专利名称：用于估算电力使用的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明中的说明性实施例总体涉及用于估算电カ使用的方法和装置。
背景技术：
估算车辆的实际燃料消耗对于开发用于低成本行驶路线规划(ixniting)和剰余能量行驶距离(distance-to-empty)的算法是有用的。这种计算能使车辆具有能导致显著的节约燃料和行驶时间的特点。由于数字系统的优点，存在大量的可用于车辆电子部件的能影响排放、能量消耗和行驶时间的输入。交通模拟工具帮助再现现实生活的交通和驾驶员行为。能分析不同的场景以理解不同状况下的车辆行为。 市场调研显示电池电动车辆(BEV, battery electric vehicle)用户最为担心的是对行程范围(range)的忧虑。本发明说明性实施例能使车辆具有通过显示剰余能量行驶距离的实际估算能去除对行程范围的忧虑并且还通过显示低能量路线而确保最好的燃料经济性的特点。
发明内容
在第一说明性实施例中，计算机可执行的方法包括建立可在其上运行多个模拟车辆的道路网络模型。该说明性方法还包括建立将在道路网络模型上运行的多个场景，在这些场景下车辆驾驶状况有所改变。同样，该说明性方法包括接收在道路网络模型上多个场景中的至少ー个中运行的多个模拟车辆的能量使用相关数据。该说明性方法进ー步包括计算每个车辆的总能量消耗。该说明性方法另外包括重复该接收和计算步骤以确定道路网络模型的多个元素和场景怎样影响车辆能量消耗。在第二说明性实施例中，计算机可执行的方法包括将路线分成具有相同或相似的的能量使用影响特征的多个部分。此说明性方法还包括基于每部分的一个或多个能量使用影响特征而向该部分分配总能量使用成本。此外，此说明性方法包括对构成路线的所有部分的总能量使用成本求和以确定总路线能量成本，并且对在当前位置和目的地之间包含不同部分的多个路线重复该求和步骤。该说明性方法另外包括向驾驶员显示具有最低总路线能量成本的路线。在第三个说明性实施例中，机器可读的存储介质存储有当执行时使处理器执行方法的指令，该方法包括建立可在其上运行多个模拟车辆的道路网络模型。该典型方法还包括建立将在道路网络模型上运行的多个场景，在这些场景下车辆驾驶状况有所改变。此外，该说明性方法包括接收用于在道路网络模型上的多个场景中的至少ー个中运行的多个模拟车辆的能量使用相关数据并且计算每个车辆的总能量消耗。同样，该说明性方法包括重复该接收和计算步骤以确定道路网络模型的多个元素和场景怎样影响车辆能量消耗。
图I显示了燃料效率测试程序的说明性示例；图2显示了道路网络模型程序的说明性示例；图3显示了场景建立程序的说明性示例；以及图4显示了能量消耗确定程序的说明性示例。
具体实施例方式根据需要，本说明书中公开了本发明具体的实施例；但是，应理解公开的实施例仅为本发明的示例，其可以多种替代形式实施。图纸无需按比例绘制；一些特征可放大或缩小以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。开发用于低成本的行驶路线和剰余能量行驶距离的算法的ー种方法是估算车辆的实际燃料消耗。这种计算能使车辆具有能导致显著的节约燃料和行驶时间的特点。由于数字系统的优点，存在大量可用于车辆电子部件的能影响排放、能量消耗和行驶时间的输入。利用这类数据将最终导致消费者的成本节约。交通模拟工具帮助再现现实生活中的交通和驾驶员行为。能分析不同的场景以理解实际燃料经济性中最重要的影响因素(influencers)。还能使用交通模拟而估算不同交通和道路状况下的能量消耗。该说明性实施例反映了用于嵌入式(embedded)和基于云计算(cloud-based)的应用程序的软件模块的开发，其接收例如驾驶员特征、道路拓扑、车辆特征、天气、交通等输入并且输出能量消耗用于路线最优化和剰余能量行驶距离计算。这也使得能够实现嵌入式平台(例如SYNC)和移动平台(例如智能手机和云计算中基于网络的应用程序)上的应用程序。该说明性实施例能使车辆具有通过显示剰余能量行驶距离的实际估算能去除行程范围忧虑并且还通过显示低能量路线而确保最好的燃料经济性的特点。该说明性实施例包括从数字格式的可用外部数据计算实际燃料消耗的实验方法。使用该数据格式的可用外部数据用作为交通模拟器(称为VISSIM)的输入，该模拟器能产生逼真的道路循环(drive cycle) 0道路循环然后输入至动カ传动系统模拟以计算特定车辆沿具体路线的能量。统计分析整组车辆的能量以得到沿该路线的平均能量消耗和期望的区间能量消耗。引入从道路循环计算能量的称之为modeFrontier的方法并且其使能量消耗分析更简单并且更适合于嵌入式处理器和基于云计算的应用程序。使用车辆模拟程序(sCVSP，simulink-Corporate Vehicle Simulation Program)向四维能量表输入能量值，其维度是车重、车速、道路坡度以及附件负载。来自VISS頂道路循环的实际道路坡度和车辆加速度组合成单个变量以在表格中使用。在所有的模拟驾驶中只有速度和车辆加速度改变，所以表格分成姆个附件负载和车重的子表格。对于姆个子表格以速度和道路坡度维度创建三次样条表面(cubic spline surface)以更加精确地估算燃料消耗。
sCVSP也用于计算车辆处于具体的重量、道路坡度和速度时能达到的最大加速度。将此手动输入VISSM以作为加速度曲面。如果这个曲面不正确，要么车辆完成的加速度太大要么从未足够大而出现最大车辆加速度。VISSM是能分析在约束(例如车道配置、交通组成、交通信号、公共交通站等)下个人和公共交通运转的模拟包，其为用于基于运输工程学评估各种替代方案和设计效能度量(measures of effectiveness)的有效エ具。VISSM可在多种交通运输问题设置中作为有用的工具而使用。下面的清单提供了之前的VISSIM应用的选择性概述 信号优选逻辑(signal priority logic)的开发、估算和调整。 在协调的并激活的交通信号的组合网络中估算和优化交通运转。
将轻轨集成入郊区街道网络的可行性和交通影响研究。 低速交织区和并流区的分析。 容易比较包括信号化并且受停车标志控制的十字路ロ、环状交叉路ロ(roundabout)以及分层道路交汇处(grade separated interchange)的设计选择方案。 用于轻轨和公共汽车系统的复杂车站布局的容量和运转分析。 由于其嵌入式(built-in)动态分配模型，VISS頂能回答依赖于路线选择的问题，例如可变信息标志的影响或者将交通改造成为规模达到中等规模城市的社区网络的可能性。 对街道或建筑物中人流量的建模和模拟允许有广泛的新应用。VISSIM还能模拟和显现道路交通和行人之间的相互影响。交通模拟器是微观的车辆交通流量模拟模型，该模型包括跟车(car following)和车道改变逻辑。信号状态发生器是信号控制软件，其在离散的时间步长(time step)基础上(低至1/10毎秒)集中来自交通模拟器的探測器信息。它然后确定随后时间步长的信号状态并且将此信息返回至交通模拟器。交通模拟模型的准确度主要取决于车辆建模的质量，例如移动车辆穿过该网络的方法论。与使用恒定速度和确定性的跟车逻辑的不太复杂的模型相反，VISSIM使用WIEDEMANN开发的心理身体(psycho-physical)驾驶员行为模型。此模型的基本原理是移动较快的车辆的驾驶员接近移动较慢的车辆时在他达到他的个人感知阈值时开始减速。由于他不能精确判断其它车辆的速度，他的速度将下降到那个车辆的速度以下直到他在达到另ー个感知阈值后开始再次轻微加速。这导致了加速和減速的重复步骤。速度和间隔(spacing)阈值的随机分布再现了个人驾驶员的行为特征。VISSIM的交通模拟器不仅允许多个车道上的驾驶员在对前面的车辆(默认为4辆)作出反应，而且还考虑到邻近行驶车道上的相邻车辆。逼近交通信号时驾驶员的机敏度在停车线100米内有所増加。下面列出ー些VISS頂模型输出驾驶员车辆(driver-vehicle)单元的行为 心理-身体的感知阈值a.估算距离的能力b.激进性(aggressiveness)
c.驾驶员的记忆カ籲基于当前速度、期望的速度、以及激进性的实际加速度/减速度 基干天气、日光和驾驶员偏好的附件使用 驾驶员-车辆单元的相互依赖 用于定义引领车辆和跟随车辆之间关系的规则 用于定义邻近行驶车道中车辆之间的关系的规则 用于定义处于十字路口和交通信号处的行为的规则 实际的速度和加速度
驾驶员-车辆单元相对于道路的行为 速度限制 车道数量 驾驶员-车辆单元相对于交通的行为 具有速度限制、车道和坡度的道路模型 道路模型中车辆的量(volume) 车辆长度、最高速度和最大加速度的分布 交通控制装置、时间等模拟器描述现实生活中交通场景和驾驶行为的能力对理解影响电池电动车辆的能量消耗的不同的道路或交通或驾驶员特征非常有用。sCVSP是用于车辆性能和燃料经济性建模及模拟的公司标准工具。其中它的主要特点为 在福特车辆程序上设置性能和燃料经济性目标。 模型架构和子系统接ロ允许子系统和组件模型基于车辆硬件而交换。全局总线(global bus)能使车辆系统控制器(VSC, vehicle system control)和车辆组件之间通信。 包括在数年内已经开发的并且用测试数据证实的大量系列的组件模块。 包括大量的车辆和组件參数数据库。可校准并优化这些參数以改善车辆性能。 由公司范围的流程支持以产生用于新项目的车辆和组件參数数据。 包括标准测试管理和报告产生能力以允许设计工程师理解组件、子系统和车辆的行为。 可由用户扩展的特点和能力a.新模型能添加至现存的函数库(library)b.能添加具有新模型的新函数库为了在BEV中具有用于预测剰余能量行驶距离的即时(on-line)能力，提前计算sCVSP能量使用结果并记录在下文所显示的表格中。表格中的每个条目是对于给定速度、カロ速度、地面坡度、附件负载和车重的移动カ需要的功(瓦吋/英里)。车重被简化并且由车内的乘客数量參数化(假设ー个乘客是150磅)。提供在电池端子和车轮处的功。前者的值包括动カ传动系统中的附加损失但不包括电池中的附加损失。在计算中大的表格简化为具体accLoad和乘客数量的独立2维子表格。子表格还剩下％坡度和车速两个变量，其为单个道路循环期间改变的仅有变量。子表格进ー步简化为通过％坡度和车速衡量的三次样条表面。sCVSP计算的值变成表格中每个值的角节点(corner node)。这些三次样条表面然后用于根据道路循环估算电力，而将车辆加速度和实
际的道路坡度组合成单％坡度值。
权利要求
1.一种计算机可执行的方法，包括将路线分成具有相同或相似能量使用影响特征的多个部分；基于每部分的一个或多个能量使用影响特征而向所述部分分配总能量使用成本；对构成路线的所有部分的所述总能量使用成本求和以确定总路线能量成本；对于在当前位置和目的地之间由不同部分构成的多个路线重复所述求和步骤；以及向驾驶员显示具有所述最低总路线能量成本的路线。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述能量使用影响特征包括道路类型。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述能量使用影响特征包括速度限制。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述能量使用影响特征包括坡度。
全文摘要
本发明公开了一种用于估算电力使用的方法和装置，该方法为计算机可执行的方法，该方法包括建立可在其上运行多个模拟车辆的道路网络模型。该方法还包括在该道路网络模型上建立多个场景，在该场景下驾驶状况有所改变。该说明性方法包括接收在该道路网络模型上的多个场景中的至少一个中运行的多个模拟车辆的能量使用相关数据。该方法进一步包括计算每个车辆的总能量消耗。此外，该方法包括重复该接收和计算步骤以确定该道路模型的多个元素怎样影响车辆的能量消耗。
文档编号G06F19/00GK102955899SQ20121028075
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月8日 优先权日2011年8月11日
发明者佩里·罗宾逊·麦克尼尔, 爱德华·安德鲁·弗雷特, 马克·约翰·詹宁斯, 奥莱格·由里维奇·古斯京, 布莱恩·彼得森 申请人:福特全球技术公司