CN102120454B - 用于运行车辆的方法、系统和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于在运行车辆(102)中使用的系统(100)。该系统包括配置成耦合于在该车辆内的发动机控制系统(204)的应答器(202)，该应答器进一步配置成确定该车辆的坐标，和配置成与该应答器通信的中央控制器(104)。该中央控制器进一步配置成从该应答器接收位置消息，其中该位置消息包括由该应答器确定的该车辆的该坐标，确定该车辆的当前行驶路线，接收关于该当前路线的地形数据，计算用于由该发动机控制系统使用的期望能量分配，以及传送该期望能量分配给该应答器，使得该发动机控制系统基于该期望能量分配控制发动机功能。

Description

用于运行车辆的方法、系统和设备
技术领域
本文描述的实施例大体上涉及车辆，并且更具体地涉及在控制混合动力车辆的能量消耗、排放减少和/或声音减小中使用的方法、系统和设备。
背景技术
至少一些已知的混合动力车辆使用包括嵌入式逻辑的控制系统，其程序化以基于在测试循环期间采集的一般使用统计数据改变能量的存储和/或消耗。具体地，至少一些已知的混合动力车辆控制系统包括嵌入式算法，其优化横跨一般性和/或宽范围的驾驶条件、例如在测试跑道上、在车辆运行的地区和/或国家中普遍的条件等的能量使用。然而，已知的算法不使用实时或近实时地点和/或条件信息来优化能量使用。结果，至少一些已知的混合动力车辆在正常运行条件下没有达到与在测试跑道运行期间观察到的一样的燃料效率。
发明内容
在一个方面，提供用于运行车辆的方法。该方法包括由中央控制器接收关于该车辆的位置数据和关于该车辆的当前路线的环境数据。该方法还包括使用该中央控制器基于该位置数据和环境数据计算期望能量分配，并且传送该期望能量分配给该车辆用于在控制发动机功能中使用。
在另一个方面，提供在运行车辆中使用的系统。该系统包括配置成耦合于在该车辆内的发动机控制系统并且确定该车辆的坐标的通信应答器。该系统还包括配置成与该通信应答器通信的中央控制器，其中处理器配置成从该通信应答器接收位置消息，其包括如由该通信应答器确定的车辆的坐标。该中央控制器还配置成确定该车辆的当前行驶路线，接收关于该当前路线的地形数据，计算用于由发动机控制系统使用的期望能量分配，并且传送该期望能量分配给该通信应答器，使得该发动机控制系统基于该期望能量分配控制该车辆的发动机功能。
在另一个实施例中，提供用于在确定车辆的期望能量分配中使用的控制器。该控制器包括配置成存储该车辆的至少一个之前的行驶路线的存储器和耦合于该存储器的处理器。该处理器配置成从该车辆接收地点数据，基于该地点数据和该之前的路线确定当前路线，接收环境数据，基于该当前路线和该环境数据计算该期望能量分配，并且传送该期望能量分配给该车辆用于在控制发动机功能中使用。
附图说明
本文描述的实施例可通过与附图结合参考下列说明更好地理解。
图1是可用于控制车辆中的能量消耗和/或能量产生的示范性系统的高位示意图；
图2是在图1中示出的系统的示范性电架构的示意框图；以及
图3是图示用于使用在图1和2中示出的系统控制车辆中的能量消耗的示范性方法的流程图。
具体实施方式
本文描述的是便于在车辆(例如混合动力车辆、电动车辆和/或任何其他适合的车辆等)中基于实时或近实时的环境和驾驶因素分配能量的方法、系统和设备的示范性实施例。根据本发明优化能量分配便于为操作者增加燃料经济性和/或使关于驾驶模式和行为的信息能够被获得。增加燃料经济性便于减小操作者要求的燃料购买量，同时获得关于驾驶模式和行为的信息便于改进之后的车辆设计和/或基于基于使用的费用和/或基于行为的费用减少保险费。交通图(trafficpattern)可被测量和/或优化。此外，获得这样的信息便于通知交通事故的紧急服务、在盗窃事件中定位车辆和/或提供推荐，例如提高燃料经济性的驾驶速度和/或在低燃料警报情况下的加燃料地点等。
本文描述的方法、系统和设备的示范性技术效果包括下列中的至少一个：(a)由中央控制器接收关于混合动力车辆的位置的位置数据，包括该混合动力车辆的纬度坐标和/或经度坐标和海拔；(b)从该混合动力车辆接收能量使用数据，包括燃料效率、平均速度和/或平均加速度；(c)使用该中央控制器基于存储在存储器中的之前的路线和/或基于位置数据确定该混合动力车辆的当前路线；(d)由该中央控制器接收关于该混合动力车辆的当前路线的环境数据，包括天气数据、交通数据和/或地形数据；(e)基于当前或预测的路线、海拔和/或环境数据计算用于由该混合动力车辆使用的期望能量分配；以及(f)由该混合动力车辆基于该期望能量分配控制发动机功能以优化燃料效率和/或存储的能量数量。
图1是用于在控制混合动力车辆102中的能量消耗和/或能量产生中使用的示范性系统100的高位示意图。在该示范性实施例中，系统100还包括至少一个中央控制器104和多个地球定位卫星106，例如全球定位系统(GPS)卫星。在备选实施例中，系统100包括多个地面单元(terrestrial element)，例如蜂窝网络节点等。
此外，在示范性实施例中，混合动力车辆102包括耦合于应答器的发动机控制系统(两者都未在图1中示出)。该发动机控制系统监测并且控制用于推进混合动力车辆102的多个动力系(powertrain)的运行方面，包括燃料动力系和混合动力系(两者都未示出)。更具体地，该发动机控制系统按需要调整燃料发动机和一个或多个电动机(都未示出)以确保由内部运行因素和/或外部运行因素引起的需求被满足。这样的内部运行因素可包括(但不限于仅包括)变速杆位置、加速器使用和/或车辆速度。这样的外部运行因素可包括(但不限于仅包括)天气条件、交通条件、地形条件和/或混合动力车辆102运行的海拔。该发动机控制系统还控制逆变器和转换器(两者都未示出)的运行，它们平衡混合动力车辆102的功率需求。更具体地，并且在示范性实施例中，该发动机控制系统控制燃料动力系和混合动力系的使用以便于优化能量使用和/或能量平衡，使得混合动力车辆102在最佳时间段期间产生新的电能用于存储并且在其他最佳时间段期间使用存储的电能，如下文更详细地描述的。
应答器与卫星108和/或任何适合的地面通信网络通信以采用三个维度(即纬度、经度和海拔)确定混合动力车辆102的位置。更具体地，在示范性实施例中，应答器从卫星108接收消息，并且确定每个消息的传送时间。基于接收的每个消息的传送时间，应答器计算应答器和发送该消息的每个卫星108之间的距离。应答器使用三角测量技术以确定混合动力车辆102的位置。在备选实施例中，应答器从地面蜂窝网络内的多个节点接收位置数据，并且使用三角测量技术以确定混合动力车辆102的位置。应答器然后通过例如无线通信来传送混合动力车辆102的位置到控制器104。
除接收混合动力车辆102的位置外，控制器104还通过例如互联网108接收多个另外的数据元素。更具体地，控制器104向已知数据库、互联网网站和/或其他适合的数据源(都未示出)查询环境数据(例如但不限于道路条件、天气数据、交通数据、地形数据、红绿灯当前和/或将来的状态和/或任何其他适合的外部运行因素等)。如在下文更详细地说明的，控制器104计算由发动机控制系统使用的期望能量分配以便于控制混合动力车辆102的发动机功能。
图2是系统100的示范性电架构200的示意框图。在示范性实施例中，混合动力车辆102包括通过内部网络206耦合于例如GPS应答器或蜂窝应答器等应答器202的发动机控制系统204。内部网络206可体现为串行网络、光纤网络、计算机总线和/或实现应答器202和发动机控制系统204之间的通信的任何其他适合的网络。在一些实施例中，应答器202与多个GPS卫星106通信以确定混合动力车辆102的位置。在备选实施例中，应答器202与地面蜂窝网络通信以确定混合动力车辆102的位置。此外，在一些实施例中，应答器202存储数据，例如位置数据(其包括纬度和经度坐标并且包括海拔数据)、如由导航系统(未示出)限定的之前行驶的路线、能量使用数据(其包括燃料经济性数据、加速数据和/或任何其他适合的或相关数据)。在示范性实施例中，发动机控制系统204包括处理器208和耦合于处理器208的存储器210。存储器210存储数据，例如包括GPS坐标并且包括海拔数据的位置数据等。此外，存储器210存储数据，例如如由导航系统(未示出)限定的之前的行驶路线等。此外，存储器210存储数据，例如包括燃料经济性数据、加速数据和/或任何其他适合的或相关数据的能量使用数据。应该理解发动机控制系统204可包括多个处理器208和/或多个存储区210。在备选实施例中，存储器210不包括在发动机控制系统204中，而相反嵌入混合动力车辆102的电子设备内。在备选实施例中，混合动力车辆102还包括实现将混合动力车辆102的位置传送到中央控制器104的无线发送器(未示出)。在一些实施例中，该无线发送器还传送之前行驶的路线和/或能量使用数据到控制器104。
在示范性实施例中，控制器104包括处理器212和通过系统总线216耦合于处理器212的存储器214。应该理解控制器104可包括多个处理器212和/或多个存储区214。此外，在示范性实施例中，控制器104包括通过系统总线216耦合于处理器212和存储器214的应答器接口218。应答器接口218通过无线协议与应答器202无线通信，该协议例如但不限于无线接入协议(WAP)、WAP二进制XML(WBXML)、无线标记语言(WML)或可扩展超文本标记语言移动概要(XHTML MP)等。另外，应答器接口218使用例如但不限于码分多址接入(CDMA)、时分多址接入(TDMA)、微波、国际移动电信-2000(3G)、802.11n等物理层通信协议来无线通信。然而，任何适合的无线通信协议可用于实现应答器202和应答器接口218之间的通信。在示范性实施例中，控制器104还包括通过系统总线216耦合于处理器212和存储器214的网络接口220。网络接口220使用任何适合的通信协议实现控制器104和互联网108之间的通信。
图3是图示用于控制例如混合动力车辆102(在图1和2中示出)等混合动力车辆中的能量消耗的示范性方法的流程图300。参照图2，并且在示范性实施例中，中央控制器104接收302关于混合动力车辆102的位置的位置数据。具体地，应答器202例如在周期基础上使用三角测量分析确定混合动力车辆102的位置。该三角测量分析可涉及从GPS卫星106接收的GPS消息或从地面蜂窝网络接收的消息。该位置数据包括纬度和经度坐标以及指示混合动力车辆102的海拔的数据。控制器104以预定频率(例如每分钟等)接收位置数据。应答器202通过无线通信协议传送位置数据到应答器接口218。在备选实施例中，混合动力车辆102包括传送位置数据到应答器接口218的无线发送器。
此外，在示范性实施例中，控制器104还从混合动力车辆102接收304能量使用数据。更具体地，处理器208通过应答器202传送能量使用数据到应答器接口218，其包括燃料经济性数据，例如但不限于每加仑燃料英里数、平均或均值加速度和/或任何其他适合的数据。在示范性实施例中，控制器104存储306位置数据和能量使用数据在存储器214中。具体地，由控制器104接收的每个消息包括唯一混合动力车辆标识符。处理器212确定来自消息的混合动力车辆标识符，存储每个消息在存储器214中，并且将每个消息与混合动力车辆标识符关联。此外，存储器214存储混合动力车辆102的之前路线，其中每个之前的路线包括例如纬度和经度坐标以及海拔等位置数据。
在示范性实施例中，控制器104基于位置数据确定308混合动力车辆102的当前路线。更具体地，处理器212比较从应答器202接收的位置数据与存储的并且与混合动力车辆102的之前路线关联的纬度和经度坐标或任何其他适合的位置坐标。在一些实施例中，处理器212比较从通信应答器202接收的位置数据与存储的与其他混合动力车辆102关联的GPS坐标以用于在确定交通数据和/或交通堵塞数据中使用。在示范性实施例中，处理器212比较当前路线与存储在存储器214中的之前路线。如果当前路线匹配之前的路线，处理器212将之前路线识别为当前路线。如果当前路线不匹配之前路线，处理器212继续存储每个接连的位置数据消息在存储器214中并且将数据与新保存的路线关联。在备选实施例中，处理器212指定概率给许多可能的路线中的每个，并且使用例如概率优化算法确定最可能的路线。
在控制器104确定混合动力车辆102的当前路线后，控制器104接收310关于当前路线的环境数据。如上文描述的，该环境数据可包括天气数据、交通数据和/或地形数据。天气数据的示例包括(但不限于仅包括)例如平均风速或阵风风速等风数据、温度数据和/或降水数据，例如大气压、未来降水概率和/或之后之前降水量等。交通数据的示例包括(但不限于仅包括)沿给定距离的平均车速和/或在两点之间的平均行驶时间。交通数据的另外示例包括沿当前路线的即将到来的转弯和/或小山、沿当前路线的已知速度限制、一天的时间和/或沿当前路线的已知学校区域约束。地形数据的示例包括(但不限于仅包括)两点之间的道路的倾斜度或陡度。应该注意到上文的示例仅是示范性的并且不意在限制可能如本文描述的使用的天气数据、交通数据和/或地形数据的类型或值。
在示范性实施例中，控制器104计算312用于由发动机控制系统204使用的期望能量分配。具体地，处理器212基于混合动力车辆102的当前路线、混合动力车辆102的海拔、环境数据和/或能量使用数据计算该期望能量分配。控制器104然后传送314该期望能量分配到混合动力车辆102。具体地，处理器212传送该期望能量分配到应答器202。应答器202接收并且传送该期望能量分配给处理器208。在一些实施例中，处理器212基于混合动力车辆102的当前路线、混合动力车辆102的海拔、环境数据和/或能量使用数据的不同组合计算多个期望能量分配。在这样的实施例中，处理器212基于可能的燃料经济性和/或任何其他期望的度量确定优选能量分配并且传送314该优选能量分配到混合动力车辆102。在另一个实施例中，发动机控制系统204使用一个或多个发动机部件(未示出)的已知或估计的寿命值，并且基于这样的值(代替期望的燃料经济性或作为其的补充)确定优选能量分配。
在示范性实施例中，发动机控制系统204基于期望能量分配控制316发动机功能。例如，发动机控制系统204在上坡行驶时可对一个或多个电池(未示出)充电并且使用燃料动力系来推进以形成能量储备。在另一个示例中，当下坡行驶时发动机控制系统204使用混合动力系用于推进并且还通过制动再生(brake regeneration)对该一个或多个电池充电。
此外，在示范性实施例中，控制器104确定混合动力车辆102的例如备选路线等新路线，其实现更佳的能量分配。在这样的实施例中，控制器104至少部分基于当前路线和环境数据确定新路线。例如，如果控制器104接收指示混合动力车辆102的目前位置和目的地点之间的增加的行驶时间的行驶数据，控制器104基于由混合动力车辆102和/或其他混合动力车辆102使用的便于减少行驶时间的之前路线确定新的路线。此外，控制器104基于该新路线计算新的期望能量分配，并且传送该新的期望能量分配和新路线到混合动力车辆102。在备选实施例中，控制器104确定混合动力车辆102的例如备选路线等新路线，其在燃料成本、时间成本方面和/或在混合动力车辆102的部件的磨损方面对于用户或操作者是更加成本有效的。例如，发动机控制系统204向操作者呈现与第一时间和/或第一燃料成本关联的第一路线和与第二时间和/或第二燃料成本关联的第二路线。操作员可基于更有优势的时间和/或成本选择使用第二路线。此外，在一些实施例中，控制器104确定各包括驾驶员指定的终点的一个或多个新路线以增加能量消耗。例如，这样的路线可包括围绕交通的附加里程，或可包括对于环境顾虑的相近障碍物，例如逆风等。
在一些实施例中，术语“混合动力车辆”一般指包括多个能量来源的车辆，例如用于提供推进力给该车辆的一个或多个电动机。用于推进电动车辆的能量可来自各种来源，例如但不限于车载可充电电池和/或车载燃料电池。在一个实施例中，混合动力车辆是混合动力电动车辆，其捕捉并且存储由制动产生的能量。此外，当休息时混合动力电动车辆使用存储在例如电池等电源中的能量继续运行以节省燃料。一些混合动力电动车辆能够通过把插头插入例如一般电力插口等电力插座对电池充电。这样的车辆无限制地包括汽车、卡车、公共汽车、机车和/或摩托车。上文的示例仅是示范性的，并且从而不意在采用任何方式限制术语“混合动力车辆”的定义和/或含义。
在一些实施例中，术语“处理器”一般指任何可编程系统，其包括系统和微控制器、精简指令集电路(RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路(PLC)和能够执行本文描述的功能的任何其他电路或处理器。上文的示例仅是示范性的，并且从而不意在采用任何方式限制术语“处理器”的定义和/或含义。
在一些实施例中，术语“控制器”一般指用于在计算环境中使用的任何装置或设备，其包括服务器、工作站、个人计算机、膝上型计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话或智能电话或任何其他适合的装置或设备。上文的示例仅是示范性的，并且从而不意在采用任何方式限制术语“控制器”的定义和/或含义。
用于在例如混合动力车辆、电动车辆和/或任何其他适合的车辆等车辆中基于实时或近实时的环境和行驶因素分配能量的设备、系统、方法和计算机可读存储介质的示范性实施例在上文详细描述。该设备、系统、方法和存储介质不限于本文描述的特定实施例，而相反这些方法的操作和/或系统和/或设备的部件可独立地和与本文描述的其他操作和/或部件分开地被利用。此外，描述的操作和/或部件还可与其他系统、方法和/或设备结合来限定或使用，并且不限于仅与如本文描述的系统、方法和存储介质一起实施。
此外，在本文图示和描述的本发明的实施例中的执行顺序或操作表现不是必不可少的，除非另外规定。即，操作可采用任何顺序进行，除非另外规定，并且本发明的实施例可包括另外的或比本文公开的那些更少的操作。例如，预期在另一个运行之前、与其同时或在其之后执行或进行特定操作是在本发明的方面的范围内。相似的，上文描述的操作的执行或表现可由本文描述的系统和/或设备的任何结构进行，除非另外规定。
当介绍本发明的方面或其实施例的元件时，冠词“一”、、“该”和“所述”意在表示存在一个或多个该元件。术语“包括”、“包含”和“具有”意在为包括性的并且表示可存在除列出的元件外的附加元件。
该书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳模式，并且也使本领域内任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他示例如果它们具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。
部件列表
  100   系统   102   混合动力车辆
  104   控制器   106   GPS卫星
  108   互联网   200   示范性电架构
  202   应答器   204   发动机控制系统
  206   互联网网络   208   处理器
  210   存储器   212   处理器

Claims (7)

1. 一种用于在运行车辆中使用的系统，所述系统包括：
配置成耦合于所述车辆内的发动机控制系统的应答器，所述应答器进一步配置成确定所述车辆的坐标；以及
位于所述应答器的远程位置且配置成与所述应答器通信的中央控制器，所述中央控制器进一步配置成：
从所述应答器接收位置消息，其中所述位置消息包括由所述应答器确定的所述车辆的坐标；
确定所述车辆的当前行驶路线；
接收关于当前路线的地形数据；
计算用于由所述发动机控制系统使用的期望能量分配；以及
传送所述期望能量分配给所述应答器，使得所述发动机控制系统基于所述期望能量分配控制发动机功能。
2. 如权利要求1所述的系统，其中所述中央控制器配置成基于所述当前路线和所述地形数据计算所述期望能量分配。
3. 如权利要求1所述的系统，其中所述位置消息包括由所述应答器确定的所述车辆的海拔，所述中央控制器进一步配置成基于所述当前路线、所述地形数据和所述海拔计算所述期望能量分配。
4. 如权利要求1所述的系统，其中所述中央控制器包括配置成存储所述车辆的至少一个之前的行驶路线的存储器，所述中央控制器进一步配置成基于包括在所述位置消息中的坐标之间的比较和与包括在至少一个之前路线中的坐标的比较来确定所述当前行驶路线。
5. 如权利要求1所述的系统，其中所述中央控制器进一步配置成：
接收关于当前路线的天气数据和交通数据中的至少一个；以及
基于所述天气数据和交通数据中的至少一个、所述当前路线以及所述地形数据来计算所述期望能量分配。
6. 如权利要求1所述的系统，其中所述中央控制器进一步配置成：
从所述车辆接收能量使用数据；以及
基于所述当前路线、所述地形数据和所述能量使用数据来计算所述期望能量分配。
7. 如权利要求1所述的系统，其中所述中央控制器进一步配置成根据由所述车辆推进所使用的能量和由所述车辆产生以用于存储的能量的期望分配来计算期望能量分配。
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