阻力估计设备、能量估计设备、系统、方法和程序的制作方法
【专利摘要】本公开涉及阻力估计设备、能量估计设备、系统、方法和程序。根据一个实施例，阻力估计设备包括第一检测单元、第二检测单元、第三检测单元和第一计算单元。第一检测单元检测车辆的驱动源的输出作为输出值。第二检测单元检测制动力的强度作为制动值。第三检测单元检测车辆的速度。第一计算单元通过使用车辆特性、输出值、制动值和速度计算源自车辆在行进期间中行进的道路表面的行进阻力，行进期间包含从车辆启动且速度从零改变的第一时间点到车辆停止且速度变为零的第二时间点的期间。
【专利说明】阻力估计设备、能量估计设备、系统、方法和程序
[0001] (对相关申请的交叉引用）
[0002] 本申请基于在2013年7月31日提交的日本专利申请No. 2013-159782并要求其 作为优先权，在这里加入其全部内容作为参考。
【技术领域】
[0003] 这里描述的实施例一般涉及阻力估计设备、能量估计设备、系统、方法和程序。
【背景技术】
[0004] 诸如汽车导航仪的车载装置需要用于估计行进给定的路线所需要的能量的技术。 作为计算行进所需要的能量的技术，对诸如空气阻力、坡度（爬坡）阻力、滚动阻力和加速 度阻力的行进时的阻力进行计算并求和。但是，由于道路坡度或道路表面状态根据地点改 变，因此难以正确地把握坡度阻力或滚动阻力的值。
[0005] 由此，使用从整个车辆的能量减去由附件消耗的能量和通过坡度以外的行进阻力 产生的能量损失来计算道路坡度的技术。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1是示出根据第一实施例的阻力估计设备的框图；
[0007] 图2是示出制动器踏板的制动力与踏入量之间的关系的示图；
[0008] 图3是示出根据第一实施例的阻力计算单元的操作的流程图；
[0009] 图4是示出根据第二实施例的阻力估计设备的框图；
[0010] 图5是示出根据第二实施例的阻力估计设备的操作的流程图；
[0011] 图6是示出根据第三实施例的能量估计设备的框图；
[0012] 图7是示出根据第三实施例的地图信息登记单元的登记处理的流程图；
[0013] 图8是示出根据第三实施例的能量消耗计算单元的操作的流程图；
[0014] 图9是示出根据第四实施例的能量估计设备的框图；
[0015] 图10是根据第五实施例的能量估计系统的概念图；
[0016] 图11是示出根据第五实施例的能量估计系统的框图；
[0017] 图12是示出双向行进相同的路线的概念图；
[0018] 图13是示出根据第六实施例的地图信息登记单元的操作的流程图；
[0019] 图14是示出根据第六实施例的能量消耗计算单元的操作的流程图；
[0020] 图15是示出根据实施例中的一个计算的能量消耗估计结果的示图；
[0021] 图16是示出通过常规的技术计算的能量消耗估计结果的示图。
【具体实施方式】
[0022] 但是，在上述的技术中，由于在每个处理循环中计算道路坡度，因此，特别是在加 速和减速中，由于检测系统中的噪声的影响或从能量输出变化到车辆速度变化的时间滞后 的影响，难以计算正确的坡度。
[0023] -般地，根据一个实施例，阻力估计设备包括第一检测单元、第二检测单元、第三 检测单元和第一计算单元。第一检测单元被配置为检测车辆的驱动源的输出作为输出值。 第二检测单元被配置为检测车辆的制动器的制动力的强度作为制动值。第三检测单元被配 置为检测车辆的速度的第三检测单元。第一计算单元被配置为通过使用车辆特性、输出值、 制动值和速度计算源自车辆在行进期间中行进的道路表面的行进阻力，行进期间包含从车 辆启动且速度从零改变的第一时间点到车辆停止且速度变为零的第二时间点的期间，车辆 特性代表车辆的特性，包含车辆的重量和车辆的前面投影面积。
[0024] 现在参照附图详细描述根据本实施例的阻力估计设备、能量估计设备、系统、方法 和程序。注意，在以下的实施例中，相同的附图标记表示执行相同的操作的部分，并且省略 重复的描述。
[0025] (第一实施例）
[0026] 参照图1的框图描述根据第一实施例的阻力估计设备。
[0027] 根据本实施例的阻力估计设备100包括制动踏入量检测单元101 (第二检测单 元）、驱动源输出检测单元102 (第一检测单元）、车辆速度检测单元103 (第三检测单元）、 车辆特性数据库104 (以下，称为车辆特性DB104)和阻力计算单元105 (第一计算单元）。
[0028] 制动踏入量检测单元101检测制动器的制动力的强度，并获得制动值。在本实施 例中，踏在设置在车辆中的制动器踏板上的用户被检测，并且，获得代表用户在制动器踏板 上踏入多少的踏入量作为制动值。注意，车辆被假定为在道路上行进的诸如汽车的车辆，包 括电力车辆。但是，本实施例不限于此，并且也适用于其它的运输手段。在本实施例中，制 动器踏板被假定为制动手段，并且通过踏入量确定制动力的强度。但是，也可使用可检测制 动手段的制动力的强度并且获取诸如按钮压力量的制动值的任何其它检测准则。
[0029] 驱动源输出检测单元102检测车辆的驱动源的输出并获得输出值。例如，车辆的 驱动源为例如引擎或电动机。可从扭矩和旋转速度计算输出值。
[0030] 车辆速度检测单元103检测车辆在行进时的速度。
[0031] 车辆特性DB104对于各车辆存储作为关于车辆的特性的信息的车辆特性。例如， 车辆特性包含车辆的重量、空气阻力系数、车辆的前面投影面积和制动器踏板的制动力与 踏入量之间的关系式。
[0032] 阻力计算单元105从制动踏入量检测单元101接收制动值、从驱动源输出检测单 元102接收输出值，从车辆速度检测单元103接收速度，并从车辆特性数据库104接收车辆 特性。基于制动值、输出值、速度和车辆特性，阻力计算单元105在作为从车辆启动且速度 从零改变的时间点到车辆停止且速度变为零的时间点的期间的行进期间中计算作为源自 车辆行进的道路表面的阻力的行进阻力。
[0033] 参照图2描述制动器踏板的制动力与踏入量之间的关系。
[0034] 图2是示出制动器踏板的制动力与踏入量之间的关系的示图。纵轴代表制动力， 横轴代表制动器踏板的踏入量。除了制动器踏板的游隙（play)部分以外，制动力的强度与 踏入量成比例，并且可获得与踏入量对应的制动力作为制动值。这种关系式是对于各车辆 产生的，并且存储于车辆特性DB104中。
[0035] 下面参照图3的流程图描述根据第一实施例的阻力计算单元105的行进阻力计算 处理。
[0036] 注意，从图3所示的步骤S301的处理的计算循环优选被设定为几毫秒到几秒。但 是，本实施例不限于此，并且，可在更短的循环中完成计算。
[0037] 在步骤S301中，确定速度是否为零。可基于从车辆速度检测单元103获得的速度 确定速度是否为零。如果速度为零，那么处理前进到步骤S304。如果速度不为零，S卩，如果 车辆正在移动，那么处理前进到步骤S302。
[0038] 在步骤S302中，确定状态标记是否代表停止状态。状态标记是基于车辆的速度决 定的标记，并且例如当车辆处于行进状态时被设定为1，或当车辆处于停止状态时被设定为 〇(零）。如果状态标记代表停止状态，那么处理前进到步骤S303。如果状态标记不代表停 止状态，即，如果状态标记代表行进状态，那么处理前进到步骤S309。
[0039] 在步骤S303中，由于车辆处于停止状态，因此存储踏入量、输出值和速度。这些数 据被存储于例如缓冲器中。当缓冲器容量满且不能存储新的数据时，擦除最早的数据并且 可存储最新的数据。缓冲器优选至少具有能够存储与从驱动源输出变化到车辆速度变化的 时间对应的数据的容量。例如，在从出现驱动源的输出到车辆启动需要〇. 1秒的车辆中，如 果阻力计算单元105的计算循环是0. 01秒，那么缓冲器容量被设定为存储10循环的数据。 当步骤S303的处理结束时，处理返回到步骤S301并且重复上述的相同的处理。
[0040] 在步骤S304中，确定状态标记是否代表停止状态。如果状态标记代表停止状态， 那么处理前进到步骤S305。如果状态标记不代表停止状态，那么处理前进到步骤S308。
[0041] 在步骤S305中，由于车辆在该阶段中从停止状态启动，因此状态标记被设定为行 进状态。
[0042] 在步骤S306中，基于踏入量、输出值和速度计算驱动源输出能量、空气阻力损失 能量、制动损失能量和行进距离的积分值。例如，当缓冲器存储10个计算循环的数据时，对 于所有的数据执行积分处理。
[0043] 驱动源输出能量是驱动源的输出能量。通过时间积分驱动源的角速度和输出扭矩 的积，获得该值。空气阻力损失能量是由空气阻力产生的损失能量。通过时间积分空气阻 力和车辆速度的积获得该值。可通过下式通过使用从车辆特性DB104获得的空气阻力系数 和前面投影面积计算空气阻力：
[0044]
【权利要求】
1?一种阻力估计设备，包括： 被配置为检测车辆的驱动源的输出作为输出值的第一检测单元； 被配置为检测车辆的制动器的制动力的强度作为制动值的第二检测单元； 被配置为检测车辆的速度的第三检测单元；和 被配置为通过使用车辆特性、输出值、制动值和速度计算源自车辆在行进期间中行进 的道路表面的行进阻力的第一计算单元，行进期间包含从车辆启动且速度从零改变的第一 时间点到车辆停止且速度变为零的第二时间点的期间，车辆特性代表车辆的特性，包含车 辆的重量和车辆的前面投影面积。
2. 根据权利要求1的设备，其中，行进期间还包含第一期间和第二期间，第一期间处于 第一时间点与从第一时间点回溯第一时间的第三时间点之间，第二期间处于第二时间点与 从第二时间点经过第二时间的第四时间点之间。
3. 根据权利要求1的设备，还包括： 被配置为检测通过从驱动源接收能量来操作的附件的操作状态的第四检测单元；和 被配置为存储附件的操作状态中的功率的存储器， 其中，第一计算单元基于功率计算行进阻力。
4. 根据权利要求1的设备，其中，第一计算单元在行进期间中基于车辆特性和速度计 算空气阻力损失能量、基于输出值计算驱动源输出能量并基于制动值计算制动损失能量， 并通过使用空气阻力损失能量、驱动源输出能量和制动损失能量计算行进阻力，空气阻力 损失能量是由于空气阻力导致的损失能量，驱动源输出能量是驱动源的输出能量，制动损 失能量是通过制动器的损失能量。
5. -种能量估计设备，包括： 根据权利要求1的阻力估计设备； 被配置为获取与车辆的位置有关的位置信息的第一获取单元； 被配置为基于位置信息在数据库中相互对应地登记行进阻力和地图路线的登记单元， 地图路线是与车辆在行进期间中行进的实际路线对应的地图上的路线； 被配置为获取到目的地的计划路线的第二获取单元；和 被配置为基于车辆特性、对应的行进阻力和速度模式计算在计划路线上行进时的能 量消耗的第二计算单元，所述对应的行进阻力是关于与计划路线对应的地图路线的行进阻 力，所述速度模式是当沿计划路线行进时假定的速度信息。
6. 根据权利要求5的设备，还包括：被配置为获取包含车辆行进时的天气条件和道路 表面状态的行进条件的第三获取单元， 其中，登记单元在数据库中相互对应地登记行进阻力和已计算行进阻力时的行进条 件，并且， 第二计算单元基于在与当前行进条件对应的条件下事先计算的行进阻力来计算能量 消耗。
7. 根据权利要求5的设备，其中，如果在数据库中存在沿同一路线双向行进时的行进 阻力，那么登记单元基于双向的行进阻力计算滚动阻力系数和道路坡度，并在数据库中登 记滚动阻力系数和道路坡度，滚动阻力系数代表与车辆行进时的道路表面与轮胎之间的摩 擦有关的阻力，道路坡度代表道路表面的坡度； 第二计算单元基于滚动阻力系数和道路坡度计算能量消耗。
8. -种能量估计系统，包括： 能量估计设备；和服务器， 能量估计设备包含： 根据权利要求1的阻力估计设备； 被配置为获取与车辆的位置有关的位置信息的第一获取单元；和 被配置为基于位置信息在数据库中相互对应地登记行进阻力和地图路线的登记单元， 所述地图路线是与车辆在行进期间中行进的实际路线对应的地图上的路线； 服务器包含被配置为存储数据库的存储器， 其中，能量估计设备还包括： 被配置为通过用户的输入获取到目的地的计划路线并从服务器接收作为和与计划路 线对应的地图路线对应的行进阻力的对应行进阻力的第二获取单元；和 被配置为基于车辆特性、对应的行进阻力和作为当沿计划路线行进时假定的速度信息 的速度模式来计算沿计划路线行进时的能量消耗的第二计算单元。 9?一种阻力估计方法，包括： 检测车辆的驱动源的输出作为输出值； 检测车辆的制动器的制动力的强度作为制动值； 检测车辆的速度；和 通过使用车辆特性、输出值、制动值和速度来计算源自车辆在行进期间中行进的道路 表面的行进阻力，所述行进期间包含从车辆启动且速度从零改变的第一时间点到车辆停止 且速度变为零的第二时间点的期间，所述车辆特性代表车辆的特性，包含车辆的重量和车 辆的前面投影面积。
10. 根据权利要求9的方法，其中，行进期间还包含第一期间和第二期间，第一期间处 于第一时间点与从第一时间点回溯第一时间的第三时间点之间，第二期间处于第二时间点 与从第二时间点经过第二时间的第四时间点之间。
11. 根据权利要求9的方法，还包括： 检测通过从驱动源接收能量来操作的附件的操作状态；和 存储附件的操作状态中的功率， 其中，计算行进阻力基于功率计算行进阻力。
12. 根据权利要求9的方法，其中，计算行进阻力在行进期间中基于车辆特性和速度计 算空气阻力损失能量、基于输出值计算驱动源输出能量并基于制动值计算制动损失能量， 并通过使用空气阻力损失能量、驱动源输出能量和制动损失能量计算行进阻力，空气阻力 损失能量是由于空气阻力导致的损失能量，驱动源输出能量是驱动源的输出能量，制动损 失能量是通过制动器的损失能量。
13. -种包括计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质，其中，指令当通过处理器 被执行时导致处理器执行包括以下步骤的方法： 检测车辆的驱动源的输出作为输出值； 检测车辆的制动器的制动力的强度作为制动值； 检测车辆的速度；和 通过使用车辆特性、输出值、制动值和速度计算源自车辆在行进期间中行进的道路表 面的行进阻力，所述行进期间包含从车辆启动且速度从零改变的第一时间点到车辆停止且 速度变为零的第二时间点的期间，所述车辆特性代表车辆的特性，包含车辆的重量和车辆 的前面投影面积。
14. 根据权利要求13的介质，其中，行进期间还包含第一期间和第二期间，第一期间处 于第一时间点与从第一时间点回溯第一时间的第三时间点之间，第二期间处于第二时间点 与从第二时间点经过第二时间的第四时间点之间。
15. 根据权利要求13的介质，还包括： 检测通过从驱动源接收能量操作的附件的操作状态；和 存储附件的操作状态中的功率， 其中，计算行进阻力基于功率计算行进阻力。
16. 根据权利要求13的介质，其中，计算行进阻力在行进期间中基于车辆特性和速度 计算空气阻力损失能量、基于输出值计算驱动源输出能量并基于制动值计算制动损失能 量，并通过使用空气阻力损失能量、驱动源输出能量和制动损失能量计算行进阻力，空气阻 力损失能量是由于空气阻力导致的损失能量，驱动源输出能量是驱动源的输出能量，制动 损失能量是通过制动器的损失能量。
【文档编号】G01C21/26GK104344829SQ201410371666
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】石井恵奈, 吉田充伸 申请人:株式会社东芝