整车质量检测方法和装置、车辆与流程

本公开涉及车辆自动控制领域，具体地，涉及一种整车质量检测方法和装置、车辆。

背景技术：

在车辆行驶过程中，一些控制系统的运行需要用到整车质量作为参数来进行数据处理。通常整车质量是最为固定的参数预先存储在系统中，而实际上，车辆存在空载、半载、满载等多种工作状态，整车质量的变化对各个控制系统有着程度不同的影响。

例如，对于车辆的制动系统而言，在对制动系统进行匹配设计时，通常按照满足极限状态满载进行设计，当选择的制动器型号确认后，前后车轮的制动力则固化下来。尤其是轻卡、中重卡等商用车，在不同载荷时的整车质量有较大差异。这样导致的问题是，当车子处于空载、半载状态时，由于后轴载荷小，前轴载荷基本不变，当驾驶员踩踏板制动时，后桥容易抱死，车桥与悬架、悬架与车架的冲击都比较大，因此，制动稳定性差，乘客的乘车感受较差。

因此，准确的整车质量对于车辆控制具有十分重要的意义。如果能够实时动态地确定整车质量，则能够大大提升车辆控制的准确性，提高车辆行驶的安全性。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题，发明人想到，如果能够计算出实时的整车质量，就能够根据实时的整车质量运行相应的控制系统，从而使车辆的控制更加精确。另外，计算出实时的整车质量还能准确地计算油耗等数据。作为未来发展方向的无人驾驶技术中，整车的控制完全智能化，整车质量是智能控制系统中必备的关键参数，对于主动安全系统也是不可或缺的。

本公开的目的是提供一种整车质量检测方法和装置、车辆，使得车辆的控制更加精确。

为了实现上述目的，本公开提供一种整车质量检测方法。所述方法包括：获取车辆行驶的状态信息；根据所述状态信息判断是否发生挡位转换；当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息；根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量。

可选地，所述根据所述状态信息判断是否发生挡位转换的步骤包括：根据所述状态信息判断所述车辆的挡位速比是否发生变化；当所述车辆的挡位速比发生变化时，判定已发生挡位转换。

可选地，根据所述状态信息判断所述车辆的挡位速比是否发生变化的步骤包括：根据以下公式判断所述车辆的挡位速比是否发生变化：

其中，i1和i2分别为第一时刻和第二时刻所述车辆的挡位速比，p1和p2分别为所述第一时刻和所述第二时刻的发动机外特性输出功率，n1和n2分别为所述第一时刻和所述第二时刻的发动机转速，a1和a2分别为所述第一时刻和所述第二时刻所述车辆的加速度。

可选地，所述当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息的步骤包括：当判定发生挡位转换时，根据换挡前和换挡后的车辆状态信息，确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系；在预先存储的关联数据中，查找与所确定的关系相对应的换挡前的挡位信息和换挡后的挡位信息。

可选地，所述当判定发生挡位转换时，根据换挡前和换挡后的车辆状态信息，确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系的步骤包括：当判定发生挡位转换时，根据以下公式确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系：

其中，p前和p后分别为换挡前和换挡后的发动机外特性输出功率，i前和i后分别为换挡前和换挡后的挡位速比，n前和n后分别为换挡前和换挡后的发动机转速，a前和a后分别为换挡前和换挡后的车辆加速度。

可选地，所述根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量的步骤包括：根据以下公式确定整车质量：

m＝9550p前i前i/rn前a前

或，m＝9550p后i后i/rn后a后

其中，m为整车质量，p前和p后分别为换挡前和换挡后的发动机外特性输出功率，i前和i后分别为换挡前和换挡后的挡位速比，n前和n后分别为换挡前和换挡后的发动机转速，a前和a后分别为换挡前和换挡后的车辆加速度，r为车轮的滚动半径，i为后桥速比。

可选地，所述获取车辆行驶的状态信息的步骤包括：当车辆加速时，获取车辆行驶的状态信息。

本公开还提供一种整车质量检测装置。所述装置包括：获取模块，用于获取车辆行驶的状态信息；判断模块，与所述获取模块连接，用于根据所述状态信息判断是否发生挡位转换；挡位信息确定模块，与所述判断模块连接，用于当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息；整车质量确定模块，与所述挡位信息确定模块连接，用于根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量。

可选地，所述判断模块包括：第一判断子模块，用于根据所述状态信息判断所述车辆的挡位速比是否发生变化；第二判断子模块，与所述第一判断子模块连接，用于当所述车辆的挡位速比发生变化时，判定已发生挡位转换。

本公开还提供一种车辆，所述车辆包括上述的整车质量检测装置。

通过上述技术方案，根据车辆行驶的状态信息确定是否发生挡位转换，并在发生挡位转换时，根据确定的挡位信息和车辆行驶的状态信息确定整车质量。这样，无需安装挡位传感器，就能够确定出挡位信息，根据动力学特性实时计算出整车质量，从而使车辆的控制更加精确。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的整车质量检测方法的流程图；

图2是一示例性实施例提供的整车质量检测装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是一示例性实施例提供的整车质量检测方法的流程图。如图1所示，所述方法包括以下步骤。

在步骤s11中，获取车辆行驶的状态信息。

在步骤s12中，根据状态信息判断是否发生挡位转换。

在步骤s13中，当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息。

在步骤s14中，根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量。

其中，车辆行驶的状态信息包括表示车辆运动状态的参数(例如，车辆的加速度、发动机外特性输出功率、发动机转速)和车辆零部件的结构参数(例如，后桥速比、挡位速比、车轮的滚动半径)。

对于车辆零部件的结构参数，可以预先存储。对于表示车辆运动状态的参数，可以在车辆的行驶过程中实时地检测。状态信息可以从现有的系统(例如，车辆的电子控制单元ecu)中直接获取，也可以通过专用检测设备获取。

在车辆的行驶过程中，发动机输出的扭矩经由变速箱、传动轴、后桥的减速器，传递至车轮，驱动车辆前进。变速箱中不同的挡位具有不同的速比。一些状态信息与变速箱中的挡位速比有固定的传动关系，因此，根据这些状态信息能够确定出是否发生了挡位的转换。并且，当发生挡位转换时，能够根据车辆中预先存储的状态参数(例如，各个挡位的速比)确定出换挡前和换挡后的挡位信息(例如，挡位数)。

确定挡位信息以后，可以根据挡位信息和该挡位信息对应的车辆状态信息，通过常用公式计算出整车质量。

通过上述技术方案，根据车辆行驶的状态信息确定是否发生挡位转换，并在发生挡位转换时，根据确定的挡位信息和车辆行驶的状态信息确定整车质量。这样，无需安装挡位传感器，就能够确定出挡位信息，根据动力学特性实时计算出整车质量，从而使车辆的控制更加精确。

由于不同挡位的速比不同，且速比和挡位是一一对应关系，因此，挡位是否发生转换可以根据速比的变化来判断。在一实施例中，在图1的基础上，根据状态信息判断是否发生挡位转换的步骤(步骤s12)可以包括以下步骤。

步骤s121，根据状态信息判断车辆的挡位速比是否发生变化。

步骤s122，当车辆的挡位速比发生变化时，判定已发生挡位转换。

由于状态信息和挡位速比之间具有一定的关系，可以通过该关系判断挡位速比是否发生变化，一旦挡位速比变化，则可以认为挡位发生了转换。

其中，挡位速比的变化在预定的误差范围内时，可以认为挡位速比没有发生变化。只有挡位速比的变化超过了预定的误差范围时，才认为挡位速比发生了变化，该误差范围可以根据经验或试验确定。

该实施例中，通过判断速比的变化来判断挡位是否发生转换，这样，无需安装挡位传感器，就能够根据车辆的状态信息确定出挡位信息，省去了检测挡位信息的硬件设施，节省了空间，且准确性高。

在上述实施例中，可以通过多种算式计算确定挡位速比是否发生变化。举例来说，发动机的输出扭矩为：

t＝9550p/n

其中，t为发动机的输出扭矩，p为发动机外特性输出功率，n为发动机转速。当车辆当前处于某一挡位时，变速箱的输出扭矩为：

t1＝t×i＝9550pi/n

其中，t1为车辆处于当前挡位时，变速箱的输出扭矩，i为当前挡位的速比。扭矩经传动轴传动至车桥，再经车桥传递至车轮，传递至车轮的扭矩为：

t2＝t1×i＝9550pii/n

其中，t2为传递至车轮的扭矩，i为后桥速比。车辆行驶的驱动力为：

f＝t2/r＝9550pii/rn

其中，f为车辆行驶的驱动力，r为车轮的滚动半径。此时整车质量为：

m＝f/a＝9550pii/rna

其中，m为整车质量，a为车辆的加速度。因此，有以下方程：

m＝9550p1i1i/rn1a1(1)

m＝9550p2i2i/rn2a2(2)

其中，分别为第一时刻和第二时刻车辆的挡位速比，p1和p2分别为第一时刻和第二时刻的发动机外特性输出功率，n1和n2分别为第一时刻和第二时刻的发动机转速，a1和a2分别为第一时刻和第二时刻车辆的加速度。

根据上述公式(1)和(2)，可以得到：

上式中，当i1和i2相等时，i1/i2＝1，挡位速比没有变化；当i1和i2不相等时，i1/i2≠1，挡位速比发生变化。

由上所述，在一实施例中，根据状态信息判断车辆的挡位速比是否发生变化的步骤(步骤s121)可以包括：根据以下公式判断车辆的挡位速比是否发生变化：

该实施例中，根据状态信息，用动力学公式进行计算，判断出挡位速比是否发生变化，方法简单可靠，实用性强。

在一实施例中，在图1的基础上，当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息的步骤(步骤s13)可以包括以下步骤。

步骤s131，当判定发生挡位转换时，根据换挡前和换挡后的车辆状态信息，确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系。

步骤s132，在预先存储的关联数据中，查找与所确定的关系相对应的换挡前的挡位信息和换挡后的挡位信息。

具体地，需要预先确定出任意两个挡位的挡位速比之间的关系，尤其是相邻两个挡位的速比关系。根据换挡前和换挡后的挡位速比之间的关系，查找到是由哪一挡转换到哪一挡的。举例来说，换挡前和换挡后的挡位速比的比值为1.5，则在预存的数据中查找到2挡与3挡的速比的比值是1.5，则可以确定是2挡转换到了3挡。

该实施例中，通过预先制作数据库，采用查表的方式确定换挡前和换挡后的挡位信息，方法简单可靠，实用性强。

换挡前和换挡后的挡位速比之间的关系，可以通过与公式(3)的推导类似的方法得到。在一实施例中，上述的当判定发生挡位转换时，根据换挡前和换挡后的车辆状态信息，确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系的步骤(步骤s131)可以包括：当判定发生挡位转换时，根据以下公式确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系：

其中，p前和p后分别为换挡前和换挡后的发动机外特性输出功率，i前和i后分别为换挡前和换挡后的挡位速比，n前和n后分别为换挡前和换挡后的发动机转速，a前和a后分别为换挡前和换挡后的车辆加速度。

在确定车辆的具体挡位后，就可以结合对应的车辆状态信息，计算出整车质量了。在一实施例中，根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量的步骤(步骤s14)包括：根据以下公式确定整车质量：

m＝9550p前i前i/rn前a前(6)

或，m＝9550p后i后i/rn后a后(7)

其中，m为整车质量，p前和p后分别为换挡前和换挡后的发动机外特性输出功率，i前和i后分别为换挡前和换挡后的挡位速比，n前和n后分别为换挡前和换挡后的发动机转速，a前和a后分别为换挡前和换挡后的车辆加速度，r为车轮的滚动半径，i为后桥速比。

该实施例中，根据动力学方程计算出整车质量，方法简单可靠，实用性强。

上述的方法可以在车辆行驶过程中且发生挡位转换时，确定出整车质量。考虑到挡位转换主要在控制车辆加速时应用，因此，也可以将该方法限定于仅在车辆加速时实施。在一实施例中，在图1的基础上，获取车辆行驶的状态信息的步骤(步骤s11)可以包括：当车辆加速时，获取车辆行驶的状态信息。

可以通过速度传感器来检测车辆的速度。该实施例中，在车辆减速或匀速时，并不执行后续步骤。这样，在预存的数据库中可以不存储有挡位下降(例如2挡到1挡)的速比关系的数据，节省了内存，加快了运算速度。

另外，考虑到车辆在一次点火期间较少发生载荷量的变化，可以设置为车辆每次点火只检测一次整车质量，还可以设置为仅当预设条件满足时，触发检测整车质量，以减少运算次数。

本公开还提供一种整车质量检测装置。图2是一示例性实施例提供的整车质量检测装置的框图。如图2所示，所述整车质量检测装置10包括获取模块11、判断模块12、挡位信息确定模块13和整车质量确定模块14。

获取模块11用于获取车辆行驶的状态信息。

判断模块12与所述获取模块连接，用于根据所述状态信息判断是否发生挡位转换。

挡位信息确定模块13与所述判断模块连接，用于当判定发生挡位转换时，确定换挡前和换挡后的挡位信息。

整车质量确定模块14与所述挡位信息确定模块连接，用于根据换挡前的挡位信息和换挡前的状态信息确定整车质量，或者，根据换挡后的挡位信息和换挡后的状态信息确定整车质量。

可选地，所述判断模块12可以包括第一判断子模块和第二判断子模块。

第一判断子模块用于根据所述状态信息判断所述车辆的挡位速比是否发生变化。

第二判断子模块与所述第一判断子模块连接，用于当所述车辆的挡位速比发生变化时，判定已发生挡位转换。

可选地，所述第一判断子模块可以包括第三判断子模块。

第三判断子模块用于根据以下公式判断所述车辆的挡位速比是否发生变化：

其中，i1和i2分别为第一时刻和第二时刻所述车辆的挡位速比，p1和p2分别为所述第一时刻和所述第二时刻的发动机外特性输出功率，n1和n2分别为所述第一时刻和所述第二时刻的发动机转速，a1和a2分别为所述第一时刻和所述第二时刻所述车辆的加速度。

可选地，所述挡位信息确定模块13可以包括关系确定子模块和查找子模块。

关系确定子模块用于当判定发生挡位转换时，根据换挡前和换挡后的车辆状态信息，确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系。

查找子模块与所述关系确定子模块连接，用于在预先存储的关联数据中，查找与所确定的关系相对应的换挡前的挡位信息和换挡后的挡位信息。

可选地，所述关系确定子模块包括第一确定子模块。

第一确定子模块用于当判定发生挡位转换时，根据以下公式确定换挡前的挡位速比和换挡后的挡位速比之间的关系：

其中，p前和p后分别为换挡前和换挡后的发动机外特性输出功率，i前和i后分别为换挡前和换挡后的挡位速比，n前和n后分别为换挡前和换挡后的发动机转速，a前和a后分别为换挡前和换挡后的车辆加速度。

可选地，所述整车质量确定模块14包括第二确定子模块。

第二确定子模块用于根据以下公式确定整车质量：

m＝9550p前i前i/rn前a前

或，m＝9550p后i后i/rn后a后

其中，m为整车质量，p前和p后分别为换挡前和换挡后的发动机外特性输出功率，i前和i后分别为换挡前和换挡后的挡位速比，n前和n后分别为换挡前和换挡后的发动机转速，a前和a后分别为换挡前和换挡后的车辆加速度，r为车轮的滚动半径，i为后桥速比。

可选地，所述获取模块11包括获取子模块。

获取子模块用于当车辆加速时，获取车辆行驶的状态信息。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

通过上述技术方案，根据车辆行驶的状态信息确定是否发生挡位转换，并在发生挡位转换时，根据确定的挡位信息和车辆行驶的状态信息确定整车质量。这样，无需安装挡位传感器，就能够确定出挡位信息，根据动力学特性实时计算出整车质量，从而使车辆的控制更加精确。

本公开还提供一种车辆，所述车辆包括上述的整车质量检测装置10。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。