專利名稱：用于提高燃料經濟性的車內顯示器的制作方法
技術領域：
本申請總體上涉及提高燃料經濟性的技術領域，更具體地，涉及用于訓練駕駛員提高燃料經濟性的系統(tǒng)。
背景技術：
現代交通運輸依賴不可再生的燃料運行，其面臨著燃料儲備耗盡、燃料費用上漲以及更嚴格的排放標準的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)使車輛擁有者和車輛制造商越來越意識到節(jié)約能源的必要性，同時也使過度的燃料消耗成為一個亟待處理的問題。許多引起過度的燃料消耗的因素涉及車輛的總重量、發(fā)動機容量、發(fā)動機和車輛的設計等。然而，過多的燃料消耗還與個人的駕駛習慣有關，而這方面常被人們所忽略。個人的駕駛習慣會隨時間而變化，并且分別在車輛加速和減速操作期間周期性地造成過度的油門動作和不恰當的制動。這種情況不僅會給車上的乘客帶來不適，還明顯地造成過多的燃料消耗，導致車輛燃料損耗。目前，互聯網和其它媒體提供了許多用來訓練駕駛員的訓練材料和課件。然而，這些材料都沒有提供有效的控制油門和剎車踏板的方法來提高燃料經濟性。平穩(wěn)地控制油門和穩(wěn)定地剎車制動是可教的技能，其可以通過正確的教程被學會。因此，教導和訓練駕駛員來提高燃料效率還存在改進的空間。一種解決方案是采用實時駕駛指導或實時教學的方式，因此需要一種在車內可以操作的駕駛員訓練系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以實現實時學習，從而提高車輛的整體燃料經濟性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一實施例描繪了一種用于車輛的視覺反饋系統(tǒng)。車輛包括內燃發(fā)動機，該內燃發(fā)動機連接至操作控制裝置和發(fā)動機加速度報告儀，該操作控制裝置可用來改變發(fā)動機的速度，該發(fā)動機加速度報告儀報告發(fā)動機加速度的量。該操作控制裝置和所述發(fā)動機機加速度報告儀與創(chuàng)建控制裝置相連接，該創(chuàng)建控制裝置根據發(fā)動機加速度的變化在視覺顯示器上生成視覺圖像。該創(chuàng)建控制裝置因而在視覺顯示器上的扇形區(qū)域內生成鐘擺圖像。該鐘擺圖像配置成響應于發(fā)動機加速度報告儀報告的發(fā)動機加速度的量而擺動。本發(fā)明的另一實施例公開了一種在車輛加速操作時用于提高車輛燃料經濟性的方法。車輛包括內燃發(fā)動機，該方法包含激活車輛內部的視覺反饋系統(tǒng)。該方法進一步包括，通過操作控制裝置來加速和改變發(fā)動機的速度。進一步地，發(fā)動機機加速度報告儀報告發(fā)動機的加速度的量并通過創(chuàng)建控制裝置在視覺顯示器上顯示加速度的量的改變。隨后，與操作控制裝置和發(fā)動機機加速度報告儀相連接的創(chuàng)建控制裝置生成扇形區(qū)域內的鐘擺圖像，該鐘擺圖像響應發(fā)動機機加速報告儀報告的發(fā)動機加速度的量擺動。


下面描述的附圖提出并且說明本發(fā)明的多個示例性實施例。在全部附圖中，同樣的附圖標記用于標示同樣或類似功能的元件。附圖本質上為示例性的并且不按比例繪制。圖1為用于提高燃料經濟性的車內視覺顯示系統(tǒng)的示例性實施例的原理圖。圖2A是根據本發(fā)明的示例性車內視覺顯示器在車輛沒有加速度時描繪鐘擺在扇區(qū)的中心。圖2B是根據本發(fā)明的示例性車內顯示器在高速公路駕駛時描繪鐘擺向右擺動并且車輛在節(jié)省燃料的范圍內加速。圖2C是根據本發(fā)明的示例性車內顯示器在城市駕駛時描繪鐘擺向左擺動并且車輛在節(jié)省燃料的范圍內減速。圖2D是根據本發(fā)明的示例性車內顯示器描繪鐘擺向右擺動并且車輛在超出節(jié)省燃料的范圍加速。圖3是根據本發(fā)明的用于訓練駕駛員提高燃料經濟性的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式參考附圖作出下面的詳細說明。示例性實施例用于說明本發(fā)明的主題，而不限定其范圍，范圍由權利要求限定。鐘述總體上，本發(fā)明描述了用于車內系統(tǒng)的在駕駛時提高燃料經濟性的方法和系統(tǒng)。為此，該系統(tǒng)采用視覺顯示器作為系統(tǒng)的一部分。該視覺顯示器連接至車輛的操作控制裝置，在車輛操作時，其產生要顯示的操作控制裝置的變化的圖形化表示。該圖示的變化是掃過扇形形式的區(qū)域的鐘擺的形式，其具有為高效率的加速和減速操作限定的部分，該操作消耗最適宜的燃料。也為掃過的表示在類似的加速和減速操作期間燃料消耗過多的區(qū)域定義低效率的部分。聲音反饋可輔助當鐘擺從一部分跨到另一部分區(qū)域時的狀況。示例性實施例圖1示意性地描述了一種示例性車內視覺反饋系統(tǒng)100。系統(tǒng)100總體上包括內燃發(fā)動機102，該內燃發(fā)動機102連接至操作控制裝置104，操作控制裝置104配置為通過增加或減小發(fā)動機的速度來控制發(fā)動機的操作。發(fā)動機加速度報告儀106與發(fā)動機102鏈接，其配置為不斷地報告發(fā)動機102的加速度的量。創(chuàng)建控制裝置110通過計算模塊108連接到發(fā)動機加速度報告儀106和操作控制裝置104，其為視覺顯示器114提供輸入。這些輸入能夠通過創(chuàng)建控制裝置110將發(fā)動機的加速度方面顯示給駕駛員116，該創(chuàng)建控制裝置110配置用來生成視覺圖像。進一步地，創(chuàng)建控制裝置110還包括形成聲音信號的裝置，其配置為聲音反饋118來補充視覺顯示器114。系統(tǒng)100內部還配置有儲存所有初步和最終的數據的存儲器112，該存儲器112可以與計算模塊108、創(chuàng)建控制裝置110和視覺顯示器114鏈接。上述提到的鏈接和連接可以通過電纜實現。系統(tǒng)100內的操作控制裝置104是與發(fā)動機102連接的單元，其配置為需要時使發(fā)動機102速度改變，從而使車輛加速或者減速。更具體地，操作控制裝置104配置為可由駕駛員116來操縱，其可以是本領域已知的裝置，比如油門踏板、節(jié)氣門控制單元、操縱桿等。這些裝置由于它們的廣泛常規(guī)應用，被本領域技術人員所熟知，因此不再做進一步討論?？梢园凑粘Ｒ?guī)的方式將某些接近或者位置傳感器配置成它們檢測操作控制裝置104的操作位置，隨后將位置的數據提供給計算模塊108。發(fā)動機加速度報告儀106是基于微處理器的裝置，其配置為發(fā)揮計算和報告單元的功能，計算發(fā)動機102的加速度的量并報告。發(fā)動機加速度報告儀106還包括用于接收輸入信號并向計算模塊108傳送各種指令的已知類型的合適的輸入和輸出電路。另外，發(fā)動機加速度報告儀106配置用于不斷地或者在特定的預先設定好的時間間隔內報告發(fā)動機102的加速度，該時間間隔通過邏輯子系統(tǒng)(未示出)自動設定，或者由駕駛員116設定。在本發(fā)明的一實施例中，可以配置有速度數據傳感器，該速度數據傳感器與車輛速度計一起不斷地測量車輛的速度。通過這種安排測到的速度相關信息也可以形成用于發(fā)動機加速度報告儀106的原始數據來計算速度變化率?？梢酝ㄟ^發(fā)動機加速度報告儀106裝有的計時器(未示出)輔助計算該速度變化率，從而形成用于車輛加速度的計算和報告的輸入和基礎?？梢岳斫?，在這樣安排之下發(fā)動機加速度報告儀106不需要與發(fā)動機102鏈接。在另一實施例中，轉速計可以替代速度數據傳感器的功能，該轉速計可以測量發(fā)動機在單位時間的轉動次數。另外，轉速計也可以配置用來將速度相關的輸入提供給發(fā)動機加速度報告儀106。加速度相關的信息從而可以在在計時器的協(xié)助下，通過計算模塊108被處理和報告，最后傳送給創(chuàng)建控制裝置110。燃料測量儀(未示出)也可以并入發(fā)動機102的進氣口，該燃料測量儀可以不斷地監(jiān)測和測量燃料進入車輛燃燒室的流量和數量。與燃料測量儀一起還可以相應地放置有傳感單元，用來精確檢測和報告燃料的流量和數量。然后獲取燃料消耗量的分析，相應的數據隨后直接供應給計算模塊108。根據這些獲得的數據，可以計算出車輛的燃料經濟性。系統(tǒng)100包括的計算模塊108是一種基于微處理器的裝置，其包括一個或多個處理器來處理來自操作控制裝置104、發(fā)動機加速度報告儀106和燃料測量儀的輸入信號。通過從燃料測量儀得到的燃料消耗值，計算模塊108配置成通過檢索存儲器112儲存的計算方法來計算出燃料經濟性值。此外，計算模塊108適用于將報告的加速度值、燃料經濟性值和操作控制裝置104的位置轉換成兼容的格式。通過創(chuàng)建控制裝置110 (后面闡述)，使取決于操作控制裝置104的位置并與計算出的燃料經濟性相關的加速操作的這種兼容格式的描繪從而成為可能。進一步地，具有非永久性儲存單元的功能的RAM(隨機存儲器)及/或ROM (直讀存儲器)，連同相關的輸入和輸出總線，也配置在計算模塊108中，提供暫時的記憶和儲存功能。如上面討論的，系統(tǒng)100中的存儲器112配置為與計算模塊108、創(chuàng)建控制裝置110和視覺顯示器114鏈接，其儲存并維護所有的計算值、可變的格式、計算方法、顯示配置、聲音反饋等。存儲器112還可以包括雙份非永久性存儲器或永久性存儲器，使其可以同時既短暫也永久地儲存信息。由于操作控制裝置104的位置改變造成燃料消耗量隨時間而變化，消耗的燃料量適用于通過燃料測量儀不斷地被檢測。這種不斷的傳感尤其使相應的燃料經濟性能夠通過計算模塊108計算?？梢愿鶕蚣铀俣入S時間變化造成的燃料消耗水平的變化不斷更新如此計算出的總體燃料經濟性。這些數據的不斷更新通過創(chuàng)建控制裝置110顯示到視覺顯示器114上。因此，燃料經濟性如此計算的值、加速度和操作控制裝置的位置配置為形成創(chuàng)建控制裝置110的輸入，而創(chuàng)建控制裝置110進而適用于處理這些值，并在視覺顯示器114上生成圖像。相對于預定義的視覺范圍，該圖像在視覺范圍內表示燃料消耗速度的變化。更具體地，創(chuàng)建控制裝置110是類似計算模塊108結構的裝置，并且其適用于處理來自計算模塊108的輸入信號，并將它們轉換成視覺顯示器114可讀的格式。這種轉換通過創(chuàng)建控制裝置110內配置的邏輯算法協(xié)助實現，其可以分析和處理這種原始信號，使其被人所感知和理解?；蛘?，可以在創(chuàng)建控制裝置110內安裝用途特定的軟件，并且配置為讀取經計算模塊108計算的輸入的加速度值、操作控制裝置的位置和燃料經濟性格式，然后將它們轉換成相關的模擬。這種模擬是圖像的變化，如上所述，涉及預定義的視覺范圍。進一步地，在視覺顯示器114顯示時，這種模擬可適于被駕駛員116理解。視覺顯示器114可以是IXD顯示器或者是觸摸屏用戶界面，可使其與車內其他功能部件相獨立，或者也可將視覺顯示器114集成到車內已存在的駕駛員界面，用預先安裝好的界面啟用。定位在儀表板上，該視覺顯示器114配置在處于駕駛員116的最佳觀察距離。作為對視覺顯示器114的補充，創(chuàng)建控制裝置110還包括用于創(chuàng)建聲音信號的設備。因此，為了駕駛員116可以聽見聲音反饋118，車內現有的揚聲器輸出可與創(chuàng)建控制裝置110鏈接。該創(chuàng)建控制裝置110處理來自發(fā)動機加速度報告儀106和操作控制裝置104的輸出，可以配置為揚聲器提供輸入，該揚聲器進而提供聲音反饋118，其配置為聽覺信號作為輸出。通過揚聲器獲得的這種輸出可以是音調或者音樂的形式，其與視覺顯示器114同步播放或根據檢測到的加速度變化播放?；蛘?，某些輸出可配置為有聲的命令用來指導駕駛員116改正駕駛習慣?？蛇x設備可以使駕駛員116能夠在激活聲音反饋118和取消激活聲音反饋118之間相互切換。上面所述的圖像，適于根據車輛加速度的改變而變化，駕駛員116通過操作控制裝置104來控制加速度。另一方面，預定義的視覺范圍是加速時為了實現最佳燃料經濟性要保持的范圍，加速度是正值和負值，即減速。按照如上所述，如圖2A所示，本發(fā)明運用鐘擺210的圖像。創(chuàng)建控制裝置110相應地配置為在扇形區(qū)域內生成鐘擺210的圖像，該扇區(qū)是預定義的視覺范圍，其涵蓋了鐘擺210的擺動。鐘擺210配置為響應于發(fā)動機加速度報告儀106報告的發(fā)動機102的加速度的量而擺動，并在視覺顯示器114上的預定義的視覺范圍內擺動。這種擺動描繪發(fā)動機102的加速度的變化，預定義的視覺范圍描繪加速和減速區(qū)域。更具體地，預定義的視覺范圍是預定義的燃料經濟性范圍。在同一圖中，描繪的兩部分扇區(qū)配置為包括城市部分和高速公路部分。相應地，小的扇區(qū)代表城市經濟性范圍206，并提供城市加速限度204’和城市減速限度204，大的扇區(qū)代表高速公路經濟性范圍208，并提供高速公路加速限度202’和高速公路減速限度202。減速方向212和加速方向212’描繪出鐘擺擺210可能擺動的方向，其分別代表車輛的減速和加速。具體地，圖2A描繪了鐘擺210處在扇形區(qū)域中心時的狀態(tài)。這種狀態(tài)是操作控制裝置104和鐘擺210的原始位置，也表示發(fā)動機102沒有加速度。相應地，發(fā)動機加速度報告儀106同樣報告沒有加速度。圖2B說明了發(fā)動機102已啟動并且駕駛員通過改變操作控制裝置104來加速時的狀態(tài)。圖中顯示鐘擺210穿過了城市加速限度204’，但其落在高速公路加速限度202’的范圍內。這種情況表示該加速度不適合在城市內經濟地運行，然而有利于高速公路駕駛。圖2C是系統(tǒng)100的示例性實施例示意圖，描繪了鐘擺210朝著減速方向212擺動，但是鐘擺210落在城市經濟性范圍206和高速公路經濟性范圍208之內，使得這種狀態(tài)有利于在城市或者聞速公路上減速。圖2D示例性說明了鐘擺210超過城市加速限度204’和高速公路加速限度202’，使得這種狀態(tài)不適合在城市內或者高速公路上經濟駕駛。這種狀態(tài)可以定義為硬加速。類似地，在減速操作時，鐘擺210超過城市減速限度204和高速公路減速限度202，也同樣是不經濟的，也可以被定義為硬減速。用扇形區(qū)域描繪預定義的燃料經濟性范圍，應該理解，鐘擺210配置為，若發(fā)動機102的加速或減速量超出了預定義的燃料經濟性范圍，則擺動到扇形區(qū)域的外面。視覺顯示器114上對燃料消耗變化的這種描繪能夠使駕駛員為了經濟駕駛而保持控制操作控制裝置104。因此系統(tǒng)100訓練和賦予駕駛員更好的駕駛能力。如上所述，以上說明的系統(tǒng)100生成設計用來幫助駕駛員提高燃料經濟性的視覺顯示114。系統(tǒng)100因此根據圖3描述的方法300來運行，具體描述如下。在步驟302，駕駛員116激活車內視覺反饋系統(tǒng)100。這種激活可以通過位于車輛內的手動輸入處理啟動，也可以在開始車輛操作時自動啟動。進一步，在步驟304，駕駛員116通過操作控制裝置104使發(fā)動機102加速并且改變發(fā)動機102的速度。在接下來的步驟306，發(fā)動機加速度報告儀106報告發(fā)動機102的加速度的量，發(fā)動機加速度報告儀106連接至發(fā)動機102，不斷地監(jiān)測加速度值。通過發(fā)動機加速度報告儀106報告的發(fā)動機加速度數據提供給計算模塊108。隨后，計算模塊108將原始加速度數據轉化成創(chuàng)建控制裝置110可讀的兼容格式。在步驟308，裝在燃料進氣口的燃料測量儀不斷地監(jiān)測和測量發(fā)動機102所消耗的燃料，從而使計算模塊108能夠計算出發(fā)動機102的燃料經濟性值。在步驟310，如上面所述，與計算模塊108通信的創(chuàng)建控制裝置110通過與預定義的視覺范圍相關的圖像設置加速度的變化以及加速度的量。作為預定義的燃料經濟性范圍的預定義的視覺范圍通過扇形區(qū)域描繪。更具體地，在步驟312，創(chuàng)建控制裝置110配置為顯示鐘擺210在扇形區(qū)域內擺動的圖像。在步驟314，實現描繪發(fā)動機102加速度的量的變化的、由駕駛員116通過操作控制裝置104控制的鐘擺210的擺動。在視覺顯示器114上相應地獲得的圖像，該圖像配置為可被駕駛員116理解并能使他得到更好的駕駛技能。聲音反饋118可以在鐘擺210從一個扇區(qū)跨越到另一個扇區(qū)的狀況下，或者鐘擺圖像擺到扇形區(qū)域外的狀況下，輔助使駕駛員116注意到硬加速或者硬減速的情況，而無需觀察視覺顯示器114。該示例性反饋可配置為鈴聲、聲音指令、連續(xù)的蜂鳴音，不同的音調配置為與加速度的變化等直接相關。在另一實施例中，系統(tǒng)100可配置為便攜單元或裝備，在多個車輛之間提供簡單的轉移和安裝。本發(fā)明說明書已提出多個具體示例性實施例，但是本領域技術人員應該明白，在特定實施例和環(huán)境實施本發(fā)明的主題的過程中會自然地發(fā)生這些實施例的變型。還應該明白，這種變型和其它變型落入本發(fā)明的范圍內。無論這些可能的變型還是上面提出具體的示例都不用于限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明所主張的范圍僅由權利要求來限定。
權利要求
1.一種用于車輛的視覺反饋系統(tǒng)，所述車輛包括內燃發(fā)動機，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 操作控制裝置，其用于操作發(fā)動機使發(fā)動機的速度增加和減?。? 用來報告發(fā)動機加速度的量的發(fā)動機加速度報告儀； 視覺顯示器；以及 創(chuàng)建控制裝置，其用來生成用于視覺顯示器的視覺圖像，所述創(chuàng)建控制裝置連接至所述操作控制裝置和所述發(fā)動機加速度報告儀，所述創(chuàng)建控制裝置生成扇形區(qū)域內的鐘擺圖像，所述鐘擺圖像響應于所述發(fā)動機加速度報告儀報告的發(fā)動機加速度的量而擺動。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述扇形區(qū)域包括城市部分和高速公路部分。
3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果下列情況之一發(fā)生，則鐘擺圖像擺動到扇形區(qū)域之外: 發(fā)動機加速度的量超出預定義的燃料經濟性范圍；以及 發(fā)動機減速度的量超出預定義的燃料經濟性范圍。
4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括用來形成聲音信號的裝置，當鐘擺圖像擺到扇形區(qū)域之外時，所述創(chuàng)建控制裝置生成聲音信號。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當發(fā)動機加速度報告儀報告沒有加速度時，鐘擺圖像位于扇形區(qū)域的 中心。
6.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，加速度的量是正值和負值中的至少一個。
7.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操作控制裝置是油門踏板和節(jié)氣門控制裝置中的至少一種。
8.一種用于在車輛加速操作時提高燃料經濟性的方法，所述車輛包括內燃發(fā)動機，其特征在于，所述方法包括: 激活車內視覺反饋系統(tǒng)； 通過操作控制裝置使發(fā)動機的速度加速和改變； 通過發(fā)動機加速度報告儀報告發(fā)動機的加速度的量；以及 通過創(chuàng)建控制裝置在視覺顯示器上顯示加速度的量的變化，所述創(chuàng)建控制裝置連接至所述操作控制裝置和所述發(fā)動機加速度報告儀， 通過所述創(chuàng)建控制裝置生成扇形區(qū)域內的鐘擺圖像，所述鐘擺圖像響應于所述發(fā)動機加速度報告儀報告的發(fā)動機加速度的量而擺動。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述扇形區(qū)域包括城市部分和高速公路部分。
10.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，如果下列情況之一發(fā)生，則鐘擺圖像擺動到扇形區(qū)域之外: 發(fā)動機加速度的量超出預定義的燃料經濟性范圍；以及 發(fā)動機減速度的量超出預定義的燃料經濟性范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于包括發(fā)動機的車輛的視覺反饋系統(tǒng)，具體涉及一種用于提高燃料經濟性的車內顯示器，包括用于改變發(fā)動機速度的操作控制裝置。連接至發(fā)動機的發(fā)動機加速度報告儀報告發(fā)動機加速度的量。與操作控制裝置和發(fā)動機加速度報告儀相鏈接的創(chuàng)建控制裝置能夠根據發(fā)動機速度的變化在視覺顯示器上生成圖像。因此，創(chuàng)建控制裝置生成扇形區(qū)域內的鐘擺圖像，鐘擺圖像響應于發(fā)動機加速度報告儀報告的加速度的量而擺動。
文檔編號G09B19/16GK103218935SQ201310014698
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權日2012年1月24日
發(fā)明者杰夫·艾倫·格林伯格, 迪恩·門格爾, 賴斯·R·博德納爾, 桑婭·內馬圖拉希, 曾福林 申請人:福特全球技術公司