CN113915009B - 基于车联网的智能节油系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车联网的智能节油系统及方法，所述系统包括：道路数据获取模块、TSP平台、远程车载终端和发动机电子控制单元，道路数据获取模块用于获取道路数据包；远程车载终端用于实时采集车辆数据和前方道路数据，并分别发送到TSP平台和发动机电子控制单元；TSP平台用于根据道路数据获取模块所上传的道路数据包，对远程车载终端中的道路数据包进行远程升级；发动机电子控制单元用于根据远程车载终端所上传的车辆数据和前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域。本发明提供的基于车联网的智能节油系统，仅利用发动机提供的外部接口智能化地动态控制发动机的使用，以达到最经济性效果；节油方式为主动式，节油效果要远远大于被动式。

Description

基于车联网的智能节油系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆节油技术领域，尤其涉及一种基于车联网的智能节油系统及方法。

背景技术

随着汽车产销量的不断增加，石油消耗引发的能源和环境问题日益严重，有着“油老虎”之称的重型商用车是超级“耗能大户”，据工信部数据统计,汽车油耗的49.2％被占汽车总量13.9％的重型商用车消耗掉，如果重型商用车油耗降低10％，每年可至少节约900多万吨石油，节油效果巨大。

通过对多种车辆的实测数据统计表明，油耗消耗量与尾气排放总体为线性关系，但是有一定的概率呈现非线性增长，特别是高载荷工况下的不合理驾驶，有可能导致有害气体非线性的增长，导致排放恶化。

因此，亟需一种基于车联网的智能节油系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于车联网的智能节油系统及方法，以解决上述现有技术中的问题，能够利用发动机提供的外部接口智能化地动态控制发动机的使用，实现主动式节油。

本发明提供了一种基于车联网的智能节油系统，包括：

道路数据获取模块、TSP平台、远程车载终端和发动机电子控制单元，所述TSP平台与所述道路数据获取模块和所述远程车载终端连接，所述远程车载终端和所述发动机电子控制单元连接，其中：

所述道路数据获取模块用于获取道路数据包；

所述远程车载终端用于实时采集车辆数据和前方道路数据，并将所述车辆数据和所述前方道路数据分别发送到所述TSP平台和所述发动机电子控制单元；

所述TSP平台用于接收所述道路数据获取模块所发送的所述道路数据包，并根据所述道路数据获取模块所上传的所述道路数据包，对所述远程车载终端中的道路数据包进行远程升级；

所述发动机电子控制单元用于根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述道路数据获取模块具体用于获取道路资质供应商提供、并集成在所述远程车载终端中的实时道路数据软件包，或者获取集成在所述远程车载终端中的ADAS地图包。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述道路数据获取模块所获取的道路数据包包括位置消息、路口消息、路段消息、总体消息和元数据消息中的至少一个，所述远程车载终端所采集的车辆数据包括整车车速、挡位、加速度和油门开度中的至少一个。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述远程车载终端包括高精度定位模块。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述高精度定位模块包括GNSS单元、MPU和千寻服务器，其中：

所述GNSS单元用于获取卫星定位信号，通过UART将位置数据发送到MPU；

MPU用于通过内部千寻SDK将位置数据封装成TCP/IP格式，并将封装后的数据发送到千寻服务器；

所述千寻服务器用于在接收封装后的数据后，向MPU发送差分信息；

所述MPU还用于在接收到所述差分信息后，通过UART转发给GNSS单元；

所述GNSS单元还用于结合差分数据与原始位置数据，通过差分算法修正位置数据，并将修正后的数据通过NMEA0183格式发出厘米级定位坐标。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述TSP平台还用于根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据进行油耗分析，并将油耗分析结果发送到所述远程车载终端。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述远程车载终端中内置有六轴陀螺仪，用于检测车辆的倾斜角度，所述远程车载终端还用于根据车辆的倾斜角度数据，实时计算车辆行驶加速度，并根据车辆加速度数据和载荷模型，得到车辆载荷。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述远程车载终端还用于将所述油耗分析结果和所述车辆载荷发送到所述发动机电子控制单元，所述发动机电子控制单元具体用于根据所述油耗分析结果和所述车辆载荷，选择执行最经济的发动机万有特性曲线。

如上所述的基于车联网的智能节油系统，其中，优选的是，所述远程车载终端与所述发动机电子控制单元通过CAN总线进行通信。

本发明还提供一种采用上述系统的基于车联网的智能节油方法，包括：

通过道路数据获取模块获取道路数据包；

远程车载终端实时采集车辆数据和前方道路数据，并将所述车辆数据和所述前方道路数据分别发送到TSP平台和发动机电子控制单元；

TSP平台接收所述道路数据获取模块所发送的所述道路数据包，并根据所述道路数据获取模块所上传的所述道路数据包，对所述远程车载终端中的道路数据包进行远程升级；

发动机电子控制单元根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域。

本发明的基于车联网的智能节油系统及方法，完全不涉及发动机内部标定等内燃机领域，仅利用发动机提供的外部接口智能化地动态控制发动机的使用，以达到最经济性效果；节油方式为主动式，考虑到不同的载重负荷、不同的道路条件对发动机的燃油经济性的影响，主动式节油效果要远远大于被动式；结合高精度定位和高精度地图，可以有效地根据道路等级限制重型车辆的最高时速。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的基于车联网的智能节油系统的实施例的结构框图；

图2为本发明提供的万有特性曲线的示意图；

图3为本发明提供的基于车联网的智能节油方法的流程图。

附图标记说明：

1-道路数据获取模块 2-TSP平台 3-远程车载终端

4-发动机电子控制单元

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

现有的节油方案是通过采集整车行驶过程中的过长怠速、急转弯、急刹车、急加速、高挡低速、低挡高速等场景数据，并在行程结束后汇总呈现给客户参考，通过指导和规范驾驶员驾驶行为，从而达到节油目的。这种节油方案的缺陷在于，一方面，基于汽车本身自带的动力总成配置，只能提供行程过程中的数据结果，无法直接为客户达成节油目的，对客户满意度提升有限；另一方面，节油受制的因素不仅只有驾驶习惯，不同的载重负荷，不同的路面坡度，都会对发动机的燃油经济性造成影响，汽车智能主动式节油效果要远远大于被动式。

如图1所示，本实施例提供的基于车联网的智能节油系统包括：道路数据获取模块1、TSP平台2、远程车载终端(T-BOX)3和发动机电子控制单元4，所述TSP平台2与所述道路数据获取模块1和所述远程车载终端3连接，所述远程车载终端3和所述发动机电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)4连接，其中：

所述道路数据获取模块1用于获取道路数据包；

所述远程车载终端3用于实时采集车辆数据和前方道路数据，并将所述车辆数据和所述前方道路数据分别发送到所述TSP平台2和所述发动机电子控制单元4；

所述TSP平台2用于接收所述道路数据获取模块1所发送的所述道路数据包，并根据所述道路数据获取模块1所上传的所述道路数据包，对所述远程车载终端3中的道路数据包进行远程升级；

所述发动机电子控制单元4用于根据所述远程车载终端3所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域。

其中，TSP后台2与远程车载终端3通过二者之间的私有协议进行远程升级和数据交互，远程车载终端3与发动机电子控制单元4之间通过加密算法进行交互，道路数据获取模块1向TSP平台2发送道路数据包时，要对道路测绘数据进行加密。

进一步地，所述道路数据获取模块1具体用于获取道路资质供应商提供、并集成在所述远程车载终端3中的实时道路数据软件包，或者获取集成在所述远程车载终端3中的ADAS地图包。目前国内部分区域道路建设频繁，ADAS地图包使得远程车载终端3具备了自学习功能，可以及时更新道路数据，为智能节油系统提供最真实的数据支持。在本发明中，优选地，道路数据获取模块1用于获取道路资质供应商提供、并集成在远程车载终端3中的实时道路数据软件包。

具体地，所述道路数据获取模块1所获取的道路数据包包括位置消息、路口消息、路段消息、总体消息和元数据消息中的至少一个。其中，位置信息包括当前道路ID、当前车辆在道路上的偏移量、当前车辆航向、当前车辆速度等；路口消息指前方视野内的路口信息，包括路口在当前道路上的偏量、路口与当前道路的夹角、路口复杂度等；路段消息指道路片段属性，包括路段起点在道路上的偏移量、路段限速、路段是否是桥梁隧道、路段道路等级、路段车道数等；总体消息包括道路上的坡度、曲率等；元数据消息包括地图版本、国家、省份、单位制式等。通过TSP平台2的远程升级，可以使远程车载终端3中的道路数据包升级到最新版本。

所述远程车载终端3所采集的车辆数据包括整车车速、挡位、加速度和油门开度中的至少一个。

更进一步地，所述远程车载终端3包括高精度定位模块。在本发明中，远程车载终端3集成千寻的差分数据嵌入式SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)，因此，具备高精度定位功能，这样使得远程车载终端3结合道路数据和高精度定位为发动机电子控制单元4提供实时的前方道路核心数据。具体地，所述高精度定位模块包括GNSS(GlobalNavigation Satellite System，全球卫星导航系统)单元、MPU和千寻服务器，其中：

所述GNSS单元用于获取卫星定位信号，通过UART(Universal AsynchronousReceiver and Transmitter，通用异步收发传输器)将位置数据发送到MPU；

MPU用于通过内部千寻SDK将位置数据封装成TCP/IP格式，并将封装后的数据发送到千寻服务器；

所述千寻服务器用于在接收封装后的数据后，向MPU发送差分信息；

所述MPU还用于在接收到所述差分信息后，通过UART转发给GNSS单元；

所述GNSS单元还用于结合差分数据与原始位置数据，通过差分算法修正位置数据，并将修正后的数据通过NMEA0183格式发出厘米级定位坐标。

进一步地，所述TSP平台2还用于根据所述远程车载终端3所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据进行油耗分析，并将油耗分析结果发送到所述远程车载终端3。

进一步地，所述远程车载终端3中内置有六轴陀螺仪，用于检测车辆的倾斜角度，所述远程车载终端3还用于根据车辆的倾斜角度数据，实时计算车辆行驶加速度，并根据车辆加速度数据和载荷模型，得到车辆载荷。

更进一步地，所述远程车载终端3还用于将所述油耗分析结果和所述车辆载荷发送到所述发动机电子控制单元4，所述发动机电子控制单元4具体用于根据所述油耗分析结果和所述车辆载荷，选择执行最经济的发动机万有特性曲线。

其中，如图2所示，万有特性曲线以转速为横坐标，以扭矩或平均有效压力为纵坐标，在图中描绘出许多等耗油率曲线和等功率曲线，这些曲线的组合称为万有特性曲线。万有特性曲线实质上是所有负荷特性和速度特性曲线的合成。它可以表示发动机在整个工作范围内主要参数的变化关系，用它可以确定发动机最经济的工作区域，在发动机参数匹配过程中，通过参数匹配，使这些最佳性能区域落在最常用的工况范围内。发动机电子控制单元4作为执行机构，内部含有多条万有特性曲线，可通过车辆载荷和外部道路条件数据进行智能判断，选择最佳经济工作曲线，从而达到节油目的。即在不同载荷、不同道路条件下选择不同的发动机功率曲线，以此来达到节油目的。

所述远程车载终端3与所述发动机电子控制单元4通过CAN总线进行通信，具体地，基于ECU的CAN接口(整车通信CAN)，并且遵循SAE1939标准，通信速率为250kbps。

本发明实施例提供的基于车联网的智能节油系统，完全不涉及发动机内部标定等内燃机领域，仅利用发动机提供的外部接口智能化地动态控制发动机的使用，以达到最经济性效果；节油方式为主动式，考虑到不同的载重负荷、不同的道路条件对发动机的燃油经济性的影响，主动式节油效果要远远大于被动式；结合高精度定位和高精度地图，可以有效地根据道路等级限制重型车辆的最高时速。

如图3所示，本实施例提供的基于车联网的智能节油方法在实际执行过程中，具体包括：

步骤S1、通过道路数据获取模块1获取道路数据包。

道路数据获取模块1具体用于获取道路资质供应商提供、并集成在所述远程车载终端3中的实时道路数据软件包，或者获取集成在所述远程车载终端3中的ADAS地图包。目前国内部分区域道路建设频繁，ADAS地图包使得远程车载终端3具备了自学习功能，可以及时更新道路数据，为智能节油系统提供最真实的数据支持。在本发明中，优选地，道路数据获取模块1用于获取道路资质供应商提供、并集成在远程车载终端3中的实时道路数据软件包。

具体地，所述道路数据获取模块1所获取的道路数据包包括位置消息、路口消息、路段消息、总体消息和元数据消息中的至少一个。其中，位置信息包括当前道路ID、当前车辆在道路上的偏移量、当前车辆航向、当前车辆速度等；路口消息指前方视野内的路口信息，包括路口在当前道路上的偏量、路口与当前道路的夹角、路口复杂度等；路段消息指道路片段属性，包括路段起点在道路上的偏移量、路段限速、路段是否是桥梁隧道、路段道路等级、路段车道数等；总体消息包括道路上的坡度、曲率等；元数据消息包括地图版本、国家、省份、单位制式等。

步骤S2、远程车载终端3实时采集车辆数据和前方道路数据，并将所述车辆数据和所述前方道路数据分别发送到TSP平台和发动机电子控制单元。

其中，所述远程车载终端3所采集的车辆数据包括整车车速、挡位、加速度和油门开度中的至少一个。

在本发明的基于车联网的智能节油方法的一种实施方式中，所述步骤S2具体可以包括：

步骤S21、通过GNSS单元获取卫星定位信号，通过UART将位置数据发送到MPU。

步骤S22、MPU通过内部千寻SDK将位置数据封装成TCP/IP格式，并将封装后的数据发送到千寻服务器。

步骤S23、所述千寻服务器在接收封装后的数据后，向MPU发送差分信息。

步骤S24、所述MPU在接收到所述差分信息后，通过UART转发给GNSS单元。

步骤S25、通过GNSS单元，根据差分数据与原始位置数据，通过差分算法修正位置数据，并将修正后的数据通过NMEA0183格式发出厘米级定位坐标。

远程车载终端3集成千寻的差分数据嵌入式SDK，具备高精度定位功能，这样使得远程车载终端3结合道路数据和高精度定位为发动机电子控制单元4提供实时的前方道路核心数据。

步骤S3、TSP平台接收所述道路数据获取模块所发送的所述道路数据包，并根据所述道路数据获取模块所上传的所述道路数据包，对所述远程车载终端中的道路数据包进行远程升级。

通过TSP平台2的远程升级，可以使远程车载终端3中的道路数据包升级到最新版本。

具体地，在车辆行进的过程中，通过内置于远程车载终端3中的六轴陀螺仪检测车辆的倾斜角度，根据车辆的倾斜角度数据，实时计算车辆行驶加速度，并根据车辆加速度数据和载荷模型，得到车辆载荷。这样，远程车载终端3实时采集车辆的加速度等车辆数据，并利用载荷模型生成车辆载荷数据。

步骤S4、发动机电子控制单元4根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域。

具体地，发动机电子控制单元4根据油耗分析结果和车辆载荷，选择执行最经济的发动机万有特性曲线，通过在不同载荷、不同道路条件下选择不同的发动机功率曲线，来达到节油目的。

本发明实施例提供的基于车联网的智能节油方法，完全不涉及发动机内部标定等内燃机领域，仅利用发动机提供的外部接口智能化地动态控制发动机的使用，以达到最经济性效果；节油方式为主动式，考虑到不同的载重负荷、不同的道路条件对发动机的燃油经济性的影响，主动式节油效果要远远大于被动式；结合高精度定位和高精度地图，可以有效地根据道路等级限制重型车辆的最高时速。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种基于车联网的智能节油系统，其特征在于，包括：道路数据获取模块、TSP平台、远程车载终端和发动机电子控制单元，所述TSP平台与所述道路数据获取模块和所述远程车载终端连接，所述远程车载终端和所述发动机电子控制单元连接，其中：

所述道路数据获取模块用于获取道路数据包，并将所述道路数据包发送到所述TSP平台；

所述远程车载终端用于实时采集车辆数据和前方道路数据，并将所述车辆数据和所述前方道路数据分别发送到所述TSP平台和所述发动机电子控制单元；

所述TSP平台用于接收所述道路数据获取模块所发送的所述道路数据包，并根据所述道路数据获取模块所上传的所述道路数据包，对所述远程车载终端中的道路数据包进行远程升级；

所述发动机电子控制单元用于根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域，

所述TSP平台还用于根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据进行油耗分析，并将油耗分析结果发送到所述远程车载终端；

所述远程车载终端中内置有六轴陀螺仪，用于检测车辆的倾斜角度，所述远程车载终端还用于根据车辆的倾斜角度数据，实时计算车辆行驶加速度，并根据车辆加速度数据和载荷模型，得到车辆载荷；

所述远程车载终端还用于将所述油耗分析结果和所述车辆载荷发送到所述发动机电子控制单元，所述发动机电子控制单元具体用于根据所述油耗分析结果和所述车辆载荷，选择执行最经济的发动机万有特性曲线。

2.根据权利要求1所述的基于车联网的智能节油系统，其特征在于，所述道路数据获取模块具体用于获取道路资质供应商提供、并集成在所述远程车载终端中的实时道路数据软件包，或者获取集成在所述远程车载终端中的ADAS地图包。

3.根据权利要求1所述的基于车联网的智能节油系统，其特征在于，所述道路数据获取模块所获取的道路数据包包括位置消息、路口消息、路段消息、总体消息和元数据消息中的至少一个，所述远程车载终端所采集的车辆数据包括整车车速、挡位、加速度和油门开度中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的基于车联网的智能节油系统，其特征在于，所述远程车载终端包括高精度定位模块。

5.根据权利要求4所述的基于车联网的智能节油系统，其特征在于，所述高精度定位模块包括GNSS单元、MPU和千寻服务器，其中：

所述GNSS单元用于获取卫星定位信号，通过UART将位置数据发送到MPU；

MPU用于通过内部千寻SDK将位置数据封装成TCP/IP格式，并将封装后的数据发送到千寻服务器；

所述千寻服务器用于在接收封装后的数据后，向MPU发送差分信息；

所述MPU还用于在接收到所述差分信息后，通过UART转发给GNSS单元；

所述GNSS单元还用于结合差分数据与原始位置数据，通过差分算法修正位置数据，并将修正后的数据通过NMEA0183格式发出厘米级定位坐标。

6.根据权利要求1所述的基于车联网的智能节油系统，其特征在于，所述远程车载终端与所述发动机电子控制单元通过CAN总线进行通信。

7.一种采用权利要求1-6中任一项所述系统的基于车联网的智能节油方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过道路数据获取模块获取道路数据包；

远程车载终端实时采集车辆数据和前方道路数据，并将所述车辆数据和所述前方道路数据分别发送到TSP平台和发动机电子控制单元；

TSP平台接收所述道路数据获取模块所发送的所述道路数据包，并根据所述道路数据获取模块所上传的所述道路数据包，对所述远程车载终端中的道路数据包进行远程升级；

发动机电子控制单元根据所述远程车载终端所上传的所述车辆数据和所述前方道路数据，确定发动机最经济的工作区域。

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