在机动车辆中提供最优化燃料使用的指令的方法及装置 【技术领域】
本发明涉及在机动车辆中提供最优化燃料使用的指令的方法及装置。
背景技术
随着不断上升的燃料成本和机动车辆对环境的不利影响日益加强，许多机动车辆的用户关注以可能的最优方式使用机动车辆。这种最优化的使用优选地尽可能少地消耗燃料，而不限制舒适和安全。
因为机动车辆的用户仅通过其驾驶风格和机动车辆的正确操作能够对减少燃料消耗做出较大贡献，有利的是通过机动车辆的合适的设计促进这些作用。过去很显然提供单项信息如瞬时燃料消耗或平均燃料消耗不足以对驾驶行为具有持久影响以便以最优方式使用燃料。这尤其是因为当使用机动车辆时在各种参数之间的相互作用从而考虑单个参数不能产生满意的最优化。此外，只有熟悉机动车辆细节的专注用户才能够用单个可获得的信息以设计出实现较大燃料消耗减少的策略。
WO 00/07150公开了向机动车辆的用户提供建议的方法，其中在驾驶操作中监测和存储各种车辆内部因素，如车辆速度、变速杆位置、发动机转速、产生的加速度、加速器踏板和制动器踏板位置、方向盘位置、转向角速度及燃料消耗。此外，也考虑环境因素如行驶道路的坡度、速度限制、与前方行驶车辆的距离和速度差以及车辆的全球位置(global position)。基于获得的数据，在行程(journey)中每隔一定时间间隔向机动车辆的驾驶员提出该建议以便改进燃料使用。
然而，很明显许多驾驶员在行程中感觉到相应的指令会打断和分散注意力。此外，许多驾驶员感到被连续的指令“差来遣去(bossed around)”，特别是车辆的其他乘员也能察觉到相应的指令。
【发明内容】
本发明的目标包括提供最大程度地节省燃料而对用户没有不利影响的方法和/或装置。
通过本发明规定的步骤实现该方法的目标。本发明的有利的改进在本发明的其他技术方案中出现。
在根据本发明的方法的范围中，首先识别机动车辆的驾驶员。然后在行程中，确定多个依赖于驾驶员使用的参数并基于预定算法估计该参数，基于对所述参数的评估，执行指示相应的驾驶员使用燃料的预定方面的至少一个指标值(index value)的计算和更新，并以相关于驾驶员的方式存储至少一个指标值。然后基于一个或多个指标值输出最优化燃料使用的指令(在指标值为指令提供原因的前提下)。优选地仅在驾驶员的明确请求下执行输出。驾驶员因此不会在可能不合适的时间被连续的指令干扰，而是在行程中仅在明确地调出指令时接收指令。附加地可以在行程结束时(例如在发动机已关闭或点火钥匙已拔出之后)或在识别的驾驶员的下一个行程开始之前显示指令。
可以基于驾驶员携带的至少一个识别特征或是驾驶员固有的识别特征，如使用的点火钥匙和/或如驾驶员携带的识别发射器(identification transmitter)和/或基于驾驶员的生物特征来执行驾驶员的识别。
作为明确的识别特征的替代或附加，还可以基于对驾驶员地驾驶行为的分析识别驾驶员，这特别是在特定的点火钥匙因为由几个驾驶员使用而不足以作为识别特征时较为合适作为附加量度。具体地，可以基于加速器踏板和制动器踏板的触发速度(activation speed)及与存储值的比较，在行程开始之后相对快地进行用户识别。还可以使用根据本发明确定的指标值与存储值的比较以用于识别。
因为基于驾驶风格的用户识别不能完全安全地执行，有可能向驾驶员提供指示被系统首先识别出的用户和/或被认为是最可能的用户的信息，且驾驶员通过控制操作或未在特定时间执行控制操作来确认建议。
还可以基于驾驶员识别执行特定于驾驶员的舒适功能和/或安全功能。其示例包括广播节目的设置或另一个音乐源的选择，特别是CD或MP3及播放音量。以相同的方式，还可能对乘员舱的空调和通风进行设置，及对机动车辆、座椅装置、方向盘装置及踏板装置的控制特性和振动吸收特性进行设置。
为避免发送给用户过多的指令或信息，有可能提供赋予最优化燃料使用的指令加权值，指令的输出限制为相应的最重要指令的预定最大数值，例如限制在最多三个指令。根据信息的预定分类确定加权；然而，有可能使用指标值与相应的最优值的差作为尺度以便优先发送最重要的差。
本发明的一个改进是提供在每个行程开始时重置和在每个行程中重新计算的指标值。
或者，在本发明的一个优选实施例中，在特定驾驶员的行程之间可以存储指标值，在该情况中驾驶员可以在任何时间手动重置存储值。所有指标值的手动重置优选地与平均燃料消耗的显示的重置一起发生。指标值因此基于驾驶员的行为连续更新，在此背景中若车辆同时由另一个驾驶员使用是没有关系的，因为这些元素不属于第一个驾驶员。
在一个实施例中，燃料使用的一个或多个指标值的输出与使用车辆的其他驾驶员的比较值的说明(specification)一起发生和/或相比较于一个或多个指标值的预定最优值发生。试图通过比较值的显示激励驾驶员实现其他驾驶员的值或最优值。与其他驾驶员的比较值的对照比预定的理想值在心理上更具有激励效果，因为理想值常从开始就被认为是不可实现的。
基本上，本发明基于避免向驾驶员连续提供指令的构思。然而，在具体情形方面，例如切换行为、维持恒速、与前方行驶车辆维持足够间隔、在静止状态的较长时期中关闭驱动装置(drive device)、减少最大速度或避免短行程，直接相关于情形的指令是合适的，以便可以引起驾驶员执行具体的动作。为此，在本发明的范围内有可能在行程中作为依赖于驾驶员使用的参数的函数输出为节省燃料而采用推荐的控制动作的信号和/或指令。然而，这些基本上是易于理解的指令，优选地为点亮的符号的形式，例如请求接合更高挡位速度的符号。
指标值的一个或多个可以是驾驶行为的各种方面的如下值的一个或多个，在下文也称为“规程(discipline)”。
i)基于燃料消耗或作为绝对值计算的以g/km为单位的CO2排放指标值；
ii)描述车辆驾驶员以节气门开启较宽或完全开启或触发加速器踏板到较高程度来操作车辆的频度的WOT(全开节气门)指标值
iii)描述驾驶员触发制动器踏板的程度及触发制动器踏板的频度的制动指标值；
iv)描述驾驶员行驶的均匀性和可预测性的预测指标值；
v)描述驾驶员在静止状态以内燃发动机运行操作机动车辆的频度和持续时间的城镇交通指标值；
vi)描述车辆在高速公路上操作的速度范围相对于在空气动力学上的合适的速度范围的高速公路交通指标值；
vii)描述在车辆中的驾驶员用手动变速器操作发动机的转速范围的挡位速度变化指标值；
viii)描述驾驶员以冷发动机操作车辆的频度的短距离指标值。
用来确定指标值的参数可以是如下的值：行驶的距离、燃料消耗、加速器踏板的位置和/或触发速度、制动器踏板的位置和/或触发速度、车辆的速度和变速杆的位置和/或相对于车辆速度的驱动装置的转速，其中优选地包括所有这些值(或类似于这些值的测量值)。
此外，可以使用驱动装置的超速状态(overrun state)、驱动装置的怠速状态、驱动装置的温度、乘员舱的温度控制的温度预选、车窗升降器和/或天窗(sunroof)和/或折叠顶棚的位置这组参数中的至少一个参数以确定指标值。指标值随后可以用来得到用于用户的至少一个指令。为此，一个或多个指标值可以相比较于预定阈值，但更复杂的操作如以加权的方式考虑多个指标值也是可能的。
基于在任何情况下为机动车辆中设置的里程表提供的转速计信号来确定车辆行驶的距离和速度。优选地基于燃料喷射系统的控制单元可获得的数据确定燃料消耗。获得内燃发动机的转速对于控制单元正确测定燃料喷射量以便转速可以容易地确定来说是必需的。在当今机动车辆中加速器踏板常常体现为具有集成的角度传感器的电子加速器踏板，并向燃料喷射系统的控制单元提供对应于加速器踏板的位置的角度信号。在以规则的间隔执行的对电子加速器踏板的采样中可以确定加速器踏板的触发速度。以相同的方式，这还适用于在当今车辆中提供角度信号的制动器踏板，该角度信号特别用于触发防抱死制动系统和轨迹稳定系统(例如电子稳定程序ESP)。可以在手动变速器的变速杆处直接采样变速杆的位置，且来自变速器控制单元的信号可用在具有自动变速器或自动变速箱的机动车辆中。附加地或替代地，驱动装置的转速可以相关于该速度，据此还可以确定接合的挡位速度。
若加速器踏板的位置对应于低于车辆实际速度的车辆速度，可以从加速器踏板的位置得出驱动装置的超速状态。附加地或替代地，来自控制单元的预定燃料喷射量可以用于燃料喷射系统以便确定驱动装置是否在超速模式，其中不产生驱动扭矩而产生关联的阻力矩(drag torque)和制动作用(发动机制动)。通过离合器信号特别是结合变速杆的位置和/或驻车制动器的触发确定驱动装置的怠速状态。
有可能以此确定在驱动装置和下游连接的传动装置之间是否具有力传递连接。优选地在车辆的速度为零时只考虑怠速时间。
使用温度传感器确定驱动装置的温度。当外部温度低时，用户进行的乘员舱的温度控制的温度预选对用于冷却发动机的冷却水的加热速度和可能存在的补充加热装置具有影响。当外部温度高时，温度预选对可能存在的空调压缩机具有影响，空调压缩机在空调系统的范围之内用于冷却机动车辆的乘员舱且构成机动车辆的燃料消耗的相当大部分。
车窗升降器和/或天窗和/或折叠顶棚的位置对机动车辆的空气动力学具有直接影响并因此也可以用于确定以节省燃料的方式使用机动车辆的指令。此外，开启的车窗和/或开启的天窗还可以在机动车辆的乘员舱的温度控制中抵消加热系统或空调压缩机的作用，因此还可以对燃料消耗具有影响。
在本发明的优选实施例中，直接相关于燃料消耗的值，如加速器踏板的位置或制动器踏板的位置和驱动装置的转速，与从燃料消耗相关的值能够获得或单独确定的附加信息在逻辑上彼此结合以便能够向用户提供具体的使用指令，该具体的使用指令超过平均消耗或平均速度值的规格。
例如，加速器踏板的位置和制动器踏板的位置结合车辆的速度可以用来确定用户使用发动机制动器的频度以便在红灯前较慢地制动。因为燃料供应的完全停止通常发生在超速模式中，增加该驱动状态的使用可以节省燃料。
附加地或替代地，除了触发加速器踏板和/或制动器踏板的平均值，有可能确定用户是否频繁地强烈加速或制动，或是否使用节省燃料并具有缓和的加速过程和制动过程的均匀驾驶风格。确定的参数可以组合形成指标，其中例如基于预定算法执行平均值和标准偏差的加权以便获得用于用户的相应指令。
怠速状态提供有关用户是否还允许驱动装置在交通灯处的相对较长停止中或甚至在车辆停止时运行的信息。在这些情况中关闭驱动装置还能够节省燃料，因此根据本发明的方法可以提供针对此类情况的指令。
频繁的冷起动提供用户在很短距离使用机动车辆的指示，因此必须接受增加的燃料消耗。
在该方法的一个改进中，提供在至少包括行程开始和相关的行程结束的时间间隔中获得的参数。作为给用户的指令提供的信息的可靠性随着距离增大和驾驶频率增高而增加。若将以行程开始为开始以行程结束为结束的相应的完整行程包括在考虑中则是有利的。若可以估计较大数目的连续行程则是特别有利的。
该方法的又一个改进为在提供至少一个指令时考虑距离传感器装置的输出值。通过使用距离传感器装置有可能确定用户在前方行驶车辆之后行驶的距离，确定例如速度是否一致，及通过增加该距离以减少燃料消耗。
在该方法的又一个改进为在提供至少一个指令时考虑速度差传感器装置的输出值。基于速度差传感器有可能确定是否用户相对较频繁地以高速驾驶以接近前方行驶车辆，然后必须剧烈刹车以便避免碰撞，或是否用户选择以节省燃料的方式接近前方行驶车辆的速度，且若合适的话，在超速模式执行自身机动车辆的制动以便保持与前方行驶车辆的安全距离。这些特征不能仅从加速器踏板和制动器踏板的位置或触发速度获得，而是要求认识到前方行驶车辆的存在和驾驶风格。
该方法的又一个改进是考虑道路轮廓，具体地考虑正坡度、负坡度、弯度。用户必须使其驾驶风格适应道路轮廓的条件。在交通不拥挤的高速公路上的行程可以在较长的距离以恒速容易地执行，但即使用户尽很大努力也不可能在蜿蜒的山路上以恒速行驶。通过包括道路轮廓，具体地通过电子式的、由GPS支持的路径规划器，向用户提供的选择的指令可以更佳地适应实际驾驶情形。
该方法的又一个改进是可以确定行驶距离中的二氧化碳排放并显示为绝对值或路径相关的值。当使用相同的机动车辆或使用另一个机动车辆时，这有利于驾驶员自身的二氧化碳排放与其他驾驶员的比较。因此，在用户之间可以产生特定竞争效应，这可以用作进一步减少二氧化碳排放的激励。
根据本发明的另一方面，提供在具有设计为实施上述方法的控制单元的机动车辆中提供最优化机动车辆使用的指令的装置，该装置具有确定该方法所要求的值的传感器和具有向用户输出所确定的指令的至少一个输出装置。该装置优选地结合到机动车辆的用户信息系统中，在任何情况中在许多机动车辆中提供了用户信息系统以便可获得关于机动车辆的故障的指令。关于驾驶行为的指令优选地仅在用户具体的要求下提供。用来选择关联的指令的指标特别优选地在流程图中示出以便显示用户的驾驶行为的趋势。
【附图说明】
图1是解释根据本发明的方法的示意功能框图；
图2是解释确定指标值的一般过程的流程图；及
图3是解释确定预测指标值的方法的流程图。
【具体实施方式】
在下文参考附图通过示例更详细解释本发明。
根据图1，分析驾驶风格的系统10实施为在控制单元(未示出)中的独立功能块或机动车辆中单独的控制单元，该系统10通过数据线12与示意性示出的控制单元和与其连接的传感器通信，且可提供不同的信息。
关于驾驶员的个人相关信息可以通过驾驶员识别系统14提供，驾驶员识别系统14体现为指纹阅读器或虹膜扫描器的形式。该信息可提供到控制系统10和控制单元总成16，该控制单元总成16用来自动设置舒适功能和安全功能如根据特定于驾驶员的基础预设的机动车辆乘员舱的温度或驾驶员座椅和后视镜的位置。关于相应的驾驶员的信息可以用来调出存储在系统10中的指标值，所述信息还可以由驾驶员再次调出或用于更新或与新信息比较。
来自直接相关于机动车辆的驾驶模式的控制单元总成18的信息附加地可提供到系统10。该信息的示例包括瞬时的燃料消耗和在当前行程中累积的燃料消耗、加速器踏板和制动器踏板的触发状态、车辆的当前速度和平均速度。该信息可以用来确定机动车辆的当前工作状态。
关于发动机温度和空调温度的信息通过又一个控制单元总成20提供。控制单元总成20还配置为感测存在机动车辆的超速状态且基于控制单元(未示出)提供的用于体现为内燃发动机的驱动装置进行燃料喷射的信息不执行燃料喷射的时期。关于车窗升降器的位置和怠速状态的持续期的信息还从控制单元总成20传递到系统10。
传感器装置22包括确定与前方行驶车辆的距离的测距雷达和感测交通情况的环境摄像机。传感器装置22还具有全球定位系统(Global Positioning System，GPS)模块，GPS模块用于感测机动车辆在地球的位置且用于基于在GPS模块中存储的道路图确定道路轮廓。传感器装置22确定的信息通过数据线12传递到系统10。
在系统10中使用所提供的信息以作为在行程中适用的外围条件(peripheralconditions)的函数评估机动车辆的用户的驾驶风格。在该背景中，除了控制单元总成18提供的信息之外，特别是GPS模块提供的信息发挥重要的作用，因为驾驶行为已经较高程度地取决于道路轮廓而不是包括外部因素如交通密度。其他信息如当外部温度较高且开启空调系统时车辆升降器在开启位置也由系统10考虑，内燃发动机的转速相对于车辆的速度也是如此，以便从中能够获得用于用户的指令，这些指令涉及例如使用高挡位速度和内燃发动机的转速的相关减少或在空调系统运行时关闭车窗。使用输出单元24以文本信息或符号的形式通过系统10输出这种指令以及驾驶员自身驾驶行为相比较于机动车辆的其他用户的驾驶行为的比较值。在机动车辆中可以提供输出单元24以便提供指令，特别是关于临界工作状态的指令，且输出单元24由系统10使用以在用户调用时输出该指令。
例如根据下文的表格1可以产生指标值的比较输出：
规程 当前驾驶员 驾驶员2 驾驶员3 最优值 CO2(g/km) 150 160 140 120 WOT指标 1.5 2.0 3.5 5 制动指标 2.0 1.9 2.7 5 预测指标 1.3 1.4 4.1 5 城镇交通指标 1.9 2.7 2.7 5 高速公路交通指标 2.1 2.9 3.9 5 挡位速度变化指标 0.9 3.1 4.7 5 短距离指标 2.9 4.2 4.8 5
表1
基于以此方式确定的指标值，与最优值相差最大的指标值会导致指令的产生，例如：
“1.请在静止状态更频繁地关闭发动机”
“2.请在高速公路上减慢速度驾驶！速度减少20km/h可节省15g/km CO2”
在所述的示例实施例中，在单个规程中根据图2中所示的示意顺序优选地确定指标值。
为更好地比较，每个单独的指标值b标准化到具体的标准值范围，该范围在示例实施例中从0(相应的规程全部不满足)到5(相应的项目以最优的方式满足)延伸。这些值在值范围通过实心或空心点显示并执行舍入，如在44所示。
在a为2.4(参考步骤30)的值范围的中间区域中的值优选地预定为在指标值已重置之后的起始值。驾驶员因此具有一种“开始点数(starting credit)”且可以检测改进和退化。当改进发生时，值2.5及因此较快地达到实际可见三点的显示(圆形)而不是先前的两点，这试图激励驾驶员进一步改进其驾驶风格。
在行程中，在步骤32以周期性间隔评估驾驶规程以确定其是否高于或低于通常值或对应于通常值(若合适的话在具体的公差范围内)。取决于此，增量/减量di产生或设置为0且在步骤40增加到指标值中同时考虑符号，因此指标值相应地改变(在该示例中减少了0.3)。步骤40每隔例如500ms周期性地重复。在步骤42，以0.0至0.5的可允许的值范围对指标值b进行限制(值限幅)，因此累积的多余点数或不足点数限定在最优的驾驶风格和不利的驾驶风格。
当行程结束时(例如直接在发动机关闭之后)或响应于明确的控制动作(例如在车载计算机的显示器中调出具体页面)，若满足这种指令的准则，则根据步骤34，通过使用点系统显示指标值在步骤36输出当前指标值和/或在步骤38输出源自指标值的指令。基于点标度(dot scale)44优选地在步骤36中执行来自单个规程中的指标值的显示，在该情况中在各种规程中的点值和在所述规程中单个驾驶员实现的值若合适的话可以在对照表中彼此并排设置。
此外，或在显示器的另一个屏幕页面中，若至少一个指标值降到低于预定阈值或在预定时期上可测量出负趋势，有可能根据步骤38输出指令文本。
若发动机仍运行且仅响应于驾驶员干预输出值，则随后继续指标值的持续更新(未示出)。
作为确定指标值的示例图3详细示出确定预测指标值的算法。该值倾向于组成驾驶员驾驶均匀程度的量度。为此，从低通滤波速度信号v_filter(框54)(步骤68)减去传感器测量的当前车速v(框50)，并从该差确定绝对值(步骤56)。在60使用依赖于速度的函数对绝对值加权，然后减去理想值62。取决于差的绝对值是否超过理想值或低于理想值，在64从起始值70开始通过预定增减量增加或减少指标值。若差值和理想值对应在特定的窗口，在64不发生改变。