專利名稱：用于估算電力使用的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明中的說(shuō)明性實(shí)施例總體涉及用于估算電カ使用的方法和裝置。
背景技術(shù)：
估算車輛的實(shí)際燃料消耗對(duì)于開(kāi)發(fā)用于低成本行駛路線規(guī)劃(ixniting)和剰余能量行駛距離(distance-to-empty)的算法是有用的。這種計(jì)算能使車輛具有能導(dǎo)致顯著的節(jié)約燃料和行駛時(shí)間的特點(diǎn)。由于數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，存在大量的可用于車輛電子部件的能影響排放、能量消耗和行駛時(shí)間的輸入。交通模擬工具幫助再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活的交通和駕駛員行為。能分析不同的場(chǎng)景以理解不同狀況下的車輛行為。 市場(chǎng)調(diào)研顯示電池電動(dòng)車輛(BEV, battery electric vehicle)用戶最為擔(dān)心的是對(duì)行程范圍(range)的憂慮。本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施例能使車輛具有通過(guò)顯示剰余能量行駛距離的實(shí)際估算能去除對(duì)行程范圍的憂慮并且還通過(guò)顯示低能量路線而確保最好的燃料經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在第一說(shuō)明性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的方法包括建立可在其上運(yùn)行多個(gè)模擬車輛的道路網(wǎng)絡(luò)模型。該說(shuō)明性方法還包括建立將在道路網(wǎng)絡(luò)模型上運(yùn)行的多個(gè)場(chǎng)景，在這些場(chǎng)景下車輛駕駛狀況有所改變。同樣，該說(shuō)明性方法包括接收在道路網(wǎng)絡(luò)模型上多個(gè)場(chǎng)景中的至少ー個(gè)中運(yùn)行的多個(gè)模擬車輛的能量使用相關(guān)數(shù)據(jù)。該說(shuō)明性方法進(jìn)ー步包括計(jì)算每個(gè)車輛的總能量消耗。該說(shuō)明性方法另外包括重復(fù)該接收和計(jì)算步驟以確定道路網(wǎng)絡(luò)模型的多個(gè)元素和場(chǎng)景怎樣影響車輛能量消耗。在第二說(shuō)明性實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的方法包括將路線分成具有相同或相似的的能量使用影響特征的多個(gè)部分。此說(shuō)明性方法還包括基于每部分的一個(gè)或多個(gè)能量使用影響特征而向該部分分配總能量使用成本。此外，此說(shuō)明性方法包括對(duì)構(gòu)成路線的所有部分的總能量使用成本求和以確定總路線能量成本，并且對(duì)在當(dāng)前位置和目的地之間包含不同部分的多個(gè)路線重復(fù)該求和步驟。該說(shuō)明性方法另外包括向駕駛員顯示具有最低總路線能量成本的路線。在第三個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有當(dāng)執(zhí)行時(shí)使處理器執(zhí)行方法的指令，該方法包括建立可在其上運(yùn)行多個(gè)模擬車輛的道路網(wǎng)絡(luò)模型。該典型方法還包括建立將在道路網(wǎng)絡(luò)模型上運(yùn)行的多個(gè)場(chǎng)景，在這些場(chǎng)景下車輛駕駛狀況有所改變。此外，該說(shuō)明性方法包括接收用于在道路網(wǎng)絡(luò)模型上的多個(gè)場(chǎng)景中的至少ー個(gè)中運(yùn)行的多個(gè)模擬車輛的能量使用相關(guān)數(shù)據(jù)并且計(jì)算每個(gè)車輛的總能量消耗。同樣，該說(shuō)明性方法包括重復(fù)該接收和計(jì)算步驟以確定道路網(wǎng)絡(luò)模型的多個(gè)元素和場(chǎng)景怎樣影響車輛能量消耗。


圖I顯示了燃料效率測(cè)試程序的說(shuō)明性示例；圖2顯示了道路網(wǎng)絡(luò)模型程序的說(shuō)明性示例；圖3顯示了場(chǎng)景建立程序的說(shuō)明性示例；以及圖4顯示了能量消耗確定程序的說(shuō)明性示例。
具體實(shí)施例方式根據(jù)需要，本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了本發(fā)明具體的實(shí)施例；但是，應(yīng)理解公開(kāi)的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例，其可以多種替代形式實(shí)施。圖紙無(wú)需按比例繪制；一些特征可放大或縮小以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所以，此處所公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)用于低成本的行駛路線和剰余能量行駛距離的算法的ー種方法是估算車輛的實(shí)際燃料消耗。這種計(jì)算能使車輛具有能導(dǎo)致顯著的節(jié)約燃料和行駛時(shí)間的特點(diǎn)。由于數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，存在大量可用于車輛電子部件的能影響排放、能量消耗和行駛時(shí)間的輸入。利用這類數(shù)據(jù)將最終導(dǎo)致消費(fèi)者的成本節(jié)約。交通模擬工具幫助再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的交通和駕駛員行為。能分析不同的場(chǎng)景以理解實(shí)際燃料經(jīng)濟(jì)性中最重要的影響因素(influencers)。還能使用交通模擬而估算不同交通和道路狀況下的能量消耗。該說(shuō)明性實(shí)施例反映了用于嵌入式(embedded)和基于云計(jì)算(cloud-based)的應(yīng)用程序的軟件模塊的開(kāi)發(fā)，其接收例如駕駛員特征、道路拓?fù)洹④囕v特征、天氣、交通等輸入并且輸出能量消耗用于路線最優(yōu)化和剰余能量行駛距離計(jì)算。這也使得能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式平臺(tái)(例如SYNC)和移動(dòng)平臺(tái)(例如智能手機(jī)和云計(jì)算中基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序)上的應(yīng)用程序。該說(shuō)明性實(shí)施例能使車輛具有通過(guò)顯示剰余能量行駛距離的實(shí)際估算能去除行程范圍憂慮并且還通過(guò)顯示低能量路線而確保最好的燃料經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。該說(shuō)明性實(shí)施例包括從數(shù)字格式的可用外部數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際燃料消耗的實(shí)驗(yàn)方法。使用該數(shù)據(jù)格式的可用外部數(shù)據(jù)用作為交通模擬器(稱為VISSIM)的輸入，該模擬器能產(chǎn)生逼真的道路循環(huán)(drive cycle) 0道路循環(huán)然后輸入至動(dòng)カ傳動(dòng)系統(tǒng)模擬以計(jì)算特定車輛沿具體路線的能量。統(tǒng)計(jì)分析整組車輛的能量以得到沿該路線的平均能量消耗和期望的區(qū)間能量消耗。引入從道路循環(huán)計(jì)算能量的稱之為modeFrontier的方法并且其使能量消耗分析更簡(jiǎn)單并且更適合于嵌入式處理器和基于云計(jì)算的應(yīng)用程序。使用車輛模擬程序(sCVSP，simulink-Corporate Vehicle Simulation Program)向四維能量表輸入能量值，其維度是車重、車速、道路坡度以及附件負(fù)載。來(lái)自VISS頂?shù)缆费h(huán)的實(shí)際道路坡度和車輛加速度組合成單個(gè)變量以在表格中使用。在所有的模擬駕駛中只有速度和車輛加速度改變，所以表格分成姆個(gè)附件負(fù)載和車重的子表格。對(duì)于姆個(gè)子表格以速度和道路坡度維度創(chuàng)建三次樣條表面(cubic spline surface)以更加精確地估算燃料消耗。
sCVSP也用于計(jì)算車輛處于具體的重量、道路坡度和速度時(shí)能達(dá)到的最大加速度。將此手動(dòng)輸入VISSM以作為加速度曲面。如果這個(gè)曲面不正確，要么車輛完成的加速度太大要么從未足夠大而出現(xiàn)最大車輛加速度。VISSM是能分析在約束(例如車道配置、交通組成、交通信號(hào)、公共交通站等)下個(gè)人和公共交通運(yùn)轉(zhuǎn)的模擬包，其為用于基于運(yùn)輸工程學(xué)評(píng)估各種替代方案和設(shè)計(jì)效能度量(measures of effectiveness)的有效エ具。VISSM可在多種交通運(yùn)輸問(wèn)題設(shè)置中作為有用的工具而使用。下面的清單提供了之前的VISSIM應(yīng)用的選擇性概述 信號(hào)優(yōu)選邏輯(signal priority logic)的開(kāi)發(fā)、估算和調(diào)整。 在協(xié)調(diào)的并激活的交通信號(hào)的組合網(wǎng)絡(luò)中估算和優(yōu)化交通運(yùn)轉(zhuǎn)。
將輕軌集成入郊區(qū)街道網(wǎng)絡(luò)的可行性和交通影響研究。 低速交織區(qū)和并流區(qū)的分析。 容易比較包括信號(hào)化并且受停車標(biāo)志控制的十字路ロ、環(huán)狀交叉路ロ(roundabout)以及分層道路交匯處(grade separated interchange)的設(shè)計(jì)選擇方案。 用于輕軌和公共汽車系統(tǒng)的復(fù)雜車站布局的容量和運(yùn)轉(zhuǎn)分析。 由于其嵌入式(built-in)動(dòng)態(tài)分配模型，VISS頂能回答依賴于路線選擇的問(wèn)題，例如可變信息標(biāo)志的影響或者將交通改造成為規(guī)模達(dá)到中等規(guī)模城市的社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的可能性。 對(duì)街道或建筑物中人流量的建模和模擬允許有廣泛的新應(yīng)用。VISSIM還能模擬和顯現(xiàn)道路交通和行人之間的相互影響。交通模擬器是微觀的車輛交通流量模擬模型，該模型包括跟車(car following)和車道改變邏輯。信號(hào)狀態(tài)發(fā)生器是信號(hào)控制軟件，其在離散的時(shí)間步長(zhǎng)(time step)基礎(chǔ)上(低至1/10毎秒)集中來(lái)自交通模擬器的探測(cè)器信息。它然后確定隨后時(shí)間步長(zhǎng)的信號(hào)狀態(tài)并且將此信息返回至交通模擬器。交通模擬模型的準(zhǔn)確度主要取決于車輛建模的質(zhì)量，例如移動(dòng)車輛穿過(guò)該網(wǎng)絡(luò)的方法論。與使用恒定速度和確定性的跟車邏輯的不太復(fù)雜的模型相反，VISSIM使用WIEDEMANN開(kāi)發(fā)的心理身體(psycho-physical)駕駛員行為模型。此模型的基本原理是移動(dòng)較快的車輛的駕駛員接近移動(dòng)較慢的車輛時(shí)在他達(dá)到他的個(gè)人感知閾值時(shí)開(kāi)始減速。由于他不能精確判斷其它車輛的速度，他的速度將下降到那個(gè)車輛的速度以下直到他在達(dá)到另ー個(gè)感知閾值后開(kāi)始再次輕微加速。這導(dǎo)致了加速和減速的重復(fù)步驟。速度和間隔(spacing)閾值的隨機(jī)分布再現(xiàn)了個(gè)人駕駛員的行為特征。VISSIM的交通模擬器不僅允許多個(gè)車道上的駕駛員在對(duì)前面的車輛(默認(rèn)為4輛)作出反應(yīng)，而且還考慮到鄰近行駛車道上的相鄰車輛。逼近交通信號(hào)時(shí)駕駛員的機(jī)敏度在停車線100米內(nèi)有所増加。下面列出ー些VISS頂模型輸出駕駛員車輛(driver-vehicle)單元的行為 心理-身體的感知閾值a.估算距離的能力b.激進(jìn)性(aggressiveness)
c.駕駛員的記憶カ籲基于當(dāng)前速度、期望的速度、以及激進(jìn)性的實(shí)際加速度/減速度 基干天氣、日光和駕駛員偏好的附件使用 駕駛員-車輛單元的相互依賴 用于定義引領(lǐng)車輛和跟隨車輛之間關(guān)系的規(guī)則 用于定義鄰近行駛車道中車輛之間的關(guān)系的規(guī)則 用于定義處于十字路口和交通信號(hào)處的行為的規(guī)則 實(shí)際的速度和加速度
駕駛員-車輛單元相對(duì)于道路的行為 速度限制 車道數(shù)量 駕駛員-車輛單元相對(duì)于交通的行為 具有速度限制、車道和坡度的道路模型 道路模型中車輛的量(volume) 車輛長(zhǎng)度、最高速度和最大加速度的分布 交通控制裝置、時(shí)間等模擬器描述現(xiàn)實(shí)生活中交通場(chǎng)景和駕駛行為的能力對(duì)理解影響電池電動(dòng)車輛的能量消耗的不同的道路或交通或駕駛員特征非常有用。sCVSP是用于車輛性能和燃料經(jīng)濟(jì)性建模及模擬的公司標(biāo)準(zhǔn)工具。其中它的主要特點(diǎn)為 在福特車輛程序上設(shè)置性能和燃料經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)。 模型架構(gòu)和子系統(tǒng)接ロ允許子系統(tǒng)和組件模型基于車輛硬件而交換。全局總線(global bus)能使車輛系統(tǒng)控制器(VSC, vehicle system control)和車輛組件之間通信。 包括在數(shù)年內(nèi)已經(jīng)開(kāi)發(fā)的并且用測(cè)試數(shù)據(jù)證實(shí)的大量系列的組件模塊。 包括大量的車輛和組件參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。可校準(zhǔn)并優(yōu)化這些參數(shù)以改善車輛性能。 由公司范圍的流程支持以產(chǎn)生用于新項(xiàng)目的車輛和組件參數(shù)數(shù)據(jù)。 包括標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試管理和報(bào)告產(chǎn)生能力以允許設(shè)計(jì)工程師理解組件、子系統(tǒng)和車輛的行為。 可由用戶擴(kuò)展的特點(diǎn)和能力a.新模型能添加至現(xiàn)存的函數(shù)庫(kù)(library)b.能添加具有新模型的新函數(shù)庫(kù)為了在BEV中具有用于預(yù)測(cè)剰余能量行駛距離的即時(shí)(on-line)能力，提前計(jì)算sCVSP能量使用結(jié)果并記錄在下文所顯示的表格中。表格中的每個(gè)條目是對(duì)于給定速度、カロ速度、地面坡度、附件負(fù)載和車重的移動(dòng)カ需要的功(瓦吋/英里)。車重被簡(jiǎn)化并且由車內(nèi)的乘客數(shù)量參數(shù)化(假設(shè)ー個(gè)乘客是150磅)。提供在電池端子和車輪處的功。前者的值包括動(dòng)カ傳動(dòng)系統(tǒng)中的附加損失但不包括電池中的附加損失。在計(jì)算中大的表格簡(jiǎn)化為具體accLoad和乘客數(shù)量的獨(dú)立2維子表格。子表格還剩下％坡度和車速兩個(gè)變量，其為單個(gè)道路循環(huán)期間改變的僅有變量。子表格進(jìn)ー步簡(jiǎn)化為通過(guò)％坡度和車速衡量的三次樣條表面。sCVSP計(jì)算的值變成表格中每個(gè)值的角節(jié)點(diǎn)(corner node)。這些三次樣條表面然后用于根據(jù)道路循環(huán)估算電力，而將車輛加速度和實(shí)
際的道路坡度組合成單％坡度值。

權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的方法，包括將路線分成具有相同或相似能量使用影響特征的多個(gè)部分；基于每部分的一個(gè)或多個(gè)能量使用影響特征而向所述部分分配總能量使用成本；對(duì)構(gòu)成路線的所有部分的所述總能量使用成本求和以確定總路線能量成本；對(duì)于在當(dāng)前位置和目的地之間由不同部分構(gòu)成的多個(gè)路線重復(fù)所述求和步驟；以及向駕駛員顯示具有所述最低總路線能量成本的路線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述能量使用影響特征包括道路類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述能量使用影響特征包括速度限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述能量使用影響特征包括坡度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于估算電力使用的方法和裝置，該方法為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的方法，該方法包括建立可在其上運(yùn)行多個(gè)模擬車輛的道路網(wǎng)絡(luò)模型。該方法還包括在該道路網(wǎng)絡(luò)模型上建立多個(gè)場(chǎng)景，在該場(chǎng)景下駕駛狀況有所改變。該說(shuō)明性方法包括接收在該道路網(wǎng)絡(luò)模型上的多個(gè)場(chǎng)景中的至少一個(gè)中運(yùn)行的多個(gè)模擬車輛的能量使用相關(guān)數(shù)據(jù)。該方法進(jìn)一步包括計(jì)算每個(gè)車輛的總能量消耗。此外，該方法包括重復(fù)該接收和計(jì)算步驟以確定該道路模型的多個(gè)元素怎樣影響車輛的能量消耗。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102955899SQ20121028075
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者佩里·羅賓遜·麥克尼爾, 愛(ài)德華·安德魯·弗雷特, 馬克·約翰·詹寧斯, 奧萊格·由里維奇·古斯京, 布萊恩·彼得森 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司