CN103129557B - 用于引导车辆经济驾驶的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于引导车辆经济驾驶的系统。特别地，基于车辆的滚动摩擦、空气阻力、以及道路坡度，控制单元计算车辆的驾驶阻力。由控制单元计算由车辆消耗的空气调节能量的数量，作为响应，将所计算的驾驶阻力和空气调节能量代入到数据映像中，从而连续地计算车辆的实时的最优经济车速。然后，通过显示单元，为驾驶者显示由控制单元计算的最优经济车速。

Description

用于引导车辆经济驾驶的系统

技术领域

本发明涉及一种用于引导车辆经济驾驶的系统，为用户提供节能驾驶指导，以降低车辆内的燃料效率偏差，从而引导经济驾驶，其中所述偏差是由于取决于驾驶负载、驾驶速度、以及空气调节功率不同而产生的经济驾驶速度差异而导致。

背景技术

电动车（EV）利用一个或多个电动机或者牵引电动机推进。现存三种主要类型的电动车，即由外部电源直接供电、由存储的电能供电、以及由车载发电机供电，例如内燃机（混合动力车）或者氢燃料电池。电动车包括，例如，电动汽车、火车、卡车、飞行器、轮船、摩托车和踏板车等等。

电动车的一个明显缺点是受电池的能量密度限制，这严重地限制了电动车能够行驶的路程。由于在没有可替换电源的情况下，内燃机通常能够比纯电动车行驶的路程要远大约74%，因此，通常认为电动车比不上内燃机。

然而，在电动车的能量消耗特性方面，电动车具有比内燃机更高的能量效率，因此，使车辆更加环保和经济。然而，另一方面，在电动车中的总能量消耗中的车辆驾驶和供应空气调节时消耗的相对能量率比在内燃机中所消耗的相对要大。

此外，由于电动机的某些特性，能量随速度的增大而增加。因此，当以不同速度行驶相同的路程时，或者在一名驾驶者利用空气调节器，而另一名没有使用时，两名驾驶者所消耗的总能量也可能不同。

因而，与在内燃机中相比，在电动车中一名驾驶者与另一名驾驶者的燃料效率的偏差非常明显。因此，取决于驾驶负载、驾驶速度以及供应的空气调节功率的不同，每名驾驶者个人的经济驾驶速度可能不同。

目前，节能指导已应用于内燃机车、混合动力车等，作为减少突然加速和利用明显空气调节负载的方法。在车辆中使用这些节能指导，能够增大燃料效率。

然而，目前设置在这些车辆中的节能指导仅仅提供关于加速和减少空气调节器使用的指导。目前还没有考虑根据驾驶负载、驾驶速度、以及空气调节功率不同而动态调整的经济驾驶速度的节能指导。

因而，由于电动车的燃料效率在涉及到负载、驾驶速度以及空气调节功率变化时特别敏感，因此当前的节能指导对于电动车尤为无益。

然而，该问题不仅仅只限于电动车，还适用于混合动力车和内燃机车，只是规模较小。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明已致力于提供一种用于引导车辆经济驾驶的系统，其为驾驶者提供节能驾驶指导，以降低因驾驶负载、驾驶速度、以及空气调节功率的不同而引起的车辆燃料效率的偏差，从而引导经济驾驶。

本发明的示例性实施方式提供一种用于引导车辆经济驾驶的系统，其包括：控制单元，例如，控制器，被配置通过考虑车辆的滚动摩擦、空气阻力、以及道路坡度来计算驾驶阻力，并计算由空气调节装置消耗的空气调节能量。控制单元包括数据映像，其被装配以提供取决于空气调节能量的驾驶阻力和最优经济车速。控制单元连续监测并代入所计算的驾驶阻力和空气调节能量，以连续计算实时的最优经济车速。此外，显示单元被配置为在屏幕上为驾驶者显示由控制单元计算的经济车速。

在本发明的一些示例性实施例中，取决于滚动摩擦的驾驶阻力可通过车轮的摩擦系数和车辆的重量值来计算。此外地或者可选地，取决于空气阻力的驾驶阻力还可通过空气阻力系数、正投影面积、以及车辆的当前车速来计算。

在一些示例性实施例中，驾驶阻力可取决于道路坡度。在该实施方式中，驾驶阻力可通过车辆的重量值和道路倾斜角来计算。

空气调节能量可以根据在空气调节装置中被设定为目标的目标温度来变化。在数据映像中可以提供这些数值。

控制单元可以基于通过将驾驶阻力与空气调节能量加和获得的消耗能量相对于车辆当前提供的能量的权重来计算能量效率，并且显示单元可以显示由控制单元计算的经济车速和能量效率。

附图说明

现在参考在附图中示出的某些示范性实施方式来详细描述本发明的上述和其它的特征，仅仅以示例性的方式给出下文中的附图，因此其不构成对本发明的限制，并且其中：

图1和图2示出根据本发明示例性实施方式的用于引导车辆经济车速的数据映像的例子；以及

图3示出根据本发明示例性实施方式的用于引导车辆经济驾驶系统的显示单元上的图形显示。

应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。

在附图中，在全部的几张图中，附图标记始终指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本发明示例性实施例的用于引导车辆经济驾驶的系统。

可以理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆（SUV）、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车（例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料）。如在本文中所引用的，混合动力车辆是具有两种或多种动力来源的车辆，例如汽油动力车辆和电动动力车辆二者。

根据本发明示例性实施方式的用于引导车辆经济驾驶的系统，包括：控制单元，例如，控制器，其被配置成通过考虑车辆的滚动摩擦、空气阻力、以及道路坡度计算驾驶阻力，并计算由空气调节装置消耗的空气调节能量。控制单元包括数据映像，其被装配以提供取决于空气调节能量的驾驶阻力和最优经济车速。控制单元连续监测和代入所计算的驾驶阻力和空气调节能量，以连续计算实时的最优经济车速。此外地，显示单元被配置为在屏幕上为驾驶者显示由控制单元计算的经济车速。

控制单元计算信息以在显示单元上显示，为此，通过输入来自车辆不同传感器的数据进行计算。在计算特定车辆的实时经济车速时，控制单元可以将驾驶阻力和空气调节能量作为变量。

可以在车辆（例如，作为移动装置）的内部或外部设置显示单元。例如，显示单元可被实现为车辆或移动装置的仪表群或显示部件。

图1至图2示出根据本发明示例性实施方式的用于引导车辆经济驾驶的系统的用于引导经济车速的数据映像的例子，图1示出驾驶阻力相对于输入能量和车速的变化。也就是说，数据映像右手侧的图标符号表示通过电动机或驾驶单元输入的输入能量，和取决于每个输入能量的驾驶阻力的消耗能量，其中该输入能量根据车速变化。

此外，图2示出用于空气调节装置的目标温度的空气调节能量和车速的变化。也就是说，数据映像右手侧的图标符号表示空气调节装置的目标温度。因此，虽然目标温度是相同的，但是根据车速，所需的空气调节能量不同。

因此，在测试的例子中，计算具有最小能量消耗的最优经济车速，因此，基于具有最小能量消耗的经济车速，设置经济车速。此外，为驾驶者提供经济车速，从而引导驾驶者直观地遵循经计算的最优的经济车速。

此外，通过本发明的示例性实施方式，例如，大量使用了空气调节装置的电动车的驾驶者，被提供了比传统节能指导所提供的更为准确的最优驾驶速度，因此，基于车辆的当前状态，引导其维持更合适的驾驶速度。

此外，利用车轮的摩擦系数和车辆质量，可以计算出取决于控制单元的滚动摩擦的驾驶阻力。例如，可以按下列等式来计算滚动摩擦力：

【等式1】

F_rolling＝μ_tire·m_vehicle·gravity

其中F_rolling为滚动摩擦、μ_tire为车辆的摩擦系数、m_vehicle为车辆的质量、以及gravity为重力加速度（9.81m/s）。

另外，通过空气阻力系数、正投影面积、以及车辆的目前车速，可以计算出取决于控制单元的空气阻力的驾驶阻力。更具体地，可以根据下列等式来计算空气阻力：

【等式2】

$F_{\mathrm{aerodynamic}}=\frac{1}{2}\·{\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{air}}\·C_d\·A\·v^2$

其中，F_aerodynamic为空气阻力、ρ_air为车辆的空气阻力系数、C_d为车辆的曳力系数、A为正投影面积，而v为车辆的当前速率。

此外，通过车辆的重量值和道路倾斜角可以计算出取决于控制单元的道路坡度的驾驶阻力，具体表示如下：

【等式3】

F_slope＝m_vehicle·gravity·sinθ

其中F_slope为基于道路坡度施加的阻力、m_vehicle为车辆的质量、gravity为重力加速度（9.81m/s），θ为道路的当前倾斜角。另外，空气调节能量值根据车辆的内部驾驶室的目标温度变化，并且可被设置在图2的数据映像中。因此，通过交互相关（intercorrelation）以3D图示法的形式表现，根据驾驶阻力和空气调节能量的最优车速，因此，可以基于数据映像提供实时的最优车速。

此外，基于通过将驾驶阻力与空气调节能量相加获得的消耗能量的权重，相对于车辆目前供应的能量，来控制单元计算能量效率。然后显示单元可显示由控制单元计算的经济车速和能量效率。

图3示出根据本发明示例性实施方式的用于引导车辆经济驾驶的系统的显示单元上的图形显示。在本发明的示例性实施方式中，实时地计算并且在仪表群的中心显示经济车速，从而引导驾驶者连续地利用最优策动点。在本发明的一些示例性实施例中，在图形显示的左手侧示出能量效率，从而在驾驶者遵循最优经济车速而使能量效率增大时，在视觉上且直接地通知驾驶者。

此外，在混合动力车或电动车的情况下，还可显示再生的制动能量和驱动能量，以更加立体地为驾驶者提供车辆的能量效率。

因此，在本发明的示例性实施例中，与现有的节能指导相比，更有利地、更准确地、更有效地提供驾驶者操作状态和最优经济驾驶速度。此外，通过为驾驶者提供最优经济驾驶速度，可以减少燃料效率的偏差。

虽然所描述的上述示例性实施例利用单个控制单元执行上述过程，然而应该理解的是还可通过由处理器或者微型处理器操作的多个控制器或者控制单元执行上述过程。

此外，本发明的控制逻辑可被实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非短暂计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括，但不局限于，ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、闪存盘、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在连接计算机系统的网络中，以使计算机可读介质可以以分布式方式，例如，通过电信息通信服务器或控制器区域网（CAN），被存储和执行。

尽管上面已经参考本发明的示例性实施方式对其进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，还可以对这些实施方式进行修改，本发明的范围被限定在所附的权利要求及其等价形式中。

Claims (13)

1.一种用于引导车辆经济驾驶的系统，包括：

控制单元，被配置为通过考虑所述车辆的滚动摩擦、空气阻力、以及道路坡度来计算驾驶阻力，计算在空气调节装置中消耗的空气调节能量，并且代入所计算的驾驶阻力和空气调节能量，以连续计算并提供所述车辆的实时的最优经济车速，其中所述控制单元包括数据映像，所述数据映像使所述驾驶阻力与当前正在消耗的能量的数量和所述最优经济车速相关；和

显示单元，被配置为向驾驶者显示由所述控制单元计算的最优经济车速，

其中在数据映像中提供根据目标温度而变化的空气调节能量的数值。

2.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中取决于所述控制单元的滚动摩擦的所述驾驶阻力是通过车轮的摩擦系数和所述车辆的重量值来计算的。

3.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中取决于所述控制单元的空气阻力的所述驾驶阻力是通过空气阻力系数、正投影面积、以及所述车辆的当前车速来计算的。

4.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中取决于所述控制单元的道路坡度的所述驾驶阻力是通过所述车辆的重量值和道路倾斜角来计算的。

5.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中所述控制单元还被配置成基于通过将所述驾驶阻力与所述空气调节能量加和获得的消耗能量相对于所述车辆当前提供的能量的权重来计算能量效率，并且其中所述显示单元显示由所述控制单元计算的所述最优经济车速和所述能量效率。

6.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中因滚动摩擦而施加给所述车辆的力等于车轮的摩擦系数乘以所述车辆的重量值再乘以重力加速度。

7.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中因空气阻力而施加给所述车辆的力等于1/2空气阻力系数乘以正投影面积以及所述车辆的当前车速。

8.如权利要求1所述的用于引导车辆经济驾驶的系统，其中因道路坡度而施加给所述车辆的力等于所述车辆的质量乘以重力加速度再乘以sinθ，其中θ等于所述车辆当前行驶的道路的当前倾斜角。

9.一种用于引导车辆经济驾驶的方法，包括：

由控制单元基于所述车辆的滚动摩擦、空气阻力、和道路坡度来计算驾驶阻力；

由所述控制单元计算在空气调节装置中消耗的空气调节能量的数量；

响应于计算所述驾驶阻力和由所述车辆消耗的空气调节能量的数量，在数据映像中代入所计算的驾驶阻力和空气调节能量，以便连续地计算所述车辆的实时的最优经济车速并提供给驾驶者，其中所述数据映像使所述驾驶阻力与当前消耗的能量的数量以及所述最优经济车速相关；以及

由显示单元向驾驶者显示由所述控制单元计算的所述最优经济车速，

其中在所述数据映像中提供根据目标温度而变化的空气调节能量的数值。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：由所述控制单元基于通过将所述驾驶阻力与所述空气调节能量加和获得的消耗能量相对于所述车辆当前提供的能量的权重来计算能量效率，并且其中所述显示单元显示由所述控制单元计算的所述最优经济车速和所述能量效率。

11.如权利要求9所述的方法，其中因滚动摩擦而施加给所述车辆的力等于车轮的摩擦系数乘以所述车辆的重量值再乘以重力加速度。

12.如权利要求9所述的方法，其中因空气阻力而施加给所述车辆的力等于1/2空气阻力系数乘以正投影面积以及所述车辆的当前车速。

13.如权利要求9所述的方法，其中因所述道路坡度而施加给所述车辆的力等于所述车辆的质量乘以重力加速度再乘以sinθ，其中θ等于所述车辆当前行驶的道路的当前倾斜角。