CN101424558B - 显示机动车剩余可行驶里程的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显示机动车剩余可行驶里程的装置及方法，该装置包括用于检测动力电池的可用剩余荷电量的电量检测单元和/或用于检测燃料剩余量的燃料量检测单元；用于检测车轮的转动的车轮检测单元；用于读取并寄存可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮转动的圈数计数，并且计算机动车剩余可行驶里程S并发送给显示单元的控制单元：以及用于接收并显示所述机动车剩余可行驶里程的显示单元。本发明提供的显示机动车剩余可行驶里程的装置及方法，能够在机动车行驶过程中实时估算并有效指示机动车剩余可行驶里程。

Description

显示机动车剩余可行驶里程的装置及其方法

技术领域

本发明是关于一种显示机动车剩余可行驶里程的装置及其方法。

背景技术

现有的机动车的仪表组件中通常包括用于显示其剩余能源的仪表，如燃油车大多采用油量表来显示出剩余的油量，电动车则包括显示蓄电池的电压、电流或荷电量的仪表，而混合动力车则包含了上述两种类型机动车的显示仪表。那么根据上述这些仪表的示数，司机只有在了解该机动车的耗油量和/或耗电量的情况下，才有可能判断机动车的剩余可行驶里程。

目前已经有人考虑用于指示机动车的剩余可行驶里程的直观的设备和方法，并且已经存在记载了用来计算和显示机动车的剩余可行驶里程的设备和方法的专利文献。如CN1296239C就公开了一种能够显示在燃油车刚加完油时的初始剩余距离的指示车辆的剩余距离的设备及其方法。而CN200944133Y所公开的则是一种以蓄电池的荷电量与行驶距离之间满足线性关系的假设成立为前提的电动自行车剩余里程数显示系统。

如果仅仅能够显示初始剩余距离，对于驾驶者来说并没有太大的实际参考价值。另外，机动车的耗油量和耗电量在不同车辆、不同速度、不同工况、不同负荷、不同开车习惯等不同情况存在着很大差异，所以CN200944133Y中关于线性关系的假设并不科学。从而，可以看出现有技术的装置和方法都不能在行驶过程中实时估算并有效指示机动车剩余可行驶里程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的装置和方法都不能在行驶过程中实时估算并有效指示机动车剩余可行驶里程的缺点。因此，需要提供一种能在行驶过程中实时估算并有效指示机动车剩余可行驶里程的显示机动车剩余可行驶里程的装置。

本发明提供的显示机动车剩余可行驶里程的装置包括电量检测单元和/或燃料量检测单元、车轮检测单元、控制单元以及显示单元，所述电量检测单元和/或燃料量检测单元、车轮检测单元以及显示单元分别与控制单元电连接：所述电量检测单元用于检测动力电池的可用剩余荷电量Q；所述燃料量检测单元用于检测燃料剩余量V；所述车轮检测单元用于检测车轮的转动；所述控制单元用于读取并寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮的转动圈数计数，并且根据如下等式计算当前机动车剩余可行驶里程S并发送给显示单元：

$S=\frac{Q+V\×\mathrm{\η}}{\mathrm{\ΔQ}+\mathrm{\ΔV}\×\mathrm{\η}}\×n\×C;$

其中，ΔQ为预定时间内所述可用剩余荷电量Q的变化量，ΔV为预定时间内所述燃料剩余量V的变化量，n为预定时间内车轮的转动圈数，η为燃料转化电能效率，C为车轮周长；以及显示单元用于接收并显示所述机动车剩余可行驶里程S。

本发明提供的显示机动车剩余可行驶里程的方法包括：检测动力电池的可用剩余荷电量Q和/或检测燃料剩余量V；检测车轮的转动；读取并寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮的转动圈数计数，并且根据如下等式计算当前机动车剩余可行驶里程S：

$S=\frac{Q+V\×\mathrm{\η}}{\mathrm{\ΔQ}+\mathrm{\ΔV}\×\mathrm{\η}}\×n\×C;$

其中，ΔQ为预定时间内所述可用剩余荷电量Q的变化量，ΔV为预定时间内所述燃料剩余量V的变化量，n为预定时间内车轮的转动圈数，η为燃料转化电能效率，C为车轮周长；以及显示所述机动车剩余可行驶里程S。

本发明提供的显示机动车剩余可行驶里程的装置及其方法，通过统计当前时刻之前一段预定时间内车轮的转动圈数、燃料变化量、可用剩余荷电量变化量，从而得到这段时间内的平均能耗，并根据该平均能耗结合可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V推断在目前工况下的剩余可行驶里程，从而能够在机动车行驶过程中实时估算并有效指示机动车剩余可行驶里程，为驾驶者提供了机动车的剩余可行驶里程的有效参考。本发明由于考虑了燃料量和荷电量两方面，因此可以应用于燃油汽车、电动汽车或混合动力汽车领域。

附图说明

图1是本发明提供的显示机动车剩余可行驶里程的装置的系统框图；

图2是本发明的显示机动车剩余可行驶里程的装置的详细系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施方式作详细说明。

如图1所示，本发明的显示机动车剩余可行驶里程的装置包括电量检测单元1和/或燃料量检测单元2、车轮检测单元3、控制单元4以及显示单元5，所述电量检测单元1和/或燃料量检测单元2、车轮检测单元3以及显示单元5分别与控制单元4电连接：所述电量检测单元1用于检测动力电池的可用剩余荷电量Q；所述燃料量检测单元2用于检测燃料剩余量V；所述车轮检测单元3用于检测车轮的转动；所述控制单元4用于读取并寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮的转动圈数计数，并且根据如下等式计算当前机动车剩余可行驶里程S并发送给显示单元5：

$S=\frac{Q+V\×\mathrm{\η}}{\mathrm{\ΔQ}+\mathrm{\ΔV}\×\mathrm{\η}}\×n\×C;$

其中，ΔQ为预定时间内所述可用剩余荷电量Q的变化量，ΔV为预定时间内所述燃料剩余量V的变化量，n为预定时间内车轮的转动圈数，η为燃料转化电能效率，C为车轮周长；以及显示单元5用于接收并显示所述机动车剩余可行驶里程S。

由于动力电池中的电量不能完全用光，必须留有基本电量，所以所述动力电池的可用剩余荷电量Q为实际荷电量减去动力电源必须保留的基本电量。所述基本电量一般为动力电池总容量的20％左右。

所述电量检测单元1可以是电流传感器或电压传感器等。

所述燃料量检测单元2可以是油量计等。

所述车轮检测单元3可以是轮速传感器等。

如图2所示，所述控制单元4包括寄存器41、计数器42和主控单元43，所述寄存器41和计数器42与所述主控单元43电连接，所述寄存器41用于寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V；所述计数器用于为与所述车轮检测单元电连接，并且对车轮的转动圈数计数；以及所述主控单元用于从所述电量检测单元1和/或燃料量检测单元2以及寄存器41读取所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V以及从计数器42读取车轮的转动圈数n，并且计算机动车剩余可行驶里程并发送给所述显示单元5。

所述控制单元4可以是单片机、可编程逻辑阵列等，或可集成于车辆的主控ECU中。

所述显示单元5可以是表盘显示器、LCD显示器等。

当所述机动车为纯电动车时，其只涉及动力电池，所以取η＝0，则计算当前机动车剩余可行驶里程S的等式改写为如下：

$S=\frac{Q}{\mathrm{\ΔQ}}\×n\×C;$

当所述机动车为燃油车时，其只涉及采用燃油，所以取Q＝ΔQ＝0；则计算当前机动车剩余可行驶里程S的等式改写为如下：

$S=\frac{V}{\mathrm{\ΔV}}\×n\×C;$

当所述机动车为混合动力车时，η是发动机处于最佳工作区域时，单位体积的燃料所能产生的电量，可通过将发动机的燃油消耗率乘以电动机的效率来计算得出。

如果采用过短的预定时间(如1分钟之内)来计算机动车剩余可行驶里程，当道路情况复杂使得车辆工况不稳定时，计算并显示的机动车剩余可行驶里程的数值变化也将很大，反而可能使驾驶者对该数值产生疑惑。如果采用过长的预定时间(如1天甚至几天)来计算机动车剩余可行驶里程，由于各路段的道路情况总在变化，由此车辆的工况也总在变化，较长时间以前的工况与当前工况的相关度比较小，那么所计算的结果并不一定能够反映机动车的工况，其参考价值也不大。另外，运算的复杂度是与预定时间的长度是成正比的，预定时间越长计算所用到的数值点就越多，而过多的数值点可能会使计算的性价比降低。一般来说，预定时间可以为2～45分钟。针对城市路况的特点，优选地，所述预定时间为5～20分钟，并且可在设计时直接选用一个值，如5分钟或10分钟；或者设置为包括不同时长的多个值的数组，如包括5分钟、10分钟、15分钟等等，由驾驶者在驾驶过程中根据需要选择该预定时间的长度，并可在不同值之间实时切换。

本发明提供的显示机动车剩余可行驶里程的方法包括：检测动力电池的可用剩余荷电量Q和/或检测燃料剩余量V；检测车轮的转动；读取并寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮的转动圈数计数，并且根据如下等式计算机动车剩余可行驶里程S：

$S=\frac{Q+V\×\mathrm{\η}}{\mathrm{\ΔQ}+\mathrm{\ΔV}\×\mathrm{\η}}\×n\×C;$

其中，ΔQ为预定时间内所述可用剩余荷电量Q的变化量，ΔV为预定时间内所述燃料剩余量V的变化量，n为预定时间内车轮的转动圈数，η为燃料转化电能效率，C为车轮周长；以及显示所述机动车剩余可行驶里程S。

检测动力电池的可用剩余荷电量Q的步骤可以通过电流传感器或电压传感器来实现。

检测燃料剩余量V的步骤可以通过油量计来实现。

检测车轮的转动的步骤可以通过轮速传感器来实现。

寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V的步骤、对车轮转动圈数计数的步骤、计算机动车剩余可行驶里程S的步骤可以通过单片机、可编程逻辑阵列等，或车辆的主控ECU中相应的寄存器、计数器、运算器功能模块来实现。

显示所述机动车剩余可行驶里程S可以通过表盘显示器、LCD显示器等来实现。

下面以混合动力汽车且发动机工作的状态为例，举例说明所述当前机动车剩余可行驶里程S的计算(下列数据仅为示例作用，不能作为对本发明的方法的限制)：

假设所述预定时间的长度为10分钟；10分钟前，动力电池的可用剩余荷电量Q＝100库仑，燃料剩余量V＝50升；10分钟内车轮转动的圈数n＝20000转；车轮周长C＝1米；动力电池的可用剩余荷电量Q＝90库仑；燃料剩余量V＝49升；该混合动力汽车燃料转化成电能的效率η为10库仑/升。根据本发明提供的方法，机动车剩余可行驶里程S可以通过如下等式计算得到：

采用本发明的装置和方法，可以很直观的显示机动车剩余行使里程；而且计算方法比较准确并可实现实时；另外本发明的装置所涉及到的电量检测单元、燃料量检测单元、车轮检测单元、控制单元和显示单元等硬件都是现有机动车上普遍存在的，只需要在控制单元中增加相应的算法方面的程序，因而不会增加机动车的制造成本。

Claims (9)

1.一种显示机动车剩余可行驶里程的装置，其特征在于，该装置包括车轮检测单元、控制单元以及显示单元，所述车轮检测单元以及显示单元分别与控制单元电连接，该装置还包括电量检测单元和/或燃料量检测单元，所述电量检测单元和/或燃料量检测单元分别与所述控制单元电连接：

所述电量检测单元用于检测动力电池的可用剩余荷电量Q；

所述燃料量检测单元用于检测燃料剩余量V；

所述车轮检测单元用于检测车轮的转动；

所述控制单元用于读取并寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮转动的圈数计数，并且根据如下关系式计算机动车剩余可行驶里程S并发送给显示单元：

其中，ΔQ为预定时间内所述可用剩余荷电量Q的变化量，ΔV为预定时间内所述燃料剩余量V的变化量，n为预定时间内车轮的转动圈数，η为燃料转化电能效率，C为车轮周长；以及

显示单元用于接收并显示所述机动车剩余可行驶里程S。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述机动车为纯电动车时，η＝0；当所述机动车为燃油车时，Q＝ΔQ＝0；当所述机动车为混合动力车时，η是发动机处于最佳工作区域时，单位体积的燃料所能产生的电量。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定时间为2～45分钟。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述预定时间为5～20分钟。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制单元包括寄存器、计数器和主控单元，所述寄存器和计数器与所述主控单元电连接，

所述寄存器用于寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V；

所述计数器用于与所述车轮检测单元电连接，并且对车轮转动圈数计数；以及

所述主控单元用于从所述电量检测单元和/或燃料量检测单元以及寄存器读取所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V以及从计数器读取车轮的转动圈数n，并且计算机动车剩余可行驶里程并发送给所述显示单元。

6.一种显示机动车剩余可行驶里程的方法，其特征在于，该方法包括：

检测动力电池的可用剩余荷电量Q和/或检测燃料剩余量V；

检测车轮的转动；

读取并寄存所述可用剩余荷电量Q和/或燃料剩余量V，对车轮转动圈数计数，并且根据如下关系式计算机动车剩余可行驶里程S：

其中，ΔQ为预定时间内所述可用剩余荷电量Q的变化量，ΔV为预定时间内所述燃料剩余量V的变化量，n为预定时间内车轮的转动圈数，η为燃料转化电能效率，C为车轮周长；以及

显示所述机动车剩余可行驶里程S。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，当所述机动车为纯电动车时，η＝0；当所述机动车为燃油车时，Q＝ΔQ＝0；当所述机动车为混合动力车时，η是发动机处于最佳工作区域时，单位体积的燃料所能产生的电量。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述预定时间为2～45分钟。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述预定时间为5～20分钟。

Images