用来监视车辆驾驶过程的设备的制作方法

专利名称：用来监视车辆驾驶过程的设备的制作方法
技术领域：
本发明的目的是提供一种可与用户交互的用来监视车辆驾驶过程的设备，这种设 备可以安装在标准车辆内，以便以从生态学和经济观点看最佳的利用燃油的方式实现对车 辆的操作，这将使燃油消耗能减少15%至60%，将显然有助于减少CO2排放。为了达到这 个目的，本发明根据对燃油消耗的最佳计算实时地提供一系列的建议，以便给用户提供对 于实现所述燃油消耗减少和/或优化动力-消耗比的有益的意见。本发明属于驾驶辅助设备的技术领域。
背景技术：
存在一些驾驶辅助设备，使能以这样的方式监视驾驶，即驾驶员自己可以看到他 正在消耗多少燃油以及该消耗比所期望的高还是低。然而，还不存在帮助驾驶员以更为生 态学和经济的方式操作并且可以解决源于监视驾驶的下列技术问题的交互式系统(a)对于各种道路，估计出与一组安全驾驶标准相比驾驶危险的程度，将使驾驶员 能预料一种机动动作是危险的以及因此若执行这种机动动作则有可能处于严重的危险，例 如，在未经批准的地带穿行、超速或其他所关心的情况；(b)控制源于燃油消耗及其他的费用，以便这样的费用可以得到高效控制；(c)控制与其他车辆的预期距离，预期距离被定义为一个车辆相对其他车辆必须 保持的距离，以便尽量利用车辆的惯性，以及由于有诸如GPS、Galileo 、Glonass 之类的全球定位系统和它们的地图组合，通知用户处于过度加速，不需要联结到车辆，以便 生态学操作车辆，这样能使燃油消耗最少。公开号为EP1811411的欧洲专利描述了一种监视驾驶风格的方法和系统。具体 地说，它描述了怎样训练驾驶员和分析驾驶情况，以便在操作车辆时提高安全性和经济效 率。为达到此目的，在数据库内根据从车辆(它不是在它的数据库内存储有车辆最佳状况 的设备，而是需要读取从发动机控制单元提供的数据)获得的数据和车辆的路线产生驾驶 简档。此外，这个简档产生用户“以后”可访问的一个外部服务器，于是驾驶员负责改变他的 习惯，而没有任何类型的与系统的交互；他是这种非实时提供的信息的被动接收者。因此， 按照这个文件，适当的是要解决以下技术问题(i)要安装这种设备的车辆的完全独立性； 以及(ii)更多的与用户交互，发出与以安全方式驾驶有关的即时建议。

发明内容
本发明试图满足对基于经济和生态学方面的高效驾驶的交互系统的需求。为达到 此目的，本发明的设备的目标是实现监视驾驶的装置、处理此信息的装置和显示结果的装 置，诸如HMI (人机接口)之类；也就是说，被配置成使用户可以与设备交互的接口。在车轮背后有一些已知是比其他更为经济和生态学的行为。例如，在适当速度换 档可以节约汽油；另一个例子是在不踩下油门的情况下启动发动机。然而，通常，驾驶员在 驾驶时并不记得这些类型的建议，此外，他们积累了不是非常高效的驾驶习惯。因此，在本发明中所描述的设备接收与用户驾驶车辆的方式有关的数据，再将这些数据与在设备本身 内规定为最佳的数据相比较，并且即时向用户显示这些结果。并行地，作为一个选项，该设 备在驾驶前或驾驶期间向驾驶员提供为了减少耗油量的建议。借助于全球定位系统，可以 获悉车辆速度，该设备向用户提供结果。并行地，作为一个选项，该设备在驾驶前或驾驶期 间向驾驶员提供为了减少耗油量的建议。借助于全球定位系统数据，车辆的速度也是知道 的，该设备提供关于什么时候换档以便导致优化燃油消耗的建议。该设备也能通过结合车辆的数据和/或技术规格而考虑不同类型的车辆，从而能 在耗油量和效率方面优化驾驶，按照正在使用的车辆的类型提供驾驶意见。因此，该设备对尤其是诸如道路坡度或天气状况之类的数据进行处理，在考虑了 这些变量后提供建议。它还可以接收来自数字地图的数据，并且在定位系统的帮助下，提供 为了更高效地驾驶的建议，由于有这些地图，就可以知道所确定的路线的平均坡度，因此可 以向用户提供对于这个具体路线的具体驾驶建议。这些建议中有些可能必须借助于例如象空气调节装置那样的辅助装置实现，这些 辅助装置可以在例如温度计的帮助下确定在燃油消耗方面更高效的使用方式。同时，本发明可以包括不同的向驾驶员显示信息的装置，其中之一可以提供例如 车辆产生的(X)2量和/或总金钱费用，与按照与驾驶、环境、交通量和车辆本身关联的变量 的标准相比较。此外，借助于数字地图和车辆规格，系统可以提供在(X)2方面以及在采取所 提议的路线所需的时间和费用方面的具体消耗预测，考虑不同的备选方案，按照特定情况 提供一个最佳备选方案。该设备还允许将与驾驶有关的、包括可能已出现的不同的事件的诊断数据(更加 或不太经济或生态学)发送给在车辆外的数据处理系统，而且该设备可以实时也可以在驾 驶后进行该发送。类似地，作为一个选项，该设备可以获得车辆在这个时刻经受的发动机RPM，将发 动机所提供的对于所确定的转数的声音信息与该设备已存储的理想转数结合起来。本发明不仅可用作使驾驶更为高效的装置，而且可有效用于教导怎样以更为经济 的方式驾驶，使得用户可以实时纠正驾驶习惯从而节约燃油。本发明的一个目的是将使用公路和城市道路地图的路线信号传输、在那些位置的 交通规则和上述车辆驾驶数据结合起来，使得不仅可以评估驾驶的经济影响，而且可以评 估这样驾驶的法律影响和人身安全危险。处理装置将全部所提供的信息组合起来，以便向 驾驶员提供与他的安全有关的信息。通过几种类型的有关建议，例如进行驾驶的时刻、车辆 运动的起始位置，可以提供有关与这些时刻和使用关联的最为常见的危险的建议。此外，作 为一个选项，可以将危险事件记录在存储装置内，并在被认为适当时发送这些危险事件。这 在例如用户再三以危险方式驾驶时是有益的，该设备可以使它认为适当的人获悉此情况， 而且，如果必要的话，可以进而使车辆停止和/或降低它的动力。同样，该设备能针对路线中可能的危险地段及其原因发出警告，从而提供有关与 一个具体地区关联的可能危险的信息。该设备可以提供有关停车区例如安全地带及其原因 的信息。也就是说，通常，该设备提供安全建议，这些安全建议取决于对车辆的操作和/或 驾驶员的生物节律而可以是一般的，也可以是具体的，也就是说，这些安全建议考虑了进行驾驶的时刻和当前的天气条件。所描述的设备允许为用户提供以米为单位或相当单位的相对其他车辆的安全距 离，因为该设备可以按照车辆类型和负荷计算出车辆所需的安全距离，向用户显示这个距 离；例如，在车辆导航器屏幕上，如果需要的话，可以用三维显示或者在驾驶员查看的由摄 像机实时捕获的图像上模拟这个距离，因为在路线信息和地图已知时，可以在3D地图上模 拟该安全距离。通常，作为一个选项，该设备能向用户提醒关于安全和驾驶的重要的而用户难以 记得的一些常规。这些建议中的一个例子是对应于日落和日出或者下雨的“把灯打开，使得 您可以被清楚地看到”。通常，这些是为改善驾驶员的舒适性和安全而设计的，甚至与生物 节律有关。在这个最后情况下，该设备按照生物节律、交通或天气条件设置适当的驾驶时间 和计划休息时间；在天气预报已知时，设备提议一些行动，例如由于结冰、低温或任何其他 类型的困难而不要驾车通过某条路线，甚至建议替代交通方式，如果状况对于驾驶足够严 重的话。基于这种想法，该设备建议一些供车辆的乘员逗留的安全场所，这证明是在对于 驾驶员陌生的地方特别有益。因此，该设备以辅助方式向驾驶员警告可能的危险，提供关于 管理、训练和与车辆关联的驾驶危险的知识的具体帮助和一般帮助。同样，该设备可用作法 定驾驶规则的交互性提醒器，因此它可以提供不仅包括在道路上可能存在的所有标志而且 还包括甚至可能被加到导航器地图本身上的那些规则的附加信息。本发明的另一个辅助和任选的方面解决以下需求将车辆本身的费用特性数据 (诸如燃油费用)和车辆用户所产生的经济费用组合起来，显示一个具体路线的关于实际 费用和预测费用的数据，以使用户能以高效方式判断以车辆旅行是否为适当的选择方案或 者在现实条件下是否有必要选择更为经济的交通方式。为此，该车辆还包括至少以下装置(i)存储有关与GPS地图有关的费用的位置的 数据以及有关车辆及其耗油量的数据的装置；(ii)存储有关固定费用的数据的装置；以及 (iii)识别费用的第三装置，该装置还包括下列中至少一个(a)在与用户交互的装置内出现的用来输入费用数据的表格，以及当全球定位系 统检测到先前存储在数据存储装置内的费用位置时以自动方式在与用户交互的这些装置 内出现的表格；(b)用来扫描费用收据和它的光学标识的装置；以及(c)以上两项的组合，其中，所述这些装置被配置成使费用保持存储在第二数据库内，用户可访问第二 数据库以便查看和控制以及生成不同类型的对照表；此外，处理装置还被配置成计算所确 定的旅程的大致费用，该费用组合了存储在为此而设的装置内的有关车辆总耗油量的数 据、行驶的距离和燃油的价格。因此，该设备可提供对可能费用的估计、对这些费用的分析和以高效方式输入此 数据的方法，其中这样的费用管理系统可能具有的优点之一在于能周期性地控制所招致的 费用并将这些费用与具体活动相关联。作为一个选项，该设备向用户显示预期距离；与安全距离相比，预期距离所显示的 是车辆相对其他车辆必须保持的距离，以便尽量利用车辆惯性。为达到此目的，至少我们必须知道车辆的类型、它的与减速有关的工况(从车辆的最佳工况得到)和为此所需的空间、 车辆速度(例如从GPS得到)，在计算出来后向驾驶员显示这个信息。以更为精确的方式显示这个预期距离的设备包括许多检测两个车辆的相对位置 的检测器并为用户提供目标位置，以便利用惯性。此外，该设备还可以与自动变速器共享这 个信息，以按照位于前方的车辆的距离和工况换档。我们必须分清预期距离与安全距离。安全距离是基于车辆通过使用所有它可用的 装置(例如制动)和道路状况使车辆停住所需的距离，而预期距离是一个不同的距离，它考 虑仅仅或者至少基本上利用发动机制动的车辆减速，因为在这个过程期间燃油消耗为零， 而利用车辆的速度达到这个距离，使用发动机制动或者通过将脚提离油门的制动作用、车 辆所在的档位(如果车辆具有自动变速器的话)、以及车辆的重量确定惯量。并行地，作为一个选项，可以包括地图的道路数据、坡度等，给出一直与在速度直 接相关、对于每个车辆和情况是唯一的数值。此外，我们必须考虑车辆在运动，这使得在执 行计算时必需考虑这个事实明白前面的车辆在以与我们自己车辆类似的速度行驶。关于过度加速，这利用平均车辆时间并且考虑每个齿轮的半径以及效率最高的速 度来计算。其次，检查即时速度是否在高效加速门限内。当该设备在时间“t”检测到车辆 已突然加速时，将这个信息通过图形和/或听觉警告提供给驾驶员。由于有在这里所描述的设备，就可以实现对驾驶设备的监视，这种监视是实时与 车辆用户完全交互的，而且是独立的，因为该设备不需要与管理机动车辆的中心连接。


以下是对一系列附图的简要说明，这些附图有助于更好地理解本发明，与本发明 的实施例密切有关，提供了并不旨在限制本发明的例示性实例。图1示出了在操作中的ECONAV型设备的视图。图2示出了设备工作在导航模式时的视图。图3示出了在配置不同工作模式时设备的视图。图4示出了设备工作在ECOMAP模式时的视图。
具体实施例方式用来监视车辆驾驶过程的设备基本上包括至少处理信号的第一装置；检测车辆 运动的第二装置；为用户提供HMI型交互式信息显示的装置；以及被配置用来获悉就最佳 理论工况而言的车辆的耗油特性及其技术特性的装置；其中，所述处理装置被配置成按照 车辆的特性计算最佳耗油量、确立为了使实际耗油量等于最佳耗油量而所需的驾驶参数、 在可用来显示的装置中向用户显示此信息。因此，在本发明的一个优选实施例中，在使用设备前需要来自用户的先前配置，使 得他能在不同选项之间进行选择以便能够以高效方式使用车辆，该车辆是在存储和集成在 用来访问车辆特性的装置内的多于50个品牌和6000个型号之间选出的。在任何情况下，如 果在这些装置内没有预先规定该车辆，也可用“由用户规定”选项来输入该车辆的信息，“由 用户规定”选项可被用来通过在以下参数之间进行选择而以定制方式配置适合用户的车辆 的特性的参数
变速器类型顺序、手动或自动；发动机从IOOOcc到4000cc以上；排档数从4个到8个排档；燃油类型汽油或柴油；车辆类型多用途车、小型货车、越野车。一旦要使用的车辆已经选定，设备就随时可用于我们将定义为ECONAV的模式，设 备在这个模式工作时并不示出全球定位系统(GPS)中所列出的路线，如图1所示。我们将 这种工作模式与显示带有与经济驾驶有关的基本信息数据的路线的ECOMAP模式(图4)相 区别，或者与确定一个路线并朝这个路线导航、显示与经济驾驶有关的基本信息数据的导 航模式(图2)相区别。ECONAV模式由用户在菜单(图3)内限定，其中我们可以进入以下入口 (a)进入导航模式的第一入口(301)，其中，通过按压这个选项，我们可以以导航 模式使用设备和计划路线；(b)第二入口(302)，用来选择我们为了生态学驾驶而希望达到的耗油量级别；这 样，我们可以在基本节油模式、中等节油模式和最大节油模式之间进行选择；(c)乘员数的第三入口(303)，其中，车辆负荷被限定在最大和最小这两级乘员数 之间；(d)选择车辆的第四入口(304)，其中，我们可以限定我们希望在哪个车辆上应用 这个设备；这个入口与上面所提到的指示相应，具体地说，在车辆已被列入设备本身的装置 内时，只需要从一个清单中选择燃油和发动机的类型；(e)音频选择的第五入口(305)，能启用和停用设备的音量；以及(f)首选项选择的第六入口(306)，其中包括，我们可以选择在驾驶期间要为用户 显示的信息以便提高驾驶效率，同时能选择显示这些建议的周期。如先前已说明的那样，在正常工作中，设备包括三种基本工作模式ECONAV模式 (图1)、ECOMAP模式(图4)和导航模式(图2)。假定用户知道怎样到达目的地并且目的只是要节约燃油和降低CO2排放，ECONAV 模式的使用与路线无关，仅通过如以上所指出的那样选择车辆就可得到为了高效操作车辆 的适当指示。因此，按照图1，设备为用户显示以下信息(i)实时车辆速度(101)和在正使用的道路上所允许的最高速度(102)，在本发明 的另一个优选实施例中被配置成指示与驾驶关联的危险的程度；(ii)所建议的排档(103)，其中，这个指示符建议用户必须实时根据车辆的速度 和已选择的车辆的类型而采用的排档。这可能是最重要的指示符，因为有了这个指示符，用 户就能使他的驾驶适应在设备内为这个特定车辆规定的最佳驾驶。具体地说，为了计算换 档，将车辆的XML型数据库文件与包括以下数据的车辆技术规格一起使用重量、气缸数、 发动机位置、毫升(排量)、直径冲程、每气缸的气门、发动机供油类型、HP/RPM、扭矩(Nm)/ RPM、牵引类型、变速箱、英里/加仑(城市、越野和混合型)、C02排放、悬架和制动。也就是 说，在该数据中我们具有对于每个排档在IOOOrpm的性能，考虑到对于汽油车辆来说最佳 换档出现在2000rpm而对于柴油车辆来说出现在1500rpm，我们执行相应的计算来看在这 个特定车辆内必须在什么速度执行换档，所根据的是以下通用函数8
速度=速度X (1+ ((5 X (乘员数-1))/100+ ((5 X (3_ 节省量))/100))；(iv)雷达警告(104)，当在具有所规定的限速的道路上驾驶而我们超过了该限速 时激活。此外，在这种情况下我们考虑管理机构所提供的雷达清单(在西班牙境内导航的 情况下，该清单由交通管理总局(DGT)提供)；(ν)过度加速/减速警告(105)，这个指示符在执行过度加速/减速时出现，考虑 这个过度加速/减速根据五个最近的速度计算，将它们与这个车辆的所允许的加速/减速 范围相比较，估计是否已出现任何过度加速。这些范围被预先规定在设备本身内的加速表 和减速表内。过度加速/减速仅在先前所估计的过度加速和/或减速接连被检测到三次的 情况下才予以显示；(vi)预期距离(106)，这是必须与在前面的车辆保持的预期距离的指示符；它可 以在干的路面和湿的路面之间选择(如果它没有与任何天气报警服务关联的话)，而且该 指示可以以秒或米为单位提供。这个距离是通过考虑前面的车辆的速度与自己的车辆的速 度相同和考虑在不踩制动的减速的情况下计算的。这个距离将足以在前面的车辆突然停住 的情况下停车，否则，将利用车辆的惯性，同时也考虑到在坡道上驾驶时惯性的变化距离=((齿轮转动半径X (速度/10))2_(车辆惯性-发动机阻力)；(vii)耗油效率指示符(107)，我们将称之为“经济灯(ecolight) ”，其中我们可以 看到实时的燃油消耗效率的级别，包括以不同的颜色指示的四级绿色最佳耗油级；黄色中等耗油级；红色高耗油级；灰色低于最佳耗油级。这些级别由道路限速与车辆速度之间的关系(如果它存在的话)确定
权利要求
1.一种用来监视车辆驾驶过程的设备，包括至少下列装置处理信号的第一装置；检测车辆运动的第二装置；为用户提供HMI型交互式信息显示 的装置；以及被配置用来获悉就最佳理论工况而言的车辆的耗油特性及其技术特性的装 置；其特征在于所述处理装置被配置成按照车辆的特性计算最佳耗油量、确立为了使最佳耗油量等于 实际耗油量而需要的驾驶参数、在可用来显示的装置中向用户显示这个信息。
2.按照权利要求1的设备，所述设备包括用来计划路线的装置，以及用来提供路线计 划、道路类型、车辆在路线内的位置和路线的地形的信息的GPS型全球定位装置；所有这些 都被配置成使处理信号的所述装置产生对于所述路线的耗油简档。
3.按照权利要求1和2的设备，所述设备还包括检测在所确定的时间段内车辆的操作 变量的装置，其中这些变量是与燃油消耗量直接有关的。
4.按照上述权利要求的设备，所述设备包括用来获悉车辆即时乘员负荷的装置。
5.按照上述权利要求的设备，其中，所述车辆的技术特性列在具有下列数据的设备数 据库内重量、气缸数、发动机位置、毫升、直径冲程、每气缸的气门、发动机供油类型、HP/ RPM、扭矩(Nm)/RPM、牵引类型、变速箱、英里/加仑(城市、越野和混合型)、CO2排放、悬架 和制动。
6.按照权利要求2的设备，其中，所述GPS装置被配置用来获悉和确立信号传输数据和 道路交通机构，使得它们能够被在可用来显示的装置中向用户显示。
7.按照上述权利要求的设备，所述设备包括具有当前法定驾驶规章的数据库，使得所 述处理装置能按照车辆所提供的信息和按照驾驶类型计算危险程度、为防止这种危险的建 议和与该危险关联的法律后果的警告。
8.按照权利要求7的设备，所述设备包括通信发送接收单元，被配置用来(a)向另一个附近设备和/或外部服务器发送所产生的危险情况；(b)按照所述设备的位置从其他设备和/或外部服务器接收数据，其中所述数据包括 天气数据和预报以及与交通有关的数据；其中，所述处理装置考虑该数据以产生有关与驾驶关联的危险的建议。
9.按照上述权利要求的设备，其中，所述处理装置被配置用来计算相对其他设备的估 计安全距离，在显示屏中显示这个安全距离。
10.按照上述权利要求的设备，其中，所述处理装置被配置用来计算与所规定的路线关 联的经济费用；起初，作为所估计的费用，而在路线的终点，作为按照该路线和这个路线对 于特定车辆的理论最佳耗油量实时累加的累加旅程费用。
11.按照上述权利要求的设备，所述设备包括用来识别不是由于车辆的直接消耗而引 起的外部费用的装置，使得所述设备具有与所存储的固定费用有关的数据以及下列之一(a)在与用户交互的装置内出现的用来输入费用数据的表格，以及当全球定位系统检 测到先前存储在数据存储装置内的费用位置时以自动方式在与用户交互的这些装置内出 现的表格；(b)用来扫描费用收据和它的光学标识的装置；以及(c)以上两项的组合。
12.按照上述权利要求的设备，其中，所述处理装置被配置用来计算和在显示屏上显示 这样的距离，该距离被定义为在考虑前面的车辆在以与你的车辆相同的速度行驶的情况下 车辆以零燃油消耗行驶到前面的车辆的以米/秒计的距离。
13.按照上述权利要求的设备，其中，所述处理装置被配置用来计算从燃油消耗观点看 最佳的加速和减速，向用户指示加速是否最佳以及与为使燃油消耗减到最少的最佳排档的 关系。
14.按照上述权利要求的设备，其中，所述处理装置被配置用来计算车辆处于加速和/ 或减速的平均时间，考虑车辆的每个齿轮的半径和高效速度，以及在路线的不同时刻检查 速度，以便计算高效加速门限和在这个效率以外的范围；当系统检测到车辆已突然加速/ 减速的时间“t”时，这个信息被通过图形和/或听觉警告提供给用户。
15.按照上述权利要求的设备，其中，所述设备与用来检测两个车辆的相对位置的多个 检测器连接，并为用户提供目标位置以便利用惯性，而此信息是能与自动变速器共享的，因 此按照在附近的车辆的距离和工况换档。
16.按照上述权利要求的设备，其中，所述车辆运动检测装置包括加速度计。
17.按照上述权利要求的设备，其中，关注点的信息不是在检测到该关注点时而是在检 测到在要显示的信号的距离与车辆速度之间有直接关系时显示。
18.按照上述权利要求的设备，其中，所述设备被配置成显示需在用户方面注意和/或 读取的这类外部信息，仅当所述处理装置确定用户处于非驾驶状态时为用户显示，只要不 能安全地显示这些输入的消息，就将它们存储在缓存器内。
19.按照上述权利要求的设备，其中，所述信息被通过颜色代码和/或大的数字提供， 使得用户不必正视就能清楚地理解该设备所提供的建议。
20.按照上述权利要求的设备，其中，所述设备是从下列设备中选出的一个设备移动电话机；PDA ；GPS设备；集成在车辆内的电子设备；以上设备的组合。
全文摘要
一种用来监视车辆驾驶过程的设备包括至少下列装置处理信号的第一装置；检测车辆运动的第二装置；为用户提供HMI型交互式信息显示的装置；以及被配置用来获悉就最佳理论工况而言的车辆的耗油特性及其技术特性的装置，其中，处理装置被配置成按照车辆的特性计算最佳耗油量、确立为了使实际耗油量等于最佳耗油量而需要的驾驶参数、在可用来显示的装置中向用户显示这个信息。
文档编号G07C5/08GK102046427SQ200980120044
公开日2011年5月4日 申请日期2009年3月31日 优先权日2008年4月1日
发明者尼洛·加西亚曼查多 申请人:克朗布股份有限公司, 尼洛·加西亚曼查多