減少燃料消耗和成本的方法

2023-05-15 09:04:16

專利名稱：減少燃料消耗和成本的方法
技術領域：
本發明一般涉及一種計算車輛的路線的方法。更特別地，本發明涉及計算使燃料 消耗及其成本最小化的車輛路線的方法。
背景技術：
通常，現有的導航裝置在內部存儲地圖數據，計算起點與目的地之間的最短距離 並發出通向目的地的指示。然而，這種發現路線的方法並不考慮關於當前交通狀況的信息，使得即使地圖上 示出的距離很短，取決於交通狀況也可能會花費比其它路線更長的時間。在這種導航裝置中，車輛導航弓I導系統計算路線以弓I導車輛去往駕駛者期望去的 目的地，並考慮車輛的當前位置和駕駛方向來向駕駛者提供駕駛指示，使得可以根據計算 的路線來驅動車輛。一般的車輛導航引導系統根據裝置進行分類，而獨立於路線搜索和服 務提供以及包括引導信息的時間點。通過路線搜索進行分類的方法可以包括選擇路線時的各種信息，例如實時交通信 息，並且儘管假定包括交通信息，但是仍存在長期的信息更新周期，例如地圖更新，使得只 接受長期的統計信息。然而，假定一般情況，當與在實時提供信息時可能會產生的臨時信息 收集錯誤相比時，在使用長期統計數據情況下的錯誤率可能會不同。此外，車輛導航引導系統利用來自交通狀況的實時信息或者長期統計數據來預測 行程時間，並適當地實時調節行程時間。同樣，車輛導航引導系統的路線搜索計算經過兩點和在這兩點之間指定的多個點 的路線，並且搜索到的路線是到達目的地的參考路線。因此，計算的路線可能既不是最短的 路線也不是交通流量良好的道路，或者用戶也可以對路線具有不同的意見。即，第一路線的 距離，第一路線的最短行程時間或者第一路線的高速公路可能不一定是具有良好的每英裡 燃料費的路線。典型地，諸如下述的技術已經得到了應用通過將簡單的通過速度映射到基於恆 速行駛的燃料消耗表來計算成本的方法；通過考慮地圖信息，但不精確應用燃料消耗因子 來計算成本的方法；以及僅基於地形高度差異來預測燃料消耗的方法。此外，在這些典型技術中，通過分析和應用燃料消耗因子，基於實時交通信息來進 行的實際燃料消耗預測和成本計算是無法做到的。因此，在本領域中仍然需要一種計算使燃料消耗及其成本最小化的路線的方法。在本背景技術部分中公開的上述信息僅用於加強對本發明的背景技術的理解，因 此其可能包含不形成對本領域普通技術人員而言在該國已知的現有技術的信息。

發明內容
本發明提供了一種計算使燃料消耗及其成本最小化的路線的方法。根據本發明的優選方面，一種計算使燃料消耗及其成本最小化的路線的方法包括通過預測行駛速度的變化，來適當地形成行駛速度剖面(driving speed profile)；以 及通過應用利用行駛速度剖面和交通信息等的燃料消耗成本建模方法，來適當地形成使燃 料消耗及其成本最小化的路線。根據本發明的優選實施例，優選地，燃料消耗成本建模方法包括燃料消耗因子和 燃料消耗要素。在優選實施例中，考慮道路、交通、行駛特徵、自由行駛、交通信號燈、收費 站、鋼板和未鋪路面道路，來適當地確定燃料消耗因子。根據另外的優選實施例，考慮恆速、 加速、減速、停車、在未鋪路面道路上的滑行、高度變化和變速區段(shiftsection)的變 化，來適當地確定燃料消耗要素。優選地，在優選實施例中，在形成使燃料消耗最小化的路線和成本的過程中，在利 用變速引起點(shift cause point)作為子節點(sub-node)和子鏈路(sub-link)而適當 地進行數學建模之後，通過燃料消耗因子對損耗區段(loss section)進行分配並根據行駛 速度，來適當地計算每英裡的燃料費(mileage)。優選地，在另外的優選實施例中，子節點是變速點，該變速點確定由於行駛速度限 制因子(諸如交通信號燈、收費站和緩速塊)而導致的路線的行駛速度的特徵。優選地，子 鏈路包括相鄰子節點之間的路線。路線包括自由行駛區段(free driving section)和受 限行駛區段(restrained driving section)。自由行駛區段是在經過子節點之後可以以子 鏈路的正常平均速度(Vma)行駛的區域。優選地，受限行駛區段是行駛受到限制或者行駛 模式(driving pattern)由子節點的特徵確定的區域。應該理解的是，本文中使用的術語「車輛」或「車輛的」或其它類似術語包括一般的 機動車輛(諸如包括運動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛在內的客車)、 包括各種艇和船在內的水運工具、飛行器等，並且包括混合動力車、電動車、插電式混合電 動車、氫動力車以及其它代用燃料車(例如從除石油以外的資源中取得的燃料)。如本文中所述，混合動力車是具有兩個或更多個動力源的車輛，例如既有汽油動 力又有電動力的車輛。在結合在本說明書中並形成本說明書的一部分的附圖以及與附圖一起用於通過 舉例來解釋本發明原理的以下詳細說明中，將體現出或更詳細地闡述本發明的以上特徵和 優點。


現在將參照通過附圖示出的本發明的某些示例性實施例來詳細描述本發明的上 述及其它特徵，其中附圖將在下文中僅通過例證的方式給出，並且因此並非對本發明進行 限制，其中圖1示出根據本發明的優選實施例的速度剖面；圖2示出根據本發明的優選實施例的各燃料消耗因子和各燃料消耗要素的燃料 消耗計算結構；圖3示出根據本發明的優選實施例的計算燃料消耗的方法；並且圖4是示出根據本發明的優選實施例的計算燃料消耗成本的方法的流程圖。應該理解的是，附圖不一定要依比例，而是呈現出說明本發明的基本原理的各種 優選特徵的稍微簡化的表示。本文中公開的本發明的特定設計特徵，包括例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分地由期望的特定應用和使用環境來確定。附圖中各元素的標記100 子節點110:子鏈路120 ν-線130 :v-點140:自由行駛區段150 受限行駛區段S200 收集各鏈路/節點信息和交通信息S210 指定變量S220 在子節點的位置沒有被指定的情況下以規則間隔布置S230 計算各子鏈路的速度剖面S240 計算子鏈路內各ν-線的損耗S250 計算子鏈路內各燃料消耗因子的燃料消耗的總和S260 計算子鏈路內各燃料消耗要素的燃料消耗的總和S270 存儲各子鏈路的合計結果S280 是否對鏈路內所有子鏈路完成了計算？S^O:對整個鏈路計算各燃料消耗因子的燃料消耗的總和以及損耗的總和S300 按順序對各子鏈路重複處理S310 按順序對各鏈路重複處理
具體實施例方式在本文中所述的優選方面中，本發明的特徵在於一種計算使燃料消耗最小化的路 線和成本的方法，該方法包括通過預測行駛速度的變化來形成行駛速度剖面；以及通過 應用利用行駛速度剖面和交通信息的燃料消耗成本建模方法，來計算使燃料消耗最小化的 路線和成本。在下文中，將參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例。圖1示出根據本發明的優選實施例的速度剖面建模(speed profilemodeling)。參照圖1，用來限定速度剖面的形狀的配置優選地包括子節點100、子鏈路110、 ν-線(v-line) 120、ν-點(v-point) 130、自由行駛區段140和受限行駛區段150。在某些示例性實施例中，子節點100優選地是指變速點(shiftpoint)，該變速點 通過限制行駛速度的部分(諸如但並不僅限於交通信號燈、收費站和緩速塊)來確定先前 路線的行駛速度的特徵。在特定的優選實施例中，子節點100確定速度剖面的基本形狀。根據本發明另外的實施例，子鏈路110是指相鄰子節點100之間的路線。優選地， 子鏈路110構成速度剖面的基本單元，並且起始子節點100與結束子節點100之間的區段 被稱為子鏈路110。在另外的優選實施例中，V-線120是速度剖面的元素，並且優選地是指加速、恆速 和減速之一。另外，ν-點130是指ν-線120的連接點。根據另外的優選實施例，自由行駛區段140是指在經過起始子節點100之後可以以相應子鏈路110的正常平均速度(Vma)行駛的區域。優選地，受限行駛區段150是指行駛受到限制或者行駛模式由子節點100的特徵 確定的區域。根據某些優選實施例並且如圖2所示，圖2示出各燃料消耗因子和各燃料消耗要 素的燃料消耗計算結構。參照圖2，例如，考慮例如道路、交通、行駛特徵、普通自由行駛、交通信號燈、收費 站、鋼板和未鋪路面道路等，來確定燃料消耗因子。優選地，通過建模或測量恆速、加速、減速(制動)、停車、在未鋪路面道路上的滑 行、高度變化和變速區段的變化等，來適當地指定各ν-線中的燃料消耗要素。在此，根據另外的優選實施例，總燃料消耗是各燃料消耗因子的總和或者各燃料 消耗要素的總和。優選地，每個子鏈路的燃料消耗與每個子鏈路的燃料消耗因子的總和或 者每個子鏈路的燃料消耗要素的總和相同。根據另外的優選實施例並且如圖3所示，例如，圖3示出根據本發明的計算燃料消 耗的方法。參照圖3，例如，燃料消耗優選地包括加速損耗、恆速損耗、減速損耗、停車損耗、高 度變化損耗和未鋪路面道路損耗。在優選的示例性實施例中，加速損耗^ja)可以通過以下等式來計算Qa = (1+加 速無效係數+未鋪路面標記χ未鋪路面道路損耗係數)x行駛距離/Rfuel_dist(0，加 速平均速度)+KkefX (V_point2~2-V_pointH)+Qh。因此，加速無效係數(acceleration inefficiencycoefficient)是加速時由不完全燃燒產生的附加燃料消耗率。根據另外的示例性實施例，恆速損耗(Qm)可以通過以下等式來計算Qm = (1+非 恆速損耗係數+未鋪路面標記X未鋪路面道路損耗係數)X f {行駛距離/Rfuel_dist(0， V)}+Qh。因此，非恆速損耗係數是在正常行駛狀態下由不均勻的環境狀況產生的臨時加速 和減速導致的燃料損耗。根據另外的優選示例性實施例，減速損耗0W)可以通過以下等式來計算Qd =行 駛時間XQzero_throt (減速平均速度)。優選地，在某些示例性實施例中，停車損耗Ois)可以通過以下等式來計算Qs = 停車時間 XQzero_throt(0)。優選地，在另外的示例性實施例中，高度變化損耗(Qh)可以通過以下等式來計 算Qh = KpefX (Pnodd-Pnodel)，並且未鋪路面道路損耗(Qpl，Qp2)可以通過以下等式 來計算Qpl =未鋪路面道路損耗係數X行駛距離/Rfueldist (0，加速平均速度)和Qp2 =未鋪路面道路損耗係數X / {行駛距離/Rfuel_dist(0，V)}。此時，計算高度變化損耗 (Qh)和未鋪路面道路損耗(Qpl，Qp》的方法被附加到加速損耗Oia)和恆速損耗(Qm)上， 而沒有附加到減速損耗0W)和停車損耗Ois)上。根據另外的優選實施例並且如圖4所示，例如，圖4是示出計算燃料消耗成本的方 法的流程圖。參照圖4，例如，適當地收集各鏈路/節點信息和交通信息(S200)。優選地，用於 各鏈路的輸入數據處理包括適當地輸入來自地圖數據的鏈路和節點屬性數據，輸入無人監 視攝像機的數據，或者適當地輸入來自TEPG的實時交通信息。
優選地，在收集各鏈路/節點信息和交通信息之後，指定變量(S210)。因此，變量 產生地圖常量、車輛信息常量和速度剖面常量。優選地，在指定變量之後，在子節點的位置沒有被指定的情況下，將節點的位置適 當地調節成以規則間隔定位(S220)。根據本發明另外的優選實施例，在子節點的位置沒有被指定的情況下，在將節點 的位置調節成以規則間隔定位之後，計算各子鏈路的速度剖面，並適當地計算子鏈路內 ν-線的損耗(S230)。在另外的優選實施例中，適當地計算子鏈路內各燃料消耗因子的燃料消耗和各燃 料消耗要素的燃料消耗的總和(SMO)。優選地，適當地產生各ν-線的燃料消耗要素的組值 (class value)，並且也適當地產生加速值、恆速值、減速值和停車值。在另外的優選實施例中，在計算各燃料消耗因子的燃料消耗和各燃料消耗要素的 燃料消耗的總和之後，適當地存儲各子鏈路的合計結果(S250至S270)。此後，適當地確定 對鏈路內所有子鏈路進行的計算是否被完成(S^O)。優選地，根據另外的優選實施例，在適當地完成對鏈路內所有子鏈路進行的計算 之後，對整個鏈路適當地計算各燃料消耗因子的燃料消耗的總和以及損耗的總和(S^K))。 然而，如果沒有完成對鏈路內各子鏈路進行的計算，則再次執行重新計算各子鏈路的速度 剖面的處理(S300)。因此，在另外的示例性實施例中，在對整個鏈路計算各燃料消耗因子的燃料消耗 的總和以及損耗的總和之後，為每個鏈路重複上述處理(S310)。如本文中所述，本發明通過預測各鏈路中行駛速度的變化來計算加速、恆速、減速 和停車的直接行駛速度剖面，並利用交通信息等來適當地建立燃料消耗模型，從而提供一 種搜索使燃料消耗最小化的路線的方法和計算燃料消耗的技術。對本領域技術人員而言明顯的是，可以在本發明中做出各種改型和變型而不脫離 本發明的精神或範圍。因此，本發明應該覆蓋其改型和變型，只要它們落在所附權利要求及 其等價形式的範圍內。
權利要求
1.一種計算使燃料消耗最小化的路線和成本的方法，該方法包括通過預測行駛速度的變化，來形成行駛速度剖面；以及通過應用利用所述行駛速度剖面和交通信息的燃料消耗成本建模方法，來計算使燃料 消耗最小化的路線和成本。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述燃料消耗成本建模方法包括燃料消耗因子和燃 料消耗要素。
3.如權利要求2所述的方法，其中利用選自以下參數所組成的組的一個或多個參數來 確定所述燃料消耗因子道路，交通，行駛特徵，自由行駛，交通信號燈，收費站，鋼板和未鋪 路面道路。
4.如權利要求2所述的方法，其中利用選自以下參數所組成的組的一個或多個參數來 確定所述燃料消耗要素恆速，加速，減速，停車，在未鋪路面道路上的滑行，高度變化，和變 速區段的變化。
5.如權利要求1所述的方法，其中，在形成使燃料消耗最小化的路線和成本的過程中， 在利用變速引起點作為子節點和子鏈路而進行數學建模之後，通過燃料消耗因子對損耗區 段進行分配並根據行駛速度，來計算每英裡的燃料費。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述子節點是變速點，並且其中，所述變速點確定由 於行駛速度限制因子而導致的路線的行駛速度的特徵。
7.如權利要求5所述的方法，其中所述子鏈路包括相鄰子節點之間的路線。
8.如權利要求5所述的方法，其中所述路線包括自由行駛區段和受限行駛區段。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述自由行駛區段是在經過子節點之後能夠以子鏈 路的正常平均速度(Vma)行駛的區域。
10.如權利要求8所述的方法，其中所述受限行駛區段是行駛受到限制或者行駛模式 由子節點的特徵確定的區域。
全文摘要
本發明的特徵在於一種計算使燃料消耗及其成本最小化的路線的方法。在優選實施例中，該方法包括通過預測行駛速度的變化，來形成行駛速度剖面；以及通過應用利用行駛速度剖面和交通信息等的燃料消耗成本建模方法，來形成使燃料消耗及其成本最小化的路線。
文檔編號G01C21/34GK102052926SQ201010207348
公開日2011年5月11日 申請日期2010年6月18日 優先權日2009年11月2日
發明者金大植 申請人:現代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社