DE102015103267A1

DE102015103267A1 - Fahrtpartitionierung auf Basis von Energieverbrauchsfahrmustern

Info

Publication number: DE102015103267A1
Application number: DE102015103267.8A
Authority: DE
Inventors: Hai Yu; Fling Tseng; Qing Wang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2015-09-24
Also published as: US9121722B1; CN104925050A; CN104925050B; US20150268053A1

Abstract

Ein Fahrzeug enthält eine Elektromaschine, die dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug unter Verwendung von Batterieleistung anzutreiben. Das Fahrzeug enthält auch einen Controller, der dazu programmiert ist, die Elektromaschine entlang einer vorbestimmten Route auf Basis einer Überlagerung mehrerer Partitionierungen der Route zu betreiben. Jede der Partitionierungen basiert auf einem anderen, mit der Route verknüpften Kraftcharakteristikum und definiert wenigstens einen Segmentübergang, wobei jeder Segmentübergang ein Ende eines vorhergehenden Segments und einen Anfang eines anschließenden Segments definiert. Die vorbestimmten Routensegmente liegen so, dass keine zwei benachbarten Segmente der Überlagerung durch ein gleiches Kraftcharakteristikum definiert werden.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugantriebsstrang-Steuerungssysteme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Umwelt- und Energiesicherheitsbelange haben zu zunehmend höheren Anforderungen an Energienachhaltigkeit und -effizienz geführt. Das elektrische Betreiben von Fahrzeugen ist eine Technologie, die zur Lösung von Umwelt- und Energieproblemen beitragen kann. Im Gegensatz zu Fahrzeugen, die einzig von innerer Verbrennung angetrieben werden, bieten aus dem Stromnetz gespeiste Elektrofahrzeuge (EV, Electric Vehicles) eine effiziente Energiequelle. Technische Herausforderungen, wie elektrische Reichweite und Betriebskosten, sollten allerdings überwunden werden, um Marktakzeptanz in weitem Umfang zu ermöglichen.
Reichweitenangst ist für Elektrofahrzeuganwendungen ein einschränkender Faktor. Die Reichweite von Elektrofahrzeugen hängt größtenteils von der Batteriekapazität ab. Ein komplettes Wiederaufladen der Elektrofahrzeugbatterie dauert bei Verwendung eines Standard-Stromanschlusses oft Stunden. Dagegen dauert das Wiederauffüllen eines Benzintanks nur einige Minuten. Die hauptsächlichen Bedenken von Elektrofahrzeugabnehmern sind potentieller Abbruch oder Unterbrechung der Fahrt aufgrund von Batterieerschöpfung. Der Erfolg von Elektrofahrzeuganwendungen kann vom Aufbau schneller Batterieauflade- und -austauscheinrichtungen abhängen. Auch kann die Informationstechnologie den Elektrofahrzeugabnehmern genauere Reichweitenschätzung, energieeffiziente Routenführung und Anleitung zum Wiederaufladen bereitstellen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In wenigstens einer Ausführungsform enthält ein Fahrzeug eine Elektromaschine, die dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug unter Verwendung von Batterieleistung anzutreiben. Das Fahrzeug enthält auch einen Controller, der dazu programmiert ist, die Elektromaschine entlang einer vorbestimmten Route auf Basis einer Überlagerung mehrerer Partitionierungen der Route zu betreiben. Jede der Partitionierungen basiert auf einem anderen, mit der Route verknüpften Kraftcharakteristikum und definiert wenigstens einen Segmentübergang, wobei jeder Segmentübergang ein Ende eines vorhergehenden Segments und einen Anfang eines anschließenden Segments definiert. Die vorbestimmten Routensegmente liegen so, dass keine zwei benachbarten Segmente der Überlagerung durch ein gleiches Kraftcharakteristikum definiert werden.
In wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs das Partitionieren einer vorbestimmten Route auf Basis eines ersten Routencharakteristikums in eine erste Reihe von Segmenten, die jeweils durch einen ersten Segmentübergang definiert werden, und das Partitionieren der vorbestimmten Route auf Basis eines zweiten Routencharakteristikums in eine zweite Reihe von Segmenten, die jeweils durch einen zweiten Segmentübergang definiert werden. Das Verfahren beinhaltet auch das Überlagern der ersten und zweiten Reihe von Segmenten, um die Route so zu definieren, dass keine zwei benachbarten Routensegmente durch ein gleiches Routencharakteristikum definiert werden. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Betreiben einer Elektromaschine entlang der vorbestimmten Route auf Basis von Routencharakteristika, die mit den überlagerten Segmenten verknüpft sind.
In wenigstens einer Ausführungsform enthält ein Fahrzeugantriebsstrang eine Elektromaschine, die von einer Batterie bestromt wird. Das Fahrzeug enthält weiterhin einen Controller, der dazu programmiert ist, eine vorbestimmte Route auf Basis eines ersten Kraftcharakteristikums zu partitionieren und zusätzlich die vorbestimmte Route auf Basis eines zweiten Kraftcharakteristikums zu partitionieren. Der Controller ist weiterhin dazu programmiert, die Routenpartitionen zu überlagern, um Segmente so zu definieren, dass keine zwei benachbarten Segmente durch ein gleiches Kraftcharakteristikum definiert werden, und Leistungsabgabe von der Elektromaschine gemäß einem durch die Segmente definierten Kraftmuster der Gesamtroute abzufordern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs.
2 ist ein Blockschaltbild für die Antriebsenergie.
3 ist ein Blockschaltbild für statische Eingabefaktoren zur Antriebsenergie.
4 ist ein Blockschaltbild für dynamische Eingabefaktoren zur Antriebsenergie.
5 ist ein Systemschaltbild eines Antriebsstrangmanagementsystems.
6A bis 6E sind entsprechende räumliche Kurvenbilder, die einen Fortgang der Mustererkennung zeigen.
7 ist eine Überlagerung von Routenpartitionen auf Basis unterschiedlicher Charakteristika.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier genaue Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; allerdings sollte verstanden werden, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details spezifischer Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte, spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine typische Grundlage, um einen Fachmann von verschiedenen Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu unterrichten.
1 zeigt ein Beispiel für ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 100 auf. Ein Hybridelektro-Antriebsstrang 102 kann eine oder mehrere Elektromaschinen oder Elektromotoren 104 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 106 verbunden sind. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 106 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 108 verbunden. Das Hybridgetriebe 106 kann auch mechanisch mit einer Antriebswelle 110 verbunden sein, die die Räder 112 antreibt. Der bzw. die Elektromotor(en) 104 kann bzw. können Fahrzeugantrieb bereitstellen, sowohl, wenn der Verbrennungsmotor 108 eingeschaltet ist, als auch, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist. Der bzw. die Elektromotor(en) 104 kann bzw. können zusätzlich Fahrzeugverlangsamung bereitstellen, indem sie ein Widerstandsmoment auf die Antriebswelle aufbringen. Der bzw. die Elektromotor(en) 104 kann bzw. können auch als Elektrogeneratoren ausgelegt sein und Kraftstoffwirtschaftlichkeitsvorteile bereitstellen, indem sie Energie, die im Friktionsbremssystem normalerweise als Wärme verloren gehen würde, zurückgewinnen. Der bzw. die Elektromotor(en) 104 kann bzw. können auch Schadstoffemissionen reduzieren, weil das Hybridelektrofahrzeug 102 unter gewissen Bedingungen in einem Elektromaschinen-Antriebsstrangmodus betrieben werden kann.
Die Traktionsbatterie oder der Batteriesatz 114 speichern Energie, die zum Bestromen des bzw. der Elektromotor(en) 104 verwendet werden kann. Ein Fahrzeugbatteriesatz 114 ist in der Lage, eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe bereitzustellen. Der Batteriesatz 114 ist mit einem leistungselektronischen Modul 116 elektrisch verbunden. Das leistungselektronische Modul 116 ist mit dem bzw. den Elektromotor(en) 104 elektrisch verbunden und stellt die Fähigkeit zur bidirektionalen Energieübertragung zwischen dem Batteriesatz 114 und dem bzw. den Elektromotor(en) 104 bereit. Zum Beispiel kann der Batteriesatz 114 eine Gleichspannung bereitstellen, während der bzw. die Elektromotor(en) 104 zum Funktionieren möglicherweise einen dreiphasigen Wechselstrom benötigen. In diesem Fall wandelt das leistungselektronische Modul 116 die Gleichspannung in einen dreiphasigen Wechselstrom zur Aufnahme durch den bzw. die Elektromotor(en) 104 um. In einem Energierückgewinnungsmodus wird das leistungselektronische Modul 116 den dreiphasigen Wechselstrom aus dem bzw. den Elektromotor(en) 104, die als Generatoren fungieren, in die vom Batteriesatz 114 benötigte Gleichspannung umwandeln. Die hierin beschriebenen Verfahren sind gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug oder auf irgendeine andere Einrichtung, die einen Batteriesatz verwendet, anwendbar.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Batterieleistung für den Antrieb kann der Batteriesatz 114 Energie für andere Elektrosysteme des Fahrzeugs bereitstellen. Ein Gleichspannungswandlermodul 118 ist in der Lage, die Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe des Batteriesatzes 114 in eine Niederspannungs-Gleichstrom-Versorgung umzuwandeln, die kompatibel mit Niederspannungs-Fahrzeugverbrauchern ist. Andere Hochspannungsverbraucher, wie zum Beispiel Verdichter und Elektroheizungen, können direkt mit dem Hochspannungs-Bus aus dem Batteriesatz 114 verbunden sein. Die Niederspannungssysteme können auch elektrisch mit einer 12-V-Batterie 120 verbunden sein. Ein rein elektrisches Fahrzeug kann eine ähnliche Architektur aufweisen, jedoch ohne den Verbrennungsmotor 108.
Der Batteriesatz 114 kann durch eine externe Leistungsquelle 126 wiederaufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 126 kann Wechsel- oder Gleichstromleistung für das Fahrzeug 102 bereitstellen, indem sie durch einen Aufladeport 124 elektrisch verbunden wird. Der Aufladeport 124 kann irgendein Port-Typ sein, der dazu ausgelegt ist, Leistung aus der externen Leistungsquelle 126 zum Fahrzeug 102 zu übertragen. Der Aufladeport 124 kann mit einem Leistungswandlungsmodul 122 elektrisch verbunden sein. Das Leistungswandlungsmodul kann die Leistung aus der externen Leistungsquelle 126 konditionieren, um dem Batteriesatz 114 die korrekten Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. In einigen Anwendungen kann die externe Leistungsquelle 126 dazu ausgelegt sein, dem Batteriesatz 114 die korrekten Spannungs- und Strompegel bereitzustellen, so dass das Leistungswandlungsmodul 122 möglicherweise nicht erforderlich ist. Zum Beispiel können die Funktionen des Leistungswandlungsmoduls 122 in der externen Leistungsquelle 126 umfasst sein. Der Fahrzeugantriebsstrang, zu dem Verbrennungsmotor, Getriebe, Elektromotoren, Elektrogeneratoren und Leistungselektroniken zählen, kann von einem Antriebsstrangsteuerungsmodul (PCM, powertrain control module) 128 gesteuert werden.
Zusätzlich zum Veranschaulichen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs kann 1 ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV, Battery Electric Vehicle) darstellen, falls der Verbrennungsmotor 108 entfernt ist. Gleichermaßen kann 1 ein herkömmliches Hybridelektrofahrzeug (HEV) oder ein Power Split Hybridelektrofahrzeug veranschaulichen, falls die Komponenten 122, 124 und 126 entfernt sind, die zum Plug-in-Aufladen in Bezug stehen.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum genauen Schätzen von Änderungen in der Energieverbrauchsrate, die mit Änderungen in Transportbedingungen verknüpft sind, bereit. Die Energie, die verbraucht wird, um den Bedarf für den Fahrzeugantrieb zu befriedigen, wird größtenteils von Fahrzeugzuständen, wie zum Beispiel Geschwindigkeit und Trägheitsbeschleunigung, bestimmt. Schwankungen der Fahrzeuggeschwindigkeit und -beschleunigung werden im Allgemeinen mit dem Fahrverhalten assoziiert. Die Realität bestimmt, dass Fahrverhalten durch Verkehrs- und Straßenbedingungen vorgegeben wird. Allerdings neigen Fahrverhaltensweisen dazu, auf dem gleichen Straßenteilstück einen gewissen Grad von Ähnlichkeit zu zeigen, können sich aber entlang einer vorgegebenen Fahrt von Teilstück zu Teilstück unterscheiden. Im Ergebnis können Verfahren, die zum generischen Modellieren verschiedener Fahrverhaltensmuster in der Lage sind, bei an der Fahrt ausgerichteter Energieverbrauchsanalyse und -planung helfen.
Die Vorschau auf Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen kann für das Erstellen von Fahrmustern verwendet werden. Beschleunigung kann implizit anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit in Kombination mit anderen Faktoren, die entweder deterministisch oder statistisch Profile der erwarteten Beschleunigung formen, modelliert werden. Die zusätzlichen Faktoren können auch zum Erstellen von getrennten Mustern verwendet werden. Die Summe aller relevanten Faktoren formt im Wesentlichen den Verlauf, wie sich ein Fahrzeug im Straßenverkehr verhält. Eine vorbestimmte Fahrt kann im Voraus auf Basis von Attributen dieser Faktoren partitioniert werden, so dass Übergänge zwischen benachbarten Partitionen erkannt werden. Jedes partitionierte Straßenteilstück wird durch eine charakteristische Merkmalskombination unterschieden, die bei Erfahrung auf der Straße zu einer unverkennbaren Eigenschaft des Antriebsenergiebedarfs führen wird. Daten-Clustering-Verfahren werden zum Identifizieren von unterschiedlichen Zonen entlang der Route verwendet. Die Fahrmuster der Gesamtroute werden durch Synthetisieren aller getrennt partitionierten Zonen entlang der Route umgesetzt. Fahrszenarien können durch objektive Maßgrößen auf Basis von Faktoren mit großem Einfluss differenziert werden, wie zum Beispiel Straßenkrümmung, Höhenschwankung, Geschwindigkeitsvorschrift usw. Generisch modellierte Fahrmuster werden als anfangs in Frage kommende Muster verwendet, um ein mehr an der Anwendung orientiertes Muster zu erstellen, sobald die Hostinformationen und spezifische Fahrtinformationen verfügbar sind.
Während des Fahrens fällt ein Großteil des Energieverbrauchs des Fahrzeugs im Straßeneinsatz aufgrund der zum Antrieb des Fahrzeugs erforderlichen Energie an. Zu anderen Energieverbrauchern zählen Fahrzeugzubehör- und -hilfssysteme. Die zum Fahrzeugantrieb über einer vorbestimmten Route insgesamt verfügbare elektrische Energie Edrv kann in einer Zeitdomäne wie folgt charakterisiert werden:
wobei gilt: Ebatt ist die gesamte, aus der Batterie verfügbare elektrische Energie, und T_s ist die Zeitdauer des Fahrzeugbetriebs auf der Route. Pacc ist die für Fahrzeugzubehör bereitgestellte Leistung plus andere Betriebsverluste des Fahrzeugs. Pacc kann über die Zeitdauer Ts integriert werden, um die aus der Batterie entladene Gesamtenergie darzustellen.
Die für den Fahrzeugantrieb insgesamt verfügbare Energie Edrv kann auch in einer Raumdomäne über die Distanz der Gesamtroute charakterisiert werden. E_drv = ∫ S / 0F_drvds = ∫ S / 0F_whlds + ∫ S / 0F_accds (2) wobei gilt: S ist die Distanz der Gesamtfahrt, und s ist die Distanzvariable in der Raumdomäne. Fdrv ist die äquivalente Antriebswiderstandskraft, die zum Fahrzeugantrieb benötigt wird. Dies ist die Gesamtkraft, die an den Rädern wiedergegeben wird, um einen Betriebszustand des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten oder zu ändern. Fdrv kann ebenfalls über die Fahrtdistanz integriert werden, um die Energie zu ermitteln, die mit der zum Antrieb des Fahrzeugs entlang der Route ausgeführten Gesamtarbeit verknüpft ist. Fwhl ist die Ist-Radtraktionskraft, und Facc ist ein Platzhalterausdruck für Radkraft, der die Fahrzeugzubehörverbraucher plus betrieblicher Energieverluste darstellt. Jede der Komponentenkräfte kann ebenfalls über die Länge der Route integriert werden, um die entsprechenden Beiträge zum Gesamtenergieverbrauch zu ermitteln.
Um diese Faktoren weiter zu zerlegen, werden die Fahrmuster der vorliegenden Offenbarung indirekt aus mehreren mitwirkenden Einflussfaktoren von F_drv erstellt. Das Zerlegen von Fdrv in kleinere Komponenten gestattet eine vollständigere Analyse von Fahrmustern. Die Gesamtkraft kann wie folgt dargestellt werden: F_drv = F_ine + F_fbk + F_drag + F_rgl + F_acc (3) wobei gilt: F_ine = mV ._x ist die auf Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugmasse basierende Trägheitswiderstandskraft. V_x ist die Fahrzeuggeschwindigkeit, und V ._x ist die Änderungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Beschleunigung. m ist die Fahrzeuggesamtmasse. Ffbk ist die Friktionsbremswiderstandskraft an den Rädern.
F_drag ist eine konzentrierte Zugkraft, einschließlich aerodynamischem und Rollwiderstand, die wie folgt genähert werden kann: F_drag = k₀ + k₁V_x + k₂V_x ² + k₃δ (4) wobei gilt: δ ist der Laufradlenkwinkel. Die Parameter ki, i = 0, 1, 2, 3 sind mit Fahrzeug- und Umgebungsbedingungen verknüpfte Konstanten. Frgl ist eine Widerstandslastkraft des Straßengefälles, die wie folgt genähert werden kann: F_rgl = mg·sinα_r (5) wobei gilt: αr ist der Straßensteigungswinkel.
Auf Basis der oben genannten Zerlegung von Fdrv kann ein repräsentatives Modell der mitwirkenden Kraftkomponenten und Einflussfaktoren zur Vorausplanung abgeleitet werden, bevor direkte Messungen verfügbar sind. Anhand der Zerlegung der Antriebskraft werden Faktoren mit besonders großem Einfluss identifiziert, wie V_x, V ._x , δ und α_r, weil sie zu mehreren Widerstandskräften beitragen. Gewisse Einzelfaktoren können zu einem spezifischen bezogenen Merkmal gruppiert werden. Zum Beispiel kann eine Merkmalskombination aus V_x und V ._x als ein „Geschwindigkeitsfaktor“ bezeichnet werden. Auch werden sowohl δ als auch α_r aus Merkmalen abgeleitet, die mit den Daten der Straßengeometrie in Beziehung stehen, und können als ein „Krümmungsfaktor“ bzw. ein „Bergfaktor“ bezeichnet werden.
Fahrmuster können auf Basis der oben identifizierten Merkmalsfaktoren unterschieden werden. Die Merkmalsfaktoren weisen häufig jeweils unterschiedliche Eigenschaften auf, wenn sie in unterschiedlichen Zeitdomänen betrachtet werden. Die Verwendung spezifischer Zeitskalen zur Datenanalyse verschiedener Faktoren kann die Musterverarbeitung und -genauigkeit erleichtern. Dazu werden wenigstens drei Zeitskalen in Aspekten dieser Offenbarung genutzt: statische, quasi-statische und dynamische Zeitskalen.
Die statische Zeitskala kann Merkmalsverhalten oder Muster angeben, die über einen relativ langen Zeitraum stabil sind. Die Merkmalsfaktoren, die am besten in der statischen Zeitskala analysiert werden, werden als „statische Faktoren“ betrachtet. Zu ihnen können zum Beispiel Straßengeometriedaten zählen, wie zum Beispiel Straßensteigungswinkel, Straßenkrümmung, auf Vorschriften basierende Stopphäufigkeit, Geschwindigkeitsbeschränkungen, Geländetypen usw. Jeder dieser Faktoren bleibt typischerweise über lange Zeiträume stabil. Anhand statischer Faktoren identifizierte Fahrmuster sind insofern generisch, als dass sie typischerweise auf unterschiedliche Anwendungen, unterschiedliche Fahrzeuge und Fahrerkonfigurationen angewandt werden können.
Die quasi-statische Zeitskala ähnelt der statischen Zeitskala sehr. Allerdings werden in der quasi-statischen Zeitskala Faktoren analysiert, die sehr seltenen Änderungen ausgesetzt sind. Solche Merkmale sind über einen gewissen Zeitraum immer noch relativ stabil und können als „quasi-statische“ Faktoren betrachtet werden. Eine Änderung der Geschwindigkeitsbeschränkung aufgrund von Straßenbauarbeiten oder eine vorgeschriebene Geschwindigkeitsänderung wegen eines Verkehrsunfalls sind Variationen von Merkmalsfaktoren, die zur Analyse in der quasi-statischen Zeitdomäne geeignet sein können. Variation der Merkmalsfaktoren in der quasi-statischen Zeitskala kann verwendet werden, um die statischen Merkmalsfaktoren zu aktualisieren, die auf Mustererkennungsergebnissen basieren, die möglicherweise nicht mehr aktuell oder obsolet sind. Weil die quasi-statischen Merkmalsinformationen für einen Zeitraum und für ein gewisses Teilstück der Straße valide und stabil sein werden, kann die aktualisierte Mustererkennung auch auf andere Anwendungen, andere Fahrzeuge und Fahrerkonfigurationen generisch angewandt werden.
Die dynamische Zeitskala erfasst Routencharakteristika, die sich über die Zeit häufig oder sogar kontinuierlich ändern. Diese Informationen sind üblicherweise nur für kurze Zeiträume valide, und daher ist der Wirkhorizont für bevorstehende Straßenteilstücke begrenzt. Dynamische Merkmalsinformationen sind häufig auch hostspezifisch und können auf die Verwendung nur durch gewisse Anwendungen eingeschränkt sein. Zum Beispiel können Verkehrsinformationen für die Analyse in der dynamischen Zeitskala dienlich sein und minutengenauen Aktualisierungen unterliegen. In einer Raumdomäne sind Verkehrsflussinformationen häufig nur für hunderte Meter bis einige Meilen im Voraus des betreffenden Fahrzeugs verlässlich. Wetterbedingungen können ebenfalls als ein dynamischer Merkmalsfaktor betrachtet werden. Zusätzlich können gewisse Einflussfaktoren weiter zerlegt werden, um statische und dynamische Komponenten einzuschließen.
Indem Zeitskalenzerlegung für die maßgeblichen Merkmalsfaktoren ausgeführt wird, wird ermöglicht, dass Mustersynthese und -identifizierung getrennt in unterschiedlichen Zeitskalen verarbeitet werden. Wie oben erörtert worden ist, ist eine große Anzahl von Merkmalsfaktoren mit großem Einfluss auf einen Fahrprozess eigentlich statisch. Somit können Fahrmuster anhand dieser Faktoren offline in Bezug auf das Fahrzeug identifiziert werden, um eine kartenbasierte Raumdomänen-Musterdatenbank zu erstellen. Zum Beispiel ist Steuerung und Informations-Sharing auf Basis von Cloud Computing außerhalb des Fahrzeugs möglich, insbesondere für die statischen Faktoren. Offline-Vorverarbeitung der Routendaten minimiert in hohem Maße die im Fahrzeug für Echtzeit-Anwendungen erforderlichen verarbeitenden Berechnungs- und Kommunikations-Ressourcen. Zusätzlich sind die verarbeiteten statischen Daten generisch, so dass alle Fahrzeuge, die ein gemeinsames Teilstück der Straße befahren und sich ihm nähern, die Verarbeitungsergebnisse gemeinsam nutzen können. Sobald die spezifischen Hostfahrzeuginformationen und die dynamischen Fahrtinformationen verfügbar sind, muss Aktualisierung von Fahrmustern im Voraus nur in Hinsicht auf die Informationen für die Basisfahrmuster verarbeitet werden, die sich von der statischen Musterdatenbank über die angewandten Fahrtteilstücke geändert haben.
Einflussmerkmalsfaktoren variieren auch in der Raumdomäne. Sie zeigen unterschiedliche Variationsmodi über unterschiedliche Straßenteilstücke. Zum Beispiel zeigt der Straßensteigungswinkel αr in einer bergigen Region große Variationen und hohe Größenordnungen, ist aber entlang eines Autobahnteilstücks sehr viel stabiler. Fahrtteilstücke durch bergige Regionen werden folglich von jenen entlang von Fernstraßen getrennt, weil sich der durch die Widerstandslastkraft des Straßengefälles Frgl beigetragene Energiebedarf über jede dieser unterschiedlichen Regionen wesentlich unterscheiden wird. Ein zweites Beispiel ist, dass das Geschwindigkeitsprofil in einem städtischen Gebiet, im Gegensatz zu einer Fernstraße, viel mehr Wiederholung von Stopp- und Anfahrzyklen aufweist. Im Ergebnis kann es vorteilhaft sein, die Fahrmusteranalyse zusammen mit der Fahrtpartitionierung auszuführen, so dass die Mustermerkmale in jedem partitionierten Straßenteilstück unterscheidbare Energiebedarfseigenschaften aufweisen. Durch merkmalsbasierte Fahrtpartitionierung kann das Verhalten eines einzelnen Merkmals innerhalb eines Fahrtteilstücks konsistent und monoton sein. Der Energiebedarf über jedem Teilstück kann genauer geschätzt werden, denn umso stärker die Differenzierung zwischen den Teilstücken ist, desto genauer kann die Energiebedarfseigenschaft durch Energieverbrauchsanalyse mit dynamischer Programmierung oder anhand von Fahrzeugprüfdaten festgelegt werden.
Mit Bezug auf 2 wird die Einflussfaktoranalyse schematisch durch ein Systemblockschaltbild gezeigt, das Informationsfluss auf hoher Ebene zeigt. Die Antriebsenergie 202 wird aus der gesamten, an den Rädern aufgebrachten Antriebskraft 204 abgeleitet, die über die gesamte Routendistanz 206 aufgebracht wird. Wie oben beschrieben worden ist, umfasst die Gesamtantriebskraft 204 mehrere Komponentenkräfte, die durch eine Reihe von unterschiedlichen Quellen verursacht werden. Wie oben auch beschrieben worden ist, beeinflussen statische Einflussfaktoren 208 und dynamische Einflussfaktoren 210 die Gesamtantriebskraft 204, die an den Fahrzeugrädern erforderlich ist. Gewisse Attribute des betreffenden Fahrzeugs oder Hostfaktoren 212 tragen weiter zu den Kraftkomponenten bei, die zur Gesamtantriebskraft 204 beitragen.
3 ist ebenfalls ein Blockschaltbild, zeigt jedoch die statischen Einflussfaktoren und die Komponenten der Gesamtantriebskraft ausführlicher. In dem Beispiel wird die Gesamtantriebskraft 204 an den Rädern durch fünf Komponentenkräfte dargestellt. Die Fahrzeugträgheitskraft 214, die Zugkraft 216 (einschließlich aerodynamischem und Rollwiderstand), das Platzhalteräquivalent 218 für Radkraft, das die Leistung an Fahrzeugzubehör darstellt, die Lastkraft des Straßengefälles 220 und die Friktionsbremskraft 222 tragen jeweils zur modellierten, an den Rädern erforderlichen Gesamtantriebskraft 204 bei. Es wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche Widerstandskraftcharakteristika verwendet werden können, aus denen die Gesamtantriebskraft besteht.
Gleichermaßen beinhalten die statischen Einflussfaktoren 208 mehrere Widerstandskraftfaktoren, die die an den Rädern erforderliche Kraft beeinflussen. In dem Beispiel aus 3 sind ein Geschwindigkeitsfaktor 224, ein Krümmungsfaktor 226, Geländetyp 228, Höhe 230, Bergfaktor 232 und Stoppfaktor 234 jeweils statische Faktoren, die zur Kraft, die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist, beitragen. Wie oben erörtert worden ist, ist jeder dieser statischen Einflussfaktoren im Allgemeinen stabil und kann als generisch behandelt werden, so dass er für unterschiedliche Fahrzeuge gilt.
Der Geschwindigkeitsfaktor 224 basiert größtenteils auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x und dient als ein Eingang in die Zugkraft 216, ebenso wie die Radkraft 218, die Leistung an Fahrzeugzubehör darstellt. Zum Beispiel können bekannte Geschwindigkeitsbeschränkungen entlang der Route dazu dienen, den Geschwindigkeitsfaktor 224 zu beeinflussen.
Geschwindigkeitsprofilinformationen können anhand des Fahrzeugfahrverlaufs oder aus Transportdatenbanken verfügbar sein. Ebenso können Informationen über Routengeschwindigkeitsbeschränkungen anhand von Navigations- oder Kartendaten verfügbar sein.
Der Krümmungsfaktor 226 ist ein Widerstandskraftfaktor, der größtenteils auf der Straßenkrümmung basiert, wie sie durch den Laufradlenkwinkel δ angegeben wird, und trägt zur Gesamtzugkraft 216 bei. Geometrische Kartendaten in Bezug auf Straßenformen können verwendet werden, um statische Straßenkrümmungsinformationen entlang einer Route abzuleiten.
Der Geländefaktor 228 gemäß einem Geländetyp beeinflusst ebenfalls die Gesamtzugkraft 216. Der Straßengeländetyp kann zum Beispiel befestigte im Gegensatz zu unbefestigten Straßenoberflächen berücksichtigen, die direkt zum Rollwiderstand beitragen können. Die Höhe 230 kann zum Platzhalteräquivalent 218 für Radkraft beitragen, das die zum Betrieb des Fahrzeugzubehörs erforderliche Leistung darstellt.
Der Bergfaktor 232 ist ein Widerstandskraftfaktor, der größtenteils auf dem Straßensteigungswinkel α_r basiert und direkt zur Straßengefällelastkraft 220 beiträgt. Straßenhöhendaten entlang einer Fahrt sind anhand von Kartendaten oder von Hostfahrzeugfahraufzeichnungen verfügbar. Der Straßensteigungswinkel kann aus den geometrischen Höhendaten von Straßen abgeleitet werden.
Die Stoppcharakteristika der Route oder Stoppfaktor 234 tragen zur Friktionsbremskraft 222 bei, die an den Rädern erforderlich ist. Der Stoppfaktor ist ein Widerstandskraftfaktor, der größtenteils auf der Häufigkeit und der Dauer von bekannten Stopppositionen entlang der Route basiert. Zu den Rohdaten für den Stoppfaktor zählt die Möglichkeit eines Stopps an bekannten Positionen entlang der Route als Prozentsatz. Verkehrssignalanlagen, Kreuzungen, Stopp- und Vorfahrtszeichen stellen alle verschiedenen Wahrscheinlichkeiten für das Stoppen des Fahrzeugs dar. Die Stoppintensität kann aus Verkehrsdaten oder aus vorherigen Fahrmustern verfügbar sein.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3: Es gibt ein Zusammenspiel zwischen den statischen Faktoren, wodurch mehrere Faktoren andere Faktoren beeinflussen. Zum Beispiel kann der Krümmungsfaktor 226, der die Straßenkrümmung berücksichtigt, auch an der Beeinflussung des Geschwindigkeitsfaktors 224 und der anschließend entlang der Route gefahrenen Geschwindigkeit arbeiten. Gleichermaßen kann der Geländetyp 228 höhere oder geringere Geschwindigkeit entlang gewisser Abschnitte der Route ermöglichen. Auf diese Weise beeinflusst der Geländetyp 228 auch den Geschwindigkeitsfaktor 224. Ebenso beeinflusst der Stoppfaktor 234, der die Häufigkeit und Dauer von Stoppereignissen berücksichtigt, den Geschwindigkeitsfaktor 224.
4 zeigt ein ähnliches Verhältnis von Informationsübertragung mittels eines Blockschaltbilds. Der Einfluss sowohl der dynamischen Einflussfaktoren 210 als auch der Hostfahrzeugfaktoren 212 auf die Gesamtantriebskraft 204 wird in diesem Schaltbild gezeigt. Die Gesamtantriebskraft 204 ist die gleiche wie die in 3 gezeigte und beinhaltet mehrere Quellen, die die an den Rädern erforderliche Kraft beeinflussen. Im Beispiel in 4 beinhalten die dynamischen Einflussfaktoren 210 einen dynamischen Geschwindigkeitsfaktor 236, einen Wetterfaktor 238, einen Krümmungsfaktor 240 und einen Stoppfaktor 242. In wenigstens einer Ausführungsform überwacht der Controller jeden dynamischen Einflussfaktor, aktualisiert wenigstens eine der Partitionen auf Basis von Änderungen in einem dynamischen Widerstandskraftfaktor.
Ein dynamischer Geschwindigkeitsfaktor 236 wird durch die Änderung in der Fahrzeuggeschwindigkeit V ._x beeinflusst und wirkt auf die Fahrzeugträgheitskraft 214, die Zugkraft 216 und das Platzhalteräquivalent 218 für Radkraft, das zum Betrieb von Fahrzeugzubehör erforderliche Leistung darstellt. Der dynamische Geschwindigkeitsfaktor 236 kann aus Fahrzeugbeschleunigung und -verlangsamung entlang der Route abgeleitet werden, die vom statischen Kraftmuster abweichen. Ebenso können Verkehrsbedingungen live an den Controller übertragen werden, um den dynamischen Geschwindigkeitsfaktor 236 zu aktualisieren.
Der Wetterfaktor 238 ist ein anderer dynamischer Einflussfaktor, der auf die Fahrzeugträgheitskraft 214, die Zugkraft 216 und das Platzhalteräquivalent 218 für Radkraft, das zum Betrieb von Fahrzeugzubehör erforderliche Leistung darstellt, wirkt. Zum Wetterfaktor 238 können zum Beispiel starke Winde, Schnee, Eis, Regen, Temperatur oder andere Bedingungen zählen, die auf die Geschwindigkeit, Zug oder Zubehörverbraucher wirken können.
Zum dynamischen Krümmungsfaktor 240 zählt der Laufradlenkwinkel δ. Im Gegensatz zum statischen Krümmungsfaktor 226 berücksichtigt der dynamische Krümmungsfaktor 240 zusätzlich dynamisches Lenken des Fahrers und Krümmung, die von der bekannten statischen Straßenkrümmung abweicht.
Der Stoppfaktor 242 basiert auf Änderungen der Stoppintensität, die vom vorbestimmten statischen Stoppfaktor 234 abweichen. Zum Beispiel kann der Controller die Energieverbrauchsprognose als Reaktion auf – im Vergleich zum statischen Stoppmuster – mehr oder weniger häufige Stopps aktualisieren.
Es gibt auch mehrere Hostfaktoren 212, die für das betreffende Fahrzeug spezifisch sind. Zum Fahrerfaktor 244 kann ein mit einem spezifischen Fahrer verknüpftes Profil zählen, das Vorlieben und Fahrgewohnheiten des Fahrers beinhaltet. Der Fahrerfaktor 244 kann daher einen Einfluss auf andere dynamische Einflussfaktoren haben. Zum Beispiel werden der Geschwindigkeitsfaktor 236, der Krümmungsfaktor 240 und der Stoppfaktor 242 jeweils vom Fahrerfaktor 244 beeinflusst.
Die Fahrzeugkonfiguration 246 ist ein zusätzlicher Hostfaktor, der für das Fahrzeug spezifisch ist. Zum Beispiel kann das Fahrzeug Sportmodi, Komfortmodi oder Sparmodi anbieten, die die auf die Räder aufgebrachte Kraft ändern und den Geschwindigkeitsfaktor 236 beeinflussen. Zusätzliche Kräfte können auf die äquivalente Zubehörkraft 218 zurückzuführen sein, die Zubehörenergieverbrauch und betriebliche Energieverluste darstellt. Für die Fahrzeugkonfiguration 246 ist auch relevant, ob das Fahrzeug im Vierradantrieb oder im Zweiradantrieb gekuppelt ist. Die Anzahl der Räder, die das Fahrzeug antreiben, kann die auf die Fahrzeugräder aufgebrachte Kraft weiter beeinflussen.
Der Massefaktor 248 stellt die Masse des Fahrzeugs, ebenso wie die des Fahrers dar. Diese Massen arbeiten als Eingabe für die Trägheitswiderstandskraft 214 und die Straßengefällelastkraft 220. Es gibt weitere Wechselwirkungen zwischen dem Massefaktor 248 und dem dynamischen Geschwindigkeitsfaktor 236.
5 ist ein Systemschaltbild, das die Beziehung zwischen verschiedenen Datenquellen und Datenempfängern eines Fahrmustererkennungssystems gemäß einer Ausführungsform zeigt. Wie oben erörtert worden ist, können statische Einflussfaktoren offline berechnet und verarbeitet werden. Eine statische Transportdatenbank 502 kann gewisse Daten in Bezug auf Straßen bereitstellen. Zu diesen Daten können wenigstens Informationen in Bezug auf Straßenkrümmung, Höhe, Geschwindigkeitsbeschränkungen und Oberflächengeländetyp zählen. Die im Allgemeinen statischen Transportinformationen können aus der Transportdatenbank 502 an einen Offline-Prozessor 504 übertragen werden.
Gewisse statische Informationen in Bezug auf die Straßen können als quasi-statisch in dem Sinne betrachtet werden, dass von Zeit zu Zeit Änderungen vorkommen können. Ein Verkehrs- und Vorschrifteninformationszentrum 506 kann Aktualisierungen der quasi-statischen Transportinformationen an den Offline-Prozessor 504 übertragen. Zu den quasi-statischen Informationen können zum Beispiel Geschwindigkeitsbeschränkungsänderungen oder im Zusammenhang mit Bauarbeiten stehende Straßenschließungen zählen. Auch Änderungen der vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbeschränkung aufgrund eines Verkehrsunfalls, die stabil sind, aber vom statischen Geschwindigkeitsfaktor abweichen, können als quasi-statisch betrachtet werden.
Der Offline-Prozessor 504 enthält eine erste Subroutine 508, die die statischen und quasi-statischen Straßeninformationen nutzt, um Straßensegmente auf Basis von unterschiedlichen, mit der Route verknüpften Kraftcharakteristika zu partitionieren. Das Fahrzeuginformationszentrum 510 überträgt vom Nutzer selektierte Routendaten an den Offline-Prozessor 504. Der Offline-Prozessor 504 enthält weiterhin eine zweite Subroutine 512, die die Informationen über die vom Nutzer selektierte Route und die Straßenpartitionen verwendet, um eine für die vom Nutzer selektierte Route spezifische anfängliche Fahrtpartition zu generieren. Die anfängliche Fahrtpartition, die auf statischen und quasi-statischen Straßeninformationen basiert, wird wiederum an einen Online-Fahrzeugprozessor 514 übertragen.
Der Online-Prozessor 514 enthält eine erste Subroutine 516 zum Verarbeiten dynamischer Merkmalsinformationen. Ein Verkehrs- und Vorschrifteninformationszentrum 506 überträgt dynamische Transportinformationen, die die Straßen betreffen, an den Online-Prozessor 514. Die dynamischen Informationen können sich häufig ändern und Informationen, wie zum Beispiel Verkehrsfluss, Unfallorte und Wetterbedingungen, enthalten. Im Beispiel aus 5 können aktualisierte Fahrbahninformationen dem Fahrzeug periodisch aus einer externen Quelle bereitgestellt werden.
Das Fahrzeuginformationszentrum 510 überträgt auch die vom Nutzer selektierten Routendaten an den Online-Prozessor 514. Die erste Subroutine 516 kann die dynamischen Transportinformationen aus dem Verkehrs- und Vorschrifteninformationszentrum 506 auf die vom Nutzer selektierte Route anwenden, um dynamische Merkmale zu bestimmen, die für die vom Nutzer selektierte Route spezifisch sind.
Der Online-Prozessor 514 nimmt auch Informationen in Bezug auf Hostfahrzeugmerkmale aus dem Fahrzeuginformationszentrum 510 auf. Die Hostfahrzeugmerkmalsinformationen sind spezifisch für das betreffende Fahrzeug, und zu ihnen zählen wenigstens Antriebsstranggesamtwirkungsgrad und -verlustfaktoren, Fahrzeugmasse und Fahrer- und Fahrgastmasse. Zu den Hostfahrzeuginformationen können auch Informationen in Bezug auf Fahrmuster von vorhergehenden Fahrten entlang gemeinsamer Routensegmente zählen.
Der Online-Prozessor 514 enthält weiterhin eine zweite Subroutine 518, die die dynamischen Routeninformationen, die Hostfahrzeuginformationen und die statischen Fahrtpartitionsinformationen berücksichtigt, um die vom Nutzer selektierte Route zu aktualisieren. Die zweite Subroutine kann die Fahrtpartitionen aktualisieren, zum Beispiel durch Unterteilen einer spezifischen Routenpartition auf Basis von dynamischen Straßeninformationen oder von vorhergehenden Fahrmustern des Hostfahrzeugs. Alternativ kann die zweite Subroutine sequentielle Routenpartitionen kombinieren, falls die dynamischen Informationen so auf die Route wirken, dass benachbarte Routenpartitionen ähnliche Merkmale aufweisen.
Eine Fahrzeuganwendung 520 kann die verfeinerten Routeninformationen verwenden, um die Energienutzung über der Route zu planen. Es werden die Fahrzeuganwendungen 520 erörtert, die auf den fahrtpartitionierten Routen beruhen können, um den Energieverbrauch über der Route zu planen.
Die 6A bis 6E sind eine Reihe von räumlichen Kurvenbildern, die einen Fortgang der Routenpartitionierung für einen generischen Merkmalsfaktor zeigen. Es ist vorgesehen, dass der mit Bezug auf die Reihe von Kurvenbildern beschriebene allgemeine Fortgang unabhängig auf eine Reihe von unterschiedlichen Merkmalen angewendet werden kann. Der Controller kann dazu programmiert sein, die vorbestimmte Route getrennt für jede der unterschiedlichen Kraftcharakteristika zu partitionieren.
6A zeigt das statische Merkmalsprofil entlang der Route. Wie oben erörtert worden ist, können statische Profile verschiedener Einflussfaktoren offline bestimmt und an unterschiedliche Fahrzeuge zur generischen Verwendung bei der Routenplanung verteilt werden. Die vertikale Achse 602 entspricht einer Größenordnung des statischen Merkmals. Die horizontale Achse 604 entspricht der Position entlang der Route zwischen dem Anfang und dem Ziel. In dem Beispiel aus 6A wird ein Stufenprofil 606 veranschaulicht, das sofortige Übergänge der Größenordnung zwischen jeder der anfänglichen Partitionen der Route beinhaltet. Es versteht sich, dass unterschiedliche Profile abhängig von den Routencharakteristika und dem in Betracht gezogenen statischen Merkmal existieren können.
6B zeigt eine quasi-statische Aktualisierung des statischen Merkmalsprofils. In dem Beispiel gibt das quasi-statische Aktualisierungsprofil 608 eine Änderung von den vorhergehenden Werten entlang der Route an. Das quasi-statische Aktualisierungsprofil 608 ist im Allgemeinen entlang der Route null, wobei der Abschnitt 610 eine erhöhte Größenordnung der Änderung der statischen Basismerkmalsprofilwerte angibt. Der Bereich 612 des statischen Merkmalsstufenprofils 606 wird von den aktualisierten Routeninformationen beeinflusst.
6C ist eine anfängliche Routenpartitionierung, die auf dem statischen Merkmal nach Berücksichtigung jeder Aktualisierung basiert. Auf Basis von Differenzen in den Größenordnungen des generischen Merkmals wird die Route partitioniert. Jede Partition entspricht einem vorbestimmten Größenniveau (oder -bereich). Im Beispiel aus 6C werden acht Partitionen unter Verwendung von vier unterschiedlichen Größenniveaus festgelegt. Es sei angemerkt, dass die Partition 6 die spezifische Partition ist, die von quasi-statischer Aktualisierung beeinflusst wird.
6D zeigt dynamisches Aktualisieren einer Partition der Route auf Basis eines dynamischen Merkmalsprofils. Es können Clustering-Verfahren verwendet werden, um die Partition auf Basis des Unterscheidens des Merkmalsverhaltens während des Partitionierens weiter zu unterteilen. Der Bereich 614 wird im Beispiel auf Basis der dynamischen Variation des generischen Merkmals während der entsprechenden Partition aktualisiert.
6E zeigt eine abschließende Reihe von Partitionen nach den mehreren oben erörterten Verfeinerungen. Aus dem Kurvenbild ist zu erkennen, dass auf Basis des dynamischen Verhaltens des generischen Merkmals die vorhergehende zweite Partition aus 6B in drei Subpartitionen aufgeteilt wird. In der abschließenden Partitionierung 616 gibt es entlang der Route zehn Partitionen.
Auf Basis der Kombination der Zeitskalenzerlegung mit der oben erörterten Raumdomänenpartitionierung kann ein Gesamtfahrwiderstandskraftmuster generiert werden, indem die Ergebnisse aus allen einzelnen Merkmalsidentifizierungen systematisch organisiert werden. Der Ausgang des auf ein einzelnes Merkmal angewandten Partitionierungsfortgangs, wie er in den 6A bis 6E gezeigt wird, wird gleichermaßen auf alle relevanten Merkmale angewandt. Jede Partitionsreihe wird von einer anderen überlagert, um eine Gesamtfahrtsegmentierung zu bestimmen.
7 zeigt eine beispielhafte Überlagerung mehrerer Partitionierungen der Route auf Basis unterschiedlicher, mit der Route verknüpfter Kraftcharakteristika. Route 702 zeigt die Gesamtfahrt zwischen dem Start und dem Ziel. Mehrere unterschiedliche Reihen werden auf Basis unterschiedlicher, mit der Route verknüpfter Kraftcharakteristika partitioniert.
Die Partitionierung 704 auf Basis der Geschwindigkeit zeigt verschiedene Geschwindigkeitszonen entlang der Route. Im Beispiel aus 7 werden drei unterschiedliche Geschwindigkeitsniveaus in Betracht gezogen. Die Zonen mit niedriger Geschwindigkeit 706, die Zonen mit mittlerer Geschwindigkeit 708 und die Zonen mit hoher Geschwindigkeit 710 werden im Allgemeinen verwendet, um die unterschiedlichen Geschwindigkeitsbeschränkungen zu charakterisieren, die auf der Route erfahren werden. Zum Beispiel können Geschwindigkeitsbeschränkungen 712 in Wohngebieten, Geschwindigkeitsbeschränkungen 714 auf örtlichen Hauptverkehrsstraßen und Fernstraßengeschwindigkeitsbeschränkungen 716 durch jede der drei Geschwindigkeitszonen dargestellt werden.
Eine Partitionierung 718 auf Basis der Bergigkeit zeigt verschiedene Zonen, die auf Basis des Ebenheitsgrades jeder Partition entlang der Route getrennt wurden. Ebene Zonen 720, mäßig bergige Zonen 722 und extrem bergige Zonen 724 können jeweils entsprechenden Graden des Straßensteigungswinkels entlang der Route entsprechen. In dem Beispiel aus 7 kann ein Bergfaktor verwendet werden, um diese Partitionen jeweils voneinander zu unterscheiden.
Eine krümmungsbasierte Partitionierung 726 zeigt verschiedene Zonen, die auf Basis der Krümmung der Straßen entlang der Route getrennt wurden. Ähnlich wie die Partitionen anderer oben erörterter Faktoren entsprechen getrennte Zonen Krümmungsgraden entlang der Route. Gerade Zonen 728 und gekrümmte Zonen 730 werden durch die Größe des Krümmungsfaktors charakterisiert.
Eine Partitionierung 732 auf Basis der Stopps zeigt verschiedene Zonen auf Basis der Häufigkeit von erwarteten Stopps entlang der Route. Zonen 734 mit häufigen Stopps und Zonen 736 ohne Stopps können jeweils entsprechenden Intensitätsgraden der prognostizierten Stopp-Häufigkeit entsprechen. Bekannte Positionen von Stoppzeichen und Vorfahrtszeichen tragen zu einem Stoppfaktor bei, der zum Quantifizieren der Stoppintensität verwendet wird.
Jede der Partitionsreihen definiert wenigstens einen Segmentübergang. Die Partitionierungen werden einander überlagert. Ein Gesamtroutenkraftmuster 738 wird auf Basis der Ausrichtung der verschiedenen Positionen des Segmentübergangs aller Partitionsreihen abgeleitet. Die Segmentübergangsposition kann das Ende eines vorhergehenden Segments und den Anfang eines anschließenden Segments definieren. Indem die Route auf Basis der Positionen des Segmentübergangs geteilt wird, werden keine zwei benachbarten Segmente des Gesamtroutenkraftmusters durch die gleiche Kombination von Kraftcharakteristika definiert. In dem Beispiel aus 7 gibt es sieben unterschiedliche Kombinationen von Kraftcharakteristika und acht getrennte, entlang der Route bereitgestellte Segmente. Die Anzahl von Niveaus jeder Partitionierung kann ebenso wie die spezifische Variation relativer Faktoren zu einer größeren Segmentierung des Gesamtroutenkraftmusters führen.
Es wird in Betracht gezogen, dass in gewissen Ausprägungen die Übergangspositionen räumlich eng genug auftreten können, so dass ein einzelner Übergang mehrere Größenänderungen der einzelnen Partitionierungsreihen aufnehmen kann. In dem Beispiel aus 7 kann der Übergang vom fünften Segment 748 zum sechsten Segment 750 so liegen, dass er mehrere unterschiedliche Segmentübergänge der einzelnen Merkmale ausgleicht. Im Gegensatz dazu ist der Abstand der räumlichen Position der Größenänderungen zwischen dem zweiten Segment 742 und dem vierten Segment 746 groß genug, um ein dazwischen geschobenes drittes Segment 744, das Charakteristika aufweist, die sich vom vorhergehenden Segment und dem anschließenden Segment unterscheiden, zu bewirken.
Die vorliegende Offenbarung stellt repräsentative Steuerstrategien und/oder -logik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien umgesetzt werden kann, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, interrupt-gesteuerte, Multitasking-, Multithreading-Strategien und Ähnliches. Von daher können verschiedene, hier veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obwohl dies nicht immer explizit veranschaulicht wird, wird ein Durchschnittsfachmann erkennen, dass einer oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt ausgeführt werden kann, abhängig von der spezifischen Verarbeitungsstrategie, die verwendet wird. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern sie wird zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt.
Die Steuerlogik kann hauptsächlich in Software umgesetzt werden, die von einem Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrang-Controller auf Mikroprozessorbasis ausgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik als Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einem oder mehreren Controllern, abhängig von der spezifischen Anwendung, umgesetzt werden. Wenn sie als Software umgesetzt wird, kann die Steuerlogik in einer oder mehreren, computerlesbaren Speichereinrichtungen oder -medien bereitgestellt werden, auf denen Code oder Anweisungen darstellende Daten gespeichert sind, die von einem Computer ausgeführt werden, um das Fahrzeug oder seine Subsysteme zu steuern. Die computerlesbaren Speichereinrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe von bekannten physikalischen Einrichtungen enthalten, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und verknüpfte Kalibrierinformationen, Betriebsvariablen und Ähnliches zu halten. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen im Ganzen oder in Teilen unter Verwendung von geeigneten Hardware-Komponenten umgesetzt werden, wie zum Beispiel von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), Zustandsautomaten, Controllern oder anderen Hardware-Komponenten oder -Einrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten.
Obwohl oben Ausführungsbeispiele beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen, durch die Ansprüche erfassten Formen beschreiben. Die in der Patentbeschreibung verwendeten Ausdrücke dienen eher der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben wurde, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Verschiedene Ausführungsformen könnten zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik in Hinsicht auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften beschrieben worden sein, doch wie Durchschnittsfachleute erkennen, können Kompromisse hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale oder Charakteristika eingegangen werden, um gewünschte Attribute des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzungsform abhängig sind. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen von daher nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für spezifische Anwendungen wünschenswert sein.
Es wird ferner beschrieben:

A. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Elektromaschine, die dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug unter Verwendung von Batterieleistung anzutreiben; und einen Controller, der dazu programmiert ist, die Elektromaschine entlang einer vorbestimmten Route auf Basis einer Überlagerung mehrerer Partitionierungen der Route zu betreiben, wobei jede Partitionierung auf einem anderen, mit der Route verknüpften Kraftcharakteristikum basiert und wenigstens einen Segmentübergang definiert und wobei jeder Segmentübergang ein Ende eines vorhergehenden Segments und einen Beginn eines anschließenden Segments definiert, so dass keine zwei benachbarten Segmente der Überlagerung durch ein gleiches Kraftcharakteristikum definiert werden.
B. Fahrzeug nach A, wobei die Kraftcharakteristika statische Widerstandskraftfaktoren beinhalten, die Straßenkrümmung, Straßengefälle, Straßengeländetyp, prognostizierte Stopphäufigkeit oder Routengeschwindigkeitsbeschränkungen angeben.
C. Fahrzeug nach B, wobei der Controller weiterhin dazu programmiert ist, aktualisierte Routeninformationen aufzunehmen und wenigstens einen der statischen Widerstandskraftfaktoren auf Basis der aktualisierten Routeninformationen zu modifizieren, während er die Elektromaschine entlang der vorbestimmten Route betreibt.
D. Fahrzeug nach A, wobei die Kraftcharakteristika dynamische Widerstandskraftfaktoren beinhalten, die Fahrzeugbeschleunigung, Häufigkeit plötzlicher Stopps, Wetterbedingungen oder Verkehrsbedingungen angeben.
E. Fahrzeug nach D, wobei der Controller weiterhin dazu programmiert ist, wenigstens eine der Partitionierungen auf Basis von Änderungen in den dynamischen Widerstandskraftfaktoren periodisch zu aktualisieren.
F. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: Partitionieren einer vorbestimmten Route auf Basis eines ersten Routencharakteristikums in eine erste Reihe von Segmenten, die jeweils durch einen ersten Segmentübergang definiert werden; Partitionieren der vorbestimmten Route auf Basis eines zweiten Routencharakteristikums in eine zweite Reihe von Segmenten, die jeweils durch einen zweiten Segmentübergang definiert werden; Überlagern der ersten und der zweiten Reihe von Segmenten, um die Route so zu definieren, dass keine zwei benachbarten Routensegmente durch ein gleiches Routencharakteristikum definiert werden; und Betreiben einer Elektromaschine entlang der vorbestimmten Route auf Basis von Routencharakteristika, die mit den überlagerten Segmenten verknüpft sind.
G. Verfahren nach F, wobei wenigstens eines der Routencharakteristika, das erste oder das zweite, statische Kraftfaktoren beinhaltet, die Straßenkrümmung, Straßengefälle, Straßengeländetyp, prognostizierte Stopphäufigkeit oder Routengeschwindigkeitsbeschränkungen angeben.
H. Verfahren nach F, wobei wenigstens eines der Routencharakteristika, das erste oder das zweite, dynamische Kraftfaktoren beinhaltet, die Fahrzeugbeschleunigung, Häufigkeit plötzlicher Stopps, Wetterbedingungen oder Verkehrsbedingungen angeben.
I. Verfahren nach F, das weiterhin das Aufnehmen von aktualisierten Routeninformationen aus einem Prozessor außerhalb des Fahrzeugs umfasst und als Reaktion darauf das Aktualisieren wenigstens einer der überlagerten Segmentreihen auf Basis der aktualisierten Routeninformationen.
J. Verfahren nach F, wobei das erste Routencharakteristikum ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmuster entlang der vorbestimmten Route umfasst.
K. Verfahren nach F, wobei das erste Routencharakteristikum ein Muster der Stopphäufigkeit entlang der vorbestimmten Route umfasst.
L. Fahrzeugantriebsstrang, der Folgendes umfasst: eine Elektromaschine, die von einer Batterie bestromt wird; und einen Controller, der zu Folgendem programmiert ist: Partitionieren einer vorbestimmten Route auf Basis eines ersten Kraftcharakteristikums, Partitionieren der vorbestimmten Route auf Basis eines zweiten Kraftcharakteristikums, Überlagern der Routenpartitionen, um Segmente so zu definieren, dass keine zwei benachbarten Segmente durch ein gleiches Kraftcharakteristikum definiert werden, und Abfordern von Leistungsabgabe aus der Elektromaschine gemäß einem durch die Segmente definierten Gesamtroutenkraftmuster.
M. Fahrzeugantriebsstrang nach L, der weiterhin einen Verbrennungsmotor umfasst, der dazu ausgelegt ist, das Fahrzeug anzutreiben, wobei der Controller weiterhin dazu ausgelegt ist, Leistungsabgabe zwischen der Elektromaschine und dem Verbrennungsmotor zuzuteilen.
N. Fahrzeugantriebsstrang nach L, wobei wenigstens eines der Kraftcharakteristika, das erste oder das zweite, statische Kraftfaktoren beinhaltet, die Straßenkrümmung, Straßengefälle, Straßengeländetyp, prognostizierte Stopphäufigkeit oder Routengeschwindigkeitsbeschränkungen angeben.
O. Fahrzeugantriebsstrang nach L, wobei der Controller weiterhin dazu programmiert ist, aktualisierte Routeninformationen aus einer Quelle außerhalb des Fahrzeugs aufzunehmen und wenigstens eines der Segmente auf Basis der aktualisierten Routeninformationen zu modifizieren, während er die Elektromaschine entlang der vorbestimmten Route betreibt.
P. Fahrzeugantriebsstrang nach L, wobei wenigstens eines der Routencharakteristika, das erste oder das zweite, dynamische Kraftfaktoren beinhaltet, die Fahrzeugbeschleunigung, Häufigkeit plötzlicher Stopps, Wetterbedingungen oder Verkehrsbedingungen angeben.

Claims

Verfahren zum Betrieben eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: Partitionieren einer vorbestimmten Route auf Basis eines ersten Routencharakteristikums in eine erste Reihe von Segmenten, die jeweils durch einen ersten Segmentübergang definiert werden; Partitionieren der vorbestimmten Route auf Basis eines zweiten Routencharakteristikums in eine zweite Reihe von Segmenten, die jeweils durch einen zweiten Segmentübergang definiert werden; Überlagern der ersten und der zweiten Reihe von Segmenten, um die Route so zu definieren, dass keine zwei benachbarten Routensegmente durch ein gleiches Routencharakteristikum definiert werden; und Betreiben einer Elektromaschine entlang der vorbestimmten Route auf Basis von Routencharakteristika, die mit den überlagerten Segmenten verknüpft sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Routencharakteristika, das erste oder das zweite, statische Kraftfaktoren beinhaltet, die Straßenkrümmung, Straßengefälle, Straßengeländetyp, prognostizierte Stopphäufigkeit oder Routengeschwindigkeitsbeschränkungen angeben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens eines der Routencharakteristika, das erste oder das zweite, dynamische Kraftfaktoren beinhaltet, die Fahrzeugbeschleunigung, Häufigkeit plötzlicher Stopps, Wetterbedingungen oder Verkehrsbedingungen angeben.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Aufnehmen von aktualisierten Routeninformationen aus einem Prozessor außerhalb des Fahrzeugs umfasst und als Reaktion darauf das Aktualisieren wenigstens einer der überlagerten Segmentreihen auf Basis der aktualisierten Routeninformationen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Routencharakteristikum ein Fahrzeuggeschwindigkeitsmuster entlang der vorbestimmten Route umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Routencharakteristikum ein Muster der Stopphäufigkeit entlang der vorbestimmten Route umfasst.