CN107901916B - 一种无需增装传感器的车辆载重获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无需增装传感器的车辆载重获取方法，该方法使用到的设备包括车载终端、中心服务器、车辆CAN总线；车辆CAN总线通过数据线与车载终端相连接，用于将实时生成的发动机扭矩、变速箱速比、车速三个CAN参数传送至车载终端；车载终端通过无线网络与中心服务器相连接，用于将采集的CAN参数实时上报至后台的中心服务器。本发明根据CAN总线采集的参数，并结合车辆自身的轮胎半径、后桥速比等信息，即可以通过车辆行驶方程的反推模型计算得到车辆的载重值，不需要增加任何外部设备就能实现载重信息的收集，在应用于车队管理技术领域中时重要的开发价值。

Description

一种无需增装传感器的车辆载重获取方法

技术领域

本发明涉及一种载重获取方法，尤其涉及一种无需增装传感器的车辆载重获取方法。

背景技术

载重问题一直是困扰车队管理者的一项重要难题。由于载重量的不同会涉及到运营成本的结算、标准的制定以及运营线路、分拔区域(或装卸货料点)的规划，因此，如何方便有效地获取车辆的载重信息是车队管理者最为关注的问题之一。而目前市场上并没有自动监控载重的技术实现方案，都是需要购置外部设备方可实现载重信息的收集，如在每台车辆上增加外部传感器，或者使用地磅等称重设备等。但是这两种方案都涉及到硬件成本、安装成本、维护成本等管理费用的增加。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种无需增装传感器的车辆载重获取方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无需增装传感器的车辆载重获取方法，该方法使用到的设备包括车载终端、中心服务器、车辆CAN总线；车辆CAN总线通过数据线与车载终端相连接，用于将实时生成的发动机扭矩、变速箱速比、车速三个CAN参数传送至车载终端；车载终端通过无线网络与中心服务器相连接，用于将采集的CAN参数上报至后台的中心服务器；

本方法的整体步骤为：

Ⅰ、根据车辆的型号、外观尺寸信息，推算车辆的迎风面积、风阻系数，并记录车辆的轮胎半径、后桥速比，其中迎风面积的单位为m²，轮胎半径的单位为mm；

Ⅱ、车载终端实时采集车辆CAN总线中的CAN参数，包括发动机扭矩、变速箱速比、车速，并将CAN参数上报至后台的中心服务器；

Ⅲ、根据车辆的换载习惯预设载重分段条件，通常使用停车时长作为条件；根据预设的载重分段条件，对车辆的载重段进行划分；

Ⅳ、当发动机扭矩区间为±100Nm、车速区间为60～120km/h以及车速偏差范围为±5km/h时，将车辆的行驶状况看做是没有加速度的稳态工况；对于划分出的各载重段，根据公式一分别计算各段在稳态工况下的载重值，其中，载重M的单位为吨；

载重M＝(扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/(轮胎半径/1000)-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/((0.0076+0.000056*车速V)*9800)公式一

Ⅴ、根据实际载重值对各载重段计算所得的载重值进行修正；修正采用常规方法a*M+b进行，即实际测试几次载重的数值，将公式一中的算法模型计算所得的载重值M，通过a*M+b的调整后，接近于实际的载重值，从而确定修正算法的偏移系数a和偏移量b。

公式一中车速V的获取方法为：以变速箱速比为条件，从最高的三个档位中选择使用频次最多的档位；求出选择档位所对应的车速值的中位数，记为车速V。

公式一中扭矩Trq的获取方法为：选取“车速V±车速偏差范围”内的发动机扭矩，过滤掉扭矩无效值，并将计算出的扭矩的中值记为扭矩Trq。

公式一的推算方法如下：

由于载重车辆的行驶路况大多为高速路，其稳态行驶的工况较多，所以假设载重车辆处于稳态工况条件下，进而使用汽车行驶方程来计算车辆载重，具体如下：

汽车行驶方程为：F＝Ff+Fw+Fi+Fj；

其中，F为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为风阻，Fi为坡度阻力，Fj为加速阻力；由于车辆处于加速度为零的稳态工况下，则认为车辆在平直路上匀速行驶，则Fi＝0，Fj＝0，故F＝Ff+Fw；

而Ff＝mg*f，则m＝(F-Fw)/fg，其中，m为载重，f为滚阻系数，g为重力加速度，即9.8m/s²；

又Fw＝风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15，而F＝扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*传动效率/轮胎半径；传动效率因受到多种因素的影响而有所变化，但对汽车进行初步的动力性分析时，常把它看作一个常数；货车的传动效率数值推荐使用0.82，那么：

m＝扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/轮胎半径-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/f*9.8，由于f＝0.0076+0.000056*车速V，则对轮胎半径以及载重M进行单位换算，得到：

载重M＝(扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/(轮胎半径/1000)-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/((0.0076+0.000056*车速V)*9800)。

本发明根据CAN总线采集的参数，并结合车辆自身的轮胎半径、后桥速比等信息，即可以通过车辆行驶方程的反推模型计算得到载重值，不需要增加任何外部设备就能实现载重信息的收集，在应用于车队管理技术领域中时重要的开发价值。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种无需增装传感器的车辆载重获取方法，该方法使用到的设备包括车载终端、中心服务器、车辆CAN总线；车辆CAN总线通过数据线与车载终端相连接，用于将实时生成的发动机扭矩、变速箱速比、车速三个CAN参数传送至车载终端；车载终端通过无线网络与中心服务器相连接，用于将采集的CAN参数上报至后台的中心服务器；中心服务器将车辆自身的参数与CAN参数整合后通过以下算法对载重值进行计算。本发明通过车辆自身安装的设备即可完成载重值计算，无需购置外部设备，具有节省运营成本的优点。

本方法的整体步骤为：

Ⅰ、根据车辆的型号、外观尺寸等信息，推算车辆的迎风面积、风阻系数，并记录车辆的轮胎半径、后桥速比，其中迎风面积的单位为m²，轮胎半径的单位为mm；

Ⅱ、车载终端实时采集车辆CAN总线中的CAN参数，包括发动机扭矩、变速箱速比、车速，并将CAN参数上报至后台的中心服务器；

Ⅲ、根据车辆的换载习惯预设载重分段条件，通常使用停车时长作为条件，比如，车辆只有在具有一定时长的停车情况下，才有可能进行换载，停车时间太短可能只是司机停车休息，无法完成换载；根据预设的载重分段条件，对车辆的载重段进行划分；

Ⅳ、当发动机扭矩区间为±100Nm、车速区间为60～120km/h以及车速偏差范围为±5km/h时，将车辆的行驶状况看做是没有加速度的稳态工况，此时车辆档位恒定，具有一定的变速箱速比；对于划分出的各载重段，根据公式一分别计算各段在稳态工况下的载重值，其中，载重M的单位为吨；

载重M＝(扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/(轮胎半径/1000)-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/((0.0076+0.000056*车速V)*9800)公式一

Ⅴ、根据实际载重值对各载重段计算所得的载重值进行修正；修正采用常规方法a*M+b进行，即实际测试几次载重的数值，将公式一中的算法模型计算所得的载重值M，通过a*M+b的调整后，接近于实际的载重值，从而确定修正算法的偏移系数a和偏移量b。

公式一中车速V的获取方法为：以变速箱速比为条件，从最高的三个档位中选择使用频次最多的档位；求出选择档位所对应的车速值的中位数，记为车速V。

公式一中扭矩Trq的获取方法为：选取“车速V±车速偏差范围”内的发动机扭矩，过滤掉扭矩无效值，并将计算出的扭矩的中值记为扭矩Trq。

公式一的推算方法如下：

由于载重车辆的行驶路况大多为高速路，其稳态行驶的工况较多，所以假设载重车辆处于稳态工况条件下，进而使用汽车行驶方程来计算车辆载重，具体如下：

汽车行驶方程为：F＝Ff+Fw+Fi+Fj；

其中，F为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为风阻，Fi为坡度阻力，Fj为加速阻力；由于车辆处于加速度为零的稳态工况下，则认为车辆在平直路上匀速行驶，则Fi＝0，Fj＝0，故F＝Ff+Fw；

而Ff＝mg*f，则m＝(F-Fw)/fg，其中，m为载重，f为滚阻系数，g为重力加速度，即9.8m/s²；

又Fw＝风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15，而F＝扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*传动效率/轮胎半径；传动效率因受到多种因素的影响而有所变化，但对汽车进行初步的动力性分析时，常把它看作一个常数；货车的传动效率数值推荐使用0.82，那么：

m＝扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/轮胎半径-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/f*9.8，由于f＝0.0076+0.000056*车速V，则对轮胎半径以及载重M进行单位换算，得到公式一：

载重M＝(扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/(轮胎半径/1000)-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/((0.0076+0.000056*车速V)*9800)。

本发明充分利用车辆CAN总线采集车辆行驶过程中的信息，再通过无线网络将数据传输到后台的中心服务器；预先记录车辆轮胎规格、迎风面积等信息，然后由后台中心服务器调取预记录信息和实时生成的发动机扭矩、变速箱速比等数据，利用车辆行驶方程的反推模型，计算输出车辆的载重数据，从而为营运车辆的运行分析提供依据，也可以作为成本结算的重要参考信息。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无需增装传感器的车辆载重获取方法，其特征在于：所述方法使用到的设备包括车载终端、中心服务器、车辆CAN总线；所述车辆CAN总线通过数据线与车载终端相连接，用于将实时生成的发动机扭矩、变速箱速比、车速三个CAN参数传送至车载终端；所述车载终端通过无线网络与中心服务器相连接，用于将采集的CAN参数上报至后台的中心服务器；

所述方法的整体步骤为：

Ⅰ、根据车辆的型号、外观尺寸信息，推算车辆的迎风面积、风阻系数，并记录车辆的轮胎半径、后桥速比；其中迎风面积的单位为m²，轮胎半径的单位为mm；

Ⅱ、车载终端实时采集车辆CAN总线中的CAN参数，包括发动机扭矩、变速箱速比、车速，并将CAN参数上报至后台的中心服务器；

Ⅲ、根据车辆的换载习惯预设载重分段条件，通常使用停车时长作为条件；根据预设的载重分段条件，对车辆的载重段进行划分；

Ⅳ、当发动机扭矩区间为±100Nm、车速区间为60～120km/h以及车速偏差范围为±5km/h时，将车辆的行驶状况看做是没有加速度的稳态工况；对于划分出的各载重段，根据公式一分别计算各段在稳态工况下的载重值，其中，载重M的单位为吨；

载重M＝(扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/(轮胎半径/1000)-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/((0.0076+0.000056*车速V)*9800) 公式一

Ⅴ、根据实际载重值对各载重段计算所得的载重值进行修正；修正采用常规方法a*M+b进行，即实际测试几次载重的数值，将公式一中的算法模型计算所得的载重值M，通过a*M+b的调整后，接近于实际的载重值，从而确定修正算法的偏移系数a和偏移量b。

2.根据权利要求1所述的无需增装传感器的车辆载重获取方法，其特征在于：所述公式一中车速V的获取方法为：以变速箱速比为条件，从最高的三个档位中选择使用频次最多的档位；求出选择档位所对应的车速值的中位数，记为车速V。

3.根据权利要求1所述的无需增装传感器的车辆载重获取方法，其特征在于：所述公式一中扭矩Trq的获取方法为：选取“车速V±车速偏差范围”内的发动机扭矩，过滤掉扭矩无效值，并将计算出的扭矩的中值记为扭矩Trq。

4.根据权利要求1所述的无需增装传感器的车辆载重获取方法，其特征在于：所述公式一的推算方法如下：

由于载重车辆的行驶路况大多为高速路，其稳态行驶的工况较多，所以假设载重车辆处于稳态工况条件下，进而使用汽车行驶方程来计算车辆载重，具体如下：

汽车行驶方程为：F＝Ff+Fw+Fi+Fj；

其中，F为驱动力，Ff为滚动阻力，Fw为风阻，Fi为坡度阻力，Fj为加速阻力；由于车辆处于加速度为零的稳态工况下，则认为车辆在平直路上匀速行驶，则Fi＝0，Fj＝0，故F＝Ff+Fw；

而Ff＝mg*f，则m＝(F-Fw)/fg，其中，m为载重，f为滚阻系数，g为重力加速度，即9.8m/s²；

又Fw＝风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15，而F＝扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*传动效率/轮胎半径；传动效率因受到多种因素的影响而有所变化，但对汽车进行初步的动力性分析时，常把它看作一个常数；货车的传动效率数值推荐使用0.82，那么：

m＝扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/轮胎半径-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/f*9.8，由于f＝0.0076+0.000056*车速V，则对轮胎半径以及载重M进行单位换算，得到：

载重M＝(扭矩Trq*后桥速比*变速箱速比*0.82/(轮胎半径/1000)-风阻系数*迎风面积*车速V²/21.15)/((0.0076+0.000056*车速V)*9800)。