CN102892648A - 改善燃料经济性的基于驾驶员的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种主动驾驶员控制系统。此外，在各种示例实施方式中，本发明提供了用于通过主动补偿驾驶员控制的输入来优化燃料经济性（或能量消耗）的方法。所述主动补偿功能用于随着驾驶员所期望的性能缓和“最有效点”车辆响应。尤其是，主动补偿功能可以用于缓和所述车辆响应并减弱来自驾驶员输入的不期望的频率组成。本发明的一个优点在于帮助所有驾驶员在实际驾驶中实现更好的燃料经济性。另一优点在于主动补偿驾驶员控制的输入可以减轻更为激进的驾驶风格的一些负面影响。除了主动补偿功能外，本发明还能够产生绿色驾驶员指数，绿色驾驶员指数通过量化驾驶员的控制能力和标准化针对所期望的燃料经济性目标和性能目标的结果而推导出。

Description

改善燃料经济性的基于驾驶员的控制系统和方法

技术领域

本发明总体涉及改善机动车辆的燃料经济性，更具体地，本发明涉及使用车辆和驾驶员衡量标准实时反映驾驶员控制能力且主动补偿驾驶员输入，以实现实际驾驶中更好的燃料经济性。

背景技术

实际车辆燃料经济性内在地依赖于驾驶员能力和表现偏好。实际上，如何操作车辆大大影响燃料经济性。在许多情况下，如何操作车辆可以比技术改进更影响燃料经济性。导致燃料经济性降低的驾驶员行为包括高加速度和不断的启动和停止，这耗费燃料而没有节省时间。怠速是燃料经济性降低的另一原因。

通常应该了解，要实现理想的燃料经济性，驾驶员必须始终保持平稳的加速和减速，并且力图在“最有效点”操作车辆，“最有效点”指节省燃料的发动机速度和扭矩的最佳范围。现有技术的系统（例如在美国专利申请号2008/0120175和2007/0203625中公开的系统）教导处理来自之前车辆操作的操作数据以创建和显示驾驶建议，该驾驶建议可用于解决影响燃料经济性的特定驾驶行为，或者用于帮助驾驶员学习如何使车辆保持在其“最有效点”。其他系统（例如美国专利号6,687,602中公开的系统）使用编译的数据以描述驾驶员的特征并且选择在大排量发动机中切换的合适级别的发动机排量，在大排量发动机中在全排量下操作是极其低效的。

然而，这些类型的系统具有一些缺点，主要是这些系统不提供用于主动补偿的任何手段。这些系统没有考虑到一些驾驶员不会主动响应指导；其他驾驶员由于缓慢的反应时间或缺乏经验可能存在适应困难。此外，当前技术对驾驶员的动作或车辆的状态没有提供任何实时的指示、特征描述或反馈。因此，需要提供一种用于主动的驾驶员控制的方法和系统，所述方法和系统具有这些期望的特征。

发明内容

在各种示例实施方式中，本文所描述的本发明通过主动补偿驾驶员控制的输入来实现燃料经济性最优化。本发明还提供了实时驾驶衡量标准的指示和特征，包括产生驾驶员反馈。主动补偿功能用于随着驾驶员期望的性能缓和“最有效点”车辆响应。尤其是，主动补偿功能可用于缓和车辆响应以及减弱来自驾驶员输入的不期望的频率组成。该系统和方法的一个优点在于帮助所有驾驶员实现用于实际驾驶的更好的燃料经济性。另一优点在于驾驶员控制的输入的主动补偿可以减轻更为激进的驾驶风格的一些负面影响。

应当理解，这种功能不仅限于用于传统的（例如内燃或热力）发动机；该功能还可以用于混合电力、电力、和燃料电池车辆。在一个实施方式中，代替化学消耗品（如汽油），主动补偿功能可以被配置为监控电力消耗，例如，以缓和电动车辆中的电池使用。在另一示例实施方式中，主动补偿功能可以被配置为调整多个推进系统（例如，在具有电动发动机和汽油发动机的混合车辆中）的使用之间的平衡。

在一个示例实施方式中，所公开的本发明提供了指数计量器（下文称为“绿色驾驶员指数”），该指数计量器提取驾驶员所期望的性能目标和燃料经济性目标，并将其与驾驶员的控制能力的量化值进行比较。所述量化值基于潜在的加速目标和减速目标的提取、踏板位置、踏板位置的变化速率、和实际车辆速度和加速度。可替选地，绿色驾驶员指数可以基于对于给定的车辆的驾驶员控制能力和标准化的燃料经济性测量的比较。标准化实时量化的绿色驾驶员指数并优选输出到显示器用于驾驶员观察。还可以记录绿色驾驶员指数用于后续的下载和分析。

在另一示例实施方式中，所公开的本发明提供了驾驶员控制的输入（下文称为“主动绿色模式”）的主动补偿，以主动减弱来自驾驶员的踏板运动的不期望的频率组成，从而使得实际的车辆响应（速度和加速度）紧跟驾驶员预期的车辆控制目标。

在另一示例实施方式中，主动绿色模式用于结合驾驶员输入的偏好（下文称为“主动驾驶员命令管理器”），从而使得可以从在显示器上呈现给驾驶员的多个模式或设置中选择，或从滞后的绿色驾驶员指数数据分析或驾驶员控制能力的其他可量化的测量中得知驾驶员预期的性能目标和燃料经济性目标。在又一示例实施方式中，主动驾驶员命令管理器连接到车辆的其他控制和安全系统并接收来自车辆的其他控制和安全系统的输入，所述其他控制和安全系统包括电子稳定程序（ESP）系统、防抱死制动系统（ABS）、接近系统、导航系统和交通控制系统。

在另一示例实施方式中，所公开的本发明提供输出驾驶员反馈信息的显示器，驾驶员反馈信息包括实时绿色驾驶员指数，车辆的当前和滞后的燃料经济性。所述显示器还提供了用于主动驾驶员命令管理器的接口。

因此，已经相当广泛地概括出本发明的特征，以便可以更好地理解下文的详细描述，并且可以更好地理解本发明对现有技术的贡献。将描述本发明的附加特征并且所述附加特征形成权利要求的主题。根据下文对附图中示出的示例实施方式的详细描述，本发明的附加方面和优点将变得清楚。本发明能够有其他实施方式并且能够以各种方式实行及获得。还应当理解，所采用的用语和术语用于描述的目的而不应视为限制本发明。

附图说明

本文中参照各种附图示出并描述了本发明，其中，相同的附图标记表示相同的方法步骤和/或系统部件，其中：

图1示出根据本文描述的实施方式的主动驾驶员控制系统；

图2是示例绿色驾驶员指数监控过程的流程图；

图3是示例主动绿色模式校正过程的流程图；

图4示出根据本文描述的实施方式的显示器。

具体实施方式

在详细描述本发明所公开的实施方式之前，应当理解，由于本发明能够有其他实施方式，因此本发明不限于应用于本文示出的特定布置的细节。此外，本文使用的术语是为了说明的目的而非限定性的。

在各种示例实施方式中，本文描述的本发明通过监控驾驶员控制的输入和主动减弱基于踏板位置、踏板位置变化速率、和实际车辆速度和加速度的车辆响应，来增加车辆的燃料经济性。主动补偿功能用于使“最有效点”车辆响应与驾驶员所期望的性能相联系。

现在参照图1，图1示出了主动驾驶员控制系统100，驾驶员101通过驱动加速器控制踏板121和制动控制踏板123来操作车辆110。分别通过加速器踏板传感器120和制动踏板传感器122检测踏板驱动。推进控制器不局限于例如加速器控制踏板121和制动控制踏板123的实际物理控制踏板，且可以包括如手动控制器的未示出的其他类型的控制器。所述驾驶员101也可以进行多个其他的车辆控制以激活或停用例如电子稳定性保护系统和防抱死制动系统的车辆安全和定位系统138。为简单起见未示出这些控制，但是如果需要，来自这些系统138（包括安装的ESP系统、接近系统、导航系统和交通控制系统）的数据可用于主动驾驶员控制系统100。

所述主动驾驶员控制系统100包括驾驶员命令解释器130，所述驾驶员命令解释器130用于接收来自加速器踏板传感器120和制动踏板传感器122的信息以及其他的驾驶员控制的输入。所述驾驶员命令解释器格式化这些命令并将这些命令发送给主动驾驶员命令管理器140进行处理。处理后，所述命令被发送给推进系统控制器150。

所述车辆110具有仪表盘112，该仪表盘包括例如车速表、转速表、里程表、和燃料表的多个显示器。在一个实施方式中，所述仪表盘112包括用于显示与所述主动驾驶员控制系统100相关的信息的附加显示器114。如在下文更详细描述的，可以编程所述附加显示器114以显示燃料经济性、系统状态、和被所述驾驶员101使用的其他量化的信息。

从实时绿色驾驶员指数计量器160中获得用于显示的这样一个项目，该绿色驾驶员指数计量器160通过提取驾驶员潜在的加速目标和减速目标并将其与所述驾驶员的控制能力的量化值进行比较，来计算驾驶员101的绿色驾驶员指数（GDI）。该量化值可包括加速器踏板位置和制动踏板位置、踏板位置的变化速率、以及实际车辆速度和加速度等。可替选地，GDI可基于驾驶员控制能力（上文讨论的因素）的量化值以标准化对于给定的车辆的燃料经济性测量。

图2示出了GDI确定。在步骤200中获得驾驶员101的潜在的加速目标和减速目标或性能目标和燃料经济性目标。然后，在步骤210中量化驾驶员101的控制能力。在步骤220中，针对所期望的燃料经济性目标和性能目标，优选按照200分与平均100分标准化所述绿色驾驶员指数。在一个实施方式中，再参照图1，所述绿色驾驶员指数表示为用于车辆110的平均燃料经济性的百分比倍数。所述绿色驾驶员指数还可以利用来自非控制车辆安全性和定位系统138的数据。例如，绿色驾驶员指数计量器160可以基于来自导航系统的信息调整标准化，该导航系统将指示车辆110是在市区行驶还是在高速公路行驶。另外，也可以使用非数字衡量标准，例如标准化成颜色方案（例如，红色是低的绿色驾驶员指数，黄色是令人满意的绿色驾驶员指数，以及绿色是良好的绿色驾驶员指数）。

显示器114还包括用于激活或停用主动驾驶员控制系统100的硬件或软件控制器162。在一个实施方式中，所述硬件或软件控制器允许驾驶员101打开/关闭主动绿色模式。在另一实施方式中，可以由主动驾驶员控制系统100基于检测到的例如天气的一个或多个条件自动进行激活或停用主动绿色模式。所述控制器162可以包括用于驾驶员101所期望的性能响应目标（例如休闲、运动）和燃料经济性（例如标准的、提高的）的设置。尽管该信息被理想化地并入自己的显示器114，但是应该理解所述信息还可作为公用信息面板的一部分被输入和显示在仪表盘112、或中心计算机或导航系统上。

图4示出了显示器114的一个实施方式，示出用于激活主动绿色模式和选择操作模式的多个控制器162a-162d，以及燃料经济性表405和当前的绿色驾驶员指数410。

在主动绿色模式操作（图3示出）中，还在主动驾驶员命令管理器140处处理驾驶员输入。在步骤300中，主动驾驶员控制系统100检查以了解驾驶员101是否已启用主动绿色模式。

当未启用主动绿色模式时，将到加速器踏板121和制动踏板123的驾驶员输入发送（通过传感器120、传感器122）给主动驾驶员命令管理器140，该主动驾驶员命令管理器140将驾驶员输入传递给推进系统控制器150。

在步骤310中，当激活主动绿色模式时，控制系统100获取驾驶员101的潜在的加速目标和减速目标。在该步骤中还可以获取并使用所期望的燃料经济性目标和性能目标，所述所期望的燃料经济性目标和性能目标包括预定的加速曲线或减速曲线。所述目标可以被统称为例如“经济的”“标准的”或“运动式的”的多个模式。在另一实施方式中，可以从在指定时间的绿色驾驶员指数的分析推断加速目标和减速目标。

然后，在步骤320中，实施基于驾驶员100的所期望的燃料经济性目标和性能目标的车辆的任何非驾驶员可控的性能变化。步骤320可包括改变混合式发动机的可变排量方案或阀门定时，增加车辆110依靠电池供电的操作时间，调整可变悬架，关闭天窗，和/或降低扰流板。应当理解，这些变化可能是实现驾驶员的燃料经济性目标和性能目标所需的控制的重要部分。在这种情况下，主动驾驶员命令管理器140可限制驾驶员命令的主动减弱的水平以使驾驶员不易察觉。

在步骤330中，主动驾驶员命令管理器140随着例如关于车辆状态的信息的多个操作参数处理驾驶员的燃料经济性目标和性能目标。所述信息可包括来自绿色驾驶员指数计量器160的实时GDI、来自安全性和定位系统138的输入、和来自车辆110的包括实际车辆速度、加速度、当前和历史的燃料经济性、以及作用于车辆的外部负载（例如风速和降水）的其他实时信息。作用于所述信息，在步骤340中，主动驾驶员命令管理器140减弱驾驶员控制的输入（至少来自传感器120、传感器122），以通过减弱对推进系统控制器150的加速命令和减速命令，来实现所期望的性能响应（例如更平滑的加速和减速曲线）和燃料经济性。还计算减弱的加速命令和减速命令以减少例如所述驾驶员的不一致的启动/停止动作和不平衡的踏板应用的频率组成。这种主动减弱可以极大地提高实际车辆的燃料经济性，而无对车辆的性能的驾驶员感知的实质影响。如上文所讨论的，主动减弱还可以基于来自导航系统138的信息，该来自导航系统的信息将指示车辆110是在市区还是在高速公路行驶。

尽管上文所描述的实施方式集中于使车辆性能符合驾驶员的性能目标和燃料经济性目标，但也应当理解，可以编程主动驾驶员命令管理器140以满足例如与车队相关的共同目标的外部制定的目标。

应当理解，主动驾驶员命令管理器140不仅限于用于传统的（例如内燃/热力）发动机。主动驾驶员命令管理器140也可以用于混合电力、电力和燃料电池车辆。所有上文描述同样适用于其他能源。应当理解，代替化学消耗品（例如汽油），主动驾驶员命令管理器140可被配置为监控电力消耗，例如，以缓和电动车辆中电池的使用。还应该理解，在混合动力车辆（例如具有电动发动机和汽油发动机的车辆）中，所期望的最有效点可能为两种推进系统的使用之间的平衡。

还应当理解，可以以在车辆内的存储介质上存储并在车辆的计算机系统上运行的软件或以专用的硬件来实现驾驶员命令解释器130、主动驾驶员命令管理器140、推进系统控制器150、绿色驾驶员指数计量器160或主动绿色驾驶员选择控制器162中的任何一个或全部。还应当理解，可以通过集成无线或蜂窝网络接口（未示出）编程主动驾驶员命令管理器140。

显然，尽管已经结合优选实施方式和其具体示例示出和描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员，其他实施方式和示例可以执行类似的功能和/或实现同等的结果。所有这些等同实施方式和示例都在本发明的精神和范围内并且旨在被所附的权利要求所包含。

Claims (20)

1.一种用于车辆的主动驾驶员控制系统，所述系统包括：

驾驶员命令解释器，所述驾驶员命令解释器连接到多个驾驶员输入；以及

主动驾驶员命令管理器，所述主动驾驶员命令管理器接收包括来自所述驾驶员命令解释器的加速命令和减速命令以及与多个操作参数对应的车辆数据的多个输入，所述主动驾驶员命令管理器使用所述车辆数据来主动减弱所述加速命令和减速命令以使所述车辆的加速和减速符合预定目标。

2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括电动发动机和制动控制器，所述电动发动机和制动控制器用于应用来自所述主动驾驶员命令管理器的减弱的加速命令和减速命令。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述驾驶员输入包括分别连接到加速器踏板传感器和制动踏板传感器的加速器踏板和制动踏板。

4.如权利要求2所述的系统，其中，减弱所述加速命令和减速命令以缓和来自所述加速器踏板传感器或所述制动踏板传感器的频率组成。

5.如权利要求2所述的系统，其中，减弱所述加速命令和减速命令以使所述加速命令和减速命令符合预定的加速曲线或减速曲线。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述预定的加速曲线或减速曲线可由所述驾驶员编程。

7.如权利要求5所述的系统，其中，减弱所述加速命令和减速命令以使所述加速命令和减速命令符合所述车辆的驾驶员所选择的多个操作模式之一。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述驾驶员所选择的操作模式包括最大化燃料经济性的模式、最大化所述车辆性能的模式、以及同等缓和车辆性能和燃料经济性的模式。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述主动驾驶员命令管理器还接收来自导航系统的输入，并且减弱所述加速命令和减速命令以使所述加速命令和减速命令符合所述车辆的位置。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述主动驾驶员命令管理器可用于控制非驾驶员控制的车辆系统以帮助使所述车辆的加速和减速符合性能目标和燃料经济性目标。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述主动驾驶员命令管理器可用于控制所述车辆的发动机的阀门定时。

12.如权利要求10所述的系统，其中，所述主动驾驶员命令管理器可用于控制所述车辆的悬架的响应水平。

13.一种主动补偿对车辆的驾驶员输入的方法，所述方法包括：

接收由所述驾驶员输入的加速命令和减速命令；以及

减弱所述加速命令和减速命令以使所述车辆的加速和减速符合预定的性能目标和燃料经济性目标。

14.如权利要求13所述的方法，其中，由所述驾驶员编程所述性能目标和燃料经济性目标。

15.如权利要求13所述的方法，其中，减弱所述加速命令和减速命令以使所述加速命令和减速命令符合与所述性能目标和燃料经济性目标相应的预定的加速曲线或减速曲线。

16.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括通过针对所述车辆的理想的操作特征标准化踏板传感器位置、在踏板传感器位置观察到的频率响应以及所述车辆的实际速度和加速度中的至少一个，来量化驾驶员控制能力。

17.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括向所述驾驶员显示所述量化步骤的结果。

18.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括向所述驾驶员显示所述减弱的量。

19.如权利要求13所述的方法，其中，减弱所述加速命令和减速命令以补偿作用于所述车辆的外部负载。

20.如权利要求13所述的方法，所述方法还包括激活或停用多个车辆系统以帮助使所述车辆的加速和减速符合所述性能目标和燃料经济性目标。

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