CN103813943B - 用于估算车辆燃料消耗量的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于估算车辆燃料消耗量的方法，所述方法包括如下步骤：通过使用至少一个从车辆的车载诊断系统中获得的参数估算滚动功率分量、气动阻力分量和加速度分量，从而估算出所述车辆的整体功率；确定所述车辆使用的燃料的类型；并通过对所述整体功率的所述分量求和并且再除以所述燃料类型的能量值和预定的发动机的效率值，从而估算出所述燃料消耗量。

Description

用于估算车辆燃料消耗量的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种借助车辆的车载诊断系统估算车辆燃料消耗量的设备和方法。
特别地，本发明涉及一种车辆的燃料消耗量的测量方法。我们将描述一种用于估算陆地车辆的燃料消耗量和/或排放量的设备和方法，包括根据随行程进展的特定陆地车辆、驾驶员的行为以及行程的特点的组合而在行程过程中动态地提供该特定车辆或者驾驶员的燃料消耗量和/或排放量的精确估算的设备和方法。
背景技术
在我们早期的专利和专利申请中，描述过用于确定陆地车辆(“车辆”)的燃料消耗量和/或排放量的设备和方法，该设备和方法利用了从车辆的发动机管理系统通过车载诊断端口(OBD、OBDII、CAN和类似的端口，以下简称为“OBD端口”)中获得的信号。通常情况下，从OBD端口无法提供或者无法以现成可用的形式提供所需的数据，在我们的专利申请(PCTno.WO2008/146020)中描述过如何识别来自发动机管理系统的其它信号并将其用于测定燃料的消耗量值和/或排放量值。这些信息也可以用于推断驾驶员的行为，而这种推断可以用于监测和训练驾驶员。
在某些情况下，进行燃料/排放计算所需的某些信息可能不仅无法提供，甚至有可能会被车辆制造商屏蔽。这些情况下，就需要有其它的途径。
在许多场合下，许多团体会发现能够在行程过程中准确地预测车辆即时的燃料消耗量是非常有用的。这种预测在行程过程中反映所驾驶的特定车辆的特点和驾驶员的行为特点上是必然需要的，而这些特点会受到行程特点的影响。
曾经尝试过估算燃料的消耗量和排放量，但这些尝试往往只是基于平均值或者通用值，而非基于即时使用的每个车辆、每个驾驶员和每段行程的具体情形。
获得在行程过程中依赖于车辆、驾驶员的行为和行程的特点的燃料消耗量的准确值将是非常有用的，例如，协助车队所有者、运输公司及类似公司以及保险公司等最佳地管理他们的业务。
本发明的目的就在于提供这种准确的数值。
发明内容
根据第一方面，本发明包括一种用于估算车辆燃料消耗量的方法，所述方法包括如下步骤：使用从该车辆的车载诊断系统中获得的至少一个参数来估算滚动功率分量、气动阻力分量和加速度分量，从而估算出所述车辆的整体功率；确定所述车辆使用的燃料的类型；并且，对所述整体功率的所述分量求和，再除以所述燃料类型的能量值和预定的发动机的效率值，从而估算出所述燃料消耗量。
优选的是，使用车辆质量的估计值来估算滚动功率分量和/或使用车辆的迎风面积的估计值来估算气动阻力。优选的是，估算所述车辆质量或者所述迎风面积的步骤包括识别合格期(qualifyingperiod)的步骤，在该合格期内至少一个运动参数处于与该参数相关的预定数值范围内。优选的是，估算所述车辆质量的步骤包括：确定所述合格期中车辆加速度读数的加权平均值或移动平均值的步骤和/或确定所述合格期中整体功率读数的加权平均值或者移动平均值的步骤。
优选的是，用于识别用于估算车辆质量的所述合格期的所述运动参数之一由所述车辆加速度构成，并且/或者用于识别用于估算迎风面积的所述合格期的所述运动参数之一由所述车辆加速度构成。优选的是，用于识别所述合格期的标准为所述车辆加速度大于预定阈值，所述阈值被选择用以识别接近峰值加速度和/或介于预定阈值之间，所述阈值被选择用以识别接近稳态运动的时期。优选的是，所述方法还包括使用至少一个OBD参数来识别所述车辆的发动机负荷报告策略的步骤。
优选的是，识别所述发动机负荷报告策略的步骤包括获得所述发动机负荷和所述发动机速度的步骤、和将所述发动机负荷和与所述发动机速度相关的发动机负荷阈值进行对比的步骤。优选的是，选择所述发动机负荷阈值以识别所述发动机处于空转的时期。优选的是，使用凭经验推导出的力与发动机排量(enginesize)之间的关系以估算施加在所述车辆曲柄上的力。
优选的是，所述方法还包括一种用于发现多种可能的发动机负荷报告策略中的哪一种被具有发动机的车辆中的车载诊断系统所使用的方法，其包括检查车载诊断系统的参数，并确定当发动机以如下方式运行时的发动机负荷，该方式基本上将由不同发动机负荷报告策略产生的发动机负荷数值之间的差别最大化。
优选的是，所述方法还包括：识别如下时期，在该时期中所述发动机处在空转以基本上使不同发动机负荷报告策略产生的发动机负荷数值之间的差别最大化。
优选的是，通过使用所述车载诊断系统的参数和/或通过将所述发动机速度与空转速度阈值进行对比，从而识别其中所述发动机处在空转的时期。
优选的是，所述方法还包括：调整所述空转阈值速度以考虑所述发动机已经运行的时间和/或所述发动机的温度和/或所述发动机的排量和/或所述发动机燃料的类型。
优选的是，所述方法还包括进行检查以发现所述车辆是否通过接合离合器片而被保持在静止状态的步骤。优选的是，通过对所报告的发动机负荷与发动机负荷阈值进行对比来实施所述检查。优选的是，所述方法还包括进行所述发动机是否处在运行状态的检查。优选的是，所述方法还包括对所述发现的报告策略进行持续的检查。
优选的是，所述方法还包括用闩锁电路来存储关于所述发现的报告策略的指标。
优选的是，将所述车辆的速度用于发现所述报告策略。
优选的是，所述方法还包括一种用于估算包括发动机的车辆的有效迎风面积或者气动阻力的方法，包括：在基本恒定的车辆速度下确定所述发动机的总功率，并确定在该基本恒定的速度下用于克服该车辆的滚动阻力的滚动阻力功率；用所确定的当前总功率减去所确定的滚动阻力功率，从而确定所述车辆的气动阻力或者有效迎风面积。
优选的是，所述方法还包括识别所述车辆以基本恒定的速度行驶的时期。优选的是，识别所述基本恒定速度的时期的步骤包括利用车载诊断系统的输出和/或利用车辆速度、车辆加速度、发动机速度和发动机负荷中的一个或多个和/或将车辆速度、车辆加速度、发动机速度和发动机负荷中的一个或多个与预定参考值进行对比。
优选的是，所述方法还包括估算在所述车辆以恒定速度行驶的时期内所述车辆的所述当前总功率的步骤。优选的是，估算所述当前总功率的步骤包括利用由所述车载诊断系统提供的发动机负荷参数。优选的是，所述方法还包括通过考虑传输损耗来对所述当前总功率进行调整的步骤。优选的是，考虑传输损耗的来对所述当前总功率进行调整的步骤包括用所述当前总功率减去和/或乘以一个或多个经验性功率系数的步骤。优选的是，所述方法还包括在基本恒定速度的多个时期中查找所述当前总功率的移动平均值或加权平均值的步骤。
优选的是，所述方法还包括通过估算滚动阻力功率并从所述当前总功率中减去所述滚动阻力功率来估算所述气动阻力功率的步骤。
优选的是，估算滚动阻力的步骤包括使用所述车辆质量、所述阻力系数和所述车辆速度的估算值。优选的是，估算滚动阻力的步骤进一步包括在所述滚动阻力的估算中为所述车辆可能行驶的坡度制定容差。
优选的是，所述方法还包括一种用于确定所述车辆的燃料类型的方法，该方法包括获取该车辆的车载诊断(OBD)系统的输出参数，并使用所述输出参数来确定所述车辆使用的燃料类型。
优选的是，所述方法包括：识别发动机是否处在节流状态；或者测量废气是否在柴油发动机或汽油发动机的典型范畴内；或者检查燃料压力；或者使用多个识别燃料类型的方法并进一步包括为每个识别燃料类型的方法的输出分配一个权重，所述权重根据识别燃料类型方法的而变化，对所述权重求和，并将所述权重的和与预定阈值进行对比，从而判定出所述车辆的燃料类型。优选的是，所述方法包括识别发动机是否处在节流状态，包括将歧管绝对压力(MAP)与阈值进行对比并/或将空气流量与发动机容量的预定比例进行对比。
优选的是，所述方法包括检查废气是否在柴油发动机或汽油发动机的典型范畴内和/或检查OBD协议和/或检查OBD系统的燃料状态参数标识符。
优选的是，所述方法包括允许对燃料类型自动检测结果进行手动控制的步骤。
优选的是，所述方法还包括估算车辆质量的方法；所述车辆的运动参数包括车辆速度参数、车辆加速度参数和最大加速度参数，所述车辆具有发动机，所述发动机具有发动机容量参数和发动机活动参数，该发动机活动参数包括发动机速度参数、功率参数、最大功率参数和发动机负荷参数，所述方法包括确定在合格期内采集的车辆加速度参数的加权平均值或者移动平均值并用所述车辆加速度的加权平均值或者移动平均值来估算车辆质量的步骤，其中在合格期内，至少一个所述运动参数和/或至少一个所述发动机活动参数处在预定的范围内。
优选的是，所述至少一个运动参数或发动机活动参数中的至少一个的数值是从车载诊断系统的至少一个输出参数获得的。
优选的是，所述方法还包括识别接近峰值加速度的时期的步骤，在该时期内，所述至少一个运动参数或者发动机活动参数中的至少一个指示出所述车辆正在以接近其最大加速度的值加速。
优选的是，所述至少一个输出参数为发动机负荷、发动机速度、车辆速度和车辆加速度中的一个。
优选的是，所述方法还包括将所述车辆加速度与至少一个预定的加速度阈值进行对比和/或将所述车辆速度与第一预定车辆速度阈值进行对比和/或将所述车辆速度与第二预定车辆速度阈值进行对比和/或将所述发动机负荷与至少一个预定的发动机负荷阈值进行对比和/或将所述发动机速度与至少一个预定的发动机速度阈值进行对比。
优选的是，所述至少一个预定的阈值中的每一个都按照车辆类型分配了一个数值。
优选的是，仅在所述运动参数或者发动机活动参数中的至少一个处在预定的范围内时或仅在所述多个所述运动参数或者发动机活动参数处在为所述参数预先设定的范围内时或仅在所有的所述运动参数或者发动机活动参数都处在为所述参数预先设定的范围内时才进行所述的加权平均或者移动平均。
优选的是，所述方法还包括确定合格期内施加在所述车辆曲柄上的力。优选的是，所述方法还包括通过用所述力除以所述加权或者移动平均加速度值来估算所述车辆的质量的步骤。优选的是，所述方法还包括检查是否出现至少一个合格期。
优选的是，所述方法还包括使用所述发动机排量和经验确定的常数来估算所述施加在所述曲柄上的力的数值的步骤。优选的是，在未出现合格期的情况下，使用所述力的数值来计算质量。
优选的是，所述方法还包括如下步骤：获得或者估算流经所述发动机的空气流量；用所获得或所估算的空气流量除以与所述燃料类型相关的化学计量比，计算出暂定燃料质量的估算值；用所述暂定燃料质量的估算值除以从废气的分析中得到的氧含量参数，估算出燃料消耗量。优选的是，所述方法包括：使用理想气体方程式，使用压力、体积流速和温度的估算值来测量空气质量流量和/或估算所述空气流量。
优选的是，所述方法包括使用歧管绝对压力传感器和/或使用歧管空气温度传感器来估算所述压力。
优选的是，所述方法包括使用发动机排量和发动机速度来计算所述体积流速的所述估算值。
优选的是，所述方法包括从排废氧传感器或者查阅表中获得所述含氧量参数，其中所述查阅表根据发动机速度和车辆类型提供含氧量的数值。
优选的是，所述方法还包括：使用从车辆的车载诊断系统中获得的至少一个参数来估算滚动功率分量、气动阻力分量和加速度分量，从而估算出所述车辆的整体功率；确定燃料类型；并对所述整体功率的所述分量求和，再除以所述燃料类型的能量值和预定的发动机效率值，从而估算出所述燃料消耗量。
优选的是，所述方法还包括估算车辆质量的上限值和下限值。优选的是，所述方法还包括分别根据所述质量的上限值和所述质量的下限值来估算燃料消耗量的上限值和下限值。
根据第二方面，本发明包括一种用于估算车辆燃料消耗量的设备，所述设备包括：用于估算和提供与车辆整体功率有关的参数的估算装置、用于估算和提供与滚动功率分量有关的参数的估算装置、用于估算和提供与气动阻力分量有关的参数的估算装置以及用于估算和提供与加速度分量有关的参数的估算装置，所述整体功率的估算装置适合连接于车辆的车载诊断系统以接收和使用从中获得的至少一个参数；用于提供指明所用燃料类型的参数的装置；用于接收与估算的滚动功率分量、估算的气动阻力分量和估算的加速度分量有关的参数并通过对所述整体功率的所述分量求和且再除以所述燃料类型的能量值和预定的发动机效率值从而估算出所述燃料消耗量的相连接的装置。
优选的是，用于估算滚动功率分量的装置使用车辆质量的估算值。
优选的是，用于估算气动阻力分量的装置使用车辆迎风面积的估算值。
优选的是，用于估算所述车辆质量或所述迎风面积的装置适合于识别合格期，该时期内至少一个运动参数处在与该参数相关的的预定数值范围内。
优选的是，用于估算所述车辆质量的装置适合于确定在合格期内采集的车辆加速度读数的加权平均值或者移动平均值。
优选的是，所述方法还包括确定用于识别用于估算车辆质量的所述合格期的所述运动参数中的一个，并且其中所述参数由所述车辆加速度构成。
优选的是，所述设备适合于识别所述车辆加速度大于预定阈值的合格期，选择所述阈值以识别接近峰值加速度。优选的是，用于估算所述迎风面积的装置适合于确定在合格期内采集的整体功率读数的加权平均值或者移动平均值。
优选的是，所述设备适合于接收用于识别估算迎风面积用的所述合格期的所述运动参数中的一个，并且其中所述参数由所述车辆加速度构成。
优选的是，所述设备适合于识别所述车辆加速度处于预定阈值之间的合格期，选择这些阈值以识别接近稳态运动的合格期。
优选的是，所述设备还包括使用至少一个OBD参数的用于识别所述车辆的发动机负荷报告策略的装置。
优选的是，用于识别所述发动机负荷报告策略的所述装置适合于获得所述发动机负荷和所述发动机速度并适合于进一步将所述发动机负荷和与所述发动机速度相关的发动机负荷阈值进行对比。
优选的是，所述设备适合于采用经验推导出的力和发动机排量之间的关系来估算施加在所述曲柄上的力。
优选的是，所述设备还包括用于发现具有发动机的车辆的车载诊断系统使用了多种可能的发动机负荷报告策略中的哪一种的设备，其包括用于检查车载诊断系统参数的检查装置和用于确定当发动机以如下方式运行时发动机负荷的装置，该方式基本上将不同发动机负荷报告策略产生的所述发动机负荷数值之间的差别最大化。
优选的是，所述设备还包括用于识别所述发动机处在空转时期的识别装置，所述空转基本上使不同发动机负荷报告策略产生的所述发动机负荷数值之间的差别最大化。
优选的是，所述识别装置使用所述车载诊断系统参数和/或通过将所述发动机速度与空转速度阈值进行对比来识别所述发动机处在空转的时期。
优选的是，所述设备还包括用于调整所述空转阈值速度的装置，从而将所述发动机已运行的时间考虑进去。
优选的是，所述设备适合于调整所述空转阈值速度，对其进行调节以考虑发动机温度和/或考虑发动机排量和/或考虑所述发动机的燃料类型和/或考虑发动机排量。
优选的是，所述设备还包括通过接合离合器片来发现所述车辆是否保持在静止状态的离合器检查装置。
优选的是，所述离合器检查装置将已报告的发动机负荷与发动机负荷阈值进行对比。优选的是，所述设备还包括用于检查所述发动机是否处在运行状态的发动机检查装置。
优选的是，所述设备还包括对所述发现的报告策略进行持续检查的持续检查装置。
优选的是，所述设备还包括用于存储关于所述发现的报告策略的指标的闩锁电路。
优选的是，所述设备还包括速度检查装置，其中所述车辆的速度用于发现所述报告策略。
优选的是，所述车辆的所述速度用于识别所述车辆处在空转的时期。
优选的是，所述设备还包括用于估算包括发动机的车辆的有效迎风面积或者气动阻力的设备，其包括：用于确定在基本恒定的车辆速度下的发动机总功率的设备；和用于确定车辆在该基本恒定的速度下用于克服滚动阻力的滚动阻力功率的设备；用于从所确定的当前总功率减去所确定的滚动阻力功率以确定车辆气动阻力或有效迎风面积的设备。
优选的是，所述设备还包括适合于识别所述车辆以基本恒定的速度运行的时期的识别装置。优选的是，所述识别装置适合于使用车载诊断系统的输出和/或使用所述车辆速度、所述车辆加速度、所述发动机速度和所述发动机负荷中的一个或多个来识别基本恒定的速度的时期。
优选的是，所述设备还包括估算装置，该估算装置适合于在以基本恒定的速度行驶的一段时期内和/或使用由所述OBD系统提供的发动机负荷参数为所述车辆提供所述当前总功率的估算值。
优选的是，所述调整装置适合于通过用所述当前总功率减去和/或乘以一个或多个经验性功率系数来调整所述当前总功率以考虑传输损耗。优选的是，所述设备还包括求平均值的装置，该装置适合于在速度基本恒定的多个时期中找出所述当前总功率的移动平均值或者加权平均值。
优选的是，所述识别装置适合于通过将车辆速度、车辆加速度、发动机速度和发动机负荷中的一个或多个与预定参考水平进行对比来识别基本恒定的速度的时期。
优选的是，所述设备还包括气动阻力的估算装置，该估算装置通过估算滚动阻力功率并从当前总功率减去所述滚动阻力功率来估算出所述气动阻力功率。
优选的是，所述滚动阻力的估算装置通过使用所述车辆质量、所述阻力系数和所述车辆速度的估算值来估算所述滚动阻力。
优选的是，所述滚动阻力的估算装置在所述滚动阻力的计算中为所述车辆可能行驶的坡度制定容差。
优选的是，所述设备还包括用于确定所述车辆燃料类型的设备，其包括获得车辆的车载诊断(OBD)系统的输出参数的装置和使用所述输出参数以确定所述车辆使用的燃料类型的装置。
优选的是，所述设备还包括用于识别发动机是否节流的节流识别装置。
优选的是，所述设备包括压力对比装置和/或空气流量对比装置和/或废气温度对比装置和/或协议检查装置和/或燃料状态检查装置和/或手动控制装置，其中压力对比装置可以将歧管绝对压力(MAP)和预定阈值进行对比，空气流量对比装置可以确定空气流量是否小于发动机容量的预定比例，废气温度对比装置用于测量废气是处于柴油发动机还是汽油发动机的典型范畴内，协议检查装置用于检查OBD协议，燃料状态检查装置用于检查OBD系统的燃料状态参数标识符，手动控制装置允许使用者手动控制燃料类型的自动检测结果。
优选的是，所述设备还包括节流识别装置，该节流识别装置用于识别发动机是否处在节流状态；或者废气温度对比装置，该废气温度对比装置用于测量废气是处于柴油发动机还是汽油发动机的典型范畴内；或者燃料压力检查装置，该燃料压力检查装置用于检查燃料的压力；或者多个燃料类型的识别装置并进一步包括加权装置和判定装置，该加权装置为该多个燃料类型的识别装置的每一个的输出分配一个权重，所述权重随着燃料识别装置及其输出的不同而变化，该判定装置对所述权重求和并对所得权重的总和与预定阈值进行对比，从而判定出所述车辆的燃料类型。
优选的是，所述设备还包括用于估算具有发动机的车辆的质量的设备，所述设备包括：用于确定车辆运动参数的装置，这些参数包括车辆速度参数、车辆加速度参数和最大加速度参数；用于确定发动机容量参数和发动机活动参数的装置，所述发动机活动参数包括发动机速度参数、功率参数、最大功率参数和发动机负荷参数；用于确定在合格期中采集的车辆加速度读数的加权平均值或者移动平均值的装置，在所述合格期中，至少一个所述运动参数和/或至少一个所述发动机活动参数处在预定的范围内；和使用所述车辆加速度的加权平均值或者移动平均值来估算车辆质量的装置。
优选的是，所述设备适合于从车载诊断系统的至少一个输出参数中获得所述至少一个运动参数或者发动机活动参数中的至少一个的数值。
优选的是，所述设备适合于识别接近峰值加速度的时期，在该时期内，所述至少一个运动参数或者发动机活动参数中的至少一个指示出所述车辆正在以接近其最大加速度的值加速。
优选的是，所述至少一个输出参数为发动机负荷、发动机速度、车辆速度和车辆加速度中的一个。
优选的是，所述设备还包括将所述车辆加速度与至少一个预定加速度阈值进行对比的对比装置。
优选的是，所述设备还包括适于将所述车辆速度和第一预定车辆速度阈值进行对比的对比装置。
优选的是，所述设备还包括将所述车辆速度与第二预定车辆速度阈值进行对比和/或将所述发动机负荷与至少一个预定的发动机负荷阈值进行对比和/或将所述发动机速度与至少一个预定的发动机速度阈值进行对比的对比装置。优选的是，所述至少一个预定的阈值的每一个都按照车辆类型分配了一个数值。
优选的是，所述设备经调整以便仅在所述运动参数或者发动机活动参数中的至少一个处在为所述参数预先设定的范围内时或仅在所述运动参数或者发动机活动参数中多个处在为所述参数预先设定的范围内时或仅在所有的所述运动参数或者发动机活动参数都处在为所述参数预先设定的范围内时才进行加权或者移动平均。
优选的是，所述设备还包括力的确定装置，其用于确定合格期内施加在所述曲柄上的力。
优选的是，所述设备还包括估算装置，该估算装置通过用所述力除以所述加权或者移动平均加速度值，从而估算出所述车辆的所述质量。
优选的是，所述设备还包括检查装置，该检查装置用于检查是否出现至少一个合格期。
优选的是，所述设备还包括估算装置，该估算装置使用所述发动机排量和经验确定的常数来估算施加在所述曲柄上的所述力的数值。
优选的是，所述设备适于如果在未出现合格期时使用所述力的所述数值来计算质量。
优选的是，所述设备还包括用于估算车辆中发动机的燃料消耗量的设备，该设备包括：用于获得或者估算流经所述发动机的空气流量的装置；用于将所获得或所估算的空气流量除以与所述燃料类型相关的化学计量比从而计算出暂定燃料质量估算值的装置；用于将所述暂定燃料质量的估算值除以从所述废气的分析中得到的氧含量参数从而估算出燃料消耗量的装置。
优选的是，所述确定装置还包括使用质量空气流量传感器的测量装置和/或用压力、体积流速和温度的估算值按理想气体方程式来估算空气流量的估算装置。
优选的是，所述设备适于使用歧管绝对压力传感器和/或使用歧管空气温度传感器来获得所述压力的估算值。
优选的是，所述设备适于使用发动机排量和发动机速度来计算所述体积流速的所述估算值。
优选的是，所述设备适于从废氧含量传感器或者查阅表中获得所述含氧量参数，所述查阅表根据发动机速度和车辆类型提供含氧量的数值。
优选的是，所述设备还包括估算装置，该估算装置使用从车辆的车载诊断系统中获得的至少一个参数来估算滚动功率分量、气动阻力分量和加速度分量，从而估算出所述车辆的整体功率；确定燃料的类型；以及对所述整体功率的所述分量求和并除以所述燃料类型的能量值和预定的发动机效率值，从而估算出所述燃料消耗量。
优选的是，所述设备还包括估算装置，该估算装置用于估算车辆质量的上限值和下限值。
优选的是，所述设备还包括估算装置，该估算装置分别基于所述质量的上限值和所述质量的下限值来估算燃料消耗量的上限值和下限值。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于发现在带有发动机的车辆中的车载诊断系统使用了多种可能的发动机负荷报告策略中的哪一种的设备，包括用于检查车载诊断系统参数的检查装置和用于当发动机在基本上使不同发动机负荷报告策略所产生的发动机负荷数值之间差别最大化的方式下运行时确定发动机负荷的装置。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于发现在带有发动机的车辆中的车载诊断系统使用了多种可能的发动机负荷报告策略中的那一种的方法，包括检查车载诊断系统参数并当发动机在基本上使不同发动机负荷报告策略所产生的发动机负荷数值之间差别最大化的方式下运行时确定发动机负荷。
根据进一步的方面，本发明提供一种估算具有发动机的车辆的有效迎风面积或气动阻力的方法，包括：在基本恒定的车辆速度下确定所述发动机的总功率，并确定所述车辆在该基本恒定的速度下为克服滚动阻力的滚动阻力功率；用所确定的当前总功率减去所确定的滚动阻力功率，从而确定所述车辆的气动阻力或者有效迎风面积。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于估算具有发动机的车辆的有效迎风面积或气动阻力的设备，包括：用于在基本恒定的车辆速度下确定所述发动机的总功率的装置；用于在该基本恒定的速度下确定为克服车辆滚动阻力的滚动阻力功率的装置；及用所确定的当前总功率减去所确定的滚动阻力功率来确定车辆气动阻力或有效迎风面积的装置。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于确定车辆燃料类型的设备，包括用于获得车辆的车载诊断系统(OBD)输出参数的装置和使用所述输出参数来确定所述车辆所用燃料类型的装置。
优选的是，所述设备还包括用于识别发动机是否处在节流状态的节流识别装置，或者用于测量废气是处于柴油发动机还是汽油发动机的典型范畴内的废气温度对比装置，或者用于检查燃料压力的燃料压力检测装置，或者多个燃料类型的识别装置并且进一步包括加权装置和判定装置，该加权装置为所述多个燃料类型的识别装置的每一个的输出分配一个权重，所述权重随着燃料识别装置及其输出的不同而变化，该判定装置对所述权重求和并对所述权重的和与预定阈值进行对比，从而判定出所述车辆的燃料类型。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于确定车辆的燃料类型的方法，包括：获得车辆的车载诊断(OBD)系统的输出参数，并使用所述输出参数确定所述车辆所用燃料的类型。
优选的是，所述方法包括：识别发动机是否处在节流状态，或者测量废气是属于柴油发动机还是汽油发动机的典型范畴内，或者检查燃料的压力，或者使用多种燃料类型识别方法并且根据燃料识别方法的类型及燃料识别方法的输出而进一步为该多种燃料类型识别方法的每一个的输出分配一个权重，并且对所述权重求和并再将所述权重的和与预定阈值进行对比，从而判定出车辆的燃料类型。
根据进一步的方面，本发明提供一种估算车辆质量的方法；所述车辆的运动参数包括车辆速度参数、车辆加速度参数和最大加速度参数，所述车辆具有发动机，所述发动机具有发动机容量参数和发动机活动参数，所述发动机活动参数包括发动机速度参数、功率参数、最大功率参数和发动机负荷参数，所述方法包括如下步骤：确定在合格期中采集的车辆加速度参数的加权平均值或者移动平均值，其中在该合格期中至少一个运动参数和/或至少一个发动机活动参数处在预定的范围内，并且使用所述车辆加速度的加权平均值或者移动平均值估算车辆的质量。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于估算具有发动机的车辆质量的设备，所述设备包括：确定车辆运动参数的装置，所述车辆运动参数包括车辆速度参数、车辆加速度参数和最大加速度参数；确定发动机容量参数和发动机活动参数的装置，该发动机活动参数包括发动机速度参数、功率参数、最大功率参数和发动机负荷参数；确定在合格期中采集的车辆加速度参数的加权平均值或者移动平均值的装置，其中在所述合格期中至少一个运动参数和/或至少一个发动机活动参数处在预定的范围内；以及，用于使用所述车辆加速度的加权平均值或者移动平均值来估算车辆质量的装置。
根据进一步的方面，本发明提供一种估算车辆内发动机的燃料消耗量的方法，所述方法包括如下步骤：获得或者估算流经所述发动机的空气流量；用所获得或者所估算的空气流量除以与所述燃料类型相关的化学计量比，计算出暂定燃料质量估算值；用所述暂定燃料质量的估算值除以源自废气的分析的氧含量参数来估算出燃料消耗量。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于估算车辆内发动机的燃料消耗量的设备，所述设备包括：用于获得或者估算流经所述发动机的空气流量的装置；用于用所获得或者所估算的空气流量除以与所述燃料类型相关的化学计量比从而计算出暂定燃料质量估算值的装置；用于用所述暂定燃料质量的估算值除以从废气的分析中得到的氧含量参数从而估算出燃料消耗量的装置。
根据进一步的方面，本发明提供一种估算车辆的燃料消耗量的方法，所述方法包括：收集数据集，所述数据集中的每一个都与不同的特定参数有关，并且仅在一些所选定的数据或者其它数据的值为合格的数值(qualifyingvalue)的情况下，选择性地处理所选定的数据，从而确立燃料消耗量。
优选的是，所述合格的数值处在预定的限定值范围之间，并且为一个大致的设定值或者为零或者大致为零。
优选的是，所述方法包含：通过处理在车辆空转情况下收集的数据，确定车辆的车载诊断系统的发动机负荷报告策略。
优选的是，所述方法包含：通过处理数据提供车辆发动机的功率以确定车辆所使用燃料的类型，其中所述数据为先前或者刚在车辆以基本恒定的速度运行的情况下收集的。
优选的是，所述方法包含：通过处理在速度小于大致设定数值的情况下收集的数据，确定车辆的峰值加速度。
根据进一步的方面，本发明提供一种用于估算车辆燃料消耗量的设备，所述设备包括：适于收集数据集的装置，所述数据集中的每一个都与不同的特定参数有关；和仅在一些所选定的数据或者其它数据的值为合格的数值的情况下，适于选择性地处理所选定的数据以确立燃料消耗量的装置。
优选的是，所述合格的数值处在预定的限定值范围之间，并且为一个大致的设定值或者为零或者大致为零。
优选的是，所述设备包含：适应于通过处理在车辆空转情况下收集的数据以确定车辆车载诊断系统的发动机负荷报告策略的装置。
优选的是，所述设备包含：适应于通过处理数据以提供车辆发动机的功率以确定车辆所使用燃料的类型的装置，其中所述数据为先前或者刚在车辆以基本恒定的速度运行的情况下收集。
优选的是，所述设备包含：适应于通过处理在速度小于大致设定数值的情况下收集的数据以确定车辆的峰值加速度的装置。
附图说明
现在将仅通过实施例的方式参照附图对本发明的优选方面进行描述：
图1所示为涉及估算燃料消耗量的第一过程的步骤。
图2所示为根据第二实施方式的估算燃料消耗量的过程的步骤。
图3所示为用于估算总功率的步骤。
图4所示为根据本发明的实施方式进行的燃料消耗量的估算。
图5所示为根据本发明的替代实施方式进行的燃料消耗量的估算。
图6所示为根据本发明的实施方式的确立合格期的步骤。
图7所示为根据本发明的实施方式的质量估算模块。
图8所示为根据本发明的实施方式的质量估算模块，该质量估算模块具有限制性和限制选择模块。
图9所示为根据本发明的实施方式的迎风面积估算模块。
图10所示为根据本发明的实施方式的迎风面积估算模块，该迎风面积估算模块具有限制性模块。
图11所示为根据本发明的实施方式的确定发动机负荷报告策略的步骤。
图12所示为根据本发明的实施方式的发动机负荷报告策略的确定模块。
图13所示为根据本发明的实施方式的燃料类型的检测模块。
图14所示为本发明的进一步的实施方式。
图15所示为本发明的又另一个实施方式。
具体实施方式
根据一个实施方式以及如图1所示，为一种用于估算燃料消耗量的方法，用于在行程的特定时间段和连续时间段中动态地估算燃料的消耗量。
根据这种方法，可以在行程的特定时间段和连续时间段获得或者估算流经所述发动机的空气流量。这种空气流量可以基于从车载诊断系统(OBD)取得的数据(例如歧管绝对压力和温度)来获得或者估算，例如，在OBD运行的每个报告周期中取得的数据，并且该周期可以定义由燃料消耗量的估算值所覆盖的时间段。作为替代方案，空气流量可以从最大空气流量传感器中获得(如果存在的话)。然后，车辆在每个时间段内处理的燃料质量的临时估算值可以通过用将此种空气流量除以与所消耗燃料的类型相关的化学计量比来获得。然后，燃料消耗的数值可以通过燃料质量数值和由废气的分析中获得的含氧量数值来估算。废气含有流经发动机且同时仍然未燃尽的的氧气。在本发明的实施方式中，氧值从氧传感器中得到，例如λ-传感器。在一种替代实施方式中，氧值从查阅表中获得，其中该数值根据车辆类型和当前发动机负荷进行选择。
可以使用此未燃尽的氧气量和燃料质量估算值来估算出各个时间段的燃料消耗。这提供了一种在各个取样时期内估算燃料消耗的方法，由此可以在整个行程中为任意给定的行程计算即时的燃料消耗量。由此就可以估算出OBD的特定周期内燃料消耗量的动态数值，此外，还可以计算出整个行程内燃料消耗量的动态数值。
虽然这提供了一种获得燃料消耗量估算值的有用方法，但这种方法可能并不总是可用的或者适用的。
如图2所示为本发明的另外一个实施方式；该实施方式用在这种方法不可用或者不适用的情况下。根据本实施方式，可以提供进一步的方法以估算燃料消耗量，并且这些方法可以用于代替上述估算空气流量的方法或者作为其补充。
这些进一步的方法为OBD周期所确定的每个时间段提供车辆在该时间段内的消耗的总功率的动态估算。然后，基于燃料的热量值和车辆的传输效率，根据如下方程式估算出燃料消耗量：
1：燃料消耗量=(消耗的总功率)/(燃料热量值x发动机效率)
如图3所示，基于多个分量来估算消耗的总功率：
滚动功率分量，为克服道路的摩擦所消耗的功率；
气动功率分量，为克服空气阻力所消耗的功率；
加速度功率分量，为用于提高车辆速度所用的功率。
这些分量之间的关系如下述方程式所示：
2：消耗的总功率=滚动功率+气动功率+加速度功率。
滚动功率分量可以归纳为：
3：滚动功率=摩擦系数x车辆质量x9.81x速度
当然，还有其它的因素与其相关，例如可能要用到坡度系数，该坡度系数是特定的国家或者区域内道路的平均坡度的估算值。作为替代方案，也可以借助坡度检测仪或者其它装置。
提供给方程式3的摩擦系数为固定的数值，而速度可以由OBD或者其它装置提供。
摩擦系数的典型值为0.007，但是本领域技术人员可以理解，根据所遇到的不同路面情况可以使用不同的数值，并且在本发明的替代实施例中，根据不同的条件，可以使用不同的摩擦系数数值。坡度系数具有为摩擦力在斜坡上由于反作用力的减少而会减小的事实制造容差的目的。在英国，道路的坡度系数的典型值为0.65，该数值反应了英国道路的平均坡度。本领域技术人员可以理解，这个数字根据车辆通常行驶的区域可以变化。其它的实施方式中，可以包括使用的输入值选项，这些输入值反映了国家或者国家某个区域或者车辆经常行驶的道路的类型。在另外一个实施方式中，将确保在估算车辆迎风面积之前检查车辆行驶的斜度。例如，一种选项是当车辆沿着道路的基本水平区段行驶时只记录读数。在替代实施方式中，可提供一个当前斜度的估算值。本发明并不局限于估算坡度或者规避坡度的影响的任何一种方法。另外一个常数为重力加速度，提供该常数以将车辆质量转化成力，从而确定或者估算反作用力，进而确定或者估算车辆的摩擦力。虽然重力加速度为一个常数，但是本领域技术人员可以理解，在记录这一因素的时候，可以会使用不同级别的精度。
这留下了车辆质量的的数值。有许多方式得到车辆质量的数值。例如，可以依靠用户输入、可以依靠力和加速度读数和运用最小二乘法等。
根据本发明，可以通过估算在车辆使用期间的特定合格期内作用在车轮上的力来估算质量，例如，在峰值加速度期间。这将在下文进行探讨。
接下来就是气动功率分量，通常情况下，这个数值可以通过下述方程式来常规计算：
4：气动功率=(0.5x1.202)x阻力系数x迎风面积x速度3
提供给方程式4的阻力系数为一个固定的数值，而速度可以由车载诊断(OBD)系统或者全球定位卫星(GPS)系统等装置提供。其余的参数，车辆的迎风面积通常为用户输入值。根据本发明的一种替代方法，通过如下估算迎风面积，特别的是有效迎风面积：识别车辆处在稳定状态下的期间(即无加速运动)和通过确立汽车的滚动功率和总功率之间的差值找出方程式4中的气动功率。这将在下文进行探讨。然后，方程式4可用于确立车辆的迎风面积，或者车辆的有效迎风面积。
最后，就是加速度功率分量，该值可以通过下述方程式来得到：
5：加速度功率=加速度x车辆质量x速度
例如，车辆的加速度可以从OBD或者全球定位卫星(GPS)系统等装置中取得，而关于速度和质量，在上文已经探讨过。
然后，使用来自方程式2的消耗的总功率推导出燃料消耗量。
提供给方程式2的总功率的消耗可以是整个行程过程中的每个时间段内计算出来的数值，由此可以动态地估算出行程中每个时间段燃料的瞬间使用情况。
图4所示为实施根据本发明的实施方式的上述方法的一个例子。有四个子模块：滚动功率模块401、气动功率模块402、加速度功率模块403和燃料计算模块404。提供了九个输入值：车辆速度405、车辆质量406、摩擦系数407、坡度系数408、阻力系数409、有效迎风面积410、车辆加速度411、燃料热量值412和发动机效率413。将功率模块401、402和103的输出值求和，然后提供到燃料计算模块404。
图5所述为本发明的一个替代实施方式的总览，其具有额外的质量估算模块501、迎风面积估算模块502和发动机负荷报告策略模块503。发动机负荷报告策略模块503确定车辆OBD报告发动机负荷的方法。这可以通过在给定发动机速度的情况下报告峰值功率的百分比或者最大扭矩的百分比。质量估算模块具有七个输入值：车辆速度405、车辆加速度411、发动机速度503、发动机负荷504、HGV指标505、燃料类型指标506和最大功率507。迎风面积估算模块具有九个输入值：车辆速度405、车辆加速度411、发动机速度503、发动机负荷504、HGV指标505、燃料类型指标506和最大功率507、从模块503接收的发动机负荷报告指标508和从模块401接收的滚动功率输入值513。发动机负荷报告策略模块具有六个输入值：车辆速度405、发动机速度503、发动机负荷504、燃料类型指标506，发动机冷却液温度511和发动机开启指标512。
如上文所探讨的，方程式3中需要用到车辆的质量并且可以通过估算在适合的合格期内作用在车轮上的力来提供。在这种情况下，合适的合格期是峰值加速度时期。图6所示为识别合格期的过程。
步骤602至步骤606所示为使用合适的合格期来估算质量并进而计算滚动阻力功率分量的过程。
特别地使用峰值加速度时期的原因在于可以假定：对于此时期，发动机以最大功率工作，并因此可以将已知的发动机最大力运用到方程式F=ma中。由此峰值加速度就可以用于推导质量。
当检测到发动机已经达到峰值功率时，开始用于峰值加速度计算的合格期。对于峰值功率的所有时期，采集峰值加速度的读数，例如从OBD，并执行增量学习算法，从而更新峰值加速度的目前持有值。对于没有加速度峰值的情况下，将在下文进行探讨。
峰值功率时期可以通过阈值来识别；识别峰值功率时期启动从OBD读取加速度数值的步骤。选择阈值以确定当车辆处于第一档时的峰值加速度的时期。
如所探讨的，通过采用估算的峰值加速度和所施加的力的数来估算质量。
所施加的力的数可以借助常规方法由峰值功率数字除以车辆速度来获得。使用传输效率和传输损耗的来调整峰值功率数以将最大功率转换成作用在曲柄上的数。
在替代实施方式中，使用经验获得的转换系数来将加速度的数转化成功率/质量的数。
然后，以该值来使用功率数以得到车辆质量的估算值。
车辆质量数可能在峰值加速度时期出现之前就需要，所以基于经验获得的发动机排量和车辆质量之间的关系的质量估算值必须纳入到系统中。典型使用的经验关系是，1cc发动机排量粗略地对应1Kg车辆质量，当然，也可以考虑其它的数值。
为了确保所提供的数值的合理性，必须进行完整地检查，除了识别峰值加速度和学习算法，额外的选项功能还包括将质量的估算值和为不同类型的车辆预定的质量限值(最大限值和最小限值)进行对比。例如，可以和用户提供的质量数进行对比。作为替代，或者额外的，基于质量百分比误差范围的最大和最小数的进一步值也可以纳入到质量估算系统中。
此外，还设想由车辆的类型确定的质量的上限值和下限值以提供实际的质量范围，而不是坚持确切的读数，并且将在下文进行探讨。
也可以依赖HGV指标。HGV指标识别车辆是否为重型货车，其对检测峰值加速度和估算功率都是非常有用的，主要是因为用于比较发动机速度、车辆加速度和传输效率的参考值是基于车辆是否为HGV来设置的。
通常情况下，HGV的效率数值更高，仅因为这种车辆具有更高的功率，所以HGV指标尤其用于选择传输效率数值等。
由此，为了计算峰值加速度，除了用于选择阈值的机制，其中阈值取决于车辆是否为HGV，还采用一种用于识别峰值加速度机制。
如所探讨的，需要为峰值加速度识别一个合格期，例如，当接近峰值加速度的时候，作为合格期的开始，而当加速度结束且该加速度下降到低于峰值的时候，作为合格期的结束。
其它的变量也可以标识峰值加速度。这些变量包含：发动机负荷、发动机速度和车辆速度。特别的是，这些变量的每一个的数值必须满足阈值条件。例如，可以提供加速度的阈值(典型地对于HGV重型货车为0.2ms-2，且对于其它车辆为0.5ms-2)以与实际车辆加速度进行对比；发动机负荷除必须大于最大发动机负荷的给定的百分比，例如其可以为最大发动机负荷的80%；通常情况下也设置所需的发动机速度水平，并且对于重型货车可以在1500rpm左右，而对于其它车辆可以在3500rpm的左右，但是，所有这些数值只是示例性的，也可以考虑其它的数值。根据需要，所描述的水平与其它数值进行组合，表明车辆处在第一档且经历最大加速度。
有时，所依赖的某些指标似乎显示车辆正在加速；然而，这可能不总是如此。在一个优选的实施方式中，为了协助表明车辆是否正在加速，例如车轮旋转，可以检查车辆的速度。较低的限制速度必须在使用之前输入到模块中，其可以在20Km/H左右，但是也可以考虑其它的数值，而且这些值也属于本发明的范畴之内。下限速度还具有额外的优点，例如，协助表明未发生离合器打滑。通常情况下，上限制速度在50Km/H左右，但是也可以考虑其它的数值，同样地，在系统使用之前输入到模块中。
在本发明的一个替代实施方式中，GPS(全球定位卫星)系统用于检查车辆速度是否正确地对应于车轮速度。在另外一个实施方式中，可以用到加速度计。
利用上述装置中的任意一个，确立发动机速度阈值并进行检查。
如上所述，只有峰值加速度的时期是有用的，因此识别峰值加速度的合格期的结束点是有必要的。
上述系统适应于检测加速度参数，从而在出现加速度的终点指标时识别加速度时期的终点。
例如，在加速度大于阈值的给定时期内，有必要选择出所能达到的最高加速度数值。根据本发明的实施方式，这是通过持续地将目前持有的最大加速度数值和当前时间段内所记录的加速度进行对比来实现。
特别地，其目的在于，如果车辆的加速度处于阈值加速度之上时提供先前时间段的瞬时加速度值，并且如果车辆的加速度处于阈值加速度之下时则提供零值。
本发明的重要组成部分是增量估算机制模块。这个机制将一个峰值加速度的瞬时估算值和差值进行对比，其中差值为当前时期的峰值加速度和先前存储的数值之间的差值。然后用这个差值除以加权系数，再加上或者减去先前存储的数值，从而得到一个新的估算值。通常情况下，加权系数为3，但是本领域技术人员可以理解，也可以使用不同的加权系数，当然，本发明并不仅限于任何给定的加权系数。
作为模块的一部分，经确定任何用于调整峰值加速度的增量数值都在预定的限定值之间。这保证增量值的合理性，同时可以消除增量值中“离群值”。典型的限定值取决于车辆的空载重量和最大法定装载量(对于HGV而言)，但是也可以考虑其它的限定值。
上述机制模块提供了增量学习算法，这种算法将保持峰值加速度的数值，直到一个新的数值可用，而在此时，数值也将被替换。
现在讨论无可用峰值加速度数值的情况。在这种情况下，使用峰值加速度的初始估算值是非常有用的。于是，通过检查确立峰值加速度的读数是否已经被记录并且允许使用基于发动机排量的估算机和或许有效功率的估算值，在记载峰值加速度数值之前使用。用于检查加速度是否超出阈值的典型方法包括检查是否设置了峰值加速度指示标志。
作为替代方案，如果当前持有的峰值加速度的数值等于零或者根据使用的常数的其它默认数值，这也可以表示没有出现过超出加速度阈值的时期。
在一个优选实施方式中，经验系数也可以协助计算此数值，例如至少一个经验功率系数。这种经验功率系数可以通过采集关键参数的实验性读数来估算，即：发动机速度、发动机负荷、车辆速度和车辆加速度，然后使用本文所述的方法确认质量数。再用该质量数与已知质量的车辆的质量进行对比，再通过迭代法估算出功率系数。对于第一功率系数，经验功率系数的典型值为38.7，对于第二功率系数，经验功率系数的典型值为0.2885。这两个数值都是获得用于柴油车辆的，且该车辆的功率以马力(PS)为单位。对于小的汽油发动机而言需要不同的数值，因为它们的飞轮及其它发动机零件的质量较小。本领域技术人员可以理解，还可以使用其它的替代数值，这些数值也属于本发明的范围内。本发明不局限于任何一个功率系数的给定数值，甚至也不局限于一组给定的功率数值变量。例如，在本发明的一个替代实施方式中，可以使用多项式关系来给出更加准确的发动机排量、功率和力之间的关系。
峰值加速度的数值与在恒定发动机速度下采集的功率的数值结合可以提供力的间接计算。计算可依赖于例如：发动机功率、HGV指标和车辆速度。在本发明的一个实施方式中，为传输效率提供了两个数值，典型地对于重型货车为0.9左右，而对于其它类型的车辆为0.85左右，但是这些数值是非限制性的。
因此，公开了一种用于计算发动机总功率数的方法，包括与传输效率有关的功率损耗数。此后，再通过很简单的计算就可以获得质量的估算数。
如所探讨的，为了确保质量测量在一个合理的限制范围内，提供另外一个限制步骤，从而确保所提供的质量读数在对于给定类型的车辆而言合理的限制范围内。例如，对于重型货车，典型HGV的空载重量作为最小的数值，而陆路运输的法定装载量作为最大数值。这种限制模块提供了额外地且可选地对质量数值进行检查。
下面的例子将会更清楚地描述上述过程：
在此，提供四组发动机排量：即小于1900cc、1900cc～4000cc、4000cc～6500cc和大于6500cc。对于HGV而言，根据发动机排量大于或者小于6500cc，提供两组质量数据。对于每个选项，都为重量提供一个最大值和一个最小值。对于非HGV车辆而言，为最大值提供三个选项，为最小值提供一个选项。在本发明的一个实施方式中，三个最大值分别对应于小型车、“4x4”和轻型面包车的最大重量。本领域技术人员可以理解，可以选择不同的车辆以及上限值和下限制，都不会超出本发明的范围。如表1所示为限制模块的一组典型选项。
表1
HGV 发动机排量 燃料类型 最小重量 最大重量
是 >6500 19000 44000
是 <6500 3600 21000
否 >4000 3200 800
否 >1900 柴油 3750 800
否 >1900 汽油 3200 800
否 <1900 2500 800
作为这种限制活动的一部分，可以任选几个步骤。步骤1：如果车辆像是HGV，将发动机排量和一个参考数值进行比较，并发出或者确认HGV指标。这个HGV指标可用于选择一个最小质量数值，如果指示标志被置位，说明是HGV，如指示标志没有被置位，说明是轻型车辆。由于HGV的最小质量数值是通过发动机排量来确定的，所以在为HGV设置最小质量数值的时候，必须考虑到发动机的排量。例如，如果发动机排量在第一数值的范围内，那么选择第一最小质量数值，而如果发动机排量在第二数值的范围内，那么选择第二最小质量数值等。
此外，还需获得最大车辆质量数值的步骤。除了取决于发动机排量，最大质量数值也取决于燃料类型，所以在最大质量数值计算中可以依赖燃料类型指标。
特别地，当发动机排量大于预定的参考数值且燃料类型指标显示为柴油发动机的情况下，可以选择第一最大质量数值。例如，这可能表明，该车辆为一辆小型面包车。如果发动机排量大于发动机排量的另外一个参考数值且发动机使用汽油，那么可以选择不同的最大质量数值等。
通过为设置质量的实际最大限值和最小限值，实施这些示范性的步骤以提供所述质量估算数值可以是准确的置信度
作为替代方案，用户可以提供一个车辆的质量，用于进行额外的检查。
图7所示为根据本发明实施方式的质量估算模块700。该模块包括峰值加速度探测模块701、增量学习模块702和功率估算模块703。具有六个至系统的输入值：发动机速度503、发动机负荷504、HGV指标505、车辆加速度411和车辆速度405。HGV指标505作用如下：根据车辆为HGV或者其它类型的车辆，在参考数值中进行选择以与发动机速度和车辆加速度和传输效率进行对比。
四个运动和发动机参数503、504、411和405被输入到峰值加速度模块701，该模块确定车辆的加速度是否接近峰值加速度。功率估算模块703具有两个输入值：HGV指标505和功率输入值704。功率输入值为作用在曲轴上的功率。使用HGV指标可以为上文探讨过的不同传输效率制造容差。
将布尔值输出至峰值加速度指标705并且在706输出加速度数值。如果峰值加速度指标705等于逻辑一，那么加速度数值可以通过开关707进入到增量学习算法702。如果其等于逻辑零，从708发出的零值可以通过。增量学习算法具有三个输入值：峰值功率估算值709、行驶速度405和从707传来的加速度输入值。其只有一个输出值，即车辆质量的估算值710。
从模块中获得的质量估算值就其性质而言不是准确的，所以在本发明的一个实施方式中，在误差范围内所给出的质量读数，而不是准确的读数。如果没有已知的发动机功率，那么质量限为通过限制过程来确定的最大值和最小值。
因此，图8所示为带有额外的模块的第二实施例，即额外地具有限制模块801和限制选择模块802。限制模块801提供质量的上限值和下限值，其中上限值和下限值通过车辆的类型来确定。限制选择模块802给出质量估算值的上限值和下限值，因此它给出一个实际的范围而不是一个准确的读数。质量估算值的上限值和下限值分别提供给输出值803和804。
方程式4涉及到了气动功率分量，还涉及到了摩擦系数、迎风面积和速度。摩擦系数为一个预定的数值，而对于速度而言，不仅可以从OBD中获得，还可以通过多种其它的方式来识别。这留下了迎风面积。迎风面积与下面几个参数有关：车辆速度、车辆加速度、发动机速度、发动机负荷、HGV指标、燃料类型指标、最大功率、发动机负荷转换数值和滚动功率。
从OBD中获得发动机负荷的数值，然而，为了有效地使用这个数值，需要检测发动机负荷报告，其可以检测从而提供有用的信息，这将在下文进行探讨。
确立迎风面积数值依赖于计算稳定状态时期作用在曲柄上的功率数：稳定状态的合格期，并且利用稳定状态的检测，并借助增量学习过程。如图6中步骤607至步骤611所示为识别用于迎风面积估算的合格期的过程。
如果车辆没有出现明显的加速而且所经过的路面大致平坦，就可以认为车辆处在稳定状态。设想例如，对于轻负荷车辆而言，可以使用在100Km/h左右的速度，如例如在90～110Km/h，对于重型货车而言，为较小的数值。此外，可以进行检查以确认车辆是否处在正确的档位。
然后，识别在这种稳定状态下的功率的当前估算值。这种功率的估算值依赖于发动机负荷，并且这可以从OBD中获得。
在此，存在两种主要的策略，车载诊断(OBD)系统用于报告发动机负荷。柴油发动机通常在一个给定发动机速度的情况下报告最大扭矩的百分比，这给出了发动机的最大功率的百分比。而汽油发动机根据车辆的类型可以提供峰值功率的百分比，即此时的瞬时功率。相应地，在本发明的一个实施方式中，识别车辆正在使用的策略，同时使用提供用于反映发动机负荷的报告策略的指标。
此后将详细地探讨发动机负荷报告策略。
由发动机提供的当前功率可以通过峰值功率乘以当前使用的峰值功率百分比来估算。这个百分比可以从OBD报告的发动机负荷数值中获得。在其是负荷被报告为最大功率的百分比的OBD中，简单地将峰值功率乘以发动机负荷或者等效的数值。然而，如果报告的发动机负荷数值为在给定发动机速度下的扭矩的百分比，必须对发动机负荷的数值进行调整，从而涵盖这种替代的策略。
在本发明的一种实施方式中，对于发动机负荷数值的调整包括：将功率数值乘以等于1/(峰值功率下的发动机速度)的系数。峰值功率下的发动机速度的典型数值为4500RPM，但是也可以考虑其它的数值。
如所探讨的，在利用第一策略的时候，发动机负荷提供为最大扭矩的百分比或者在给定发动机速度下的扭矩的百分比，随后，必须将功率数值除以100再乘以发动机负荷，即可以得到作用在曲柄上的当前功率。然后，将结果归一化成标准的车辆速度并且该归一化可以包括固定的速度数值或者取决于车辆类型的不同数值或者由用户提供的数值。
因此，提供了被归一化为所选的车辆速度(典型地但不限于100Km/H)的功率数。还可以确定车辆是否以稳定的状态行驶在一个大致平坦的路面。如果决定车辆处在所需的稳定状态时，就会开启增量学习算法。
增量学习算法依赖于三个参数：平均分量、加权分量和稳定状态的结束标识符，并且可以进行开启所需的计算过程。
平均模块计算在一组时间段内输入功率的平均数值。在每个平均时期结束的时候，该计算出的数值会被送到加权模块，其计算出的该数值和从先前平均时期获得的数值之间的加权平均值。上述过程一直在稳定状态的时期内持续地进行。
平均模块还保持所平均的样本的数目的计数其在一组时期之后进行复位。在本发明的一个实施方式中，复位之前的取样数目为255，但是本领域技术人员可以理解，其它取样数目也可以考虑，并且本发明并不限于每个批次中的取样数目。在此，提供两个存储器，为平均功率输入的执行、样本计数和功率输入值的和。
在取样时期结束的时候，所有数值将被设置成零。
加权模块是相对常规并且在稳定状态的时期通过平均化处理而被提供有平均功率读数。此外，对加权平均数值进行检查，包括上限值和下限值，从而为所提供的数值提供置信度。
当检测到稳定状态条件已经结束，设置稳定状态的结束标识符标记，从而终止计算过程。
本领域技术人员可以理解，还可以通过其它的方法获得适当的平均值。在另外一个实施方式中，对每个时间段的每个功率数值都进行加权平均处理，而不使用所建议的中间平均处理。在又另一个实施方式中，简单地对获得的所有功率数值进行求平均值处理，而不做任何加权处理。本发明不局限于任何用于计算功率平均值的特定方法。
如所探讨的，通过增量学习算法计算推导出功率数值的加权平均值或者移动平均值。这种求平均是在固定大小的取样时期上进行的，并且在该取样时期结束时，提供一个平均总功率值并启动一个新的取样时期函数。
如上文所探讨的通过滚动功率模块估算为车辆的滚动功率提供一个数。可以确立所提供的车辆的滚动功率和当前功率数值之间的差值，从而根据方程式4，基于气动功率和从经验获得的阻力系数的数值，可以计算出迎风面积或者有效迎风面积。
此外，可以强加一种检查来为任何计算的值提供置信度。这种检查旨在基于某个车辆的已知气动阻力来确保气动功率的估算值处在某个限制范围内。
如上所述，稳定状态探测模块的目的是识别车辆以一个恒定速度行驶的时期，该恒定速度典型地在90km/h～110km/h的范围内，特别的是在100km/h左右，但是并不局限于此。其中重要的是，车辆不应该被加速或者减速。然而，不可能要求仅仅在车辆加速度准确地为零时才进行计算，因此，通常在-0.02～0.02MS-2这样的小范围内也可以认为加速度为零，但是这个范围是非限制的。此外，对稳定状态进行二次检查以查看发动机负荷。车辆不应该处在滑行阶段，油门也不应该敞开，若后者结合了接近零的加速度，那么表示车辆很可能正在攀登一个陡峭的山坡。因此，为了提供已经检测测到稳定状态的置信度，发动机负荷应该为最大发动机负荷的30%左右～70%左右。稳定状态的进一步二次检查是查看发动机速度，例如，查看车辆是否处在正确的档位。在这种情况下，发动机速度应该在两个阈值之间，通常汽油发动机的低阈值要比柴油发动机的低阈值高。发动机速度取决于车辆是使用柴油燃料还是汽油燃料，并且各自阈值的典型值为高阈值为4500RPM左右，柴油发动机的低阈值为2000RPM左右，而汽油发动机的低阈值为2500RPM左右。
因此，关于车辆是否实际地行驶在稳定状态的第一次检查是检查车辆速度是否处在已经讨论的所需的范围内，并且这种检查机制属于常规的，但是取决于车辆速度，将该车辆速度和所讨论过的参考数值进行对比。需要指出的是，由于重型货车的速度在法律上是有限制的，所以对于重型货车而言，阈值的数值较小。本领域技术人员可以理解，上述参考数值只是示范性的，其它的参考数值也属于本发明的范畴之内。
如所讨论的，关于车辆是否真实地行驶在稳定状态下的其次的检查是检查加速度是否处在所需的范围内，特别的是，检查车辆是否以非常接近恒定的速度行驶。
最后的稳定状态检查是确立发动机速度处在可接受的限制范围内，这表明车辆处在正确的档位。
在曲柄上的功率，也考虑到至少一个经验确定的功率系数，该功率系数模拟传输过程中的功率损耗。因此，用发动机功率减去一个经验系数，并且在本发明的优选实施方式中，对所有类型的车辆都是相同的。另外一个功率系数就是可乘效率系数，其根据车辆为HGV还是为轻型车辆而不同。本领域技术人员可以理解，可以根据车辆的类型完善这些数值，或者允许用户输入这些数值，本发明不局限于任何将传输功率损耗考虑入内的方法。因此，在优选实施方式中，通过减去第一经验功率系数和乘以第二经验功率系数确定作用在曲柄上的功率。对于第二经验功率系数而言，可以基于车辆的类型进行选择，例如HGV或者轻型车辆。具有替代的方法提供作用在曲柄上的功率的数，例如乘以或者减去单一的传输系数，或者直接估算作用在曲柄上的功率。通常，第一经验功率系数的数值为10PS(～7.5KW)左右，对于HGV而言，第二经验功率系数的数值为0.9左右，对于轻型车辆而言，第二经验功率系数的数值为0.8左右。本领域技术人员可以理解，这些数值可以变化并且本发明并不局限于功率系数的任何特定数值。
现在可以计算迎风面积，例如通过从在速度为100Km/h的稳定状态下计算气动功率进行逆向工程。然后，这种数可以用于估算不同速度和不同加速度下的气动阻力。通过重排上述方程式4来获得有效面积的方程式并且如方程式7所示：
方程式7：
其中ρ为物体穿过其移动的流体的密度，v为物体的速度，A为物体的有效面积，Cd为阻力系数。通过减去从以上进行的滚动功率计算中获得的滚动阻力的估算值获得气动阻力的数。气动功率的估算值和上述其它参数一起用于迎风面积计算。
图9所示为根据本发明的实施方式的迎风面积估算模块。其包括功率模块901、稳定状态检测模块902、增量学习模块903、减法器904和迎风面积计算模块905。功率模块提供作用在车轮上的功率数，其基于提供给发动机速度503、发动机负荷504、发动机功率704、HGV指标505、车辆速度405和发动机负荷开关508的数值，其中发动机负荷开关508表明发动机负荷的报告策略。
作用在车轮上的功率906从功率模块901提供到增量学习模块903，当从稳定状态探测模块902接收到指标907时，增量学习模块903被激活。稳定状态检测模块902接收到发动机速度503、车辆速度405、加速度411、发动机负荷504和燃料类型506的当前数值。在稳定状态下功率的当前估算值被提供到到减法器904的输入908。增量学习算法903对从功率模块901获得的功率数值进行加权平均或者移动平均处理。在这个取样时期结束时，总功率的平均值从增量学习模块903发送到减法器904。此外，取样时期的结束指标909从增量学习模块发送到稳定状态检测模块，从而开启一个新的取样时期。
滚动阻力功率被提供到输入端513并且从增量学习模块903的输出908中被，以将气动功率的估算值发送到有效迎风面积计算模块905。有效迎风面积计算模块905基于气动功率和经验得出的阻力系数的数值计算出有效迎风面积。
在本发明的一个优选实施方式中，为气动功率引入一个最大限制值和一个最小限制值。这些限制值与各种车辆速度的数值有关，其中车辆包括大车或者小车、轻型车辆和HGV车辆。因此，图10所示为另外一个实施方式，其还包括限制模块1000，该限制模块基于某个车辆的已知气动阻力来确保气动功率的估算值处在某个限制范围内。
可以预想的是，可以使用那些中间值(例如乘以了一个或者多个阻力系数、车辆速度的立方、流体密度或者常数0.5的面积)并且使用方程式7或者适合的衍生公式进行转换。本领域技术人员可以理解，在不影响本发明实施的情况下，可以使用上述的任意方法。
发动机负荷报告策略是估算有效迎风面积的关键。如上文所阐述的，发动机负荷可以提供为在给定发动机速度下最大扭矩的百分比或者扭矩的百分比。在本发明的一个实施方式中，用户输入报告策略。在一个替代实施方式中，通过检验OBD的输出参数推导出报告策略。在高发动机速度和负荷下，两种报告策略将给出彼此非常接近的读数，因为发动机在其最大值下运行并且在给定速度下发动机功率与车辆的最大发动机功率接近。与之相反，当发动机负荷处于最低点时，所报告的发动机负荷数值具有最大的反差。该后一点出现在发动机空转的时候。
然而，在一个优选实施方式中，通过识别时期、空转合格期(其中发动机处于空转)和将发动机负荷和预定的阈值进行对比来推导出策略。图6中步骤612至步骤614所示为识别用于确定发动机负荷报告策略的合格期的方法。
内燃发动机的空转速度(通常测量曲轴每分钟的转数或者RPM)为发动机脱离传动系统和油门踏板没有被按下的情况下发动机的旋转速度。在空转速度下，发动机产生足够的功率以合理流畅地运转并操作其辅助设备(水泵、交流发电机、以及如果配备了的其它辅助设备如动力转向装置)，但是通常不足以执行有用功，例如移动一辆汽车。对于一辆客车而言，空转速度一般在600rpm～1000rpm。当车辆处于空转时，发动机典型的负荷仅为最大功率的百分之几，通常小于例如8%，此外，发动机速度也比较低，例如给定发动机速度的最大功率的百分比通常在20%～30%左右。
通过检查发动机速度并将其与阈值(空转速度阈值)进行比较来识别发动机处于空转的时期。阈值的一个默认值被用作一个起点，然后通过调整将下述因素考虑进去：发动机温度(涉及发动机已经运行的时间长度)、发动机排量和燃料类型。通常，柴油发动机的空转速度要高于汽油发动机的空转速度，小发动机的空转速度要高于大发动机的空转速度。此外，一般情况下，发动机越热，空转速度越低。可以不对发动机已经运行的时间长度进行校正或者可以不依赖冷却液的温度。
还必须超过最小发动机速度以确保发动机事实上在运行。
为了避免错误地判断为空转状态，例如车辆正在下坡滑行，或者在没有踩油门的情况下车辆慢慢向前移动，可以对车辆速度进行进一步地检查，其中从OBD系统中取得车辆速度，零值确认空转状态。
此外，当车辆处在一个斜坡时踩紧离合器时，该车辆速度可能为零，但是发动机可能并不是处于空转。这可以通过将发动机负荷和依赖于燃料类型的阈值进行对比来识别。通常，对于柴油发动机而言，上述阈值为负荷的70%，对于汽油发动机而言，上述阈值为负荷的23%。然而，本发明不局限于任何阈值的特定数值。
现在谈到发动机负荷报告策略。
如果确定发动机处于空转状态且所报告的发动机负荷小于阈值，那么报告策略可能会是最大扭矩的百分比，而如果高于阈值，那么报告策略可能会是在给定发动机速度下的功率的百分比。然后，将已检测到的策略指标传递到持久性的检查设备和闩锁电路。其目的在于：在指标已被设置成一个给定时间阈值的水平下，确保该策略只记录为正确，即进行持续地检查，一旦检查通过，就将发动机负荷报告策略固定下来。
如上所述，发动机的运行时间和温度也是相关的，如果运行时间小于预设阈值(空转时间阈值)，从OBD系统中获得的冷却液的温度可以用于调整上述阈值。
此外，针对预定阈值对发动机负荷进行检查，因为发动机负荷取决于发动机使用的是柴油还是汽油，超过这个阈值将提供有利的指标，即使车辆速度为零，发动机也不处于空转状态，可能是在斜坡上踩紧了离合器。利用燃料类型指标和发动机负荷检查离合器，从而选择柴油或汽油离合器阈值，但是也可以考虑其它的方法。
如上所述，通过确定发动机是否处在空转状态并且然后确定发动机负荷是否大于给定阈值来计算发动机负荷报告策略。该方法也检查发动机速度以查看其是否小于通过上述方法计算的空转速度阈值、发动机速度是否大于所需的阈值指示发动机是否处于运转状态，离合器检查模块是否已经显示车辆的离合器是否被踩紧、和车辆速度。如果发动机被确定为导通、以小于所计算的空转速度阈值的状态运行且车辆速度为零，就可以将发动机视为处于空转状态。
为了确定发动机负荷报告策略，必须确定时期(空转合格期)，其中发动机处在空转状态。如果在该时期内，所报告的发动机负荷很小，通常情况下为单数百分比，那么报告策略采用的是最大扭矩的百分比。如果所报告的发动机负荷大于上述数值，那么报告策略采用的是在给定发动机速度下的发动机负荷的百分比。如果车辆速度为零、车辆的离合器没有踩紧且发动机速度小于给定的阈值，发动机就可以识别为处在空转状态。上述阈值考虑燃料类型、发动机温度、发动机排量和发动机已经运行时间的长度来确定，但是也可以考虑其它的方法。例如，在一个实施方式中，可以使用固定的阈值。在另外一个实施方式中，改变阈值以考虑可能仅仅使用的发动机排量。在又另一个实施方式中，可以只使用发动机运转的时间的调整，作为阈值运行时间或作为基于发动机温度的调整。
如图11所示为确定发动机负荷报告策略的过程，图12所示为根据本发明的一个实施方式的发动机负荷报告策略检测模块。发动机负荷报告策略检测模块具有七个输入值：发动机开启指标512、燃料类型指标506、发动机冷却液温度输入值1201、发动机速度503、发动机负荷504、车辆速度405和OBD取样时间1202。
时间和温度模块1203检查发动机运行时间是否大于时间段阈值。在一个实施方式中，如果发动机已经运行的时间没有超过阈值时间，那么在确定发动机是否处在空转状态的过程中，考虑参考冷却液温度1201测量出的发动机温度。在另外一个实施方式中，如果发动机没有运行至少给定的时间长度，则不会进行测量。在又另一个实施方式中，不对发动机已经运行的时间长度进行校正。根据本发明的一个实施方式，燃料类型模块1204根据燃料类型调整发动机速度阈值。根据本发明的一个实施方式，发动机排量模块1205根据车辆发动机的排量调整发动机速度阈值。根据本发明的一个实施方式，离合器检查模块1206检测车辆在山坡上时是否踩紧了离合器。发动机负荷报告策略模块1207使用发动机速度、车辆速度和发动机负荷的数值确定发动机是否处在空转状态，然后再检查所报告的发动机负荷是否小于阈值。如果其小于给定的阈值，由于所报告的发动机负荷相对较小，就可以确定这肯定是最大扭矩的百分比。作为替代方案，如果所报告的发动机负荷大于所述阈值，那么报告策略是报告在给定发动机速度下的功率的百分比。然后，将已检测到的策略指标传递到持续性的检查设备和闩锁模块1208。
该模块确保所述策略在指标已被设置成给定时间阈值的水平下只记录为正确的。如果通过持续性地检查，即使在空转区间已经结束的情况下，闩锁电路也保证策略指标持续地发送到输出端1209。
燃料的类型(柴油或者是汽油)对于用于确定合格期的阈值的确定是十分重要的。它的一个例子是在发动机负荷报告策略的确定过程中使用到的发动机速度阈值。因此，在本发明的一个实施方式中，提供了一种机制，用于确定车辆使用的是柴油还是汽油。这种机制利用了柴油发动机和汽油发动机在运行过程中的某些差异。其中，这些差异是用于控制发动机负荷的机制、废气的温度差异、所使用的车载诊断协议的差异、报告的燃料状态和燃料压力的差异。
在汽油发动机中，通过“节流”发动机来实现负荷的控制，其需要限制气流，从而减少用于燃烧的可用氧气。汽油发动机总是被限制在一个化学计量的燃料比下运行。而柴油发动机在进气歧管没有被节流的正常条件下运行。对于柴油发动机而言，只通过小心地输送燃料量来实现改变负荷。
在一些车辆中，会报告歧管的压力，其允许直接地检查发动机是否被节流。如果发动机处于运作状态并出现明显的真空现象，就说这是一个汽油发动机。检测到的典型值比大气压力小约50KPa，但是本领域技术人员可以认识到，也可以使用其它合适的数值，本发明不局限于歧管压力的特定阈值。如果在一个显著的时期内观察到真空现象，就可以认为该车辆具有汽油发动机，否则，可以记录为使用柴油。
如果车辆不报告歧管的压力，那么可以检查空气流量。如果空气流量小于发动机排量的预定分数，就表示发动机被节流了，这将发动机识别为汽油发动机。通常情况下，发动机排量分数为1/300th，但是本领域技术人员可以理解，可以使用其它的发动机排量分数，且本发明不局限于任何预先给定的发动机排量分数。
可以用于识别燃料类型的另外一个机制为废气的温度。汽油发动机所排出的废气的温度要远远高于柴油发动机所排出的废气的温度。这种事实可以用于为检测燃料类型提供替代机制。在本发明的一个实施方式中，将废气的温度和至少一个阈值进行对比。在其它的实施方式中，使用上限和下限阈值。
另外一个燃料类型的指标为车载诊断系统所使用的协议。一种此类协议是J1939协议，其专门用于重型货车(HGV)。通常重型货车使用的都是柴油，因此检测到J1939协议就表示该车辆使用的是柴油发动机。在本发明的一个实施方式中，使用OBD协议监测器识别所使用的协议。协议的类型通过一个枚举状态来表示，且如果枚举状态相对应表示J1939协议的数值。然而，一些HGV使用的是生物气体，因此使用J1939协议并不能完全证明所使用的是柴油。由于生物气体发动机排放的废气的温度与汽油发动机排放的废气的温度相似，所以如果废气温度也为柴油温度时，协议检测系统才报告柴油。
柴油发动机和汽油发动机运行的进一步显著差异是提供燃料时的压力。柴油发动机的压力数值要明显较高，且这种事实可以用于辨认使用柴油的车辆。在本发明的一个实施方式中，将共轨燃料压力与预定的阈值进行比较，从而识别柴油发动机。
可以通过参考标准OBD参数标识符(PID)中的一个，即燃料状态类型(PID03)来识别汽油发动机。将一个关于燃料状态的请求发送到OBD系统，该系统可以被冷启动、形成闭环回路和保护元件。汽油发动机使用了这种状态PID，而柴油发动机没有使用。在本发明的一个实施方式中，为PID03向OBD系统发送请求。如果得到答复，表示该发动机为汽油发动机。如果请求超时，表示该发动机为柴油发动机。
在本发明的各种实施方式都可以使用上述燃料类型的检测方法。本领域技术人员可以理解，可以使用任意单个方法或者几个方法的组合来确定车辆的燃料类型，且本发明不局限于任何一种方法或者任何几种方法的组合。在本发明的一个实施方式中，所有的方法都被组合使用。然而，不同的指示并不都是同等地结论性的燃料类似。燃料的压力并不是完全结论性的，因为具有高烯料压力汽油发动机的可能性。使用燃料状态、存在节流和较高的废气温度都是汽油发动机的有力指标。
图13所示为按照本发明的一个实施方式的燃料类型检测模块。提供有压力和流率模块1301、协议辨认模块1302、废气温度模块1303、燃料压力模块1304、闩锁电路1305和手动控制装置1306。燃料类型探测模块提供有六个输入值：歧管绝对压力1307、歧管绝对压力有效性指标1308、发动机速度503、空气流速1309、空气流量有效性指标1310、发动机排量1311、协议类型输入值1312、废气温度1313、废气温度有效性1314、燃料状态类型有效性1315、燃料压力1316、燃料共轨压力有效性1317和手动控制装置1318。
协议辨认模块1302从OBD协议监测器中获得枚举状态的数值，然后检查是否是模块1302中J1939的枚举状态。如果废气温度模块也显示柴油，那么就将该车辆记录为使用柴油。如果压力和流率模块、废气温度模块或者燃料状态类型有效性指标显示该车辆使用的是汽油，那么就记录汽油燃料类型。
在燃料类型检测器的替代实施方式中，由通过与门1319、与门1320、或门1321、或门1322、非门1323、非门1324和非门1325的组合表示的逻辑被替换为“信任等级”系统其中使用百分比或者其它的数字指标来记录车辆使用汽油还是柴油的置信水平，该置信水平反应了各个测试的确定性程度。例如，相对于燃料压力，将较高数值的信任等级分配给节流测试。然后，对所有的“信任等级”求和，再将求和所得的结果和阈值进行对比，从而确定车辆使用的是汽油发动机还是柴油发动机。
本系统的最后一个阶段为计算燃料消耗量。为了进行燃料计算，也必须考虑到用于保持发动机运转所需的功率，包括提供给辅助设备的功率，同时还需要考虑到无效传输。这些主要都是常规的，所以不再继续探讨。
需要考虑到的进一步系数包括刹车事件，因为在刹车事件中简单水平的加速度会出现负值，这可能防止产生准确的值。当然，如果如果车辆有再生刹车，情况就并非如此。
一旦计算出总功率数(包括辅助设备)，将该总功率数除以传输效率，得出发动机总功率数。然后，用发动机总功率除以发动机效率和燃料的热量值，得出燃料消耗量的数值。在本发明的一个实施方式中，提供附加的检查，借此将用户输入的最大功率数用作最大发动机功率。将计算的最大功率和用户输入的数中较小的一个用于燃料计算。
因此，例如可以为OBD周期的每一个时期或其它时期都计算燃料消耗量的数值，例如可以在车辆的运行期间持续地计算燃料消耗量。任何此类燃料消耗量的计算都将是以车辆的特点、驾驶员的特点(如驾驶员的行为)和行程的特点作为基础的。所以，所述燃料计算非常特异于车辆、驾驶员和路况，并且提供了以往无法达到的精确度是。提供了多种用于计算燃料消耗量的方法，如果其中一种方法无法提供燃料消耗量的数值，那么替代方法可以替换或者补充该数值。例如，在本发明的一个实施方式中，可以使用基于总功率用量估算值的方法(即使用方程式1至方程式5)来确立燃料消耗量的上限值和下限值。所述上限值和下限值对应车辆质量的上限估算值和下限估算值(使用图8所示的方法)。可以使用图1所示的步骤的空气流量法作为估算燃料消耗量的主要方法，使用总功率法提供的上限值和下限值提供燃料消耗量的“顶层值”和“底层值”。可以适合地使用该两种方法的另一种组合。
图14和图15所示为上述系统的实施方式。下面将给出上述系统的一些示例性研究结果。
示例性研究结果
在研发过程中，我们依赖于多种方法。特别的是，我们模拟了作用在曲柄上的功率。应用0.95/0.9(轻型车辆/重型车辆)的传输效率系数在曲柄上得到明显的功率。我们使用给定的燃料的热量值，从而获得燃料。当前的模型仅仅设计用于柴油发动机。内燃发动机的效率为0.33/0.35(轻型车辆/重型车辆)。
变量子系统是有时效性的。当前的子系统仅为工程释放版本。发动机排量不能超过1999cc，否则的话，该模型将加载HGV的设置。在模型中将对etm_model_variables、车辆质量、迎风面积A和阻力系数进行校正。
该模型被设计为与梅赛德斯Actros一起使用。Actros必须在OBD上未撒播任何请求的状态下工作。也就是说，该模型被设计为仅仅使用GPS速度，该速度通过蓝牙从TomTom连接盒在1Hz下传递。必须为具体车辆配置的几个变量如下：
·车辆质量(kg)
·迎风面积(m2)
·空气阻力系数(Cd)
·滚动阻力系数(f)
·峰值功率(kW)
为了利用这种模型，必须达到如下条件：
·con_ign_con==True
·con_eng_speed_valid==False
·con_veh_speed_valid==False
按照上述方式设置这三个变量，可以将etm_gps_vss_valid设置成true。在监测过程中必须识别Actros，那么，OBD请求一旦被停止，就达到了上述条件。对于一辆MANHGV而言，发动机速度是有时效的，而VSS没有，AOP模型使用GPS获得速度，但是自动模型仍然用于加燃料。
为了显示燃料，TomTom连接盒必须注意到下面几点：
·活动的OBD连接(不是NVM数值，而是当前的监测连接)
·con_ign_con==true
·微蓝牙连接
为了让Actros达成上述几点，con_ign_con设置成“vbatt”，Actros的OBD阶段不应该进行校正：当检测到Actros并且OBD通信被终止时，“appc_gps_overide_snif_rp”应该被设置成true。相关的代码可以在msg_tomtom_per-trip.c中找到：
If(appc_gps_overide_snif_rp==TRUE)
{*p_dest++=8;}
为了在测试台(bench)上调试这个模型，必须使发动机速度和车辆速度无效，并且通常以con_veh_speed形式存在的数值会被填入“app_gps_speed”。上述操作可以通过将“appc_gps_overide_obd”设置成TRUE来达成。在构建期间，该数值应该一直保持在FALSE，从而确保模型如预期运行。
调试：
appc_gps_overide_snif_rp==FALSE(这个数值应该不会对我们造成影响，因为它只用于TomTom’smsg)
appc_gps_overide_obd==TRUE
释放：
appc_gps_overide_snif_rp==TRUE(这个数值应该不会对我们造成影响，因为它只用于TomTom’smsg)
appc_gps_overide_obd==FALSE
如上所述，Actros注重的是这个工程释放版本，一旦发动机排量被正确地配置且超过2升，该模型将为Actros选取一个所期望的数值并填入上面列出的变量。目前，该模型看起来是这样的：
进行模型验证。记录车辆速度曲线，按照1Hz的时间间隔分割速度曲线(如在报告TomTom连接盒的GPS上找到的速度)。通过测量所期望的1994雪铁龙ZX的燃料效率，该模型已经得到验证。
该车辆所期望的结果如下：
·雪铁龙ZX1.9，期望值=52mpg，模型结果=53.02mpg
·车辆质量(kg)=1200kg
·迎风面积(m2)=2.13m2
·空气阻力系数(Cd)=0.33
·滚动阻力系数(f)=0.02(蒙混系数设置为0.5)、然后，使用梅赛德斯Sprinter的数据运行该模型，结果如下：
·梅赛德斯Sprinter2.2，期望值=32.7mpg，模型结果=33.0mpg
·车辆质量(kg)=1900kg
·迎风面积(m2)=3.25m2
·空气阻力系数(Cd)=0.38
·滚动阻力系数(f)=0.02，(蒙混系数设置为0.5)
然后，使用来自若干HGV测试的数据运行该模型，从而确保燃料准确度处于在梅赛德斯Actros上使用的可接受限度内。结果如下(注意：对于所有的车辆建模，滚动阻力系数都保持恒定)：
·ScaniaR430，期望值=8.75mpg，模型结果=8.32mpg
·车辆质量(kg)=23500kg
·迎风面积(m2)=10.0m2
·空气阻力系数(Cd)=0.42
·滚动阻力系数(f)=0.007，(蒙混系数设置为0.5)
·IvecoStralisrigid6x2tagaxle,期望值=8.77mpg，模型结果=6.42mpg
·车辆质量(kg)=21000kg
·迎风面积(m2)=10.0m2
·空气阻力系数(Cd)=0.42
·滚动阻力系数(f)=0.007(蒙混系数设置为0.5)
这种不准确的结果较多，原因在于高估了加速度所需的功率。可口可乐周期包括许多苛刻的瞬变。对重量为10,000kg的空卡车进行模拟，得到的燃油经济性为10.99mpg。
作为操练，在90kph的条件下，进行稳态巡航模拟。由模拟结果得出：一辆10,000kg的卡车的柴油消耗量为3.63g/s。而一辆相同尺寸的21,000kg的卡车的柴油消耗量为4.49g/s，19%以上的燃料消耗量完全是由滚动摩擦所造成的。本发明并不局限于这里所公开的特征。

Claims (18)

1.一种用于估算具有发动机的车辆的燃料消耗量的方法，所述发动机的整体功率包含滚动阻力功率分量、气动阻力功率分量和加速度功率分量，所述方法包括如下步骤：
估算所述分量的相应的数值，所述数值取决于相应的包括车辆质量或迎风面积在内的多个车辆参数，其中至少一个所述参数的读数来自于所述车辆的车载诊断系统，
对所述估算的相应的数值进行求和，从而估算出所述整体功率的数值；
获得所述车辆所使用的燃料的能量值；以及
通过用所述整体功率的数值除以所述燃料的能量值和预定的发动机效率值，从而获得第一燃料消耗量估算值。
2.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
获得或估算流经所述发动机的空气流量；
通过用所述空气流量除以与所述燃料相关的化学计量比，从而获得化学计量的燃料质量；
通过用所述燃料质量除以与所述发动机的废气的氧含量相关的数值，从而获得第二燃料消耗量估算值；以及
在计算所述第一燃料消耗量估算值时，使用最大车辆质量来得出最大估算值，
将所述最大估算值和所述第二燃料消耗量估算值中较小的一个设定为最终燃料消耗量估算值。
3.如权利要求1所述的方法，还包括如下步骤：
获得或估算流经所述发动机的空气流量；
通过用所述空气流量除以与所述燃料相关的化学计量比，从而获得化学计量的燃料质量；
通过用所述燃料质量除以与所述发动机的废气的氧含量相关的数值，从而获得第二燃料消耗量估算值；以及
在计算所述第一燃料消耗量估算值时，使用最小车辆质量来得出最小估算值，
将所述最小估算值和所述第二燃料消耗量估算值中较大的一个设定为最终燃料消耗量估算值。
4.如权利要求1所述的方法，还包括估算所述车辆质量数值，其中包括：
通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较，从而识别第一合格期，所述至少一个阈值被选择用以识别接近峰值加速度，以便使所述加速度功率分量在所述整体功率中所占的比例最大化；
确定在所述第一合格期中采集的车辆加速度读数的加权平均值或移动平均值，
用与所述发动机产生的力相关的参数的数值除以所述加速度读数的加权平均值或移动平均值，从而估算所述车辆质量数值。
5.如权利要求1所述的方法，还包括估算所述车辆的所述迎风面积数值，其中包括：
通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较，从而识别第二合格期，所述至少一个阈值被选择用以识别接近稳态运动，以便使所述加速度功率分量最小化；
确定在所述第二合格期中采集的整体功率读数的加权平均值或移动平均值，
用所述整体功率的加权平均值或移动平均值减去滚动阻力功率的估算值，从而得出气动阻力功率的估算值；
通过除以与阻力系数相关的常数和车辆速度的立方，从而估算所述迎风面积数值。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述车辆参数之一是发动机负荷，所述发动机负荷的数值取决于所述车辆使用了多种发动机负荷报告策略中的哪一种，包括如下步骤：
通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较，从而识别第三合格期，所述至少一个阈值被选择用以识别所述发动机以如下方式运行的时期，该方式为所述发动机处于空转时，使不同的发动机负荷报告策略产生的所述发动机负荷数值之间的差别最大化；
获得发动机负荷数值，并且
将所述发动机负荷数值与发动机负荷阈值进行比较，从而为所述车辆确定发动机负荷报告策略。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述车辆参数之一是发动机负荷，所述发动机负荷的数值取决于所述车辆使用了多种发动机负荷报告策略中的哪一种，包括如下步骤：
通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较，从而识别第三合格期，所述至少一个阈值被选择用以识别所述发动机以如下方式运行的时期，该方式为所述发动机处于空转时，使不同的发动机负荷报告策略产生的所述发动机负荷数值之间的差别最大化；
获得发动机负荷数值，并且
将所述发动机负荷数值与发动机负荷阈值进行比较，从而为所述车辆确定发动机负荷报告策略。
8.如权利要求4～7中任一项所述的方法，其中所述参数之一为燃料类型，所述方法还包括如下步骤：
使用至少一个OBD参数识别所述燃料类型，其中所述至少一个OBD参数为下述参数之一：废气温度、岐管绝对压力、气流速率、燃料状态、燃料压力以及协议的枚举状态；其中所述多个参数中的每一个均具有至少一个与其相关的预定阈值；并且
将所述至少一个参数中的每一个的数值与至少一个相应的预定阈值进行比较，从而报告与燃料类型有关的至少一个数字指标。
9.如权利要求8所述的方法，还包括如下步骤：
为至少一个数字指标中的每一个分配一个权重，
对所述权重求和，并且将所述和与预定阈值进行比较，以识别所述燃料类型；并且
报告所述燃料类型。
10.一种用于估算具有发动机的车辆的燃料消耗量的设备，所述发动机的整体功率包含滚动阻力功率分量、气动阻力功率分量和加速度功率分量，所述设备包括：
用于估算所述分量的相应的数值的装置，所述数值取决于相应的包括车辆质量或迎风面积在内的多个车辆参数，其中至少一个所述参数的读数来自于所述车辆的车载诊断系统，
用于将所述估算的相应的数值求和以估算所述整体功率的数值的装置；
用于获得车辆所使用的燃料的能量值的装置；以及
用于用所述整体功率的数值除以所述燃料的能量值和预定的发动机效率值以获得第一燃料消耗量估算值的装置。
11.如权利要求10所述的设备，还包括：
用于获得或估算流经所述发动机的空气流量的装置；
用于用所述空气流量除以与所述燃料相关的化学计量比以获得化学计量的燃料质量的装置；
用于用所述燃料质量除以与所述发动机的废气的氧含量相关的数值以获得第二燃料消耗量估算值的装置；以及
用于将最终燃料消耗量估算值设定为使用最大的车辆质量数值计算的第一燃料消耗量估算值和所述第二燃料消耗量估算值中较小的一个的装置。
12.如权利要求10所述的设备，还包括：
用于获得或估算流经所述发动机的空气流量的装置；
用于用所述空气流量除以与所述燃料相关的化学计量比以获得化学计量的燃料质量的装置；
用于用所述燃料质量除以与所述发动机的废气的氧含量相关的数值以获得第二燃料消耗量估算值的装置；以及
用于将最终燃料消耗量估算值设定为使用最小的车辆质量数值计算的第一燃料消耗量估算值和所述第二燃料消耗量估算值中较大的一个的装置。
13.如权利要求10所述的设备，还包含用于估算所述车辆质量数值的装置，所述装置包括：
用于通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较以识别第一合格期的装置，所述至少一个阈值被选择用以识别接近峰值加速度，以便使所述加速度功率分量在所述整体功率中所占的比例最大化；
用于确定在所述第一合格期中采集的车辆加速度读数的加权平均值或移动平均值的装置；
用于用与所述发动机产生的力相关的参数的数值除以所述加速度读数的加权平均值或移动平均值从而估算所述车辆质量数值的装置。
14.如权利要求10所述的设备，还包括用于估算所述车辆的所述迎风面积数值的装置，所述装置包括：
配置成用于将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较以识别第二合格期的装置，所述至少一个阈值被选择用以识别接近稳态运动，以便使所述加速度功率分量最小化；
用于确定在所述第二合格期中采集的整体功率读数的加权平均值或移动平均值的装置；
用于用所述整体功率的加权平均值或移动平均值减去滚动阻力功率的估算值从而得出气动阻力功率的估算值的装置；
用于通过除以与阻力系数相关的常数和车辆速度的立方从而估算所述迎风面积数值的装置。
15.如权利要求13所述的设备，其被配置成用于接收和使用发动机负荷的数值，其中所述发动机负荷的所述数值取决于所述车辆使用了多种发动机负荷报告策略中的哪一种；所述设备还包括：
用于通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较以识别第三合格期的装置，所述至少一个阈值被选择用以识别所述发动机以如下方式运行的时期，该方式为所述发动机处于空转时，使不同的发动机负荷报告策略产生的所述发动机负荷数值之间的差别最大化；
用于获得发动机负荷数值的装置，和
用于将所述发动机负荷数值与发动机负荷阈值进行比较从而为所述车辆确定发动机负荷报告策略的装置。
16.如权利要求14所述的设备，其被配置成用于接收和使用发动机负荷的数值，其中所述发动机负荷的所述数值取决于所述车辆使用了多种发动机负荷报告策略中的哪一种；所述设备还包括：
用于通过将至少一个车辆参数与至少一个相应的预定阈值进行比较以识别第三合格期的装置，所述至少一个阈值被选择用以识别所述发动机以如下方式运行的时期，该方式为所述发动机处于空转时，使不同的发动机负荷报告策略产生的所述发动机负荷数值之间的差别最大化；
用于获得发动机负荷数值的装置，和
用于将所述发动机负荷数值与发动机负荷阈值进行比较从而为所述车辆确定发动机负荷报告策略的装置。
17.如权利要求13～16中任一项所述的设备，其被配置成以便所述参数之一为燃料类型，所述设备还包括：
配置成用于接收和使用至少一个OBD参数以识别燃料类型的装置，其中所述至少一个OBD参数为下述参数之一：废气温度、岐管绝对压力、气流速率、燃料状态、燃料压力以及协议的枚举状态；其中所述多个参数中的每一个均具有至少一个与其相关的预定阈值；以及
用于将所述至少一个参数中的每一个的数值与至少一个相应的预定阈值进行比较以报告与燃料类型相关的至少一个数字指标的装置。
18.如权利要求17所述的设备，还包括：
用于为所述至少一个数字指标中的每一个分配一个权重的装置；
用于对所述权重求和并且将所述和与预定阈值进行比较以识别所述燃料类型的装置；和
用于报告所述燃料类型的装置。
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