CN114721359B - 一种预见性巡航控制***测试平台及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种预见性巡航控制***测试平台及测试方法，通过测试车辆与底盘测功机、测试主机、数据采集设备、性能评价平台相连搭建的测试平台，由测试主机向测试车辆PCC***发送预先存储的典型道路谱信息，并结合数据采集设备采集的信息向底盘测功机发送道路坡度信息，实现底盘测功机动态加载道路坡度信息，为测试车辆提供测试场景，最后通过性能评价平台在测试过程中采集的数据对PCC***进行评价，相比于实际道路测试，安全性高、成本低、可重复性强、操作便捷高效。
Description
技术领域
本发明涉及汽车测试技术领域，尤其涉及一种预见性巡航控制***的测试平台及测试方法。
背景技术
目前，我国公路运输里程数居世界前列，占全国汽车保有量10%的营运货车其碳排放约占道路交通二氧化碳排放总量的56%，且因营运货车尤其重型载货汽车引发的重特大交通事故严重危害我国社会安全和稳定。可见，通过智能化手段降低营运货车的燃油消耗和保证驾驶安全具有重要意义。
预见性巡航控制（Predictive Cruise Control，PCC）***综合道路坡度、曲率和限速信息，自动输出档位和扭矩，实现自车对速度的最优控制，能使营运货车在多坡道和弯道场景下有效降低燃油消耗，同时避免因驾驶员未预见前方视野盲区、疲劳驾驶而造成的车辆失控或刹车不及时，减少交通事故的发生，保证营运货车的行车安全。
目前PCC技术已在国内外重型载货汽车上应用，在实际道路测试场景下与人工驾驶进行对比其综合节油率最高可达10%，但驾驶员的驾驶行为具有随机性和不可重复性，应选取某种固定驾驶方式用于对比PCC技术节油率的计算；此外，由于坡道、弯道等实际道路典型测试场景难以选取，实车道路测试的可重复性差、成本高、难度大，且国内外尚未制定对PCC技术的测试场景和测试方法相关标准与规范。
发明内容
为此，本发明提供一种预见性巡航控制***测试平台及测试方法，该测试方法是通过试验台架上搭建的测试车辆、底盘测功机、测试主机、数据采集设备、性能评价平台测试，由测试主机向测试车辆PCC***发送预先存储的典型道路谱信息，并且结合数据采集设备采集的信息向底盘测功机发送道路坡度信息，实现底盘测功机动态加载道路坡度信息，为测试车辆提供测试场景，最后通过性能评价平台基于测试过程中采集的数据对PCC***进行性能评价，解决了实际道路测试场景难以选取、测试成本高、可重复性差、性能评价指标不合理的技术问题。
因此本发明提供一种预见性巡航控制***测试平台，所述测试平台包括测试车辆、底盘测功机、测试主机、数据采集设备、性能评价平台；
所述测试车辆的驱动轮置于底盘测功机的转鼓上，所述测试车辆、底盘测功机和数据采集设备都通过CAN总线与测试主机通讯，所述数据采集设备与测试车辆及底盘测功机相连，所述性能评价平台通过串口与数据采集设备相连。
进一步地：
所述测试主机存储一定范围的道路坡度、限速随里程变化的典型道路谱信息，并向测试车辆动态发送前方道路谱信息、向底盘测功机动态发送前方道路坡度信息；
所述测试车辆动态接收测试主机发送的前方道路谱信息；
所述底盘测功机动态接收测试主机发送的前方道路坡度信息，读取并执行测试主机发送的坡度加载指令；
所述数据采集设备对测试环境和测试运行数据进行采集；
所述性能评价平台预置有评价标准，通过与接收的测试运行数据进行对比，得到预见性巡航控制***的性能评价结果。
进一步地：
所述数据采集设备包括油耗仪、环境传感器和光电编码器；其中所述油耗仪与测试车辆相连，所述光电编码器与底盘测功机的转鼓相连；
所述性能评价平台配置有数据读取模块、处理器和显示模块。
再进一步地：
所述数据采集设备，用于采集测试车辆的油耗数据，采集测试环境温度、湿度和大气压力，采集底盘测功机转鼓的累积测试里程、速度、加速度。
进一步地：
所述测试车辆，配备有预见性巡航控制***和常规巡航控制******，为最高车速≥90km/h的载货汽车或牵引车，装有全部工作装置，刹车片和轮胎磨损正常，轮胎花纹深度为初始花纹深度的90%～50%，防冻液、制动液、润滑油、转向油液位正常，轮胎气压为规定值的±10kPa以内。
本发明还利用所述预见性巡航控制***测试平台提供测试方法，包括如下步骤：
S1、测试场景构建，由测试主机存储一定范围的道路坡度、限速随里程变化的典型道路谱信息，作为测试场景；
S2、测试预准备，包括试验室环境预准备、测试车辆预准备和底盘测功机预配置；
S3、场景动态加载，底盘测功机根据测试主机按一定频率动态发送的典型道路坡度信息和加载指令，动态加载道路坡度信息；
测试主机读取底盘测功机当前累积测试里程，确定测试车辆的虚拟位置，并以一定的频率向测试车辆动态发送包括相对于当前位置前方一定范围的道路坡度信息和当前路段限速信息；
S4、测试数据采集，数据采集设备完成数据采集，包括测试车辆的燃油总消耗数据，底盘测功机转鼓的累积测试里程、速度、加速度数据，并发送给性能评价平台；
S5、PCC性能评价，性能评价平台根据预置的评价标准和完整测试过程数据对PCC性能进行评价。
进一步地：
试验室环境预准备，包括将试验室环境温度设置在0℃～40℃范围，相对湿度在85%以下，大气压力在90～110kpa；
测试车辆预准备，包括将测试车辆按要求固定在底盘测功机的转鼓台架上，进行预热车，设定测试车辆初始速度和PCC***最高巡航速度，启动PCC***功能；
底盘测功机配置为能读取并执行测试主机发送的道路坡度信息加载指令。
进一步地：
所述PCC性能评价，包括速度限值评价和节油率评价；
速度限值设定为：PCC***设定的最高巡航速度和道路限速二者中的最小值的1.1倍，若巡航速度小于速度限值，则表明PCC***速度控制效果良好；
节油率计算公式如下：
其中，
是CCC***在相同测试环境、道路谱和巡航速度设定为80km/h工作模式下的每百公里平均油耗值；
若
，则表明PCC***工作节油效果良好。
进一步地：
所述底盘测功机根据测试主机发送的加载指令动态加载道路坡度信息的流程为：若当前时刻测试主机应发送的前方道路坡度信息，与上一时刻底盘测功机已加载的前方道路坡度信息相同，则底盘测功机继续加载上一时刻的坡度信息，否则底盘测功机加载当前时刻的坡度信息。
本发明提供的一种预见性巡航控制***测试平台及测试方法，与现有技术相比，其有益效果体现在以下方面：
（1）本发明提出的测试方法基于测试平台实施，相比于实际道路测试安全性高、成本低、可重复性强、操作便捷高效。
（2）本发明提出的测试平台通过测试主机动态读取光电编码器记录的当前累积测试里程，确定车辆在测试路段的实时虚拟位置，根据车辆的虚拟位置，将前方一定范围内的道路谱信息通过CAN总线发送至测试车辆的PCC***，以供测试。
（3）本发明提出的测试平台通过测试主机向车辆PCC***动态发送前方道路信息，测试主机通过预先存储的道路谱信息和当前车辆相对位置向底盘测功机发送命令，底盘测功机对坡度进行动态加载，可模拟真实道路条件下PCC***工作场景。
（4）本发明提出的性能评价平台中预置了包括节油率和速度限值两种评价指标，可对PCC***进行全面、合理的性能评价。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1是本发明一种预见性巡航控制***测试平台示意图；
图2是本发明的底盘测功机坡度动态加载流程图；
图3是本发明一种预见性巡航控制***测试方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下附图和实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。
本发明提供一种预见性巡航控制***测试平台，如图1所示，包括测试车辆1、底盘测功机2、测试主机3、数据采集设备4、性能评价平台5五部分。
测试车辆1的驱动轮置于底盘测功机2的转鼓台架上，与测试主机3通过CAN总线连接，动态接收测试主机3发送的前方道路谱信息。
底盘测功机2，置于测试车辆的驱动轮下方，与测试主机3也通过CAN总线连接，动态接收测试主机3发送的前方道路坡度信息，读取并执行测试主机发送的坡度加载指令，加载道路坡度信息，为测试车辆提供测试场景。
测试主机3，预置有真实道路坡度和路段限速等道路谱信息，并通过CAN总线读取数据采集设备4记录的累积行驶里程，按照预定义的通信协议，通过CAN总线向测试车辆1动态发送相对于当前位置前方一定范围的道路谱信息，通过CAN总线向底盘测功机2动态发送前方道路坡度信息。
数据采集设备4，用于对测试环境和测试运行数据进行采集，其中测试运行数据包括整个测试过程中转鼓的累积测试里程、速度、加速度和测试车辆的油耗数据，通过有线传输方式发送至性能评价平台5。
性能评价平台5，预置有评价标准，通过与接收的测试运行数据进行对比，得到预见性巡航控制***的性能评价结果。
进一步地，所述测试车辆1，应具有预见性巡航控制（Predictive CruiseControl，PCC）***和常规巡航控制（Conventional Cruise Control，CCC）***，应为最高车速≥90km/h的载货汽车或最高车速≥90km/h的牵引车辆，其刹车片和轮胎磨损正常，轮胎花纹深度应为初始花纹深度的90%～50%，防冻液、制动液、润滑油、转向油等液位应正常，轮胎气压应不超过规定值的±10kPa，应装有全部工作装置。
进一步地，如图2所示，所述底盘测功机2根据测试主机3发送的指令动态加载道路坡度信息的流程为：设当前时刻t测试主机3应发送的前方道路坡度信息为G t ，若G t 与上一时刻t-1的底盘测功机2已加载的前方道路坡度信息g t-1相同，则当前时刻t底盘测功机2继续加载上一时刻坡度信息g t-1，否则测试主机3向底盘测功机2发送当前时刻的前方道路坡度信息G t ，底盘测功机2加载新的前方道路坡度信息G t 。
进一步地，所述测试主机3通过无线传输方式读取光电编码器记录的当前时刻转鼓累积行驶里程，按照里程的变化存储所选取测试路段的真实道路坡度和路段限速信息，通过CAN信号以10HZ的频率向底盘测功机2动态发送坡度信息，通过无线传输方式按照预定义的通信协议向测试车辆1发送相对于当前位置前方500m连续路段的道路坡度和当前时刻路段限速信息。
进一步地，所述数据采集设备4包括环境传感器42和测试运行参数采集器，其中测试运行参数采集器又包括油耗仪41和光电编码器43。（1）油耗仪41，与测试车辆1相连，采用容积式燃油流量计采集测试车辆总燃油消耗；（2）环境传感器42，包括用于采集测试环境温度和湿度的温湿度传感器，以及用于测量测试环境大气压力的水银气压计；（3）光电编码器43，与底盘测功机的转鼓连接，用于测量转鼓的累积测试里程、速度、加速度。
进一步地，所述性能评价平台5的基本配置包括有数据读取模块51、处理器52和显示模块53。数据读取模块51读取油耗仪采集的测试车辆在每次测试的总燃油消耗、读取光电编码器采集的每次测试累积行驶里程和速度曲线，数据读取模块51可存储多次测试的上述多组数据。处理器52内预置有评价标准，评价指标包括PCC***速度控制曲线和PCC***相对于CCC***的节油率，分别对PCC***的速度控制和节油性能进行评价，通过显示模块53显示PCC***性能评价结果。所述评价标准包括：PCC***在整个测试过程中的巡航速度不应超过***设定最高巡航速度和道路限速二者最小值的10%，PCC模式相对于CCC模式节油率应不低于5%。
本发明还提供一种预见性巡航控制***测试方法，在整个测试过程中，所述测试主机3中应预先存储一定里程典型道路谱信息，并能将典型道路坡度信息通过CAN总线动态发送至底盘测功机2；所述测试主机3应能读取数据采集设备4中的光电编码器记录的当前累积测试里程，确定测试车辆1在整个测试道路的虚拟位置，根据车辆的虚拟位置，将前方一定范围内的道路谱信息通过CAN总线发送至测试车辆的PCC***。所述底盘测功机2应能以一定的频率读取并加载测试主机3中存储的典型道路坡度信息。所述测试车辆1的PCC***，在初始车速下，应能根据设定的最高巡航速度和动态接收到的相对于当前位置前方一定范围的道路谱信息进行工作。所述数据采集设备4应能对测试环境参数、整个测试过程中转鼓的累积测试里程、速度、加速度和测试车辆的油耗数据进行采集。所述性能评价平台5应能根据整个测试过程中采集的数据对测试车辆的PCC***性能进行评价。
测试方法具体步骤如图3所示：
S1、测试场景构建
在所述测试主机中存储一定范围的道路坡度、限速随里程变化的典型道路谱信息，作为测试场景。
S2、测试预准备
测试预准备包括试验室环境预准备、测试车辆预准备和底盘测功机预配置。其中试验室环境温度应在0℃～40℃范围内，推荐环境温度在20℃～30℃范围内，相对湿度在85%以下，大气压力在90～110kpa。
测试车辆按要求固定在底盘测功机的转鼓台架上，根据车辆说明书规定进行热车，若无特殊规定则正常行驶15min完成热车，设定测试车辆初始速度和PCC***最高巡航速度，启动PCC***功能。
底盘测功机配置为能读取并执行测试主机发送的道路谱信息加载指令。
S3、场景动态加载
测试主机通过CAN总线信号以一定的频率（优选为10HZ，可调整）向底盘测功机动态发送存储的典型道路坡度信息，并指令底盘测功机动态加载道路坡度信息。测试主机读取光电编码器记录的当前累积测试里程，确定测试车辆的虚拟位置，通过CAN总线按照预定义的通信协议向测试车辆以一定的频率（优选为10HZ，可调整）动态发送信息，发送的信息包括相对于当前位置前方一定范围的道路坡度和当前路段限速信息。
S4、测试数据采集
数据采集设备的油耗仪采集整个测试过程中测试车辆燃油总消耗数据，光电编码器采集整个测试过程中转鼓累积测试里程、速度、加速度数据。
S5、PCC性能评价
性能评价平台根据预置的评价标准和读取的完整测试过程数据进行评价，并显示PCC***性能评价结果。
评价标准包括两个评价指标，速度限值和节油率。
速度限值是测试车辆的PCC***在整个测试过程中的巡航速度不应超过某一限值，若巡航速度小于速度限值，则表明PCC***速度控制效果良好。设定速度限值为PCC***设定的最高巡航速度和道路限速二者中的最小值的1.1倍。
节油率计算公式如下：
式中：
其中，
是CCC***在相同测试环境、道路谱和巡航速度设定为80km/h工作模式下的每百公里平均油耗值。
若节油率
不低于5%，则表明PCC***节油效果良好。
实施例：
所述测试主机按照下表1～表4存储连续100km道路坡度、限速随里程变化的典型道路谱信息。
表1：0-20km典型道路谱
表2：21-55km典型道路谱
表3：56-85km典型道路谱
表4：86-100km典型道路谱
测试室内环境温度设在20℃～30℃，相对湿度在85%以下，大气压力在90～110kpa。
测试车辆按要求固定在底盘测功机转鼓台架上，根据车辆说明书规定进行热车，若无特殊规定则正常行驶15min完成热车。
（一）设定初始速度为80km/h和PCC***最高巡航速度为100km/h，启动PCC***。
底盘测功机配置为读取并执行测试主机发送的坡度加载指令。
然后测试主机通过CAN信号以10HZ的频率向底盘测功机动态发送表1～表4存储的100km典型道路坡度信息，测试主机读取光电编码器记录的当前累积测试里程，确定测试车辆的虚拟位置，通过CAN信号按照预定义的通信协议向测试车辆发送相对于当前位置前方500m连续路段的道路坡度和当前路段限速信息。
光电编码器采集整个测试过程中转鼓累积测试里程、速度、加速度数据，油耗仪采集整个测试过程中测试车辆燃油总消耗数据，发送给性能评价平台。
（二）设定CCC***巡航速度为80km/h，启动CCC***。
底盘测功机配置为读取并执行测试主机发送的坡度加载指令。
然后测试主机通过CAN信号以10HZ的频率向底盘测功机动态发送表1～表4存储的100km典型道路坡度信息。
光电编码器采集整个测试过程中转鼓累积测试里程、速度、加速度数据，油耗仪采集整个测试过程中测试车辆燃油总消耗数据，发送给性能评价平台。
性能评价平台根据读取的每次完整测试过程数据和预置的评价标准，对PCC***速度控制效果和节油性能进行评价。
若测试主机在加载上述表1～表4道路谱信息情况下，PCC***在整个测试过程中的巡航速度不超过110km/h（即100km/h的1.1倍），则PCC***速度控制效果良好；若PCC***相对于CCC***节油率
不低于5%，则表明PCC***节油效果良好。
Claims (7)
1.一种预见性巡航控制***测试平台，其特征在于：
所述测试平台包括测试车辆、底盘测功机、测试主机、数据采集设备、性能评价平台；
所述测试车辆的驱动轮置于底盘测功机的转鼓上，所述测试车辆、底盘测功机和数据采集设备都通过CAN总线与测试主机通讯，所述数据采集设备与测试车辆及底盘测功机相连，所述性能评价平台通过串口与数据采集设备相连；
所述测试主机，存储一定范围的道路坡度、限速随里程变化的典型道路谱信息，并向测试车辆动态发送前方道路谱信息、向底盘测功机动态发送前方道路坡度信息；
所述测试车辆动态接收测试主机发送的前方道路谱信息；
所述底盘测功机动态接收测试主机发送的前方道路坡度信息，读取并执行测试主机发送的坡度加载指令；
所述数据采集设备，对测试环境和测试运行数据进行采集；
所述性能评价平台，预置有评价标准，通过与接收的测试运行数据进行对比，得到预见性巡航控制***的性能评价结果。
2.根据权利要求1所述的预见性巡航控制***测试平台，其特征在于：
所述数据采集设备包括油耗仪、环境传感器和光电编码器；其中所述油耗仪与测试车辆相连，所述光电编码器与底盘测功机的转鼓相连；所述数据采集设备，用于采集测试车辆的油耗数据，采集测试环境温度、湿度和大气压力，采集底盘测功机转鼓的累积测试里程、速度、加速度；
所述性能评价平台配置有数据读取模块、处理器和显示模块。
3.根据权利要求1或2所述的预见性巡航控制***测试平台，其特征在于：
所述测试车辆，配备有预见性巡航控制***和常规巡航控制***，为最高车速≥90km/h的载货汽车或牵引车，装有全部工作装置，刹车片和轮胎磨损正常，轮胎花纹深度为初始花纹深度的90%～50%，防冻液、制动液、润滑油、转向油液位正常，轮胎气压为规定值的±10kPa以内。
4.一种利用权利要求1-3任一项所述预见性巡航控制***测试平台的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、测试场景构建，由测试主机存储一定范围的道路坡度、限速随里程变化的典型道路谱信息，作为测试场景；
S2、测试预准备，包括试验室环境预准备、测试车辆预准备和底盘测功机预配置；
S3、场景动态加载，底盘测功机根据测试主机按一定频率动态发送的典型道路坡度信息和加载指令，动态加载道路坡度信息；
测试主机读取底盘测功机当前累积测试里程，确定测试车辆的虚拟位置，并以一定的频率向测试车辆动态发送包括相对于当前位置前方一定范围的道路坡度信息和当前路段限速信息；
S4、测试数据采集，数据采集设备完成数据采集，包括测试车辆的燃油总消耗数据，底盘测功机转鼓的累积测试里程、速度、加速度数据，并发送给性能评价平台；
S5、PCC性能评价，性能评价平台根据预置的评价标准和完整测试过程数据对PCC性能进行评价。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：
试验室环境预准备，包括将试验室环境温度设置在0℃～40℃范围，相对湿度在85%以下，大气压力在90～110kpa；
测试车辆预准备，包括将测试车辆按要求固定在底盘测功机的转鼓台架上，进行预热车，设定测试车辆初始速度和PCC***最高巡航速度，启动PCC***功能；
底盘测功机配置为能读取并执行测试主机发送的道路坡度信息加载指令。
6.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：
所述PCC性能评价，包括速度限值评价和节油率评价；
速度限值设定为：PCC***设定的最高巡航速度和道路限速二者中的最小值的1.1倍，若巡航速度小于速度限值，则表明PCC***速度控制效果良好；
节油率计算公式如下：
其中，
是CCC***在相同测试环境、道路谱和巡航速度设定为80km/h工作模式下的每百公里平均油耗值；
7.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：
所述底盘测功机根据测试主机发送的加载指令动态加载道路坡度信息的流程为：若当前时刻测试主机应发送的前方道路坡度信息，与上一时刻底盘测功机已加载的前方道路坡度信息相同，则底盘测功机继续加载上一时刻的坡度信息，否则底盘测功机加载当前时刻的坡度信息。
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