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用于預先計算機動車的消耗的方法、機動車和計算機程序與流程

文檔序號:11160109閱讀:428來源:國知局
用于預先計算機動車的消耗的方法、機動車和計算機程序與制造工藝

本發明涉及一種用于預先計算機動車的消耗的方法、一種機動車和一種計算機程序,所述機動車具有至少一個在動力傳動系中的動力裝置。



背景技術:

機動車可以使用不同類型的能量,以便利用動力裝置走過路線。例如,公開了作為動力裝置僅具有內燃機的機動車,該內燃機通過來自燃料箱的燃料的燃燒獲得其能量。此外公開了混合動力機動車,所述混合動力機動車除了內燃機外還具有電機作為另外的動力裝置,該電機能夠從電池獲得其運行所需的能量。作為混合動力機動車也已經公開了所謂的插電式混合動力汽車,其中,可通過相應的充電裝置在相應的充電站或通過公用電網為電機的電池充電。

在許多不同關系下都期望的是,在例如從導航系統提前知道了待行駛的路線時就已經能夠預測性地說明機動車對燃料或電能的消耗將是多少。這種考慮例如在對于提前知道的路線規劃插電式混合動力機動車的總運行策略時是重要的,在所述總運行策略中目標通常在于,直到駕駛結束時已經消耗了全部電能,以便使該路線上的電動行駛部分最大化并且因此使消耗節省最大化。但這應在經濟和環保方面有意義地實現,因為混合動力傳動系的總消耗也應最小化。作為例子不利的是,在路線的較長的州屬道路節段上電動行駛,因為電池的充電狀態現在過低,所以在之后的城市節段中以內燃機行駛。但如果在該路線的州屬道路節段上基本上禁止電動行駛,則存在的風險是,電池中過多的電能在行駛結束時仍未使用。

因此在對于提前知道的路線求得總運行策略的范圍內,在對混合動力驅動系統的不同運行模式的使用進行優化時,尤其是對于路線的確定部分經歸類地也考慮消耗。為了確定用于不同運行策略的消耗,使用描述提前知道的路線的路線數據,例如,該路線是如何由城市交通(尤其還有環境區)、州屬道路、高速公路等組成的。為了提供在路線的確定部分上的可預期的消耗,已經公知,對于路線的相似部分使用消耗歷史,例如對于沒有限速的高速公路區段等使用上次出現的平均消耗值。這意味著,在行駛期間對電消耗和內燃機消耗加以分析和求平均,以便對于運行策略的將來確定可建立用于提前知道的路線的確定部分的消耗的估計。

在例如為了計算剩余續航距離等要假定消耗時,也公知了類似的處理方式。

如所述那樣,使用路線區段的特定屬性,以便對于已經行駛的路線區段的相同屬性考慮歷史消耗值。例如可以在城市交通、州屬道路、高速公路行駛等之間加以區別。盡管如此,在所選擇的屬性方面相同的已經駛過的路線區段可能與提前知道的還有待行駛的路線的各部分明顯不同,使得在確定消耗時剩余誤差明顯。而這也視使用情況而定例如導致機動車的運行策略不最佳和/或剩余續航距離不準確。



技術實現要素:

因此,本發明的目的是提供一種消耗計算方法,所述消耗計算方法無需已經駛過的路線區段的歷史消耗值并且在此提供精度得到改善的消耗結果。

為實現該目的,在開頭所述類型的方法中根據本發明提出,針對提前知道的路線由包括路線數據的輸入數據求得對機動車的運行進行預測性描述的基礎數據,所述基礎數據包括至少一個按照在機動車的車輪上為了完成路線而所需的功率來歸類的預測能量,據此,根據所分配的功率和/或至少一個所使用的運行策略將預測能量按份額地分配給動力傳動系的不同的效率模型,并且在使用效率模型的情況下從分配給效率模型的預測能量部分來求得通過所述至少一個動力裝置所消耗的來自于所分配的蓄能器的消耗能量,作為消耗和/或對消耗進行確定的參量。

根據本發明的方法因此通過使用車輪功率預測的結果而提供了在不動用過去測量的消耗的情況下的預測性的預先計算。根據本發明的方法的基礎也就是:能夠預計為了走過提前知道的路線而必須在機動車的車輪上提供何功率以及由此何能量。例如,可以以基本上公開的方式求得用于整個提前知道的路線的功率曲線。因此能夠預告:為了走過該路線而在車輪上預計需要何總預測能量,例如在功率曲線的情況下也可按照沿該路線的相應點上的相應功率劃分所述預測能量,但其中優選的是,使用最后說明確定的功率區間多強地貢獻于總預測能量的功率分布。在該優選的最后提到的情況下因此產生一種直方圖,在所述直方圖中對預測能量的何部分在何功率時在機動車的車輪上出現作出歸類。

但為能夠由此導出消耗,必須確定:在所述至少一個動力裝置方面必須產生多少功率,并且為此必須從相應的蓄能器中獲取多少能量,因為眾所周知在動力傳動系中存在一定的效率,所述效率妨礙在相應蓄能器、即例如電池和/或燃料箱中獲取的全部輸入能量也作為能量在車輪上提供。換句話說必須提供可能性:從按照功率歸類的預測能量推斷出為此所需的輸入能量。這在本發明的范圍內借助于所述的效率模型實現。動力傳動系中的效率在此不僅取決于與所需功率直接相聯系的負載點,而且必要時也取決于動力傳動系的運行參數,所述運行參數可能情況下可受到所使用的運行策略的影響。歸類預測能量所依據的功率因此對現有的負載點給出指示,因為在許多動力傳動系中動力傳動系的部件在不同功率時存在不同的效率,由此,作為效率模型,例如對于連續解算的功率可提供特性曲線和/或特性曲線族或者在功率區間的情況下提供查找表。但運行策略也可能是重要的,尤其是當通過運行策略對于路線的不同部分實現通過不同的運行參數所定義的確定運行模式時。例如在混合動力機動車中可存在僅運行電機的運行模式、運行內燃機的運行模式,其中,可在另一種運行模式中設置從內燃機對電機的電池充電的充電可能性,等等。但在其他機動車中,動力傳動系運行時的運行參數也可影響動力傳動系中的效率。運行策略例如可以描述沿路線的確定部分存在何運行參數、尤其是何運行模式,由此對于該部分可提供具體的效率模型。

因此對于動力傳動系的確定的功率和/或運行參數,通過效率模型提供動力傳動系中的效率,其允許從機動車的車輪上所需的能量(“車輪能量”)反算出所需的來自蓄能器的輸入能量。但由于預測能量按照功率歸類,所以可以說明可能存在何負載點并且對于相應的預測能量部分設置相應的效率模型。

但在這里要強調的是,功率也可影響機動車的動力傳動系的運行參數,例如當在所使用的運行策略中根據功率調整確定的運行模式、即確定的運行參數時,例如在混合動力機動車中在低功率時單獨使用電機,這通常通過用于內燃機的起動和/或關斷極限值來加以描述。高級的運行策略在此通常作為總運行策略給出,所述總運行策略對于路線的不同部分可包括子運行策略,在所述子運行策略中對所需功率反應不同。因此,預測能量部分到效率模型的分配也可以取決于提前知道的路線的當前行駛的部分。換句話說,可沿路線按份額地求得消耗,其中,對于路線的不同部分設定不同的子運行策略,所述子運行策略可影響在確定功率下存在的運行參數/運行模式并因此可影響預測能量部分到效率模型的分配。

在此在這里要強調的是,效率模型已為現有技術所公開,但所述效率模型為了求得效率而必須對于完成提前知道的路線的任意時刻已知動力傳動系的準確的運行狀態,例如對于內燃機已知轉矩和轉速,以便求得負載點并且因此求得效率。這會以極其麻煩的計算為前提,所述計算還會導致不準確,相比之下,根據本發明的方法涉及車輪功率預測的利用,由此,在一種優選的實施方案中,作為輸入參量僅需要在路線(或總路線)的各部分上所需的總能量——已按照功率歸類;所謂的瞬態參量因此被省略掉。不需要復雜的計算。但為了與在基于歷史的方案中相比仍允許明顯準確地預告消耗,需要的計算能力明顯小。

在此例如可通過模擬和/或測量來確定效率模型。例如,可以在此求得分別代表了由車輪功率預測所輸出的功率或功率區間的效率范圍。這可以對于動力傳動系的不同的運行參數/運行模式來執行,由此最后可對于動力傳動系的功率和運行參數/運行模式的組合提供效率組作為效率模型,所述效率組允許計算用于相應的預測能量部分的消耗。

換句話說,對于預測能量部分所選擇的效率模型可被理解為動力傳動系中的效率的數據組,所述數據組允許從機動車的車輪上所需的功率反推出所需的輸入能量。

如所述那樣,消耗可用于不同的應用情況。因此可以提出,關于同一個路線和/或路線上的同一個部分求得用于不同運行策略的消耗,并且在評估運行策略時尤其是在求得用于整個路線的總運行策略的范圍內考慮所述消耗。也可以考慮,將消耗計算集成到用于求得合適的運行策略的方法中,在該方法中最后使用消耗來評估不同的可能的運行策略——可能情況下也對于路線的各部分進行解算,其中,在確定用于路線的總運行策略時消耗對于多個優化目標而言可以是重要的,例如在追求盡可能低的消耗時。正是在混合動力車輛中,在對于提前知道的路線求得運行策略時,如果應將用于內燃機的燃料的消耗保持很低,而同時對電機供電的電池應盡可能在很大程度上放電,則盡可能準確地求得消耗是絕對必要的。于是根據本發明的處理提供一種杰出的可能性:獲得極其準確的消耗,而不存在帶有誤差的歷史值的風險。尤其是例如當車輪功率預測在此反映不同的功率分布時,甚至對于路線的具有相同類型的部分對于純電動行駛和/或從內燃機對電池充電可進行優先化。因此得到可能性:即使對于路線的在許多屬性方面彼此一致的不同部分也實現確定的運行模式、例如純電動行駛的被更好地歸類的且更準確的優先化,從而尤其提高在使用混合動力機動車時的駕駛體驗并且在電池盡可能很大程度上放電的情況下實現盡可能好地節省消耗。但還可提出,尤其是對于路線上的不同部分經歸類地使用所述消耗來求得剩余續航距離。因此也可以通過根據本發明的處理來實現更準確的剩余續航距離計算,其中,尤其是在用于路線的不同部分的消耗歸類并且相應反映給機動車的操作者時,可改善關于各部分的屬性(信號燈密度、坡度等)與剩余續航距離/消耗的變化之間的關系的可理解性。

如所述那樣,根據本發明的處理能夠特別有利地應用于混合動力機動車中,從而可以提出,機動車是混合動力機動車,所述混合動力機動車具有在混合動力傳動系中的由電池供電的電機和內燃機,其中,通過至少一個待使用的運行策略確定預測能量部分到效率模型的配置,從所述運行策略可導出在不同功率下混合動力傳動系的不同運行模式的使用。作為動力傳動系的運行模式,在此例如可以使用:電機單獨運行,和/或在不從內燃機對給電機供電的電池充電的情況下內燃機單獨運行,和/或在從內燃機對給電機供電的電池充電的情況下內燃機單獨運行,和/或在通過電機補充功率的情況下內燃機以最大功率運行。根據這些運行模式的組合——例如通過匹配用于內燃機的起動和/或關斷極限,對于預給定的功率分布、即例如用于確定的功率區間的預測能量的部分得出分配,因為在車輪上的確定的所需功率下激活確定的運行模式。預測能量在此可以被理解為一種“能量盆”,其中,根據消耗能量的相應部分時的功率對于不同運行模式形成分布,這些運行模式由明顯確定的運行參數來描述,從而也能夠相應選擇出效率模型。

在此可以考慮不同的運行策略,例如使用保持對電機供電的電池的充電狀態的運行策略和/或以確定數額對電池充電的運行策略和/或可通過運行模式的優先化進行匹配的運行策略和/或僅允許電機運行的運行策略和/或最大化利用電機的運行策略。還可以考慮大量其他運行策略,從這些運行策略中能夠導出預測能量的何部分分攤給何運行模式。在此要注意的是,如所述那樣,當然可以考慮將路線劃分成部分、例如節段并且給各個部分分配不同的運行策略,通過這些運行策略于是確定總運行策略。這當對于所有這些部分、例如節段存在按照功率歸類的預測能量時是合乎目的的,對此在下面還要予以詳細探討。

如所述那樣,通過效率模型通常得出用于動力傳動系的不同部件的效率的組。這在混合動力機動車的情況下可意味著,在效率模型中使用用于混合動力傳動系的變速器、電機、內燃機和電池的效率,其中,視所使用的動力裝置而定,為了求得預測能量部分所需的能量而確定效率鏈并且將所述效率鏈用于預測能量部分。如果例如在一運行模式中僅使用電機,則得出效率鏈:變速器、電機和電池。如果僅運行內燃機,則重要的效率鏈是變速器、電機和動力裝置。在此要注意的是,對于內燃機,消耗屬性被認為是已知的,因此對于內燃機本身所需的功率,例如從存儲的特性曲線已知燃料的所屬消耗,從而由內燃機上所需的能量也可導出來自于燃料箱的燃料的消耗。

當然,這些實施方式可以相應轉用于例如作為動力裝置具有僅一個內燃機的機動車,其中,效率鏈于是通常僅由變速器和內燃機組成,這關系到用于驅動機動車的消耗。在此當然也適用的是:例如可預給定特性曲線等,所述特性曲線反映在那里所需的功率/能量下用于內燃機的燃料消耗的求得。

本發明的合適的實施方式提出,在將預測能量部分配置給效率模型時和/或在效率模型內部考慮至少一個涉及路線和/或路線的所考察部分的附加信息,尤其是道路類型和/或描述交通狀況的交通數據和/或氣象數據和/或描述駕駛員的駕駛行為的駕駛員數據。因此能夠更進一步歸類效率模型,以便尤其是也考慮用于路線本身的本來就存在的信息、即路線數據,例如道路類型和/或關于交通狀況、尤其是擁堵的信息。其它關于路線、尤其是路線的部分的附加信息的例子是存在環境區、存在坡度和/或落差等。也可以考慮的是,可通過氣象數據描述的天氣狀況可影響效率,從而也可就此而言進行歸類;最后,通過駕駛員數據描述的駕駛員行為可產生影響。這些影響可被描繪在效率模型本身中,其方式是這例如不作為用于效率的直接的數字值來提供,而是作為特性曲線/特性曲線族來提供,從而能夠借助于附加信息讀取出具體的效率,但附加信息也能夠直接進入到預測能量的部分的分配中,從而在此情況下效率對于不同的附加信息理解為不同的效率模型。

如所述那樣,沿整個提前知道的路線的功率曲線已經能夠為根據本發明提出的消耗求得來提供可評價的基礎數據,但特別合適的是,通過簡單的進一步處理明顯減小所述數據量,并由此還明顯簡化到效率模型的分配。在此意義下,本發明的一種特別有利的實施方式提出,尤其是對于提前知道的路線的多個彼此相繼的節段,基于從路線數據計算出的沿整個路線的功率曲線求得按照在機動車的車輪上為了完成路線而所需的功率來歸類的預測能量。具體地為此可提出,將路線劃分成路線區段,所述路線區段分別分配有表征路線區段的功率信息,并且如果滿足了至少一個對路線區段的功率信息進行比較的相似性準則,則將彼此相繼的路線區段合并成一個共同的節段,據此,對于每個節段通過所分配的路線區段的功率信息的組合來求得按照功率歸類的預測能量。

這類處理方式例如在與該申請并行提交的德國專利申請中得到描述,其設有申請人的內部卷號P12040。其提出,首先以基本公開的方式在考慮路線數據和必要時其他輸入數據的情況下求得沿提前知道的路線的功率曲線,但然后為了簡化之后的計算,在保留盡可能最大部分隱藏在功率曲線中的信息的情況下將路線劃分成各個分散的節段,其方式是借助于功率信息分別對于路線區段分析處理功率曲線。因此與現有技術公開的處理方式不同,不是使用路線數據或數字地圖的地圖數據來例如按照高速公路、州屬道路等執行路線的劃分,而是基于功率曲線將前方存在的路線劃分成具有物理相似行駛行為的合適節段。為此,將相鄰的例如長度可以全部相同、例如全部三公里長的行駛路線區段的功率信息進行比較,其中,作為功率信息優選考慮功率分布,因此考慮實際使用的功率在全部所需能量中的份額。對所述比較進行分析處理的相似性準則允許判斷:路線區段是否應分配給同一個節段或者在路線區段之間是否存在節段分離。如果兩個或多個路線區段合并成節段,則可以通過各個路線區段的功率信息的組合輕易得出總功率信息,尤其是當涉及功率分布時。通過這種方式基于功率預測將路線劃分成節段,但其中在各個節段的按照功率歸類的預測能量中保留重要的信息。

為求得功率曲線在此可考慮附加數據,尤其是描述駕駛員的駕駛行為的駕駛員數據和/或氣象數據和/或對沿路線的交通狀況進行描述的交通數據。由此,路線劃分成節段也已經根據所述附加數據進行,這些附加數據從一開始就影響進一步的計算過程,并且因此也允許更好地將路線劃分成節段。

本發明的特別有利的實施方式提出,對于節段求得功率信息和按照功率歸類的預測能量作為直方圖,所述直方圖描述預測能量在至少兩個功率區間上的分布。因此對于路線區段并且作為總功率信息也對于節段已知了作為來自不同功率區間的功率需要怎樣的能量量,從而最后更好地已知沿路線所需的負載點。在此當然也應考慮負功率,所述負功率能夠用于回收以及由此用于電池充電等。例如,可以考慮劃分成分別為40kWh的區間,由此,如果相對于功率區間繪制在這些功率區間中實際需要的能量的曲線,則產生描述功率分布的直方圖。通過功率區間中全部所需的功率量(能量)的說明,準確提供了能夠以簡單的方式在本發明的意義上加以分析處理以便確定消耗的參量。此外這類直方圖為在分析處理所述至少一個相似性準則的范圍內進行的比較提供了理想的基礎。為了求得按照功率歸類的預測能量,用于路線區段的直方圖的簡單組合就足夠了。

相似性準則可以分析處理包含在功率信息中的和/或從所述功率信息導出的統計學上的參量。這尤其是當使用(本來就表示一種統計學分析處理的)直方圖時是合適的,所述直方圖描述在功率區間上的功率分布。于是例如可以提出,作為參量使用在路線區段上的平均功率和/或在路線區段上的最大功率和/或涉及功率的直方圖的包絡線的參量。直方圖的形狀、直方圖的上界限以及平均功率因此可以被如下地視作是合適的指示:路線區段對于相應于相同行為并且因此分配給相同節段是否足夠相似。例如作為相似性準則可預給定與平均功率的最大偏差,其中,也極其合適的是,考察在路線區段上的最大功率。確定的功率區間通常在確定環境下或在確定駕駛行為時甚至不出現,例如在30km限速區(30er-Zone)中不出現高功率峰值等。也可以這樣提供相似性準則,使得當在前面的路線區段中未超過確定的最大功率時這也應適用于接下來的路線區段等。最后,直方圖的形狀、即功率的實際分布也可對在兩個路線區段中的相似駕駛行為提供明顯指示,其中,于是可分析處理相應的對直方圖進行描述的統計學參量。

本發明的特別合理的改進方案提出,在計算消耗時也考慮到至少一個另外的車輛系統、尤其是空調設備所需的預測的附加能量。通常,在機動車中的因此不直接用于走過提前知道的路線的確定的耗能器也由能量進行供給,這些能量通過所述至少一個動力裝置產生和/或從電池獲取,從而出現對燃料和/或電能的進一步消耗,該消耗在本發明范圍內也可予以考慮。已經提出了如下系統,其能夠預先計算空調設備和/或其他輔助耗能器的功率或能量需求,從而就此而言提供相應的參量。通過能夠由自身的模型支持的相應的效率鏈在此也可以確定在所述至少一個動力裝置方面需要多少輸入能量,以便向輔助耗能器提供相應的功率。由此,根據本發明的方法所實現的消耗計算變得更加精確并且考慮到在真正的行駛工況之外的其他影響。

除了所述方法外,本發明還涉及一種機動車,所述機動車具有被設計用于執行根據本發明的方法的控制器。所述控制器例如可以分配給剩余續航距離顯示和/或運行策略的求得和執行。關于根據本發明的方法的全部實施方式都能夠類似地轉用于根據本發明的機動車,因此通過所述機動車能夠獲得相同優點。

最后,本發明還涉及一種計算機程序,所述計算機程序在實施于計算設備上時實施根據本發明的方法的步驟。計算設備例如可以是機動車的已經提到的控制器。所述計算機程序可以存儲在非瞬態數據載體上,例如CD-ROM上。關于計算機程序也可以類似地轉用之前的實施方式。

附圖說明

由下面所述實施例以及借助于附圖得出本發明的其他優點和細節。附圖示出:

圖1 根據本發明的方法的實施例的流程圖,

圖2 待行駛的、提前知道的路線,

圖3 用于路線區段的功率信息,

圖4 按照功率歸類的用于第一節段的預測能量,

圖5 按照功率歸類的用于第二節段的預測能量,

圖6 用于第一運行策略的預測能量的分布,

圖7 用于第二運行策略的預測能量的分布,

圖8 用于第三運行策略的預測能量的分布,

圖9 帶有效率鏈的混合動力傳動系的示意圖,

圖10 用于路線的電機的電池的充電狀態的曲線,和

圖11 根據本發明的機動車。

具體實施方式

現在要以在混合動力機動車中求得運行策略為背景描述根據本發明的方法的實施例,其中,用于消耗計算的該方法也能夠用于其他應用,例如用于剩余續航距離計算等。混合動力機動車具有混合動力傳動系,所述混合動力傳動系包括變速器、電機和內燃機,其中,電機從電池供電。混合動力傳動系可以在不同的運行參數下、因此以不同的運行模式運行,在當前情況下包括僅以電機行駛、僅以內燃機行駛、在從內燃機對電池充電的同時以內燃機行駛以及在最大功率下運行內燃機和通過電機產生附加功率以便實現更高功率。

運行策略判斷混合動力傳動系何時以及如何處于何運行模式中。在此,運行策略例如可以通過用于作為動力裝置的內燃機和/或電機的確定的起動和關斷極限來確定,其中,當然也可以考慮其他確定運行策略的策略參數。在機動車駛過從起始地至目的地的路線期間,總運行策略可以對于路線的確定部分確定不同的子運行策略,這意味著,策略參數可在總運行策略的范圍內沿路線變化。

關于圖1所解釋的下述方法用于求得和執行用于提前知道的路線的運行策略,該路線通過路線數據描述。用于運行機動車的該方法的一部分是根據本發明的方法的一個實施例。

在步驟S1中尤其是由機動車的導航系統提供對混合動力機動車所要走過的提前知道的路線進行描述的路線數據。圖2示例性示出這種提前知道的路線1,所述提前知道的路線由在地點A中的起始點2通到在地點B中的目的地3,并且在此穿越極其不同的道路類型,即例如在居住區中開始,接下來是在地點A內部的干線道路,經由州屬道路行駛到高速公路上,沿該高速公路穿越限速部分和非限速部分以及起伏部分或小起伏部分,在地點B中再次行駛干線道路,以便然后通過居住區到達目的地3。

在步驟S2中,再次參閱圖1,確定沿路線1的功率曲線,所述功率曲線因此說明機動車在其車輪上要施加多少功率(“車輪功率”),以便可完成路線1。在此當然也可以包括負功率,例如當駛下坡道時或制動時。所述負功率也可用于給電池充電。在功率剖面的所述求得中也加入附加數據4,所述附加數據在當前情況下包括駕駛員數據、氣象數據和交通數據。駕駛員數據描述駕駛員的駕駛行為,氣象數據描述沿路線1的當前天氣情況,交通數據描述沿路線1的交通狀況、尤其是交通流量。由此能夠實現對功率曲線的更好的預測。

在步驟S3中,路線1劃分成路線區段、即部分,所述路線區段在當前情況下應全部具有3km的長度。這在圖2的路線1的放大示出的區域5中對于彼此相繼的路線區段6示意性示出。但要指出的是,也可借助于特殊準則確定這種規則劃分的特例,例如當路線數據或數字地圖的地圖數據清楚表明路線1的一個小于3km的部分延伸穿過明顯不同的環境、例如30km限速區時。那么也可以匹配路線區段的長度。

在步驟S4中,從用于整個路線1的功率曲線中對于每個路線區段確定功率信息。該功率信息在當前情況下如直方圖那樣說明何功率區間多強地貢獻于路線區段6所需的總能量。圖3中示出了這種功率信息7的例子,其中,在當前情況下分別包括40kW的不同功率區間中繪制了能量相對于功率的示圖。圖3中的功率信息涉及居住區的路線區段,從而整體上非常低的功率占主導地位,這意味著,平均功率低且高功率僅非常少地出現;最大功率也是相當低的。

功率信息7因此最后反映了在完成相應路線區段6時的功率分布,因此簡化了步驟S2的功率曲線,但仍包含主要信息。功率信息7也可以被理解為按照車輪上所需功率歸類的用于路線區段6的預測能量。

不同路線區段6的功率信息7現在在步驟S5中被用于判斷彼此相繼的路線區段6是否屬于路線1的同一個節段。為此考察相似性準則,所述相似性準則基于用于相鄰的路線區段6的功率信息7的比較,其中,在當前情況下,平均功率不允許彼此間有過大偏差并且應存在相似的最大功率。此外,還考察直方圖的作為其形狀的包絡線。視相似性準則的具體設計而定足夠的可以是滿足一個相似性準則以及必須滿足多個或甚至全部相似性準則。如果存在相似性,則推斷出由于功率信息的相似性也存在相似的駕駛行為,并且彼此相繼的路線區段6分配給同一個節段,這如在圖2的例子中通過節段8示例性示出的那樣。如果不存在相似性,則在路線區段6前后相繼被通過之后以接下來的路線區段6開始新的節段8。

因此也就將短的路線區段6的各部分合并成較長的節段8。

對于這些節段8,在步驟S6中分別求得按照在機動車的車輪上為了完成節段8而所需的功率來歸類的預測能量作為總功率信息,所述總功率信息在當前情況下由各個直方圖的簡單相加得到。按照功率歸類的用于各個節段8的預測能量于是也確定用于整個提前知道的路線1的預測能量,其方式是也可進行直方圖的相加。在當前情況下,對于節段8已知的預測能量的更精細的劃分被證明是更有利的,因為現在在下面要對于節段8中的每一個確定合適的節段運行策略作為用于路線1的總運行策略的子運行策略,這意味著,對于節段8中的每一個要確定何節段運行策略最適于行駛該節段,從而例如能夠為各個運行策略分配一個數值,所述數值允許在優化目標方面對于整個路線1接著進行更好的優化。

圖4和圖5示出了用于節段8的示例性的總功率信息,即預測能量-直方圖。圖4中示出總功率信息9a,所述總功率信息如對于具有最高限速的高速公路可出現。可以看出,存在中等高度的平均功率,與所述平均功率幾乎不存在強烈的偏差。圖5示出總功率信息9b,所述總功率信息如可在機動車完全開足馬力時在不具有限速的高速公路上出現。可以看出,在此存在極其高的功率平均值并且存在大份額的高功率。

為此,首先在步驟S7中確定在當前情況下用作評估的基礎的來自于電池和燃料箱的消耗作為用于評估的基礎。

為了對于確定的節段運行策略確定消耗(所述消耗在電池的情況下也可包括通過回收實現的收益和/或通過內燃機實現的充電),必須將根據直方圖在確定的功率區間中在車輪上所需的能量換算成必須在內燃機上或從電池中調用的輸入能量。車輪能量到輸入能量的所述換算通過混合動力傳動系中的效率得到。但所述效率與功率、運行模式(即運行參數)以及必要時附加信息相關,因為由此得到負載點。如果使用確定的節段運行策略,則這通常導致:在確定的功率范圍中激活確定的運行模式。即根據功率預測在節段8中所需的預測能量分布到在節段運行策略中所使用的運行模式上。但因為現在預測能量按照功率歸類地存在,所以相應可能的是,將用于節段8的全部的預測能量劃分成用于相應運行模式的預測能量部分,這要參照圖6至圖8詳細描述。

在此,圖6涉及一種用于節段運行策略的分布,所述節段運行策略旨在電機被最大化利用。這意味著,用于內燃機的起動和關斷極限被設定在較高的功率值時。相應地,在低功率時在圖6中以陰影示出的預測能量部分分配給電機單獨提供驅動能量的運行模式。在較高功率范圍中的既不以陰影也不以點示出的預測能量部分相應于僅運行內燃機以產生驅動能量或者說分配給內燃機的能量部分的運行模式。如果例如內燃機可一直負載到160kW,則在高功率范圍中設置在最大功率下運行內燃機并且附加地通過電機提供驅動能量的另一運行模式。驅動能量的由電機所提供的部分以點示出。

圖7示出用于另一運行模式、即旨在保持電池充電狀態盡可能恒定的運行模式的與圖6相同的直方圖9b的全部預測能量的分布。因此在此電機未被完全利用,從而在較低功率時較小份額分配給純電動行駛(以橫向陰影表示)。功率譜的大部分被以內燃機實現的行駛所覆蓋,其中,內燃機和電機(以點表示)共同作用的范圍保持不變,因為單獨以內燃機不再能夠實現相應的功率。也可以考慮這樣的設計方案,在所述設計方案中其可通過短時間的、有目的的內燃機過載所覆蓋,尤其是當要進行有效充電時,這要在下面予以描述。

圖8涉及在所考察的第三運行模式中也與圖6和圖7中相同的直方圖的預測能量的分布,在所述第三運行模式中要進行電池的盡可能有效的充電。電機在此僅在極其低的功率時使用(橫向陰影表示的范圍),而中等功率的范圍——在所述中等功率的范圍中盡可能恒定地行駛——分配給一個新的運行模式,在該新的運行模式中從內燃機對電池充電。該運行模式在根據圖6和圖7的運行策略中是不允許的。在較高功率時,即當不應對機動車的動態性加以限制時,取消充電,但內燃機仍用于單獨地運行機動車(未進一步標記的部分)。但即使在這種運行模式中,當需要特別高的功率時,也能夠通過同時利用內燃機和電機來設置該運行模式的使用。此外,從這種考察中已經得出:在需要大量高功率時,這種用于有效充電的節段運行策略的評估將相當低。

現在通過功率區間和運行模式而存在允許確定在混合動力傳動系的相應運行狀態中存在的效率的信息。這意味著,基于功率和由運行策略導出的運行模式,現在可以為用于不同功率的預測能量部分分配效率模型,所述效率模型對于在確定運行模式下的全部功率可作為特性曲線或特性曲線族或者說查找表存在,并且從所述特性曲線或特性曲線族或者說查找表于是對于實際存在的功率或功率區間可讀取出效率,或者預測能量被直接劃分成用于功率區間和運行模式的預測能量部分,于是對于所述預測能量部分得到用于動力傳動系的部件的效率的組。在動力傳動系中的效率的所述確定中,也可以考慮附加信息、尤其是從路線數據導出的附加信息,所述附加信息也可影響實際的負載點,例如道路類型(居住區、干線道路、州屬道路、高速公路……)等,這得到對效率的進一步細化的劃分。在此情況下可以提出,效率模型不是作為用于功率區間和運行模式的固定組的數字來提供,而是作為用于各種附加信息的特性曲線/特性曲線族和/或查找表來提供;另選地,也可在選擇效率模型時已經至少部分地加入附加信息。

在任意情況下,現在對于預測能量部分存在用于混合動力傳動系中的效率的具體值,所述混合動力傳動系在圖9中示意性示出并且設置有附圖標記10。混合動力傳動系10包括變速器11、電機12和內燃機13,其中,電池14對電機12供電。在效率模型中,為部件11至14中的每一個都分配了效率,即變速器11分配了效率ηG,電機12分配了效率ηE,內燃機13分配了效率ηV,并且,因為電池本身也具有一定效率,所以電池14分配了效率ηB

重要的效率鏈在此由運行模式得到。例如如果單純以電機12行駛,則得到通過箭頭15表示的效率鏈ηG、ηE、ηB;如果單獨以內燃機行駛,則得到根據箭頭16的效率鏈ηG、ηE和ηV

利用所述效率鏈可以容易地將預測能量部分換算成輸入能量。由此,在電池14的情況下直接得到消耗;在內燃機13的情況下存在特性曲線或特性曲線族,所述特性曲線族將輸入能量反映到在這里未詳細示出的燃料箱中的燃料的消耗上。在此在步驟7中重要的是,求得用于不同的可能的節段運行策略、例如圖6至圖8的節段運行策略的消耗,以便能夠接著在步驟S8中對所述節段運行策略加以評估。因此,在一種對圖6至圖8的三個運行策略加以評估的實施例中,在步驟S7結束時存在六個消耗,即分別用于這三個運行策略的電消耗和燃料消耗。

在步驟S8中的評估中,當然原則上也可以加入其它評估準則,而不是僅僅步驟S7的消耗,但這在此不應予以詳細描述。

現在,在步驟S9中,借助于用于整個路線1的優化目標、例如隨著到達目的地3電池14盡可能完全放電的情況下燃料消耗盡可能小,可以選擇用于各個節段8的最合適的節段運行策略,從而得到總運行策略,所述總運行策略于是也在步驟10中使用。

就此而言為了解釋而參考圖10。在此,路線1在當前情況下應劃分為八個節段8,其中,節段I延伸通過居住區,節段II沿地點A的干線道路延伸,節段III位于不限速的高速公路上,節段IV位于限速為120km/h的高速公路上,節段V位于不限速的高速公路上,節段VI位于有擁堵的高速公路上,節段VII位于在地點B中的干線道路上,節段VIII經過環境區,對于所述環境區在步驟S8中將電動行駛評估為更高。

圖10示出了在路線1上繪制的電機12的電池14的充電狀態曲線。可以明顯看出,在節段I和II中以節段運行模式“最大化電動行駛”工作,在節段III中以節段運行模式“保持充電狀態”工作,在節段IV中以節段運行模式“給電池充電”工作,在節段V中以節段運行模式“保持充電狀態”工作,在節段VI至VIII中再次以節段運行模式“最大化電動行駛”工作。

在此還要注意的是,可以提出,在求得消耗時也考慮到輔助耗能器,其方式是基于對輔助耗能器、尤其是空調設備的使用的預告來求得內燃機13和/或電池14方面的為此所需的輸入能量,其直接影響消耗。為此可以使用分開的、尤其是也包含效率的輔助耗能器模型。

圖11最后示出根據本發明的機動車20的原理草圖,其在當前情況下為混合動力機動車。所述機動車包括已經關于圖9描述的混合動力傳動系10。為控制混合動力傳動系10的運行,在機動車20中設有控制器17,所述控制器被設計用于執行根據本發明的方法,為此,所述控制器尤其是與導航系統18和其他數據源19連接。

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