CN102607581A - 用于优化车辆的行驶路线的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于优化车辆的行驶路线的系统和方法。车辆包括动力源、能量储存装置、导航系统和控制器。动力源被配置为驱动车辆。能量储存装置被配置为向动力源供应能量。导航系统包括存储单元。控制器被配置用于确定在多条道路和路段上行驶的车辆的经优化的路线，其作为车辆的动力系限制的函数。车辆的经优化的路线可以在可视显示屏上展现给车辆的驾驶员。

Description

用于优化车辆的行驶路线的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于优化车辆的行驶路线的系统和方法。
背景技术
车辆使用用于推进的各种动力源。这些动力源可以包括内燃机和/或一个或多个电马达或燃料电池。
每个动力源通常需要能量储存装置，该能量储存装置被配置用于接收和储存能量、以及供应被储存的能量以操作动力源。储存在能量储存装置内的特定量的能量通常操作车辆持续有限的行驶里程。这种行驶里程通常取决于一些因素，所述因素可与车辆本身、以及道路和天气条件有关。此外，车辆操作者的驾驶风格也可以影响车辆可获得的行驶里程。
发明内容
一种优化在多条道路上行驶的车辆的路线的方法包括将关于多条道路的信息记录在存储单元中，所述信息包括：多个路段的地理位置；关于所述多个路段的地形信息；和限定在所述多条道路中的一条和所述多个路段中的至少两个之间的至少一个交叉路口。识别车辆在将来可能要行驶的多个路段中的至少一个。车辆的动力系限制被确定，车辆在将来可能要行驶的多个路段中的至少一个用车辆的经确定的动力系限制来建模，以预测车辆是否可以在车辆可能要行驶的多个路段中的所述至少一个上行驶而没有车辆运行性能的明显降低。识别车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的至少一个。识别限定在车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的经识别的至少一个和车辆当前正在行驶的多条道路中的所述一条之间的交叉路口。关于交叉路口的位置，车辆的驾驶员被提醒，在此交叉路口处车辆可以进入车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个。
车辆包括动力源、能量储存装置和导航系统。动力源被配置为驱动车辆。能量储存装置被配置为向动力源供应能量。导航系统包括存储单元和控制器。控制器被配置用于将关于多条道路的信息记录在存储单元中，所述信息包括：多个路段的地理位置，关于所述多个路段的地形信息，和限定在所述多条道路中的一条与所述多个路段中的至少两个之间的至少一个交叉路口。控制器还被配置用于将车辆在地理上定位在多条道路中的所述一条上；识别车辆在将来可能要行驶的所述多个路段中的至少一个；及确定能量储存装置的充电状态(SOC)以评估车辆的动力系限制。此外，控制器被配置用于将车辆在将来可能要行驶的多个路段中的所述至少一个和车辆的经确定的动力系限制建模，以预测车辆是否可以在车辆可能要行驶的多个路段中的所述至少一个上行驶而没有车辆运行性能的明显降低。控制器还被配置为识别车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的至少一个，及配置为定位限定在车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的经识别的至少一个与车辆当前正在行驶的多条道路中的所述一条之间的交叉路口。此外，控制器被配置为提醒车辆的驾驶员交叉路口的位置，在此交叉路口处车辆可以进入车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将通过用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图而显而易见。
附图说明
图1是具有被配置用于向驾驶员提供经优化的行驶路线的导航系统的车辆的示意性平面图；
图2是被配置用于向车辆的驾驶员传达经优化的行驶路线的可视显示的视图；
图3是被配置用于向车辆的驾驶员传达经优化的行驶路线的可视显示的另一可视显示的视图；及
图4是示出用于优化车辆的行驶路线的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中，相同的附图标记在若干幅视图中表示相同或相似的部件，图1示出包括动力源12、能量储存装置14和导航系统16的车辆10。动力源12被配置为驱动或以其他方式推动车辆10。能量储存装置14被配置为向动力源12供应能量。能量储存装置14可以是电池、燃料箱等。
车辆10可以是内燃机车辆或电动车辆(EV)，诸如电池电动车辆(BEV)、燃料电池车辆、混合电动车辆(HEV)等。一些车辆的性能可能具有局限性。该局限性可能是，例如，由于能量储存装置14的充电状态(SOC)对于动力源12不足以产生足够的功率将车辆10推动或驱动到具有高坡度的道路22上而引起的。所述性能还可能受车辆10的货物负载限制。被限制的性能可以影响车辆10在一些极端道路22(例如，具有高坡度的道路)上的运行。例如，在一些极端道路22上驾驶车辆10可以使得车辆10比张贴的速度限制行驶得更慢，和/或完全停止。选择非极端的可替换道路可以最小化这些限制对车辆10的性能的影响，其可以防止车辆10的驾驶员在极端道路22上变得有顾虑和/或感到出丑。
导航系统16被配置用于确定经优化的行驶路线和/或将其提供给车辆10的驾驶员。导航系统16可以包括存储单元(memory location)18和控制器20或以其他方式操作地连接到存储单元18和控制器20。在一个实施例中，存储单元18被布置为远离导航系统16，从而导航系统16被配置为远程访问存储单元18，即，有线地、无线地访问等。关于多条道路22的信息被记录在存储单元18中，所述信息包括地图24、多个路段26的地理位置、关于多个路段26的地形信息、至少一个交叉路口28、30和张贴的速度限制。地形信息包括道路坡度，车辆10需要爬上该坡度以便穿越道路22和/或路段26。
控制器20包括算法100，该算法提供确定车辆10的经优化的行驶路线的方法，如下面更详细地解释的。控制器20可以被配置为数字计算机，该数字计算机通常包括微处理器或中央处理单元(CPU)、至少一个存储装置、高速时钟、模拟-数字(A/D)和数字-模拟(D/A)电路、和输入/输出电路与装置(I/O)，以及适当的信号调节和缓冲电路。存储装置可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)等。应该意识到，多于一个算法可以被包括在控制器20中。驻于控制器20中、或可由此访问的多个算法100(包括如在下面关于图1描述的算法100)可以被储存并执行以提供各自的功能。算法被配置为自动地采样和存档车辆统计信息(例如能耗和行进的距离)的预先确定的集合，连同任何其它附加的车辆10和/或环境信息。采样和存档可以是连续的或以预先定义的时间间隔，如本领域技术人员已知的。
通常，计算系统和/或装置，诸如CPU，可以使用任何数量的计算机操作系统且通常包括计算机可执行指令，其中该指令可通过诸如以上列出的一个或多个计算装置执行。计算机可执行指令可以从使用各种已知的编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解释，所述编程语言和/或技术包括但不限于(单独或接合使用)JavaTM、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等。通常，处理器(例如，微处理器)从例如存储器、计算机可读介质等接收指令，并执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括一个或多个此处描述的过程。这种指令和其他数据可使用各种已知的计算机可读介质储存和传输。
计算机可读介质(还称为处理器可读介质)包括参与提供可被计算机(例如，计算机的处理器)读取的数据(例如指令)的任何非瞬时(例如，有形)介质。这种介质可以采用许多形式，包括但不限于，非易失介质和易失介质。非易失介质可以包括，例如，光盘或磁盘及其它持续存储器。易失介质可以包括，例如，通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这种指令可以由一个或多个传输介质传输，所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光学纤维，包括包含联接到计算机处理器的系统总线的线。计算机可读介质的普通形式包括，例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔的图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、任何其它存储芯片或编码磁带、或计算机可以从其读取的任何其它介质。
导航系统16可以可选地包括信息通讯业务单元32和/或可视显示屏34。更具体地，在一个实施例中，控制器20可以将统计信息传送到信息通讯业务单元32。作为非限制性实施例，信息通讯业务单元32可以使用
Figure BDA0000132275980000041
Figure BDA0000132275980000042
移动电话或其它合适的系统等。信息通讯业务单元32可以被配置为监视、记录和传输关于车辆10由驾驶员操作的统计信息。信息通讯业务单元32还可以被配置为监视内部通讯，诸如监视在控制器20的各分布式控制模块之间的总线通信，这在控制器20也被如此配置时是这样的。统计信息可以从存储单元18被传输到远端站，或被记录和保留在存储单元18内用于后面的访问和处理。如下所述，车辆10可以装备有可视显示屏34，其适于以地图24、文本消息、电子邮件、超文本传输协议(HTTP)链接等的形式显示消息。电动车辆10还可以装备有扬声器29，该扬声器被配置用于向车辆10的驾驶员提供音频消息和提醒。
仍参考图1，存储单元18可以包括RAM和ROM。ROM可以包括导航系统16的基本操作系统，和/或通常需要持久储存和快速可访问性的任何其它所需的数据、通信协议及操作参数。RAM的功能可以包括车辆10的车辆性能值和其它操作数据的处理和储存，如下所述。导航系统16还可以包括电源电路、全球定位系统(GPS)电路和输入/输出(I/O)接口，如本领域中所理解的。
仍参考图1，系统可以包括一个或多个传感器38，该传感器38被配置为收集车辆10性能值和描述驾驶员的独特驾驶行为的数据。来自传感器38的数据可以包括但不限于描述车辆10速度历史，采暖、通风和空调设备(HVAC)使用历史，车辆10的位置历史，车辆10被操作期间的日期时刻，里程表读数，货物负载等的信息。来自传感器38的数据由控制器20使用，以自动计算关于能量储存装置14的SOC或能量容量的范围。例如，控制器20可以生成或编译用于传输到远端站和/或用于车载储存及存档在存储单元18中的统计信息。
统计信息在一时间段内对车辆10和/或其任何驾驶员(一个或多个)是特定的，并还可以包括而不限于：在特定时间段上的平均燃料消耗或平均车辆速度；描述在特定时间段上获得小于预先确定的燃料消耗量的行驶的百分比的累积密度函数图；示出在特定时间段上的燃料消耗的分布的概率密度函数图；示出在特定时间段上获得大于临界距离的行驶的百分比的累积密度函数图；示出在特定时间段上的行驶距离的分布的概率密度函数图；和城市行驶燃料消耗，其被定义为，在特定时间段上在给定的关键操作周期上的平均车辆速度低于特定车辆速度的所有行驶的平均燃料消耗。
统计信息还可以包括：公路行驶燃料消耗，其被定义为，在特定时间段上在给定的关键周期上的平均车辆速度高于特定速度的所有行驶的平均燃料消耗；城市行驶燃料消耗除以车辆标注城市燃料消耗；公路驾驶员强度因子，其被定义为公路行驶燃料消耗除以车辆标注城市燃料消耗；综合驾驶员强度因子，其被定义为平均燃料消耗除以车辆标注综合燃料消耗；当地电业费用；汽油的当前和/或预计平均价格；等。
参考图4，并一起参考图1-3，算法100可以由控制器20执行并包括步骤112-132。在步骤110处，关于道路22的信息被储存在存储单元18中。该信息包括多条道路22和路段26的地理位置，及关于该多条道路22和路段26的地形信息。该信息还包括至少一个交叉路口28、30，即“决策点”，所述交叉路口被限定在至少两个路段26和至少一条道路22之间。路段26被限定在一对交叉路口28、30之间，如在图2和3中示出的。路段26是道路22的从道路22延伸并返回到道路22(即迂回路)、或从道路22通向不同道路22的部分。由此，交叉路口28、30是一条或多条道路22之间的连结处，在此处道路22分成一个或多个路段26，给车辆10的驾驶员提供做出决策的选项，即决策留在对应于当前正在行驶的道路22的路段26或离开当前正在行驶的道路22并改变到另一路段26。交叉路口28、30可以包括第一交叉路口28和第二交叉路口30。第一交叉路口28被限定在车辆10可能要行驶的路段26和车辆10当前正在行驶的道路22之间。第二交叉路口30被限定在车辆10可能要行驶的路段26和车辆10在将来(即，在车辆穿越或以其他方式离开多个路段26中的一个之后)可能要行驶的至少一条道路22之间。相应地，路段26在第一交叉路口28和第二交叉路口30之间延伸。
在步骤110处，车辆10在其中一条道路22上行驶，如在图2和3中示出的。在步骤112处，车辆10在地理上定位在道路22上。地理位置可以是车辆10的地理坐标，即，纬度和经度。地理位置可以使用定位系统确定，定位系统诸如GPS系统、小区定位系统(cell location system)、射频定位系统和/或任何其它定位系统，如本领域技术人员已知的。参考图2和3，代表车辆10的图标31被显示在地图24上，以表示车辆10相对于道路22的位置。
在步骤114处，车辆10在将来要行驶的至少其中一个路段26被识别。更具体地，基于车辆10的经识别的地理位置，作出关于车辆10要行驶的道路22的即将到来的路段26或在第一交叉路口28处与车辆10正在行驶的道路22交叉的路段26的判断，如在图2和3中示出的。此外，在车辆10行驶在至少一个路段26上之后，车辆10可能要行驶的至少一条道路22也可以被识别。
车辆10的动力系限制在步骤116处被确定。动力系限制可包括但不限于能量储存装置14的能量容量(例如SOC)、车辆10内的货物负载、外部温度、天气条件、高度、张贴的速度限制、道路22和/或路段26的坡度等。动力系限制是可以对动力源12的能量输出有影响的那些操作变量。
在步骤118处，车辆10在将来可能要行驶的每一个路段26与车辆10的被确定的动力系限制一起被建模，以便于预测车辆10是否可以在至少一个路段26上行驶而没有车辆10运行性能的明显降低。
在步骤120处，基于被确定的动力系限制，作出关于车辆10是否可以以至少大致等于张贴的速度限制的车辆速度运行的判断。如果基于被确定的动力系限制确定关于车辆10可以以至少大致等于张贴的速度限制的车辆速度运行，则开始步骤114。作为非限制性实施例，如果车辆10的SOC和道路坡度使得车辆10可以以60mph的最大速度运行，则被确定的动力系限制可以被认为没有引起车辆10运行性能的明显降低。可替换地，如果确定车辆10不能以车辆速度运行，即，运行会引起车辆10运行性能的明显降低，那么开始步骤122。作为非限制性实施例，如果车辆10的SOC和道路坡度使得车辆10可以仅以30英里每小时(mph)的最大速度运行、而张贴的速度限制为55mph，则被确定的动力系限制可以被认为提供了车辆10运行性能的明显降低。在步骤122处，作出关于第一交叉路口(一个或多个)28(在此处车辆10可进入其中一个路段26)的识别，以避免车辆10运行性能的明显降低。
在步骤124处，作出关于第二交叉路口(一个或多个)30(在此处车辆10可离开路段26)的识别。
在步骤126处，生成已被确定为不引起车辆10运行性能明显降低的沿路段26中的至少一个的路线。在步骤128处，作出关于已被确定为不引起车辆10运行性能明显降低的沿路段26中的至少一个的所有路线已被生成的判断。如果确定所有可行的路线还未被生成，那么开始步骤122。然而，如果确定所有可行的路线已被生成，那么开始步骤130。
在步骤130处，关于生成的沿至少一个路段26的路线(一个或多个)，车辆10的驾驶员被提醒。更具体地，第一交叉路口28的位置被显示给车辆10的驾驶员，即，显示在可视显示屏34上，在该第一交叉路口处车辆10可以进入车辆10可能要行驶的且已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的至少一个路段26。其中可行的，驾驶员被提醒第一交叉路口(一个或多个)28的位置，在此处车辆10可以进入车辆10可能要行驶的且每个已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的至少两个不同路段26。提醒驾驶员意味着第一交叉路口28的位置被显示在可视显示屏34上。
具体参考图2和3，可视显示屏34呈现包括道路22的地图24，包括路段26以及限定在道路22和路段26之间的第一交叉路口28，及车辆10相对于道路22和路段26的位置。路线和相应的路段26可以在可视显示屏34上的地图24上被凸显，如在47处指出的。在地图24上的凸显处47的至少一个路段26可以是车辆10可能要行驶的并被确定为不引起车辆10运行性能明显降低的路段26。此外，关于第二交叉路口30的位置，车辆10的驾驶员可以被提醒，以便更好地理解路段26在哪里结束。这可以帮助驾驶员确定提议的路线和对应的路段(一个或多个)26是否会将驾驶员带到他们的预定目的地，或会使驾驶员离他们的预定目的地过远。然而，应理解的是，关于第一和/或第二交叉路口28、30的位置的信息的音频消息可以通过扬声器29传送。音频消息可以是可视显示屏34的替代或对可视显示屏34的补充，以限制对驾驶员的任何不必要的分心。
此外，在步骤130处提醒驾驶员可以还包括在可视显示屏34中显示指示器36，该显示器显示路段26之间的选择。再次参考图2和3，向驾驶员显示的反馈可以包括在可视显示屏34上显示至少一个方向图标40，如果相应的路段26被选择，所述方向图标指示车辆10的行进方向(即，左转、右转、一直向前)。与每一路段26相关联的第一和第二交叉路口28、30之间的距离44也可以被显示在可视显示屏34上。距离44可以靠近相应的方向图标40被显示。还应该意识到，关于路段26之间的一个或多个选择以及与每一路段26相关联的第一和第二交叉路口28、30之间的距离44的音频消息可以通过扬声器29传送。音频消息可以是可视显示屏34的替代或对可视显示屏34的补充，以限制对驾驶员的任何不必要的分心。
同样，在步骤130处，关于会引起车辆10运行性能的明显降低的一个或多个路段26，驾驶员可以被提醒。相应地，方向图标40可以被显示在可视显示屏34上，该方向图标在显示屏上指示会引起车辆10运行性能明显降低的相应路段26的车辆10的行进方向。例如，方向图标40可以是箭头48，该箭头连同要在第一和第二交叉路口28、30之间行进的距离一起为车辆10指示方向以转向到达相应的路段26。为了进一步提醒驾驶员在具体路段26上的正在行驶是会引起车辆10运行性能明显降低的不利选择，至少一个选择反馈图标42可以被显示在可视显示屏34上。选择反馈图标42可以是龟50、禁止符号52等。禁止符号52可以被显示为覆盖在相应的方向图标40以告知车辆10的驾驶员与方向箭头48相关联的路段26会引起车辆10运行性能的明显降低。为了进一步告知驾驶员路段26不是好的选择，即，会引起减慢的车辆速度和/或减慢的加速率，龟50还可以与方向箭头关联显示。应该意识到，其它指示器36也可以用于告知驾驶员会引起车辆10运行性能明显降低的具体路段26。此外，关于会引起车辆运行性能明显降低的路段26的音频消息可以通过扬声器29传送。音频消息可以是可视显示屏34的替代或对可视显示屏34的补充，以限制对驾驶员的任何不必要的分心。
参考图1和3，车辆10可以包括照相机54，该照相机操作地附连到车辆10，例如，在车辆10的前部46处。照相机54可以被配置为从车辆10捕获前方视野58的图像56，包括车辆10当前正在行驶的道路22。当图像56被照相机54捕获时，图3示出呈现从车辆10的前部46的前方视野58的图像56以及地图24的可视显示屏34。
在步骤132处，作出关于车辆10是否仍在已被确定为不引起车辆10运行性能明显降低的其中一个路段26上的判断。如果车辆10被确定为仍在这样的路段26上，步骤128和130可以被重复，直到作出车辆不再在这样的路段26上的判断，在该时刻处步骤112开始。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种优化在多条道路上行驶的车辆的路线的方法，该方法包括：
将关于多条道路的信息记录在存储单元中，所述信息包括：多个路段的地理位置，关于所述多个路段的地形信息，和限定在所述多条道路中的一条与所述多个路段中的至少两个之间的至少一个交叉路口；
将车辆在地理上定位在多条道路中的所述一条上；
识别车辆在将来可能要行驶的所述多个路段中的至少一个；
确定车辆的动力系限制；
将车辆在将来可能要行驶的多个路段中的所述至少一个和车辆的经确定的动力系限制建模，以预测车辆是否可以在车辆可能要行驶的多个路段中的所述至少一个上行驶而没有车辆运行性能的明显降低；
识别车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的至少一个；
定位限定在车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的经识别的至少一个和车辆当前正在行驶的多条道路中的所述一条之间的交叉路口；及
提醒车辆的驾驶员关于交叉路口的位置，在此交叉路口处车辆可以进入车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个。
2.如权利要求1所述的方法，其中，提醒驾驶员被进一步限定为，在可视显示屏上显示交叉路口的位置，在此交叉路口处车辆可以进入车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个。
3.如权利要求2所述的方法，其中，可视显示屏展现地图，该地图包括：所述多条道路、所述多个路段、限定在所述多条道路中的一条和至少两个路段之间的所述至少一个交叉路口，及车辆相对于道路和路段的位置。
4.如权利要求3所述的方法，其中，提醒驾驶员被进一步限定为，在可视显示屏上的地图上凸显车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个。
5.如权利要求3所述的方法，还包括用照相机从车辆的前部捕获前方视野的图像，该图像包括车辆正在行驶的多条道路中的所述一条；且
其中，可视显示屏展现从车辆的前部的前方视野的视图和地图。
6.如权利要求2所述的方法，其中，提醒驾驶员还被限定为，在包括不会引起车辆运行性能明显降低的至少一个路段的可视显示屏上向驾驶员显示反馈。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在包括不会引起车辆运行性能明显降低的至少一个路段的可视显示屏上向驾驶员显示反馈还被限定为，在可视显示屏上显示至少一个方向图标，该方向图标针对不会引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个路段指示车辆的行进方向。
8.如权利要求7所述的方法，还包括在可视显示屏上显示与不会引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个路段相关联的距离。
9.如权利要求1所述的方法，还包括识别车辆可能要行驶的多条道路中的至少一条；且
其中，定位交叉路口还被限定为，定位第一交叉路口和第二交叉路口；
其中，第一交叉路口被限定在车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的经识别的至少一个和车辆当前正在行驶的多条道路中的所述一条之间的交叉路口；及
其中，第二交叉路口被限定在车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的经识别的至少一个和车辆可能要行驶的多条道路中的所述一条之间的交叉路口，从而多个路段中的所述至少一个在第一和第二交叉路口之间延伸。
10.如权利要求1所述的方法，还包括通过扬声器传送关于交叉路口的位置的音频信息，在此交叉路口处车辆可以进入车辆可能要行驶的多个路段中的已被确定为不引起车辆运行性能明显降低的所述至少一个。
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