DE102015113431A1

DE102015113431A1 - Zurücklegbare Restentfernungs-Energiekompensation

Info

Publication number: DE102015113431A1
Application number: DE102015113431.4A
Authority: DE
Inventors: Jason Meyer; Sangeetha Sangameswaran; William David Treharne; Bryan Michael Bolger
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2016-03-03
Also published as: US20160063771A1; US9552678B2; CN105383499A; CN105383499B

Abstract

Ein Verfahren zum Schätzen der zurücklegbaren Restreichweite (DTE) für ein Fahrzeug weist als Reaktion auf das Erfassen eines Energieverlustzustands, dessen Gegenwart während eines anfänglichen Abschnitts eines Fahrzyklus für eine Zeitspanne erwartet wird, die erforderlich ist, damit eine aktuelle Temperatur oder ein aktueller Druck in Zusammenhang mit dem Fahrzeug einen stationären Zustand erreicht, das Ausgeben einer DTE auf. Die DTE basiert auf einer Menge an verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor, der mit dem Energieverlustzustand assoziiert ist, der die Umwandlung eines Teils der Antriebsenergie in Hitze berücksichtigt, während die aktuelle Temperatur oder der aktuelle Druck auf den stationären Zustand steigt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Patentanmeldung betrifft das Abschätzen der zurücklegbaren Restreichweite eines Fahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge enthalten eine bestimmte Menge an Antriebsenergie in der Form chemischen Kraftstoffs, elektrischer Leistung oder dergleichen, die es ihnen erlaubt, eine bestimmte Entfernung zu fahren. Die Entfernung, die ein Fahrzeug unter Verwendung von Onboard-Energie fahren kann, kann die Fahrzeugreichweite genannt werden. Die auf der Restmenge an Energie in einem Fahrzeug projizierte Fahrzeugreichweite wird gewöhnlich zurücklegbare Restreichweite (Distance to Empty – DTE) genannt. Die DTE oder die Fahrzeugreichweite kann für jeden Fahrzeugtyp bereitgestellt werden, darunter herkömmliche Fahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge, pneumatische Fahrzeuge und dergleichen.
KURZDARSTELLUNG
Ein System für zurücklegbare Restreichweite (DTE) für ein Fahrzeug weist eine Steuervorrichtung auf, die als Reaktion auf einen Unterschied zwischen aktuellen und erwarteten stationären Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug eine DTE basierend auf einer Menge verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor, der die Umwandlung von einem Teil der Antriebsenergie in Hitze zum Erhöhen der aktuellen Temperatur auf die stationäre Temperatur berücksichtigt, ausgibt.
Ein Fahrzeug weist mindestens einen Reifen und eine Steuervorrichtung auf. Die Steuervorrichtung gibt als Reaktion auf einen Unterschied zwischen aktuellen und erwarteten stationären Drücken des mindestens einen Reifens eine zurücklegbare Restreichweite basierend auf einer Menge an verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor, der die Umwandlung eines Teils der Antriebsenergie in Hitze berücksichtigt, während der aktuelle Druck des mindestens einen Reifens auf den stationären Druck steigt, aus.
Ein Verfahren zu Schätzen der zurücklegbaren Restreichweite (DTE) für ein Fahrzeug weist als Reaktion auf das Erfassen eines Energieverlustzustands, dessen Gegenwart während eines anfänglichen Abschnitts eines Fahrzyklus für eine Zeitspanne erwartet wird, die erforderlich ist, damit eine aktuelle Temperatur oder ein aktueller Druck in Zusammenhang mit dem Fahrzeug einen stationären Zustand erreicht, das Ausgeben einer DTE basierend auf einer Menge an verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor, der mit dem Energieverlustzustand assoziiert ist, der die Umwandlung von etwas der Antriebsenergie in Hitze berücksichtigt, während die aktuelle Temperatur oder der aktuelle Druck auf den stationären Zustand steigt, auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Skizze eines Fahrzeugs, das ein System für zurücklegbare Restreichweite hat.
2 ist eine Skizze eines beispielhaften Systems für zurücklegbare Restreichweite.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart, wobei jedoch zu verstehen ist, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in unterschiedlichen und alternativen Formen verkörpert werden kann, nur beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabgerecht, einige Features können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Bauteile zu zeigen. Spezifische strukturmäßige und funktionale Details, die hier offenbart sind, dürfen daher nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern nur als eine darstellende Grundlage für das Belehren eines Fachmanns, um die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Art zu verwenden.
Das präzise Lernen der Energieverbrauchseigenschaften eines Fahrzeugs ist für die Präzision der DTE-Schätzung des Fahrzeugs wichtig. Viele Fahrzeuge verwenden Schätzungen der zurücklegbaren Restreichweite (DTE), indem sie die erlernten Fahrzeugenergieverbrauchsraten oder Effizienzen (für Elektrofahrzeuge – km/Whr oder herkömmliche Fahrzeuge – Meilen pro Gallone) mit der verfügbaren Energie (Elektrofahrzeuge – Whr oder herkömmliche Fahrzeuge – Gallonen Kraftstoff) multiplizieren.
Eine Herausforderung, die die Präzision der die DTE-Schätzung beeinträchtigt, kann die Auswirkung unterschiedlicher Rauschfaktoren sein, die zeitlich variieren. Rauschfaktoren, wie zum Beispiel Fahrzeugwarmlauf- oder Klimasteuerungstransienten, die periodisch während einer Kurzzeitspanne im Vergleich zur Umgebungstemperatur variieren, die während einer Langzeitspanne variiert, wirken sich vorübergehend auf die Energieverbrauchsrate oder Effizienzen des Fahrzeugs aus.
Der aktuelle Ansatz der DTE-Schätzung kann die Energieverbrauchseffizienz durch Filtern des beobachteten Energieverbrauchs während einer festgelegten Betriebsperiode lernen. Durch Lernen des Energieverbrauchs während einer längeren Betriebsperiode versucht der derzeitige Ansatz, Kurzzeitänderungen des Energieverbrauchs zu ignorieren, während er sich langsam an Langzeitänderungen anpasst. In der Praxis können kurzzeitige transiente Änderungen des Energieverbrauchs recht signifikant sein und können bewirken, dass der geschätzte Energieverbrauch zwischen Perioden mit Unter- und Überkompensation fluktuiert und zu ungenauen DTE-Schätzungen führt.
Ein System zum Abschätzen der zurücklegbaren Restreichweite für ein Fahrzeug kann verbessert werden, indem Rauschfaktoren identifiziert werden, die sich auf die Energieverbrauchsraten während einer kürzeren Zeitspanne auswirken. Das System kann solche Rauschfaktoren identifizieren, falls die Rauschfaktoren eine Kombination der folgenden Bedingungen erfüllen:

1) Durch einen Fahrzeugsensor erfassbare Gegenwart des Rauschfaktors.
2) Voraussagbare Auswirkung des Rauschfaktors.
3) Der Rauschfaktor beeinflusst eine Antriebs- oder Nichtantriebs-Energieverbrauchsrate des Fahrzeugs.
4) Der Rauschfaktor hat eine bekannte Dauer oder Zeitspanne, nach deren Ablaufen der Rauschfaktor einen stationären Zustand oder einen Zustand erreichen kann, der einem stationären Zustand entspricht.

Ein identifizierter Rauschfaktor, der die oben erwähnten Bedingungen erfüllen kann, kann transiente Öl- oder Bauteiltemperaturen, die während des Warmlaufens des Fahrzeugs erfahren werden, transiente Fahrgastzellenheizungs-/Kühlverhaltensweisen und einen transienten Reifendruck oder eine transiente Reifentemperatur aufweisen.
Diese Rauschfaktoren können gemeinsam betrachtet werden, und jedem Faktor kann ein individuelles Gewicht zugeordnet werden. Das Gewicht, das jedem Faktor zugeordnet wird, kann von der Größe der Auswirkung auf eine Energieverbrauchsrate des Fahrzeugs abhängen.
Das Kompensieren der Rauschfaktoren kann verwirklicht werden, indem eine DTE-Schätzungsarchitektur bereitgestellt wird, die einen Optimalwertschätzer für transiente Energieverbrauchsrate, einen Energieverbrauchsraten-Lernalgorithmus, einen Kompensator für verfügbare Energie und einen DTE-Rechner aufweist.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Skizze eines Fahrzeugs 10 bereitgestellt. Das Fahrzeug 10 kann ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ein herkömmliches Fahrzeug oder ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) sein, das einen Antriebsstrang 12 aufweist, der eine Maschine 14 hat, die betrieblich mit einem Getriebe 16 verbunden ist. Das Getriebe 16 kann eine Elektromaschine aufweisen, wie zum Beispiel einen elektrischen Motor-Generator 18, der betrieblich mit einem dazugehörenden Traktionsakkumulator 20 und einem Schaltgetriebe 22 verbunden ist. Obwohl der Antriebsstrang der 1 ein Antriebsstrang eines Hybridelektrofahrzeugs ist, können die Strategien gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für andere Antriebsstrangkonfigurationen gelten.
Die Maschine 14 kann selektiv mit dem Motor-Generator 18 über eine Ausrückkupplung (nicht gezeigt) gekuppelt werden. Die Maschine 14 und der Motor-Generator 18 können beide als Antriebsquellen für das Fahrzeug 10 wirken, indem sie Drehmoment zu dem Schaltgetriebe 22 und schlussendlich zu den Fahrzeugrädern und Reifen 26 bereitstellen. Der Motor-Generator 18 kann durch irgendeinen einer Mehrzahl von Typen von Elektromaschinen umgesetzt werden. Der Motor-Generator 18 kann zum Beispiel ein Dauermagnet-Synchronmotor sein.
Das Getriebe 16 kann als ein Stufengetriebe konfiguriert sein, das mehrere Reibungselemente zur Gangschaltung verwendet. Das Getriebe 16 kann ausgelegt sein, um mehrere Vorwärts- und Rückwärtsgänge über mehrere Getriebeelemente innerhalb des Schaltgetriebes 22 zu erzeugen. Alternativ kann das Getriebe 16 ein elektrisch gesteuertes stufenloses Getriebe (eCVT) sein, das ausgelegt sein kann, um eine willkürliche Anzahl von Gängen zu erzeugen.
Die Steuervorrichtung 30 kann konfiguriert sein, um das Fahrzeug 10 oder den Antriebsstrang 12 in einem Ladungserschöpfungmodus zu betreiben, bei dem die Maschine 14 von dem Rest des Antriebsstrangs 12 über die Ausrückkupplung (nicht gezeigt) derart isoliert werden kann, dass der Motor-Generator 18 als die einzige Antriebsquelle für das Fahrzeug 10 wirken kann, indem der Traktionsakkumulator 20 als seine Leistungsquelle verwendet wird. Die Steuervorrichtung 30 kann auch konfiguriert sein, um das Fahrzeug 10 oder den Antriebsstrang 12 in einem Ladungserhaltungsmodus zu betreiben, bei dem die Maschine 14 betrieblich mit dem Rest des Antriebsstrangs 12 derart verbunden ist, dass sowohl die Maschine 14 als auch der Motor-Generator 18 als Antriebsquellen für das Fahrzeug 10 wirken können.
Obwohl die Steuervorrichtung 30 als eine Steuervorrichtung veranschaulicht ist, kann sie Teil eines größeren Steuersystems sein und kann von unterschiedlichen anderen Steuervorrichtungen in dem Fahrzeug 10 gesteuert werden, wie zum Beispiel von einer Fahrzeugsystem-Steuervorrichtung (VSC). Man versteht daher, dass die Steuereinheit 30 und eine oder mehrere andere Steuervorrichtungen gemeinsam eine „Steuervorrichtung“ genannt werden können, die unterschiedliche Stellantriebe als Reaktion auf Signale von unterschiedlichen Sensoren steuert, um Funktionen, wie zum Beispiel das Starten/Stoppen des Verbrennungsmotors 14, den Betrieb des Motor-Generators 18 zum Bereitstellen von Raddrehmoment oder Aufladen des Akkumulators 20 und Bereitstellen einer Schätzung der zurücklegbaren Restentfernung, zu steuern.
Die Steuervorrichtung 30 kann einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) verbunden mit unterschiedlichen Typen von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder Trägern aufweisen. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können zum Beispiel flüchtige und nicht flüchtige Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und batteriestromgestützte Speicher (KAM) sein. Ein batteriestromgestützter Speicher (KAM) ist ein persistenter Speicher, der verwendet werden kann, um unterschiedliche Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder Medien können unter Verwendung irgendeiner Anzahl bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt werden, wie zum Beispiel PROMs (programmierbarer Nurlesespeicher), EPROMs (elektrischer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flashspeicher oder irgendeine andere elektrische, magnetische, optische oder Kombinationsspeichervorrichtung, die in der Lage ist, Daten zu speichern, von welchen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von den Steuervorrichtungen beim Steuern der Maschinen oder des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuervorrichtung 30 kann mit unterschiedlichen Maschinen-/Fahrzeugsensoren und Stellantrieben über eine Eingangs-/Ausgangs-(E/A)-Schnittstelle, die als eine einzige integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die unterschiedliche Rohdaten oder Signalaufbereitung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt, kommunizieren. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um besondere Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor sie zu der CPU geliefert werden. Die Steuervorrichtung 30 kann Signale zu und/oder von dem Antriebsstrang 12, der Maschine 14, dem Traktionsakkumulator 20, einem Kraftstofftank 28, einem Display 32 und einem Klimasteuersystem 34 kommunizieren. Obwohl dies nicht explizit veranschaulicht ist, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass unterschiedliche Funktionen und Bauteile von der Steuervorrichtung 30 innerhalb jedes der oben identifizierten Subsysteme gesteuert werden können.
Zu den repräsentativen Beispielen von Parametern, Systemen und/oder Bauteilen, die direkt oder indirekt unter Verwendung von Steuerlogik, die von der Steuervorrichtung ausgeführt wird, betätigt werden können, gehören Kraftstoffeinspritztaktung, -rate und -dauer, Drosselventilposition, Zündkerzen-Zündungstaktung (für Verbrennungsmotoren mit Funkenzündung), Ansaug-/Auslassventiltaktung und -dauer, Frontend-Zusatzantrieb-(FEAD)-Bauteile, wie zum Beispiel Lichtmaschine, Klimaanlagenkompressor, Batterieaufladung, Bremsen mit Energierückgewinnung, Elektromaschinenbetrieb, Kupplungsdrücke und Getriebe und dergleichen. Sensoren, die Eingabe durch die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel Turbolader-Aufladedruck, Kurbelwellenposition (PIP), Maschinendrehzahl (RPM), Raddrehzahlen (WS1, WS2), Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), Kühlmitteltemperatur (ECT), Ansaugrohrdruck (MAP), Gaspedalposition (PPS), Zündschalterposition (IGN), Drosselventilposition (TP), Lufttemperatur (TMP), Abgassauerstoff (EGO) oder andere Abgas-Komponentenkonzentration oder -gegenwart, Ansaugluftstrom (MAF), Gang, Übersetzungsverhältnis oder Modus, Getriebeöltemperatur (TOT), Getriebe-Turbinendrehzahl (TS), Motor-Generatorstrom, Motor-Generatorspannung und Verlangsamung oder Schaltmodus (MDE) anzuzeigen.
Bei einem repräsentativen Beispiel kann die Steuervorrichtung 30 konfiguriert sein, um mehrere Signale über Eingangskommunikationskanäle zu empfangen. Die Signale können auf eine Öltemperatur, eine Bauteiltemperatur, eine Klimasteuersystemtemperatur und eine Reifentemperatur oder einen Reifendruck hinweisen. Die Signale können auch auf verfügbare Energie, wie zum Beispiel den Ladezustand des Traktionsakkumulators 20 oder in dem Kraftstofftank 28 verfügbaren Kraftstoff, hinweisen.
Die Eingangskommunikationskanäle können ferner konfiguriert sein, um unterschiedliche Fahrzeugtemperaturen zu überwachen, von welchen erwartet wird, dass sie einen stationären Zustand erreichen. Die Eingangskommunikationskanäle können die Fahrzeugtemperaturen durch Empfangen eines Signals von mindestens einem Temperatursensor überwachen. Der Temperatursensor kann innerhalb oder in der Nähe der Maschine 14 angeordnet und konfiguriert sein, um eine Bauteiltemperatur zu überwachen, wie zum Beispiel eine Maschinenöltemperatur, Maschinenkühlmitteltemperatur, Brennkammertemperatur, Getriebeöltemperatur, Motor/Generatortemperatur oder Akkumulatortemperatur. Die Steuervorrichtung 30 kann den Warmlaufprozess des Fahrzeugs überwachen, indem eine transiente Maschinentemperatur empfangen wird, von der erwartet wird, dass sie eine stationäre Maschinenbetriebstemperatur nach der Warmlaufzeit erreicht. Die Bauteiltemperatur kann als transient eingestuft werden, wenn sich die Bauteiltemperatur mit einer Rate oder um eine Menge ändert, die während einer gegebenen Zeitspanne größer ist als eine Schwellenmaschinentemperatur. Alternativ kann die Bauteiltemperatur als transient betrachtet werden, wenn ihr Wert niedriger ist als ein Schwellenwert. Die Bauteiltemperatur kann einen stationären Zustand erreichen, falls sich die Temperatur mit einer Rate oder um eine Menge ändert, die während einer gegebenen Zeitspanne geringer ist als ein Schwellenwert. Alternativ kann die Bauteiltemperatur als stationär eingestuft werden, wenn der Wert größer ist als ein zweiter Schwellenwert.
Der Temperatursensor kann alternativ in der Nähe oder innerhalb einer Fahrgastzelle angeordnet sein, um eine Fahrgastzellentemperatur zu überwachen. Die Fahrgastzellentemperatur kann einen stationären Zustand erreicht haben, wenn sich die Fahrgastzellentemperatur in der Nähe einer Ziel- oder Schwellenfahrgastzellentemperatur, die vom Bediener durch ein Klimasteuersystem gefordert wird, stabilisiert hat.
Der Temperatursensor kann auch eine Heizvorrichtungs- oder eine Verdampferkerntemperatur überwachen. Die Heizvorrichtungskerntemperatur kann einen stationären Zustand erreicht haben, wenn die Heizvorrichtungskerntemperatur größer ist als eine Schwellenheizvorrichtungskerntemperatur. Das kann als ein Proxy für die Fahrgastzellentemperatur dienen und angeben, dass eine gewünschte Fahrgastzellenheizleistung von dem Klimasteuersystem erreicht wurde.
Alternativ kann der Temperatursensor die Verdampferkerntemperatur überwachen. Die Verdampferkerntemperatur kann einen stationären Zustand erreicht haben, wenn die Verdampferkerntemperatur kleiner ist als eine Schwellenverdampferkerntemperatur. Das kann als ein Proxy für die Fahrgastzellentemperatur dienen und angeben, dass eine gewünschte Fahrgastzellenkühlleistung von dem Klimasteuersystem erreicht wurde. Die Verdampferkerntemperatur kann auch verwendet werden, um zu bestimmen, ob das Klimasteuersystem, genauer genommen die Klimaanlage, „vorkonditioniert“ ist. Falls die Umgebungstemperatur und die Fahrgastzellentemperatur und Verdampferkerntemperatur zum Beispiel alle 32 °C betragen und die gewünschte Fahrgastzellentemperatur 18 °C ist, kann das System für die zurücklegbare Restreichweite schätzen, dass eine hohe Energiemenge erforderlich sein wird, um die Fahrgastzelle auf die erwartete stationäre Temperatur von 18 °C abzukühlen. Falls die Umgebungstemperatur und die Fahrgastzellentemperatur jedoch 32 °C betragen, die Verdampferkerntemperatur jedoch 10 °C beträgt, würde das System schätzen, dass eine niedrigere Energiemenge zum Abkühlen der Fahrgastzelle auf 18 °C erforderlich wäre.
Die Energiemenge, die verbraucht wird oder ausgegeben wird, wenn sich der Rauschfaktor einem stationären Zustand nähert, kann durch Fahrzeugniveaucharakterisierungstests bestimmt werden. Das Testen kann eine Umgebungstemperatur und eine Rauschfaktortemperatur überwachen. Das Testen kann Änderungen der Rauschfaktortemperatur bei unterschiedlichen Fahrzeugbetriebspunkten überwachen und die Energiemenge, die von dem Fahrzeug verbraucht wird oder ausgegeben wird, bestimmen, während sich der Rauschfaktor einem stationären Zustand nähert. Eine Transferfunktion, ein Algorithmus, eine Nachschlagetabelle, eine kalibrierbare Tabelle oder andere Mittel, um den Rauschfaktor, von dem erwartet wird, dass er einen stationären Zustand erreicht, mit einer verbrauchten oder ausgegebenen Energiemenge zu verbinden, wird durch Charakterisierungstesten bestimmt.
Die Eingangskommunikationskanäle können ferner konfiguriert sein, um Reifencharakteristiken, wie zum Beispiel die Temperatur oder den Druck der Reifen 26 zu empfangen. Die Steuervorrichtung 30 kann Änderungen der Reifenmerkmale über ein Reifendrucküberwachungssystem überwachen, während die Reifen reibungsbedingt während des Betriebs erhitzt werden. Das Reifendrucküberwachungssystem kann einen Temperatursensor und/oder einen Reifendrucksensor aufweisen. Die Reifentemperatur oder der Reifendruck kann einen stationären Zustand erreicht haben, wenn ein Unterschied zwischen einer aktuellen Reifentemperatur oder einem aktuellen Reifendruck und der transienten Reifentemperatur oder dem transienten Reifendruck während einer gegebenen Zeitspanne geringer ist als eine Schwellenänderung oder Schwellenmenge.
Die Steuervorrichtung 30 kann auch konfiguriert sein, um eine zurücklegbare Restreichweite über Ausgangskommunikationskanäle auszugeben. Die DTE-Schätzung kann zur Anzeige über das Display 32 ausgegeben werden.
Unter Bezugnahme auf 2 kann die Steuervorrichtung 30 mit einem Steueralgorithmus versehen sein, der konfiguriert ist, um eine zurücklegbare Restreichweite, die die Rauschfaktoren kompensiert, zu berechnen oder zu bestimmen. Der Steueralgorithmus kann von der Steuervorrichtung 30 ausgeführt und als ein Steuersystem mit geschlossener Schleife umgesetzt werden. Der Steueralgorithmus kann dem Optimalwertschätzer für transiente Energieverbrauchsrate, dem Energieverbrauchsraten-Lernalgorithmus, dem Kompensator für verfügbare Energie und dem DTE-Rechner bereitgestellt werden.
Der Steueralgorithmus kann einen Rauschfaktor und/oder eine DTE-Schätzungsanfrage bei Block 100 überwachen und empfangen. Der Rauschfaktor kann eine Temperatur sein, die mit dem Fahrzeug assoziiert ist, darunter, aber ohne darauf beschränkt zu sein, eine Maschinenöltemperatur, eine Maschinenkühlmitteltemperatur, eine Heizvorrichtungskerntemperatur, eine Verdampferkerntemperatur, eine Fahrgastzellentemperatur, Katalysatortemperatur und eine Reifentemperatur oder ein Reifendruck. Der Steueralgorithmus kann Temperatur in Zusammenhang mit dem Fahrzeug überwachen, und, falls die Temperatur die vier oben erwähnten Faktoren erfüllt, kann die Temperatur eine transiente Temperatur sein, die schlussendlich einen stationären Zustand während einer Zeitspanne erreichen kann, der Steueralgorithmus zu Block 102 weitergehen kann.
Der Rauschfaktor kann zu einem Optimalwertschätzer für transiente Energieverbrauchsrate, Block 102, eingegeben werden. Der Optimalwertschätzer für transiente Energieverbrauchsrate, Block 102, kann eine transiente Änderung der Energieverbrauchsraten 104 aufgrund der Auswirkungen des Rauschfaktors auf die Gesamteenergieverbrauchsrate des Fahrzeugs ausgeben. Der Optimalwertschätzer für transiente Energieverbrauchsrate, Block 102, kann mit einem Transferfunktionsmodell für jeden der identifizierten Rauschfaktoren versehen werden. Die Transferfunktion kann den Rauschfaktor empfangen und die erwartete Energieverbrauchswirkung des Rauschfaktors ausgeben.
Die Transferfunktion kann eine eindimensionale Nachschlagtabelle oder mehrdimensionale Karten sein, die die Änderung der Energieverbrauchsratenauswirkung von unterschiedlichen Rauschfaktoren voraussagt. Die Transferfunktion des Optimalwertschätzers für transiente Energieverbrauchsrate kann die Sofortauswirkung des Rauschfaktors auf die Energieverbrauchsrate voraussagen.
Falls der Steueralgorithmus den Rauschfaktor als Teil des Fahrzeugwarmlaufzyklus identifiziert, kann die Energieverbrauchsrate als höher vorausgesagt werden, als wenn der Rauschfaktor während einer Zeitspanne einen stationären Zustand erreicht hat. Das kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, dass die augenblickliche Energieverbrauchsrate während des Fahrzeugwarmlaufzyklus transiente Effekte enthalten kann, die die augenblickliche Energieverbrauchsrate höher machen als die stationäre Energieverbrauchsrate. Der Optimalwertschätzer für transiente Energieverbrauchsrate kann die vorausgesagte Auswirkung des Transientenrauschfaktors abziehen, um zu versuchen, einen stationären Zustand zu erreichen. Während das Fahrzeug warmläuft, kann vorausgesagt werden, dass die Energieverbrauchsrate eine Energieverbrauchsrate mit stationärem Zustand erreichen wird.
Die Transferfunktion kann zum Beispiel auf einem Rauschfaktor basieren, wie zum Beispiel auf einer Öltemperatur. Eine Öltemperatur von –5°C kann einer transienten Änderung der Energieverbrauchsrate um 30 Whr/km entsprechen, während eine Temperatur von 0°C 15 Whr/km entsprechen kann. Eine Temperatur, die den stationären Temperaturschwellenwert darstellt, der 20 °C sein könnte, würde 0 Whr/km entsprechen. Für dieses Beispiel kann die Transferfunktion eine eindimensionale Nachschlagtabelle oder Ölviskositätskurve in Abhängigkeit von Temperatur sein.
Die transiente Änderung der Energieverbrauchsrate, während sich der Rauschfaktor einem stationären Zustand nähert, kann durch Fahrzeugniveaucharakterisierungstests bestimmt werden. Das Testen kann eine Umgebungstemperatur und eine Rauschfaktortemperatur überwachen. Das Testen kann Änderungen der Rauschfaktortemperatur bei unterschiedlichen Fahrzeugbetriebspunkten überwachen und die Änderung der Energieverbrauchsrate des Fahrzeugs, die dem Rauschfaktor, der sich einem stationären Zustand nähert, zugewiesen ist, bestimmen. Eine Transferfunktion, ein Algorithmus, eine Nachschlagetabelle, eine kalibrierbare Tabelle oder andere Mittel, um einen Rauschfaktor, von dem erwartet wird, dass er einen stationären Zustand erreicht, mit der Änderung der Energieverbrauchsrate, während sich der Rauschfaktor dem stationären Zustand nähert, zu verbinden, die durch Charakterisierungstesten bestimmt wird.
Die Transferfunktion kann auf mehreren Rauschfaktoren basieren und kann durch eine multidimensionale Nachschlagetabelle oder Karte, wie zum Beispiel Fahrgastzellenheizen/-kühlen dargestellt werden. Die Rauschfaktoren können irgendeine Kombination von Umgebungstemperatur, aktueller Fahrgastzellentemperatur, gewünschter oder Ziel-Fahrgastzellentemperatur und Verdampfer-/Heizvorrichtungskerntemperatur aufweisen.
Die transiente Änderung der Energieverbrauchsrate 104 kann die Erhöhung oder die Verringerung des Energieverbrauchs über eine stationäre Energieverbrauchsrate darstellen. Die Erhöhung oder Verringerung des Energieverbrauchs kann darauf zurückzuführen sein, dass der Rauschfaktor außerhalb seines dazugehörenden stationären Zustands oder stationären Betriebsbereichs liegt. Das kann die Nettoänderung der Energieverbrauchsrate darstellen.
Die aktuelle Energieverbrauchsrate kann bei Block 106 unter Verwendung von Verfahren, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind, berechnet und an den Rechnerblock 108 angewendet werden. Die transiente Änderung der Energieverbrauchsrate 104 kann an den Rechnerblock 108 angewandt werden. Ein Unterschied zwischen der transienten Änderung der Energieverbrauchsrate 104 und der aktuellen Energieverbrauchsrate, Block 106, kann vom Rechnerblock 108 als eine vorausgesagte aktuelle stationäre Energieverbrauchsrate ausgegeben werden, 110.
Die aktuelle stationäre Energieverbrauchsratenschätzung 110 kann die stationäre Energieverbrauchsrate darstellen, falls der Rauschfaktor einen stationären Zustand erreicht hat. Die aktuelle stationäre Energieverbrauchsratenschätzung 110 kann zu dem Energieverbrauchsraten-Lernalgorithmusblock 112 eingegeben werden. Ein Filter 114 kann an die aktuelle stationäre Energieverbrauchsratenschätzung 110 angewandt werden, um eine gelernte stationäre Energieverbrauchsrate oder eine vorausgesagte aktuelle stationäre Energieverbrauchsrate 116, die einer Zeitkonstanten unterliegt, bereitzustellen.
Die vorausgesagte aktuelle stationäre Energieverbrauchsrate 116 kann eine gefilterte Version des Unterschieds zwischen der aktuellen Energieverbrauchsrate von Block 106 und der transienten Änderung der Energieverbrauchsrate 104 sein. Die gelernte stationäre Energieverbrauchsrate ist kein durchschnittlicher Energieverbrauch des Fahrzeugs, sondern eine gelernte Energieverbrauchsrate. Der Algorithmus entfernt die geschätzte transiente Energieverbrauchsrate von der augenblicklichen Verbrauchsrate, um die gelernte stationäre Energieverbrauchsrate zu erzeugen. Das Filter 114 hängt daher von dem vergangenen Wert des Filters und der aktuellen stationären Energieverbrauchsratenschätzung ab. Der Energieverbrauchsraten-Lernalgorithmusblock 112 gibt schlussendlich eine gelernte oder historische stationäre Energieverbrauchsrate 118 aus.
Der Rauschfaktor kann auch zu dem Kompensator verfügbarer Energie, Block 120, eingegeben werden. Der Kompensator verfügbarer Energie, Block 120, kann mit einer Transferfunktion versehen sein, die konfiguriert ist, um die Energiemengensumme zu schätzen, die während der transienten Periode verbraucht werden kann, bevor der Rauschfaktor einen stationären Zustand als Resultat dieses Rauschfaktors erreicht. Während sich der Zustand des Systems ändert (zum Beispiel warmläuft), ändert sich die geschätzte Energie entsprechend (sinkt zum Beispiel).
Die Transferfunktion kann auf mehreren Rauschfaktoren basieren und kann durch eine multidimensionale Nachschlagtabelle oder Karte dargestellt werden. Die Rauschfaktoren können eine Kombination von Umgebungstemperatur, aktueller Fahrgastzellentemperatur, gewünschter oder Ziel-Fahrgastzellentemperatur und Verdampfer-/Heizvorrichtungskerntemperatur aufweisen.
Die Transferfunktionen des Kompensators verfügbarer Energie, Block 120, können auch eindimensionale Kurven oder mehrdimensionale Karten sein. Eine Öltemperatur von zum Beispiel –5 °C kann einer transienten Energieverlustschätzung von 200 Watt-Stunden entsprechen, während eine Temperatur von 0 °C einer transienten Energieverlustschätzung von 40 Watt-Stunden entsprechen kann. Eine Temperatur, die den stationären Temperaturschwellenwert darstellt, der 20 °C sein könnte, würde 0 Watt-Stunde entsprechen.
Der Kompensator verfügbarer Energie, Block 120, kann eine transiente Energieverlustschätzung 122 ausgeben. Die transiente Energieverlustschätzung 122 kann das geschätzte Integral der transienten Änderung der Energieverbrauchsrate 104 während des restlichen Abschnitts der transienten Periode darstellen. Die transiente Energieverlustschätzung 122 kann basierend auf einer Menge verfügbarer Energie, Block 124, in Situationen beschränkt werden, in welchen die verfügbare Energie aufgebraucht werden könnte, bevor das Fahrzeug stationär wird. Die transiente Energieverlustschätzung 122 und die Menge an verfügbarer Energie von Block 124 können zu dem Rechnerblock 126 eingegeben werden.
An dem Rechnerblock 126 kann die transiente Energieverlustschätzung 122 von der Menge verfügbarer Energie von Block 124 subtrahiert werden. Der Rechnerblock 126 kann eine modifizierte Menge verfügbarer Energie 128 bereitstellen. Die geänderte Menge verfügbarer Energie 128 und die gelernte oder historische stationäre Energieverbrauchsrate 118 können in den DTE-Rechnerblock 130 eingegeben werden.
An dem DTE-Rechnerblock 130 kann die geänderte Menge verfügbarer Energie 128 durch die historische stationäre Energieverbrauchsrate 118 geteilt werden, um eine DTE-Schätzung, Block 132, oder eine Fahrzeugreichweitenschätzung, die die Rauschfaktoren berücksichtigt, bereitzustellen.
Die transienten Rauschfaktoren können robust durch Verwenden des verbesserten DTE-Schätzers zurückgewiesen werden. Die Änderungen der Menge verfügbarer Energie und der Energieverbrauchsraten aufgrund der Transienten können kompensiert werden, was ein Überschreiten eliminieren kann, das durch den Extrapolationseffekt der transienten Rauschfaktoren verursacht wird. Die Transienten können sogar bei Situationen kompensiert werden, in welchen das Fahrzeug gestoppt wird.
Auch wenn oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, wird nicht bezweckt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Wörter sind beschreibende Wörter und keine Einschränkung, und man muss verstehen, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können, ohne den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
Es wird ferner beschrieben:

A. System für zurücklegbare Restreichweite (DTE) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Steuervorrichtung, die programmiert ist, um als Reaktion auf einen Unterschied zwischen aktuellen und erwarteten stationären Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug eine DTE auszugeben, die auf einer Menge verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor basiert, der die Umwandlung eines Teils der Antriebsenergie in Hitze, um die aktuelle Temperatur auf die stationäre Temperatur zu erhöhen, berücksichtigt.
B. System nach A, wobei die Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Getriebeöltemperaturen sind und wobei die erwartete stationäre Temperatur mit einer vorbestimmten Schwellengetriebeöltemperatur assoziiert ist.
C. System nach A, wobei die Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Fahrgastzellentemperaturen sind und wobei die erwartete stationäre Temperatur mit einer Schwellenfahrgastzellentemperatur assoziiert ist.
D. System nach A, wobei die Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Heizvorrichtungskerntemperaturen sind und wobei die erwartete stationäre Temperatur mit einer Schwellen-Heizvorrichtungskerntemperatur assoziiert ist.
E. System nach A, wobei die DTE ferner auf einer Energieverbrauchsrate basiert.
F. System nach E, wobei die Energieverbrauchsrate eine gelernte Energieverbrauchsrate ist.
G. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: mindestens einen Reifen und eine Steuervorrichtung, die programmiert ist, um als Reaktion auf einen Unterschied zwischen aktuellen und erwarteten stationären Drücken des mindestens einen Reifens eine zurücklegbare Restreichweite basierend auf einer Menge an verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor, der die Umwandlung eines Teils der Antriebsenergie in Hitze berücksichtigt, während der aktuelle Druck des mindestens einen Reifens auf den stationären Druck steigt, auszugeben.
H. Fahrzeug nach G, wobei die zurücklegbare Restreichweite ferner auf einer Energieverbrauchsrate basiert.
I. Fahrzeug nach H, wobei die Energieverbrauchsrate eine gelernte Energieverbrauchsrate ist.
J. Fahrzeug nach G, wobei der stationäre Druck mit einem vorbestimmten Schwellendruck assoziiert ist.
K. Verfahren zum Abschätzen einer zurücklegbaren Restreichweite (DTE) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf das Erfassen eines Energieverlustzustands, dessen Gegenwart während eines anfänglichen Abschnitts eines Fahrzyklus für eine Zeitspanne erwartet wird, die erforderlich ist, damit eine aktuelle Temperatur oder ein aktueller Druck in Zusammenhang mit dem Fahrzeug einen stationären Zustand verwirklicht, Ausgeben einer DTE basierend auf einer Menge an verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor, der mit dem Energieverlustzustand assoziiert ist, der die Umwandlung eines Teils der Antriebsenergie in Hitze berücksichtigt, während die aktuelle Temperatur oder der aktuelle Druck auf den stationären Zustand steigt.
L. Verfahren nach K, wobei die Temperatur in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Getriebeöltemperatur ist und wobei der stationäre Zustand mit einer vorbestimmten Schwellengetriebeöltemperatur assoziiert ist.
M. Verfahren nach K, wobei die Temperatur in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Fahrgastzellentemperatur ist und wobei der stationäre Zustand mit einer Schwellenfahrgastzellentemperatur assoziiert ist.
N. Verfahren nach K, wobei die Temperatur in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Heizvorrichtungskerntemperatur ist und wobei der stationäre Zustand mit einer Schwellenheizvorrichtungskerntemperatur assoziiert ist.
O. Verfahren nach K, wobei der Druck in Zusammenhang mit dem Fahrzeug ein Reifendruck ist und wobei der stationäre Zustand mit einem Schwellenreifendruck assoziiert ist.
P. Verfahren nach K, wobei die DTE ferner auf einer Energieverbrauchsrate basiert.
Q. Verfahren nach P, wobei die Energieverbrauchsrate eine gelernte Energieverbrauchsrate ist.

Claims

System für zurücklegbare Restreichweite (DTE) für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Steuervorrichtung, die programmiert ist, um als Reaktion auf einen Unterschied zwischen aktuellen und erwarteten stationären Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug eine DTE auszugeben, die auf einer Menge verfügbarer Antriebsenergie und einem Energieverlustfaktor basiert, der die Umwandlung eines Teils der Antriebsenergie in Hitze, um die aktuelle Temperatur auf die stationäre Temperatur zu erhöhen, berücksichtigt.
System nach Anspruch 1, wobei die Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Getriebeöltemperaturen sind und wobei die erwartete stationäre Temperatur mit einer vorbestimmten Schwellengetriebeöltemperatur assoziiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Fahrgastzellentemperaturen sind und wobei die erwartete stationäre Temperatur mit einer Schwellenfahrgastzellentemperatur assoziiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Temperaturen in Zusammenhang mit dem Fahrzeug die Heizvorrichtungskerntemperaturen sind und wobei die erwartete stationäre Temperatur mit einer Schwellen-Heizvorrichtungskerntemperatur assoziiert ist.
System nach Anspruch 1, wobei die DTE ferner auf einer Energieverbrauchsrate basiert.
System nach Anspruch 5, wobei die Energieverbrauchsrate eine gelernte Energieverbrauchsrate ist.