CN115246341A - 用于在带拖车的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法和系统 - Google Patents

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CN115246341A CN202110958356.6A CN202110958356A CN115246341A CN 115246341 A CN115246341 A CN 115246341A CN 202110958356 A CN202110958356 A CN 202110958356A CN 115246341 A CN115246341 A CN 115246341A
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C·罗迪耶
M·布格哈尔达因
S·霍夫曼
E·莫斯
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Abstract

本发明涉及用于在带拖车的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法和系统。用于在带拖车的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法包括由电动车辆的控制装置获取用户请求以执行牵引拖车的电动车辆的行程。用户请求包括指定拖车特性的拖车配置数据和指定计划行程特性的导航数据。所述方法包括利用与控制装置通信的电动车辆的电池管理系统来评估电动车辆电池的电池状态，并且利用控制装置基于拖车配置数据和导航数据计算用于在牵引拖车的电动车辆的行程中使电池工作的电池工作设置。

Description

用于在带拖车的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法 和系统
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法和系统。
背景技术
当前电动车辆(Electric Motor Vehicles，EV)的电池通常对EV运行下的温度敏感。作为示例，锂离子电池通常用于电动车辆，并且基于电化学反应，电化学反应尤其受寒冷的天气影响而减慢。因此，例如，在非常寒冷的室外温度下，牵引电池的容量和功率输出可能会降低。此外，极端温度条件可能会减少续驶里程并且增加充电时间。调节车内温度，无论是通过制热还是制冷，也可能影响电池的性能和EV的续驶里程。因此，对车辆和/或车辆电池的温度进行预处理可以有助于改善电池在寒冷或炎热环境中的性能。
当与各自电池的低电荷状态和/或在高负载需求下(例如，当用EV牵引拖车上坡时)相结合时，这些影响可能变得尤其相关。一些车辆能够自动检测到拖车的存在，因此这种情况一发生就调整车辆的运行，尤其是电池管理。传统的技术提供了一种预测电动车辆的续驶里程的方法，该方法包括监控车辆的拖车检测装置，并且如果拖车检测装置检测到拖车当前连接到了车辆，则确定续驶里程。
然而，在大多数的这些系统中，需要花一些时间，直到检测到拖车(及其对行驶行为的影响)。例如，在车辆启动后可能需要花几分钟或几公里，直到检测到拖车并且可以确实地确定实际续驶里程。因此，在极为恶劣的周围环境温度和电池状况下以及在高负载需求下，在从一开始或者甚至在此之前立即准确地指示车辆的可用续驶里程以及推荐路线和设置将是有帮助的。
发明内容
因此，需要找到用于提高牵引拖车的电动车辆的性能的解决方案。
根据本发明的一个方面，一种用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法可以包括：由电动车辆的控制装置获取用户请求以执行牵引拖车的电动车辆的行程，其中，用户请求包括指定拖车特性的拖车配置数据和指定计划行程特性的导航数据；利用与控制装置通信的电动车辆的电池管理系统来评估电动车辆电池的电池状态；利用控制装置基于拖车配置数据和导航数据计算用于在牵引拖车的电动车辆的行程中使电池工作的电池工作设置。
根据本发明的另一个方面，一种用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统可以包括控制装置和电池管理系统，控制装置配置为获取用户请求以执行牵引拖车的电动车辆的行程，其中，用户请求包括指定拖车特性的拖车配置数据和指定计划行程特性的导航数据；电池管理系统与控制装置通信，并且配置为评估电动车辆电池的电池状态，其中，控制装置进一步配置为基于拖车配置数据和导航数据计算用于在牵引拖车的电动车辆的行程中使电池工作的电池工作设置。
根据本发明的又一个方面，一种电动车辆包括根据本发明的系统。
本发明的一个想法是用“主动”方法代替传统的“反应”方法，传统的“反应”方法包括仅在行驶期间，也就是说在车辆启动后检测拖车的存在，系统通过“主动”方法提前确立有牵引拖车的意图。因此，关于拖车及其属性(例如，拖车的负载)的信息以及关于期望行驶路线的信息即使在车辆实际牵引拖车之前也可以获得，并且因此可以用于在带拖车的行程开始之前对车辆的配置和/或运行设置做出预测调整。因此，车辆甚至可以在传统系统能够检测到拖车的存在之前就优化车辆的设置和计划的行驶路线。诸如此类，因此可以更准确地预测电力需求，并且可以通过智能路线确定和预测电力管理避免由于降额或类似原因导致的电力突然减少。因此，可以同时最大化电动车辆的运行寿命和续驶里程。
根据本发明的一个示例性实施方案，控制装置可以进一步配置为基于拖车配置数据和导航数据计算用于在行程中对电动车辆进行驾驶的驾驶设置和/或用于在行程中对电动车辆进行导航的路线设置。相应地，方法可以包括基于拖车配置数据和导航数据计算用于在行程中对电动车辆进行驾驶的驾驶设置和/或用于在行程中对电动车辆进行导航的路线设置。
因此，推荐的运行策略不仅可以针对电池的运行提出建议，还可以针对采取哪条路线以及如何在该路线上行驶提出建议。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述系统可以进一步包括驾驶员界面，其配置为在行程之前和/或行程期间，提供电池工作设置、驾驶设置和/或路线设置作为给驾驶员的推荐。相应地，所述方法可以包括在行程之前和/或行程期间经由驾驶员界面，提供电池工作设置、驾驶设置和/或路线设置作为给驾驶员的推荐。
例如，驾驶员可能正在计划带拖车的行程。在行程之前，甚至在实际将拖车连接到车辆之前，驾驶员可能已经经由适当的装置(例如，个人电子装置)或经由网页界面提供了相关信息。例如，该信息可以包括：拖车的特征(尺寸、负载等)、计划路线、出发日期和时间等。然后系统可以分析所有可获得的数据。例如，系统可以考虑驾驶员的任何输入、关于车辆的可获得的数据(例如，电池的电量状态)、拖车特性以及负载和导航数据(交通、天气、期望路线的特性等)。然后系统可以例如经由客舱内部的车辆显示屏通知驾驶员可能的功率限制和可能的解决方案。例如，可以指示驾驶员选择另一条路线，在行程前为车辆的电池充电，将车辆保持在一定速度范围内，减少或增加拖车的重量等。
根据本发明的一个示例性实施方案，控制装置可以配置为在行程期间基于电池工作设置、驾驶设置和/或路线设置使电动车辆运行。相应地，方法可以包括在行程期间，利用控制装置基于电池工作设置、驾驶设置和/或路线设置使电动车辆运行。
因此，在辅助和/或自动驾驶应用的情况下，车辆也可以自己实施上述运行策略和/或建议中的一些或全部。例如，车辆可以自动管理电池以获得最佳性能(例如，预热电池或其他温度调节)。
根据本发明的一个示例性实施方案，控制装置可以配置为从用户装置经由数据网络来获取用户请求。具体地，控制装置可以配置为从个人电子装置和/或用户计算系统获取用户请求。
因此，例如，驾驶员可以通过利用移动电话应用程序来提前计划行程。例如，也可以通过智能手机或任何其他适用的系统提前通知驾驶员关于可能的功率/续驶里程的减少以及增加取决于温度的电池充电水平的可能解决方案。
对于如何获取拖车将在特定时间连接到车辆或已经连接到车辆的相关信息，本领域技术人员将很容易想到各种方式。例如，这可以经由驾驶员的移动电话应用程序、经由组合仪表板输入、经由在线预订、通过检查用户日历或车队车辆的日历来完成。
根据本发明的一个示例性实施方案，拖车配置数据可以包括拖车的尺寸、重量、负载数据、阻力系数、滚动阻力和/或最大速度等。例如，控制装置可以在其计算中考虑拖车的尺寸、重量、额外所需能量、牵引的时间和持续时间。
根据本发明的一个示例性实施方案，导航数据可以包括期望路线信息、路线坡度情况、行驶时间、天气和/或交通等。例如，控制装置可以在其计算中考虑期望路线和/或可选路线的距离、路线的坡度、周围环境温度和其他环境条件(雪、冰、风等)。相应地，诸如此类，可以考虑天气预报和/或交通预测。
根据本发明的一个示例性实施方案，电池工作设置包括电池的工作温度和/或电量状态。例如，控制装置可以建议增加电池的充电量(例如，遵循智能充电方法)、预热电池以获得最大功率输出性能、计划(额外的)充电停车等。
将参考附图中描绘的示例性实施方案更详细地解释本发明。
附图说明
包括附图以提供本发明的进一步的理解，合并在本说明书并构成本说明书的一部分。附图显示了本发明的示例性实施方案，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。本发明的其它实施方案和本发明的许多预期优点将容易理解，因为通过参考以下详细描述，它们变得更好理解。附图的元件不必相对于彼此成比例。在图中，除非另有说明，否则相同的附图标记表示相同或功能相同的组件。
图1示意性地描绘了根据本发明实施方案的用于在带拖车的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统。
图2示意性地显示了图1中牵引拖车的电动车辆。
图3示出了利用图1的系统的方法的流程图。
虽然在本文中示出和描述了具体实施方案，但是本领域一般技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种替选和/或等同实施方式替代所示出和描述的具体实施方案。通常，本发明旨在覆盖本文讨论的具体实施方案的任何改变或变化。
附图标记说明
1 拖车
2 控制装置
3 电池
4 电池管理系统
5 驾驶员界面
6 数据网络
7 用户装置
8 个人电子装置
9 用户计算系统
10 系统
11 用户日历
12 装载站
100 电动车辆
T 拖车配置数据
N 导航数据
D 驾驶设置
R 路线设置
B 电池工作设置
M 方法
M1-M5b 方法步骤。
具体实施方式
应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
虽然示例性的实施方案描述为使用多个单元以执行示例性的过程，但是应当理解，示例性的过程也可以由一个或多个模块执行。此外，应当理解的是，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件装置，并且被具体编程来执行本文描述的过程。该存储器配置为存储模块，并且处理器具体配置为执行所述模块以进行以下进一步描述的一个或更多个过程。
此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质，其包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式存储和执行。
本文所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括了”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或更多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项的任何和所有组合。
除非特别声明或者从上下文显而易见的，如本文所使用的，术语“大约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在两个平均值的标准差内。“大约”可以被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文清楚的，否则本文提供的所有数值通过术语“大约”进行修饰。
图1示意性地描绘了根据本发明的示例性实施方案的用于在带拖车1的计划行程的准备过程中配置电动车辆100(electric vehicle，EV)的系统10。在图2所示系统10的示例性应用中，EV 100可以在寒冷的周围环境温度(例如，零度以下)的情况下沿着陡峭的上坡路牵引拖车1上坡。
用于EV的传统的锂离子电池往往会由于低温而遭受功率降低。结合各自电池的低电量状态，当EV 100的负载需求在上坡的陡峭斜坡上显著增加时，这对于图2示例中的传统系统可能会成为问题，具体地，如果EV 100从一开始没有意识到拖车1和/或没有考虑到它的牵引电池在上坡路增加的负载需求。
这是因为传统的拖车检测系统通常只能在车辆开始它的行程后的某一时候检测出连接到车辆的拖车的负载。例如，拖车检测系统可以配置为基于有拖车和没有拖车的车辆的不同行驶行为来检测拖车，这需要系统花一些时间来检测，例如行驶的几公里和/或几分钟。然而，在极为恶劣的周围环境和/或电池状况下，这可能太晚了，并且可能导致车辆电气系统的突然紧急断电，这是因为可能会过早地达到电池的截止电压，即电池的最低电压，低于该最低电压不应当利用电池，否则电池可能会损坏和/或它的容量和寿命可能会受到影响。
为了避免这种潜在的危急情况，图1的系统遵循预先检测拖车负载的主动方法，以提高EV续驶里程计算的准确性。相应地，图1的系统10包括控制装置，控制装置适用于获取用户请求以执行牵引拖车1的EV 100的行程。
控制装置2可以配置为从用户装置7(具体地从个人电子装置8和/或用户计算系统9等)例如经由数据网络6来获取用户请求。例如，控制装置2可以经由无线网络连接到网络或移动电话应用程序，用户可以利用网络或移动电话应用程序来通知车辆关于EV 100利用拖车的意图。在另一个示例中，EV 100的控制装置2可以配置为自动访问这样的或类似的信息，例如，通过在移动电话、计算机等上访问用户日历11。
用户请求可以包括各种关于带拖车的计划行程的相关信息，具体地是指定拖车1特性的拖车配置数据T和指定行程特性的导航数据N。拖车配置数据T可以包括：例如，拖车1的尺寸和/或重量、负载数据(如何运输和何时运输)、它的阻力系数、滚动阻力和最大速度或其他相关属性。另一方面，导航数据N可以包括关于以下的信息：例如，期望路线、它的坡度剖面、道路类型(沥青、砾石、沙子等)、预期行驶时间(包括出发时间)、预期的天气(温度、道路状况等)和/或预期的交通状况。
控制装置2进一步考虑了EV 100的电池3的电池状态，该状态由与控制装置2通信的电池管理系统4监控和管理。控制装置2配置为评估EV 100的电池3的电池状态，然后基于拖车配置数据T和导航数据N计算用于在牵引拖车1的EV 100的行程中使电池3工作的电池工作设置B。
控制装置2可以配置为基于电池工作设置B来使EV 100和电池3运行。电池工作设置B包括诸如此类的电池3的工作温度和电量状态。例如，控制装置2可以配置为在寒冷条件下开始电池3的预热，以例如，在EV 100启动之前立即获得最大功率输出(take-off)性能。
在另一个示例中，控制装置2可以配置为在行程之前通知EV 100的驾驶员以减轻拖车的重量、为EV 100的电池3充电、计划额外的充电停车和/或利用替代路线进行续驶里程的优化。相应地，系统10还可以包括驾驶员界面5(例如，EV 100客舱内的显示器)，其配置为在行程之前和/或行程期间向驾驶员提供电池工作设置B以及进一步的信息。
然而，不仅电池工作设置B可以由控制装置2计算和提供。此外，可以以类似方式确定与EV 100的运行相关的进一步设置。例如，控制装置2可以配置为基于拖车配置数据T和导航数据N进一步计算用于在行程中对EV进行驾驶的驾驶设置D和/或用于在行程中对EV100进行导航的路线设置R。
然后这些额外的设置可以作为用于使EV 100运行的推荐或建议通信给EV 100的操作员，或者替选地，这些可以被EV 100的辅助和/或自动驾驶单元利用以在行程之前和/或行程中相应地控制EV 100。例如，根据拖车1的实际重量，可以向驾驶员推荐在山中的上坡路之前在装载站12对电池3进行再充电。在另一个示例中，可以向驾驶员建议减少拖车1的负载，或者替选地，甚至可以通知驾驶员可以将额外的重量装载到拖车1上。
系统10能够在行程之前和/或行程期间利用各种方法提高拖车性能。温度、负载电流和负载电压的与动力系统相关的相互作用可以通过以下负载电压(VUL)公式来说明：
VUL＝VOCV-VDrop
＝VOCV-(RTotal×iLoadCurrent)
＝VOCV-((RInternal+RExternal)×iLoadCurrent)
其中，VOCV是开路电压(即无负载)，VDrop是给定负载电流iLoadcurrent在负载上的电压降，RTotal是总电阻，RInternal是电池3的内阻以及RExternal是负载(包括连接器、电线、母线等)的电阻。
具体地，RInternal取决于电池3的化学成分、电池3中的单元数量、单元之间的连接以及单元中的电极尺寸。RInternal越高，给定负载电流的电压降越大，这意味着负载上可获得的电压(VUL)越少。
因此，控制装置2可以建议驾驶员通过驾驶较小的倾斜度来降低负载电流(iLoadCurrent)，例如，归因于智能路线计算。此外，可以提前通知驾驶员降低拖车重量，这也意味着负载电流的降低。在另一个示例中，可以提前通知驾驶员给电池3充电，这会导致更高的开路电压，从而避免截止电压限制。另一方面，在寒冷条件下加热电池3会降低内阻，转而将增加负载电压，从而获得更好的牵引性能。
参考图3，相应的方法M包括：在M1下获取用户请求以执行牵引拖车1的EV 100的行程，在M2下利用EV 100的电池管理系统4评估EV 100的电池3的电池状态，并且在M3下利用控制装置2基于拖车配置数据T和导航数据N计算用于在牵引拖车1的EV 100的行程中使电池3工作的电池工作设置B。方法M还可以包括：在M4下基于拖车配置数据T和导航数据N计算用于在行程中对EV 100进行驾驶的驾驶设置D和/或用于在行程中对EV 100进行导航的路线设置R。方法M还可以包括：在M5a下在行程之前和/或行程期间，经由驾驶员界面5提供电池工作设置B、驾驶设置D和路线设置R中的至少一项作为给驾驶员的推荐，和/或在M5b下在行程期间，利用控制装置2基于电池工作设置B、驾驶设置D和路线设置R中的至少一项使EV100运行。
在前述详细描述中，为了简化本发明，在一个或更多个示例中将各种特征组合在一起。应当理解的是，以上描述旨在为说明性的，而不是限制性的。旨在覆盖不同特征和实施方案的所有替代形式、修改形式和等同形式。在阅读上述说明书后，许多其他示例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。选择和描述示例性实施方案以解释本发明的原理及其实际应用，由此使本领域技术人员能够利用本发明和具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种示例性实施方案。

Claims (15)

1.一种用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的方法，所述方法包括：
由电动车辆的控制装置获取用户请求以执行牵引拖车的电动车辆的行程，其中，用户请求包括指定拖车特性的拖车配置数据和指定计划行程特性的导航数据；
利用与控制装置通信的电动车辆的电池管理系统来评估电动车辆电池的电池状态；
利用控制装置基于拖车配置数据和导航数据来计算用于在牵引拖车的电动车辆的行程中使电池工作的电池工作设置。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于拖车配置数据和导航数据计算用于在行程中对电动车辆进行驾驶的驾驶设置和用于在行程中对电动车辆进行导航的路线设置。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在行程之前或行程期间，经由驾驶员界面提供电池工作设置、驾驶设置和路线设置中的至少一项作为给驾驶员的推荐；和/或
在行程期间，利用控制装置基于电池工作设置、驾驶设置和路线设置中的至少一项使电动车辆运行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，从用户装置经由数据网络来获取所述用户请求。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述拖车配置数据包括拖车的尺寸、重量、负载数据、阻力系数、滚动阻力和最大速度中的至少一项。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述导航数据包括期望路线信息、路线坡度情况、行驶时间、天气和交通中的至少一项。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述电池工作设置包括电池的工作温度和电量状态中的至少一项。
8.一种用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，所述系统包括：
控制装置，其配置为获取用户请求以执行牵引拖车的电动车辆的行程，其中，用户请求包括指定拖车特性的拖车配置数据和指定计划行程特性的导航数据；和
电池管理系统，其与控制装置通信，并且所述电池管理系统配置为评估电动车辆电池的电池状态；
其中，所述控制装置进一步配置为基于拖车配置数据和导航数据计算用于在牵引拖车的电动车辆的行程中使电池工作的电池工作设置。
9.根据权利要求8所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，其中，所述控制装置进一步配置为基于拖车配置数据和导航数据计算用于在行程中对电动车辆进行驾驶的驾驶设置和用于在行程中对电动车辆进行导航的路线设置。
10.根据权利要求9所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，其中，所述系统进一步包括：
驾驶员界面，其配置为在行程之前或行程期间，提供电池工作设置、驾驶设置和路线设置中的至少一项作为给驾驶员的推荐；
其中，所述控制装置配置为在行程期间，基于电池工作设置、驾驶设置和路线设置中的至少一项使电动车辆运行。
11.根据权利要求10所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，其中，所述控制装置配置为从用户装置经由数据网络来获取用户请求。
12.根据权利要求11所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，其中，所述拖车配置数据包括拖车的尺寸、重量、负载数据、阻力系数、滚动阻力和最大速度中的至少一项。
13.根据权利要求12所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，其中，所述导航数据包括期望路线信息、路线坡度情况、行驶时间、天气和交通中的至少一项。
14.根据权利要求13所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统，其中，所述电池工作设置包括电池的工作温度和电量状态中的至少一项。
15.一种电动车辆，其具有根据权利要求8所述的用于在牵引拖车的电动车辆的计划行程的准备过程中配置电动车辆的系统。
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