CN102564511A - 针对加减速过程的节油驾驶评价系统及算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对加减速过程的节油驾驶评价系统及算法；包含：废油量计算单元，废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、减速废油量计算单元和废油量处理及存储单元；信号存储单元连接至减速废油量计算单元；减速废油量计算单元连接至废油量处理及存储单元；废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中；减速废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次减速过程的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中；废油量处理及存储单元计算减速过程的总废油量。本发明可准确的计算出车辆加减速过程中的废油量。

Description

针对加减速过程的节油驾驶评价系统及算法

技术领域

本发明属于汽车电子控制领域，涉及一种针对加减速过程的节油驾驶评价系统，并提供一种针对加减速工程的节油驾驶评价算法。

背景技术

当前，世界面临能源和环境危机，汽车油耗和排放是造成能源、环境问题的一大因素，现代汽车技术很大部分关注于如何节油、减排，已取得了不错的成果。但是，驾驶员也是影响车辆油耗的重要因素，如果驾驶员的操作习惯不好，那么技术上再节油的车，可能也不会省油。本文针对加速和减速过程中驾驶员的操作习惯，提供一种节油驾驶评价系统，并提供一种节油驾驶评价算法。

现有技术中，节油驾驶评价系统如下几类：

1、针对驾驶员的驾驶习惯定性的给予评价。

2、独立的节油驾驶评价单元接受来自各传感器的相关信号，通过计算各种工况中的车辆行驶距离来定量评价。

3、节油驾驶评价单元植入导航仪中，通过车速信号和手动输入的车辆信息来计算耗油量，从而给出评价。

上诉几类系统都有其不足的地方。第一种系统结构简单，但只能给出定性的评价，评价结果不准确；第二种系统，节油驾驶评价单元独立，信号直接来自于传感器，会增加线束，从而增加了系统的复杂性，另外利用行车距离来定量评价驾驶节油性，不够直观；第三种系统结构较简单，但是有手动输入的车辆信息，操作不方便，同时评价结果也不够准确。

目前的涉及加减速过程中的节油驾驶评价算法。第一种，针对加速过程，通过判断一定车速下，加速踏板开度是否超过了设定的阀值，来判断驾驶员的操作是否节油，如果超过则评价为不节油，并记录下该过程中车辆所行驶的距离，该距离被定义为非节油驾驶距离，并把该距离信息反馈给驾驶员，让驾驶员比较直观的知道自己的操作对油耗的影响。第二种，针对减速过程，首先判断车辆是否处于减速过程，记录减速过程中车行驶的距离，把此距离和一个标定的节油减速驾驶中行驶的距离比较，以评价减速过程中驾驶员操作的节油性。

上述两种方案，都通过车辆行驶距离来评判加减速过程中驾驶员操作的节油性，这不能让驾驶员很直观的了解到自己的操作到底多消耗了多少燃油；另外，加速过程中，仅通过一定车速下的加速踏板开度大小来判断操作节油与否不尽准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对加减速过程的节油驾驶评价系统，它可以可准确的计算出车辆加减速过程中的废油量。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种针对加减速过程的节油驾驶评价系统；包含：废油量计算单元，废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、减速废油量计算单元和废油量处理及存储单元；信号存储单元连接至减速废油量计算单元；减速废油量计算单元连接至废油量处理及存储单元；废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中；减速废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次减速过程的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中；废油量处理及存储单元计算减速过程的总废油量。

本发明的有益效果在于：可准确的计算出车辆加减速过程中的废油量。废油量信息可通过语音和显示系统反馈给驾驶员，以使其清晰的了解到自己的操作浪费了多少燃油，从而有效改善其驾驶习惯；同时废油量也可以作为主动加速踏板的反馈信号，用以调节主动加速踏板中弹簧的刚度，调整驾驶员踩加速踏板的习惯，以达到节油的目的。

废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取的信息包括：车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、瞬时行驶距离、标定滑行距离图谱等。

废油量处理及存储单元连接至输出单元。

所述输出单元包括语音系统和/或显示系统和/或主动油门踏板。

本发明还提供了应用于上述针对加减速过程的节油驾驶评价系统的算法，包含如下步骤：

检测判断车辆是否处于减速区；

记录减速区的起始车速v0和退出车速vt；

计算减速区中车辆的实际减速距离；

根据减速区的起始车速和退出车速计算标定滑行距离；

根据实际减速距离和标定滑行距离计算废油量。

上述针对加减速过程的节油驾驶评价系统的算法，具体步骤包括：

步骤101、判断车速是否大于阀值，若是则进入步骤102，若否则退出流程，该车速阀值大于最低滑行车速，最低滑行车速是车辆自由滑行的最低车速；

步骤102、判断是否满足进入减速区的条件，若是则进入步骤103，若否则退出流程，该条件是加速踏板开度小于阀值且发动机转速大于阀值，加速踏板开度阀值取接近于0％的数值，发动机转速阀值取发动机怠速转速范围上限；

步骤103、储存初始减速车速v0，完成后进入步骤104；

步骤104、利用车内控制器，如发动机控制器，开始累计实际减速距离Sa，完成后进入步骤105；

步骤105、判断是否满足退出减速区的条件，若是则进入步骤106，若否则进入步骤107，该条件为加速踏板开度大于步骤102中的阀值；

步骤106、储存退出减速区时的车速vt，完成后进入步骤108；

步骤107、判断车速是否小于阀值，若是则进入步骤108，若否返回步骤105，该阀值取略大于最低滑行车速的值；

步骤108、停止车内控制器对真实减速距离的累计，可得到减速过程的真实减速距离Sa，完成后进入步骤109；

步骤109、根据减速区初始速度v0和退出速度vt计算标定滑行距离Sc，完成后进入步骤110；

步骤110、计算减速过程的废油量。

所述步骤110中减速过程的废油量计算公式为：废油量＝(α×Sc-Sa)×平均百公里油耗/100，计算完成后结束流程，α是修正系数，α值的确定在图例10中阐述，式中废油量的单位是升，Sc、Sa的单位是千米，平均百公里油耗的单位是升/百千米。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是节油驾驶评价系统结构图；

图2是显示实例示意图；

图3是节油驾驶评价算法概念图；

图4是节油驾驶评价算法流程图；

图5是标定滑行过程的“速度-距离”图谱；

图6是标定滑行距离计算示意图；

图7是标定滑行过程的“速度-距离”图谱表；

图8是因车速小于阀值(如5千米/小时)而退出减速区的减速过程图例；

图9是因加速踏板重新踩下而退出减速区的减速过程图例；

图10是α值的修正系数表。

具体实施方式

本发明提供一种节油驾驶评价系统。该系统包含一个废油量(驾驶习惯引起的浪费的耗油量)计算单元。废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信息存储单元、减速废油量计算单元和废油量处理及存储单元。废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中，包括：车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、瞬时行驶距离、标定滑行距离图谱等。减速废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次减速过程的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中。

废油量处理及存储单元可计算减速过程的总废油量，同时存储单元中的值可以按驾驶员需求被清零。废油量处理及存储单元中的废油量信息可以通过显示系统显示给驾驶员。废油量信息经处理，还可以让语音系统提醒驾驶员的操作习惯；如单次减速废油量超过一定阀值时可告知驾驶员“请缓慢踩踏加速踏板，同时注意提前减速”。废油量信息还可以反馈到主动油门踏板中，当单次减速废油量超过阀值时，增大主动油门踏板中的弹簧刚度，使驾驶员在踩加速踏板时感受到额外的力，从而避免过猛的踩踏加速踏板，以达到主动改善驾驶员操作习惯的目的。

本发明针对加减速过程的废油特性进行了分析：急加速废油是由于急加速伴随着急减速(迅速踩下制动踏板)，急减速使得加速过程产生的动能部分转化成制动装置上的摩擦热能浪费掉，这一部分动能是加速过程中多余产生的，产生这一部分多余动能的燃油量也即是加速过程中的废油量。因此，本发明把加速过程中的节油驾驶评价归结到减速过程中。车辆行驶过程中，当驾驶员对前方判断不及时时，会迅速踩下制动踏板进行紧急制动，车的很大一部分动能转化为制动装置上的热能浪费掉，这表明在制动前，一部分油耗用于产生过多的动能，这一部分油耗就是减速过程中的废油量。如果驾驶员判断准确，让减速提前，即早些松开加速踏板，然后让车辆自由滑行(不踩制动踏板，且自动变速箱处于D档或手动变速箱处于最高档的滑行过程)，就不会浪费车的动能，这是比较理想的节油减速过程。减速过程中，废油量的计算基于上述思想。

本发明提供的节油驾驶评价算法包含如下步骤：检测判断车辆是否处于减速区；记录减速区的起始车速v0和退出车速vt；计算减速区中车辆的实际减速距离；根据减速区的起始车速和退出车速计算标定滑行距离；根据实际减速距离和标定滑行距离计算废油量。

本发明可准确的计算出车辆加减速过程中的废油量。废油量信息可通过语音和显示系统反馈给驾驶员，以使其清晰的了解到自己的操作浪费了多少燃油，从而有效改善其驾驶习惯；同时废油量也可以作为主动加速踏板的反馈信号，用以调节主动加速踏板中弹簧的刚度，调整驾驶员踩加速踏板的习惯，以达到节油的目的。

图1是节油驾驶评价系统结构图，系统包含一个废油量计算单元。废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、减速废油量计算单元和废油量处理及存储单元。废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中，包括：车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、瞬时行驶距离、标定滑行距离图谱等。减速废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次减速过程的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中。废油量处理及存储单元可计算减速过程的总废油量，同时存储单元中的值可以按驾驶员需求被清零。

如图2所示，废油量处理及存储单元中的废油量信息可以通过显示系统显示给驾驶员，显示屏幕上可显示单次减速废油量和总减速废油量。废油量信息经处理，还可以让语音系统提醒驾驶员的操作习惯；如单次减速废油量超过一定阀值时可告知驾驶员“请缓慢踩踏加速踏板，同时注意提前减速”。废油量信息还可以反馈到主动油门踏板中，当单次减速废油量超过阀值时，增大主动油门踏板中的弹簧刚度，使驾驶员在踩加速踏板时感受到额外的力，从而避免过猛的踩踏加速踏板，以达到主动改善驾驶员操作习惯的目的。

图3是节油驾驶评价算法概念图，减速区起始点的判断条件为加速踏板开度小于阀值且发动机转速大于阀值，满足条件后，记录下当前车速v0，作为减速区起始车速。减速区的退出判断条件为加速踏板重新踩下(加速踏板开度大于阀值)或者车速小于阀值；当检测到减速区结束时，记录当前车速，作为减速区退出车速vt。利用车内的控制器，如发动机控制器，实时记录车辆处于减速区中的行驶距离Sa，作为实际减速距离。利用减速区起始车速v0和退出车速vt，计算出标定减速距离Sc，具体计算方法在后面阐述。标定滑行距离Sc和实际减速距离Sa的差值用于计算废油量。

图4是节油驾驶评价算法流程图。具体步骤描述如下：

步骤101判断车速是否大于阀值，若是则进入步骤102，若否则退出流程，该车速阀值大于最低滑行车速，最低滑行车速是车辆自由滑行的最低车速；步骤102判断是否满足进入减速区的条件，若是则进入步骤103，若否则退出流程，该条件是加速踏板开度小于阀值且发动机转速大于阀值，加速踏板开度阀值应取接近于0％的数值(加速踏板开度值为0％～100％)，表示加速踏板已被松开，如0.5％，发动机转速阀值取发动机怠速转速范围上限；步骤103储存初始减速车速v0，完成后进入步骤104；步骤104利用车内控制器，如发动机控制器，开始累计实际减速距离Sa，完成后进入步骤105；步骤105判断是否满足退出减速区的条件，若是则进入步骤106，若否则进入步骤107，该条件为加速踏板开度大于步骤102中的阀值；步骤106储存退出减速区时的车速vt，完成后进入步骤108；步骤107判断车速是否小于阀值，若是则进入步骤108，若否返回步骤105，该阀值取略大于最低滑行车速的值；步骤108停止车内控制器对真实减速距离的累计，至此，可得到减速过程的真实减速距离Sa，完成后进入步骤109；步骤109根据减速区初始速度v0和退出速度vt计算标定滑行距离Sc，具体计算方法在图例5～7中阐述，完成后进入步骤110；步骤110计算减速过程的废油量，计算公式为：废油量＝(α×Sc-Sa)×平均百公里油耗/100，计算完成后结束流程，α是修正系数，α值的确定在图例10中阐述，式中废油量的单位是升，Sc、Sa的单位是千米，平均百公里油耗的单位是升/百千米。

图5～图7是标定滑行距离Sc计算过程的图示。标定滑行过程：在高速路面和轮胎胎压正常的外部条件下，把车加速到最大车速，然后松开加速踏板，让车自由滑行，直到车速降到最低滑行车速。这个过程中利用车内控制器(如发动机控制器)每隔一段时间(100毫秒)记录一次车速和行车距离，利用记录下的车速和行车距离绘制成标定滑行过程的“速度-距离”图谱，为了保证图谱的准确性，可多次标定后，利用线性拟合得到最终的图谱，如图3所示。

标定滑行距离计算方法：如图6所示，在标定滑行过程的“速度-距离”图谱中分别查得实际减速过程中的初始速度(v0)和退出速度(vt)对应的行车距离S0和St；两者之差即是标定滑行距离Sc，即Sc＝St-S0。

标定滑行距离计算实例：在车内控制器中(如发动机控制器)“速度-距离”图谱的存储是以数组形式的，如图7所示；若v₀＝70(千米/小时)，v_t＝40(千米/小时)，可查得S₀＝0.015(千米)，S_t＝0.03(千米)，则Sc＝S_t-S₀＝0.015(千米)；又若v₀＝68(千米/小时)，v_t＝39(千米/小时)，可得

$S_0=0.015+\frac{0.07-0.068}{0.07-0.065}(0.017-0.015)=0.0162$ (千米)，

$S_t=0.03+\frac{0.04-0.039}{0.04-0.038}(0.031-0.03)=0.0305$ (千米)，则

Sc＝S_t-S₀＝0.0305-0.0162＝0.0143(千米)。

图8是因车速小于阀值(如5千米/小时)而退出减速区的减速过程图例。在车速为v0时松开加速踏板，进入减速区，车速逐渐减小，直到小于车速阀值退出减速区。实际减速过程中驾驶员会踩制动踏板，从而使得实际减速距离Sa小于标定滑行距离Sc。

图9是因加速踏板重新踩下(开度大于阀值)而退出减速区的减速过程图例。在车速为v0时松开加速踏板，进入减速区，达到目标车速vt后，重新踩下加速踏板，退出减速区。实际减速过程中驾驶员会踩制动踏板，从而使得实际减速距离Sa小于标定滑行距离Sc。

图10是α值的修正系数表。α的初设值是考虑车辆的差异性，取略小于1的值，如0.9；然后根据路面等级系数、胎压系数等进行修正，上述3个系数可通过标定得到。α修正值的计算公式如下：α修正值＝α初设值×路面等级系数×胎压系数。

本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (7)

1.一种针对加减速过程的节油驾驶评价系统；其特征在于，包含：

废油量计算单元，废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、减速废油量计算单元和废油量处理及存储单元；

信号存储单元连接至减速废油量计算单元；

减速废油量计算单元连接至废油量处理及存储单元；

废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中；

减速废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次减速过程的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中；

废油量处理及存储单元计算减速过程的总废油量。

2.如权利要求1所述的针对加减速过程的节油驾驶评价系统，其特征在于，废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取的信息包括：车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、瞬时行驶距离、标定滑行距离图谱。

3.如权利要求2所述的针对加减速过程的节油驾驶评价系统，其特征在于，废油量处理及存储单元连接至输出单元。

4.如权利要求3所述的针对加减速过程的节油驾驶评价系统，其特征在于，所述输出单元包括语音系统和/或显示系统和/或主动油门踏板。

5.如权利要求1所述的针对加减速过程的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，包含如下步骤：

检测判断车辆是否处于减速区；

记录减速区的起始车速v0和退出车速vt；

计算减速区中车辆的实际减速距离；

根据减速区的起始车速和退出车速计算标定滑行距离；

根据实际减速距离和标定滑行距离计算废油量。

6.如权利要求1所述的针对加减速过程的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤101、判断车速是否大于阀值，若是则进入步骤102，若否则退出流程，该车速阀值大于最低滑行车速，最低滑行车速是车辆自由滑行的最低车速；

步骤102、判断是否满足进入减速区的条件，若是则进入步骤103，若否则退出流程，该条件是加速踏板开度小于阀值且发动机转速大于阀值，加速踏板开度阀值取接近于0％的数值，发动机转速阀值取发动机怠速转速范围上限；

步骤103、储存初始减速车速v0，完成后进入步骤104；

步骤104、利用车内控制器，如发动机控制器，开始累计实际减速距离Sa，完成后进入步骤105；

步骤105、判断是否满足退出减速区的条件，若是则进入步骤106，若否则进入步骤107，该条件为加速踏板开度大于步骤102中的阀值；

步骤106、储存退出减速区时的车速vt，完成后进入步骤108；

步骤107、判断车速是否小于阀值，若是则进入步骤108，若否返回步骤105，该阀值取略大于最低滑行车速的值；

步骤108、停止车内控制器对真实减速距离的累计，可得到减速过程的真实减速距离Sa，完成后进入步骤109；

步骤109、根据减速区初始速度v0和退出速度vt计算标定滑行距离Sc，完成后进入步骤110；

步骤110、计算减速过程的废油量。

7.如权利要求1所述的针对加减速过程的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，所述步骤110中减速过程的废油量计算公式为：废油量＝(α×Sc-Sa)×平均百公里油耗/100，计算完成后结束流程，α是修正系数，α值的确定在图例10中阐述，式中废油量的单位是升，Sc、Sa的单位是千米，平均百公里油耗的单位是升/百千米。

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