用於引導車輛經濟駕駛的系統的製作方法與工藝

2023-10-06 11:43:14

本發明涉及一種用於引導車輛經濟駕駛的系統，為用戶提供節能駕駛指導，以降低車輛內的燃料效率偏差，從而引導經濟駕駛，其中所述偏差是由於取決於駕駛負載、駕駛速度、以及空氣調節功率不同而產生的經濟駕駛速度差異而導致。

背景技術：
電動車（EV）利用一個或多個電動機或者牽引電動機推進。現存三種主要類型的電動車，即由外部電源直接供電、由存儲的電能供電、以及由車載發電機供電，例如內燃機（混合動力車）或者氫燃料電池。電動車包括，例如，電動汽車、火車、卡車、飛行器、輪船、摩託車和踏板車等等。電動車的一個明顯缺點是受電池的能量密度限制，這嚴重地限制了電動車能夠行駛的路程。由於在沒有可替換電源的情況下，內燃機通常能夠比純電動車行駛的路程要遠大約74%，因此，通常認為電動車比不上內燃機。然而，在電動車的能量消耗特性方面，電動車具有比內燃機更高的能量效率，因此，使車輛更加環保和經濟。然而，另一方面，在電動車中的總能量消耗中的車輛駕駛和供應空氣調節時消耗的相對能量率比在內燃機中所消耗的相對要大。此外，由於電動機的某些特性，能量隨速度的增大而增加。因此，當以不同速度行駛相同的路程時，或者在一名駕駛者利用空氣調節器，而另一名沒有使用時，兩名駕駛者所消耗的總能量也可能不同。因而，與在內燃機中相比，在電動車中一名駕駛者與另一名駕駛者的燃料效率的偏差非常明顯。因此，取決於駕駛負載、駕駛速度以及供應的空氣調節功率的不同，每名駕駛者個人的經濟駕駛速度可能不同。目前，節能指導已應用於內燃機車、混合動力車等，作為減少突然加速和利用明顯空氣調節負載的方法。在車輛中使用這些節能指導，能夠增大燃料效率。然而，目前設置在這些車輛中的節能指導僅僅提供關於加速和減少空氣調節器使用的指導。目前還沒有考慮根據駕駛負載、駕駛速度、以及空氣調節功率不同而動態調整的經濟駕駛速度的節能指導。因而，由於電動車的燃料效率在涉及到負載、駕駛速度以及空氣調節功率變化時特別敏感，因此當前的節能指導對於電動車尤為無益。然而，該問題不僅僅只限於電動車，還適用於混合動力車和內燃機車，只是規模較小。在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用於增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

技術實現要素：
本發明已致力於提供一種用於引導車輛經濟駕駛的系統，其為駕駛者提供節能駕駛指導，以降低因駕駛負載、駕駛速度、以及空氣調節功率的不同而引起的車輛燃料效率的偏差，從而引導經濟駕駛。本發明的示例性實施方式提供一種用於引導車輛經濟駕駛的系統，其包括：控制單元，例如，控制器，被配置通過考慮車輛的滾動摩擦、空氣阻力、以及道路坡度來計算駕駛阻力，並計算由空氣調節裝置消耗的空氣調節能量。控制單元包括數據映像，其被裝配以提供取決於空氣調節能量的駕駛阻力和最優經濟車速。控制單元連續監測並代入所計算的駕駛阻力和空氣調節能量，以連續計算實時的最優經濟車速。此外，顯示單元被配置為在屏幕上為駕駛者顯示由控制單元計算的經濟車速。在本發明的一些示例性實施例中，取決於滾動摩擦的駕駛阻力可通過車輪的摩擦係數和車輛的重量值來計算。此外地或者可選地，取決於空氣阻力的駕駛阻力還可通過空氣阻力係數、正投影面積、以及車輛的當前車速來計算。在一些示例性實施例中，駕駛阻力可取決於道路坡度。在該實施方式中，駕駛阻力可通過車輛的重量值和道路傾斜角來計算。空氣調節能量可以根據在空氣調節裝置中被設定為目標的目標溫度來變化。在數據映像中可以提供這些數值。控制單元可以基於通過將駕駛阻力與空氣調節能量加和獲得的消耗能量相對於車輛當前提供的能量的權重來計算能量效率，並且顯示單元可以顯示由控制單元計算的經濟車速和能量效率。附圖說明現在參考在附圖中示出的某些示範性實施方式來詳細描述本發明的上述和其它的特徵，僅僅以示例性的方式給出下文中的附圖，因此其不構成對本發明的限制，並且其中：圖1和圖2示出根據本發明示例性實施方式的用於引導車輛經濟車速的數據映像的例子；以及圖3示出根據本發明示例性實施方式的用於引導車輛經濟駕駛系統的顯示單元上的圖形顯示。應當理解的是，附圖不必按比例繪製，而是呈現出說明本發明基本原理的各種優選特徵的簡化表示。本文中所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，這些特徵將部分地由預期的特定應用和使用環境來確定。在附圖中，在全部的幾張圖中，附圖標記始終指代本發明的相同或等同部件。具體實施方式在下文中，將參考附圖描述根據本發明示例性實施例的用於引導車輛經濟駕駛的系統。可以理解的是，本文中所使用的術語「車輛」或「車輛的」或其它類似的術語包括一般而言的機動車輛，比如包含運動型多用途車輛（SUV）、公共汽車、貨車，各種商用車輛的客車、包含各種輪船和艦船的船隻、飛行器等等，並且包括混合動力車輛、電動汽車、混合動力電動汽車、氫動力汽車和其它替代燃料汽車（例如，從除了石油以外的資源中取得的燃料）。如在本文中所引用的，混合動力車輛是具有兩種或多種動力來源的車輛，例如汽油動力車輛和電動動力車輛二者。根據本發明示例性實施方式的用於引導車輛經濟駕駛的系統，包括：控制單元，例如，控制器，其被配置成通過考慮車輛的滾動摩擦、空氣阻力、以及道路坡度計算駕駛阻力，並計算由空氣調節裝置消耗的空氣調節能量。控制單元包括數據映像，其被裝配以提供取決於空氣調節能量的駕駛阻力和最優經濟車速。控制單元連續監測和代入所計算的駕駛阻力和空氣調節能量，以連續計算實時的最優經濟車速。此外地，顯示單元被配置為在屏幕上為駕駛者顯示由控制單元計算的經濟車速。控制單元計算信息以在顯示單元上顯示，為此，通過輸入來自車輛不同傳感器的數據進行計算。在計算特定車輛的實時經濟車速時，控制單元可以將駕駛阻力和空氣調節能量作為變量。可以在車輛（例如，作為移動裝置）的內部或外部設置顯示單元。例如，顯示單元可被實現為車輛或移動裝置的儀表群或顯示部件。圖1至圖2示出根據本發明示例性實施方式的用於引導車輛經濟駕駛的系統的用於引導經濟車速的數據映像的例子，圖1示出駕駛阻力相對於輸入能量和車速的變化。也就是說，數據映像右手側的圖標符號表示通過電動機或駕駛單元輸入的輸入能量，和取決於每個輸入能量的駕駛阻力的消耗能量，其中該輸入能量根據車速變化。此外，圖2示出用於空氣調節裝置的目標溫度的空氣調節能量和車速的變化。也就是說，數據映像右手側的圖標符號表示空氣調節裝置的目標溫度。因此，雖然目標溫度是相同的，但是根據車速，所需的空氣調節能量不同。因此，在測試的例子中，計算具有最小能量消耗的最優經濟車速，因此，基於具有最小能量消耗的經濟車速，設置經濟車速。此外，為駕駛者提供經濟車速，從而引導駕駛者直觀地遵循經計算的最優的經濟車速。此外，通過本發明的示例性實施方式，例如，大量使用了空氣調節裝置的電動車的駕駛者，被提供了比傳統節能指導所提供的更為準確的最優駕駛速度，因此，基於車輛的當前狀態，引導其維持更合適的駕駛速度。此外，利用車輪的摩擦係數和車輛質量，可以計算出取決於控制單元的滾動摩擦的駕駛阻力。例如，可以按下列等式來計算滾動摩擦力：【等式1】Frolling＝μtire·mvehicle·gravity其中Frolling為滾動摩擦、μtire為車輛的摩擦係數、mvehicle為車輛的質量、以及gravity為重力加速度（9.81m/s）。另外，通過空氣阻力係數、正投影面積、以及車輛的目前車速，可以計算出取決於控制單元的空氣阻力的駕駛阻力。更具體地，可以根據下列等式來計算空氣阻力：【等式2】<![CDATA[Faerodynamic=12ρairCdAv2]]>其中，Faerodynamic為空氣阻力、ρair為車輛的空氣阻力係數、Cd為車輛的曳力係數、A為正投影面積，而v為車輛的當前速率。此外，通過車輛的重量值和道路傾斜角可以計算出取決於控制單元的道路坡度的駕駛阻力，具體表示如下：【等式3】Fslope＝mvehicle·gravity·sinθ其中Fslope為基於道路坡度施加的阻力、mvehicle為車輛的質量、gravity為重力加速度（9.81m/s），θ為道路的當前傾斜角。另外，空氣調節能量值根據車輛的內部駕駛室的目標溫度變化，並且可被設置在圖2的數據映像中。因此，通過交互相關（intercorrelation）以3D圖示法的形式表現，根據駕駛阻力和空氣調節能量的最優車速，因此，可以基於數據映像提供實時的最優車速。此外，基於通過將駕駛阻力與空氣調節能量相加獲得的消耗能量的權重，相對於車輛目前供應的能量，來控制單元計算能量效率。然後顯示單元可顯示由控制單元計算的經濟車速和能量效率。圖3示出根據本發明示例性實施方式的用於引導車輛經濟駕駛的系統的顯示單元上的圖形顯示。在本發明的示例性實施方式中，實時地計算並且在儀表群的中心顯示經濟車速，從而引導駕駛者連續地利用最優策動點。在本發明的一些示例性實施例中，在圖形顯示的左手側示出能量效率，從而在駕駛者遵循最優經濟車速而使能量效率增大時，在視覺上且直接地通知駕駛者。此外，在混合動力車或電動車的情況下，還可顯示再生的制動能量和驅動能量，以更加立體地為駕駛者提供車輛的能量效率。因此，在本發明的示例性實施例中，與現有的節能指導相比，更有利地、更準確地、更有效地提供駕駛者操作狀態和最優經濟駕駛速度。此外，通過為駕駛者提供最優經濟駕駛速度，可以減少燃料效率的偏差。雖然所描述的上述示例性實施例利用單個控制單元執行上述過程，然而應該理解的是還可通過由處理器或者微型處理器操作的多個控制器或者控制單元執行上述過程。此外，本發明的控制邏輯可被實施為包含由處理器、控制器等執行的可執行程序指令的計算機可讀介質上的非短暫計算機可讀介質。計算機可讀介質的例子包括，但不局限於，ROM、RAM、光碟（CD）-ROM、磁帶、快閃記憶體盤、智慧卡和光數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質也可以分布在連接計算機系統的網絡中，以使計算機可讀介質可以以分布式方式，例如，通過電信息通信伺服器或控制器區域網（CAN），被存儲和執行。儘管上面已經參考本發明的示例性實施方式對其進行了詳細描述。然而，本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的原理和精神的情況下，還可以對這些實施方式進行修改，本發明的範圍被限定在所附的權利要求及其等價形式中。