DE102015116600A1

DE102015116600A1 - System und verfahren zum schätzen der verfügbaren fahrstreckenlänge

Info

Publication number: DE102015116600A1
Application number: DE102015116600.3A
Authority: DE
Inventors: Yimin Liu; Michael Edward Loftus; Perry Robinson MacNeille
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-04-07
Also published as: US9612130B2; RU2015141701A; MX2015013490A; CN105480095A; CN105480095B; US20160097652A1

Abstract

Ein Fahrzeug enthält einen Antriebsstrang mit einer batteriebetriebenen Elektromaschine. Das Fahrzeug enthält auch eine Steuerung, die dazu programmiert ist, auf einer geografischen Karte wenigstens eine Umrisslinie anzuzeigen, die eine verfügbare Fahrstreckenlänge ab einem aktuellen Ort angibt. Die Entfernung der Umrisslinie vom aktuellen Ort basiert auf in der Batterie gespeicherter Energie und prognostiziertem Energieverbrauch, der auf das Fahren jeder von mehreren möglichen Routen, die am aktuellen Ort beginnen, zurückzuführen ist. Der prognostizierte Energieverbrauch wird auf Basis von Energieabbauereignissen aktualisiert, die während des Fahrens stattfinden.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf batteriebetriebene Fahrzeugantriebsstrang-Steuersysteme.
HINTERGRUND
Fahrzeuge können durch Betrieb einer Elektromaschine angetrieben werden, die dazu ausgelegt ist, elektrische Leistung aus einer fahrzeuginternen Batterie aufzunehmen. Üblicherweise wird die Batterie durch elektrische Leistung aus einem öffentlichen Netz oder einer anderen Off-Board-Leistungsquelle aufgeladen. Unter Umständen, bei denen die Batterie die einzige Leistungsquelle ist, kann vollständige Entleerung der Batterie den Antriebsstrang funktionsunfähig machen. Dieses Vorkommnis kann ein zeitaufwendiges Batteriewiederaufladen erforderlich machen.
KURZFASSUNG
In wenigstens einer Ausführungsform enthält ein Fahrzeug einen Antriebsstrang mit einer batteriebetriebenen Elektromaschine. Das Fahrzeug enthält auch eine Steuerung, die dazu programmiert ist, auf einer geografischen Karte wenigstens eine Umrisslinie anzuzeigen, die eine verfügbare Fahrstreckenlänge ab einem aktuellen Ort angibt. Die Entfernung der Umrisslinie vom aktuellen Ort basiert auf der in der Batterie gespeicherten Energie. Die Position der Umrisslinie basiert auch auf einem prognostizierten Energieverbrauch, der auf das Fahren jeder von mehreren möglichen Routen, die am aktuellen Ort beginnen, zurückzuführen ist. Der prognostizierte Energieverbrauch wird auf Basis von Energieabbauereignissen aktualisiert, die während des Fahrens stattfinden.
In wenigstens einer Ausführungsform enthält ein System zum Anzeigen von verfügbaren Fahrstreckenlängen ein Karten-Display und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, über das Display wenigstens eine Umrisslinie anzuzeigen, die die erreichbaren Zielorte umschließt. Die Umrisslinie weist ein Erscheinungsmerkmal auf, das die Wahrscheinlichkeit, eine Fahrstreckenlänge zu schaffen, auf jeder von mehreren Routen, die an einem aktuellen Ort beginnen, angibt. Die Fahrstreckenlänge basiert auf dem prognostizierten Energieverbrauch und der in einer Traktionsbatterie gespeicherten Energie.
In wenigstens einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zur Fahrzeugreichweitenschätzung das Kartieren mehrerer Routen, die an einem aktuellen Ort beginnen, und das Verorten sowohl von Streckenlängen mit hoher Gewissheit als auch von Streckenreichweiten mit geringer Gewissheit auf den mehreren Routen. Die aktuellen Orte der Streckenlängen mit hoher Gewissheit und der Streckenreichweiten mit geringer Gewissheit basieren auf der in einer Traktionsbatterie gespeicherten Energie und auf dem auf jeder Route prognostizierten Energieverbrauch. Das Verfahren beinhaltet auch das Anzeigen von Umrisslinien auf einer Karte, die sich jeweils mit den Streckenlängen mit hoher Gewissheit bzw. den Streckenreichweiten mit geringer Gewissheit schneiden. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Anpassen der Umrisslinien als Reaktion auf stochastische Energieabbauereignisse, die während des Fahrens stattfinden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer batteriebetriebenen Elektromaschine.
2 ist ein Kurvenbild eines aerodynamischen Widerstands über dem Windgierwinkel.
3 ist eine geografische Umrisskarte, die verfügbare Reichweite zeigt.
4 ist ein veranschaulichendes Kurvenbild, das Änderungen der Möglichkeit zum Ankommen auf der Linie 4-4 aus 3 zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Reichweitenschätzung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details jeweiliger Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen daher nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weisen auszuüben ist.
1 zeigt ein Beispiel für ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 100 auf. Ein Hybridelektro-Antriebsstrang 102 kann eine oder mehrere Elektromotoren/-generatoren oder Elektromaschinen 104 umfassen, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 106 gekoppelt sind. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe 106 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 108 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 106 kann ebenfalls mechanisch mit einer Antriebswelle 110 gekoppelt sein, die die Räder 112 antreibt. Die Elektromaschine 104 kann Fahrzeugantrieb bereitstellen, sowohl, wenn der Verbrennungsmotor 108 eingeschaltet ist, als auch, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist. Die Elektromaschine 104 kann zusätzlich Fahrzeugverlangsamung bereitstellen, indem sie ein Widerstandsmoment auf die Antriebswelle aufbringt. Die Elektromaschine 104 kann auch als Elektrogenerator ausgelegt sein, um Kraftstoffwirtschaftlichkeitsvorteile durch Zurückgewinnen von Energie, die normalerweise als Wärme verloren gehen würde, aus dem Friktionsbremssystem zurückzugewinnen. Die Elektromaschine 104 kann auch Schadstoffemissionen reduzieren, weil das Hybridelektrofahrzeug 102 unter gewissen Bedingungen in einem rein elektrischen Antriebsstrangmodus betrieben werden kann.
Ein Batteriesatz oder eine Traktionsbatterie 114 speichert Energie, die zum Versorgen der Elektromaschinen 104 verwendet werden kann. Die Fahrzeugtraktionsbatterie 114 ist in der Lage, eine Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe bereitzustellen. Die Traktionsbatterie 114 ist elektrisch mit einem leistungselektronischen Modul 116 verbunden. Das leistungselektronische Modul 116 ist mit den Elektromaschinen 104 elektrisch verbunden und stellt die Fähigkeit zur bidirektionalen Übertragung von Energie zwischen der Traktionsbatterie 114 und den Elektromaschinen 104 bereit. Zum Beispiel kann die Traktionsbatterie 114 eine Gleichspannung bereitstellen, während die Elektromaschinen 104 zum Funktionieren möglicherweise eine dreiphasige Wechselspannung benötigen. In diesem Fall wandelt das leistungselektronische Modul 116 die Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung zur Aufnahme durch die Elektromaschinen 104 um. In einem Generatormodus wird das leistungselektronische Modul 116 die dreiphasige Wechselspannung aus der Elektromaschine 104, die als Generator fungiert, in Gleichspannung umwandeln, wie sie von der Traktionsbatterie 114 benötigt wird. Die hier beschriebenen Verfahren sind gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug oder auf irgendeine andere Einrichtung, die einen Batteriesatz verwendet, anwendbar.
Die Traktionsbatterie 114 kann eine Energieabgabe aus einem oder mehreren Batteriezellen-Arrays in der Traktionsbatterie 114 bereitstellen, die manchmal als Batteriezellenstapel bezeichnet werden. Die Batteriezellen-Arrays können eine oder mehrere Batteriezellen enthalten. Die Batteriezellen, wie zum Beispiel eine prismatische oder eine Beutelzelle, können elektrochemische Zellen enthalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Die Zellen können weiterhin ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) enthalten. Ein Elektrolyt kann es Ionen gestatten, sich während des Entladens zwischen der Anode und der Kathode zu bewegen und dann während des Wiederaufladens zurückzukehren. Anschlüsse können gestatten, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus der Zelle heraus fließt. Wenn sie in einem Array mit mehreren Batteriezellen positioniert sind, können die Anschlüsse jeder Batteriezelle zu gegenüberliegenden Anschlüssen (Plus und Minus), die einander benachbart sind, ausgerichtet sein, und eine Sammelschiene kann dabei helfen, eine Reihenschaltung zwischen den mehreren Batteriezellen zu ermöglichen. Die Batteriezellen können auch parallel angeordnet sein, so dass gleichartige Anschlüsse (Plus und Plus oder Minus und Minus) einander benachbart liegen.
Zusätzlich dazu, dass die Batterie Energie zum Antrieb bereitstellt, kann die Traktionsbatterie Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein Gleichspannungswandlermodul 118 ist in der Lage, die Hochspannungs-Gleichstrom-Ausgabe der Traktionsbatterie 114 in eine Niederspannungs-Gleichstrom-Versorgung umzuwandeln, die kompatibel zu Niederspannungs-Fahrzeuglasten ist. Andere Hochspannungslasten, wie zum Beispiel Verdichter und Elektroheizungen, können direkt mit dem Hochspannungsbus aus der Traktionsbatterie 114 verbunden sein. Andere Fahrzeugsysteme mit einer geringeren elektrischen Last können elektrisch mit einer Niederspannungsbatterie 120 verbunden sein. Ein rein elektrisches Fahrzeug kann eine ähnliche Architektur aufweisen, jedoch ohne den Verbrennungsmotor 108.
Die Traktionsbatterie 114 kann von einer externen Leistungsquelle 126 wieder aufgeladen werden, wie zum Beispiel von einer Netzdose. Die externe Leistungsquelle 126 kann mit Electric Vehicle Supply Equipment (EVSE) 130 elektrisch verbunden sein. Das EVSE 130 kann Schaltungsanordnungen und Steuerungen zum Regeln und Managen der Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 126 und dem Fahrzeug 100 bereitstellen. Das EVSE 130 kann auch einen Ladeverbinder 132 zum elektrischen Verbinden mit einem Ladeport 124 enthalten. Der Ladeport 124 kann irgendein Porttyp sein, der dazu ausgelegt ist, Leistung aus der externen Leistungsquelle 126 zum Fahrzeug 102 zu übertragen.
Die externe Leistungsquelle 126 kann Wechsel- oder Gleichstromleistung für das Fahrzeug 100 über den Ladeport 124 bereitstellen. Das Fahrzeug kann auch ein Leistungswandlungsmodul 122 enthalten, um die Leistung aus der externen Leistungsquelle 126 zu konditionieren und die richtigen Spannungs- und Strompegel für die Traktionsbatterie 114 bereitzustellen. In einigen Anwendungen kann die externe Leistungsquelle 126 dazu vorausgelegt sein, der Traktionsbatterie 114 die richtigen 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 Antriebsstrangsteuermodul (PCM, Powertrain Control Module) 128 gesteuert werden.
Das Fahrzeug kann weiterhin ein Batterieenergiesteuermodul (BECM, Battery Energy Control Module) 134 enthalten, das in Verbindung mit der Traktionsbatterie 114 steht. Das BECM 134 kann als eine Steuerung für die Traktionsbatterie 114 fungieren und kann auch elektronische Überwachungssysteme enthalten, die Temperatur und Ladezustand der Batteriezellen managen. Demzufolge kann die Traktionsbatterie 114 auch einen Temperatursensor enthalten, wie zum Beispiel einen Thermistor oder ein anderes Temperaturmessinstrument. Der Temperatursensor 136 kann in Verbindung mit dem BECM 134 stehen, um Temperaturdaten bezüglich der Traktionsbatterie 114 bereitzustellen. Obwohl in der schematischen Darstellung in 1 ein einzelner Temperatursensor gezeigt wird, können mehrere Sensoren eingesetzt werden, um separate Zellen und/oder Arrays in der Traktionsbatterie 114 einzeln zu überwachen.
Andere Fahrzeugkonfigurationen können von Aspekten der vorliegenden Offenbarung profitieren. Zusätzlich zum Veranschaulichen eines Plug-in-Hybridfahrzeugs kann 1 ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV, Battery Electric Vehicle) darstellen, falls der Verbrennungsmotor 108 entfernt ist. 1 könnte auch ein herkömmliches Hybridelektrofahrzeug (HEV) oder ein Power-Split-Hybridelektrofahrzeug veranschaulichen, falls die Komponenten 122, 124 und 126 entfernt werden, die zum Plug-in-Aufladen in Bezug stehen. Eine weitere beispielhafte Fahrzeugkonfiguration, die von hier offenbarten Aspekten profitieren kann, ist ein konventionelles Fahrzeug mit einem Motor mit innerer Verbrennung als einziger Antriebsquelle. Solch ein konventionelles Fahrzeug enthält möglicherweise keine Elektromaschine 104 oder Traktionsbatterie 114 zum Bereitstellen von Fahrzeugtraktion.
In der Traktionsbatterie gespeicherte Energie wird während des Fahrens abgebaut. Hochentwickelte Routenplanungstechniken können dabei behilflich sein, einen Schätzwert der verfügbaren Reichweite zum Fahren oder die Restreichweite (DTE, Distance to Empty) für den Fahrer bereitzustellen. Zusätzlich kann genaue Routenplanung dabei behilflich sein, einer Antriebsstrangsteuerung zu gestatten, den Verbrennungsmotorbetrieb in Hinsicht auf kommende Lastbedingungen anzupassen, um den optimalen Betriebswirkungsgrad bereitzustellen. Weiterhin ist es von Vorteil, dem Fahrer eine augenblicklich verfügbare Reichweite in jeder gegebenen Richtung ab dem aktuellen Fahrzeugort bereitzustellen. Auf diese Weise kann dem Fahrer die aktuelle Fahrfähigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich angezeigt werden, sowohl auf Basis der in der Batterie gespeicherten Energie als auch der prognostizierten Energie, die während des Fahrens verbraucht werden soll.
Ein mathematisches Modell kann verwendet werden, um den Energieverbrauch auf einer Reihe von unterschiedlichen möglichen Routen zu ermitteln, die jeweils am aktuellen Ort des Fahrzeugs beginnen. Das Berechnen der verfügbaren Fahrstreckenlänge auf jeder der möglichen Routen erzeugt mehrere Endpunkte in unterschiedlichen Richtungen, die um den Startpunkt verlaufen. Unter Berücksichtigung einer geografischen Karte erzeugt das Verbinden der Endpunkte eine Umrisslinie, die auf irgendeiner Anzahl von Routen die DTE zum aktuellen Ort optisch veranschaulicht.
Die nachstehende Gleichung (1) ist ein beispielhaftes mathematisches Modell des Energieabbaus auf Basis von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. ∆Energy = V·I·t = (Aν³ + Bν²·t +G_eν + D)·t (1)
Die Terme in Gleichung (1) beziehen sich auf unterschiedliche Quellen des Energieverbrauchs. Jeder Term trägt zum Gesamtenergieverbrauch bei und kann auch eine unabhängige Variabilitätsquelle sein. Gewisse Terme der Gleichung (1) können direkt anhand von Daten bestimmt werden, die durch Messen von On-Board-Fahrzeugbetriebsparametern bezogen werden. Alternativ können gewisse Terme anhand fester Daten bestimmt werden, die der Fahrzeugsteuerung bereitgestellt werden. Diese Daten neigen dazu, von Tour zu Tour für die Fahrzeugsteuerung verfügbar zu bleiben. Zum Beispiel: V stellt die Traktionsbatteriespannung dar, I ist der Traktionsbatteriestrom, ν ist die Fahrzeuggeschwindigkeit, und t ist die Zeitspanne, über die während des Fahrens Energie abgebaut wird. Jeder dieser Werte wird ohne Weiteres von On-Board-Sensoren gemessen.
G_e ist der Energieverbrauch bezogen auf die während des Fahrens angetroffenen Steigungswerte und kann durch nachstehende Gleichung (2) genähert werden. G_e = Grade·m·F_r (2)
Wobei Grade durch die Höhenänderung je gefahrener Streckenlänge ermittelt wird. Höhenänderungen können unter Verwendung bekannter geografischer Höhendaten und relativer Differenzen zwischen verschiedenen Orten bestimmt werden. m ist die Gesamtmasse, wobei die Fahrzeugmasse bekannt ist, und zusätzliche Insassenmasse und Gepäckmasse kann zum Beispiel durch Verwendung eines On-Board-Gewichtssensors berücksichtigt werden. F_r ist die Rollwiderstandskraft und kann durch nachstehende Gleichung (3) ermittelt werden. Fr = C_rr·Normal Force (3)
Wobei C_rr ein Koeffizient oder Rollwiderstand ist, der Reifenbauart, Laufflächenmaterialien und Fahrbahnoberflächenbedingungen berücksichtigt. Normal Force ist die lotrechte Last des Fahrzeugs gegen die Fahrbahnoberfläche. Alle oben genannten Koeffizienten können, neben anderem, durch Witterung, Höhenlage, Verkehr und Fahrerverhalten beeinflusst werden.
Andere Koeffizienten der Energieberechnung in Gleichung (1) neigen dazu, transienter zu sein, und weisen erheblich mehr Variabilität auf. Diese Terme mit hoher Variabilität können durch Regressionsanalyse auf Basis einer größeren Datenstichprobe aus dem jeweiligen betrachteten Fahrzeug oder aus einer Fahrzeugansammlung abgeleitet werden. In wenigstens einer Ausführungsform kommunizieren mehrere Fahrzeuge gemessene Daten untereinander, und das betrachtete Fahrzeug verwendet diese Daten, um Schlussfolgerungen in Bezug auf Zustände transienter Informationen zu ziehen.
In der Gleichung (1) ist A ein Koeffizient, der aerodynamischen Widerstand angibt, und kann durch die nachstehende Gleichung (4) genähert werden. A ≅ 1 / 2ρA_fC_d (4)
Wobei A_f die Stirnfläche des Fahrzeugs ist. ρ ist die Luftdichte und wird im einfachsten Fall als konstant angenommen. Unter gewöhnlichen Bedingungen kann ρ um so viel wie 20 % über unterschiedliche Orte und Zeiten variieren. Atmosphärendruck, Temperatur und Niederschlag beeinflussen jeweils die Luftdichte ρ und schwanken jeweils auf Basis von Witterungsänderungen und Höhe. Daten aus externen, drahtlosen Quellen können verwendet werden, um die Berechnung zu erweitern und Variationen der Luftdichte zu kompensieren.
C_d ist der Luftwiderstandskoeffizient des Fahrzeugs und schwankt ebenfalls unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Das Lösen der oben genannten Gleichung (4) für C_d zeigt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Windgierwinkel in Bezug auf das Fahrzeug jeweils den Koeffizienten C_d beeinflussen. Die Definition von C_d kann in unterschiedlichen Anwendungen variieren, jedoch wird nachstehende Gleichung (5) gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet. C_d = F_d ÷ ( 1 / 2·ρν²A_f) (5)
Wobei F_d die Kraftkomponente in der Fahrtrichtung ist. Daher kann der Koeffizient A auch durch die nachstehende Gleichung (6) ermittelt werden. A = F_d/ν² (6)
2 ist ein beispielhaftes Kurvenbild 200, das die Beziehung zwischen dem Windgierwinkel 202 und dem Luftwiderstandskoeffizienten 204 für ein jeweiliges Fahrzeug zeigt. Wie anhand der Kurve zu erkennen ist, kann sich der Luftwiderstandskoeffizient um so viel wie 35 Prozent zwischen dem Punkt 206 bei etwa null Grad Gieren und dem Punkt 208 bei etwa 20 Grad Windgierwinkel erhöhen. Als ein praktisches Beispiel: Eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 mph kombiniert mit einem Seitenwind von 10 mph kann solch einen Gierzustand ergeben. Weiteres Erhöhen des Gierwinkels über 20 Grad hinaus bewirkt ein schnelles Absinken des Luftwiderstandskoeffizienten als eine Funktion des Winkels. Demzufolge kann das Überwachen von Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsmustern die Genauigkeit des Schätzwerts des Luftwiderstandskoeffizienten verbessern.
Wieder mit Bezug zur oben genannten Gleichung (1): B ist ein Koeffizient, der den Rollwiderstand angibt. Ähnlich wie die vorher erörterten transienten Terme ändert sich der Rollwiderstand abhängig von der Fahrbahnoberfläche, entsprechend einer jeweiligen gefahrenen Route. Weiterhin kann B auf Basis von Änderungen des Fahrzeuggesamtleergewichts variieren, wie zum Beispiel bei Änderungen in der Anzahl der Insassen oder der Gepäckmasse.
Der Reifenrollwiderstand kann ebenfalls ein Faktor im Gesamtrollwiderstandskoeffizienten B sein. Atmosphärendruck und Umgebungstemperatur beeinflussen auch den Reifenfülldruck, der wiederum den Rollwiderstand beeinflusst. Ein Reifen, der für einige Stunden oder mehr gestanden hat, zeigt während der anfänglichen Fahrzeit einen hohen Rollwiderstand. Reifen- und Fahrbahnmaterialien und Materialien auf der Fahrbahnoberfläche, wie zum Beispiel Regen, Schnee, Eis usw., haben ebenfalls einen großen Einfluss. Atmosphärendruck und Umgebungstemperatur werden typischerweise von Fahrzeugsensoren detektiert und ebenso zur Klimaregelung, Verbrennungsmotorkalibrierung als auch zum Anzeigen von Witterungsbedingungen für Fahrzeuginsassen verwendet. Diese Werte können ebenso wie Fahrbahnoberflächenzustände aus externen Quellen auf Basis von Fahrzeugstandortdaten bezogen werden. Reifenmaterialien können eingegeben und im Fahrzeugnetzwerk gespeichert werden, wenn neue Reifen aufgezogen werden, oder sie können von in den Reifen eingebauten Sensoren bezogen werden. Es gibt eine Reihe von Sensoren, die Reifendruck und -temperatur melden und die in einen Reifen eingebaut oder installiert werden können, wenn ein neuer Reifen aufgezogen wird. Fahrzeugreifendrucksensoren können einen kontinuierlichen Wert kommunizieren, der angibt, dass der tatsächliche Reifendruck zur Berechnung des Rollwiderstandskoeffizienten B beiträgt.
D ist ein Koeffizient, der eine elektrische Last von Fahrzeugzubehör angibt, und ist Betriebszuständen unterworfen, die vom Fahrer ausgewählt werden. In einem Beispiel kann die Prognose der elektrischen Zubehörlast, die durch D dargestellt wird, auf einem aktuellen Zustand der Klimaanlage oder auf historisierten Verwendungsmustern des Fahrers basieren.
Ein Energieverbrauchsprofil auf einer vorbestimmten Route kann durch Prognose von Änderungen der verschiedenen, oben beschriebenen Eingaben bestimmt werden, wie sie erwartungsgemäß auf der Route variieren. Zum Beispiel gestatten mehrere Datenquellen eine Prognose eines Fahrzeuggeschwindigkeitsprofils auf einer gegebenen Route. Eine Route auf bekannten Straßen und/oder Autobahnen wird Geschwindigkeitsbeschränkungen aufweisen, die im Vorfeld bekannt sind. Auch kann der betrachtete Fahrer über historisierte Geschwindigkeitsdaten verfügen, die im Speicher der Fahrzeugsteuerung gespeichert werden. Weiterhin können auch Geschwindigkeitsstichprobendaten aus anderen Fahrzeugen auf gewissen Abschnitten der Route zum Ableiten eines prognostizierten Geschwindigkeitsprofils für das betrachtete Fahrzeug beitragen.
Die Energieverbrauchsgleichung und anschließend die DTE-Schätzung werden weiterhin durch zusätzliche diskrete Ereignisse beeinflusst, wie zum Beispiel Timing von Lichtzeichenanlagen, und kontinuierlich variable Ereignisse, wie zum Beispiel der Verkehr oder das Wetter. Im Anschluss an die Prognose eines Energieverbrauchsprofils auf einer gegebenen Route unter Verwendung der oben genannten Basisenergiegleichung (1) können zusätzliche Modifikationen durchgeführt werden, indem Fahrtdaten aus externen Quellen zum Verbessern des Gesamtmodells angewendet werden.
Sowohl Fahrzeug-Fahrzeug-(V2V-)Kommunikation als auch Fahrzeug-Infrastruktur-(V2I-)Kommunikation können Daten bereitstellen, die transiente Zustände in Echtzeit in Gebieten in der Nähe des betrachteten Fahrzeugs angeben. In einem Beispiel können Verkehrsmusterdaten an ein betrachtetes Fahrzeug kommuniziert werden, um über eine prognostizierte Fahrgeschwindigkeit und/oder Anhaltetendenz auf der jeweiligen Route zu informieren. Diese Werte können wiederum dabei behilflich sein, die erwartete Fahrzeit anzupassen. Jede dieser Anpassungen kann die Genauigkeit des prognostizierten Energieverbrauchsprofils für die gegebene Route erhöhen.
In einem Beispiel für V2V-Kommunikation kann die Nähe und die relative Bewegung anderer Fahrzeuge im Nahbereich des betrachteten Fahrzeugs in Echtzeit die Energieverbrauchskomponente in Bezug auf den aerodynamischen Widerstand beeinflussen. Die Geschwindigkeit und der Fahrweg anderer Fahrzeuge können sowohl die Geschwindigkeit als auch den Luftwiderstand des betrachteten Fahrzeugs beeinflussen. Insbesondere können von anderen Fahrzeugen vor dem betrachteten Fahrzeug durchgeführte Spuränderungen eine turbulente Luftwelle anregen, die den Luftwiderstand des betrachteten Fahrzeugs negativ beeinflusst. Gleichermaßen erfahren Fahrzeuge, die im Konvoi fahren, reduzierte Luftwiderstandswirkungen, was die Fahrzeugreichweite positiv beeinflusst. Obwohl V2V beispielhaft beschrieben wird, können Fahrzeugbewegungsmuster von anderen externen Quellen überwacht werden und gesendet werden. In wenigstens einer Ausführungsform wird das Energieverbrauchsprofil aufgrund von Änderungen eines Status des aerodynamischen Widerstands auf Basis von Daten modifiziert, die aus externen Quellen kommuniziert werden.
V2I-Kommunikation kann auch mit Reisendeninformationssystemen verknüpft werden, die gute Prognosen für Ereignisse aufweisen können, die den Energieverbrauch auf dem Weg beeinflussen. Daten aus einer Infrastrukturquelle können effektiv verwendet werden, um zukünftige Ereignisse zu bestimmen, wie die Anhaltetendenz auf der Route. In einem Beispiel könnte ein Kino mit hoher Genauigkeit die Zeiten senden, zu denen die Vorführungen enden, und könnte das Reisendeninformationssystem dementsprechend aktualisieren. In einem anderen Beispiel könnte ein Veranstaltungsort die erwartete Abschlusszeit eines Sportereignisses senden, das den Verkehr beeinflussen könnte. Insbesondere wird in Bezug auf die Unsicherheit der tatsächlichen Dauer vieler Sportereignisse die Prognose der Abschlusszeit mit Fortschreiten des Spiels genauer. In wenigstens einer Ausführungsform wird das Energieverbrauchsprofil aufgrund von prognostizierten Änderungen des Verkehrszustands auf Basis von Daten modifiziert, die aus externen Quellen kommuniziert werden.
Eine zusätzliche Variable, die die Verfeinerung des Energieverbrauchsprofils gestatten kann, sind Änderungen des Fahrzeuggewichts auf einer gegebenen Route. Zum Beispiel muss ein Fahrzeug möglicherweise auf der Route zusätzliche Insassen oder Gepäck aufnehmen. In diesem Fall kann ein Fahrzeugsensor die Gewichtserhöhung angeben und die Energieverbrauchsberechnung ebenso wie den DTE-Wert auf Basis der Gewichtsänderung anpassen. Erhöhtes Gewicht entspricht einem höheren Energieverlust bei Anhaltevorgängen und Beschleunigungen aus der Ruhe auf der Route. Umgekehrt kann eine Reduzierung des Gewichts auf der Route den Energiewirkungsgrad erhöhen und den DTE erweitern. In einem Kundenanwendungsbeispiel könnte die Anpassung in Echtzeit erfolgen, wie zum Beispiel bei einer Tour zum Lebensmittelladen, bei dem Gewicht zugefügt wird, oder einer Tour zum Abholen der Kinder und ihres Materials aus der Schule. In einem kommerziellen Anwendungsbeispiel kann ein Transportunternehmen bekannte Gewichtsänderungen verwenden, um die DTE kontinuierlich mit dem Einladen und Ausliefern von Paketen auf einer bekannten Route zu aktualisieren.
In vielen der oben erörterten Fälle zeigt die Ansammlung von Energieabbauereignissen, die auf einer Route vorkommen können, Markov-Eigenschaften. Das heißt: Die Analyse sieht jede Kette aufeinander folgender Ereignisse stochastisch so an, dass sie eine unabhängige Wahrscheinlichkeit des Vorkommens aufweisen, die nicht auf das Vorkommen vorheriger Ereignisse angewiesen ist. In einigen Fällen sind allerdings Energieabbauereignisse verbunden, so dass gewisse Vorkommnisse die Wahrscheinlichkeit nachfolgender Ereignisse beeinflussen.
In einem Beispiel betrachtet das Energieverbrauchsmodell die Wahrscheinlichkeit, sich synchron zum Timing von Lichtzeichenanlagen zu verhalten. Ein Fahrzeug, das an einer Reihe von grünen Lichtzeichenanlagen ankommt, kann für Abschnitte der Route eine erhöhte Geschwindigkeit relativ zum prognostizierten Geschwindigkeitsprofil erfahren. Im Gegensatz dazu verringert das Anhalten an vielen roten Lichtzeichenanlagen nicht nur die Geschwindigkeit relativ zum prognostizierten Geschwindigkeitsprofil, sondern erhöht auch die Gesamtzeit, die das Fahrzeug läuft. Häufig gibt die Farbstellung der ersten Lichtzeichenanlage in einer Lichtzeichenreihe die Wahrscheinlichkeit für die Farbstellung an nachfolgenden Lichtzeichenanlagen in der Reihe an. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Steuerung das Energieverbrauchsprofil auf Basis eines zugeordneten „Glücks“-Szenarios, das angibt, an allen grünen Lichtzeichenanlagen anzukommen, für den günstigsten Fall modifizieren. Ein entgegengesetztes „Pech“-Szenario für den ungünstigsten Fall, das angibt, dass an allen roten Lichtzeichenanlagen gehalten und dann losgefahren werden muss, wird ebenfalls zugeordnet. Das Aktualisieren des prognostizierten Energieverbrauchs auf Basis der Lichtzeichen-Szenarien für den günstigsten und den ungünstigsten Fall kann das Vertrauensintervall der DTE auf jeder der Routen beeinflussen, sowohl in der anfänglichen Berechnung als auch bei fortlaufenden Aktualisierungen während des Fahrens.
3 ist ein Beispiel für eine geografische Ausgabe des oben erörterten Energieverbrauchsmodells. Eine Umrisskarte 300 gibt eine verfügbare Fahrstreckenlänge vom aktuellen Ort 302 des betrachteten Fahrzeugs an. Wenigstens eine Umrisslinie kann erzeugt werden, um verschiedene Aspekte der DTE anzugeben. Die Umrisslinien können durch Berechnen mehrerer möglicher Routen erstellt werden, die am aktuellen Ort beginnen. Die Routen werden im Zusammenhang mit den tatsächlichen Fahrbahnen im geografischen Gebiet um das Fahrzeug erstellt. Auf jeder Route kann die Steuerung das mit der Route verknüpfte prognostizierte Energieverbrauchsprofil erstellen, wie oben erörtert wird. Die Steuerung kann für jede Route auf Basis der aktuell in der Batterie gespeicherten Energie die Streckenlänge bestimmen, die zurückgelegt werden kann. Die Gewissheit der Prognose wird mit Erhöhung der Fahrstreckenlänge vom aktuellen Ort reduziert. Die Orte mit entsprechenden Gewissheitsgraden auf jeder Route werden durch eine Umrisslinie verbunden. Im Allgemeinen umfassen die Umrisslinien auf Basis der aktuell in der Batterie gespeicherten Energie die erreichbaren Ziele relativ zum aktuellen Ort.
Im Beispiel aus 3 ist eine innere Umrisslinie 304 eine Linie für hohes Vertrauen, an der es ein Vertrauen von wenigstens etwa 99 Prozent gibt, dass die in der Batterie gespeicherte Energie ausreicht, um das Fahrzeug zu geografischen Zielen innerhalb der Linie 304 für hohes Vertrauen anzutreiben. Andere numerische Vertrauensschwellenwerte können geeignet sein, um eine Umrisslinie für hohes Vertrauen darzustellen.
Außerhalb der inneren Umrisslinie 304 ist das Vertrauen reduziert, und eine verschwommenere grafische Darstellung kann die Ungewissheit für einen Fahrer bildlich darstellen. Ein äußeres Umrissband 306 wird auf der Umrisskarte 300 angezeigt, um vom aktuellen Ort 302 Streckenlängen mit geringer Gewissheit auf jeder der möglichen Routen zu verbinden. Obwohl das Band so gezeigt wird, dass es eine konstante Stärke aufweist, kann, basierend auf der Energieverbrauchsvariabilität jeweiliger Routen, das mit jeder Route verknüpfte Vertrauen unterschiedlich sein. In wenigstens einer Ausführungsform variiert die Breite der Vertrauensbänder der Umrisslinien für geringe Gewissheit um unterschiedliche Gebiete der Karte 300.
Unterschiedliche Anzeigetechniken können die dem Fahrer bereitgestellten Informationen weiter verbessern. Eines oder mehrere Erscheinungsmerkmale können verwendet werden, um die relative Wahrscheinlichkeit, an einem jeweiligen Ort anzukommen, anzugeben. Im Beispiel aus 3 beinhaltet das Band für geringes Vertrauen einen schattierten Bereich 308, benachbart zum äußeren Umrissband 306. Die zum äußeren Umrissband 306 benachbarte Streckenlängenschattierung kann zusätzlich jeweiligen Vertrauenswerten entsprechen, die in Beziehung zu der Wahrscheinlichkeit, an Zielen in der Nähe der Randzonen der verfügbaren Fahrstreckenlänge anzukommen, stehen. Weitere optische Verbesserungen können eingesetzt werden, um Fähigkeiten für Reichweiten zu kommunizieren. Zum Beispiel können die Orte von Ladestationen angezeigt werden, um dem Fahrer anzugeben, welche Ladestationen sich basierend auf der aktuellen Ladung in einer erreichbaren Reichweite befinden. Zusätzlich kann die Anzeige der geografischen Karte 300 außerhalb des schattierten Bereichs 308 maskiert werden, damit ein Fahrer nicht durch Anzeige von Kartendaten, die nicht erreichbare geografische Gebiete zeigen, abgelenkt wird. Obwohl zwei Umrisslinien gezeigt werden, kann es weiterhin nützlich sein, eine größere Anzahl von Umrisslinien bereitzustellen, die den verschiedenen Vertrauensniveaus der verfügbaren Reichweite entsprechen.
4 ist ein schematisches Kurvenbild 400, das einem Querschnitt 4-4 in 3 entspricht. Die Linie 402 stellt die Möglichkeit des Ankommens auf der Fahrroute dar. Das Kurvenbild 400 ist stark vereinfacht und als veranschaulichende grafische Darstellung des Modells gedacht. Das Timing und die Häufigkeit des stochastischen Auftretens von Energieabbauereignissen beeinflusst den Energieverbrauch auf der Route. Das Profil ist multimodal und würde oft komplexere Formen als das in 4 gezeigte aufweisen. Obwohl das Profil so gezeigt wird, dass es im Schema in 4 Symmetrie aufweist, versteht es sich ebenfalls, dass der Energieverbrauch variiert, abhängig von der Fahrtrichtung relativ zum aktuellen Ort des Fahrzeugs, basierend auf dem Gelände und auf an geografische Orte gebundene Abbauereignisse. Demzufolge wäre ein Kurvenbild, das die Wahrscheinlichkeit der Ankunft zeigt, wahrscheinlich relativ zum aktuellen Ort asymmetrisch.
Die Linie 404 stellt den aktuellen Ort des Fahrzeugs dar. Wenn das Fahrzeug fährt, wird Energie abgebaut, und die Möglichkeit, weiter zu fahren, wird reduziert. Im Mittelabschnitt 406 der Kurve ist die Ankunftswahrscheinlichkeit sehr hoch und erreicht 100 Prozent. Die äußeren Ränder des Mittelabschnitts 406 werden als die Linien 408 und 410 gezeigt, die der inneren Umrisslinie für hohes Vertrauen der oben erörterten geografischen Karte entsprechen. Wenn das Fahrzeug weiter vom aktuellen Ort wegfährt, häuft sich die Anzahl von stochastischen Energieabbauereignissen. Sowohl die Ankunftswahrscheinlichkeit als auch das Schätzwertvertrauen werden reduziert. In jedem der Außenabschnitte 412 und 414 wird die verkleinerte Ankunftswahrscheinlichkeit mit zugehörigen Vertrauensbändern 416 gezeigt. Es sei angemerkt, dass sich die Spannweite zwischen den Bändern mit zunehmender Streckenlänge vom aktuellen Ort erhöht. Die Außenabschnitte 412 und 414 entsprechen den schattierten Gebieten, die vorher in Bezug auf die geografische Karte erörtert worden sind. An den äußeren Randzonen der Außenabschnitte entsprechen die Linien 418 und 420 dem Band für geringes Vertrauen, das früher in Bezug auf die geografische Karte erörtert worden ist. Im Wesentlichen wird die gesamte, in der Batterie gespeicherte Energie abgebaut, bevor das Fahrzeug an geografischen Orten außerhalb des Bandes für geringes Vertrauen ankommt.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Im Schritt 502 bestimmt die Steuerung den aktuellen Ort des Fahrzeugs. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung GPS-Merkmale einsetzen. Im Schritt 504 fragt die Steuerung externe Quellen auf verfügbare Daten in Bezug auf örtliche Fahrbedingungen ab. Wie oben erörtert wird, können die externen Daten aus anderen Fahrzeugen stammen, die die Geschwindigkeiten anderer Fahrzeuge, Verkehr, Witterung und andere Faktoren in der Nähe des entsprechenden Fahrzeugs angeben. Alternativ kann ein externer Server relevante Fahrdaten an das betrachtete Fahrzeug senden, wie zum Beispiel eine Verkehrsdatenbank oder eine Wetterdatenbank. In wenigstens einer Ausführungsform sind die Daten auf ein örtliches Gebiet innerhalb von M Meilen vom aktuellen Ort beschränkt.
Im Schritt 506 bestimmt die Steuerung die Menge an Energie, die aktuell in der Traktionsbatterie gespeichert ist. In einem Beispiel wird der Ladezustand (SOC) als ein Indikator der in der Batterie gespeicherten Energie verwendet.
Im Schritt 508 wird das das Fahrzeug umgebende Fahrgebiet in eine Reihe von radialen Segmenten zergliedert. Im bereitgestellten Beispiel sind die Segmente von gleicher Breite und entsprechen einem Winkel θ. Im Schritt 510 wird der Winkel θ durch Teilen von 360 Grad in X gleiche Segmente bestimmt. Obwohl die Segmente so beschrieben werden, dass sie gleichmäßig verteilt sind, wird in Betracht gezogen, dass andere Segmentierungstechniken verwendet werden können. Zum Beispiel kann das Gebiet, das das Fahrzeug umgibt, durch die jeweilige Fahrbahngeometrie in der Nähe des aktuellen Orts aufgeteilt werden. Auf diese Weise können gewisse Abschnitte des den aktuellen Ort umgebenden Gebiets mehr oder weniger dichtgelagert sein, abhängig von den tatsächlich verfügbaren Routen.
Jedes der Segmente entspricht einer jeweiligen Route auf der geografischen Karte. Im Schritt 512 wird ein Zähler n auf 1 gesetzt, um die von der Steuerung für die Route in jedem Segment durchgeführten Berechnungen zu berücksichtigen. Im Schritt 514 legt die Steuerung die jeweilige Route fest, die am nächsten zu einem Referenzwinkel gleich n·θ liegt. Weil die örtliche Fahrbahnanordnung wahrscheinlich nicht in einer geraden Linie verläuft, wird die Route n, die der Richtung des Referenzwinkels entspricht, mit dem nächsten verfügbaren Pfad auf Basis der tatsächlichen Fahrbahnanlage übereinstimmen.
Im Schritt 516 prognostiziert die Steuerung das Energieverbrauchsprofil auf der Route n gemäß einem oder mehreren oben erörterten Verfahren. Das Energieverbrauchsprofil basiert auf einer Reihe von Eingaben, die dem Fahrzeug und dem Fahrbahnverlauf entsprechen. Zum Beispiel das prognostizierte Geschwindigkeitsprofil, der Leergewichtsstatus des Fahrzeugs ebenso wie für t, G_e, A, B, und D prognostizierte Profile, die oben in Bezug auf Gleichung (1) erörtert worden sind.
Im Schritt 518 berücksichtigt die Steuerung alle aus externen Quellen aufgenommenen Echtzeitdaten. Die Echtzeitdaten können stochastischer Variation entsprechen, wie zum Beispiel der Verkehrsstatus, der Geschwindigkeitsabweichungen gegenüber dem normalen Verkehrsfluss erzwingen kann, wie zum Beispiel Verkehrsstillstand oder Unfälle. Auch kann ein Witterungsstatus, zu dem wenigstens einer der Werte von Luftdichte, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag und Umgebungstemperatur zählt, an die Steuerung kommuniziert werden, um über Wetterbedingungen an anderen Orten zu informieren. Weiterhin können dynamische Fahrzeug-Fahrzeug-Interaktionen durch V2V-Kommunikation beobachtet werden. Das prognostizierte Energieverbrauchsprofil wird auf Basis der aktuellen Fahrdaten aktualisiert.
Im Schritt 520 bestimmt die Steuerung die weiteste verfügbare Fahrstreckenlänge vom aktuellen Ort auf Basis der in der Batterie gespeicherten Energie und des aktualisierten prognostizierten Energieverbrauchs, der mit dem Fahren auf der Route verknüpft ist. Anfangs wird eine Streckenlänge hoher Gewissheit berechnet, die ein Vertrauen von wenigstens etwa 99 Prozent aufweist. Obwohl dieser Wert als ein beispielhafter Schwellenwert bereitgestellt wird, können andere Wahrscheinlichkeitswerte als ein Schwellenwert hoher Gewissheit geeignet sein.
Im Schritt 522 bestimmt die Steuerung die weitesten verfügbaren Fahrstreckenlängen auf der Route n, die Werten mit weniger Vertrauen entsprechen. Wie oben erörtert wird, kann es nützlich sein, Reichweiten unter Verwendung der Werte geringer Gewissheit zu berechnen, im Gegensatz zu einem einzelnen Wert. In wenigstens einer Ausführungsform bestimmt die Steuerung eine Reichweite von Streckenlängen mit geringer Gewissheit vom aktuellen Ort auf der Route n.
Im Schritt 514 bestimmt die Steuerung, ob alle Segmente des Gebiets, das den aktuellen Ort umgibt, einer Route zugeordnet worden sind. Falls im Schritt 524 der Wert des Zählers n kleiner als die Gesamtanzahl Segmente X ist, inkrementiert die Steuerung n im Schritt 526 durch Erhöhen des vorherigen Werts um eins und kehrt zum Schritt 514 zurück, um das nächste Segment zu analysieren.
Falls im Schritt 524 der Wert des Zählers größer als oder gleich der Gesamtanzahl Segmente X ist, erstellt die Steuerung verschiedene geografische Umrisslinien unter Verwendung der Streckenlängen mit hoher Gewissheit und mit geringer Gewissheit. Im Schritt 528 zeigt die Steuerung eine innere geografische Umrisslinie an, die die Streckenlängen mit hoher Gewissheit über jeder Route n verbindet, wobei sich der Wert von n zwischen eins und bis zur Gesamtanzahl Segmente X bewegt. Die innere Linie für hohes Vertrauen kann eine durchgezogene Linie sein, und das Fahrzeug weist eine im Wesentlichen gewisse Wahrscheinlichkeit auf, unter Verwendung der in der Batterie gespeicherten Energie an geografischen Zielen innerhalb der Umrisslinie anzukommen.
Im Schritt 530 zeigt die Steuerung ein Umrissband an, das die Streckenlängenbereiche mit geringer Gewissheit über jeder Route verbindet, wobei sich der Wert von n zwischen eins und bis zur Gesamtanzahl Segmente X bewegt. Das Umrissband kann eine Breite aufweisen, die einem verknüpften Vertrauensniveau jeder Route n entspricht. Das äußere Band für geringes Vertrauen ist weiter vom aktuellen Ort entfernt und zeigt tendenziell, auf Basis der aktuellen Aufladung, die Randzonen der Fähigkeit des Fahrzeugs zum Fahren von Streckenlängen. Zusätzlich kann das Umrissband eine umgebende Schattierung aufweisen, die das Vertrauen der Streckenlängenreichweiten mit geringer Gewissheit zeigt. Im Schritt 532 kann die Steuerung geografische Bereiche der Karte maskieren, die außerhalb der schattierten Gebiete des Umrissbandes mit geringer Gewissheit liegen.
Das Verfahren 500 kann kontinuierlich durchgeführt werden, um die Reichweitenumrisslinien während des Fahrens zu aktualisieren. Da Fahrzeugbetriebsbedingungen variieren, ebenso wie neue Daten aus externen Quellen aufgenommen werden, wird das Modell aktualisiert. Auf diese Weise wird die geografische Karte mit den letzten verfügbaren Informationen aufgefrischt, und die Umrisslinien können genauer sein.
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. Somit können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Obgleich dies nicht immer explizit dargestellt wird, liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass einer oder mehrere der dargestellten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der jeweiligen, verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt durchgeführt werden können. 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 einer Fahrzeug-, Verbrennungsmotor- und/oder Antriebsstrangsteuerung auf Mikroprozessorbasis ausgeführt wird. Natürlich kann die Steuerlogik als Software, Hardware oder eine Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen, abhängig von der jeweiligen 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, Steuerungen 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 umfassten Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Begriffe sind eher beschreibende als einschränkende Begriffe, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie vorher beschrieben worden ist, 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 Eigenschaften eingegangen werden, um gewünschte Eigenschaften des Gesamtsystems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzungsform abhängig sind. Zu diesen Merkmalen können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebensdauerkosten, Absatzfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. zählen, sind aber nicht darauf beschränkt. Von daher liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich eines oder mehrerer Charakteristika als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen bzw. als Umsetzungsformen nach dem Stand der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für jeweilige Anwendungen erwünscht sein.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen Antriebsstrang mit einer batteriebetriebenen Elektromaschine; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, auf einer geografischen Karte wenigstens eine Umrisslinie anzuzeigen, die auf Basis von in der Batterie gespeicherter Energie und prognostiziertem Energieverbrauch, der auf das Fahren jeder von mehreren möglichen Routen, die am aktuellen Ort beginnen, zurückzuführen ist, eine verfügbare Fahrstreckenlänge ab einem aktuellen Ort angibt, wobei der prognostizierte Energieverbrauch auf Basis von Energieabbauereignissen aktualisiert wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Umrisslinie eine innere Linie hohen Vertrauens umfasst, die wenigstens etwa 99 Prozent Vertrauen darstellt, dass in der Batterie gespeicherte Energie ausreicht, um das Fahrzeug zu geografischen Zielen innerhalb der Linie hohen Vertrauens anzutreiben.
Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die wenigstens eine Umrisslinie ein äußeres Band geringen Vertrauens umfasst, das Vertrauen von etwa 80 Prozent bis etwa 90 Prozent darstellt, dass im Wesentlichen alle in der Batterie gespeicherte Energie abgebaut wird, bevor das Fahrzeug an geografischen Zielen außerhalb des Bandes geringen Vertrauens ankommt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieabbauereignisse eine Änderung eines prognostizierten Geschwindigkeitsprofils auf wenigstens einer der mehreren möglichen Routen beinhalten.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieabbauereignisse einen Status des aerodynamischen Widerstands auf Basis von aus externen Quellen kommunizierten Daten beinhalten.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieabbauereignisse einen Witterungsstatus auf Basis von Luftdichte, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag oder Umgebungstemperatur beinhalten.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieabbauereignisse einen Leergewichtsstatus auf Basis von Fahrzeugmasse, Insassenmasse und Gepäckmasse beinhalten.
System zur Angabe verfügbarer Fahrstreckenlängen, das Folgendes umfasst: ein Karten-Display; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, über das Display wenigstens eine Umrisslinie auszugeben, die verfügbare Ziele umschließt und die ein Erscheinungsmerkmal aufweist, das die Wahrscheinlichkeit, eine Fahrstreckenlänge auf jeder von mehreren Routen zu erreichen, die an einem aktuellen Ort beginnen, wobei die Fahrstreckenlänge auf prognostiziertem Energieverbrauch und in einer Traktionsbatterie gespeicherter Energie basiert.
System nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine Umrisslinie eine innere Umrisslinie umfasst, die Fahrstreckenlängen vom aktuellen Ort angibt, für die es eine Wahrscheinlichkeit gibt, an geografischen Zielen innerhalb der inneren Umrisslinie unter Verwendung der in der Batterie gespeicherten Energie anzukommen, die größer als ein erster Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die wenigstens eine Umrisslinie eine äußere Umrisslinie umfasst, die Fahrstreckenlängen vom aktuellen Ort angibt, für die es eine Wahrscheinlichkeit gibt, an geografischen Zielen außerhalb der äußeren Umrisslinie unter Verwendung der in der Batterie gespeicherten Energie anzukommen, die kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den prognostizierten Energieverbrauch auf Basis von Reisedaten, die aus einer Infrastrukturquelle aufgenommen werden, zu modifizieren.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Steuerung weiterhin dazu programmiert ist, den prognostizierten Energieverbrauch auf Basis von Reisedaten, die aus einem anderen Fahrzeug aufgenommen werden, zu modifizieren.
System nach Anspruch 12, wobei die aus dem anderen Fahrzeug aufgenommenen Reisedaten einen Witterungsstatus, einen Verkehrsstatus, eine Geschwindigkeit eines anderen Fahrzeugs oder einen Fahrweg eines anderen Fahrzeugs umfassen.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der prognostizierte Energieverbrauch auf jeder der mehreren Routen auf prognostizierten Wirkungen des aerodynamischen Widerstands basiert.
System nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der prognostizierte Energieverbrauch auf jeder der mehreren Routen auf Basis von Änderungen eines Witterungsstatus modifiziert wird, der auf Luftdichte, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Niederschlag oder Umgebungstemperatur basiert.
Verfahren zur Fahrzeugreichweitenschätzung, das Folgendes umfasst: Kartieren mehrerer Routen, die an einem aktuellen Ort beginnen; Verorten sowohl von Streckenlängen mit hoher Gewissheit als auch von Streckenreichweiten mit geringer Gewissheit auf jeder der mehreren Routen auf Basis der in einer Traktionsbatterie gespeicherten Energie und des auf jeder Route prognostizierten Energieverbrauchs; Anzeigen von Umrisslinien auf einer Karte, die sich jeweils mit den Streckenlängen mit hoher Gewissheit bzw. mit den Streckenreichweiten mit geringer Gewissheit schneiden; und Anpassen der Umrisslinien als Reaktion auf zufällige Energieabbauereignisse während des Fahrens.
Verfahren nach Anspruch 16, das weiterhin das Maskieren eines geografischen Gebiets der Karte umfasst, das außerhalb der Reichweiten mit geringer Gewissheit liegt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei eine Umrisslinie, die die Streckenreichweiten mit geringer Gewissheit schneidet, ein schattiertes Band enthält, das ein Vertrauensintervall angibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, das weiterhin Überwachen von Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsmustern und Aktualisieren des prognostizierten Energieverbrauchs auf Basis von Änderungen des aerodynamischen Widerstands umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, das weiterhin Anpassen der Umrisslinien auf Basis von Fahrdaten, die aus einem anderen Fahrzeug aufgenommen werden, umfasst.