一種實時提示司機車輛能效狀態的方法及裝置的製作方法
2023-12-09 06:36:11 2
專利名稱：一種實時提示司機車輛能效狀態的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於作業運輸領域，涉及一種實時提示司機車輛能效狀態的方法及裝置， 其可以應用於車輛智能儀表及車載導航儀等汽車電子行業。
背景技術：
近年來，汽車數量增長迅猛，如何找到一種合適的途徑或方法，來儘快實現最大程 度上的節能減排，無疑將考驗全行業的智慧。實際上，車輛駕駛技術和維護情況對運輸作業的節能減排工作有著重大的影響， 在相同使用條件下，不同的車輛技術狀況和不同的駕駛員的車百公裡油耗相差較大。所以， 提高駕駛員操作技術和正確維護是重要的節約燃料措施。從理論上講，車輛動力裝置的設計工況應位於最高效率點上，即在最大功率和最 大扭矩輸出時，燃油消耗率最低、排放最佳。但由於實際工作過程的複雜性，使得設計工況 點不一定和最佳工況點能精確重合，努力把它的運行工況點控制在動力裝置外特性曲線的 高效區內，即可使汽車獲得較好的經濟性、動力性及排放性，這對於車輛優化動力匹配和安 全經濟運行很重要。目前只有機務專家可以從手冊資料上可以查到每種發動機自己的外特性曲線等 數據，這些數據還不能實時指導司機如何最優駕駛。因為普通駕駛員只能從汽車儀表上看 到車速和轉速數值，無法獲得實時行駛中工作點扭距等數據，至今為止也沒有一種可以普 及的裝在汽車儀表臺或中控臺上讓司機直觀觀察車輛能效特性曲線和動態工作點的裝置。 目前也沒有一種汽車儀表和導航儀能夠顯示車輛動力裝置的能效特性曲線圖及其動態工 作點。因此廣大司機是無法通過能效特性曲線圖去體會和尋找每臺車的最佳工作點的。
發明內容
針對上述現有技術存在的問題，本發明目的是提出一種實時提示司機車輛能效狀 態的方法及裝置，可以作為安裝在汽車儀表臺或中央控制臺內的普及型的司機節能助手和 日常工具。它實時採集車輛動力裝置轉速、扭矩並在具有圖形顯示器的智能汽車儀表或車 載導航儀的液晶顯示屏上繪出以轉速為橫坐標以扭矩為縱坐標的能效曲線，能及時提示司 機當前車輛的燃油經濟性工作點，並通過實時和歷史的動態數據分析，優化駕駛習慣節省 油耗，對司機當前的操作給予直觀評價，用來幫助駕駛者自己分析和提高駕駛能效，並起到 培養駕駛員的經濟駕駛習慣的作用，同時本發明還能降低發動機的維護成本，延長發動機 的使用壽命。針對本發明的目的，本發明提出的一種實時提示機動車能效狀態的方法，包括以 下步驟1)把包含微處理器、存儲器、圖形顯示器、車輛數據總線接口的能效提示微電腦裝 置安裝到汽車儀表臺或中央控制臺內；2)從特定車輛動力裝置的手冊資料中查得最好工況下的動力裝置外特性曲線數據，以及其他工況下有效功率Ne、有效扭矩(又稱淨扭距)Me、小時耗油量GT或有效燃油消 耗率Ge等隨轉速η的變化關係曲線數據，並在相同的坐標體系上進行疊加和圖形編輯處 理，如對等燃油消耗率線、目標最佳工作區域等進行標註，對不同能效區域用不同的顏色填 充處理等，使圖面直觀簡潔，便於司機區分能耗區間和明確工作目標，處理後得到的圖形預 先存貯在該能效提示微電腦裝置的存儲器中，並作為靜態能效特性曲線背景圖在其圖形顯 不器上顯不；3)通過車輛數據總線 接口連接車輛動力裝置的電控單元，讀取和記錄該動力裝置 當前工況下的轉速η和總扭矩；4)通過資料查得該特定車輛動力裝置的阻力扭矩值並存儲到該能效提示微電腦 裝置的存儲器中，計算總扭矩減去阻力扭矩得到輸出淨扭矩Me ；以當前工況下的轉速為橫 坐標，以所述實際工況點的淨扭矩為縱坐標，從而確定車輛動態工作點坐標為(n，Me)5)為了實現圖形動態顯示，將當前工況下的動態工作點坐標進行坐標轉換得到對 應的圖形顯示器像素坐標，即可在靜態能效特性曲線背景圖上，顯示出所述車輛實際動態 工作點的實時和歷史位置，坐標轉換可以採用線性轉換等方法，以下公式即是其中一種線 性轉換法假設靜態能效背景圖左下角原點坐標值(nmin，Mefflin)對應圖形顯示器像素坐標 (Pxmin，Pymin),該圖右上角頂點坐標值(nmax，Memax)對應圖形顯示器像素坐標(Pxmax，Pymax), 則將當前工況下的動態工作點坐標(n，Me)轉換為對應進行圖形顯示器像素坐標(Px，Py) 繪出所述車輛實際動態工作點，其中Px = (n-nmin) * (Pxmax-Pxmin) / (nmax_nmin) +PxminPy = (Me-Memin) * (Pymax-Pymin) / (Memax-Memin) +Pymin針對本發明的目的，本發明還提出一種實時提示司機車輛能效狀態的裝置，該裝 置可安裝於汽車儀表臺或汽車中央控制臺內，包括微處理器、存儲器、圖形顯示器、連接車 輛動力裝置電控單元的數字通訊接口等組成，其裝置可將特定車輛動力裝置的能效特性曲 線圖預先存貯在存儲器中，並作為靜態能效背景圖形在所述圖形顯示器上顯示，其裝置可 以與動力裝置的電控單元經數據總線鏈路相連，構成通信網絡，讀取和記錄該動力裝置當 前工況下的轉速η和總扭矩，計算總扭矩減去阻力扭矩得到輸出淨扭矩Me ；以當前工況下 的轉速為橫坐標，以所述實際工況點的淨扭矩為縱坐標，從而確定車輛動態工作點坐標為 (n, Me)，即得到實時工作點(n，Me)，再在所述圖形顯示器上進行動態顯示。作為優選實施例，該裝置可以是具有圖形顯示器的智能汽車儀表或導航儀。由於採用以上技術方案，本發明能實時跟蹤動力裝置工作點的移動，並能通過圖 形界面，直觀顯示其工作點在能效曲線上的位置，提示司機發動機是否處於最佳經濟狀態， 還能通過歷史數據分析，優化司機的駕駛習慣，從而提高車輛駕駛的經濟性。
下面根據附圖和具體實施例對本發明作進一步說明圖1為本發明一種實時提示司機車輛能效狀態的裝置的結構框圖；圖2為本發明中一車輛動力裝置對應的動力特性表；圖3為本發明一種實時提示司機車輛能效狀態的裝置完整功率顯示效果圖(圖中 黑點為動力裝置實際工況點)；
圖4為本發明一種實時提示司機車輛能效狀態的裝置簡化的無功率顯示效果圖(圖中黑點為動力裝置實際工況點)。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的一種實時提示司機車輛能效狀態的裝置，其可安裝於汽車 儀表臺或汽車中央控制臺內，包括設有能效提示圖形顯示器4的能效提示微電腦裝置1、支 持數字通信的動力裝置的電控單元6，能效提示微電腦裝置1還包括微處理器2、存儲器3， 還設有連接動力裝置(傳統車輛的發動機或新能源車輛的電動機)的電控單元5並讀取該 動力裝置轉速和扭矩的數字通訊接口 5，通過該數字通訊接口 5能效提示微電腦裝置1與 該動力裝置的電控單元6經數據總線鏈路相連，構成通信網絡，讀取和記錄該動力裝置當 前工況下的轉速η和總扭矩，計算總扭矩減去阻力扭矩得到輸出淨扭矩Me ；以當前工況下 的轉速為橫坐標，以所實際工況點的淨扭矩為縱坐標，從而確定車輛動態工作點坐標為(η， Me)得到實時工作點(n，Me)，再在圖形顯示器上進行動態顯示。本實施例中，能效提示微 電腦裝置顯示器為圖形顯示器，數據總線為J1939總線。根據該裝置實現的車輛能效實時顯示方法，包括以下步驟1)把包含微處理器、存儲器、圖形顯示器、車輛數據總線接口的能效提示微電腦裝 置安裝到汽車儀表臺或中央控制臺內；2)從特定車輛動力裝置的手冊資料中查得最好工況下的動力裝置外特性曲線數 據，以及其他工況下有效功率Ne、有效扭矩(又稱淨扭距)Me、小時耗油量GT或有效燃油消 耗率Ge等隨轉速η的變化關係曲線數據，並在相同的坐標體系上進行疊加和圖形編輯處 理，如對等燃油消耗率線、目標最佳工作區域等進行標註，對不同能效區域用不同的顏色填 充處理等，使圖面直觀簡潔，便於司機區分能耗區間和明確工作目標，處理後得到的圖形預 先存貯在該能效提示微電腦裝置的存儲器中，並作為靜態能效特性曲線背景圖在其圖形顯 不器上顯不；3)通過CAN/J1939車輛數據總線接口，連接車輛動力裝置的電控單元，讀取和記 錄該動力裝置當前工況下的轉速η和總扭矩；4)通過資料查得該特定車輛動力裝置的阻力扭矩值並存儲到該能效提示微電腦 裝置的存儲器中，計算總扭矩減去阻力扭矩得到輸出淨扭矩Me ；以當前工況下的轉速為橫 坐標，以所述實際工況點的淨扭矩為縱坐標，從而確定車輛動態工作點坐標為(n，Me)(如 圖3、4所示)；5)為了實現圖形動態顯示，將當前工況下的動態工作點坐標進行坐標轉換得到對 應的圖形顯示器像素坐標，即可在靜態能效特性曲線背景圖上，顯示出所述車輛實際動態 工作點的實時和歷史位置，坐標轉換可以採用線性轉換等方法，以下公式即是其中一種線 性轉換法假設靜態能效背景圖左下角原點坐標值(nmin，Mefflin)對應圖形顯示器像素坐標 (Pxmin，Pymin),該圖右上角頂點坐標值(nmax，Memax)對應圖形顯示器像素坐標(Pxmax，Pymax), 則將當前工況下的動態工作點坐標(n，Me)轉換為對應進行圖形顯示器像素坐標(Px，Py) 繪出所述車輛實際動態工作點，其中Px = (n-nmin) * (Pxmax-Pxmin) / (nmax_nmin) +Pxmin
Py = (Me-Memin) * (Pymax-Pymin) / (Memax-Memin) +Pymin
6)在能效圖上，將黑點移動到當前工作點坐標指定的地方。顯示效果見圖3、圖4。 圖中黑點實時跟蹤動力裝置特性點的位置，當黑點處於頂部中心區域時動力裝置輸出功率 大且能耗較小，是較經濟區域。黑點越靠近該區域，經濟性越好，從而給司機起到提示作用。
但是，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領域技術人員能夠 理解本專利，不能理解為是對本專利包括範圍的限制；只要是根據本專利所揭示精神的所 作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的範圍。
權利要求
一種實時提示司機車輛能效狀態的方法，其特徵在於包括以下步驟1)把包含微處理器、存儲器、圖形顯示器、車輛數據總線接口的能效提示微電腦裝置安裝到汽車儀表臺或中央控制臺內；2)從特定車輛動力裝置的手冊資料中查得最好工況下動力裝置的外特性曲線數據，以及其他工況下有效功率Ne、淨扭距Me、小時耗油量GT或有效燃油消耗率Ge等隨轉速n的變化關係曲線數據，並在相同的坐標體系上進行疊加和圖形編輯處理，如對等燃油消耗率線、目標最佳工作區域等進行標註，對不同能效區域用不同的顏色填充處理等，使圖面直觀簡潔，便於司機區分能耗區間和明確工作目標，處理後得到的圖形預先存貯在該能效提示微電腦裝置的存儲器中，並作為靜態能效特性曲線背景圖在其圖形顯示器上顯示；3)通過車輛數據總線接口連接車輛動力裝置的電控單元，讀取和記錄該動力裝置當前工況下的轉速n和總扭矩；4)將該特定車輛動力裝置的阻力扭矩值存儲到該能效提示微電腦裝置的存儲器中，由總扭矩減去阻力扭矩得到輸出淨扭矩Me；以當前工況下的轉速為橫坐標，以所述實際工況點的淨扭矩為縱坐標，從而確定車輛動態工作點坐標為(n，Me)5)為了實現圖形動態顯示，將當前工況下的動態工作點坐標進行坐標轉換得到對應的圖形顯示器像素坐標，即可在靜態能效特性曲線背景圖上，顯示出所述車輛實際動態工作點的實時和歷史位置，坐標轉換可以採用線性轉換等方法，以下公式即是其中一種線性轉換法假設靜態能效背景圖左下角原點坐標值(nmin，Memin)對應圖形顯示器像素坐標(Pxmin，Pymin)，該圖右上角頂點坐標值(nmax，Memax)對應圖形顯示器像素坐標(Pxmax，Pymax)，則將當前工況下的動態工作點坐標(n， Me)轉換為對應的圖形顯示器像素坐標(Px，Py)繪出所述車輛實際動態工作點，其中Px＝(n nmin)*(Pxmax Pxmin)/(nmax nmin)+PxminPy＝(Me Memin)*(Pymax Pymin)/(Memax Memin)+Pymin。
2.一種實時提示司機車輛能效狀態的裝置，其特徵在於該裝置安裝於汽車儀表臺或 汽車中央控制臺內，包括微處理器、存儲器、圖形顯示器、連接車輛動力裝置電控單元的數 字通訊接口等組成，該裝置將特定車輛動力裝置的能效特性曲線圖預先存貯在存儲器中， 並作為靜態能效背景圖形在所述圖形顯示器上顯示，該裝置與動力裝置的電控單元經數據 總線鏈路相連，構成通信網絡，實時讀取和記錄該動力裝置當前工況下的轉速η和總扭矩， 計算總扭矩減去阻力扭矩得到輸出淨扭矩Me ；以當前工況下的轉速為橫坐標，以所述實際 工況點的淨扭矩為縱坐標，從而確定車輛動態工作點坐標為(n，Me)，即得到實時工作點 (n, Me)，再在所述圖形顯示器上進行動態顯示。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於該裝置是具有圖形顯示器的智能汽車儀 表或導航儀。
全文摘要
本發明公開一種實時提示司機車輛能效狀態的方法及裝置，該裝置由微處理器、存儲器、圖形顯示器、連接車輛動力裝置電控單元的數字通訊接口等組成，該裝置將車輛動力裝置的能效特性曲線圖預先存貯在存儲器中並在其圖形顯示器上顯示，該裝置經數據總線鏈路與動力裝置的電控單元相連，構成通信網絡，實時讀取和記錄動力裝置的轉速和扭矩並在顯示器上動態顯示。該裝置可安裝於汽車儀表臺或汽車中央控制臺內，能使司機直觀地觀察到車輛動力裝置當前的工作特性點在能效圖上的位置，以及與最佳工作區目標位置的偏差，提示司機根據具體路況情況及時進行合理的檔位調整等操作，培養良好的駕駛習慣，提高駕駛水平，提高車輛的燃油經濟性。
文檔編號G01M15/00GK101968943SQ201010285669
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者孟慶棟, 沈正, 沈磊, 謝京平 申請人:上海本安儀表系統有限公司