CN110857095B - 用于确定额外燃料消耗的原因的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供了用于确定额外燃料消耗的原因的方法和系统。用于确定陆地车辆尤其是工业或商用车辆的额外燃料消耗的方法包括：(步骤2)基于所述第一组输入参数、所述第二组输入参数和所述第三组输入参数，适时地估计第一期望燃料消耗；(步骤3)对适时测量的燃料消耗的第二获取；(步骤4)适时地获得误差值；(步骤5)并且当所述误差值急剧增大时(5＝是)；(步骤6)则激活指示额外燃料消耗的状况的标志；(步骤2’)基于车辆的理想使用参数值适时地估计第二期望燃料消耗，并且如果存在大于预定阈值的偏差，则额外消耗的原因被识别为不正确的车辆驾驶风格。

Description

用于确定额外燃料消耗的原因的方法和系统

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年8月22日提交的意大利专利申请第102018000008156号的优先权，该意大利专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于确定额外燃料消耗的原因的方法和系统。额外消耗的原因既可以是外部的，即与驾驶行为有关，也可以是内部的，即与车辆的故障有关。

背景技术

EP3168102示出了用于评估车辆驾驶员的驾驶风格的方法和系统。

驾驶风格的评估帮助驾驶员缓和极大地影响车辆的消耗并因此影响环境中的有害排放物的某些驾驶习惯。因此，已经开发出了用于向驾驶员传递反馈以阻止不正确的驾驶风格的设备和方法。

还存在实现燃料消耗评估的方法，如在Adnan Parlak,Yasar Islamoglu,HalitYasar,Aysun Egrisogut的“Application of artificial neural network to predictspecific fuel consumption and exhaust temperature for a Diesel engine”–Applied Thermal engineering–www.sciencedirect.com中,或者在Weixia Li,GuoyuanWu,Yi Zhang,Matthew J.Barth的“A comparative study on data segregation formesoscopic energy Modeling”–Transportation Research Part D 50(2017)70–82页中的方法。

这些算法的目的在于提出用于估计关于在数据隔离方面所使用的方法的类型以及关于所使用的模型所消耗的燃料的模型。

因此，这些文献的目的是提供用于更好地估计燃料消耗的工具。

认为可以改善当前状况以便为驾驶员和车队运营商提供更完整的反馈。

除非在下面的详细描述中明确地被排除，否则本章节所描述的内容将被认为是详细描述的组成部分。

发明内容

本发明的目的是提出用于检测额外燃料消耗的原因的方法及相关系统，所述方法及相关系统使得能够改善提供给驾驶员的反馈。

本发明的基本思想是

-获取至少关于环境和任务状况的第一组输入参数、关于车辆规格的第二组输入参数和至少关于车辆驾驶风格的第三组输入参数，

-基于所述第一组输入参数、所述第二组输入参数和所述第三组输入参数估计期望燃料消耗，

-实时地比较所述期望燃料消耗与测量的燃料消耗，从而获得误差值；当所述误差值急剧增大时，则激活指示额外燃油消耗的第一状况的标志。换句话说，当误差的导数超过第一预定阈值时，所述标志被激活。

因此，当该标志激活时，监视步骤返回指示符。

明显地，可以连续执行该方法，并且当所述误差(返回)低于第二预定阈值时，所述标志可以被去激活。

车辆“驾驶风格”意指驾驶员使用车辆的那些状况：施加于车辆的负加速度和正加速度、制动器的使用频率、巡航控制的使用以及停止&启动的可选使用等。

与车辆驾驶风格有关的参数还可以包括由驾驶员通过本身已知的评估方法获得的驾驶得分，例如在EP3168102中。

根据本发明，获取预定义的关于理想车辆使用的第五组输入参数。

通过用第五组中的至少一个输入参数替换第三组参数的对应输入参数，估计与车辆驾驶风格有关的额外燃料消耗。当第三组参数也包括上述的驾驶风格得分时，该驾驶风格得分也可以被第五组参数中所包括的理想值所替换。

有利地，可以计算由于车辆的非理想使用风格引起的额外燃料消耗，并且该额外消耗优选地以百分比的形式例如通过车辆的车载计算机向驾驶员示出，或者可以在特定的互联网URL处获得。这种信息结果证明比示出简单的得分更令人信服。

根据本发明的优选变型，还获取关于存储记录的第四组输入参数，该存储记录与关于发动机和/或车辆的操作状况的异常和变化的事件有关，并且如果存在记录，则比较注册所述记录中的每个记录的瞬间与所述第一标志的所述激活以使注册的操作状况的异常(多个异常)或变化(多个变化)与消耗误差的增大相互关联。

表述“环境和任务状况”指的是在其中车辆被操作的这些状况。最重要的环境和任务特征包括所运输的负荷、一般的环境温度和气象状况、道路标高变化以及影响导出量比如车辆的平均速度、商业速度即计算的净停止状况、停止次数的交通状况等。

“车辆规格”意指识别当车辆被放置在市场上时车辆的特征或者之后的显著变化的那些特征。这些规格至少包括：主传动比、发动机型号、齿轮箱类型、空气动力套件的存在、驾驶室加热器的存在、液力缓速器(intarder)的存在、轮胎的尺寸。

所记录的事件包括与发动机和/或车辆有关的DTC(诊断故障码)错误消息，其如果存在则通常被发布在车辆数据网络中并被存储在发动机控制处理单元和/或车辆控制处理单元中。这些事件还包括最小轮胎压力阈值的超限检测、拖车(trailer)的断开连接与再连接以及动力输出装置(PTO)的激活等。

有利地，额外燃料消耗可以被容易地归因于所记录的一个或更多个异常中的最有可能的异常。

优选地，还计算由于上述的可能异常引起的消耗的百分比变化并借助于例如通过车辆的车载计算机自动生成的特定“警报”将其报告给驾驶员。

例如，额外燃料消耗可能是由于堵塞的空气过滤器或微粒过滤器，这会增加发动机泵送损耗。例如，能够引起额外消耗的事件可能是由具有显著错位的车轴或一个或更多个瘪胎的拖车引起。因此，不仅将任何的DTC，而且将拖车的更换作为事件记录是有利的。

通过车辆的总质量的计算来区分由于在同一辆牵引机上交替的两辆拖车所运载的不同的负荷引起的负荷变化，所述车辆的总质量是从本身已知的设备比如EBS(电子制动系统)获得以避免误报。

优选地，所述第一标志激活之前的预定时间和/或公里范围之外记录的异常从比较中被排除。

换句话说，事件的记录和上述标志的激活之间的时间或距离越长，则该事件和所检测的额外消耗之间的相关性越低，因此，过滤较旧的记录(以时间和/或公里距离的形式)是有利的。

描述了本发明的优选变型，以形成本说明书的组成部分。

附图说明

根据本发明的实施方式(及其变型)的以下详细描述以及仅作为非限制性示例给出的附图，本发明另外的目的和优点将是明显的，在附图中：

图1示出了本发明的第二实施方式的流程图，该第二实施方式提供根据预定的过程来监视和确定额外消耗的原因；

图2示出了共享图1中的流程图的步骤1至6并且提供用于根据步骤7、8和9确定额外燃料消耗的原因的另一过程的执行的流程图，该另一过程可以与图1的过程特别是与图1的步骤7’、2’和9’并行地执行；

图3示出了实现本发明的网络架构；

图4示出了与用于根据图1和图2的流程图来监视和确定车队的额外燃料消耗的原因的系统相关的报告。

在流程图中，虚线块是可选的。

图中相同的附图标记标识相同的元件或部件。

在本说明书的上下文中，术语“第二”部件并不暗指“第一”部件的存在。这些术语事实上被用作标签以提高清晰度，并且不应当以限制性的方式理解。

在包括附图的各种优选实施方式中公开的元件和特点可以相互组合而不脱离下文所述的本申请的保护范围。

具体实施方式

本发明的方法对象可以以连续方式实现。

参照图1，执行至少以下步骤：

1.对至少以下数据的第一获取

·关于环境和任务状况的第一组输入参数，

·关于车辆规格的第二组输入参数，以及

·关于车辆驾驶风格的第三组输入参数，

2.基于所述第一组输入参数、所述第二组输入参数和所述第三组输入参数，适时地估计第一期望燃料消耗，

3.对适时测量的燃料消耗的第二获取，

4.优选地实时比较所述期望燃料消耗和所述测量的燃料消耗，从而适时地获得误差值，

5.检查所述误差值是否急剧增大(5＝是)，如果所述误差值急剧增大

6.则激活指示额外燃料消耗状况的标志。

换句话说，当误差的导数超过第一预定阈值时，所述标志被激活。

因此，当所述标志激活时，监视步骤返回某种警报。

该警告可以被示出给驾驶员以报告消耗异常和/或可以用作如下所述的其他用途。

优选地，当标志被切换为激活模式时，系统可以计算期望消耗和测量消耗之间的百分比偏差，以百分比或升/100km的形式对其进行量化并且优选地将其以合适的报告形式向驾驶员示出。

当连续执行监视方法时，然后，如果在核查结束时未发现误差值急剧增大(5＝否)，并且同时误差小于第二阈值Reset，则所述标志被去激活并且过程又从头开始；否则，过程从头开始而不去激活所述标志。

换句话说，为了将标志复位为零，不仅误差的导数必须明显地经过负趋势变得近似为零，而且误差自身必须落入由上述的第二阈值标识的某一容限内。所述第二阈值可以例如通过同时接收测量消耗和估计消耗作为输入数据的自学习算法来设置或计算。

优选地，期望消耗的估计也是通过自学习算法执行的，因此，在这种情况下，第二阈值可以被定义为预定义的固定保护值，例如+/-0.5％。该保护阈值本质上用于考虑在期望消耗计算中不能计算的不可估量因素。

根据本发明，除了仅监视之外，可以执行用于识别由于车辆的不恰当的使用导致所述误差突然增大的原因的过程。

因此，执行以下附加的步骤：

7’.获取关于理想车辆使用的第五组输入参数；

2’.基于所述第一组输入参数、所述第二组输入参数和所述第五组输入参数，适时地估计第二期望燃料消耗；

9’.执行所述第一期望燃料消耗和所述第二期望燃料消耗之间的比较，并且如果存在大于预定阈值的偏差，则额外燃料消耗的原因被识别为不正确的车辆驾驶风格；步骤9’可以包括向驾驶员示出通知消息的步骤，该通知消息包括以百分比或以升/100km的形式表示的额外燃料消耗并且包括关于不正确驾驶风格的指示。

在这种情况下，当所述误差不再增大并且其值返回至所述第二预定阈值以下时，标志也可以被去激活。

由于驾驶风格可以基于若干个方面：

-巡航控制的平均使用时间，

-驾驶风格得分，

-车辆的正加速度及负加速度，

-制动器的使用频率，

-停止&启动的使用等。

因此，可以每次一个地用第五组数据的理想参数替换第三组数据以便评估上述方面中的每一个的发生率，以便以定向的方式向驾驶员示出有助于他/她校正其车辆驾驶风格的消息。

图2示出了共享图1中的流程图的步骤1至6以便执行用于识别由于比如拖车的故障或更换或者检测到一个或更多个轮胎压力低的事件引起的所述突然的误差增大的原因的另一过程。

因此，执行以下附加的步骤：

1.获取关于存储记录的第四组输入参数，该存储记录与关于发动机和/或车辆的操作状况的异常和变化的事件有关，

2.如果存在至少一个记录，

3.检查：比较注册所述记录(所述记录中的每个记录)的瞬间与所述第一标志的所述激活以便识别注册的操作状况的异常(多个异常)或变化(多个变化)与消耗误差的增大之间的因果关系；换句话说，识别最可能产生额外燃料消耗的事件。

在这种情况下，步骤9也可以包括以下步骤：向驾驶员示出通知消息，该通知消息包括以百分比或以升/100km的形式表示的额外燃料消耗值。

在这种情况下，当所述误差不再增大并且其值返回至所述第二预定阈值以下时，标志也被去激活。

可以并行执行基于利用步骤1至6的监视过程的用于确定额外消耗的原因的上述两个过程以给出状况的真实情形。

优选地，为了计算期望消耗，构造包括线性回归的称为“贝叶斯岭(Bayesianridge)”的插值多项式。

该多项式是自学习算法的基础。

图3示出了适用于实现本方法的网络架构的示例。

在车辆上安装有DSE、VCM和远程信息处理箱(Telematic Box)部件。

DSE(驾驶风格评估)是车载设备或者是可以由车辆的车载计算机执行的程序，通过该DSE，基于实时获取的一些参数来计算驾驶员的驾驶风格得分。

优选地，可以在本发明的范围内实现的DSE执行EP3168102描述的方法中的所有步骤。

优选地，DSE被连接至布置在车辆的仪表板中的显示器以便向驾驶员给出关于他/她的驾驶风格的反馈。

VCM(车辆控制模块)包括连接至车载网络的处理单元并监管车辆的功能。该处理单元接收来自包括S&S系统、巡航控制、制动器、GPS系统以及辅助驾驶系统的所有车载设备和系统以及来自通常被称为ECU(发动机控制单元)的发动机控制处理单元的信息。

优选地，定义上述DSE的软件在VCM中运行。

VCM能够通过所谓的远程信息处理箱与由监视机构管理的一组服务器通信。监视机构可以是车辆制造商或车队管理者。

车辆不一定必须由同一制造商生产，重要的是，VCM能够向服务器传输用于计算上述期望燃料消耗所需的至少一些信息。

根据车辆的位置，服务器能够获得每个单独车辆移动的区域的拓扑和区域的类型(城市的、城市外的)，以便甚至考虑标高变化来估计燃料消耗。通常，Google Maps^TM提供这种信息，因而这种信息是可以免费访问的。

本身已知的其他网络服务器能够提供关于每个单独车辆移动的相同区域的气象状况以及可能的交通状况的信息。

所有上述信息大致形成所述第一组输入参数。

还对服务器编程以获取关于车辆的特性的信息，比如型号和发动机尺寸等。

替代地，第三组参数由上述远程信息处理箱提供。

图4示出了受本发明的方法对象约束的车辆群上提供的报告/截屏的示例。

第三列示出了由服务器从相应车辆的各个VCU获取的测量燃料消耗。

紧右边的列是用符号(！！！)标记的“Δ燃料斜率”列，因为测量消耗和估计消耗之间的误差具有超过预定第一阈值的斜率，即变化。

紧右边的是“DSE ECO得分”列，其示出了由DSE计算的得分。

再右边是在“测高严峻性等级”列，其示出了车辆移动的区域的拓扑等级。这些拓扑优选地关于道路的特征进行分类，其本质上取决于道路的标高变化及道路形态。

于是，存在以下附加信息，比如“平均速度”和“商业速度”即净停止平均速度，“任务类型”即取决于行驶的道路的类型的任务类型。

“驾驶员影响”列示出了由于次优的车辆驾驶风格引起的额外消耗。该百分比值在图2的流程图之后计算。

接下来的列示出了关于车辆负荷状况的警报(超负荷警告)、关于轮胎压力的警报(TPMS警告)、对拖车的影响以及最后的以上描述的各种可能的DTC错误。

根据本发明，该系统能够根据图1的流程图计算DTC故障事件对燃料消耗的影响并将其以百分比形式示出。

右边的最后一列示出了与记录的异常/故障事件相关联的额外燃料消耗的百分比。当在该列中未指示出值时，这意味着在“DTC警告”列中检测和指示的任何异常都未产生消耗的显著增加。

本发明可以借助于计算机程序来有利地实现，所述计算机程序包括用于当该程序在计算机上运行时执行本方法的一个或更多个步骤的编码装置。因此，应当理解，保护的范围涵盖所述计算机程序以及包括记录的消息的计算机可读装置，所述计算机可读装置包括用于当所述程序在计算上运行时执行本方法的一个或更多个步骤的程序编码装置。

因此，在不脱离本发明的保护范围的情况下，以上所描述的非限制性示例的替选实施方式是可能的，以包括如本领域的技术人员所理解的与权利要求书的内容等同的所有实施方式。

在不引入另外的构造细节的情况下，本领域的技术人员能够根据上述描述实现本发明的目的。

Claims (9)

1.一种用于确定陆地车辆的额外燃料消耗的原因的方法，包括至少以下连续步骤：

-(步骤1)对至少以下数据的第一获取，

·关于环境和任务状况的第一组输入参数，

·关于车辆规格的第二组输入参数，以及

·关于车辆驾驶风格的第三组输入参数，

-(步骤2)基于所述第一组输入参数、所述第二组输入参数和所述第三组输入参数，适时地估计第一期望燃料消耗，

-(步骤3)对适时测量的燃料消耗的第二获取，

-(步骤4)实时地比较所述第一期望燃料消耗和所述测量的燃料消耗，从而适时地获得误差值，

-(步骤5)检查所述误差值是否急剧增大，如果所述误差值急剧增大，

-(步骤6)则激活指示额外燃料消耗状况的标志；

-(步骤7’)对关于理想车辆驾驶风格的第五组输入参数的第二获取；

-(步骤2’)基于所述第一组输入参数、所述第二组输入参数和所述第五组输入参数，适时地估计第二期望燃料消耗；

-(步骤9’)执行所述第一期望燃料消耗和所述第二期望燃料消耗之间的比较，并且如果存在大于预定阈值的偏差，则额外消耗的原因被识别为不正确的车辆使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在所述标志激活时执行包括连续的、可能并行的以及独立于所述步骤7’至所述步骤9’的以下步骤：

-(步骤7)对关于存储记录的第四组输入参数的第三获取，所述存储记录与关于发动机和/或车辆的操作状况的异常和变化的事件有关，

-(步骤8)检查是否存在至少一个记录，如果存在至少一个记录，

-(步骤9)则比较注册所述记录的瞬间与所述标志的所述激活以便识别注册的操作状况的异常或变化与所述误差值增大之间的因果关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，激活所述标志的所述步骤包括以下步骤：向所述车辆的驾驶员示出所述第一期望燃料消耗和所述测量的燃料消耗之间的百分比偏差，以百分比的形式或以升/100km的形式对所述百分比偏差进行量化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，导致所述偏差的所述车辆的操作状况的异常或变化也与所述偏差一起示出。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，执行所述比较的所述步骤(步骤9’)还包括以下步骤：向所述车辆的驾驶员示出通知消息，所述通知消息包括以百分比或以升/100km的形式表示的额外燃料消耗值并且包括关于不正确的车辆使用的指示。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述关于不正确的车辆使用的指示指定以下原因中的至少一个：

-巡航控制的不足的平均使用时间，

-所述驾驶风格的低得分，

-所述车辆的正的过量加速度和负的过量加速度，

-制动器的过度使用，

-停止和启动的不足使用。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陆地车辆为商用或工业车辆。

8.一种网络架构，包括：

-处理单元，其被安装在车辆上并且被配置成提供根据权利要求1的所述第一组参数、所述第二组参数和所述第三组参数以及测量的燃料消耗，其中，所述第一组参数包括所述车辆的地理位置；

-第一远程服务器，其被配置成提供地形信息以及关于与所获取的地理位置相关的气象和交通状况的信息；

-数据库，其包含关于至少所述车辆的规格的信息；

-第二远程服务器，其被配置成：从所述处理单元获取所述第一组参数、所述第二组参数和所述第三组参数，并且请求并从所述第一远程服务器获得所述地形信息以及关于与所获取并提供的地理位置相关的气象和交通状况的信息，其中，所述第二远程服务器还被配置成访问所述数据库以获得所述车辆的所述规格并且被配置成执行权利要求1中的所有步骤。

9.一种包括注册程序的由计算机可读的装置，所述由计算机可读的装置包括程序编码单元，所述程序编码单元适用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求1中的所有步骤。