CN106671874A - 集成于车载终端的换挡节油方法及*** - Google Patents

集成于车载终端的换挡节油方法及*** Download PDF

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张怡
黄震
苏芮峰
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Shaanxi Heavy Duty Automobile Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种集成于车载终端的换挡节油方法及***，车载终端实时采集车辆运行数据，车载终端连接或配置有算法模块，车载终端周期性调用算法模块，算法模块通过采集的车辆运行数据综合判断实际挡位和合理挡位，算法模块连接显示装置，显示装置以文字显示和TTS语音方式向驾驶员播报换挡内容。车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数。本发明可在满足车辆动力需求的前提下，选取燃油消耗量较低的挡位，引导驾驶员达到节能环保驾驶的目的；本发明可嵌入式集成在已有的车载终端上，无需更改整车线束和任何硬件电路，简洁有效、节约成本。

Description

集成于车载终端的换挡节油方法及***
技术领域
本发明涉及一种新的集成于车载终端的换挡节油方法，尤其适合在手动变速商用车型上使用。
背景技术
手动挡商用车的挡位都比较多，一般有12个挡位，容易对挡位的判断出现错误以及换挡不及时、不合理，从而引起发动机性能降低和油耗增加等问题。该方法在满足车辆动力需求的前提下，当挡位不合理时，通过语音提醒和文字显示，来纠正驾驶员的不良驾驶习惯。该方法集成在已有车载终端上，简洁有效、节约成本。
发明内容
本发明提供一种集成于车载终端的换挡节油方法及***，其主要适合于手动挡汽车尤其是装备12个挡位或者挡位比较多的商用车辆，能够解决挡位繁多导致驾驶员经常对挡位的判断错误以及换挡不及时、不合理，而带来的车辆动力性及燃油经济性较差的问题。
针对上述问题，本发明设计了一种新的集成于车载终端的换挡节油方法。发明点包括：
1、车载终端通过CAN总线、硬线及无线下发等方式采集车速、发动机转速、发动机扭矩、ACC等车辆运行数据；
2、车辆运行数据进行预处理、报文解析、实时计算当前挡位及合理挡位，输出换挡状态；
3、车载终端根据换挡状态进行TTS语音播报，或者在终端显示屏进行文字显示。
本发明的技术方案如下：
一种集成于车载终端的换挡节油方法，其特征在于，车载终端实时采集车辆运行数据，车载终端连接或配置有算法模块，车载终端周期性调用算法模块，算法模块通过采集的车辆运行数据综合判断实际挡位和合理挡位，算法模块连接显示装置，显示装置以文字显示和TTS语音方式向驾驶员播报换挡内容。
进一步地，车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数。
进一步地，车载终端包括算法模块、显示屏、TTS语音模块，车载终端分别通过串口线、硬线、CAN总线采集车辆运行数据，算法模块嵌入式集成在车载终端内部，通过已有的显示屏或TTS语音模块，对换挡内容进行文字显示或语音播报。
进一步地，所述的算法模块配置为：
根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位，运算函数关系式如下：
i0-桥速比
ig-变速器齿比
rmp-发动机转速(转/分钟)
r-轮胎滚动半径(毫米)
speed-车速(千米/小时)；
根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内并将结果输出为换挡状态，车轮扭矩运算函数关系式如下：
MR＝Ttqigi0ηT
MR-车轮扭矩(Nm)；
Ttq-发动机扭矩(Nm)；。
ηT-传动效率，一般取0.8；
r-滚动半径(m)；
一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，车载终端包括车辆运行数据采集解析单元、换挡节油单元，车辆运行数据采集解析单元实时采集和解析车辆运行的相关报文数据，然后将报文数据发送给换挡节油单元，换挡节油单元连接显示装置，显示装置以文字和语音向驾驶员播报换挡内容，换挡节油单元包括算法模块，算法模块包括依次连接的开始模块、数据清洗模块、挡位判断模块、挡位跟踪模块、提示换挡模块、结束模块，
开始模块在车辆启动后启动数据清洗模块；
数据清洗模块，车载终端首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；
挡位判断模块，根据桥速比、轮胎半径、车速、转速、扭矩等计算当前挡位和合理挡位，输出换挡状态；
挡位跟踪模块，对挡位数据实时进行跟踪，跟踪一段时间，该时间由***预先设定，如果挡位产生变化到提示的挡位后，则进入结束模块，如果挡位没有调整合适，则启动提示挡位跟踪模块；
提示换挡模块，将换挡提示发送给显示装置，进行文字及语音提示，然后连接结束模块。
进一步地，车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数；车载终端集成有上述的算法模块、显示屏、TTS语音模块，车载终端分别通过串口线、硬线、CAN总线采集车辆运行数据，算法模块嵌入式集成在车载终端内部，通过已有的显示屏或TTS语音模块，对换挡内容进行文字显示或语音播报。
进一步地，所述的挡位判断模块包括计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块、判断是否在经济区间内模块，
计算当前挡位模块：根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位并将当前挡位数据发送给当前挡位是否合理判断模块，运算函数关系式如下：
i0-桥速比
ig-变速器齿比
rmp-发动机转速(转/分钟)
r-轮胎滚动半径(毫米)
speed-车速(千米/小时)；
计算当前车轮扭矩模块：根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩，车轮扭矩运算函数关系式如下：
MR＝Ttqigi0ηT
MR-车轮扭矩(Nm)；
Ttq-发动机扭矩(Nm)；
ηT-传动效率，一般取0.8；
r-滚动半径(m)；
判断是否在经济区间内模块，该模块连接计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块，获得相关数据，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内并将结果输出并对比当前挡位，判断为是否需要换挡的状态。
进一步地，算法模块包括依次连接的开始模块、数据清洗模块、计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块、判断是否在经济区间内模块、挡位跟踪模块、判断提示时间间隔模块、显示换挡状态模块、结束模块，具体地：
开始模块，在车辆启动后启动数据清洗模块；
数据清洗模块，车载终端首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；
计算当前挡位模块，根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位并将当前挡位数据发送给当前挡位是否合理判断模块；
计算当前车轮扭矩模块：根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩；
判断是否在经济区间内模块，该模块连接计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块，获得相关数据，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内，如果在该区间内则不做任何处理，如果不在经济区间内则进入挡位跟踪模块；
挡位跟踪模块，对挡位数据实时进行跟踪，跟踪一段时间，该时间由***预先设定，如果挡位产生变化到提示的挡位后，则不作其他处理，如果挡位没有调整合适，则进入判断提示时间间隔模块；
判断提示时间间隔模块，实时计算自上一次提示换挡发出提醒的时间是否已经达到***设定的间隔值，如没有达到，则不作任何处理，如果已经达到***设定的间隔值或是第一次发出提醒，则连接显示换挡状态模块；
显示换挡状态模块，接到提示指令后，连接显示装置，将换挡提示的内容发送给显示装置，进行文字及语音提示，然后连接结束模块。
进一步地，显示装置的换挡信息显示格式为：如果挡位过低，TTS语音播报“挡位不合理，请升挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您升挡”，5秒后自动消失；如果挡位过高，TTS语音播报“挡位不合理，请降挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您降挡”，5秒后自动消失。
本发明的有益效果如下：
(1)所述方法可以实时准确的计算当前挡位和合理挡位，通过语音提醒或者文字提醒，规范驾驶员不良换挡行为；
(2)所述方法在满足车辆动力需求的前提下，选取燃油消耗量较低的挡位，以使车辆同时获得良好的动力性和燃油经济性；
(3)所述方法以软件形式集成在车载终端上，不用改变整车线束或者增加硬件电路，简单可靠，节约成本。
附图说明
图1示出了本发明的集成于车载终端的换挡节油***的一个实施例的连接结构图；
图2示出了本发明的集成于车载终端的换挡节油方法***的一个实施例的流程图；
图3示出了本发明的集成于车载终端的换挡节油方法***的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施过程进行描述。
如图1所示，本发明设计了一种新的集成于车载终端的换挡节油方法。在本实施例里，车载终端是通过CAN总线采集发动机转速、车速、发动机扭矩报文，通过硬线采集ACC开启信号，通过RS232串口配置桥速比和轮胎半径等相关的车型参数。
在本实施例中，当车辆启动后，车载终端检测到ACC高电平则进入运行状态。车载终端实时采集和解析相关报文数据，计算当前挡位和合理挡位，输出换挡状态。如果挡位合理，终端不做任何提醒；如果挡位过低，TTS语音播报“挡位不合理，请升挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您升挡”，5秒后自动消失；如果挡位过高，TTS语音播报“挡位不合理，请降挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您降挡”，5秒后自动消失。
如图2、3所示，本发明设计的换挡节油方法的处理流程为：当车辆启动后，车载终端周期性调用算法模块进行数据处理。算法首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；然后根据所述公式(1)，由桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前档位；
i0-桥速比
ig-变速器齿比 公式(1)
rmp-发动机转速(转/分钟)
r-轮胎滚动半径(毫米)
speed-车速(千米/小时)
根据公式(2)由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩。进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内，输出换挡状态。
MR＝Ttqigi0ηT
MR-车轮扭矩(Nm)；
Ttq-发动机扭矩(Nm)； 公式(2)。
ηT-传动效率，一般取0.8；
r-滚动半径(m)；
为了避免频繁的语音提醒对驾驶员造成的干扰，跟踪一段时间内不合理挡位是否发生变化，如果仍无变化，终端根据换挡状态进行语音播报和屏幕显示。
车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数。
车载终端包括算法模块、显示屏、TTS语音模块，车载终端分别通过串口线、硬线、CAN总线采集车辆运行数据，算法模块嵌入式集成在车载终端内部，通过已有的显示屏或TTS语音模块，对换挡内容进行文字显示或语音播报。
所述的算法模块配置为：
根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位，运算函数关系式如公式(1)；
根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内并将结果输出为换挡状态，车轮扭矩运算函数关系式如公式(2)；
一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，车载终端包括车辆运行数据采集解析单元、换挡节油单元，车辆运行数据采集解析单元实时采集和解析车辆运行的相关报文数据，然后将报文数据发送给换挡节油单元，换挡节油单元连接显示装置，显示装置以文字和语音向驾驶员播报换挡内容，换挡节油单元包括算法模块，算法模块包括依次连接的开始模块、数据清洗模块、挡位判断模块、挡位跟踪模块、提示换挡模块、结束模块，
开始模块在车辆启动后启动数据清洗模块；
数据清洗模块，车载终端首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；
挡位判断模块，根据桥速比、轮胎半径、车速、转速、扭矩等计算当前挡位和合理挡位，输出换挡状态；
挡位跟踪模块，对挡位数据实时进行跟踪，跟踪一段时间，该时间由***预先设定，如果挡位产生变化到提示的挡位后，则进入结束模块，如果挡位没有调整合适，则启动提示挡位跟踪模块；
提示换挡模块，将换挡提示发送给显示装置，进行文字及语音提示，然后连接结束模块。
进一步地，车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数；车载终端集成有上述的算法模块、显示屏、TTS语音模块，车载终端分别通过串口线、硬线、CAN总线采集车辆运行数据，算法模块嵌入式集成在车载终端内部，通过已有的显示屏或TTS语音模块，对换挡内容进行文字显示或语音播报。
进一步地，所述的挡位判断模块包括计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块、判断是否在经济区间内模块，
计算当前挡位模块：根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位并将当前挡位数据发送给当前挡位是否合理判断模块，运算函数关系式采用公式(1)；
计算当前车轮扭矩模块：根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩，车轮扭矩运算函数关系式采用公式(2)；
判断是否在经济区间内模块，该模块连接计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块，获得相关数据，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内并将结果输出并对比当前挡位，判断为是否需要换挡的状态。
进一步地，算法模块包括依次连接的开始模块、数据清洗模块、计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块、判断是否在经济区间内模块、挡位跟踪模块、判断提示时间间隔模块、显示换挡状态模块、结束模块，具体地：
开始模块，在车辆启动后启动数据清洗模块；
数据清洗模块，车载终端首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；
计算当前挡位模块，根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位并将当前挡位数据发送给当前挡位是否合理判断模块；
计算当前车轮扭矩模块：根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩；
判断是否在经济区间内模块，该模块连接计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块，获得相关数据，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内，如果在该区间内则不做任何处理，如果不在经济区间内则进入挡位跟踪模块；
挡位跟踪模块，对挡位数据实时进行跟踪，跟踪一段时间，该时间由***预先设定，如果挡位产生变化到提示的挡位后，则不作其他处理，如果挡位没有调整合适，则进入判断提示时间间隔模块；
判断提示时间间隔模块，实时计算自上一次提示换挡发出提醒的时间是否已经达到***设定的间隔值，如没有达到，则不作任何处理，如果已经达到***设定的间隔值或是第一次发出提醒，则连接显示换挡状态模块；
显示换挡状态模块，接到提示指令后，连接显示装置，将换挡提示的内容发送给显示装置，进行文字及语音提示，然后连接结束模块。
显示装置的换挡信息显示格式为：如果挡位过低，TTS语音播报“挡位不合理，请升挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您升挡”，5秒后自动消失；如果挡位过高，TTS语音播报“挡位不合理，请降挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您降挡”，5秒后自动消失。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种集成于车载终端的换挡节油方法，其特征在于，车载终端实时采集车辆运行数据，车载终端连接或配置有算法模块，车载终端周期性调用算法模块，算法模块通过采集的车辆运行数据综合判断实际挡位和合理挡位，算法模块连接显示装置，显示装置以文字显示和TTS语音方式向驾驶员播报换挡内容。
2.根据权利要求1所述的一种集成于车载终端的换挡节油方法，其特征在于，车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数。
3.根据权利要求1或2所述的一种集成于车载终端的换挡节油方法，其特征在于，车载终端包括算法模块、显示屏、TTS语音模块，车载终端分别通过串口线、硬线、CAN总线采集车辆运行数据，算法模块嵌入式集成在车载终端内部，通过已有的显示屏或TTS语音模块，对换挡内容进行文字显示或语音播报。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种集成于车载终端的换挡节油方法，其特征在于，所述的算法模块配置为：
根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位，运算函数关系式如下：
i0-桥速比
ig-变速器齿比
rmp-发动机转速(转/分钟)
r-轮胎滚动半径(毫米)
speed-车速(千米/小时)；
根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内并将结果输出为换挡状态，车轮扭矩运算函数关系式如下：
MR＝Ttqigi0ηT
MR-车轮扭矩(Nm)；
Ttq-发动机扭矩(Nm)；。
ηT-传动效率，一般取0.8；
r-滚动半径(m)。
5.一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，车载终端包括车辆运行数 据采集解析单元、换挡节油单元，车辆运行数据采集解析单元实时采集和解析车辆运行的相关报文数据，然后将报文数据发送给换挡节油单元，换挡节油单元连接显示装置，显示装置以文字和语音向驾驶员播报换挡内容，换挡节油单元包括算法模块，算法模块包括依次连接的开始模块、数据清洗模块、挡位判断模块、挡位跟踪模块、提示换挡模块、结束模块，
开始模块在车辆启动后启动数据清洗模块；
数据清洗模块，车载终端首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；
挡位判断模块，根据桥速比、轮胎半径、车速、转速、扭矩等计算当前挡位和合理挡位，输出换挡状态；
挡位跟踪模块，对挡位数据实时进行跟踪，跟踪一段时间，该时间由***预先设定，如果挡位产生变化到提示的挡位后，则进入结束模块，如果挡位没有调整合适，则启动提示挡位跟踪模块；
提示换挡模块，将换挡提示发送给显示装置，进行文字及语音提示，然后连接结束模块。
6.根据权利要求5所述的一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，车载终端通过CAN总线采集车速、发动机转速、发动机扭矩百分比，通过硬线采集ACC信号，通过有线或无线方式配置桥速比和轮胎半径等车型参数；车载终端集成有上述的算法模块、显示屏、TTS语音模块，车载终端分别通过串口线、硬线、CAN总线采集车辆运行数据，算法模块嵌入式集成在车载终端内部，通过已有的显示屏或TTS语音模块，对换挡内容进行文字显示或语音播报。
7.根据权利要求5或6所述的一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，所述的挡位判断模块包括计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块、判断是否在经济区间内模块，
计算当前挡位模块：根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位并将当前挡位数据发送给当前挡位是否合理判断模块，运算函数关系式如下：
i0-桥速比
ig-变速器齿比
rmp-发动机转速(转/分钟)
r-轮胎滚动半径(毫米)
speed-车速(千米/小时)；
计算当前车轮扭矩模块：根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩，车轮扭矩运算函数关系式如下：
MR＝Ttqigi0ηT
MR-车轮扭矩(Nm)；
Ttq-发动机扭矩(Nm)；
ηT-传动效率，一般取0.8；
r-滚动半径(m)；
判断是否在经济区间内模块，该模块连接计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块，获得相关数据，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经济区间内并将结果输出并对比当前挡位，判断为是否需要换挡的状态。
8.根据权利要求5至7任一所述的一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，算法模块包括依次连接的开始模块、数据清洗模块、计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块、判断是否在经济区间内模块、挡位跟踪模块、判断提示时间间隔模块、显示换挡状态模块、结束模块，具体地：
开始模块，在车辆启动后启动数据清洗模块；
数据清洗模块，车载终端首先对采集的数据进行清洗，排除故障点或异常点，保证计算结果的有效性和可靠性；
计算当前挡位模块，根据桥速比、轮胎半径、当前车速和当前转速计算变速箱齿轮比，反推出当前挡位并将当前挡位数据发送给当前挡位是否合理判断模块；
计算当前车轮扭矩模块：根据由发动机扭矩、桥速比、变速箱齿轮比和传动效率计算当前车轮扭矩；
判断是否在经济区间内模块，该模块连接计算当前挡位模块、计算当前车轮扭矩模块，获得相关数据，进而判断车速和车轮扭矩是否落在已标定好的经 济区间内，如果在该区间内则不做任何处理，如果不在经济区间内则进入挡位跟踪模块；
挡位跟踪模块，对挡位数据实时进行跟踪，跟踪一段时间，该时间由***预先设定，如果挡位产生变化到提示的挡位后，则不作其他处理，如果挡位没有调整合适，则进入判断提示时间间隔模块；
判断提示时间间隔模块，实时计算自上一次提示换挡发出提醒的时间是否已经达到***设定的间隔值，如没有达到，则不作任何处理，如果已经达到***设定的间隔值或是第一次发出提醒，则连接显示换挡状态模块；
显示换挡状态模块，接到提示指令后，连接显示装置，将换挡提示的内容发送给显示装置，进行文字及语音提示，然后连接结束模块。
9.根据权利要求5至8任一所述的一种集成于车载终端的换挡节油***，其特征在于，显示装置的换挡信息显示格式为：如果挡位过低，TTS语音播报“挡位不合理，请升挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您升挡”，5秒后自动消失；如果挡位过高，TTS语音播报“挡位不合理，请降挡”，同时在终端屏幕上显示文字“请您降挡”，5秒后自动消失。
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