基于最小二乘法的整车重量评估算法研究

赵 铃，石 魏，罗宏亮，王澍龙

基于最小二乘法的整车重量评估算法研究

赵 铃，石 魏，罗宏亮，王澍龙

(湖南中车时代电动汽车股份有限公司，湖南 株洲 412007)

将整车重量作为一个输入参量用于AMT车型中换挡策略的制定，可以有效提高整车动力性及经济性。本文基于最小二乘法推导出一种用于无重量传感器的整车重量评估算法。实际试验表明，此种算法具有较高的准确度。

汽车动力学；最小二乘法；整车重量；评估算法

在AMT车型中，目前的换挡策略多根据踏板开度、车速两个因素进行制定[1]。而实际中，由于负载的变化会导致整车对动力需求的不一致，如果在换挡策略中引入整车的重量，将会在动力性及经济性上得到较大的提升[2-3]。

目前在实际中，获取整车重量多通过传感器进行采集。为了降低整车成本，本文采用一种基于最小二乘法的算法进行整车重量评估，旨在对整车重量进行实时识别，以便于通过采取不同的换挡策略来提高整车的性能。经装车试验表明，此方法对于整车的重量识别具有较高的精度，可以满足部分车型的使用需求。

1 汽车系统动力学

根据车辆的系统动力学方程，可知整车在行驶过程中必满足如下方程[4]：

式（1）中，除了道路坡度θ和整车重量m之外，其余均为已知量。式（1）只在理论上成立，而在实际行驶中，会存在一定的误差[5]，为满足实际车况要求，在这里引入实际情况与理论情况的偏差ε，则式（1）可以引申为式（2）：

令θf=arctg（f），在整车的实际运行过程中，对于任意时刻t，得到式（3）：

再令：

式（6）即为实际车况下车辆动力学方程的矩阵形式，式中x为需要求解的未知参数。以下主要介绍如何通过此矩阵对整车重量进行评估。

2 基于最小二乘法的整车重量算法推导及验证

根据最小二乘法准则，对式（7）中的自变量x进行求导，并假定误差具有极小值，则有[6]：

对于一维向量，转置后同自己相乘为非可逆矩阵[7]，故上述ht至少需要用到两个采样周期的数据，才可以进行未知参数的求解。

整车实际运行过程中，在任意一个运行周期中，均会产生一组新的数据，有：

根据式（14），可以将H（t）直接转化为一个二阶方阵，即可实现前期整车运行数据的统计估计，运用Matlab中强大的矩阵运算能力，可以实现理论向工程应用的转换[8]。

上述算法，在本公司的8 m纯电动及11 m混合动力整车上进行验证，验证结果如表1所示。

验证结果表明，此算法能达到评估整车实际重量的要求，但是其收敛时间较长，不满足实际城市客车使用要求（站间运行时间较短）[9]，对于城间物流或者客运将有较好的应用环境。

表1 实际验证结果

3 结束语

在汽车系统动力学的基础上运用最小二乘法原则，在无重量传感器的前提下推导出一种整车实际重量的评估算法，为AMT车型制定换挡控制策略提供更多的选择。通过实际装车试验，表明此种算法具有较高的准确度，但是计算收敛时间较长，在没有进行算法改进前只能用于城间或者长途物流及客运市场中。

[1]高玮，邹渊，孙逢春.纯电动公交车AMT双参数换档最优控制[J].汽车工程，2016，38(3):344-349.

[2]孙少华.纯电动客车机械式自动变速器换档综合控制技术研究[D].长春：吉林大学，2014.

[3]陈镇升.电动车AMT选换挡机构的设计、控制及试验研究[D].广州:广东工业大学，2013.

[4]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社，2015.

[5]喻凡，林逸.汽车系统动力学[M].北京:机械工业出版社，2005.

[6]同济大学数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社,2011.

[7]居余马.线性代数[M].北京:清华大学出版社，2002.

[8]张志涌.精通MATLAB[M].北京:北京航空航天大学出版社，2007.

[9]张晓亮.城市公交站点优化与高峰时段公交客流分配模型研究[D].长春:吉林大学，2015.

Research of Evaluation Algorithm to Vehicle Weight Based on the Least Square Method

Zhao Ling,Shi Wei,Luo Hongliang,Wang Shulong
（Hunan CRRC Times Electric Vehicle Co.,Ltd,Zhuzhou 412007,China)

The authors use the vehicle weight as an input parameter for making shift strategy to vehicle type with AMT,which can effectively improve vehicle power and economy.They infer a algorithm to evaluate the vehicle weight based on least square method without any weight sensor.The actual test results show that this algorithm has higher accuracy.

vehicle dynamics；least square method；vehicle weight;evaluation algorithm

U461.1

A

1006-3331（2017）05-0047-02

赵 铃(1986-)，男，硕士；工程师；主要从事动力系统开发及标定研究工作。

修改稿日期:2017-05-31