阻力估計設備、能量估計設備、系統、方法和程序的制作方法
【專利摘要】本公開涉及阻力估計設備、能量估計設備、系統、方法和程序。根據一個實施例，阻力估計設備包括第一檢測單元、第二檢測單元、第三檢測單元和第一計算單元。第一檢測單元檢測車輛的驅動源的輸出作為輸出值。第二檢測單元檢測制動力的強度作為制動值。第三檢測單元檢測車輛的速度。第一計算單元通過使用車輛特性、輸出值、制動值和速度計算源自車輛在行進期間中行進的道路表面的行進阻力，行進期間包含從車輛啟動且速度從零改變的第一時間點到車輛停止且速度變為零的第二時間點的期間。
【專利說明】阻力估計設備、能量估計設備、系統、方法和程序
[0001] (對相關申請的交叉引用）
[0002] 本申請基于在2013年7月31日提交的日本專利申請No. 2013-159782并要求其 作為優先權，在這里加入其全部內容作為參考。
【技術領域】
[0003] 這里描述的實施例一般涉及阻力估計設備、能量估計設備、系統、方法和程序。
【背景技術】
[0004] 諸如汽車導航儀的車載裝置需要用于估計行進給定的路線所需要的能量的技術。 作為計算行進所需要的能量的技術，對諸如空氣阻力、坡度（爬坡）阻力、滾動阻力和加速 度阻力的行進時的阻力進行計算并求和。但是，由于道路坡度或道路表面狀態根據地點改 變，因此難以正確地把握坡度阻力或滾動阻力的值。
[0005] 由此，使用從整個車輛的能量減去由附件消耗的能量和通過坡度以外的行進阻力 產生的能量損失來計算道路坡度的技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1是示出根據第一實施例的阻力估計設備的框圖；
[0007] 圖2是示出制動器踏板的制動力與踏入量之間的關系的示圖；
[0008] 圖3是示出根據第一實施例的阻力計算單元的操作的流程圖；
[0009] 圖4是示出根據第二實施例的阻力估計設備的框圖；
[0010] 圖5是示出根據第二實施例的阻力估計設備的操作的流程圖；
[0011] 圖6是示出根據第三實施例的能量估計設備的框圖；
[0012] 圖7是示出根據第三實施例的地圖信息登記單元的登記處理的流程圖；
[0013] 圖8是示出根據第三實施例的能量消耗計算單元的操作的流程圖；
[0014] 圖9是示出根據第四實施例的能量估計設備的框圖；
[0015] 圖10是根據第五實施例的能量估計系統的概念圖；
[0016] 圖11是示出根據第五實施例的能量估計系統的框圖；
[0017] 圖12是示出雙向行進相同的路線的概念圖；
[0018] 圖13是示出根據第六實施例的地圖信息登記單元的操作的流程圖；
[0019] 圖14是示出根據第六實施例的能量消耗計算單元的操作的流程圖；
[0020] 圖15是示出根據實施例中的一個計算的能量消耗估計結果的示圖；
[0021] 圖16是示出通過常規的技術計算的能量消耗估計結果的示圖。
【具體實施方式】
[0022] 但是，在上述的技術中，由于在每個處理循環中計算道路坡度，因此，特別是在加 速和減速中，由于檢測系統中的噪聲的影響或從能量輸出變化到車輛速度變化的時間滯后 的影響，難以計算正確的坡度。
[0023] -般地，根據一個實施例，阻力估計設備包括第一檢測單元、第二檢測單元、第三 檢測單元和第一計算單元。第一檢測單元被配置為檢測車輛的驅動源的輸出作為輸出值。 第二檢測單元被配置為檢測車輛的制動器的制動力的強度作為制動值。第三檢測單元被配 置為檢測車輛的速度的第三檢測單元。第一計算單元被配置為通過使用車輛特性、輸出值、 制動值和速度計算源自車輛在行進期間中行進的道路表面的行進阻力，行進期間包含從車 輛啟動且速度從零改變的第一時間點到車輛停止且速度變為零的第二時間點的期間，車輛 特性代表車輛的特性，包含車輛的重量和車輛的前面投影面積。
[0024] 現在參照附圖詳細描述根據本實施例的阻力估計設備、能量估計設備、系統、方法 和程序。注意，在以下的實施例中，相同的附圖標記表示執行相同的操作的部分，并且省略 重復的描述。
[0025] (第一實施例）
[0026] 參照圖1的框圖描述根據第一實施例的阻力估計設備。
[0027] 根據本實施例的阻力估計設備100包括制動踏入量檢測單元101 (第二檢測單 元）、驅動源輸出檢測單元102 (第一檢測單元）、車輛速度檢測單元103 (第三檢測單元）、 車輛特性數據庫104 (以下，稱為車輛特性DB104)和阻力計算單元105 (第一計算單元）。
[0028] 制動踏入量檢測單元101檢測制動器的制動力的強度，并獲得制動值。在本實施 例中，踏在設置在車輛中的制動器踏板上的用戶被檢測，并且，獲得代表用戶在制動器踏板 上踏入多少的踏入量作為制動值。注意，車輛被假定為在道路上行進的諸如汽車的車輛，包 括電力車輛。但是，本實施例不限于此，并且也適用于其它的運輸手段。在本實施例中，制 動器踏板被假定為制動手段，并且通過踏入量確定制動力的強度。但是，也可使用可檢測制 動手段的制動力的強度并且獲取諸如按鈕壓力量的制動值的任何其它檢測準則。
[0029] 驅動源輸出檢測單元102檢測車輛的驅動源的輸出并獲得輸出值。例如，車輛的 驅動源為例如引擎或電動機。可從扭矩和旋轉速度計算輸出值。
[0030] 車輛速度檢測單元103檢測車輛在行進時的速度。
[0031] 車輛特性DB104對于各車輛存儲作為關于車輛的特性的信息的車輛特性。例如， 車輛特性包含車輛的重量、空氣阻力系數、車輛的前面投影面積和制動器踏板的制動力與 踏入量之間的關系式。
[0032] 阻力計算單元105從制動踏入量檢測單元101接收制動值、從驅動源輸出檢測單 元102接收輸出值，從車輛速度檢測單元103接收速度，并從車輛特性數據庫104接收車輛 特性。基于制動值、輸出值、速度和車輛特性，阻力計算單元105在作為從車輛啟動且速度 從零改變的時間點到車輛停止且速度變為零的時間點的期間的行進期間中計算作為源自 車輛行進的道路表面的阻力的行進阻力。
[0033] 參照圖2描述制動器踏板的制動力與踏入量之間的關系。
[0034] 圖2是示出制動器踏板的制動力與踏入量之間的關系的示圖。縱軸代表制動力， 橫軸代表制動器踏板的踏入量。除了制動器踏板的游隙（play)部分以外，制動力的強度與 踏入量成比例，并且可獲得與踏入量對應的制動力作為制動值。這種關系式是對于各車輛 產生的，并且存儲于車輛特性DB104中。
[0035] 下面參照圖3的流程圖描述根據第一實施例的阻力計算單元105的行進阻力計算 處理。
[0036] 注意，從圖3所示的步驟S301的處理的計算循環優選被設定為幾毫秒到幾秒。但 是，本實施例不限于此，并且，可在更短的循環中完成計算。
[0037] 在步驟S301中，確定速度是否為零。可基于從車輛速度檢測單元103獲得的速度 確定速度是否為零。如果速度為零，那么處理前進到步驟S304。如果速度不為零，S卩，如果 車輛正在移動，那么處理前進到步驟S302。
[0038] 在步驟S302中，確定狀態標記是否代表停止狀態。狀態標記是基于車輛的速度決 定的標記，并且例如當車輛處于行進狀態時被設定為1，或當車輛處于停止狀態時被設定為 〇(零）。如果狀態標記代表停止狀態，那么處理前進到步驟S303。如果狀態標記不代表停 止狀態，即，如果狀態標記代表行進狀態，那么處理前進到步驟S309。
[0039] 在步驟S303中，由于車輛處于停止狀態，因此存儲踏入量、輸出值和速度。這些數 據被存儲于例如緩沖器中。當緩沖器容量滿且不能存儲新的數據時，擦除最早的數據并且 可存儲最新的數據。緩沖器優選至少具有能夠存儲與從驅動源輸出變化到車輛速度變化的 時間對應的數據的容量。例如，在從出現驅動源的輸出到車輛啟動需要〇. 1秒的車輛中，如 果阻力計算單元105的計算循環是0. 01秒，那么緩沖器容量被設定為存儲10循環的數據。 當步驟S303的處理結束時，處理返回到步驟S301并且重復上述的相同的處理。
[0040] 在步驟S304中，確定狀態標記是否代表停止狀態。如果狀態標記代表停止狀態， 那么處理前進到步驟S305。如果狀態標記不代表停止狀態，那么處理前進到步驟S308。
[0041] 在步驟S305中，由于車輛在該階段中從停止狀態啟動，因此狀態標記被設定為行 進狀態。
[0042] 在步驟S306中，基于踏入量、輸出值和速度計算驅動源輸出能量、空氣阻力損失 能量、制動損失能量和行進距離的積分值。例如，當緩沖器存儲10個計算循環的數據時，對 于所有的數據執行積分處理。
[0043] 驅動源輸出能量是驅動源的輸出能量。通過時間積分驅動源的角速度和輸出扭矩 的積，獲得該值。空氣阻力損失能量是由空氣阻力產生的損失能量。通過時間積分空氣阻 力和車輛速度的積獲得該值。可通過下式通過使用從車輛特性DB104獲得的空氣阻力系數 和前面投影面積計算空氣阻力：
[0044]
【權利要求】
1?一種阻力估計設備，包括： 被配置為檢測車輛的驅動源的輸出作為輸出值的第一檢測單元； 被配置為檢測車輛的制動器的制動力的強度作為制動值的第二檢測單元； 被配置為檢測車輛的速度的第三檢測單元；和 被配置為通過使用車輛特性、輸出值、制動值和速度計算源自車輛在行進期間中行進 的道路表面的行進阻力的第一計算單元，行進期間包含從車輛啟動且速度從零改變的第一 時間點到車輛停止且速度變為零的第二時間點的期間，車輛特性代表車輛的特性，包含車 輛的重量和車輛的前面投影面積。
2. 根據權利要求1的設備，其中，行進期間還包含第一期間和第二期間，第一期間處于 第一時間點與從第一時間點回溯第一時間的第三時間點之間，第二期間處于第二時間點與 從第二時間點經過第二時間的第四時間點之間。
3. 根據權利要求1的設備，還包括： 被配置為檢測通過從驅動源接收能量來操作的附件的操作狀態的第四檢測單元；和 被配置為存儲附件的操作狀態中的功率的存儲器， 其中，第一計算單元基于功率計算行進阻力。
4. 根據權利要求1的設備，其中，第一計算單元在行進期間中基于車輛特性和速度計 算空氣阻力損失能量、基于輸出值計算驅動源輸出能量并基于制動值計算制動損失能量， 并通過使用空氣阻力損失能量、驅動源輸出能量和制動損失能量計算行進阻力，空氣阻力 損失能量是由于空氣阻力導致的損失能量，驅動源輸出能量是驅動源的輸出能量，制動損 失能量是通過制動器的損失能量。
5. -種能量估計設備，包括： 根據權利要求1的阻力估計設備； 被配置為獲取與車輛的位置有關的位置信息的第一獲取單元； 被配置為基于位置信息在數據庫中相互對應地登記行進阻力和地圖路線的登記單元， 地圖路線是與車輛在行進期間中行進的實際路線對應的地圖上的路線； 被配置為獲取到目的地的計劃路線的第二獲取單元；和 被配置為基于車輛特性、對應的行進阻力和速度模式計算在計劃路線上行進時的能 量消耗的第二計算單元，所述對應的行進阻力是關于與計劃路線對應的地圖路線的行進阻 力，所述速度模式是當沿計劃路線行進時假定的速度信息。
6. 根據權利要求5的設備，還包括：被配置為獲取包含車輛行進時的天氣條件和道路 表面狀態的行進條件的第三獲取單元， 其中，登記單元在數據庫中相互對應地登記行進阻力和已計算行進阻力時的行進條 件，并且， 第二計算單元基于在與當前行進條件對應的條件下事先計算的行進阻力來計算能量 消耗。
7. 根據權利要求5的設備，其中，如果在數據庫中存在沿同一路線雙向行進時的行進 阻力，那么登記單元基于雙向的行進阻力計算滾動阻力系數和道路坡度，并在數據庫中登 記滾動阻力系數和道路坡度，滾動阻力系數代表與車輛行進時的道路表面與輪胎之間的摩 擦有關的阻力，道路坡度代表道路表面的坡度； 第二計算單元基于滾動阻力系數和道路坡度計算能量消耗。
8. -種能量估計系統，包括： 能量估計設備；和服務器， 能量估計設備包含： 根據權利要求1的阻力估計設備； 被配置為獲取與車輛的位置有關的位置信息的第一獲取單元；和 被配置為基于位置信息在數據庫中相互對應地登記行進阻力和地圖路線的登記單元， 所述地圖路線是與車輛在行進期間中行進的實際路線對應的地圖上的路線； 服務器包含被配置為存儲數據庫的存儲器， 其中，能量估計設備還包括： 被配置為通過用戶的輸入獲取到目的地的計劃路線并從服務器接收作為和與計劃路 線對應的地圖路線對應的行進阻力的對應行進阻力的第二獲取單元；和 被配置為基于車輛特性、對應的行進阻力和作為當沿計劃路線行進時假定的速度信息 的速度模式來計算沿計劃路線行進時的能量消耗的第二計算單元。 9?一種阻力估計方法，包括： 檢測車輛的驅動源的輸出作為輸出值； 檢測車輛的制動器的制動力的強度作為制動值； 檢測車輛的速度；和 通過使用車輛特性、輸出值、制動值和速度來計算源自車輛在行進期間中行進的道路 表面的行進阻力，所述行進期間包含從車輛啟動且速度從零改變的第一時間點到車輛停止 且速度變為零的第二時間點的期間，所述車輛特性代表車輛的特性，包含車輛的重量和車 輛的前面投影面積。
10. 根據權利要求9的方法，其中，行進期間還包含第一期間和第二期間，第一期間處 于第一時間點與從第一時間點回溯第一時間的第三時間點之間，第二期間處于第二時間點 與從第二時間點經過第二時間的第四時間點之間。
11. 根據權利要求9的方法，還包括： 檢測通過從驅動源接收能量來操作的附件的操作狀態；和 存儲附件的操作狀態中的功率， 其中，計算行進阻力基于功率計算行進阻力。
12. 根據權利要求9的方法，其中，計算行進阻力在行進期間中基于車輛特性和速度計 算空氣阻力損失能量、基于輸出值計算驅動源輸出能量并基于制動值計算制動損失能量， 并通過使用空氣阻力損失能量、驅動源輸出能量和制動損失能量計算行進阻力，空氣阻力 損失能量是由于空氣阻力導致的損失能量，驅動源輸出能量是驅動源的輸出能量，制動損 失能量是通過制動器的損失能量。
13. -種包括計算機可執行指令的非暫時性計算機可讀介質，其中，指令當通過處理器 被執行時導致處理器執行包括以下步驟的方法： 檢測車輛的驅動源的輸出作為輸出值； 檢測車輛的制動器的制動力的強度作為制動值； 檢測車輛的速度；和 通過使用車輛特性、輸出值、制動值和速度計算源自車輛在行進期間中行進的道路表 面的行進阻力，所述行進期間包含從車輛啟動且速度從零改變的第一時間點到車輛停止且 速度變為零的第二時間點的期間，所述車輛特性代表車輛的特性，包含車輛的重量和車輛 的前面投影面積。
14. 根據權利要求13的介質，其中，行進期間還包含第一期間和第二期間，第一期間處 于第一時間點與從第一時間點回溯第一時間的第三時間點之間，第二期間處于第二時間點 與從第二時間點經過第二時間的第四時間點之間。
15. 根據權利要求13的介質，還包括： 檢測通過從驅動源接收能量操作的附件的操作狀態；和 存儲附件的操作狀態中的功率， 其中，計算行進阻力基于功率計算行進阻力。
16. 根據權利要求13的介質，其中，計算行進阻力在行進期間中基于車輛特性和速度 計算空氣阻力損失能量、基于輸出值計算驅動源輸出能量并基于制動值計算制動損失能 量，并通過使用空氣阻力損失能量、驅動源輸出能量和制動損失能量計算行進阻力，空氣阻 力損失能量是由于空氣阻力導致的損失能量，驅動源輸出能量是驅動源的輸出能量，制動 損失能量是通過制動器的損失能量。
【文檔編號】G01C21/26GK104344829SQ201410371666
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】石井恵奈, 吉田充伸 申請人:株式會社東芝