一种使用节气门开度评估驾驶行为经济性的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及驾驶行为经济性评估技术领域，具体设及使用节气口开度评估驾驶行 为经济性的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 提高车辆燃油使用效率，降低能源消耗，可W有效地缓解能源压力和保护生态环 境。影响车辆燃油消耗的因素很多，有发动机类型、道路状况、驾驶员操作水平等。研究表 明，同一车辆，相同的旅程，不同驾驶行为产生的燃油消耗量会相差7%到25%。因此，构建 合理的驾驶行为评估系统，对驾驶行为经济性进行定量评估，进而辅助优化驾驶员驾驶行 为意义重大。
[0003] 车载自动诊断系统是为了监测车辆尾气排放而设计的车内综合诊断系统，通过 0抓接口向外界传送实时的车况信息和储存的故障信息。实时的车况信息包括行驶速度、发 动机转速、节气口开度、气流速率、故障码、油量等。OBD系统不仅可W监测车辆尾气、定位发 动机系统故障、评估驾驶行为安全性，还可W用于评估驾驶行为经济性并优化驾驶员驾驶 行为。
[0004] 目前基于om)系统的驾驶行为经济性的评估方法主要有宏观和微观两种，宏观的 评估方法是计算整段驾驶里程的单位里程燃油消耗，此方法对于优化驾驶行为意义不大； 微观的评估方法主要基于实时的油耗指标，如中国发明专利申请201220002851.6公开的 "驾驶员驾驶经济性评价系统"，获取的油耗值信息并利用MAP图等计算最经济瞬时油耗值， 通过对比实际瞬时油耗值和最经济瞬时油耗值得到驾驶行为的经济性等级。运种方法的实 际瞬时油耗值是通过计算OBD接口输出的前后时刻的油量差来得到，误差较大，实用性不 强。
[0005] 燃料消耗比(FCR)为单位油耗内行驶的里程数，运是驾驶行为经济性的最重要指 标，瞬时的燃料消耗比与空气摄入流量(MA巧的关系推导如下：
[0007]空燃比(AFR)是混合气中空气与燃料之间的质量之比，为一固定值，汽油的理论空 燃比为14.7,柴油的理论空燃比为14.3。瞬时燃料消耗比正比于车辆行驶的速度、反比于空 气摄入流量MAFdMAF完全由节气口开度来决定，节气口是控制空气进入发动机的一道可控 阀口，节气口位置传感器用于测量节气口开度的大小。驾驶员的踏板操作直接控制节气口 的开度，因此可W通过OBD接口实时获取车辆的行驶速度和节气口开度等信息，从微观角度 评估每个时刻的踏板操作和节气口开度的合理性，W此来评估驾驶行为的经济性。
【发明内容】
[000引本发明提供一种使用节气口开度评估驾驶行为经济性的系统及方法，通过设计车 联网平台，实时采集车载诊断系统(OBD)的车辆运行数据，W节气口开度为主要依据对驾驶 行为经济性进行实时定量评估和总体模糊评估。
[0009] 本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0010] 本发明的一种使用节气口开度来评估驾驶行为经济性的系统，包括车载单元、无 线通信网络、信息管理中屯、，所述的车载单元包括采集模块和3G通信模块，采集模块通过 0抓接口与0抓系统相连;所述的信息管理中屯、的驾驶行为经济性评估模块包括信息获取与 保存单元、理想节气口开度存储单元、理想节气口开度更新单元、驾驶行为经济性评估单 元、评估结果保存与发布单元；
[0011] 所述的车载单元的采集模块实时采集车辆运行数据，包括行驶速度、发动机转速、 节气口开度和油量，通过3G网络将车辆运行数据传送至信息管理中屯、的驾驶行为经济性评 估模块;驾驶行为经济性评估模块实时定量评估驾驶行为经济性的方法如下：信息获取与 保存单元提取实时的速度和节气口开度信息；驾驶行为经济性评估单元通过节气口开度的 合理性隶属度和稳定性隶属度指标，计算得到当前时刻的驾驶行为经济性模糊评估得分， 实现驾驶行为合理性的实时定量评估;评估结果保存与发布单元根据评估结果形成驾驶建 议，还能通过3G网络向车载单元发布驾驶建议;驾驶行为经济性评估模块综合评估一段设 定行驶旅程的驾驶行为经济性的方式如下：驾驶行为经济性评估单元根据本段旅程每个时 刻的驾驶行为经济性的模糊评估得分，计算本段旅程驾驶行为经济性的综合评估得分;理 想节气口开度更新单元根据本段旅程的行车数据预测出本车不同速度的理想节气口开度， 并结合历史行程的理想节气口开度，更新本车不同速度的理想节气口开度，此理想节气口 开度作为本车下次旅程实时评估的主要依据。
[0012] 本发明的一种使用节气口开度来评估驾驶行为经济性的方法，包括如下步骤：（1) 驾驶行为经济性评估模块中的信息获取与保存单元提取当前时刻的速度和节气口开度信 息；（2)驾驶行为经济性评估单元根据当前时刻的速度，从理想节气口开度存储单元读取当 前速度下的理想节气口开度；（3)评估单元根据当前速度下的理想节气口开度和当前时刻 的实际节气口开度计算节气口开度合理性隶属度；（4)评估单元根据当前时刻和前一个采 样时刻的节气口开度，计算节气口开度稳定性隶属度；（5)评估单元由节气口开度合理性隶 属度和稳定性隶属度两个指标，计算节气口开度隶属度，此时的隶属度即为当前时刻驾驶 行为经济性的模糊评估得分；（6)评估结果保存与发布单元保存当前时刻的驾驶行为经济 性的评估得分，并判断驾驶行为的合理性，驾驶行为不合理时向车载单元发送驾驶建议； (7)-段设定行驶里程结束之后，评估单元统计步骤(5)得到的每个时刻i的节气口开度隶 属度m，i=l~N，N为统计的时刻总数，求得本段旅程驾驶行为经济性的总体隶属度；（8)理 想节气口开度更新单元统计本段旅程中每个速度对应节气口开度的平均值；（9)理想节气 口开度更新单元根据步骤(8)的统计平均值，灰色预测车辆速度区间[0，120]km/h内每个速 度的理想节气口开度；（10)更新单元综合步骤(9)得到的理想节气口开度和理想节气口开 度存储单元中的理想节气口开度，更新本车不同速度下的理想节气口开度。
[oou]所述步骤(3)中，节气n开度合理性隶属度的计算公式为
[0015]其中化为当前时刻的节气口开度，V为当前时刻的速度，ITP(V)为当前速度下的理 想节气口开度，〇1和、，^2为系统预设参数，且满足O<、< 1，^2 > 1。
[0016]所述步骤(4)中，节气口开度稳定性隶属度的计算公式为
[001引其中化di为当前时刻与前一时刻的节气口开度的差值，化为系统预设参数。
[0019] 所述步骤(5)中，当前时刻驾驶行为经济性的模糊评估得分计算公式为
[0020]Ji=饥i=wiJitp+W2litpd,
[002^1]其中Wl，W2为系统参数，满足W1+W2= 1。
[0022]所述步骤(7)中，一段旅程驾驶行为经济性的总体隶属度计算公式
[0024] 所述步骤(9)中，应用灰色预测算法预测理想节气口开度的过程如下：1)将本段旅 程统计的平均节气口开度作灰色预测前的数据检验和处理，使其符合灰色预测的要求;2) 建立并求解灰色预测GM( 1，1)模型，得到速度依次等于0到120km/h时的节气口开度预测值； 3)对预测结果进行残差检验，如果残差均小于0.2,说明预测结果合理性较高，预测结果可 作为本段旅程的理想节气口开度。
[0025] 所述步骤(10)中，本车不同速度下的理想节气口开度更新的计算公式为
[0026] 口Pnew(V)=kl口P〇ld(V)+k2lTPcur(V)V= 0，l，2，...，120,
[0027] 其中，ITPold(V)为本段旅程之前的速度V对应的理想节气口开度，ITPcur(V)为本段 旅程中的速度V对应的理想节气口开度，ITPnew(V)为更新之后的本车速度V的理想节气口开 度，ki，k2为系统参数，满足ki+k2=l。
[0028] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果:本发明提供一种使用节气口 开度评估驾驶行为经济性的系统及方法，通过设计车联网平台，实时采集车载诊断系统 (OBD)的车辆运行数据，W节气口开度为主要依据对驾驶行为经济性进行实时定量评估和 总体模糊评估。本发明克服实时油耗信息精度低，评估单一时刻驾驶行为经济性误差大的 不足。本发明评估驾驶行为经济性的最重要指标是单位油耗内行驶的里程数（燃料消耗 比），瞬时燃料消耗比正比于车辆行驶的速度、反比于空气摄入流量。空气摄入流量受控于 节气口开度，驾驶员的踏板操作直接控制节气口开度。因此获取车辆的行驶速度和节气口 开度等信息，通过实时计算的节气口开度的模糊隶属度，从微观角度评估每个时刻踏板操 作的合理性，可W实现驾驶行为经济性的有效评估。
【附图说明】
[0029]图I是本发明实施例提供的驾驶行为经济性评估系统的框架图；
[0030] 图2是本发明实施例提供的驾驶行为经济性评估模块的结构图；
[0031] 图3是本发明实施例提供的单个样本经济驾驶隶属度的计算方法；
[0032]图4是本发明实施例提供的评估一段旅程的驾驶行为经济性的流程图；
[0033]图5是本发明实施例提供的更新本车每个速度下理想节气口开度的方法。 具体实施方案
[0034]下面结合附图对本发明的具体实施过程作详细说明，但本发明的实施和保护不限 于此，需指出的是，W下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现 有技术实现或理解的。
[0035] 如图1、图2所示，本发明的评估系统包括若干车载单元1和信息管理中屯、2,车载单 元和信息管理中屯、通过3G网络进行信息交互，车载单元通过0抓接口 102获取0抓系统的车 辆运行状况数据。所述的车载单元1的采集模块101实时采集车辆运行数据，包括行驶速度、 发动机转速、节气口开度、油量等，通过3G模块103传送至信息管理中屯、2。信息管理中屯、2中 的驾驶行为评估模块21包括信息获取与保存单元211、理想节气口开度存储单元213、理想 节气口开度更新单元212、驾驶行为经济性评估单元214、评估结果保存与发布单元215;
[0036]驾驶行为经济性评估模块21中的信息获取与保存单元211获取并保存实时的速度 和节气口开度信息，驾驶行为经济性评估单元214实时定量评估当前时刻驾驶行为的合理 性，评估结果保存与发布单元215根据评估结果形成驾驶建议，保存评估结果和驾驶建议， 同时通过3G网络向车载单元1