基于駕駛行為的汽車節(jié)油提醒系統(tǒng)的應(yīng)用

楊東風(fēng)，王宜海

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于駕駛行為的汽車節(jié)油提醒系統(tǒng)的應(yīng)用

楊東風(fēng)，王宜海

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文主要提出一種汽車節(jié)油提醒的方法及系統(tǒng)的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員的駕駛行為并對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行判斷，當(dāng)駕駛員處于非節(jié)油駕駛狀態(tài)時(shí)進(jìn)行警示并給出駕駛建議，從而幫助駕駛員改善駕駛習(xí)慣，達(dá)到汽車節(jié)油降耗的目的。本文針對(duì)不同的駕駛階段采取的判斷邏輯和提醒措施進(jìn)行闡述。

駕駛行為；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；提醒；節(jié)油

CLC NO.: U471.1 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2015)04-118-03

前言

我國(guó)是汽車生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，機(jī)動(dòng)車的持續(xù)和大幅增長(zhǎng)，將會(huì)給道路交通安全、能源消耗、環(huán)境保護(hù)等諸多方面帶來(lái)很大壓力。能源的日益緊張使汽車節(jié)能降耗問(wèn)題愈來(lái)愈被重視。影響車輛油耗的因素主要有六個(gè)方面，包括：車輛風(fēng)阻系數(shù)、車輛自重、發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、變速箱技術(shù)、車輛輪胎選取和駕駛習(xí)慣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，低效率的駕駛行為會(huì)造成碳排放和燃油消耗增加10%。針對(duì)改善駕駛習(xí)慣以降低油耗，可以通過(guò)電子技術(shù)，對(duì)駕駛員駕駛行為進(jìn)行干預(yù)，幫助駕駛員改善駕駛習(xí)慣，養(yǎng)成優(yōu)良的駕駛習(xí)慣，本文提供了一種及時(shí)提醒駕駛員當(dāng)前車輛處于非節(jié)油狀態(tài)的汽車節(jié)油提醒方法及系統(tǒng)。

1、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

節(jié)油提醒系統(tǒng)每隔設(shè)定的采樣周期獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、變速箱檔位、油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度；確定汽車處于起步階段、加速階段、勻速階段還是減速階段；針對(duì)各個(gè)行駛階段，判斷汽車是否處于非節(jié)油狀態(tài)，如果是，則發(fā)出對(duì)應(yīng)該行駛階段的提醒信號(hào)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員駕駛行為，針對(duì)特定的行駛狀態(tài)，判斷當(dāng)前汽車是否處于非節(jié)油狀態(tài)，并且在汽車處于非節(jié)油狀態(tài)的情況下，發(fā)出與行駛狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的提醒信號(hào)，對(duì)能夠造成油耗增加的駕駛行為進(jìn)行警示并給出駕駛建議，減小車輛油耗，同時(shí)增加駕駛的安全性。

系統(tǒng)原理框圖如下圖所示：包括有數(shù)據(jù)采集單元、控制單元和節(jié)油顯示單元，其中數(shù)據(jù)采集單元用于每隔設(shè)定的采樣周期獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、變速箱檔位、油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度。其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)陌l(fā)動(dòng)機(jī)控制器獲取；車速信息從車速傳感器獲取；檔位信息從變速箱控制器傳感器獲取，對(duì)于一些手動(dòng)檔車型由于沒(méi)有變速箱控制器，其當(dāng)前檔位可以通過(guò)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩計(jì)算，當(dāng)然計(jì)算精度會(huì)略有不足；油門開度和制動(dòng)踏板開度從油門踏板位置傳感器和制動(dòng)踏板位置傳感器獲取。節(jié)油顯示單元包括節(jié)油指示燈顯示屏，其中節(jié)油指示燈在司機(jī)處于非節(jié)油駕駛狀態(tài)時(shí)點(diǎn)亮，顯示屏可以通過(guò)文字等顯示具體狀態(tài)和原因?qū)Σ咝畔ⅰＶ甘緹艉惋@示屏可以集成在汽車儀表或者車載MP5中。系統(tǒng)還包括一個(gè)節(jié)油開關(guān)，司機(jī)可以自主選擇打開或者激活該系統(tǒng)。控制單元是系統(tǒng)的核心部件，將采集到的整車狀態(tài)信息經(jīng)過(guò)算法計(jì)算，判定是否處于非節(jié)油狀態(tài)并輸出給顯示單元進(jìn)行顯示。

2、系統(tǒng)工作過(guò)程

2.1 系統(tǒng)工作流程

如圖2所示，是節(jié)油提醒系統(tǒng)工作的流程圖，節(jié)包括以下步驟：

（1）每隔設(shè)定的采樣周期獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、變速箱檔位、油門踏板開度和制動(dòng)踏板開度。

（2）根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述車速，確定汽車處于起步階段、加速階段、勻速階段還是減速階段。

（3）當(dāng)汽車處于所述起步階段時(shí)，系統(tǒng)判斷汽車是否處于非節(jié)油狀態(tài)，如果是，則發(fā)出提醒信號(hào)。

（4）當(dāng)汽車處于所述加速階段時(shí)，系統(tǒng)判斷汽車是否處于非節(jié)油狀態(tài)，如果是，則發(fā)出提醒信號(hào)。

（5）當(dāng)汽車處于所述勻速階段時(shí)，系統(tǒng)判斷汽車是否處于非節(jié)油狀態(tài)，如果是，則發(fā)出提醒信號(hào)。

（6）當(dāng)汽車處于所述減速階段時(shí)，系統(tǒng)判斷汽車是否處于非節(jié)油狀態(tài)，如果是，則發(fā)出提醒信號(hào)。

2.2 駕駛階段判定流程

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不等于0（發(fā)動(dòng)機(jī)已啟動(dòng)）且車速小于設(shè)定車速閾值，則確定汽車處于起步階段，此車速閾值可以根據(jù)后期車輛標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行修改優(yōu)化。當(dāng)車速大于上述車速閾值并且加速度大于0，則確定汽車處于加速階段。當(dāng)計(jì)算出的加速度等于0，則確定汽車處于勻速階段。當(dāng)加速度是否小于0，如果是，則確定汽車處于減速階段。因?yàn)閷?shí)際中并不會(huì)出現(xiàn)加速度絕對(duì)為零的情況，加速度的計(jì)算結(jié)果是通過(guò)控制單元做過(guò)濾波處理后的結(jié)果，避免車速的微小波動(dòng)的影響。

2.3 起步階段

起步階段造成車輛油耗增加的駕駛行為主要有怠速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、高檔起步、大油門起步。當(dāng)汽車處于怠速階段時(shí)，獲取汽車處于怠速階段的時(shí)間，當(dāng)汽車處于怠速階段的時(shí)間大于設(shè)定的時(shí)間閾值時(shí)，說(shuō)明此時(shí)怠速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮并且顯示屏顯示怠速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是怠速時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而引導(dǎo)駕駛員駕駛汽車移動(dòng)或者熄火。

當(dāng)車速大于0，并且變速箱檔位未處于空檔、一檔或倒檔時(shí)，即意味著汽車當(dāng)前以高檔位（例如二檔、三檔甚至更高檔位）進(jìn)行起步，此時(shí)確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮，并告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是高檔位起步，從而引導(dǎo)駕駛員降檔。

當(dāng)車速大于0，并且油門踏板開度大于設(shè)定的油門踏板開度閾值時(shí)，即意味著汽車當(dāng)前以大油門進(jìn)行起步，此時(shí)確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮，并告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是大油門起步，從而引導(dǎo)駕駛員減少踩油門踏板的力度。

2.4 加速階段

加速階段造成車輛油耗增加的駕駛行為主要有檔位不合理、急加速等，汽車運(yùn)行的最佳檔位優(yōu)選地由查表獲得，其中包含發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和油門踏板開度與變速箱的最佳檔位對(duì)應(yīng)關(guān)系的二維表，可通過(guò)有限次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定。

詳細(xì)地，當(dāng)加速度大于設(shè)定的加速度閾值，即意味著汽車當(dāng)前以急加速狀態(tài)進(jìn)行加速，此時(shí)確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)顯示屏顯示急加速，告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是急加速，并引導(dǎo)駕駛員減少踩油門踏板的力度，以使加速度降下來(lái)。

當(dāng)變速箱檔位不是控制單元計(jì)算獲得的最佳檔位時(shí)，即意味著當(dāng)前檔位不合理，此時(shí)確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)顯示屏顯示檔位不合理，告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是檔位不合理，并引導(dǎo)駕駛員切換到最佳檔位。

2.5 勻速階段

勻速階段造成車輛油耗增加的駕駛行為主要是車速過(guò)高，當(dāng)車速大于設(shè)定的第二車速閾值時(shí)，即意味著汽車當(dāng)前以過(guò)高的車速進(jìn)行運(yùn)行，此時(shí)確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)顯示屏顯示車速過(guò)高，告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是車速過(guò)高，并引導(dǎo)駕駛員降速。

2.6 減速階段

減速階段造成車輛油耗增加的駕駛行為主要是急剎車，當(dāng)制動(dòng)踏板開度大于設(shè)定的制動(dòng)踏板開度閾值時(shí)，即意味著汽車當(dāng)前處于急剎車狀態(tài)，此時(shí)確定當(dāng)前汽車處于非節(jié)油狀態(tài)，節(jié)油指示燈點(diǎn)亮，顯示屏顯示急剎車，告知駕駛員當(dāng)前引起非節(jié)油狀態(tài)的原因是急剎車，從而引導(dǎo)駕駛員減少踩制動(dòng)踏板的力度，以避免急剎車。

當(dāng)然，當(dāng)汽車在以上各個(gè)駕駛階段都未處于非節(jié)油狀態(tài)時(shí)，可利用顯示屏顯示“無(wú)不良駕駛行為，請(qǐng)繼續(xù)保持”的信息。

3、總結(jié)

本文所提出的一種基于駕駛行為的節(jié)油提醒系統(tǒng)可以提供實(shí)時(shí)的駕駛反饋，幫助改進(jìn)駕駛行為，使得車輛行駛更節(jié)油、駕駛更安全、并減少剎車和其他部件的磨損。隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車節(jié)能降耗問(wèn)題越來(lái)越重要，駕駛行為研究的相關(guān)裝備與應(yīng)用將迅猛發(fā)展，由于其具有提高車輛環(huán)保性能、降低燃油消耗的潛力，必將具有廣闊的發(fā)展空間。

[1]沈海燕：基于駕駛行為的分析與汽車駕駛方案的優(yōu)化[J]消費(fèi)導(dǎo)刊 2011（10）.

[2]李春梅，許繼亮：汽車節(jié)油途徑及節(jié)油技術(shù)的探討[J] 科技資訊2013（22）.

[3]伍毅平：基于跟蹤調(diào)查的生態(tài)駕駛行為節(jié)油潛力初探[J]道路交通與安全 2014（1）.

[4]程成：基于車聯(lián)網(wǎng)及多信息融合的安全駕駛衛(wèi)士[J]電子科技2014（2）.

Applications of Automobile Fuel Saving Reminder System Based on Driving Behavior

Yang Dongfeng, Wang Yihai
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

This paper mainly presents the application of a method and system for automobile fuel saving reminded, to judge by the driver driving behavior monitoring real-time and the driver's driving behavior, and gives suggestions for warning when the driver is in a non driving fuel-efficient driving state, thereby helping drivers to improve driving habits, to achieve the purpose of energy saving of automobile. Take according to the driving stage different judgment logic and remind measures were discussed.

Driving Behavior; Real-time Monitoring; Reminder; Fuel Saving

U471.1

B

1671-7988(2015)04-118-03

楊東風(fēng)，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。