运输车辆的发动机控制模块输出所述发动机的目标控制参数。

具体的，所述实际负载信息包括运输车辆的载重百分比；

且所述实际负载信息还包括以下中的至少一种：行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息。

在本发明实施例的技术方案中，运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率根据实际负载信息确定，该实际负载信息根据运输车辆的行驶工况信息确定，包括但不仅仅是载重信息，相比现有技术，本方案所确定的发动机的目标控制参数更加准确，因此能够显著提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种动力与负载匹配控制装置，包括：

第一确定单元，用于根据运输车辆的行驶工况信息，确定运输车辆的实际负载信息；

第二确定单元，用于根据所述实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率；

第三确定单元，用于根据所述发动机的目标扭矩或目标功率，确定所述发动机的目标控制参数；

输出单元，用于向运输车辆的发动机控制模块输出所述发动机的目标控制参数。

采用本发明实施例的控制装置，所确定的发动机的目标控制参数相比现有技术更加准确，因此能够显著提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种动力与负载匹配控制系统，包括：

发动机特性数据库；

传感器设备，用于检测运输车辆的行驶工况信息；

控制设备，与所述发动机特性数据库、传感器设备和运输车辆的发动机控制模块信号连接，用于检索发动机特性数据库，根据所述行驶工况信息，确定运输车辆的实际负载信息；根据所述实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率；根据所述发动机的目标扭矩或目标功率，确定所述发动机的目标控制参数；向运输车辆的发动机控制模块输出所述发动机的目标控制参数。

同理，采用本发明实施例的控制系统，控制设备所确定的发动机的目标控制参数相比现有技术更加准确，因此能够显著提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

本发明实施例还提供了一种运输车辆，包括前述技术方案所述的动力与负载匹配控制系统。该运输车辆的发动机动力能够与负载实现良好匹配，动力性和经济性均较佳。

附图说明

图1为本发明一实施例动力与负载匹配控制方法流程示意图；

图2为本发明一实施例动力与负载匹配控制装置结构示意图；

图3为本发明一实施例动力与负载匹配控制系统结构示意图；

图4为本发明又一实施例动力与负载匹配控制系统结构示意图。

具体实施方式

为了提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性，本发明实施例提供了一种动力与负载匹配控制方法、装置、系统及运输车辆。

如图1所示，本发明一实施例提供的动力与负载匹配控制方法，包括如下步骤：

步骤101、根据运输车辆的行驶工况信息，确定运输车辆的实际负载信息；

步骤102、根据实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率；

步骤103、根据发动机的目标扭矩或目标功率，确定发动机的目标控制参数；

步骤104、向运输车辆的发动机控制模块输出发动机的目标控制参数。

其中，运输车辆的行驶工况信息反映了运输车辆行驶时的状况信息，例如可以为运输车辆与水平方向的夹角、运输车辆的弹性件的变形量和变形频率、发动机的当前扭矩、当前油门开度或者烟度值，等等。

在步骤102中，可以根据实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩，则步骤103为：根据发动机的目标扭矩，确定发动机的目标控制参数。

在步骤102中，也可以根据实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标功率，则步骤103为：根据发动机的目标功率，确定发动机的目标控制参数。

其中，发动机的目标扭矩T与目标功率P之间存在关系：T＝9550P/n，其中n为发动机转速。

发动机的目标控制参数可以包括喷油压力、喷油提前角、扭矩限值，以及喷油量限值，等等。运输车辆的具体类型不限，例如可以为货车、自卸车或者混凝土搅拌运输车等等。

在现有技术中，司机根据车辆载重凭借相关经验选择多态开关的合适档位，从而使发动机工作在相应的控制参数下，车辆动力与负载匹配的准确性和适应性较差。以混凝土搅拌运输车为例，其所行驶的道路既有平原地区的平坦 路，也有山区的山坡路，既有城市中的平坦大道，也有工地周边的泥泞颠簸路，采用现有技术方式显示不能实现车辆动力与负载的较佳匹配。

在本发明实施例的方案中，发动机目标控制参数所对应的目标扭矩或目标功率，根据实际负载信息确定。该实际负载信息根据运输车辆的行驶工况信息确定，包括但不仅仅包括载重信息，例如还可以包括行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息等广义上的负载信息，这些都会影响到发动机动力与负载的匹配性。相比现有技术，采用本发明实施例方案所确定的发动机的目标控制参数更加准确，并且该发动机的目标控制参数随运输车辆的实际负载动态变化，可以使发动机始终输出最佳扭矩，因此该方案能够显著提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

运输车辆的行驶工况信息可以由传感器设备检测，一些行驶工况信息还可以由发动机控制模块反馈。发动机控制模块也称ECM(Engine Control Module)，具有连续监测并控制发动机正常工作运转的功能。

上述实施例中，实际负载信息包括运输车辆的载重百分比；且实际负载信息还包括以下中的至少一种：行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息。此外，实际负载信息还可以包括运输车辆的行驶速度信息、风阻信息等等，这些也可以作为确定发动机目标扭矩或目标功率的参考量。

作为本发明的一个较佳实施例，实际负载信息包括行驶路面的坡度信息，步骤101可具体包括以下子步骤：

获取运输车辆与水平方向的夹角；

当夹角小于设定的下限角度值时，确定行驶路面为下坡路面；

当夹角大于设定的上限角度值时，确定行驶路面为上坡路面；

当夹角不小于设定的下限角度值，且不大于设定的上限角度值时，确定行驶路面为无坡路面。

其中，下限角度值和上限角度值可根据试验结合相关经验确定。

作为本发明的一个较佳实施例，实际负载信息包括运输车辆的载重百分比和行驶路面的平坦度信息，步骤101还可具体包括以下子步骤：

获取运输车辆的弹性件的变形量和变形频率；

根据弹性件的变形量以及存储的运输车辆满载时弹性件的变形量，确定运输车辆的载重百分比；

当弹性件的变形量大于设定的变形量阈值，且弹性件的变形频率大于设定的变形频率阈值时，确定行驶路面为颠簸路面；否则，确定行驶路面为平坦路面。

其中，弹性件的变形量可随载重量的变化而变化，其具体形式不限，例如可以为运输车辆的板簧悬架或者后台架等等。变形量阈值和变形频率阈值可根据试验结合相关经验确定。

司机的驾驶习惯也是影响发动机动力与负载匹配性的重要因素。作为本发明的一个较佳实施例，实际负载信息包括司机的驾驶习惯评定信息，步骤101还可具体包括以下子步骤：

获取发动机的当前扭矩和当前油门开度；

根据当前扭矩，确定发动机的需求油门开度；

当当前油门开度和需求油门开度的绝对差值小于设定的匹配阈值时，确定司机的驾驶习惯为优，否则，确定司机的驾驶习惯为差。

在本发明的另一较佳实施例中，司机的驾驶习惯也可以通过以下方式评定，包括以下子步骤；

获取发动机的烟度值；

当发动机的烟度值小于设定的烟度阈值时，确定司机的驾驶习惯为优，否则，确定司机的驾驶习惯为差。

烟度是指定容量排气所透过的滤纸的染黑度。烟度值的数值范围为0-10，空白滤纸的烟度为零，全黑滤纸的烟度为10。烟度值越大，说明燃油燃烧越不充分，当司机驾驶经验不足时经常会出现这种情况，这也会影响到发动机动力 与负载匹配性。

作为本发明的一个优选实施例，实际负载信息包括运输车辆的载重百分比、行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息，步骤102具体包括：

确定运输车辆的载重百分比对应的载重系数k₁，行驶路面的坡度信息对应的坡度系数k₂，行驶路面的平坦度信息对应的平坦度系数k₃，以及司机的驾驶习惯评定信息对应的驾驶习惯系数k₄；

根据函数关系式T＝f(T₀，k₁，k₂，k₃，k₄)，确定发动机的目标扭矩T，其中，T₀为发动机的最大输出扭矩。

发动机在出厂时，通常配置有发动机特性数据库。本发明实施例方案可以将实际负载信息与系数值的对应关系、上述各系数值与发动机目标扭矩的对应关系，以及发动机目标扭矩与发动机目标控制参数的对应关系存储在发动机特性数据库中，在执行本发明方法实施例的步骤时，索引发动机特性数据库，从而得到相应的数据信息。发动机特性数据库中的数据可根据发动机型号、发动机出厂前的台架试验及结合相关经验确定。

如图2所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种动力与负载匹配控制装置，包括：

第一确定单元21，用于根据运输车辆的行驶工况信息，确定运输车辆的实际负载信息；

第二确定单元22，用于根据实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率；

第三确定单元23，用于根据发动机的目标扭矩或目标功率，确定发动机的目标控制参数；

输出单元24，用于向运输车辆的发动机控制模块输出发动机的目标控制参数。

具体的，实际负载信息包括运输车辆的载重百分比；且实际负载信息还包括以下中的至少一种：行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息。

较佳的，当实际负载信息包括行驶路面的坡度信息时，第一确定单元21，具体用于获取运输车辆与水平方向的夹角；当夹角小于设定的下限角度值时，确定行驶路面为下坡路面；当夹角大于设定的上限角度值时，确定行驶路面为上坡路面；当夹角不小于设定的下限角度值，且不大于设定的上限角度值时，确定行驶路面为无坡路面。

较佳的，当实际负载信息包括运输车辆的载重百分比和行驶路面的平坦度信息时，第一确定单元21，具体用于获取运输车辆的弹性件的变形量和变形频率；根据弹性件的变形量以及存储的运输车辆满载时弹性件的变形量，确定运输车辆的载重百分比；当弹性件的变形量大于设定的变形量阈值，且弹性件的变形频率大于设定的变形频率阈值时，确定行驶路面为颠簸路面；否则，确定行驶路面为平坦路面。

较佳的，当实际负载信息包括司机的驾驶习惯评定信息时，第一确定单元21，具体用于获取发动机的当前扭矩和当前油门开度；根据当前扭矩，确定发动机的需求油门开度；当当前油门开度和需求油门开度的绝对差值小于设定的匹配阈值时，确定司机的驾驶习惯为优，否则，确定司机的驾驶习惯为差。

或者，当实际负载信息包括司机的驾驶习惯评定信息时，第一确定单元21，具体用于获取发动机的烟度值；当发动机的烟度值小于设定的烟度阈值时，确定司机的驾驶习惯为优，否则，确定司机的驾驶习惯为差。

优选的，当实际负载信息包括运输车辆的载重百分比、行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息时，第二确定单元22，具体用于确定运输车辆的载重百分比对应的载重系数k₁，行驶路面的坡度信息对应的坡度系数k₂，行驶路面的平坦度信息对应的平坦度系数k₃，以及司机的驾驶习惯评定信息对应的驾驶习惯系数k₄；根据函数关系式T＝f(T₀，k₁， k₂，k₃，k₄)，确定发动机的目标扭矩T，其中，T₀为发动机的最大输出扭矩。

采用本发明实施例的控制装置，所确定的发动机的目标控制参数相比现有技术更加准确，因此能够显著提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

如图3所示，基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种动力与负载匹配控制系统，包括：

发动机特性数据库30；

传感器设备31，用于检测运输车辆的行驶工况信息；

控制设备32，与发动机特性数据库30、传感器设备31和运输车辆的发动机控制模块33信号连接，用于检索发动机特性数据库30，根据行驶工况信息，确定运输车辆的实际负载信息；根据实际负载信息，确定运输车辆的发动机的目标扭矩或目标功率；根据发动机的目标扭矩或目标功率，确定发动机的目标控制参数；向运输车辆的发动机控制模块33输出发动机的目标控制参数。

具体的，实际负载信息包括运输车辆的载重百分比；且实际负载信息还包括以下中的至少一种：行驶路面的坡度信息、行驶路面的平坦度信息，以及司机的驾驶习惯评定信息。传感器设备可以包括多个传感器，分别用于检测不同的参量。

如图4所示，较佳的，传感器设备31包括用于检测运输车辆与水平方向夹角的角度传感器301；控制设备32，用于当夹角小于设定的下限角度值时，确定行驶路面为下坡路面；当夹角大于设定的上限角度值时，确定行驶路面为上坡路面；当夹角不小于设定的下限角度值，且不大于设定的上限角度值时，确定行驶路面为无坡路面。

如图4所示，较佳的，传感器设备31还包括用于检测运输车辆的弹性件的变形量和变形频率的变形量传感器302；控制设备32，用于根据弹性件的变形量以及存储的运输车辆满载时弹性件的变形量，确定运输车辆的载重百分 比；当弹性件的变形量大于设定的变形量阈值，且弹性件的变形频率大于设定的变形频率阈值时，确定行驶路面为颠簸路面；否则，确定行驶路面为平坦路面。

运输车辆的某些行驶工况信息也可以由发动机控制模块33反馈。例如，控制设备32，用于从发动机控制模块33获取发动机的当前扭矩和当前油门开度；根据当前扭矩，确定发动机的需求油门开度；当当前油门开度和需求油门开度的绝对差值小于设定的匹配阈值时，确定司机的驾驶习惯为优，否则，确定司机的驾驶习惯为差。

可选的，传感器设备包括用于检测发动机烟度的烟度传感器；控制设备，用于当发动机的烟度值小于设定的烟度阈值时，确定司机的驾驶习惯为优，否则，确定司机的驾驶习惯为差。

优选的，控制设备32，具体用于确定运输车辆的载重百分比对应的载重系数k₁，行驶路面的坡度信息对应的坡度系数k₂，行驶路面的平坦度信息对应的平坦度系数k₃，以及司机的驾驶习惯评定信息对应的驾驶习惯系数k₄；根据函数关系式T＝f(T₀，k₁，k₂，k₃，k₄)，确定发动机的目标扭矩T，其中，T₀为发动机的最大输出扭矩。

同理，采用本发明实施例的控制系统，控制设备所确定的发动机的目标控制参数相比现有技术更加准确，因此能够显著提高运输车辆的动力与负载匹配的准确性和适应性。

本发明实施例还提供了一种运输车辆，包括前述技术方案的动力与负载匹配控制系统。该运输车辆的发动机动力能够与负载实现良好匹配，动力性和经济性均较佳。运输车辆的具体类型不限，例如可以为货车、自卸车或者混凝土搅拌运输车等等。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。