CN101968943B - 一种实时提示司机车辆能效状态的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种实时提示司机车辆能效状态的方法及装置，该装置由微处理器、存储器、图形显示器、连接车辆动力装置电控单元的数字通讯接口等组成，该装置将车辆动力装置的能效特性曲线图预先存贮在存储器中并在其图形显示器上显示，该装置经数据总线链路与动力装置的电控单元相连，构成通信网络，实时读取和记录动力装置的转速和扭矩并在显示器上动态显示。该装置可安装于汽车仪表台或汽车中央控制台内，能使司机直观地观察到车辆动力装置当前的工作特性点在能效图上的位置，以及与最佳工作区目标位置的偏差，提示司机根据具体路况情况及时进行合理的档位调整等操作，培养良好的驾驶习惯，提高驾驶水平，提高车辆的燃油经济性。

Description

一种实时提示司机车辆能效状态的方法及装置
技术领域
本发明属于作业运输领域，涉及一种实时提示司机车辆能效状态的方法及装置，其可以应用于车辆智能仪表及车载导航仪等汽车电子行业。
背景技术
近年来，汽车数量增长迅猛，如何找到一种合适的途径或方法，来尽快实现最大程度上的节能减排，无疑将考验全行业的智慧。
实际上，车辆驾驶技术和维护情况对运输作业的节能减排工作有着重大的影响，在相同使用条件下，不同的车辆技术状况和不同的驾驶员的车百公里油耗相差较大。所以，提高驾驶员操作技术和正确维护是重要的节约燃料措施。
从理论上讲，车辆动力装置的设计工况应位于最高效率点上，即在最大功率和最大扭矩输出时，燃油消耗率最低、排放最佳。但由于实际工作过程的复杂性，使得设计工况点不一定和最佳工况点能精确重合，努力把它的运行工况点控制在车辆动力装置外特性曲线的高效区内，即可使汽车获得较好的经济性、动力性及排放性，这对于车辆优化动力匹配和安全经济运行很重要。
目前只有机务专家可以从手册资料上可以查到每种发动机自己的外特性曲线等数据，这些数据还不能实时指导司机如何最优驾驶。因为普通驾驶员只能从汽车仪表上看到车速和转速数值，无法获得实时行驶中工作点扭距等数据，至今为止也没有一种可以普及的装在汽车仪表台或中控台上让司机直观观察车辆能效特性曲线和动态工作点的装置。目前也没有一种汽车仪表和导航仪能够显示车辆动力装置的能效特性曲线图及其动态工作点。因此广大司机是无法通过能效特性曲线图去体会和寻找每台车的最佳工作点的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明目的是提出一种实时提示司机车辆能效状态的方法及装置，可以作为安装在汽车仪表台或中央控制台内的普及型的司机节能助手和日常工具。它实时采集车辆动力装置转速、扭矩并在具有图形显示器的智能汽车仪表或车载导航仪的液晶显示屏上绘出以转速为横坐标以扭矩为纵坐标的能效曲线，能及时提示司机当前车辆的燃油经济性工作点，并通过实时和历史的动态数据分析，优化驾驶习惯节省油耗，对司机当前的操作给予直观评价，用来帮助驾驶者自己分析和提高驾驶能效，并起到培养驾驶员的经济驾驶习惯的作用，同时本发明还能降低发动机的维护成本，延长发动机的使用寿命。
针对本发明的目的，本发明提出的一种实时提示机动车能效状态的方法，包括以下步骤：
1)把包含微处理器、存储器、图形显示器、车辆数据总线接口的能效提示微电脑装置安装到汽车仪表台或中央控制台内；
2)从特定车辆动力装置的手册资料中查得最好工况下的车辆动力装置外特性曲线数据，以及其他工况下有效功率Ne、有效扭矩(又称净扭距)Me、小时耗油量GT或有效燃油消耗率Ge等随转速n的变化关系曲线数据，并在相同的坐标体系上进行叠加和图形编辑处理，如对等燃油消耗率线、目标最佳工作区域等进行标注，对不同能效区域用不同的颜色填充处理等，使图面直观简洁，便于司机区分能耗区间和明确工作目标，处理后得到的图形预先存贮在该能效提示微电脑装置的存储器中，并作为静态能效特性曲线背景图在其图形显示器上显示；
3)通过车辆数据总线接口连接车辆动力装置的电控单元，读取和记录该车辆动力装置当前工况下的转速n和总扭矩；
4)通过资料查得该特定车辆动力装置的阻力扭矩值并存储到该能效提示微电脑装置的存储器中，计算总扭矩减去阻力扭矩得到输出净扭矩Me；以当前工况下的转速为横坐标，以所述实际工况点的净扭矩为纵坐标，从而确定车辆动态工作点坐标为(n，Me)；
5)为了实现图形动态显示，将当前工况下的动态工作点坐标进行坐标转换得到对应的图形显示器像素坐标，即可在静态能效特性曲线背景图上，显示出所述车辆实际动态工作点的实时和历史位置，坐标转换可以采用线性转换等方法，以下公式即是其中一种线性转换法：
假设静态能效特性曲线背景图左下角原点坐标值(nmin，Memin)对应图形显示器像素坐标(Pxmin，Pymin)，该图右上角顶点坐标值(nmax，Memax)对应图形显示器像素坐标(Pxmax，Pymax)，则将当前工况下的动态工作点坐标(n，Me)转换为对应进行图形显示器像素坐标(Px，Py)绘出所述车辆实际动态工作点，其中：
Px＝(n-nmin)*(Pxmax-Pxmin)/(nmax-nmin)+Pxmin
Py＝(Me-Memin)*(Pymax-Pymin)/(Memax-Memin)+Pymin
针对本发明的目的，本发明还提出一种实时提示司机车辆能效状态的装置，该装置可安装于汽车仪表台或汽车中央控制台内，包括微处理器、存储器、图形显示器、连接车辆动力装置电控单元的数字通讯接口等组成，其装置可将特定车辆动力装置的能效特性曲线图预先存贮在存储器中，并作为静态能效特性曲线背景图形在所述图形显示器上显示，其装置可以与车辆动力装置的电控单元经数据总线链路相连，构成通信网络，读取和记录该车辆动力装置当前工况下的转速n和总扭矩，计算总扭矩减去阻力扭矩得到输出净扭矩Me；以当前工况下的转速为横坐标，以所述实际工况点的净扭矩为纵坐标，从而确定车辆动态工作点坐标为(n，Me)，即得到实时工作点(n，Me)，再在所述图形显示器上进行动态显示。
作为优选实施例，该装置可以是具有图形显示器的智能汽车仪表或导航仪。
由于采用以上技术方案，本发明能实时跟踪车辆动力装置工作点的移动，并能通过图形界面，直观显示其工作点在能效曲线上的位置，提示司机发动机是否处于最佳经济状态，还能通过历史数据分析，优化司机的驾驶习惯，从而提高车辆驾驶的经济性。
附图说明
下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种实时提示司机车辆能效状态的装置的结构框图；
图2为本发明中一车辆动力装置对应的动力特性表；
图3为本发明一种实时提示司机车辆能效状态的装置完整功率显示效果图(图中黑点为车辆动力装置实际工况点)；
图4为本发明一种实时提示司机车辆能效状态的装置简化的无功率显示效果图(图中黑点为车辆动力装置实际工况点)。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种实时提示司机车辆能效状态的装置，其可安装于汽车仪表台或汽车中央控制台内，包括设有能效提示图形显示器4的能效提示微电脑装置1、支持数字通信的车辆动力装置的电控单元6，能效提示微电脑装置1还包括微处理器2、存储器3，还设有连接车辆动力装置(传统车辆的发动机或新能源车辆的电动机)的电控单元5并读取该车辆动力装置转速和扭矩的数字通讯接口5，通过该数字通讯接口5能效提示微电脑装置1与该车辆动力装置的电控单元6经数据总线链路相连，构成通信网络，读取和记录该车辆动力装置当前工况下的转速n和总扭矩，计算总扭矩减去阻力扭矩得到输出净扭矩Me；以当前工况下的转速为横坐标，以所实际工况点的净扭矩为纵坐标，从而确定车辆动态工作点坐标为(n，Me)：得到实时工作点(n，Me)，再在图形显示器上进行动态显示。本实施例中，能效提示微电脑装置显示器为图形显示器，数据总线为J1939总线。
根据该装置实现的车辆能效实时显示方法，包括以下步骤：
1)把包含微处理器、存储器、图形显示器、车辆数据总线接口的能效提示微电脑装置安装到汽车仪表台或中央控制台内；
2)从特定车辆动力装置的手册资料中查得最好工况下的车辆动力装置外特性曲线数据，以及其他工况下有效功率Ne、有效扭矩(又称净扭距)Me、小时耗油量GT或有效燃油消耗率Ge等随转速n的变化关系曲线数据，并在相同的坐标体系上进行叠加和图形编辑处理，如对等燃油消耗率线、目标最佳工作区域等进行标注，对不同能效区域用不同的颜色填充处理等，使图面直观简洁，便于司机区分能耗区间和明确工作目标，处理后得到的图形预先存贮在该能效提示微电脑装置的存储器中，并作为静态能效特性曲线背景图在其图形显示器上显示；
3)通过CAN/J1939车辆数据总线接口，连接车辆动力装置的电控单元，读取和记录该车辆动力装置当前工况下的转速n和总扭矩；
4)通过资料查得该特定车辆动力装置的阻力扭矩值并存储到该能效提示微电脑装置的存储器中，计算总扭矩减去阻力扭矩得到输出净扭矩Me；以当前工况下的转速为横坐标，以所述实际工况点的净扭矩为纵坐标，从而确定车辆动态工作点坐标为(n，Me)(如图3、4所示)；
5)为了实现图形动态显示，将当前工况下的动态工作点坐标进行坐标转换得到对应的图形显示器像素坐标，即可在静态能效特性曲线背景图上，显示出所述车辆实际动态工作点的实时和历史位置，坐标转换可以采用线性转换等方法，以下公式即是其中一种线性转换法：假设静态能效特性曲线背景图左下角原点坐标值(nmin，Memin)对应图形显示器像素坐标(Pxmin，Pymin)，该图右上角顶点坐标值(nmax，Memax)对应图形显示器像素坐标(Pxmax，Pymax)，则将当前工况下的动态工作点坐标(n，Me)转换为对应进行图形显示器像素坐标(Px，Py)绘出所述车辆实际动态工作点，其中：
Px＝(n-nmin)*(Pxmax-Pxmin)/(nmax-nmin)+Pxmin
Py＝(Me-Memin)*(Pymax-Pymin)/(Memax-Memin)+Pymin
6)在能效图上，将黑点移动到当前工作点坐标指定的地方。显示效果见图3、图4。图中黑点实时跟踪车辆动力装置特性点的位置，当黑点处于顶部中心区域时动力装置输出功率大且能耗较小，是较经济区域。黑点越靠近该区域，经济性越好，从而给司机起到提示作用。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (3)

1.一种实时提示司机车辆能效状态的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)把包含微处理器、存储器、图形显示器、车辆数据总线接口的能效提示微电脑装置安装到汽车仪表台或中央控制台内；
2)从特定车辆动力装置的手册资料中查得最好工况下车辆动力装置的外特性曲线数据，以及其他工况下有效功率Ne、净扭距Me、小时耗油量GT或有效燃油消耗率Ge随转速n的变化关系曲线数据，并在相同的坐标体系上进行叠加和图形编辑处理，包括对等燃油消耗率线、目标最佳工作区域进行标注，对不同能效区域用不同的颜色填充处理，使图面直观简洁，便于司机区分能耗区间和明确工作目标，处理后得到的图形预先存贮在该能效提示微电脑装置的存储器中，并作为静态能效特性曲线背景图在其图形显示器上显示；
3)通过车辆数据总线接口连接车辆动力装置的电控单元，读取和记录该车辆动力装置当前工况下的转速n和总扭矩；
4)将该特定车辆动力装置的阻力扭矩值存储到该能效提示微电脑装置的存储器中，由总扭矩减去阻力扭矩得到输出净扭矩Me；以当前工况下的转速为横坐标，以实际工况点的净扭矩为纵坐标，从而确定车辆动态工作点坐标为(n，Me)；
5)为了实现图形动态显示，将当前工况下的动态工作点坐标进行坐标转换得到对应的图形显示器像素坐标，即可在静态能效特性曲线背景图上，显示出所述车辆实际动态工作点的实时和历史位置，坐标转换可以采用线性转换方法，以下公式即是其中一种线性转换法：
假设静态能效特性曲线背景图左下角原点坐标值(nmin，Memin)对应图形显示器像素坐标(Pxmin，Pymin)，该图右上角顶点坐标值(nmax，Memax)对应图形显示器像素坐标(Pxmax，Pymax)，则将当前工况下的动态工作点坐标(n，Me)转换为对应的图形显示器像素坐标(Px，Py)绘出所述车辆实际动态工作点，其中：
Px＝(n-nmin)*(Pxmax-Pxmin)/(nmax-nmin)+Pxmin
Py＝(Me-Memin)*(Pymax-Pymin)/(Memax-Memin)+Pymin。
2.一种实时提示司机车辆能效状态的装置，其特征在于：该装置安装于汽车仪表台或汽车中央控制台内，包括微处理器、存储器、图形显示器、连接车辆动力装置电控单元的数字通讯接口，该装置将特定车辆动力装置的能效特性曲线图预先存贮在存储器中，并作为静态能效特性曲线背景图形在所述图形显示器上显示，该装置与车辆动力装置的电控单元经数据总线链路相连，构成通信网络，实时读取和记录该车辆动力装置当前工况下的转速n和总扭矩，计算总扭矩减去阻力扭矩得到输出净扭矩Me；以当前工况下的转速为横坐标，以实际工况点的净扭矩为纵坐标，从而确定车辆动态工作点坐标为(n，Me)，即得到实时工作点(n，Me)，再在所述图形显示器上进行动态显示。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：该装置是具有图形显示器的智能汽车仪表或导航仪。
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