CN104066611B - 集成在混合动力电动车辆的转速表中的电力驱动的易控制性的指示器 - Google Patents

集成在混合动力电动车辆的转速表中的电力驱动的易控制性的指示器 Download PDF

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Abstract

一种在混合动力电动车辆中指示电力驱动可用性的指示器、系统和方法。使用包括显示器的转速表，该显示器具有全电力驱动部和混合动力驱动部。全电力驱动部和混合动力驱动部共用第一边界，该第一边界指示车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端。对于混合动力电动车辆，所指示的电力驱动可用性的级别来源于电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的至少一个。

Description

集成在混合动力电动车辆的转速表中的电力驱动的易控制性的指示 器
技术领域
本发明涉及一种用于显示车辆信息的系统和方法，尤其涉及一种用于在混合动力电动车辆中显示与同时利用汽油动力引擎和电动发动机的操作有关的车辆信息的系统和方法。
背景技术
机动车辆通常包括大量仪表、指示器和各种其它显示器，这些仪表、指示器和显示器被设计成向车辆用户提供与车辆的操作相关的信息。在车辆中所包括的仪表、指示器和显示器是指示速度、行进距离、在必须进行再次加油前将要行进的距离、燃油状态、温度以及各种警告和/或警报情况的仪表、指示器和显示器。每当将新技术并入到车辆中时，可能要求或者需要附加的或者新的指示器。例如，虽然指示引擎转速(以每分钟转数或“rpm”为单位)的显示器通常被用在包括汽油动力引擎的车辆中，但是相同的指示器在不包括汽油动力引擎的车辆(例如仅具有电动发动机的车辆)中可能是没用的。在仅具有电动发动机的车辆中，根据引擎rpm外的参数指示发动机输出功率。可能需要指示电动发动机和汽油动力引擎的操作的显示器的混合动力电动车辆需要附加的创新，从而以对车辆用户有用而非使用户不知所措的方式呈现有用信息。
发明内容
在一种形式中，本发明提供一种混合动力电动车辆中的电力驱动可用性的指示器。该指示器包括带有显示器的转速表，该显示器具有全电力驱动部和混合动力驱动部。全电力驱动部和混合动力驱动部共用第一边界，该第一边界指示车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端。对于混合动力电动车辆，所指示的电力驱动可用性的级别来源于的电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的至少一个。
在另一种形式中，本发明提供一种用于在混合动力电动车辆中指示电力驱动可用性的系统。该系统包括处理器和至少一个联接到该处理器的传感器输入端。该系统也包括联接到该处理器的输出端的转速表。该转速表包括具有全电力驱动部和混合动力驱动部的显示器。全电力驱动部和混合动力驱动部共用第一边界，该第一边界指示车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端。对于混合动力电动车辆，所指示的电力驱动可用性的级别来源于的电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的至少一个。
在又一种形式中，本发明提供一种在混合动力电动车辆中指示电力驱动可用性的方法。该方法包括如下步骤：针对混合动力电动车辆，确定的电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的至少一个。该方法还包括如下步骤：在转速表的全电力驱动部上显示电力驱动可用性的级别。所显示的电力驱动可用性的级别来源于所确定的百分比。转速表的全电力驱动部和转速表的混合动力驱动部共用第一边界。该第一边界指示车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端。
从以下所提供的详细描述、附图和权利要求，本发明的其它适用领域将变得明显。应当理解，包括公开的实施方式和附图的详细描述本质上仅仅是示例性的，仅仅出于说明性的目的，并不意图限制本发明的范围、其应用或使用范围。因此，意图使不脱离本发明的主旨的变型包含在本发明的范围之内。
附图说明
图1是根据本发明的原理的用于混合动力电动车辆的转速表；
图2是根据本发明的原理的可用在混合动力电动车辆中的指示电力驱动的方法；以及
图3是根据本发明的原理的可用在混合动力电动车辆中的指示电力驱动的处理器系统。
具体实施方式
图1示出根据本发明的公开的实施方式的用在混合动力电动车辆中的改进的转速表100。转速表100包括指针110，指针110围绕刻度盘指示器120的中心旋转。指针110可以是物理指针，或者可以是表示由激光器或发光元件制成的指针。刻度盘指示器120包括沿着刻度盘的外周的混合动力驱动部130，该刻度盘指示以每分钟转数为单位的汽油动力引擎的功率输出。刻度盘指示器120还包括全电力驱动部140，该全电力驱动部140使在电动车辆模式期间的电动发动机的操作与汽油动力引擎的操作相关联。当车辆工作在电动车辆模式下时，指针指向转速表100的全电力驱动部140。当车辆工作在混合动力车辆模式下时，指针指向转速表的与汽油动力引擎的输出相关的混合动力驱动部130。
转速表100的全电力驱动部140指示在车辆恢复使用车辆的汽油动力引擎之前可使用电动发动机的程度。全电力驱动部的下边界144对应于如下情况：使电池最大限度地充电、驾驶员所要求推进功率处于最低级别、以及操作电力驱动与操作混合动力驱动的操作成本的比率处于最低限度。全电力驱动部140的上边界146对应于因低的电池充电状态(State Of Charge，SOC)、高的驱动转矩要求或者高于混合动力驱动操作成本的电力驱动操作成本以及其它原因而产生的阈值，在该阈值处，引擎即将启动。
指针110在转速表100的全电力驱动部140内的位置取决于几个因素。一个因素是电池的充电状态。充满电的电池意味着具有较多的可在电动车辆模式期间输出的电力。因此，充满电的电池将导致指针110较靠近显示器120的全电力驱动部140的下边界144。电池放电越多，指针110越接近显示器120的全电力驱动部140的上边界146。
影响指针110在转速表100的全电力驱动部140内的位置的另一因素是车辆的动力传动系统在给定时刻所要提供的转矩的量。所需要的车辆转矩的量与车辆的所要求的加速的程度、车辆的负载和/或克服作用于车辆上的反作用力所需要的力的量相关联。例如，如果车辆的驾驶员想要快速加速，则动力传动系统需要较多的转矩。车辆上增加的负载也可以引起增大的转矩需求。此外，往上坡移动的车辆需要提高的动力传动系统的转矩的量，来克服重力的反作用力。在各个情况下，增加动力传动系统在电动车辆模式期间所需的转矩会影响转速表指针110在转速表100的全电力驱动部140中的位置。低转矩需求支持靠近全电力驱动部140的下边界144的指针位置。小于电动发动机所提供的最大转矩的高转矩需求支持接近全电力驱动部140的上边界146的指针位置。超出高电压电池所允许的最大转矩的转矩需求导致除了电动发动机之外的汽油动力引擎的操作，并且转速表指针110移动到显示器120的混合动力驱动部130中。
指针位置也受动力系统的各种操作成本影响。例如，车辆的动力系统按照给定速度和温度的操作导致特定的操作成本。特定的操作成本可以根据车辆是正在使用其电动发动机还是其汽油动力引擎而改变。影响操作成本的因素包括车辆驾驶性能、燃料经济性、排放量以及电池使用。例如，低操作成本通常与高转换效率下的较低的燃料消耗、较低的电池电量使用、以及对于各种引擎转速/负载操作点的较低的排放量相关联。因此，转速表指针110在显示器120的全电力驱动部140内的位置与在给定条件下由电动发动机的使用所引起的动力传动系统操作成本和在相同条件下由汽油动力引擎的使用所引起的动力传动系统操作成本的比较有关。低比值(意味着电动发动机操作成本低于汽油动力引擎操作成本)支持靠近显示器120的全电力驱动部140的下边界144的指针位置。仍小于1的高比值支持靠近显示器120的全电力驱动部140的上边界146的指针位置。大于1的比值意味着对于汽油动力引擎的操作的动力传动系统操作成本低于对于电动发动机的动力传动系统操作成本，因此，车辆将使用汽油动力引擎，并且转速表指针110将被定位在显示器120的汽油动力引擎或者混合动力驱动部130中。
在确定转速表指针110在转速表100的全电力驱动部140内的位置时，可以考虑其它因素。例如，制动事件或者车辆行为上的其它改变可以影响指针位置。
可以评估并结合影响在显示器120的全电力驱动部140内的转速表指针位置的每个因素的相对强度，以确定在车辆的电动模式操作中的总体指针位置。
图2示出了确定图1的显示器120的全电力驱动部140内的转速表指针位置的方法200。连续地或者按照给定的时间间隔重复图2的方法200，从而定期地更新转速表指针110。理想地，以足够快的速度重复方法200，以便形成转速表指针110的平稳且适时的运动。
方法200开始于确定影响指针110的位置的各种因素的强度。方法200示出了三个单独的模块210、220、230，每个模块用于确定不同因素的强度。也可以包括附加的模块。
操作成本模块210确定要么单独使用电动发动机、要么使用汽油动力引擎和电动发动机操作车辆的动力传动系统的比较成本。为了确定该因素的强度，模块210确定针对给定条件的处于电动车辆模式和汽油动力模式的车辆的动力传动系统操作成本。可以将针对每种模式且针对给定条件的操作成本的值存储在查找表中或者以某些其它可访问的格式进行存储。模块210确定在电动模式下的动力传动系统操作成本与在汽油动力模式下的动力传动系统操作成本的比值，然后将该比值转换为百分比。接近于0％的百分比指示出，在电动模式下的动力传动系统操作成本远远少于在汽油动力模式下的动力传动系统操作成本。接近但小于100％的百分比指示出，在电动模式下的动力传动系统操作成本仅略微少于在汽油动力模式下的动力传动系统操作成本。等于或者大于100％的百分比指示出，在电动模式下的动力传动系统操作成本等于或者大于在汽油动力模式下的动力传动系统操作成本。
在车辆转矩模块220中，将车辆所需的转矩量与电动发动机和高压电池所额定提供的最大转矩量进行比较。为了确定这个因素的强度，模块220确定驱动器所需的转矩的值(输入作为例如来自油门踏板按照瞬时车速的下降的信号)，并用该值除以电动发动机和电池所允许的最大转矩。鉴于发动机的转速、设备温度、电池充电状态等，不断地更新电动发动机所允许的最大转矩。将该比较的结果转换为百分比。小于100％的百分比指示出，所需的转矩小于在电动模式下所允许的最大转矩，而等于或者大于100％的百分比指示出，应当使用汽油动力引擎来提供所需的转矩。
电池充电状态(State Of Charge，SOC)模块230确定已经消耗的电池容量的百分比。因此，100％的值指示出，车辆电池已经被耗尽到引擎必须开始为电池充电的程度。0％的值指示出，车辆电池被充满电。
模块210、模块220、模块230分别输出百分比X1、X2、X3。使输出的百分比X1、X2、X3分别通过饱和模块212、饱和模块222、饱和模块232，这些饱和模块有效地将输出的百分比X1、X2、X3提升或放大到最大值100％。饱和模块212、饱和模块222、饱和模块232将任意大于100％的输出的百分比X1、X2、X3减小到100％。可以使用其它饱和模块。然后利用比较模块240将提升后的输出的百分比X1、X2、X3进行比较，以确定最高的提升后的输出的百分比X1、X2、X3的值x。最高的比较值x是用于确定转速表指针110在显示器120的全电力驱动部140内的位置的百分比。0％的值指示出，指针110将指向全电力驱动部140的下边界144。100％的值指示出，车辆不应当操作在电动车辆模式下且应当立即转而使用汽油动力引擎。将0和100之间的百分比缩放成符合在转速表100的全电力驱动部140内且由转速表100的全电力驱动部140中的指针110显示(模块250)。
因为来自本方法的数据按照连续的原则被输出，并且为了避免转速表指针的不平稳的或者有噪音的移动，所以使用低通滤波模块260来使由比较模块240产生的输出x变得平滑。
在系统300内实现转速表100和方法200，如图3所示。图3示出包括转速表100的车辆310，该转速表100使用方法200显示电力驱动可用性信息。转速表100被联接到处理器320。处理器320接收各种输入信号，并使用这些信号来确定转速表100的指针110是否应当指向显示器120的全电力驱动部140或者混合动力驱动部130。处理器320也确定(使用方法200)指针110应当指向全电力驱动部140内的何处。
处理器320所使用的输入信号包括在混合动力车辆中所使用的各种传感器330所传输的信号。传感器330可以包括用于确定电动发动机电池的充电状态的评估模块、用于确定所应用的或者需要的车辆转矩的踏板映射查找表、以及用于确定车辆的动力传动系统的各种操作情况的传感器。所感测或估计的输入信号例如被方法200中的模块210、模块220、模块230使用。
可以进行对本公开内容的变型。例如，可能需要附加的传感器来适应方法200中所使用的附加的或者不同的模块。模块210、模块220、模块230或者附加的模块可以以软件或者硬件的形式实现。也可以改变转速表100的显示器120。在图1中，转速表100被示出成具有圆形显示器120。可将其它形状(例如竖向条或者水平条)显示器或者其它数字显示器并入本公开内容中。
当前所公开的转速表100不仅用于向用户指示车辆是工作在电力驱动状态下还是工作在混合动力驱动状态下，而且转速表也用于训练用户如何驱动车辆以保持在给定状态下的车辆操作。例如，车辆的驾驶员可以使用转速表100作为用于保持在电力驱动模式下的车辆操作的引导物。驾驶员可以监控指针110的位置，来确保在驾驶员操作车辆时，指针110保持在显示器120的全电力驱动部140中。例如，通过监控指针110，驾驶员可以认识到，较慢的加速可使得车辆保持在电力驱动模式下，这是因为较快的加速可能迫使车辆切换到混合动力驱动模式。在电力驱动模式和混合动力驱动模式之间的频繁转换会导致车辆操作的无效。因此，驾驶员可以学着通过改变驾驶习惯而更有效地操作车辆，从而将指针保持在所预期的操作模式下。

Claims (13)

1.一种混合动力车辆中的电力驱动可用性的指示器，包括：
转速表，所述转速表包括具有全电力驱动部和混合动力驱动部的显示器，所述全电力驱动部和所述混合动力驱动部共用第一边界，所述第一边界指示所述车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端，
其特征在于，电力驱动可用性由在所述显示器的所述全电力驱动部内指示电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩和电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的一种进行表示，以及
其中，所述显示器的所述全电力驱动部指示的所述电池放电百分比、所述百分比化的电力驱动所提供的最大转矩和所述电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的较大量。
2.如权利要求1所述的指示器，其中，所述转速表的显示器包括由所述全电力驱动部的第二边界和所述混合动力驱动部的第二边界所限定的端点。
3.如权利要求2所述的指示器，其中，所述显示器的全电力驱动部被校准成使得所述全电力驱动部的第二边界对应于最大电力驱动可用性。
4.如权利要求1所述的指示器，其中，所述全电力驱动部的所述第一边界代表最大量的电池放电，所述全电力驱动部的第二边界代表最小量的电池放电。
5.如权利要求1所述的指示器，其中，所述全电力驱动部的所述第一边界代表所述电力驱动所能够提供的最大量的转矩，所述全电力驱动部的第二边界代表所述电力驱动所能够提供的最小量的转矩。
6.如权利要求1所述的指示器，其中，所述全电力驱动部的所述第一边界代表相等的电力驱动操作成本和混合动力驱动操作成本，所述全电力驱动部的第二边界代表电力驱动操作成本与混合动力驱动操作成本的最小比值。
7.一种用于在混合动力电动车辆中指示电力驱动可用性的系统，所述系统包括：
处理器；
至少一个传感器输入端，所述至少一个传感器输入端联接到所述处理器；以及
转速表，所述转速表联接到所述处理器的输出端，所述转速表包括具有全电力驱动部和混合动力驱动部的显示器，所述全电力驱动部和所述混合动力驱动部共用第一边界，所述第一边界指示所述车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端，
其特征在于，所述至少一个传感器输入端包括如下传感器中的至少一个：用于确定电池充电状态的传感器、用于确定电力驱动所需的转矩的量的传感器、以及用于确定电力驱动操作成本和混合动力驱动操作成本的传感器，
其中，所述处理器被配置成基于所述传感器输入端确定的电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的至少一个，以及
其中，所述处理器被配置成输出信号给所述转速表，所述信号代表的所述电池放电百分比、所述百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及所述电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的所确定的至少一个中的较大量。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述输出信号在所述显示器的所述全电力驱动部上被表示成指示电力驱动可用性的级别，所述电力驱动可用性的级别处于所述第一边界处的最小电力驱动可用性与所述全电力驱动部的第二边界处的最大电力驱动可用性之间。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述全电力驱动部的所述第一边界代表最大量的电池放电，所述全电力驱动部的第二边界代表最小量的电池放电。
10.如权利要求8所述的系统，其中，所述全电力驱动部的所述第一边界代表所述电力驱动所能够提供的最大量的转矩，所述全电力驱动部的第二边界代表所述电力驱动所能够提供的最小量的转矩。
11.如权利要求8所述的系统，其中，所述全电力驱动部的所述第一边界代表相等的电力驱动操作成本和混合动力驱动操作成本，所述全电力驱动部的第二边界代表电力驱动操作成本与混合动力驱动操作成本的最小比值。
12.一种在混合动力电动车辆中指示电力驱动可用性的方法，其特征在于，所述方法包括：
针对所述混合动力电动车辆，计算机处理器确定电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的至少一个；
在转速表的全电力驱动部上显示电力驱动可用性的级别，其中，所述电力驱动可用性的级别来源于所确定的至少一个百分比，所述转速表的所述全电力驱动部和所述转速表的混合动力驱动部共用第一边界，所述第一边界指示所述车辆的最小电力驱动可用性以及混合动力驱动操作的开端；以及
校准显示器的所述全电力驱动部，使得所述全电力驱动部的第二边界对应于最大电力驱动可用性，
其中，显示电力驱动可用性的级别包括：在所述显示器的所述全电力驱动部内指示的所述电池放电百分比、所述百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及所述电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的较大量。
13.如权利要求12所述的方法，其中，显示电力驱动可用性的级别包括：在所述显示器的所述全电力驱动部内指示的电池放电百分比、百分比化的电力驱动所提供的最大转矩、以及电力驱动操作成本相对于混合动力驱动操作成本的百分比中的仅一个。
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