CN110641397A - 基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统。包括车载传感器用于获取车辆实时信息；车载地图导航系统结合卫星定位，进行车辆行驶路线规划导航并可查询附近充电站信息；数据传输处理及实时计算系统分析车辆实时信息，结合预设程序计算电池剩余SOC、单位能量行驶里程及剩余行驶里程、当前车况下百公里能耗，以及统计车辆本次行驶过程的急停急起次数，分析驾驶风格；驾驶反馈显示系统用于显示车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统反馈信息。本发明能够适时、直观地向驾驶员提供充电提醒、充电警示、最近充电站推荐、实时续航里程估计及建议充电时长等实用信息，并以友好的、人性化界面呈现，提升用户行车体验。

Description

基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统
技术领域
本发明属于汽车领域，具体涉及一种基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统。
背景技术
纯电动汽车使用绿色环保的电能，具有零排放、无污染的显著优点，是新能源汽车领域发展的主要方向。但在关于消费者对电动汽车态度的调查分析中，消费者对电动车最大担忧是电池的续航里程，再者是充电配套设施建设落后、高成本、动力电池热管理安全等因素，不能满足消费者需求的行驶里程和较低的充电桩空间覆盖率是当前纯电动汽车主要面临的主要问题。纯电动汽车的里程焦虑问题使得消费者对新能源汽车的接受程度仍然很低。面对消费者的里程焦虑，国内外的大量研究集中在了对动力电池能量密度的提升，提高电动汽车续驶里程和合理布置充电站等方面。电池能量密度的提升对于提高电动汽车续航性能意义重大，固态锂电池以其安全性能高、能量密度高成为新能源电池未来的一大发展方向，但目前其总体技术还未成熟，发展尚需时日。受限于电池材料研发的瓶颈和实际电动车保有量，就目前技术水平和电动车普及程度而言，提高电池能量密度和充电站覆盖率的方法仍很难在短期内有效缓解消费者的里程焦虑。
针对目前的研究现状，笔者从电动车与驾驶者人机交互的角度出发，通过开发一种基于车辆行驶数据与地图数据的驾驶反馈系统，以友好的、人性化的图形用户界面（GUI），适时、直观地向驾驶者提供充电建议、最近充电站推荐、实时续航里程估计等实用信息，缓解用户驾驶过程中的里程忧虑，提升用户体验。同时，结合实时地图数据、道路交通信息、最近充电站信息等，以保证充电反馈信息的合理性。进一步，系统融入的生态驾驶概念，有助于驾驶员规范驾驶风格，减少能耗，提高续航里程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统，能够适时、直观地向驾驶员提供充电提醒、充电警示、最近充电站推荐、实时续航里程估计及建议充电时长等实用信息，并以友好的、人性化界面呈现，以缓解用户驾驶过程中的里程忧虑，提升用户行车体验，同时结合地图导航系统提供路线指引和充电桩信息显示等功能。系统优势在于通过简洁界面的反馈显示，能让驾驶员在行车实时地了解车辆的各项动态性能，以便作出各项行车决策。同时，每次驾驶结束时的驾驶总结以及行车过程中的实时驾驶风格分析有利于驾驶员调整驾驶习惯，更加绿色节能地驾驶。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统，包括车载传感器、车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统、驾驶反馈显示系统；
所述车载传感器用于获取车辆实时信息；
所述车载地图导航系统结合卫星定位，进行车辆行驶路线规划导航并可查询附近充电站信息，包括充电站名称、充电站位置、剩余充电车位；
所述数据传输处理及实时计算系统分析车辆实时信息，结合预设程序计算电池剩余SOC；进一步结合包括车辆历史能耗、车速变化计算单位能量行驶里程及剩余行驶里程；并根据实时能耗信息计算当前车况下的百公里能耗；统计车辆本次行驶过程的急停急起次数，分析驾驶风格；
所述驾驶反馈显示系统用于显示车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统反馈信息。
在本发明一实施例中，所述数据传输处理及实时计算系统还能够根据计算的剩余行驶里程，结合到达目的地的剩余行驶里程提供充电建议；当预测无法到达目的地时，则建议充电，并计算充电建议时长；同时车载地图导航系统及当前位置筛选最近充电站。
在本发明一实施例中，所述驾驶反馈显示系统，包含两种风格的界面供用户选择，即工程界面和驾驶界面；所述工程界面显示包括电池剩余SOC、续航里程、充电建议、电机效率及工作点、当前驾驶风格信息；所述驾驶界面较简洁，在驾驶时，显示包括车速、百公里能耗、充电建议，当建议充电时，驾驶界面能显示实时计算出的建议充电时长、最近充电站名称和距离；而在驾驶结束或停车时，进行本次驾驶总结，显示包括本次驾驶急起急停次数、车速和百公里能耗的变化、高低耗能时间占比信息。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明致力于从车辆和驾驶者人机交互的新颖角度解决电动汽车行驶过程中的里程焦虑问题，同时结合生态驾驶的概念，规范驾驶员的驾驶风格。通过在驾驶过程中，向驾驶员实时提供车辆各项实用数据，如续驶里程、电池剩余SOC、当前百公里能耗等。并以人性化、友好的界面显示，使驾驶员能直观明了地了解当前车辆续航性能等信息，避免驾驶过程中车辆“搁浅”。同时，该系统能给出各项行车建议，如结合行程路线和充电站数据提出的充电建议，每次停车和驾驶结束时的驾驶风格和驾驶能耗总结等，提高驾驶体验。
附图说明
图1为本发明关于充电建议的系统工作流程示意图。
图2为本发明在电动汽车行车时的驾驶界面。
图3为本发明在电动汽车停车时的驾驶界面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统，包括车载传感器、车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统、驾驶反馈显示系统；
所述车载传感器用于获取车辆实时信息；
所述车载地图导航系统结合卫星定位，进行车辆行驶路线规划导航并可查询附近充电站信息，包括充电站名称、充电站位置、剩余充电车位；
所述数据传输处理及实时计算系统分析车辆实时信息，结合预设程序计算电池剩余SOC；进一步结合包括车辆历史能耗、车速变化计算单位能量行驶里程及剩余行驶里程；并根据实时能耗信息计算当前车况下的百公里能耗；统计车辆本次行驶过程的急停急起次数，分析驾驶风格；
所述驾驶反馈显示系统用于显示车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统反馈信息。
以下为本发明的具体实现过程。
如图1所示，本发明的系统主要通过以下方案实现，包括车载传感器、车载网联地图导航系统、驾驶反馈显示系统、数据传输处理及实时计算系统；所述的车载传感器用于获取车辆的各项实用信息，包括车速、车辆加速度、电池剩余SOC等；所述车载网联地图导航系统用于规划行驶路线和实时导航，同时提供车辆附近的充电站数据，包括最近充电站距离、名称、剩余充电桩等实用信息；所述驾驶反馈显示系统将车辆各项信息和行车建议通过友好界面反馈给驾驶员，并提供两种风格的显示界面，即工程界面和驾驶界面，用户可根据自身喜好随意切换；所述数据传输处理及实时计算系统实现对各系统数据信息的交互和计算处理，得出电动汽车续驶里程、充电建议、驾驶风格分析等。
本发明的一大特点在于能根据电池核电状态，结合沿途能耗特点和到达目的地所需里程，合理预估电动汽车剩余行驶里程，并实时更新给出的充电建议。具体包括以下步骤：
S0：建立并实时更新车辆动力学模型。根据车辆的实时行驶数据和电池数据，自适应建立电动汽车动力学模型。为提高车辆剩余行驶里程的估算精度，需实时获取相关数据，不断更新车辆动力学模型。
行驶中的车辆主要受到滚动阻力、坡度阻力、加速阻力、空气阻力，则所需牵引力为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
以此为基础，并传动系统效率和车辆附件设施的能耗，建立车辆动力学模型，通过数据传输及实时计算系统获取的所需数据，不断更新车辆模型。
S1：估算电动汽车续航里程。结合本次驾驶中车辆历史能耗、车速变化等数据计算单位能量行驶里程，进而计算剩余行驶里程。
S2：提出充电建议。当实时估计的电动车辆续驶里程大于剩余行驶里程时，驾驶反馈显示界面提示“无需充电”，当电动汽车续驶里程小于剩余行驶里程时，则提示“建议充电”。在电池核电状态（SOC）小于10%时，此时若继续行驶对电池循环寿命影响较大。所以此时建议“停车充电”。三种充电建议的文本框背景依次为绿色、黄色和红色，旨在达到不同的视觉冲击效果，使驾驶员通过这一友好的界面及时作出充电决策。
S3：充电时长及最近充电站推荐。当系统提示“建议充电”和“停车充电”的同时，会自动计算充电建议时长。其计算规则是保证达到本次行程目的地的同时，电池SOC不小于10%，并考虑驶向最近充电站所需的里程。最近充电站的推荐是结合车载网联地图导航系统，根据离当前汽车位置最近的充电充电站推荐的。当需要充电时，反馈界面显示最近充电站名称、位置和距离。必要时，驾驶员可调取导航地图中的充电站详细信息。系统工作流程图如图1所示。行车时的驾驶界面如图2所示，其中充电推荐模块只有当实时充电建议为“建议充电”或“停车充电”时才显示。
另外，本发明提出的基于生态驾驶概念的驾驶反馈方案，利用上述系统分析驾驶员驾驶时的驾驶风格，将其分为温和型、急躁型、粗放型，并实时累计并显示驾驶过程中的急加速、急刹车次数等高耗能驾驶行为；同时在每次停车或驾驶结束时的驾驶总结，提供本次驾驶的车速变化图、百公里能耗变化图、驾驶风格分析结果、高/低耗能驾驶时长占比等数据，可让驾驶员及时了解自身驾驶特点并根据需要及时作出调整。停车或驾驶结束时的驾驶界面如图3所示。
系统从人机交互的角度出发，并结合生态驾驶的概念，通过在驾驶时向司机提供各项重要的行车分析和建议，并以简洁、用户友好的界面呈现，让驾驶员及时准确了解到自身驾驶风格和当前车辆状态，并结合实际需要作出充电等行车决策。使用简单，准确和智能的模型为司机提供电动汽车到达目的所需最少充电时长。所有信息将通过车载网联地图导航数据和车辆内部工况信息自动获得，很少需要来自驾驶员的干涉。
可以预见，基于车辆行驶数据与地图数据的驾驶反馈系统以及生态驾驶的解决方案，使驾驶员充分了解车辆的实时续航性能以及沿路充电站信息，并能结合系统提出的合理行车建议和总结进行行车决策和驾驶习惯的调整，很大程度上提升了消费者对电动车出行的信心，有效地缓解了行车过程中的里程焦虑问题。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统，其特征在于，包括车载传感器、车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统、驾驶反馈显示系统；
所述车载传感器用于获取车辆实时信息；
所述车载地图导航系统结合卫星定位，进行车辆行驶路线规划导航并可查询附近充电站信息，包括充电站名称、充电站位置、剩余充电车位；
所述数据传输处理及实时计算系统分析车辆实时信息，结合预设程序计算电池剩余SOC；进一步结合包括车辆历史能耗、车速变化计算单位能量行驶里程及剩余行驶里程；并根据实时能耗信息计算当前车况下的百公里能耗；统计车辆本次行驶过程的急停急起次数，分析驾驶风格；
所述驾驶反馈显示系统用于显示车载地图导航系统、数据传输处理及实时计算系统反馈信息。
2.根据权利要求1所述的基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统，其特征在于，所述数据传输处理及实时计算系统还能够根据计算的剩余行驶里程，结合到达目的地的剩余行驶里程提供充电建议；当预测无法到达目的地时，则建议充电，并计算充电建议时长；同时车载地图导航系统及当前位置筛选最近充电站。
3.根据权利要求1所述的基于行驶数据与地图预测相结合的电动汽车驾驶反馈系统，其特征在于，所述驾驶反馈显示系统，包含两种风格的界面供用户选择，即工程界面和驾驶界面；所述工程界面显示包括电池剩余SOC、续航里程、充电建议、电机效率及工作点、当前驾驶风格信息；所述驾驶界面较简洁，在驾驶时，显示包括车速、百公里能耗、充电建议，当建议充电时，驾驶界面能显示实时计算出的建议充电时长、最近充电站名称和距离；而在驾驶结束或停车时，进行本次驾驶总结，显示包括本次驾驶急起急停次数、车速和百公里能耗的变化、高低耗能时间占比信息。
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