基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法
专利汇可以提供基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是一种基于 发动机 万有特性的 汽车 经济性巡航控制方法，经济性巡航是以汽车的经济性为控制目标。该控制方法结构 框图 包括安全车距判断模 块 、行驶阻 力 计算单元、发动机万有特性曲面辨识模型、发动机燃油消耗率寻优模型、执行控 制模 块、发动机、汽车ECU以及 传感器 测量 信号 。该方法是一种在保证汽车行驶安全性的 基础 上，根据汽车行驶时所受道路阻力的变化，控制发动机始终在其万有特性的经济区域内运转的闭环控制系统，即通过实时控制节气 门 开度来调节车速以适应汽车行驶阻力的变化，使汽车始终以经济车速巡航行驶。因此，本发明能够有效的提高发动机的燃油经济性，从而有效的降低汽车百公里燃油消耗量，较好地实现节能减排的目的。，下面是基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法专利的具体信息内容。
1.一种基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
1)设计一种基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制的闭环控制系统，该系统由安全车距判断模块(1)、行驶阻力计算单元(2)、发动机万有特性曲面辨识模型(3)、发动机燃油消耗率寻优模型(4)、执行控制模块(5)、发动机(6)、汽车ECU(7)和传感器测量信号(8)组成；
2)根据各个传感器测量信号(8)，由行驶阻力计算单元(2)计算发动机(6)输出的瞬时扭矩；由安全车距判断模块(1)判断车辆行驶状态是否满足行驶安全性，若满足行驶安全性则执行步骤3)和4)，否则执行步骤5)；
3)通过发动机万有特性曲面辨识模型(3)和发动机的燃油消耗率寻优模型(4)确定出发动机的转速和扭矩的变化量；
4)由执行控制模块(5)调节节气门的开度，使汽车以发动机(6)的目标经济转速对应的经济车速巡航行驶，并返回步骤2)；
5)由执行控制模块(5)控制汽车的制动系统或调节节气门的开度，使汽车减速至车距大于安全车距，保证汽车行驶的安全性，并返回步骤2)。
2.根据权利要求1所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述闭环控制系统在保证汽车行驶安全性的基础上，根据汽车行驶时所受道路阻力的变化，通过发动机的万有特性曲面辨识模型(3)、燃油消耗率寻优模型(4)及执行控制模块(5)，控制发动机始终在其万有特性的经济区域内运转的闭环控制系统，即通过实时控制节气门开度来调节车速以适应汽车行驶阻力的变化，使汽车始终以经济车速巡航行驶。
3.根据权利要求1或2所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述发动机万有特性曲面辨识模型(3)，是通过基于Levenberg-Marquart算法的前向神经网络，以发动机的转速和扭矩为网络的输入，以发动机燃油消耗率为网络的输出，来辨识发动机的万有特性曲面，并基于训练的万有特性曲面辨识模型，对包括转速和扭矩的任意输入量，输出燃油消耗率。
4.根据权利要求1或2所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述发动机燃油消耗率寻优模型(4)，是一种基于梯度优化算法的发动机燃油消耗率寻优模型，设n为发动机转速r/min，T为发动机扭矩N·m，b为发动机燃油消耗率g/kw·h，该模型能够以基于发动机万有特性曲面辨识模型(3)的输出量b为初始值，以发动机的n、T及b三者之间函数映射关系b＝f(n，T)为目标函数，运用梯度优化算法，计算出满足不同行驶道路阻力工况下的最低发动机燃油消耗率。
5.根据权利要求1或2所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中的各传感器测量信号(8)，能够将发动机(6)和汽车ECU(7)中的各传感器：车速传感器、雷达测距传感器、坡度传感器、加速度传感器、发动机转速传感器、方向盘位置传感器、节气门位置传感器的测量信号提取出来，分别作为安全车距判断模块(1)和行驶阻力计算单元(2)的输入。
6.根据权利要求1或2所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中的安全车距判断模块(1)，能够根据各传感器测量信号(8)计算出本车与前车的安全车距，其安全车距计算式如下：
其中：设S为安全车距m、v为瞬时车速km/h、a为自车制动减速度m/s2、tx为制动器协调时间s、ts为制动器减速度增长时间s、thum为驾驶员反应时间s、S0为预留的安全车距(m)；
所述的由安全车距判断模块(1)判断车辆行驶状态是否满足行驶安全性，是指该模块比较雷达测距传感器测得的实际车距与模块计算出的安全车距之间的大小关系，若实际车距大于安全车距，则由该模块输出此时的n0，执行步骤3)和步骤4)，否则直接执行步骤5)，控制汽车减速至安全车距以外。
7.根据权利要求1或2所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述步骤2)中的行驶阻力计算单元(2)，能够根据各传感器测量信号(8)，计算出在不同行驶道路条件下的发动机输出的瞬时扭矩T0，计算公式如下：
其中：设T0为发动机输出的瞬时扭矩N·m；v为瞬时车速km/h；r为车轮半径m；ig为变速器传动比；i0为主减速器传动比；ηT为传动系机械效率；G为汽车重量N；f为滚动阻
2
力系数；α为道路坡度角；CD为空气阻力系数；A为迎风面积m ；m为汽车质量kg；δ为汽
2
车旋转质量换算系数； 为汽车加速度m/s。
8.根据权利要求1或3所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述步骤3)中的发动机万有特性曲面辨识模型(3)，是采用基于Levenberg-Marquart算法的前向神经网络对发动机万有特性曲面进行辩识，该模型选择的神经网络结构以发动机的转速n和扭矩T作为网络的输入，以发动机燃油消耗率b作为网络的输出，通过Matlab仿真确定网络结构选用的隐含层神经元个数及激活函数是无偏差的双曲正切型S型函数，输出层是没有偏差的线性激活函数；
首先对该神经网络进行训练，训练完毕后得到输入发动机的转速n、扭矩T与输出发动机燃油消耗率b之间的映射关系b＝f(n，T)，并且这种映射关系是连续的，即任意给定发动机转速n0和发动机转矩T0，都能通过已训练好的神经网络识别得到相应的b。
9.根据权利要求1所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述步骤4)和步骤5)中的执行控制模块(5)，该模块根据安全车距判断模块(1)或者是发动机(6)燃油消耗率寻优模型(4)给出的变化量，控制执行机构：节气门或者是制动系统作出相应的动作；
所述发动机燃油消耗率寻优模型(4)给出的变化量分别是指发动机的扭矩变化量ΔT和发动机的转速变化量Δn，然后，基于ΔT和Δn调整瞬时扭矩T0和转速n0，至发动机的目标经济转速n1和目标扭矩T1，并输入到执行控制模块(5)中，其数学表达式如下：
T1＝ΔT+T0
n1＝Δn+n0
最终由执行控制模块(5)调整节气门开度的大小，使发动机输出扭矩为T1，发动机转速为n1，使汽车实现以n1对应的经济车速巡航行驶。
10.根据权利要求9所述的基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法，其特征在于，所述控制执行机构做出相应的动作，是指若汽车满足行驶安全性，则由执行控制模块(5)控制节气门作出动作即调整节气门开度的大小，使汽车以发动机的目标经济转速对应的经济车速巡航行驶；若汽车不满足行驶安全性，则由执行模块控制制动系统作出动作，使汽车减速至车距大于安全车距，保证汽车的行驶安全性。
基于发动机万有特性的汽车经济性巡航控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
f为滚动阻力系数；α为道路坡度角(°)；CD为空气阻力系数；A为迎风面积(m)；m为汽
2
车质量(kg)；δ为汽车旋转质量换算系数； 为汽车加速度(m/s)。
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