专利名称：针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统及方法
技术领域：
本专利涉及一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统，并提供一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价算法，属于汽车电子控制领域。
背景技术：
当前，世界面临能源和环境危机，汽车油耗和排放是造成能源、环境问题的一大因素，现代汽车技术很大部分关注于如何节油、减排，已取得了不错的成果。但是，驾驶员也是影响车辆油耗的重要因素，如果驾驶员的操作习惯不好，那么技术上再节油的车，可能也不会省油。本文针对怠速和稳定工况中驾驶员的操作习惯，提供一种节油驾驶评价系统，并提供一种节油驾驶评价算法。现有技术中，节油驾驶评价系统如下几类1、针对驾驶员的驾驶习惯定性的给予评价；2、独立的节油驾驶评价单元接受来自各传感器的相关信号，通过计算各种工况中的车辆行驶距离来定量评价；3、节油驾驶评价单元植入导航仪中，通过车速信号和手动输入的车辆信息来计算耗油量，从而给出评价。上诉几类系统都有其不足的地方。第一种系统结构简单，但只能给出定性的评价， 评价结果不准确；第二种系统，节油驾驶评价单元独立，信号直接来自于传感器，会增加线束，从而增加了系统的复杂性，另外利用行车距离来定量评价驾驶节油性，不够直观；第三种系统结构较简单，但是有手动输入的车辆信息，操作不方便，同时评价结果也不够准确。相关发明中有涉及怠速和稳定工况的节油驾驶评价算法。针对怠速工况，相关发明计算泊车怠速和怠速飞车的时间给予评价；针对稳定工况，相关发明计算稳定工况行驶中车速和加速度的波动次数来给予评价。相关发明中，对怠速工况中的节油驾驶评价不能针对不同的怠速情况给予评价， 只能对特定情况，而且根据怠速时间来评价不够直观；相关发明中，对稳定工况中利用车速和加速度的波动次数来进行节油驾驶评价不够准确，而且不直观。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统；它可以准确的计算出车辆怠速和稳定工况中的废油量。为了解决以上技术问题，本发明提供了一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统；包含废油量计算单元，废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元和废油量处理及存储单元；信号存储单元连接至怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元；怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元连接至废油量处理及存储单元；怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次怠速和稳定工况的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中；废油量处理及存储单元计算计算怠速总废油量和/或稳定工况总废油量和/或总废油量。本发明的有益效果在于可准确的计算出车辆怠速和稳定工况中的废油量。废油量信息可反馈给驾驶员，以使其清晰的了解到自己的操作浪费了多少燃油，从而有效改善其驾驶习惯，以达到节油的目的。废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取的信息包括车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、目标怠速转速、目标怠速转速的平均瞬时油耗、发动机平均起动油耗、经济车速百公里油耗。废油量处理及存储单元连接至输出单元。所述输出单元包括语音系统和/或显示系统。本发明还提供了上述的针对怠速工况的节油驾驶评价系统的算法，包含如下步骤判断车辆是否处于怠速停车状态；判断车辆的怠速停车是否必要；判断怠速停车中是否有不良操作；记录实时油耗；计算怠速废油量。具体来说，上述的针对怠速工况的节油驾驶评价系统的算法包含如下步骤101步，判断当前车速是否大于0，若是则不进入怠速废油量计算流程，若否则进入102步;102步，判断发动机转速是否大于0，若转速大于0则进入103步，若转速等于0则退出流程；103步，累加怠速停车的实际耗油量Π和时间tl，完成后进入104步；104步，发动机控制单元每隔一个固定时间，计算出这段固定时间内的耗油量，即瞬时耗油量，查取当前怠速转速的平均瞬时耗油量ΔΩ，完成后进入105步；105步，累加当前怠速转速的平均瞬时耗油量，累加值作为经济怠速耗油量f2，f2 = 20+Α 2, f20表示前一次循环计算得到的f2值，完成后进入106步；106步，判断经济怠速耗油量f2是否大于发动机平均起动耗油量f3，若是则进入 107步，若否则跳过107步进入108步；107步，发动机平均起动耗油量可以通过标定得到，并储存在发动机控制单元中， 记录当前时间t0秒，完成后进入108步；108步，判断加速踏板开度是否大于阀值，若是则进入109步，若否则直接进入111
止
少；109步，记录当前发动机控制单元计算出的瞬时耗油量Δ fl，完成后进入110步；110步，累加怠速停车中因踩加速踏板引起的废油量f4，f4 = f40+(Afl-Af2), f40表示前一次循环计算得到的f4值，完成后进入111步；111步，判断车速是否大于0，若是则进入112步，若否则进入113步；112步，停止上述各个累加过程，完成后进入115步；113步，判断发动机转速是否大于0，若是则返回103步，若否在进入114步；114步，停止上述各个累加过程；
115步，判断tl是否大于t0，若是则进入116步，若否则进入117步；116步，计算怠速废油量fd，fd = fl_f3，完成后结束流程；117步，计算怠速废油量，fd = f4，完成后结束流程了 ；118步，计算怠速废油量，fd = fl，完成后结束流程。本发明还提供了一种针对稳定工况的节油驾驶评价系统的算法，，包括以下步骤判断车辆是否处于稳定工况；记录稳定工况中的车辆行驶距离和实时耗油量；计算稳定工况废油量。具体来说，上述的针对稳定工况的节油驾驶评价系统的算法，包括以下步骤201步，判断车速是否大于0，若是则进入202步，若否则退出流程；202步，判断加速度踏板开度是否大于阀值，若是则进入203步，若否则退出流程；203步，判断车辆是否在爬坡，若否则进入204步，若是则退出流程；204步，判断车速是否大于设定阀值，若是则进入205步，若否则退出流程；205步，累加实际耗油量f，发动机控制单元每隔一个固定时间，都会计算出这段固定时间内的耗油量，即瞬时耗油量，把瞬时耗油量进行累加起来即可得到实际耗油量，累加车辆行驶距离s (千米)，同时累加时间t，完成后进入206步；206步，判断车辆是否仍处于稳定工况区，若是则返回到204步，若否则进入206 步；所述206步中稳定工况区的判断条件为同时满足以下三个条件车辆不在爬坡，车速大于204步中所述的车速阀值，加速踏板开度大于202步中所述的开度阀值。207步，判断累加得到的时间t是否大于时间阀值，若是则进入208步，若否则退出流程；208步，计算此次稳定工况废油量fw ;fw = f-AfXs + 100，式中Af为经济车速下的百公里耗油量；计算完成后结束流程。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是节油驾驶评价系统结构图；图2是显示实例的示意图；图3是怠速废油量计算流程图；图4是目标怠速转速的平均瞬时耗油量脉谱图；图5是稳定工况废油量计算流程图。
具体实施例方式本发明首先提供一种节油驾驶评价系统来解决系统结构复杂的问题，其次提供一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价算法来解决驾驶节油性评价不准确、不直观的问题。本发明提供一种节油驾驶评价系统。该系统包含一个废油量(驾驶习惯引起的浪费的耗油量)计算单元。废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括
6信号存储单元、怠速废油量计算单元、稳定工况废油量计算单元和废油量处理及存储单元。 废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中，包括车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、目标怠速转速、目标怠速转速的平均瞬时油耗、发动机平均起动油耗、经济车速百公里油耗等。怠速废油量计算单元和稳定工况废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次怠速和稳定工况的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中。废油量处理及存储单元可计算怠速总废油量和稳定工况总废油量，还可以计算总废油量，同时存储单元中的值可以按驾驶员需求被清零。废油量处理及存储单元中的废油量信息可以通过显示系统显示给驾驶员。废油量信息经处理，还可以让语音系统提醒驾驶员的操作习惯；如单次怠速废油量超过一定阀值时可告知驾驶员“本次怠速废油量过高，注意避免长时间怠速”；再如单次稳定工况废油量超过一定阀值时可告知驾驶员“本次稳定工况废油量过高，请保持经济车速行驶”。本发明针对怠速和稳定工况的废油特性进行了分析怠速工况有些怠速停车过程是不可避免的，所以怠速废油量不应计算必要怠速停车中的耗油量。当遇到前面有红灯或行人，车辆转弯需要观察等情况时，车辆需要停车， 一般情况下只需要短暂的怠速停车即可，但是当遇到红灯时间较长或者其他特殊情况时， 需要较长时间的停车，这种情况下怠速停车是不必要的，可以选择熄火后再次起动。怠速废油量计算考虑以下几种情况。1、怠速停车一段时间后车辆熄火不再继续行驶，可认为这个过程中的全部怠速耗油量即为怠速废油量；2、怠速停车一段时间后车辆继续行驶，这种情况下需要考虑停车时间的长短；3、如果停车时间较长，一直怠速所消耗的燃油量会比车辆熄火一段时间再重新起动所消耗的燃油量多，这样怠速废油量等于怠速耗油量减去发动机起动耗油量；4、如果停车时间短，一般认为这样的怠速是必须的，所以这部分怠速耗油量不记做废油量，但是有些驾驶员会有不好的习惯，如怠速停车时把脚搭放在油门踏板上，这样可能会产生过多的耗油量，那么这一部分耗油量要记入怠速废油量中。稳定工况稳定工况废油量的计算是基于车辆经济车速考虑的。在城市路况下，一般车速不会太高，达不到车辆的经济车速是必然的，所以这种情况下认为没有稳定工况，也不计算稳定工况的废油量，而只计算怠速和加减速的废油量。只有当车辆在比较好的路况或者高速路上行驶时，才可能选择经济车速行驶。城市路况下，一般最大车速可达到50 60 (千米/小时)，所以可以设定一个车速阀值，如60 (千米/小时)来避开城市路况。本发明提供的针对怠速工况的节油驾驶评价算法包含如下步骤判断车辆是否处于怠速停车状态；判断车辆的怠速停车是否必要；判断怠速停车中是否有不良操作；记录实时油耗；计算怠速废油量。本发明提供的针对稳定工况的节油驾驶评价算法包含如下步骤判断车辆是否处于稳定工况；记录稳定工况中的车辆行驶距离和实时耗油量；计算稳定工况废油量。本发明可准确的计算出车辆怠速和稳定工况中的废油量。废油量信息可通过语音和显示系统反馈给驾驶员，以使其清晰的了解到自己的操作浪费了多少燃油，从而有效改善其驾驶习惯，以达到节油的目的。图1是节油驾驶评价系统结构图，系统包含一个废油量计算单元。废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、怠速废油量计算单元、稳定工况废油量计算单元和废油量处理及存储单元。废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取所需信息存储到信息存储单元中，包括车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、目标怠速转速、目标怠速转速的平均瞬时油耗、发动机平均起动油耗、经济车速百公里油耗等。怠速废油量计算单元和稳定工况废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次怠速和稳定工况的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中。废油量处理及存储单元可计算怠速总废油量和稳定工况总废油量，还可以计算总废油量，同时存储单元中的值可以按驾驶员需求被清零。废油量处理及存储单元中的废油量信息可以通过显示系统(参见图2)显示给驾驶员。废油量信息经处理，还可以让语音系统提醒驾驶员的操作习惯；如单次怠速废油量超过一定阀值时可告知驾驶员“本次怠速废油量过高，注意避免长时间怠速”；再如单次稳定工况废油量超过一定阀值时可告知驾驶员“本次稳定工况废油量过高，请保持经济车速行驶”。图3是怠速废油量计算流程图，步骤如下101步，判断当前车速是否大于0，若是则不进入怠速废油量计算流程，若否则进入102步。102步，判断发动机转速是否大于0，也即是判断发动机是否熄火，若转速大于0则进入103步，若转速等于0则退出流程。101和 102步是对车辆是不是处于怠速停车状态的判断，当车速为0且发动机未停转时可认为车辆处于怠速停车状态，然后进入怠速废油量的计算过程。103步，累加怠速停车的实际耗油量Π (升)和时间tl (秒)，完成后进入104步；发动机控制单元每隔一个固定时间，都会计算出这段固定时间内的耗油量，即瞬时耗油量，比如，固定时间可以为100毫秒，把瞬时耗油量进行累加起来即可得到实际耗油量。104步，查取当前怠速转速的平均瞬时耗油量 Δ f2 (升)，完成后进入105步；发动机控制单元根据转速传感器输入知道当前怠速转速，而怠速转速的平均瞬时耗油量可以通过标定得到，把标定得到的怠速转速的平均瞬时耗油量制作成脉谱图(参见图4)储存在发动机控制单元中，废油量计算单元可根据怠速转速从脉谱图中查取平均瞬时耗油量。105步累加当前怠速转速的平均瞬时耗油量，累加值作为经济怠速耗油量f2 (升)，累加方法如下，f2 = f20+ Δ f2, f20表示前一次循环计算得到的f2 值，完成后进入106步。106步，判断经济怠速耗油量f2是否大于发动机平均起动耗油量 f3，若是则进入107步，若否则跳过107步进入108步；发动机平均起动耗油量可以通过标定得到，并储存在发动机控制单元中。107步，记录当前时间t0 (秒)，该时间作为判断该怠速停车过程是否适合(是不是更适合选择停车后再起动)的依据，完成后进入108步。108 步，判断加速踏板开度是否大于阀值，若是则进入109步，若否则跳过109和110步直接进入111步；该阀值取接近于0的值，如5% (加速踏板最大开度为100% )，这是考虑驾驶员是否有在怠速停车过程中把脚放在加速踏板上的习惯。109步，记录当前发动机控制单元计算出的瞬时耗油量ΔΠ(升)，完成后进入110步。110步，累加怠速停车中因踩加速踏板引起的废油量f4 (升)，累加方法如下，f4 = f40+ ( Δ f 1- Δ f2)，f40表示前一次循环计算得到的f4值，完成后进入111步。111步，判断车速是否大于0，若是则进入112步，若否则进入113步，该步骤判断车辆怠速停车状态是否结束，并且结束后是否进入继续行驶的状态。 112步，停止上述各个累加过程，完成后进入115步。113步，判断发动机转速是否大于0，若是则返回103步，若否在进入114步，该步骤判断车辆怠速停车状态是否结束，并且结束后是否进入熄火状态。114步，停止上述各个累加过程。115步，判断tl是否大于t0，若是则进入116步，若否则进入117步，该步骤判断该怠速停车过程的时间是否较长，从而决定废油量的计算方法。116步，计算怠速废油量fd(升)，计算方法如下，fd = fl-f3，完成后结束流程。117步，计算怠速废油量，计算方法如下，fd = f4，完成后结束流程。118步，计算怠速废油量，计算方法如下，fd = Π，完成后结束流程。图5是稳定工况废油量计算流程图，步骤如下201步，判断车速是否大于0，若是则进入202步，若否则退出流程。202步，判断加速度踏板开度是否大于阀值，若是则进入 203步，若否则退出流程；该阀值取接近于0的值，如5% (加速踏板最大开度为100% )。 203步，判断车辆是否在爬坡(是否爬坡的信号可直接从其他控制器获取，如自动变速箱控制器、车辆稳定系统控制器)，若否则进入204步，若是则退出流程。204步，判断车速是否大于阀值，若是则进入205步，若否则退出流程；该车速阀值须设定，一般取车辆城市工况行驶中的平均最大车速，如60千米/小时。205步，累加实际耗油量f (升)，发动机控制单元每隔一个固定时间，都会计算出这段固定时间内的耗油量，即瞬时耗油量，比如，固定时间可以为100毫秒，把瞬时耗油量进行累加起来即可得到实际耗油量。累加车辆行驶距离 s (千米)，同时累加时间t，完成后进入206步。206步，判断车辆是否仍处于稳定工况区， 若是则返回到204步，若否则进入206步；稳定工况区的判断条件为同时满足以下三个条件——车辆不在爬坡，车速大于204步中所述的车速阀值，加速踏板开度大于202步中所述的开度阀值。207步，判断累加得到的时间t是否大于时间阀值，若是则进入208步，若否则退出流程；该时间阀值取一个设定的值，如20秒，表示只有当车辆维持稳定工况条件一定时间后才是可以计算废油量的稳定工况。208步，计算此次稳定工况废油量fw(升)；计算方法如下，fw = f-AfXs + 100，式中Af为经济车速下的百公里耗油量，其单位为升/ 百千米；计算完成后结束流程。本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式
的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式
用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
权利要求
1.一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统；其特征在于，包含废油量计算单元，废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元和废油量处理及存储单元；信号存储单元连接至怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元；怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元连接至废油量处理及存储单元；怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次怠速和稳定工况的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中；废油量处理及存储单元计算计算怠速总废油量和/或稳定工况总废油量和/或总废油量。
2.如权利要求1所述的针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统，其特征在于，废油量计算单元从发动机控制单元的存储单元中获取的信息包括车速、发动机转速、加速踏板开度、瞬时耗油量、目标怠速转速、目标怠速转速的平均瞬时油耗、发动机平均起动油耗、经济车速百公里油耗。
3.如权利要求2所述的针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统，其特征在于，废油量处理及存储单元连接至输出单元。
4.如权利要求3所述的针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统，其特征在于，所述输出单元包括语音系统和/或显示系统。
5.如权利要求1所述的针对怠速工况的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，包含如下步骤判断车辆是否处于怠速停车状态；判断车辆的怠速停车是否必要；判断怠速停车中是否有不良操作；记录实时油耗；计算怠速废油量。
6.如权利要求5所述的针对怠速工况的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，包含如下步骤101步，判断当前车速是否大于0，若是则不进入怠速废油量计算流程，若否则进入102止少；102步，判断发动机转速是否大于0，若转速大于0则进入103步，若转速等于0则退出流程；103步，累加怠速停车的实际耗油量Π和时间tl，完成后进入104步；104步，发动机控制单元每隔一个固定时间，计算出这段固定时间内的耗油量，即瞬时耗油量，查取当前怠速转速的平均瞬时耗油量△ f2，完成后进入105步；105步，累加当前怠速转速的平均瞬时耗油量，累加值作为经济怠速耗油量f2，f2 = 20+Α 2, f20表示前一次循环计算得到的f2值，完成后进入106步；106步，判断经济怠速耗油量f2是否大于发动机平均起动耗油量f3发动机平均起动耗油量通过标定得到，并储存在发动机控制单元中，若是则进入107步，若否则跳过107步进入108步；107步，记录当前时间t0秒，完成后进入108步；108步，判断加速踏板开度是否大于阀值，若是则进入109步，若否则直接进入111步；109步，记录当前发动机控制单元计算出的瞬时耗油量Δ fl，完成后进入110步；110步，累加怠速停车中因踩加速踏板引起的废油量f4，f4 = f40+(Afl-Af2), f40表示前一次循环计算得到的f4值，完成后进入111步；111步，判断车速是否大于0，若是则进入112步，若否则进入113步；112步，停止上述各个累加过程，完成后进入115步；113步，判断发动机转速是否大于0，若是则返回103步，若否在进入114步；114步，停止上述各个累加过程；115步，判断tl是否大于t0，若是则进入116步，若否则进入117步；116步，计算怠速废油量fd，fd = fl_f3，完成后结束流程；117步，计算怠速废油量，fd = f4，完成后结束流程了 ；118步，计算怠速废油量，fd = fl，完成后结束流程。
7.如权利要求1所述的针对稳定工况的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，包括以下步骤判断车辆是否处于稳定工况；记录稳定工况中的车辆行驶距离和实时耗油量；计算稳定工况废油量。
8.如权利要求7所述的针对稳定工况的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，包括以下步骤201步，判断车速是否大于0，若是则进入202步，若否则退出流程；202步，判断加速度踏板开度是否大于阀值，若是则进入203步，若否则退出流程；203步，判断车辆是否在爬坡，若否则进入204步，若是则退出流程；204步，判断车速是否大于设定阀值，若是则进入205步，若否则退出流程；205步，累加实际耗油量f，发动机控制单元每隔一个固定时间，都会计算出这段固定时间内的耗油量，即瞬时耗油量，把瞬时耗油量进行累加起来即可得到实际耗油量，累加车辆行驶距离s,同时累加时间t，完成后进入206步；206步，判断车辆是否仍处于稳定工况区，若是则返回到204步，若否则进入206步；207步，判断累加得到的时间t是否大于时间阀值，若是则进入208步，若否则退出流程；208步，计算此次稳定工况废油量fw ；fw = f- Δ f X s +100，式中Δ f为经济车速下的百公里耗油量；计算完成后结束流程。
9.如权利要求8所述的针对稳定工况的节油驾驶评价系统的算法，其特征在于，所述206步中稳定工况区的判断条件为同时满足以下三个条件车辆不在爬坡，车速大于204步中所述的车速阀值，加速踏板开度大于202步中所述的开度阀值。
全文摘要
本发明公开了一种针对怠速和稳定工况的节油驾驶评价系统及方法；包含废油量计算单元，废油量计算单元植入发动机控制单元中，废油量计算单元包括信号存储单元、怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元和废油量处理及存储单元；信号存储单元连接至怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元；怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元连接至废油量处理及存储单元；怠速废油量计算单元和/或稳定工况废油量计算单元从信息存储单元中获取信息计算每次怠速和稳定工况的废油量，计算得到的废油量信息输入到废油量处理及存储单元中；废油量处理及存储单元计算计算怠速总废油量和/或稳定工况总废油量和/或总废油量。本发明可准确的计算出车辆怠速和稳定工况中的废油量。
文档编号B60W50/14GK102556078SQ20111044276
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者刘乙志, 陈宇清 申请人:联合汽车电子有限公司