CN116963946A - 用于辅助电动或混合动力类型车辆的电能管理的方法和系统、车辆及软件程序 - Google Patents

Abstract

用于辅助电动或混合动力车辆(10)的电能管理的方法，包括以下步骤：提供图表(1)，图表(1)包括属于图表(1)的一个或更多个分支(1a、1b)的多个节点(N0至N9)；迭代执行以下步骤：获取车辆(10)的当前地理坐标；在图表(1)上识别地理上更接近所述当前地理坐标的节点；基于所述更接近当前地理坐标的节点，识别车辆(10)正行驶在图表(1)的哪个分支；获取与车辆(10)正在行驶的分支相关联的能量消耗信息；检查车辆(10)的电池的当前电量是否能够使车辆(10)到达车辆(10)正在行驶的分支的相应到达充电站(N6、N9)；以及根据所述检查生成反馈信号。

Description

用于辅助电动或混合动力类型车辆的电能管理的方法和系 统、车辆及软件程序

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2020年11月12日提交的意大利专利申请第102020000027146号的优先权，该意大利专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于辅助电动或混合动力车辆的电能管理的方法和系统，涉及电动或混合电动车辆，以及能够加载在车辆的存储装置中并被设计成实现用于辅助电能管理的方法的软件程序。

背景技术

近年来，用于汽车(通常，用于车辆)的导航系统的开发变得越来越活跃，并且事实上，所述导航系统现在正经历着广泛的商业用途。这种类型的导航系统设置有用于检测汽车的当前位置的装置和用于存储道路地图信息的装置。

为了检测车辆的当前位置，通常使用GPS(全球定位系统)导航。利用GPS导航，导航系统接收由卫星发送的位置信息，并且基于该信息检测车辆的当前位置。这种类型的导航系统被设计为在屏幕上显示如上所检测到的车辆的当前位置以及基于目的地选择的最佳路线。此外，所开发的导航系统包括能够估计从车辆的当前位置沿着最佳路线到达目的地所需要的时间并显示该时间的导航系统。

在这些导航系统发展的同时，从环境保护的角度来看，现在电动和混合动力汽车由于减少了污染排放而吸引了相当多的关注。为了提高电动汽车的实用性，正在进行不同技术的开发。然而，就实际应用而言，电动汽车仍存在一些问题。例如，在当前阶段，如果必须增加电池的容量，则充当电动机的能量源的电池不可避免地会变重。用于扩展电池的续航里程(range)的尝试通常涉及增加在车辆上存储能量的能力(例如，通过安装更大的电池)，从而导致车辆的重量的显著增加以及安装电池所需的空间的增加。大型电池会危及车辆的性能、驾驶舒适性和承载能力。使用小型电池解决了上面所提及的问题，但是限制了充电循环的续航里程。因此，需要监测电池的剩余容量，使得可以在电池的剩余容量低于给定限值之前对其进行充电。如今，充电站还不够普遍，并且认为需要相当长的时间充电站才能达到广泛分布。此外，电池的充电不能在与利用内燃机给车辆补给燃料所需的时间同样短的时间内完成。

因此，必须对电动汽车进行适当充电以便使驾驶员能够到达选定目的地。为此，必须确定电池的剩余容量，并且系统还需要确定剩余容量是否足以从当前位置到达目的地。为此，必须根据驾驶员的行车计划来预测电池消耗。为了预测车辆直至目的地的电池消耗，可以使用上面所描述的GPS导航系统；所述GPS导航系统基于电池的荷电状态(state ofcharge)、目的地距当前位置的距离以及平均或瞬时消耗来估计用当前电量(currentcharge)是否可以到达目的地或者是否必须在行程期间执行充电循环。然而，该信息是取决于驾驶员的当前驾驶风格而生成的，如果必要的话，该信息是沿着给定距离进行平均而生成的，并且不考虑驾驶风格的可能变化，这可能导致消耗增加，例如存在上坡道路或意外情况。

因此，需要这样的系统：无论GPS导航系统等中设置的出发地-目的地路线如何，该系统都能够预测从当前位置到目的地的实际未来消耗。

驾驶预测技术被用于预测不同的未来驾驶条件的分布，例如速度、加速度、驾驶员行为等。预测结果的质量显著影响相应预测能源管理策略的性能，例如燃油节约、电池续航里程等。已知基于例如马尔可夫链、人工智能和其他数学模型的统计方法。然而，已知的方法难以设计和实施，并且需要较大的计算能力，这在大多数商用车辆的电子控制单元中通常是无法获得的。使用具有较高计算能力的电子控制单元将增加相关硬件的成本。

因此，本发明的目的是克服上面所描述的限制。

发明内容

上述目的通过用于辅助电动或混合动力车辆的电能管理的方法、用于辅助电动或混合动力车辆的电能管理的系统、包括用于辅助电能管理的系统的车辆以及被设计成实现用于辅助电能管理的方法的计算机程序产品来实现。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面通过非限制性示例并参照附图来描述优选实施方式，在附图中：

-图1示出了根据本发明的提供有电能管理系统的电动或混合动力车辆；

-图2示出了根据本发明的一方面的包括与图1的车辆可以行驶的相应道路路线对应的多个节点的图表；

-图3示出了表示图2的节点之一的数据结构；

-图4A和图4B通过框图示出了根据本发明的用于创建和遍历(travel)用于辅助图1的车辆的电能管理的数据结构(图表)的方法。

具体实施方式

在可能的实施方式中，根据本发明所提出的方法涉及用于混合动力或全电动车辆的算法，该算法被配置成根据通常路线和相关统计数据来学习和预测车辆驾驶员的驾驶习惯。本发明既可以应用于已知车辆，也可以应用于新构思的车辆。

基于在当前时刻之前的时刻的数据并且基于当前行驶循环的数据，根据本发明的方法提供对直至下一次充电车辆将必须使用多少能量的预测以便实施针对电池的能量的使用的特定策略。

根据本发明的方法利用GPS接收器和处理装置(例如车辆的电子控制单元)，其不需要大的计算能力。本文所提出的方法通过使用关于以下各项的信息中的一项或更多项来构建两个连续的电池充电事件之间的历史路径的图表：(i)车辆的状态(移动的车辆、静止的车辆、充电的车辆)；(ii)电池能量消耗；以及(iii)地理位置(例如，来自GPS的地理位置)。存储关于每个路径的消耗数据。在新的行驶循环期间，以有效的方式探索现有路径以便输出所识别的通常路线、直至下一次充电所预期的能量消耗，包括相应的输出结果置信度参数。

图1示出了电动或混合动力车辆10。

电动车辆意指例如使用电驱动系统来进行操作的运输工具，其中电力由一个或更多个电池供应。混合动力车辆，或者更准确地，混合动力驱动车辆意指设置有具有彼此组合工作的两个或更多个部件例如电动发动机和热力发动机的驱动系统的车辆。

车辆10包括处理单元11(例如，车辆10的电子控制单元或除了电子控制单元以外的处理单元)和GPS接收器12(或其他地理位置检测工具，例如通用地理配准装置)。处理单元11设置有在操作上彼此耦接的微处理器(μP)和存储器。存储器还可以是在处理单元11外部的以已知方式耦接至微处理器的外部存储器。

车辆10可以是下述任何机械装置，其由人类驾驶或者可以由人类驾驶(或远程驾驶)，被设计用于运输人、动物或物品，可以在道路上行驶或适于导航。

图2示出了包括多个节点N0至N9的图表1。图2的表示纯粹指示图表1的可能实施方式而非限制本发明。然而，为了简单起见并且为了使描述尽可能清楚，下文将使用图2的图表1作为本发明描述的基础。图表1被存储在处理单元11的存储器中或外部存储器中，或者被存储在使用时可以由处理单元11访问的任何其他存储装置中。

节点N0至N6标识车辆10所行驶的和/或可以由车辆10行驶的第一路径1a；节点N0至N2以及N7至N9标识车辆10所行驶的和/或可以由车辆10行驶的第二路径1b。节点N0是起点节点(在N0之前，车辆静止不动，电池在充电)，而节点N6和N9是表示相应到达点(目的地)的终点节点，在终点节点中车辆10可以被再次充电。因此，终点节点N6和终点节点N9两者与车辆10的充电点或充电站相关联。

每个节点N0至N9是软件数据结构，可以如图3所示(图3示出了第i节点，其中i＝0至9)以图形方式表示并且包括：先行字段“f1”；一个或更多个后续字段“f2”；位置字段“p”；终止字段“t”；年龄字段“a”；以及消耗字段“c”。

图2的节点的结构显然可以经由软件以对本领域技术人员明显的方式进行设计，例如使用面向对象的编程语言进行设计。

特别地，先行字段“f1”是指向相应路径1a或1b中紧接在节点Ni之前的节点(即节点Ni-1)的指针；在Ni之前不存在节点的情况下(例如，在N0的情况下)，该字段f1被设置为指示该状况的预定值。

特别地，后继字段“f2”是指向相应路径1a或1b中紧接在节点Ni之后的节点(即节点Ni+1)的指针；在Ni之后不存在节点的情况下(例如，在终点节点N6或N9的情况下)，该字段f2被设置为指示该状况的预定值。

位置字段“p”包含节点Ni的地理坐标(特别地，GPS坐标)。

终止字段“t”包含指示节点Ni是终点节点或者不是终点节点(例如N6或N9)的事实的变量。

年龄字段“a”包含节点的年龄，对于终点节点(图2的示例中，为节点N6和N9)，节点的年龄在图表的构建期间增加(图4B的步骤S17)。该字段是可选的。

消耗字段“c”包含从上次充电开始的能量消耗(特别地，车辆10的电池在行驶时的消耗)。因此，该字段标识车辆为到达目的地已经消耗的能量。该字段可以仅存在于某些节点中(例如，仅在终点节点中)。

此外，在本描述中，使用了还可以经由软件(例如，以列表的形式)实现的其他数据结构，例如：Current_Nodes、Devalidated_Nodes、Test_Nodes。上述数据结构中的每个数据结构包含或包括指向图表1的节点N0至N9的一个或更多个指针，并且例如可以被实现为列表。因此，向这些数据结构中的一个或更多个数据结构添加节点不涉及创建新节点，而是考虑创建指向该节点的指针或引用。

被称为“Current_Nodes”的数据结构涉及图表1中可以与由GPS接收器12提供的车辆10的当前位置相关联的节点。尽管通常仅存在一个与车辆10的当前位置相关联的节点，但是两个(或更多个)节点在空间上可能彼此非常接近以至于GPS位置的固有误差使得不可能在这些节点之间区分哪个节点对应于车辆10的实际位置。

被称为Devalidated_Nodes的数据结构涉及图表1中被分配给数据结构“Current_Nodes”并且基于车辆10的经更新的GPS坐标而不再能与车辆10的当前位置相关联的节点(例如，因为车辆10被移动)。

被称为Test_Nodes的数据结构涉及图表1中的车辆10从与当前位置相关联的一个节点(或多个节点)出发将会朝向的节点。如下面更好地描述的，该数据结构被配置成存储指向与当前位置相关联的节点(“Current_Nodes”)之后直至第N级(在设计阶段期间选择)的后续节点的引用/指针。

图4A和图4B通过框图示出了根据本发明的实施方式的用于创建、更新和导航图表1的方法的步骤。

用于生成图表1的步骤是可选的，因为在本发明的可能实施方式中，图表1可以以最终形式存储在车辆10的存储器中(已经被构建)，并且由车辆10用于导航。

本文中所描述的方法使用一些其他变量或数据结构，特别地：

-变量Current_Position，其用于存储最近检测到的位置的GPS坐标(即，车辆10在使用期间的当前坐标)；

-数据结构Start_Nodes，特别地被实现为列表，其被配置成包含对下述节点的引用，所述节点基于在车辆的电源插头被从充电口拔出并开始行驶时检测到的GPS坐标，可以是起点节点(在图表已经存在并且正在创建新的分支时使用该变量)；

-变量New_Driving_Cycle，其指示车辆在充电之后刚刚开始移动的事实；换言之，变量New_Driving_Cycle指示当前节点是起点节点的事实，即该节点没有先行节点(例如，该变量是二进制变量，其中New_Driving_Cycle＝“0”指示当前节点不是起点节点的事实，并且其中New_Driving_Cycle＝“1”指示当前节点是起点节点的事实)；

-变量Vehicle_Previous_Status，其指示车辆在先于当前评估时刻的时刻为充电状态(Vehicle_Previous_Status＝“1”)(例如，只要车辆10正在充电，该变量就保持在逻辑值“1”，而在车辆的电源插头被从充电电源拔出的情况下，该变量被设置为值“0”)。

-变量Vehicle_Current_Status，其指示车辆在当前评估时刻为充电状态(Vehicle_Current_Status＝“1”)(例如，只要车辆10正在充电，该变量就保持在值“1”，而在车辆的电源插头被从充电电源拔出的情况下，该变量被设置为值“0”)。

下面将描述创建图表1的起点节点(此处是节点N0)的说明性条件。

创建起点节点

参照步骤S1，数据结构Current_Nodes、Devalidated_Nodes和Test_Nodes被初始化为“空”，即所述数据结构不包含对现有节点的任何引用。

此外，在该初始步骤中，假设车辆10处于充电状态。为了考虑这种情况，两个变量Vehicle_Previous_Status和Vehicle_Current_Status被初始化为逻辑值“1”，指示车辆在当前时刻和紧接在当前时刻之前的时刻均在充电(根据在设计阶段期间设置的标准，显然可以以自由的方式选择初始化值)。

然后，步骤S2，通过GPS 12获取车辆10的当前位置坐标。在没有GPS信号的情况下，方法保持在该步骤S2中直到检测到有效的GPS信号(步骤S3)。

然后，步骤S4，在检测到有效的GPS坐标的情况下，生成图表1的起点节点，例如节点N0。将当前GPS坐标存储在临时变量中，并且然后在下面描述的步骤S16期间将其添加到节点N0的位置字段p。

此外，通过存储在步骤S2/S3期间检测到的GPS坐标来更新数据结构Current_Position，使得数据结构Current_Position存储车辆10的当前位置(在这种情况下，对应于节点N0的字段p)。

数据结构Devalidated_Nodes被初始化为零值，即取消其先前的内容。

变量New_Driving_Cycle默认情况下被预设为逻辑值“0”，并且如有必要，随后即在车辆处于新的行驶循环(下面所描述的步骤S9)中的情况下对其进行更新。

然后，步骤S5，在根据步骤S5的评估时刻之前的时刻检查车辆的状态，即车辆10充电还是未充电。换言之，控制车辆以便检查车辆是否被连接至充电站以对电池充电。如果车辆被连接至充电站以对电池充电，则执行步骤S6以检查车辆是否仍在充电。在车辆10仍在充电的情况下，该图返回到步骤S2。

回到步骤S5，输出“否”(车辆在先前时刻没有充电)引起步骤S7。此处将不详细描述步骤S7的操作，因为所述操作不是在图表1的初始构建期间执行的(所述操作是必须针对数据结构Current_Nodes执行的操作，然而，在初始构建图表1时数据结构Current_Nodes是空列表)。

然后，步骤S7引起步骤S8；在创建图表1的起点节点期间也不执行步骤S8，因此，将不立即对其进行描述。

回到步骤S6，输出“否”引起步骤S9，在步骤S9中，变量New_Driving_Cycle被设置为逻辑值“1”。事实上，步骤S9的输入仅在以下情况下可访问：(i)车辆在步骤S5的评估时刻实际上正在充电；并且(ii)在步骤S6期间评估的车辆10的状态是车辆不再充电。因此，可以假设车辆10开始了新的使用循环(即，正被驾驶员使用)。

步骤S9的输出引起步骤S10，在图表1的初始创建期间不执行步骤S10的操作，因为在该步骤期间数据结构Start_Nodes也为空。

然后，步骤S10引起步骤S11。先前所讨论的步骤S8也引起步骤S11。

在图表的初始构建期间不执行步骤S11的操作，因为在该步骤期间评估的数据结构为空。然后，执行步骤S12以评估数据结构“Current_Nodes”是否包含对图表1的可以与车辆10的当前位置相关联的一个或更多个节点的引用。在被检查的情况下，即，与图表的初始构建相关的情况下，该数据结构是空的，因为这就是该数据结构在步骤S1期间被初始化的方式。

然后，执行步骤S13以评估可用存储器是否足以容纳图表1的新节点。如果可用存储器不足以容纳图表1的新节点(没有足够的存储器)，则执行步骤S14，在执行步骤S14期间，取消旧的数据结构或不再使用的数据结构。终止字段的年龄字段“a”被用作图表1的相应分支的年龄参考。终点节点的取消导致连接至终点节点的所有节点被顺次递归取消，直至到达“交叉”节点，即具有多于一个后继节点的节点。在图4A/图4B的示例中，终点节点N6的可能取消导致节点N5、N4和N3的顺次取消，在节点N2(其未被取消)处停止，这是因为N2设置有另一后续节点(节点N7)。

在步骤S13的检查产生肯定结果(存在足够的存储器)的情况下，执行步骤S15，在执行步骤S15期间检查变量New_Driving_Cycle的内容。如果New_Driving_Cycle＝“1”，如在正被检查的情况下，则执行步骤S16以创建图表1的新节点(例如节点N0)。在执行步骤S16期间，创建节点N0，并且设置节点N0的相应字段，特别地将位置字段p更新为在步骤S4期间获取的GPS坐标值。其余的字段f1、字段f2被设置为指示不存在先前节点和后续节点的默认值。终止字段t被设置为指示节点N0不是终点节点的事实的值。数据结构Start_Nodes被更新，插入对被认为是起点节点的节点N0的引用，因为N0是在充电步骤之后创建的第一个节点。数据结构Current_Nodes也被更新，插入对节点N0的引用。

然后，执行步骤S17，步骤S17的操作在该上下文中不被执行。在步骤S17中，在图表1中存在终点节点(图2中的节点N6和N9)的情况下，所有终点节点的年龄字段a增加预定值(例如，增加1个单位)。仅在将新节点添加到图表1之后执行步骤S17。该步骤是可选的，并且具有使得能够快速检测旧路径的功能，这些旧路径可以在需要清除存储空间以构建新路径的情况下被清除(步骤S13至步骤S14)。

然后，执行步骤S18以检查车辆10在当前时刻是否正在充电。如果车辆10在当前时刻正在充电，则在步骤S19将最新创建的节点(在到目前为止所描述的示例中为节点N0)设置为终点节点，适当地更新节点N0的终止字段t和消耗字段c。然后，步骤S19引起步骤S2。

然而，在通常情况下，一个单个节点的创建不会引起步骤S19，因为(刚刚充电的)车辆10在步骤S18的评估时刻不会被再次充电。步骤S18的输出“否”引起上面所描述的步骤S2，并且然后执行用于创建新节点(N1)的步骤。

下面的描述涉及与图表1的填充相关的实施方式，所述填充从图表1已经存在(创建了至少一个节点Ni)并且必须创建图表的其他节点的条件开始。

添加其他节点(N2至N6)

如上所述，步骤S18引起返回至步骤S2。步骤S2和步骤S3对应于上面已经描述的内容。特别地，使车辆10相对于先前所获取的GPS位置移动并且检测并获取当前GPS坐标以便将其存储在数据结构Current_Position中。在该示例中，这些坐标对应于与将要创建的节点N1相关联的坐标。

参照步骤S4，变量New_Driving_Cycle被初始化为指示当前节点不是起点节点的逻辑值“0”，New_Driving_Cycle＝“1”指示当前节点是起点节点的事实。所使用的策略是将该变量初始化为值“0”，并且仅在执行新的行驶循环时将其设置为“1”。

因为之前已经在使用车辆10，所以步骤S5产生否定结果(输出“否”)。然后，执行步骤S7，步骤S7的操作在该上下文中不被执行。事实上，在该步骤中，Current_Nodes仅包含对节点N0(节点N0是第一次迭代时在步骤S16期间创建的)的引用，但是节点N0仍然没有后继者。

步骤S7引起步骤S8，步骤S8涉及检查当前存储在数据结构Current_Nodes中的节点是否在大于阈值K1的物理距离(以米或英尺为单位，例如，成直线地(as the crowflies)或沿着道路)处。执行该检查以执行对由节点N0的GPS坐标标识的地理点与存储在Current_Position中的地理点之间的距离的测量。例如，将K1设置为100米。如果该距离超过阈值K1，则这意味着车辆10实际上离开了先前节点N0(即，车辆10正在移动)。在这种情况下，对节点N0的引用被从数据结构Current_Nodes中清除并且被移动至数据结构Devalidated_Nodes。因此，数据结构Current_Nodes为空。

然后，执行步骤S11，S11的操作在该上下文中不被执行。

然后，步骤S12涉及检查数据结构Current_Nodes是否为空。在该示例中，该评估产生肯定结果，这引起步骤S13，并且如有必要，则引起上面已经描述的步骤S14。

然后，执行步骤S15，在这种情况下，步骤S15的输出为否定(实际上，变量New_Driving_Cycle具有逻辑值“0”，这是在步骤S4期间设置的)。

然后，执行步骤S20以创建新的节点N1。将新的节点N1的位置字段p更新为如存储在Current_Position中的当前GPS坐标的值。利用存储在数据结构Devalidated_Nodes中的对节点N0的引用(指针)来更新节点N1的先行字段f1。将节点N0的后继字段f2设置为指示不存在后继节点的预定值。此外，更新节点N0的后继字段f2，从而存储对节点N1的引用(指针)。通过这样做，在节点N0与N1之间创建了连接(特别地，“父/子”或“先行/后继”连接)。

然后，执行步骤S17，由于在该步骤中还不存在终点节点，因此在该上下文中不执行S17的操作。

这引起步骤S18，并且如有必要，则引起步骤S19，执行上面已经描述的操作和评估以便返回步骤S2。

然后，重复针对创建节点N1所描述的步骤，以创建所有节点N2至N6，并且因此不再进行描述。

在该示例中，节点N6是终点节点。将节点N6设置为终点节点发生在步骤S18期间，步骤S18的执行确定车辆10正在充电。在这种情况下，步骤S18引起步骤S19，在步骤S19中，在本文中所描述的方法的相应迭代期间在先前的步骤S16的过程中创建的节点N6被识别为终点节点，适当地设置节点N6的终止字段t。节点N6的消耗c被更新，设置成从上次充电开始所登记的电力消耗值，即，在所考虑的示例中，从节点N0到节点N6所登记的电力消耗，或者换言之，车辆10通过在图表1的从节点N0到节点N6的分支行驶而登记的电力消耗。

以类似的方式执行上面所描述的步骤以创建图表1的其他节点N7至N9，因此不需要另外描述这些步骤。

遍历(导航)图表的各节点

现在将讨论在使用车辆10期间遍历图表1的节点的方法。

将再次参照图4A和图4B。执行步骤S1以初始化新图表的构建，这在车辆10的整个使用寿命内执行一次。由于不是在每次发动车辆10时都执行步骤S1，因此在如何遍历图表1的节点的上下文中，这些操作被认为是不感兴趣的。

在步骤S2和步骤S3中，车辆10的GPS接收器获取GPS信号，并且因此获取车辆10的地理坐标。假设车辆10从节点N0开始：在这种情况下，除非所使用的地理定位系统有误差之外，否则刚刚获取的地理坐标与存储在节点N0的位置字段p中的地理坐标对应。

然后，执行步骤S4，在执行步骤S4期间更新数据结构Current_Position以存储在步骤S3期间所获取的GPS坐标。此外，将数据结构Devalidated_Nodes的内容取消，并且将变量New_Driving_Cycle预设为逻辑值“0”。

这引起步骤S5，在该示例中，步骤S5产生肯定结果，从而引起步骤S6。步骤S6具有肯定结果(车辆10正处于行驶模式)，从而引起步骤S9，在步骤S9中变量New_Driving_Cycle被设置为逻辑值“1”。

然后，执行步骤S10，在执行步骤S10期间，将数据结构Start_Nodes的内容复制到数据结构Test_Nodes。如先前参考步骤S16创建节点N0所提及的，数据结构Start_Nodes包含被视为路径开始节点的节点的列表。在这种情况下，Start_Nodes中存在的唯一节点是节点N0(或者，更好地说，对节点N0的引用或指针)。

在步骤S10期间，再次将紧接在节点N0之后的节点(即，由后继字段f2指向的节点N1)以及可选地由图表1定义的连接链中的其他后继节点复制到数据结构Test_Nodes。例如，可以将节点N0之后直至第j(其中，j是在设计阶段期间自由选择的，以便平衡算法的性能与计算能力和可用存储器)级的所有节点的引用插入到Test_Node中。考虑图2的图表1，如果j＝2，则将对节点N1和N2的引用插入到Test_Node中；如果j＝3，则将对节点N1、N2、N3和N7的引用插入到Test_Node中；如果j＝4，则将对节点N1、N2、N3、N4、N7和N8的引用插入到Test_Node中，依此类推。

然后，执行步骤S11。步骤S11需要针对其引用被插入到数据结构Test_Nodes中的每个节点计算所述节点(使用存储在相应位置字段p中的GPS坐标)与在先前的步骤S4期间存储在数据结构Current_Position中的GPS坐标(即，车辆10的当前位置)之间的距离。所计算的距离是由前述GPS坐标定义的两个位置之间的地理距离(以米或英尺为单位，成直线地或沿着道路)。

如果所计算的距离大于阈值距离K2(例如，预设为150米)，则从数据结构Test_Nodes中移除对所考虑的节点的相应引用。另一方面，如果所计算的距离小于阈值距离K3(例如，预设为50米)，则将对所考虑的节点的相应引用插入到数据结构Current_Nodes中。

如果所计算的距离在K2与K3之间，则不移除对所考虑的节点的相应引用而是将其保留在Test_Nodes中。

换言之，可以如下来说明步骤S11。如果车辆10距离存储在Test_Node中的节点过远，则这意指车辆10正在沿着另一方向/另一路径移动；另一方面，如果车辆10距离存储在Test_Node中的节点过近，则所述节点变为当前节点。如果两个条件都不适用，则不执行上面所提及的向数据结构添加节点或将节点从数据结构移除的操作。

在这种情况下，从N0(其在位置字段p中的坐标对应于被插入到Current_Position中的坐标)开始，针对阈值K3的检查产生肯定结果，并且节点N0不被插入到数据结构Current_Nodes中。

这引起步骤S12，步骤S12涉及检查数据结构Current_Nodes为空还是包含对节点的引用。

如果数据结构Current_Nodes为空，这意指在先前的步骤S11期间所考虑的节点与存储在数据结构Current_Position中的GPS坐标的距离大于K2，并且先前存储在图表1中的节点均不对应于车辆10的当前位置。在这种情况下，该节点是图表1中尚未出现的新位置(新节点)。这引起上面已经描述的用于添加新节点的步骤(图4A/图4B的框图中从步骤S13开始的步骤)。

另一方面，如果步骤S12的检查确认数据结构Current_Nodes包含对节点的引用，则执行上面已经描述的步骤S18，并且假设车辆因为其刚刚启动而没有充电，这引起返回到步骤S2。

因此，图2的步骤的新迭代开始。假设车辆10已经被移动到(在步骤S3期间获取的)新的地理位置，并且假设该地理位置(GPS坐标)已经被插入到数据结构Current_Position中(步骤S4)。现在，由于车辆10之前没有充电，步骤S5的检查产生否定结果。这引起步骤S7，在步骤S7期间，针对Current_Nodes中的每个节点(此处仅节点N0)、紧接在节点N0之后的节点(即，由后继字段f2指向的节点N1)以及可选地由图表1定义的连接链中的其他后继节点被复制到数据结构Test_Nodes。例如，类似于参照步骤S10所描述的，可以将节点N0之后直至第j(其中，j是在设计阶段期间自由选择的)级的所有节点的引用插入到Test_Nodes中。考虑到图2的图表1，如果j＝2，则将对节点N1和N2的引用插入到Test_Nodes中；如果j＝3，则将对节点N1、N2、N3和N7的引用插入到Test_Nodes中；如果j＝4，则将对节点N1、N2、N3、N4、N7和N8的引用插入到Test_Nodes中，依此类推。

这引起步骤S8，步骤S8涉及检查当前存储在数据结构Current_Nodes中的节点是否在大于阈值K1的物理距离(以米或英尺为单位，例如，成直线地或沿着道路)处。执行该检查以执行对由节点N0的GPS坐标标识的地理点与存储在Current_Position中的地理点(即，节点N1的坐标，假设车辆10被移动至N1)之间的距离的测量。如果距离超过阈值K1，则这意指车辆10实际上离开了先前节点N0(即，车辆10正在移动)。在这种情况下，将对节点N0的引用从数据结构Current_Nodes中清除并且将其存储在数据结构Devalidated_Nodes中。因此，数据结构Current_Nodes为空。

这引起上面已经描述的步骤S11。在该示例中，步骤S11借助于阈值进行的检查确认车辆10在节点N1处，并且因此后者(或者更好地说，对N1的引用)被存储在数据结构Current_Nodes中。

针对存在于数据结构Test_Nodes中的每个节点执行步骤S11的检查。将那些距离车辆10的当前位置过远(>K2)的节点从数据结构Test_Nodes中移除。该步骤有助于即使在与已经覆盖的路径存在小的偏离的情况下也能够更加可靠地识别所述路径，例如，以便考虑车辆10(例如，从N0行驶到N9)由于不可预见的事件而走捷径或离开路径并跳过一个或更多个节点的可能性；例如，车辆10可能从节点N0直接行驶到节点N7，从而避开节点N1和节点N2。

然后，根据上面的描述，从S12开始执行接下来的步骤。

使用图表来估计预期消耗

为了估计直至下次充电前所需的能量(完成行驶循环的电池容量)，处理单元11基于图表1中所包含的信息并且特别地考虑存储在从当前位置开始可以到达的所有终点节点(车辆结束路径并且进行充电的节点)中的消耗信息“c”来进行相应计算。例如，由于车辆10在N1处，因此可能的分支是分支1a和分支1b，并且可以到达的节点是N6/N9。以这种方式，可以确定电池是否具有足以到达终点节点N6/N9的剩余容量。

如果确定车辆可以到达目的地或计划的充电点，则可以在没有另外的告警信息(如有必要，向驾驶员提供这方面的积极反馈)的情况下执行行驶计划。如果确定车辆10不能到达目的地或计划的充电点，则例如通过声音信号或视觉信号向驾驶员提供告警信息，从而指示他/她需要重新设置行驶计划或者中途停车以进行充电。在这种情况下，还可以示出与利用电池的当前电量可以行驶的最大距离有关的信息。因此，驾驶员可以对预期或计划的行驶路径或计划做出自己的决定。在这种情况下，可以理所当然地认为，车辆知道期望的目的地并且因此能够基于图表确定其是否能够到达目的地。

考虑到图表1的导航通常基于过去的数据产生消耗预测，因此即使在给定时刻已知目的地缺失的情况下也可以概括上面的内容。因此，如果目的地已知，则可以使用图表1来确定是否可以到达目的地；另一方面，如果目的地未知，则不管怎样都可以基于过去的数据使用图表1来估计预期的能量消耗。换言之，在已知目的地缺失的情况下，该方法产生被计算为可能目的地的概率分布的消耗值作为输出。特别地，该方法基于(通过图表存储的)历史路径/消耗数据以及从上次充电起当前所行驶的路径来产生预期消耗的统计描述作为输出。

例如，考虑图2的图表1并且假设从N0到N9的路径行驶总计达8次，而从N0到N6的路径被覆盖6次(各消耗被存储在相应的终点节点N9或N6的字段“c”中)。假如车辆10在新的行驶循环期间发现自己沿着从N0到N2的分支部分，即使目的地未知，可以在统计学上将消耗估计为：在N9处结束路径的概率(即，8/(8+6))乘以在N9中登记的平均消耗(节点9的“c”字段的平均值)，以及在N6处结束路径的概率(即，6/(8+6))乘以在N6中登记的平均消耗。例如，可能的输出是57％的概率消耗13kWh以及43％的概率消耗16kWh。在本发明的变型中，该计算可以生成一个单独的输出，从而创建消耗的加权平均。在上述示例的情况下：13*0.43+16*0.57＝14.7kWh。

在前述计算的下游，如果控制单元11检测到电池具有大于所需容量的容量，则在混合动力车辆的情况下，与燃油相比可以选择优先使用电量。

在沿着图表1的分支(例如，分支1a)行驶时，如果车辆10改变路线，从而移动到不同的分支(例如，分支1b)，则相应地更新关于到达新的终点节点的可能性以及总消耗估计的信息。

另外或者除了示出前述信息(和/或生成声音信号)之外，控制单元11还可以实现特定的消耗或能量管理设置以便优化能量消耗并且使得车辆10能够到达计划的目的地(终点节点)。

因此，在确定车辆10不能到达目的地或计划的充电点的情况下，可以自动激活或向驾驶员建议关于使用车辆10的电动机和/或辅助负载的特定设置，以优化电池的使用，从而节省电力。

在行驶时，利用GPS 12，随着时间推移在一个接一个的循环中，通过执行图4A中的步骤S2至步骤S3来估计车辆10的当前位置并利用本文中所描述的方法的每次迭代对其进行更新。本发明不需要使用具有指示实际可以覆盖的路线的地理地图，而是仅基于相对于图表1的位置数据(节点)来识别位置。因此，不需要制图信息项或地图。

此外，为了确定是否可以到达具有充电点的终点节点，处理单元11响应于剩余距离数据的每个可能变化并且响应于电池剩余容量的可能变化，通过图4A和图4B的方法的步骤的每次迭代来计算并确定车辆是否可以到达计划的目的地。如果该确定的结果指示不能到达目的地，则相应地更新提供给驾驶员的信息项以及/或者自动消耗设置。例如，可以建议驾驶员到达这样的终点节点，其与属于图表的正被覆盖的分支的终点节点不同但是靠近该终点节点或者在正被覆盖的分支的(仍待到达的)节点附近，从而在车辆10利用电池的当前剩余容量可以到达的终点节点中规划中途充电。

由于上面的内容，本发明的主题的优点是明显的。

如上所述，在本文中描述且在附图中示出的系统和方法有助于并且优化了通过电动车辆适当地控制电池的剩余容量并实施解决方案以调整其针对正被覆盖的路径的消耗来到达计划目的地。

最后，可以对本发明的主题进行改变和变型，但是这些改变和变型不能超出所附权利要求中所阐述的保护范围。

例如，本发明可以与电动汽车中目前可用的典型技术集成，所述典型技术在制动时使得制动能量能够被用于生成电能以给电池充电，从而增加车辆可以覆盖的距离。

此外，尽管对用于获取车辆10位置的GPS系统进行了明确引用，但是本发明还适用于使用任何地理定位系统(例如，任何GNSS“全球导航卫星系统”)。

最后，尽管为了简单以及为了使本发明更清楚，参照图2中所示出的具有两个分支1a和1b的图表1对本发明进行了说明，但是如所附权利要求中所阐述的，本发明的技术教导显然适用于包含任何数量的分支和节点的任何图表。

Claims (24)

1.一种用于辅助电动或混合动力类型的车辆(10)的电能管理的方法，包括以下步骤：

-提供图表(1)，所述图表(1)包括属于所述图表(1)的一个或更多个分支(1a、1b)的多个节点(N0至N9)，其中，每个分支(1a、1b)与在相应起始充电站(N0)与相应到达充电站(N6、N9)之间能够由所述车辆(10)行驶的相应道路路线相关联，并且其中，每个分支(1a、1b)与行驶所述相应道路路线所需的相应能量消耗信息相关联；

-迭代地执行以下步骤i)至vi)：

i)获取所述车辆(10)的地理定位的当前地理坐标；

ii)在所述图表(1)上识别地理上更接近所述当前地理坐标的节点；

iii)基于所述最接近所述当前地理坐标的节点来识别所述车辆(10)正行驶在所述图表(1)的哪个分支；

iv)获取与所述车辆(10)正在行驶的分支相关联的能量消耗信息；

v)检查所述车辆电池(10)的当前电量是否能够使所述车辆(10)到达所述车辆(10)正在行驶的分支的相应到达充电站(N6、N9)；以及

vi)根据所述验证生成反馈信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取当前地理坐标的步骤(i)包括：检测并获取来自全球导航卫星系统GNSS例如GPS的信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述图表(1)的每个节点(N0至N9)是包括位置字段(p)的数据结构，所述位置字段(p)存储与相应节点(N0至N9)相关联的地理坐标，

在所述图表(1)上识别地理上最接近所述当前地理坐标的节点的步骤(ii)包括：计算所述车辆(10)的当前地理坐标与所述图表(1)的每个节点(N0至N9)的地理坐标之间的相应直线距离，以及选择所计算的距离具有所有所计算的距离中的较小值的节点作为地理上最接近的节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，选择所计算的距离具有所有所计算的距离中的最低值的节点作为地理上最接近的节点的步骤还包括：将所述具有最低值的距离与预定义阈值进行比较，以及仅在较短距离处的节点距离所述当前地理坐标的距离低于所述预定义阈值的情况下选择该较短距离处的节点。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个节点(N0至N9)是包括先行字段(f1)和后继字段(f2)的数据结构，其中，所述先行字段(f1)存储对相应分支的路径中紧接在前的节点的引用，并且所述后继字段(f2)存储对相应分支的路径中紧接在后的节点的引用，

每个分支由通过相应的先行字段(f1)和后继字段(f2)彼此连接的一系列节点形成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，识别所述车辆(10)正行驶在所述图表(1)的哪个分支的步骤(iii)包括：验证地理上最接近所述当前地理坐标的节点属于哪个分支(1a、1b)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个节点是包括终止字段(t)的数据结构，所述终止字段(t)的内容标识相应节点是否是所述相应节点所属相应分支的终点节点，所述终点节点与所述相应分支的到达充电站(N6、N9)相关联。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，每个终点节点(N6、N9)的数据结构还包括消耗字段(c)，所述消耗字段(c)存储对所述车辆(10)在与所述终点节点(N6、N9)所属分支相关联的道路路线上从所述相应起始充电站(N0)行驶到所述相应到达充电站(N6、N9)所需的电力消耗的指示。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述验证生成反馈信号的步骤(vi)包括以下中的至少一个：

-生成声学信号，

-生成视觉信号，

-控制由所述车辆(10)的电池供应的能量，

-控制由所述车辆(10)的电动机吸收的能量，

-控制由所述车辆(10)的辅助负载吸收的能量，

-生成直至下一次再充电的预期消耗的估计。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，提供所述图表(1)的步骤包括：

vii)在第一时刻获取所述车辆(10)的地理定位的当前地理坐标；

viii)检查所述车辆(10)是否在先于所述第一时刻的第二时刻处于充电状态，以及：

在肯定的情况下，在所述第一时刻生成与所述起始充电站(N0)相关联的第一节点，

在否定的情况下，在所述第一时刻生成第二节点，所述第二节点直接连接至所述第一节点或者通过属于所述第二节点所属分支的中间节点连接至所述第一节点。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，提供所述图表(1)的步骤还包括：

-在所述第一时刻并且在已经生成所述第一节点或所述第二节点之后验证所述车辆(10)是否正被再次充电，并且如果所述车辆(10)正被再次充电，则将在所述第一时刻生成的所述第一节点或所述第二节点与所述相应分支的到达充电站(N6、N9)相关联。

12.一种用于辅助电动或混合动力类型的车辆(10)的电能管理的系统，包括：

-存储器，其被配置成存储图表(1)，所述图表(1)包括属于所述图表(1)的一个或更多个分支(1a、1b)的多个节点(N0至N9)，其中，每个分支(1a、1b)与在相应起始充电站(N0)与相应到达充电站(N6、N9)之间能够由所述车辆(10)行驶的相应道路路线相关联，并且其中，每个分支(1a、1b)与行驶所述相应道路路线所需的相应能量消耗信息相关联；

-处理单元(11)，其被配置成迭代地执行以下指令i)至vi)：

i)获取所述车辆(10)的地理定位的当前地理坐标；

ii)在所述图表(1)上识别地理上更接近所述当前地理坐标的节点；

iii)基于所述最接近所述当前地理坐标的节点来识别所述车辆(10)正行驶在所述图表(1)的哪个分支；

iv)获取与所述车辆(10)正在行驶的分支相关联的能量消耗信息；

v)检查所述车辆电池(10)的当前电量是否能够使所述车辆(10)到达所述车辆(10)正在行驶的分支的相应到达充电站(N6、N9)；以及

vi)根据所述验证生成反馈信号。

13.根据权利要求12所述的系统，还包括被配置成向所述处理单元(11)提供所述车辆(10)的当前地理坐标的全球导航卫星系统GNSS(12)，例如GPS。

14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，所述图表(1)的每个节点(N0至N9)是包括位置字段(p)的数据结构，所述位置字段(p)存储与相应节点(N0至N9)相关联的地理坐标，

并且其中，在所述图表(1)上识别地理上最接近所述当前地理坐标的节点的指令(ii)包括：计算所述车辆(10)的当前地理坐标与所述图表(1)的每个节点(N0至N9)的地理坐标之间的相应直线距离，以及选择所计算的距离具有所有所计算的距离中的较小值的节点作为地理上最接近的节点。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，选择所计算的距离具有所有所计算的距离中的最低值的节点作为地理上最接近的节点的指令还包括：将所述具有最低值的距离与预定义阈值进行比较，以及仅在较短距离处的节点距离所述当前地理坐标的相应距离低于所述预定义阈值的情况下选择该较短距离处的节点。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的系统，其中，每个节点(N0至N9)是包括先行字段(f1)和后继字段(f2)的数据结构，其中，所述先行字段(f1)存储对相应分支的路径中紧接在前的节点的引用，并且所述后继字段(f2)存储对相应分支的路径中紧接在后的节点的引用，

每个分支由通过相应的先行字段(f1)和后继字段(f2)彼此连接的一系列节点形成。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的系统，其中，识别所述车辆(10)正行驶在所述图表(1)的哪个分支的指令(iii)包括：验证最接近所述当前地理坐标的节点属于哪个分支(1a、1b)。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的系统，其中，每个节点是包括终止字段(t)的数据结构，所述终止字段(t)的内容标识相应节点是否是所述相应节点所属相应分支的终点节点，所述终点节点与所述相应分支的到达充电站(N6、N9)相关联。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，每个终点节点(N6、N9)的数据结构还包括消耗字段(c)，所述消耗字段(c)存储对所述车辆(10)在与所述终点节点(N6、N9)所属分支相关联的道路路线上从所述相应起始充电站(N0)行驶到所述相应到达充电站(N6、N9)所需的电力消耗的指示。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的系统，其中，根据所述验证生成反馈信号的指令(vi)包括以下中的至少一个：

-生成声学信号，

-生成视觉信号，

-控制由所述车辆(10)的电池供应的能量，

-控制由所述车辆(10)的电动机吸收的能量，

-控制由所述车辆(10)的辅助负载吸收的能量。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的系统，其中，提供所述图表(1)的指令包括：

vii)在第一时刻获取所述车辆(10)的地理定位的当前地理坐标；

viii)检查所述车辆(10)是否在先于所述第一时刻的第二时刻处于充电状态，以及：

在肯定的情况下，在所述第一时刻生成与所述起始充电站(N0)相关联的第一节点，

在否定的情况下，在所述第一时刻生成第二节点，所述第二节点直接连接至所述第一节点或者通过属于所述第二节点所属分支的中间节点连接至所述第一节点。

22.根据权利要求21所述的系统，其中，提供所述图表(1)的指令还包括：

-在所述第一时刻并且在已经生成所述第一节点或所述第二节点之后验证所述车辆(10)是否正被再次充电，并且如果所述车辆(10)正被再次充电，则将在所述第一时刻生成的所述第一节点或所述第二节点与所述相应分支的到达充电站(N6、N9)相关联。

23.一种电动或混合动力类型的车辆(10)，包括根据权利要求12至22中任一项所述的用于辅助电能管理的系统。

24.一种计算机程序产品，其能够被加载在处理装置(11)中并且被设计成使得：在被执行时，使所述处理装置(11)被配置成执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。