CN102951153A - 省油耗驾驶评价系统及省油耗驾驶用评价方法 - Google Patents

Abstract

在发动机正在产生用于使车辆行驶的驱动力的“驱动状态”下，对参数（ΔE）进行检测，该参数（ΔE）根据从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值而变化，比较该参数（ΔE）和预先存储在ROM中的评价用参数而决定评价。因此，即使在上坡和下坡以波状交替反复的道路中，也能够适当地评价驾驶是否适合于省油耗驾驶。

Description

省油耗驾驶评价系统及省油耗驾驶用评价方法

技术领域

本发明涉及一种用于评价驾驶是否适合于省油耗驾驶的省油耗驾驶评价系统及省油耗驾驶用评价方法。

背景技术

使加减速以波状反复的所谓波状驾驶会导致车辆油耗（=行驶距离/消耗燃料）变差，所以例如在专利文献1（日本特开2007-032522号公报）所述的发明中，当检测到波状驾驶时，向驾驶员提出建议，从而促使驾驶员进行省油耗驾驶。

但是，在专利文献1记载的发明中，仅根据是否为波状驾驶来对驾驶进行评价，所以有时不能进行适当的评价。

例如，在上坡和下坡以波状反复的道路中，即使将加速踏板的踏入量保持恒定，车辆的速度也随着道路的坡度变化而以波状变化。因此，被省油耗驾驶评价系统判断为正在进行波状驾驶，所以不能进行适当的评价。

发明内容

本发明是鉴于上述问题进行的，其目的在于，能够适当地评价驾驶是否适合于省油耗驾驶。

本发明的第1方式的省油耗驾驶评价系统，用于评价驾驶是否适合于省油耗驾驶，具备：参数检测部，在驱动源正在产生用于使车辆行驶的驱动力的驱动状态中检测参数，该参数根据从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值而改变；存储部，存储有用于评价驾驶的评价用参数；以及评价决定部，对评价用参数和参数进行比较，决定评价。

由此，由于使用了减去了基于重力的车辆运动能量增加率的参数来评价驾驶，所以即使在上坡和下坡呈波状反复的道路上，也能够进行适当的评价。

根据本发明的第2方式，参数是根据在从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值上相加了伴随车辆行驶产生的损失的变化率得到的值而改变的值。由此，能够进行更适当的驾驶评价。

另外，根据本发明的第3方式，伴随车辆行驶产生的损失中至少包括由行驶用轮胎产生的滚动阻力。

根据本发明的第4方式的用于省油耗驾驶的评价方法，用于使计算机评价是否是适合于省油耗驾驶的减速驾驶，其特征在于，在发动机正在产生用于使车辆行驶的驱动力的驱动状态中检测参数，该参数根据从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值而改变；存储用于评价驾驶的评价用参数；以及对评价用参数和参数进行比较，决定评价。

由此，即使在上坡和下坡波状反复的道路中，能够进行适当的评价。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的省油耗驾驶评价系统的图。

图2是用于说明评价方法的概念的图。

图3是计算坡度（sinθ）的方法的说明图。

图4是ΔE的计算控制流程图。

图5是表示评价对照表的图。

图6是一定时间内的每单位距离的能量增加量参数E计算控制流程图。

图7是用于说明驱动状态及制动状态的判断方法的概念的图。

图8是驱动·制动状态判断控制流程图。

图9是用于说明行驶状态的判断方法的概念的图。

图10是启动·稳定行驶状态的判断控制流程图。

图11是表示省油耗驾驶评价系统的整体动作的流程图。

图12是表示本发明的第2实施方式的省油耗驾驶评价系统的图。

图13是用于说明驱动状态及制动状态的判断方法的概念的图。

图14是表示本发明的第3实施方式的省油耗驾驶评价系统的图。

具体实施方式

在本实施方式中，将本发明的省油耗驾驶评价系统及省油耗驾驶用的评价方法（程序）应用于普通乘用车。该省油耗驾驶评价系统评价驾驶是否适合于省油耗驾驶，并通过声音或图像将该评价结果通知给驾驶员等。下面结合附图来说明本发明的实施方式。

（第1实施方式）

1、省油耗评价系统的结构

如图1所示，省油耗评价系统1由车载机主体3、声音输出用的扬声器5、显示图像信息的显示装置7、以及对车辆行驶方向的加速度进行检测的加速度传感器（下面称为“G传感器”）9等构成，在车载机主体3上设置有控制部3A及卡插槽部（诊断结果记录部）3B。

控制部3A由微型计算机构成，该微型计算机由CPU、RAM及ROM等构成，该控制部3A被输入来自G传感器9的输出信号和来自车速传感器11的输出信号等，该车速传感器11搭载在车辆上并对车速进行检测。

另外，控制部3A的主要功能是“驱动·制动判断”、“加速诊断”以及“评价结果（建议）的生成”等。而且，在本实施方式中，按照预先存储在ROM等非易失性存储部（以下称为“ROM”）中的程序（方法），通过软件实现这些功能，但是也可以通过专用的硬件（定制LSI）实现。

而且，控制部3A依照来自G传感器9及车速传感器11的信号、以及预先存储在ROM中的程序来对驾驶进行评价，通过扬声器5或显示装置7将评价结果通知给驾驶员等，并且将评价结果写入到安装在卡插槽部3B上的存储卡等诊断结果记录部中。

另外，存储卡是指能够相对于车载机主体3装卸的存储部，通常内置有由闪存器等半导体构成的非易失性存储部。另一方面，卡插槽部3B是至少具有向存储卡写入信息（评价结果等）的功能的写入部。因此，驾驶员等能够通过存储卡将评价信息等取入到设置在自家等中的计算机中。

2、驾驶的评价方法

2.1评价方法的概要

众所周知，质量Mo的物体以速度Vo运动时的运动能量Ko为Ko=（Mo·Vo²）/2。而且，运动能量Ko的变化率，也就是将运动能量Ko以时间T微分得到的值为ΔKo/ΔVo=Mo·Vo·ΔVo/ΔT。此时，由于ΔVo/ΔT表示车辆的加速度A，所以运动能量Ko的变化率成为以下的式0。

ΔKo/ΔVo=Mo·A·Vo  式0

在此，将车辆的质量设为M，将使车辆加速时需要运动的驱动部分、例如使发动机内的飞轮、曲柄轴、变速器内的齿轮及车轮等运动时所需的表观的重量增加量设为m，将车速设为V，将在行驶用轮胎上产生的滚动阻力系数设为μ，将重力加速度设为g，将燃料消耗效率设为η，由以往的试验及经验已知，在车辆加速时产生的瞬间燃料消耗量ΔQ能够通过以下的数学式表示（参见图2）。此外，m通常被称为旋转部折算重量。

ΔQ=η·{μ·M·g·V+M·g·V·sinθ+（M+m）·A·V}    式1

其中，θ表示道路的坡度，将上坡设为正（+），将下坡设为负（-）。

即使将加速踏板的踏入量保持恒定，在具有坡度的区间行驶时的车辆速度会随着道路的坡度变化而改变。而且，在下坡区间行驶的情况下，车速相对于加速踏板的踏入量而变大。于是，在式1中，基于重力的车辆运动能量增加率减少。

另一方面，在上坡区间行驶的情况下，车速相对于加速踏板的踏入量变小，车辆加速时产生的瞬间燃料消耗量ΔQ由车速V和加速度A决定。于是，在由以下的式2定义的参数ΔE中，至少在上坡区间，仅由车速V和加速度A来决定参数ΔE。

但是，由式0和式1可知，运动能量Ko的变化率是与车辆加速时产生的瞬间燃料消耗量ΔQ具有相关性的物理量。

在此，车辆的质量M是常数，旋转部折算重量m是在每个档位决定的常数，所以在本实施方式中，作为根据车辆的运动能量变化率而改变的参数ΔE，定义以下的式2。

ΔE=δ·（μ+sinθ）·V·g+A·V          式2

其中，当（μ+sinθ）＜0时，δ=1；当（μ+sinθ）≥0时，δ=0。

另外，根据（μ+sinθ）的大小是否为0以上来决定是否减少基于重力的车辆运动能量增加率的理由如下。

也就是说，在下坡行驶的情况下，由在行驶用轮胎上产生的滚动阻力（以下简称为“滚动阻力”）引起的运动能量减少率的绝对值与基于重力的车辆运动能量增加率的绝对值相同时，基于重力的车辆运动能量增加率与滚动阻力相互抵消。

在此，在本实施方式中，当（μ+sinθ）＜0时采用δ=1，将从运动能量Ko的变化率除以质量M得到的值减去基于重力的车辆运动能量增加率得到的值作为参数ΔE。另一方面，当（μ+sinθ）≥0时采用δ=0，将运动能量Ko的变化率除以质量M得到的值作为参数ΔE。

此外，sinθ采用如下方法计算。也就是说，如图3所示，G传感器9检测到的加速度a1是车辆行进方向的加速度ao和相对于重力加速度的惯性力之中的与车辆行进方向平行的方向成分gx之和。因此，a1=ao+gx，gx=g·sinθ。于是，由这些式子计算sinθ。

另外，式2是与瞬间燃料消耗量具有相关性的物理量，所以通过以下的式3，将每单位距离的燃料消耗量、即车辆耗油的倒数定义为运动能量增加量参数E。

E=ΣΔE/ΣV    式3

但是，当车辆处于驱动状态时，也就是处于发动机产生用于使车辆行驶的驱动力的状态时，燃料被消耗，但是在式3或式2中，在下坡行驶的情况这样、车辆未处于驱动状态的情况下，即在没有消耗燃料的情况下，运动能量也伴随加速而增加，从而认定为燃料被消耗。

在此，在车辆处于驱动状态、且车辆的加速度A大于0的情况下，由式2计算ΔE；另一方面，当车辆处于非驱动状态时，或者车辆的加速度A为0以下的情况下，设为ΔE=0。

具体地讲，如图4所示，判断是否满足车辆处于驱动状态且车辆的加速度A大于0的状态这一条件（S1），在判断为满足该条件的情况下（S1：是），设为ΔE=A·V（S3）。

另一方面，在判断为不满足该条件的情况下（S1：否），设为ΔE=0（S5）。而且，在S3或S5中决定的参数ΔE、此时的车速、以及行驶状态被临时存储到RAM中之后（S7），本控制结束。

此外，用于执行图4所示的控制（ΔE的计算控制）的程序被存储在ROM中，该控制由控制部3A执行。

另外，由于本实施方式的省油耗驾驶评价系统是对驾驶是否适合于省油耗驾驶进行评价的系统，所以由怠速驾驶消耗的燃料不作为评价对象。

因此，当加速踏板的踏入量为0或低于0以上的规定踏入量（下面将0或大于以上的规定踏入量统称为驱动判断阈值）而发动机处于怠速驾驶时，将车辆看作处于非驱动状态。

但是，在启动时，需要加速到适合于每个行驶道路的速度，不得不加速到该速度。另外，为了降低燃料消耗，在稳定行驶时优选尽量以恒定速度行驶。于是，如图5所示，分为“启动行驶状态”和“稳定行驶状态”来决定最终的评价结果。

另外，在本实方式中，由怠速驾驶消耗的燃料不作为评价对象，所以“停车或低速行驶状态”不作为评价对象。

也就是说，通过计算参数ΔE并且将该计算出的参数ΔE分为启动行驶状态和稳定行驶状态而进行累积，分别计算“启动行驶状态”的运动能量增加量参数Es和“稳定行驶状态”的运动能量增加量参数En，将按照每个启动行驶状态和稳定行驶状态存储在ROM中的评价用参数与参数Es、En进行比较，决定最终的评价结果。

另外，具体地说，如图6所示，运动能量增加量参数Es、En的计算如下进行，将启动行驶状态的参数ΔE累积（S11），并且将启动行驶状态的速度累积（积分）而计算出启动行驶状态的行驶距离之后（S13），依照式3计算出启动行驶状态的能量增加量参数Es（S15）。

Es（启动时）：Es=∑ΔE/∑V

另外，将稳定行驶状态的参数ΔE累积（S17），并且将稳定行驶状态的速度累积（积分）而计算出稳定行驶状态的行驶距离之后（S19），依照式3来计算稳定行驶状态的能量增加量参数En（S21）。

En（稳定行驶时）：En=∑ΔE/∑V

此外，用于执行图6所示的“计算一定时间内的每单位距离的能量增加量参数E”控制的程序存储在ROM中，本控制由控制部3A执行。

2.2行驶状态等的定义及判断

<驱动状态及制动状态（非驱动状态）>

对于是否为驱动状态，原则上，在加速踏板的踏入量为驱动判断阈值以上的情况下判断为驱动状态，另一方面，在踏入量小于驱动判断阈值的情况下判断为制动状态（非驱动状态）。

但是，在本实施方式中，由于没有向控制部3A输入与踏入量有关的信号，所以使用G传感器9的输出信号来判断是否为驱动状态。

也就是说，如图7所示，在由G传感器9检测到的加速度正在向正方向（前进方向）上升变化时，判断为加速度超过了0以上的规定值（驱动判断阈值）时之后处于驱动状态；在加速度正在向负方向（后退方向）下降变化时，判断为加速度小于0以下的规定值（制动判断阈值）时之前处于驱动状态。

另一方面，当加速度正在向负方向下降变化时，判断为加速度小于制动判断阈值时之后处于制动状态（非驱动状态），当加速度正在向正方向上升变化时，判断为加速度成为驱动判断阈值以上时之前处于制动状态（非驱动状态）。

具体地讲，按照图8所示的驱动·制动状态判断控制进行判断。另外，用于执行判断控制的程序存储在ROM中。也就是说，当本控制起动时，首先，根据来自车速传感器11的信号检测到车速之后（S31），根据来自G传感器9的信号检测到加速度（S33）。

接着，判断车速是否低于预先设定的“停车·低速行驶判断速度VL”（S35），在判断为车速低于“停车·低速行驶判断速度VL”的情况下（S35：是），将表示车辆的行驶状态处于“停车或低速行驶状态”的标志设定到RAM中之后（S37），本控制结束。

另一方面，在判断为车速为“停车·低速行驶判断速度VL”以上的情况下（S35：否），接着判断加速度是否小于制动判断阈值（S39），在判断为加速度小于制动判断阈值的情况下（S39：是），将表示车辆的行驶状态处于“制动状态”的标志设定到RAM中之后（S41），本控制结束。

另外，在判断为加速度为制动判断阈值以上的情况下（S39：否），接着判断加速度是否超过驱动判断阈值（S43），在判断为加速度超过驱动判断阈值的情况下（S43：是），将表示车辆的行驶状态处于“驱动状态”的标志设定到RAM中之后（S45），本控制结束。

另一方面，在判断为加速度为驱动判断阈值以下的情况下（S43：否），不重新设定表示行驶状态的标志（S47），本控制在维持当前状态的情况下结束。此外，在未设定表示行驶状态的标志的情况下，维持未设定的状态。

另外，G传感器9基于伴随着车辆产生的加速度而对自身作用的力（惯性力）来检测加速度，所以例如车辆在陡坡上爬坡的情况下，尽管加速器被踩踏而消耗燃料，也会受重力影响而慢慢减速，但是在这种情况下，G传感器9也与加速时相同，输出正方向的值。

另外，在不踩踏加速器而未消耗燃料的状态下在下坡行驶时，车辆受重力的影响而加速，这种情况下，G传感器9输出零或负方向的值。因此，通过G传感器9来判断是否为驱动状态的情况下，也能够得到与根据加速踏板的踏入量来判断是否为驱动状态的情况相同的结果。

<行驶状态的判断>

行驶状态按照以下的定义由控制部3A进行判断。

也就是说，如图9所示，由车速传感器11检测到的车速低于预先设定的“停车·低速行驶判断速度VL”时，判断为车辆的行驶状态处于“停车或低速行驶状态”，在判断为“停车或低速行驶状态”之后处于“驱动状态”时，判断为行驶状态处于“启动行驶状态”。

另外，将从车速大于预先设定的“稳定行驶判断速度VH”（≥VL）且车辆的加速度为预先设定的规定加速度Ao以上的状态，变为小于该规定加速度Ao时之后的行驶状态判断为“稳定行驶状态”。

具体地讲，按照图10所示的启动·稳定行驶状态判断控制进行判断，用于执行该判断控制的程序存储在ROM中。

也就是说，当本控制起动时，首先，运算由车速传感器11检测到的车速的时间变化率，并计算出车辆的加速度A之后（S51），判定当前的行驶状态是否为“停车或低速行驶状态”且车辆为“驱动状态”（S53）。

另外，是否为“停车或低速行驶状态”的判断是根据RAM中是否设定有表示“停车或低速行驶状态”的标志来进行的，在行驶状态的判断一次也没有执行而行驶状态为不明的情况下，也就是说在RAM中未设定表示行驶状态的标志的情况下，判断为不是“停车或低速行驶状态”。

而且，在判断出当前的行驶状态为“停车或低速行驶状态”且车辆处于“驱动状态”的情况下（S53：是），将表示行驶状态为“启动行驶状态”的标志设定到RAM中之后（S55），本控制结束。

另一方面，在判断出不是当前的行驶状态为“停车或低速行驶状态”且车辆为“驱动状态”的状态的情况下（S53：否），判断车速是否低于“停车·低速行驶判断速度VL”（S57），在判断为车速低于“停车·低速行驶判断速度VL”的情况下（S57：是），将表示“停车或低速行驶状态”的标志设定到RAM中之后（S59），本控制结束。

另外，在判断出车速为“停车·低速行驶判断速度VL”以上的情况下（S57：否），判断车速是否大于“稳定行驶判断速度VH”且车辆的加速度是否小于加速度Ao（S61），在判断为车速大于“稳定行驶判断速度VH”且车辆的加速度小于加速度Ao的情况下（S61：是），将表示“稳定行驶状态”的标志设定到RAM中之后（S63），本控制结束。

另一方面，在判断为不是车速大于“稳定行驶判断速度VH”且车辆的加速度小于加速度Ao的状态的情况下（S61：否），本控制在维持表示当前的行驶状态的标志的状态下结束。

2.3驾驶评价的详细内容（参见图11）

图11是表示省油耗驾驶评价系统的整体动作的控制流程图，用于执行该控制流程的程序存储在RAM中。而且，当车辆开关接通时，读取执行本控制的程序并由控制部3A执行。

当本控制起动时，首先，为了确定用于“能量增加量参数E的计算（图6）”的“规定时间”，重新设定（初始化）计时器的计数值（S71）。然后，进行了驱动·制动状态判断（图8）之后（S73），进行启动·稳定行驶状态判断（图10）（S75），计算参数ΔE（图4）（S77）。

接着，判断是否经过了规定时间（在本实施方式中为约1秒）（S79），在判断为没有经过规定时间的情况下（S79：否），再次执行S73，另一方面，在判断为经过了规定时间的情况下（S79：是），在执行了规定时间内的每单位距离的能量增加量参数E的计算（图6）之后（S81），依照计算出的能量增加量参数Es、En以及图5所示的对照表来决定具体评价（S83），通过声音或文字等图像将该评价报知给驾驶员（S85）。

评价结果是指，例如，当启动评价为1时，通过声音或文字（图像）报知“启动时有点急加速。请慢慢踩踏加速器”这样的建议，当稳定行驶评价为5时，报知“稳定行驶时的行驶较稳定。请继续按照这种节奏进行驾驶”这样的建议。

此时，评价结果以1次的运行进行平均，在每次运行时评价驾驶操作，或将存储在存储卡中的评价结果带回事务所或个人住宅，从而能够在驾驶后确认驾驶操作或驾驶等级的推移。

3.本实施方式的省油耗驾驶评价系统的特征

在本实施方式中，判断车辆的行驶状态是至少（a）停车或低速行驶状态、（b）启动行驶状态、以及（c）稳定行驶状态之中的哪一种状态，根据对启动行驶状态及稳定行驶状态设定的评价判断基准来对驾驶进行评价，所以能够进行适当的评价。

另外，由于使用减去了基于重力的车辆运动能量增加率的参数ΔE来对驾驶进行评价，所以即使在上坡和下坡以波状反复的道路上，也能够进行适当的评价。

另外，在对驾驶进行评价时，还考虑滚动阻力，所以能够进行更适当的评价。

（第2实施方式）

在第1实施方式中，使用由G传感器9检测到的加速度来判断驱动状态或制动状态，但是在本实方式中，如图12所示，设置对驱动力调整部的操作量进行检测的装置（加速器开度传感器13），该驱动力调整部对加速踏板的踏入量或节流阀的开度等向发动机的吸气量进行调节，如图13所示，在由加速器开度传感器13检测到的加速器开度超过了预先设定的驱动判断阈值的情况下，判断为驱动状态，在加速器开度为判断阈值以下的情况下，判断为制动状态。

在第2实施方式中，其他部分与第1实施方式相同。

（第3实施方式）

在本实施方式中，如图14所示，在具备使用了GPS的汽车导航系统的车辆中应用本发明。由此，与驾驶评价结果一并将位置信息存储到存储卡中。在该情况下，使用GPS天线、GPS接收器、地图数据、回转仪等，测定当前的位置，与驾驶评价结果一并将位置信息存储到存储卡中。在第3实施方式中，其他部分与第1实施方式相同。

（其他实施方式）

本发明的特征在于，判断车辆的行驶状态是（a）停车或低速行驶状态、（b）启动行驶状态、以及（c）稳定行驶状态之中的哪一状态，根据对启动行驶状态及稳定行驶状态设定的评价判断基准来对驾驶进行评价，所以（a）停车或低速行驶状态、（b）启动行驶状态、以及（c）稳定行驶状态的具体定义·判断方法不限于上述实施方式。

另外，在上述实施方式中，如式1所示，作为伴随车辆的行驶而产生的损失，只考虑了滚动阻力，但本发明不限于此，例如除了滚动阻力之外，可以还考虑空气阻力。另外，空气阻力与车速的大致3次方成正比地增大，所以在车速为例如70km/h以上的情况下，对驾驶评价产生较大的影响。

另外，在上述实施方式中考虑了滚动阻力，但本发明不限于此，也可以不考虑伴随车辆的行驶而产生的损失，从而决定参数ΔE。

另外，本发明只要与发明宗旨一致即可，不限于上述实施方式。

Claims (4)

1.一种省油耗驾驶评价系统，用于评价驾驶是否适合于省油耗驾驶，其特征在于，具备：

参数检测部，在驱动源正在产生用于使车辆行驶的驱动力的“驱动状态”下，对参数进行检测，该参数根据从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值而变化；

存储部，存储有用于对驾驶进行评价的评价用参数；以及

评价决定部，比较所述评价用参数和所述参数而决定评价。

2.根据权利要求1所述的省油耗驾驶评价系统，其特征在于，

所述参数是根据在从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值上、加上伴随车辆的行驶而产生的损失的变化率得到的值而变化的值。

3.根据权利要求2所述的省油耗驾驶评价系统，其特征在于，

所述伴随车辆的行驶而产生的损失中至少包括由行驶用轮胎产生的滚动阻力。

4.一种用于省油耗驾驶的评价方法，用于使计算机评价是否为适合于省油耗驾驶的减速驾驶，其特征在于，

在发动机正在产生用于使车辆行驶的驱动力的“驱动状态”下，对参数进行检测，该参数根据从车辆的运动能量变化率减去了基于重力的车辆运动能量增加率得到的值而变化；

存储用于对驾驶进行评价的评价用参数；以及

比较所述评价用参数和所述参数而决定评价。

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