CN108068732B - 一种车辆经济行驶辅助方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆经济行驶辅助方法和装置，根据车辆系统存储的与风阻和滚阻相关的参数及整车状态参数、由驾乘人员录入车辆驾驶参数及由车辆采集系统采集的车辆运行信息对车辆行驶过程中的经济档位和经济速度进行计算，当计算结果满足驾驶人员的要求时，向驾驶人员提供车辆运行的经济档位和经济速度，从而改变驾驶行为，达到降低油耗的目的。

Description

一种车辆经济行驶辅助方法和装置
技术领域
本发明属于车辆领域，具体涉及一种车辆经济行驶辅助方法和装置。
背景技术
随着油价的不断提高，以及国家对汽车环保节能要求的日益严格，车主们对整车的燃油经济性提出了更高的要求。提高燃油经济性的路径有两条：一是通过改善汽车硬件来提升，如采用高性能发动机、怠速启停系统等；二是规范驾驶员的驾驶行为。研究表明，通过节油驾驶培训可以在短期内降低燃油消耗，但是随着时间的推移，效果会越来越差，因此开发一套适用性广，且能时刻提醒司机的节油驾驶技术的系统极有意义。
公开号为CN 103213544 A的专利公开了一种发动机驱动车辆经济行驶档位确认系统和方法，其基于车辆系统内置的各项整车参数进行模拟换挡，并结合万有特性图寻找当前车速的经济档位，进而为驾驶人员提供换挡建议。该专利仅向驾驶人员提供经济档位的参考信息，因此节油效果远未达到最佳。
同时，实际操作中，司机会根据油耗改善状况来判断是否有价值做出档位或速度调整，而现有技术中，其它类似系统在向提供参考车速或档位时，并没有考虑司机的主观感受。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆经济行驶辅助方法和装置，用于解决现有技术节油效果不佳且忽视驾驶人员主观感受的问题；在满足驾驶人员对行驶速度要求的前提下，为驾驶人员的驾驶行为提供参考，达到降低单位里程油耗的目的。
一种车辆经济行驶辅助方法，包括以下步骤：
1)采集车辆运行信息以及车辆驾驶参数，所述车辆运行信息至少包括当前车速v、发动机转速n和发动机扭矩T，所述车辆驾驶信息包括由驾驶人员录入的可接受的速度变化范围±⊿X km/h；
2)判断车速是否稳定；
3)若车速稳定，则在驾驶员可接受的速度变化范围内，离散的选取至少两个模拟车速；
4)计算各模拟车速在不同档位下相对于实际车速的油耗降低率θ1；
5)选取最大的油耗降低率θ1作为最优油耗降低率θ；
6)输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及档位。
进一步的，步骤4)中计算任一模拟车速在不同档位下的油耗降低率θ1的过程为：
a)根据车速与发动机转速在各个档位下的对应关系，确定该模拟车速在该档位对应的发动机转速n′，同时计算该模拟车速下的车辆扭矩T′，参考发动机万有特性曲线图，得到对应的有效燃油消耗率ge′；
b)根据
Q′/Q＝(T′*n′*ge′)/(T*n*ge)
计算该模拟车速在各档位下的单位里程油耗与实际车速单位里程油耗比，其中ge为实际车速的有效燃油消耗率；
c)根据
θ1＝(1-Q′/Q)*100％
计算该模拟车速在该档位时的油耗降低率θ1。
其中，步骤a)中计算车辆在模拟车速运行时扭矩T′的方式为：
①根据存储在车辆系统中与风阻和滚阻相关的参数及整车状态参数计算出模拟车速和当前车速的阻力差⊿F，所述与风阻和滚阻相关的参数包括：风阻系数Cd、整车正投影面积A、滚阻系数随车速变化曲线，所述整车状态参数包括：发动机万有特性曲线、主减速比i0、变速器的传动比ig、轮胎半径r、传动系的机械效率η、变速箱档位信息、各档位扭矩随转速变化曲线图；
②根据当前行驶工况，计算当前的行驶阻力
F＝T*ig*i0*η/r
③根据
T′＝(F′*r)/(ig′*i0*η)
计算模拟车速的扭矩T′，其中，F′＝F+⊿F，ig′为车辆当前模拟档位对应的传动比。
其中，步骤①中所述模拟车速和当前车速的阻力差⊿F根据：
ΔF＝F风1+F滚1-F风2-F滚2
计算得到，其中实际车速行驶时的风阻F风1、滚阻F滚1和车辆在模拟车速行驶时的风阻F风2、滚阻F滚2根据
Figure BDA0001155231530000031
F滚＝G*f
求得，其中ρ为空气密度，f为对应车速下的滚阻系数，G为车身重量，包括车辆本身重量及由驾驶人员录入的车辆当前载荷。
进一步的，步骤6)中还将最优油耗降低率θ与预期节油率Y％进行比较，当θ>Y％时再输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及模拟档位输出，所述预期节油率Y％由驾驶人员录入的。
进一步的，还包括步骤7)：当检测到在时间段E内发动机转速变化幅度大于F时，则重新对经济档位和经济速度进行计算；所述经济档位和经济速度分别为最优油耗降低率θ对应的档位和车速，所述字母E、F均代表一定设定值。
一种车辆经济行驶辅助装置，包括以下模块：
1)用于采集车辆运行信息以及车辆驾驶参数的模块，所述车辆运行信息至少包括当前车速v、发动机转速n和发动机扭矩T，所述车辆驾驶信息包括驾驶人员可接受的速度变化范围±⊿X km/h；
2)用于判断车速是否稳定的模块；
3)用于当车速稳定时，在驾驶员可接受的速度变化范围内，离散的选取至少两个模拟车速的模块；
4)用于计算各模拟车速在不同档位下相对于实际车速的油耗降低率θ1的模块；
5)用于选取最大的油耗降低率θ1作为最优油耗降低率θ的模块；
6)用于输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及模拟档位的模块。
进一步的，模块4)通过以下步骤计算任一模拟车速在不同档位下的油耗降低率θ1：
a)根据车速与发动机转速在各个档位下的对应关系，确定该模拟车速在该档位对应的发动机转速n′，同时计算该模拟车速下的车辆扭矩T′，参考发动机万有特性曲线图，得到对应的有效燃油消耗率ge′；
b)根据
Q′/Q＝(T′*n′*ge′)/(T*n*ge)
计算各模拟车速在各档位下的单位里程油耗与实际车速单位里程油耗比，其中，ge为实际车速的有效燃油消耗率；
c)根据
θ1＝(1-Q′/Q)*100％
计算各个模拟车速在不同档位时的油耗降低率θ1。
其中，步骤a)中计算任一模拟车速车辆扭矩T′的流程为：
①根据存储在车辆系统中与风阻和滚阻相关的参数及整车状态参数计算出模拟车速和当前车速的阻力差⊿F，所述与风阻和滚阻相关的参数包括：风阻系数Cd、整车正投影面积A、滚阻系数随车速变化曲线，所述整车状态参数包括：发动机万有特性曲线、主减速比i0、变速器的传动比ig、轮胎半径r、传动系的机械效率η、变速箱档位信息、各档位扭矩随转速变化曲线图；
②根据当前行驶工况，计算当前的行驶阻力
F＝T*ig*i0*η/r
③根据
T′＝(F′*r)/(ig′*i0*η)
计算模拟车速的扭矩T′，其中，F′＝F+⊿F，ig′为车辆当前模拟档位对应的传动比。
步骤①中所述模拟车速和当前车速的阻力差⊿F根据：
ΔF＝F风1+F滚1-F风2-F滚2
计算得到，其中实际车速行驶时的风阻F风1、滚阻F滚1和车辆在模拟车速行驶时的F风2、滚阻F滚2根据
Figure BDA0001155231530000051
F滚＝G*f
求得，其中ρ为空气密度，f为对应车速下的滚阻系数，G为车身重量，包括车辆本身重量及由驾驶人员录入的车辆当前载荷。
进一步的，模块6)中还将最优油耗降低率θ与预期节油率Y％进行比较，当θ>Y％时再输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及模拟档位输出，所述预期节油率Y％由驾驶人员录入的。
进一步的，还包括模块7)，用于当检测到在时间段E内发动机转速变化幅度大于F时，则重新对经济档位和经济速度进行计算；所述经济档位和经济速度分别为最优油耗降低率θ对应的档位和车速，所述字母E、F均代表一定设定值。
本发明的有益效果是：在满足驾驶人员主观感受的前提下，为其驾驶行为提供了一种准确有效的参考，达到改变驾驶人员不良的驾驶习惯，降低单位里程油耗的目的。
附图说明
图1为本发明提供方法的工作流程图；
图2为本发明提供系统的结构框图。
具体实施方式
本发明提供了一种车辆经济行驶辅助方法和装置，在充分考虑驾驶人员主观感受的前提下，为其经济驾驶提供参考，以达到纠正驾驶人员不良的驾驶习惯，降低单位里程油耗的目的。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
一种车辆经济行驶辅助方法的实施例
实现本发明所述方法的控制装置如图2所示，包括，数据处理模块、数据采集模块、数据存储模块和人机交互模块，其中各模块既可以是对应于本发明所述方法各个步骤流程的各个软件模块，亦可对应实现方法所述功能的各个硬件模块，还可以是软件与硬件结合而实现对应功能的模块。图2中，人机交互模块可供司机输入当前载荷、可接受的速度变化范围±⊿X km/h，预期节油率Y％等车辆驾驶参数等车辆状况信息，并可向驾驶人员反馈车辆的经济档位和经济车速；数据采集模块用于实施采集当前车速、发动机转速和发动机扭矩等车辆信息；数据存储模块中存储有与风阻和滚阻相关的参数及整车状态参数，为数据处理模块完成经济车速及档位的计算提供相应数据。数据处理模块是整个系统的核心，与数据存储模块、数据采集模块及人机交互模块通信连接，可以根据数据存储模块、数据采集模块及人机交互模块提供的信息，完成本发明所述装置中的所有逻辑运算及推理工作。
一种车辆经济行驶辅助方法，如图1所示，包括以下步骤：
1)采集车辆运行信息以及车辆驾驶参数，车辆运行信息可由车辆传感器采集，包括当前车速、发动机转速和发动机扭矩；车辆驾驶参数可由驾驶人员通过人机交互界面输入，包括可接受的速度变化范围±⊿X km/h、车载负荷及预期节油率Y％等；例如采集到当前车速为50Km/h，驾驶人员可接受的速度变化范围为⊿X＝10Km/h，预期的节油率为10％，则表示如果节油率能够大于等于10％，则驾驶人员可接受在40～60Km/h的范围内对驾驶速度进行调整；
2)判断车速是否稳定；本发明中通过判断时间段C内转速的变化幅度是否小于D来确定车速是否稳定；字母C、D均代表一定设定值；如可设定在2分钟内发动机转速变化幅度小于5％，若小于则判断车速已经稳定，否则，则判断车速没有稳定，不进行后续的计算；
3)若车速稳定，则在驾驶员可接受的速度变化范围内，离散的选取若干个速度值，选取速度值时，以保证在速度变化范围内全覆盖为原则，可以每间隔一定时速A选取一个模拟车速，所述字母A代表一设定值；例如可在40～60Km/h的范围内每间隔2Km/h的时速确定一个模拟车速，这样既可以保证所计算的经济车速的精度，又减小处理器的计算负荷；
4)计算各模拟车速在不同档位下相对于实际车速的油耗降低率θ1；
可以采用多种方式实现对油耗降低率θ1的计算。本发明选取的计算油耗降低率的方式是：
a)首先根据车速与转速在各个档位下的对应关系，确定在不同档位下的各模拟车速的转速n′，参考发动机万有特性曲线图，依据模拟车速下车辆扭矩T′和转速n′获得模拟车速的有效燃油消耗率ge′；所述车速与转速在各个档位下的对应关系及发动机万有特性曲线图均由车辆控制系统提供；
b)根据
θ1＝(1-Q′/Q)*100％
计算各个模拟车速在不同档位时的油耗降低率θ1，式中，模拟车速单位里程油耗与实际车速单位里程油耗比
Q′/Q＝(T′*n′*ge′)/(T*n*ge)
其中，T、n和ge分别为实际车速的扭矩、转速和有效燃油消耗率；
c)对各个模拟车速在不同档位下的的油耗降低率θ1进行比较，选取最大的作为最优油耗降低率θ；
其中步骤a)中模拟车速下车辆扭矩T′可根据以下步骤计算：
①首先计算出模拟车速和当前车速的阻力差⊿F：
ΔF＝F风1+F滚1-F风2-F滚2
其中、F风1、F滚1分别为车辆在实际车速行驶时的风阻、滚阻；F风2、F滚2分别为车辆在实际车速行驶时的风阻、滚阻，可根据
Figure BDA0001155231530000071
和F滚＝G*f计算得出。式中，ρ为空气密度，A为正投影面积，v为车速，Cd为风阻系数，G为车重及司机输入的载荷之和，f为不同车速时的滚阻系数，均可通过存储在车辆系统中的车辆状态参数得到；
②然后依据当前行驶工况，根据
F＝T*ig*i0*η/r
计算当前的行驶阻力，其中，ig为变速器的传动比，i0为主减速比，η为传动系的机械效率，r为轮胎半径；各参数也可通过存储在车辆系统中的车辆状态参数得到；
③根据
T′＝(F′*r)/(ig′*i0*η)
计算模拟车速的扭矩T′，其中，F′＝F+⊿F，ig′为车辆当前模拟档位对应的传动比。
上述计算步骤中，基于实际车速阻力和理论阻力之差计算模拟车速的阻力F′，能够最大可能的对理论计算中忽略的细小影响因素进行补偿，保证计算出的模拟车速扭矩T′的精度。
5)计算得到最优油耗降低率θ后，可以直接输出经济档位和经济车速，其中经济档位和经济车速是指最优油耗降低率对应的模拟档位和模拟车速；也可以将最优油耗降低率θ与由驾驶人员通过人机交换界面输入的预期节油率Y％进行比较，判断在驾驶人员可接受速度范围内θ是否大于Y％；若是，再输出经济档位和经济车速，这样有利于驾驶人员将注意力集中在车辆驾驶上。
在经济车速和经济档位行驶的过程中，当检测到在时间段E内发动机转速变化幅度大于F时，则将对经济档位和经济速度重新进行计算，字母E、F均代表一定设定值。这样可以避免处理器一直对经济车速和经济档位进行计算，降低运算负荷。

Claims (10)

1.一种车辆经济行驶辅助方法，其特征为，包括以下步骤：
1)采集车辆运行信息以及车辆驾驶参数，所述车辆运行信息至少包括当前车速v、发动机转速n和发动机扭矩T，所述车辆驾驶参数包括由驾驶人员录入的可接受的速度变化范围±⊿X km/h；
2)判断车速是否稳定；
3)若车速稳定，则在驾驶员可接受的速度变化范围内，离散的选取至少两个模拟车速；
4)计算各模拟车速在不同档位下相对于实际车速的油耗降低率θ1；
5)选取最大的油耗降低率θ1作为最优油耗降低率θ；
6)输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及档位；
步骤4)中计算任一模拟车速在不同档位下的油耗降低率θ1的过程为：
a)根据车速与发动机转速在各个档位下的对应关系，确定该模拟车速在该档位对应的发动机转速n′，同时计算该模拟车速下的发动机扭矩T′，参考发动机万有特性曲线图，得到对应的有效燃油消耗率ge′；
b)根据
Q′/Q＝(T′*n′*ge′)/(T*n*ge)
计算该模拟车速在各档位下的单位里程油耗与实际车速单位里程油耗比，其中ge为实际车速的有效燃油消耗率，Q′为模拟车速单位里程油耗，Q为实际车速单位里程油耗；
c)根据
θ1＝(1-Q′/Q)*100％
计算该模拟车速在该档位时的油耗降低率θ1。
2.根据权利要求1所述的一种车辆经济行驶辅助方法，其特征为，步骤a)中计算发动机在模拟车速运行时扭矩T′的方式为：
①根据存储在车辆系统中与风阻和滚阻相关的参数及整车状态参数计算出模拟车速和当前车速的阻力差⊿F，所述与风阻和滚阻相关的参数包括：风阻系数Cd、整车正投影面积A、滚阻系数随车速变化曲线，所述整车状态参数包括：发动机万有特性曲线、主减速比i0、变速器的传动比ig、轮胎半径r、传动系的机械效率η、变速箱档位信息、各档位扭矩随转速变化曲线图；
②根据当前行驶工况，计算当前的行驶阻力
F＝T*ig*i0*η/r
③根据
T′＝(F′*r)/(ig′*i0*η)
计算模拟车速的扭矩T′，其中，F′＝F+⊿F，ig′为车辆当前模拟档位对应的传动比，F′为模拟车速的行驶阻力。
3.根据权利要求2所述的一种车辆经济行驶辅助方法，其特征为，步骤①中所述模拟车速和当前车速的阻力差⊿F根据：
ΔF＝F风1+F滚1-F风2-F滚2
计算得到，其中实际车速行驶时的风阻F风1、滚阻F滚1和车辆在模拟车速行驶时的风阻F风2、滚阻F滚2根据
Figure FDA0002201187400000021
F滚＝G*f
求得，其中ρ为空气密度，f为对应车速下的滚阻系数，G为车身重量，包括车辆本身重量及由驾驶人员录入的车辆当前载荷。
4.根据权利要求1所述的一种车辆经济行驶辅助方法，其特征为，步骤6)中还将最优油耗降低率θ与预期节油率Y％进行比较，当θ>Y％时再输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及模拟档位，所述预期节油率Y％由驾驶人员录入。
5.根据权利要求1—4任一项所述的一种车辆经济行驶辅助方法，其特征为，还包括步骤7)：当检测到在时间段E内发动机转速变化幅度大于F时，则重新对经济档位和经济速度进行计算；所述经济档位和经济速度分别为最优油耗降低率θ对应的档位和车速，所述字母E、F均代表一定设定值。
6.一种车辆经济行驶辅助装置，其特征为，包括以下模块：
1)用于采集车辆运行信息以及车辆驾驶参数的模块，所述车辆运行信息至少包括当前车速v、发动机转速n和发动机扭矩T，所述车辆驾驶参数包括驾驶人员可接受的速度变化范围±⊿X km/h；
2)用于判断车速是否稳定的模块；
3)用于当车速稳定时，在驾驶员可接受的速度变化范围内，离散的选取至少两个模拟车速的模块；
4)用于计算各模拟车速在不同档位下相对于实际车速的油耗降低率θ1的模块；
5)用于选取最大的油耗降低率θ1作为最优油耗降低率θ的模块；
6)用于输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及模拟档位的模块；
模块4)通过以下步骤计算任一模拟车速在不同档位下的油耗降低率θ1：
a)根据车速与发动机转速在各个档位下的对应关系，确定该模拟车速在该档位对应的发动机转速n′，同时计算该模拟车速下的发动机扭矩T′，参考发动机万有特性曲线图，得到对应的有效燃油消耗率ge′；
b)根据
Q′/Q＝(T′*n′*ge′)/(T*n*ge)
计算各模拟车速在各档位下的单位里程油耗与实际车速单位里程油耗比，其中，ge为实际车速的有效燃油消耗率，Q′为模拟车速单位里程油耗，Q为实际车速单位里程油耗；
c)根据
θ1＝(1-Q′/Q)*100％
计算各个模拟车速在不同档位时的油耗降低率θ1。
7.根据权利要求6所述的一种车辆经济行驶辅助装置，其特征为，步骤a)中计算任一模拟车速发动机扭矩T′的流程为：
①根据存储在车辆系统中与风阻和滚阻相关的参数及整车状态参数计算出模拟车速和当前车速的阻力差⊿F，所述与风阻和滚阻相关的参数包括：风阻系数Cd、整车正投影面积A、滚阻系数随车速变化曲线，所述整车状态参数包括：发动机万有特性曲线、主减速比i0、变速器的传动比ig、轮胎半径r、传动系的机械效率η、变速箱档位信息、各档位扭矩随转速变化曲线图；
②根据当前行驶工况，计算当前的行驶阻力
F＝T*ig*i0*η/r
③根据
T′＝(F′*r)/(ig′*i0*η)
计算模拟车速的扭矩T′，其中，F′＝F+⊿F，ig′为车辆当前模拟档位对应的传动比，F′为模拟车速的行驶阻力。
8.根据权利要求7所述的一种车辆经济行驶辅助装置，其特征为，步骤①中所述模拟车速和当前车速的阻力差⊿F根据：
ΔF＝F风1+F滚1-F风2-F滚2
计算得到，其中实际车速行驶时的风阻F风1、滚阻F滚1和车辆在模拟车速行驶时的F风2、滚阻F滚2根据
Figure FDA0002201187400000041
F滚＝G*f
求得，其中ρ为空气密度，f为对应车速下的滚阻系数，G为车身重量，包括车辆本身重量及由驾驶人员录入的车辆当前载荷。
9.根据权利要求6所述的一种车辆经济行驶辅助装置，其特征为，模块6)中还将最优油耗降低率θ与预期节油率Y％进行比较，当θ>Y％时再输出最优油耗降低率θ对应的模拟车速以及模拟档位，所述预期节油率Y％由驾驶人员录入的。
10.根据权利要求6—9任一项所述的一种车辆经济行驶辅助装置，其特征为，还包括模块7)，用于当检测到在时间段E内发动机转速变化幅度大于F时，则重新对经济档位和经济速度进行计算；所述经济档位和经济速度分别为最优油耗降低率θ对应的档位和车速，所述字母E、F均代表一定设定值。
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