DE102018108315A1 - Steuersystem für konstante geschwindigkeit eines autonomen fahrzeugs - Google Patents

Steuersystem für konstante geschwindigkeit eines autonomen fahrzeugs Download PDF

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Chen Zhang
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Abstract

Ein Hybridelektrofahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und eine Batterie, die an die Steuerung(en) gekoppelt ist, die konfiguriert ist/sind, um als Reaktion auf ein Signal eines virtuellen Fahrers eine konstante Geschwindigkeit aus einer Vielzahl von Kandidatengeschwindigkeiten vorherzusagen und beizubehalten, um für eine vorhergesagte Strecke und Rad-Antriebs-Leistung einen geringsten Kraftstoffverbrauch und eine minimale Anzahl an Batterieladezyklen aufzuweisen. Eine vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors wird anhand der Rad-Drehmoment-Leistung festgelegt, die erforderlich ist, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, und um das Fahrzeugnebenaggregate und die Batterieladung anzutreiben, sodass der Kraftstoffverbrauch und die Batterieladezyklen über die vorhergesagte Strecke bei der konstanten Geschwindigkeit minimiert sind. Die Steuerung(en) ist/sind konfiguriert, um die vorhergesagte Strecke aus einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren zu generieren, indem ein aktueller Standort erfasst wird und eine Strecke auf offener Straße zwischen dem aktuellen Standort und zumindest einem erfassten und/oder vorbestimmten Wegpunkt identifiziert wird. Die konstante Geschwindigkeit wird ebenfalls bestimmt, indem Fahrtzeiten und Batterieladeentladezyklen für die konstante Geschwindigkeit über die vorhergesagte Strecke evaluiert werden.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren für eine konstante Geschwindigkeit bei autonomen Fahrern für ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV).
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Bei autonomen HEV-Systemen, wie zum Beispiel denjenigen, die teilweise in der Norm J3016 Stufe 3 („bedingte Automatisierung“) und Stufe 4 („hohe Automatisierung“) der Society of Automotive Engineering (SAE) beschrieben werden, kann ein virtueller oder autonomer Fahrer eingeschlossen sein, der verschiedene halbautonome und autonome Vorgänge ermöglicht, darunter zum Beispiel das Beibehalten einer konstanten Geschwindigkeit, während eine festgelegte Strecke zurückgelegt wird. Bisher mussten Fahrzeuginsassen verschiedene Komponenten des Antriebsstrangs konfigurieren, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, während andere HEV-Komponenten und -Systeme neben anderen Vorgängen für die Batterieladung zuständig waren, ohne die Kraftstoffeffizienz und die Batterielade-/entladeeffizienz zu berücksichtigen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Die vorliegende Offenbarung ermöglicht eine verbesserte Kraftstoffeffizienz und Batterieentlade- und -ladezykluseffizienz, indem einem virtuellen Fahrer und anderen Steuern ermöglicht wird, die optimalen Einstellungen für den HEV-Motor und die elektrische Maschine/den Traktionsmotor/den Motor/den Generator und Hochspannungs-(HV)-Batterieladeraten vorherzusagen und anzupassen, während eine gewünschte konstante Geschwindigkeit vorhergesagt, angepasst und beibehalten wird, sodass die optimalen Betriebspunkte (Drehmoment und Drehzahl) des Verbrennungsmotors und des Elektromotors vorhergesagt werden können, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Wenn zum Beispiel das HEV für automatisiertes Fahren aktiviert ist, kann der virtuelle Fahrer Bedarf an konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit und Rad-Drehmoment-Leistung festlegen, der benötigt wird, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten und kann die Anpassung der gewünschten konstanten Geschwindigkeit aktivieren, um die Leistung des Verbrennungsmotors und die Batterieladeleistung zu optimieren, sodass die Kraftstoffeffizienz und die Batterieladeeffizienz verbessert werden.
  • Kraftstoffeffizienzpräferenzen können ebenfalls von dem virtuellen Fahrersystem verwaltet werden, um den Ladedrehmomentbedarf des virtuellen Fahrers, der benötigt wird, um eine gewünschte HV-Batterieladezustands-(SoC)-Spanne während eines solchen Betriebs mit konstanter Geschwindigkeit beizubehalten, zu optimieren, sodass der Kraftstoffverbrauch weiter minimiert wird. Mit der verbesserten Fähigkeit der vorliegenden Offenbarung ist eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb einer Spanne an Geschwindigkeiten vorhersehbar und kann von dem virtuellen Fahrer beibehalten werden, um die Kraftstoffeffizienz zu maximieren, was ermöglicht wird, indem Betriebspunkte für den Verbrennungsmotor und den Traktionsmotor festgelegt werden, welche die konstante Geschwindigkeit in Kombination mit Energiemanagement liefern, das die Leistung des Verbrennungsmotors und der Batterie optimal beibehält, um die HV-Batterie zu laden, während der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors minimiert wird.
  • Ein HEV gemäß der Offenbarung beinhaltet einen Verbrennungsmotor (internal combustion engine - ICE), eine elektrische Maschine / einen Motor/Generator (M/G) und eine Batterie, die an eine oder mehrere Steuerung(en) gekoppelt ist, die konfiguriert sind, um auf ein Signal eines virtuellen Fahrers zu reagieren. Als Reaktion ist/sind die Steuerung(en) konfiguriert, um eine konstante Geschwindigkeit für das HEV und eine vorhergesagte Strecke und eine vorhergesagte Rad-Drehmoment-Leistung sowie Leistung des Verbrennungsmotors und Batterieleistung vorherzusagen und beizubehalten. Die Steuerungen sind auch modifiziert, um eine konstante Geschwindigkeit eines HEV aus einer Vielzahl von Kandidatengeschwindigkeiten vorherzusagen, beizubehalten, abzuleiten und festzulegen, um einen niedrigsten Kraftstoffverbrauch und eine minimale Anzahl an Batterieladezyklen für eine vorhergesagte Rad-Drehmoment-Leistung oder Fahrzeugantriebsleistung über die vorhergesagte Strecke zu haben.
  • Ferner sind die Steuerungen konfiguriert, um eine Leistung des Verbrennungsmotors vorherzusagen, die erforderlich ist, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, um Fahrzeugnebenaggregate anzutreiben und um Batterieleistung zu generieren, die benötigt wird, um eine Laderate für die Batterie zu ermöglichen. Die vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors und Batterieleistung werden von der/den Steuerung(en) für Befehle an den Verbrennungsmotor und M/G verwendet, und sind derart abgeleitet und angepasst, dass der Kraftstoffverbrauch und die Batterieladezyklen über die vorhergesagte Strecke minimiert sind. Die vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors wird anhand der Rad-Drehmoment-Leistung festgelegt, die erforderlich ist, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, und die Leistung, die benötigt wird, um das Fahrzeugnebenaggregate und die Batterieladung anzutreiben, sodass der Kraftstoffverbrauch und die Batterieladezyklen über die vorhergesagte Strecke bei der konstanten Geschwindigkeit minimiert sind. Die Steuerung(en) ist/sind konfiguriert, um die vorhergesagte Strecke aus einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren zu generieren, indem ein aktueller Standort erfasst wird und eine Strecke auf offener Straße zwischen dem aktuellen Standort und zumindest einem erfassten und/oder vorbestimmten Wegpunkt identifiziert wird. Die konstante Geschwindigkeit wird auch vorhergesagt und beibehalten, indem Fahrtzeiten und Batterielade-/entladezyklen für die konstante Geschwindigkeit über die vorhergesagte Strecke evaluiert werden.
  • Die Steuerung(en) ist/sind auch konfiguriert, um die vorhergesagte Strecke anhand eines oder mehrerer von einer erfassten aktuellen Position des HEV und animierten Kartensensoren, die Straßeninformationen für die aktuellen und vorhergesagten zukünftigen HEV-Standorte festlegen, empfangen, speichern, zu generieren. Die Steuerung(en) und/oder die animierten Kartensensoren erfasst/erfassen auch eine Strecke auf offener Straße anhand der Straßeninformationen, die keine identifizierten, ausgewählten und/oder erfassbaren Wegpunkte aufweisen, wie zum Beispiel identifizierte/ausgewählte Wegpunkstandorte, Kreuzungen und andere Straßenhindernisse, die wahrscheinlich erfordern, dass das HEV eine konstante Geschwindigkeit beendet. Die Steuerung(en) und/oder die animierten Kartensensoren kann/können auch einen distalen Wegpunkt der Strecke auf offener Straße vorhersagen, wobei der distale Wegpunkt ein beliebiger der erwähnten wahrscheinlichen Standorte sein kann, bei denen die konstante Geschwindigkeit vor einer Geschwindigkeitsänderung oder einem Anhalten beendet wird.
  • Der Sensor der aktuellen Position, wie zum Beispiel ein Empfänger eines globalen Positionierungssystems (global positioning system - GPS), ein animierter Kartensensor und/oder die Steuerung(en) ist/sind ferner konfiguriert, um eine Vielzahl von konstanten Geschwindigkeiten aus einer Spanne an Geschwindigkeiten zu generieren, die für die vorhergesagte Strecke verfügbar sein können. Die Spanne an Geschwindigkeiten kann aufgestellte Geschwindigkeitsbegrenzungen beinhalten, die in den Straßeninformationen enthalten sind. Die generierte Vielzahl von Geschwindigkeiten ist eine eingeklammerte Gruppe aus einigen möglichen konstanten Geschwindigkeiten, wobei einige etwas geringer und andere etwas höher sind, die für jede der aufgestellten Geschwindigkeitsbegrenzungen akzeptabel wären. Die Steuerungen sind auch konfiguriert, um jeweilige Fahrtzeiten für jede aus der Vielzahl von konstanten Geschwindigkeiten zu generieren und um für jede Fahrtzeit und konstante Geschwindigkeit eine jeweilige Leistung des Verbrennungsmotors zu bestimmen, die erforderlich ist, um jede der konstanten Geschwindigkeiten beizubehalten, und in Abhängigkeit von einem oder mehreren von dem Luftwiderstand und dem Rollwiderstand des HEV die Straßensteigung über die vorhergesagte Strecke und gleichzeitig HEV-Nebenaggregatslasten, die wahrscheinlich erforderlich sind, während der virtuelle oder automatisierte Fahrer die konstante Geschwindigkeit beibehält.
  • Eine Vielzahl von Batterieladezyklen und Kandidatenzyklen kann von der/den Steuerung(en) unter Verwendung von jeder der jeweiligen Fahrtzeiten ebenfalls vorhergesagt werden. Die vorhergesagten Batterieladezyklen und Kandidaten sind diejenigen, die erforderlich sind, damit das HEV die vorhergesagte Strecke fährt, und den Steuerungen zu ermöglichen, die Batterie anzupassen und die erforderliche positive Batterieleistung für den Antrieb über bestimmte Segmente der vorhergesagten Strecken zu liefern, und um den ICE und M/G oder die elektrische Maschine anzupassen, um die Batterie aufzuladen und negative Batterieleistung nach Bedarf zu generieren, während auch die erforderliche Leistung des Verbrennungsmotors für den Antrieb produziert wird. Die Steuerung(en) ist/sind auch konfiguriert, um eine Vielzahl von Leistungen des Verbrennungsmotors vorherzusagen, die für jeden von den Batterieladezyklen (negative Batterieleistung) und der erforderlichen Leistung des Verbrennungsmotors erforderlich sind, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten. Mit diesen vorhergesagten Parametern ist/sind die Steuerung(en) dann konfiguriert und dazu in der Lage, eine Vielzahl von Kraftstoffverbrauch für jede vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors aus der Vielzahl unter Verwendung spezifischer Kraftstoffverbrauchsraten aus einer Kraftstoffverbrauchskarte, wie zum Beispiel einer bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte, festzulegen.
  • Danach wird die konstante Geschwindigkeit aus der Vielzahl von konstanten Geschwindigkeiten, die den geringsten Kraftstoffverbrauch und die minimale Anzahl an Batterieladezyklen aus der jeweiligen Vielzahl aufweist, von der/den Steuerung(en) vorhergesagt, beibehalten, angepasst oder festgelegt. In einer beliebigen der vorhergehenden Konfigurationen ist/sind die Steuerung(en) auch angeordnet, um die vorhergesagte Strecke aus einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren zu generieren, indem ein aktueller Standort erfasst wird, und weiter, indem eine Strecke auf offener Straße zwischen dem aktuellen Standort und zumindest einem vorbestimmten Wegpunkt identifiziert wird. Solch ein vorbestimmter Wegpunkt kann durch einen Benutzer über den animierten Kartensensor und/oder verwandte Navigationssysteme des HEV identifiziert oder ausgewählt werden.
  • Jede der vorhergehenden Variationen der Offenbarung zieht auch Verfahren für den Betrieb des HEV in Betracht, die zum Beispiel das Vorhersagen, Beibehalten oder Festlegen der konstanten Geschwindigkeit aus der Vielzahl durch die Steuerung(en) als Reaktion auf das Signal eines virtuellen Fahrers beinhalten. Wie zuvor wird die konstante Geschwindigkeit, die den geringsten Kraftstoffverbrauch und die minimale Anzahl an Batterieladezyklen für die vorhergesagte Strecke und Rad-Drehmoment-Leistung aufweist, von der/den Steuerung(en) vorhergesagt, beibehalten. Ferner beinhaltet der Schritt des Vorhersagens/Beibehaltens durch die Steuerung das Verwenden der vorhergesagten Leistung des Verbrennungsmotors, die für die konstante Geschwindigkeit, die Fahrzeugnebenaggregate, die Batterieleistung und eine Laderate über die vorhergesagte Strecke erforderlich ist.
  • Die Verfahren beinhalten ferner das Erstellen der vorhergesagten Strecke aus einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren durch die Steuerung(en), indem ein aktueller Standort erfasst wird und anhand der animierten Kartensensoren eine Strecke auf offener Straße zwischen dem aktuellen Standort und zumindest einem vorbestimmten Wegpunkt identifiziert wird. Zusätzlich beinhaltet die Offenbarung auch, durch die Steuerung(en), das Erstellen der Vielzahl von konstanten Geschwindigkeiten aus einer Spanne an Geschwindigkeiten, die für die vorhergesagte Strecke verfügbar sind, wobei die Spanne an Geschwindigkeiten aus dem einen oder den mehreren von Position und animierten Kartensensoren festgelegt ist, und das Erstellen jeweiliger Fahrtzeiten für jede aus der Vielzahl von konstanten Geschwindigkeiten, und um für jede Fahrtzeit und konstante Geschwindigkeit aus der Vielzahl für die konstante Geschwindigkeit eine jeweilige erforderliche Fahrerleistung oder Rad-Drehmoment-Leistung und Leistung des Verbrennungsmotors und Batterieleistung, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, und in Abhängigkeit von Luftwiderstand und Rollwiderstand die Straßenneigung und gleichzeitig Nebenaggregatslasten neben anderen Parametern zu bestimmen.
  • Die Steuerung(en) der Verfahren beinhaltet/beinhalten auch das Vorhersagen einer Vielzahl von Batterieladezyklen und Zykluskandidaten unter Verwendung jeder jeweiligen Fahrtzeit, die erforderlich sind, um dem M/G zu ermöglichen, die jeweilige erforderliche Fahrerleistung oder Rad-Drehmoment-Leistung (Antriebsleistung des Fahrzeugs), Batterieleistung und Leistung des Verbrennungsmotors für die konstante Geschwindigkeit zu liefern, und das Vorhersagen/Festlegen/Identifizieren der geringsten Anzahl an Batterieladezyklen aus der Vielzahl. Ebenso ermöglicht ist das Vorhersagen einer Vielzahl von Leistungen des Verbrennungsmotors, die für jede Batterieleistung benötigt werden und eines Batterieladezyklus, der benötigt wird, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, und das Festlegen einer Vielzahl von Kraftstoffverbrauch für jede vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors aus der Vielzahl, abgeleitet von und unter Verwendung von spezifischen Kraftstoffverbrauchsraten, wie zum Beispiel denjenigen von einer bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte, und das Vorhersagen/Beibehalten der konstanten Geschwindigkeit, die aus der Vielzahl den geringsten Kraftstoffverbrauch aufweist.
  • Diese Kurzdarstellung der Umsetzungen und Konfigurationen der HEVs und beschriebenen Komponenten und Systeme stellt eine Auswahl von beispielhaften Umsetzungen, Konfigurationen und Anordnung in einer vereinfachten und weniger technisch detaillierten Anordnung vor, und solche sind ferner nachstehend in der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Veranschaulichungen und Zeichnungen sowie den darauffolgenden Patentansprüchen ausführlicher beschrieben.
  • Es ist weder beabsichtigt, dass diese Kurzdarstellung zentrale oder wesentliche Merkmale der beanspruchten Technik identifiziert, noch ist beabsichtigt, dass sie als Hilfsmittel bei der Bestimmung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands herangezogen wird. Die hier erörterten Merkmale, Funktionen, Fähigkeiten und Vorteile können unabhängig voneinander in verschiedenen beispielhaften Umsetzungen erreicht werden oder in noch anderen beispielhaften Umsetzungen kombiniert werden, wie es hier an anderer Stelle genauer beschrieben ist und was zudem für den einschlägigen Fachmann unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die folgenden Zeichnungen nachvollzogen werden kann.
  • Figurenliste
  • Ein umfassenderes Verständnis der beispielhaften Umsetzungen der vorliegenden Offenbarung kann durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung und die Patentansprüche abgeleitet werden, wenn diese gemeinsam mit den folgenden Figuren betrachtet werden, in denen sich gleiche Bezugszeichen in allen Figuren auf ähnliche oder identische Elemente beziehen. Die Figuren und Anmerkungen darin werden zur Erleichterung des Verständnisses der Offenbarung bereitgestellt, ohne die Breite, den Schutzumfang, den Geltungsbereich oder die Anwendbarkeit der Offenbarung einzuschränken. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu.
    • 1 ist eine Veranschaulichung eines Hybridelektrofahrzeugs und seiner Systeme, Komponenten, Sensoren, Aktoren und Betriebsverfahren;
    • 2 veranschaulicht bestimmte Leistungsaspekte der Offenbarung, die in 1 dargestellt sind, wobei Komponenten zur Veranschaulichung entfernt und neu angeordnet wurden;
    • 3 veranschaulicht zusätzliche Aspekte und Fähigkeiten des Fahrzeugs und der Systeme und Verfahren aus 1 und 2 zu Zwecken der weiteren Veranschaulichung; und
    • 4 stellt andere Aspekte dar und beschreibt Beispiele und Verfahrensschritte, die andere Betriebsfähigkeiten der Offenbarung aus 1, 2 und 3 darstellen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen umgesetzt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hierin offenbarten konkreten strukturellen und funktionellen Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielseitige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
  • Der Durchschnittsfachmann sollte verstehen, dass verschiedene Merkmale, Komponenten und Prozesse, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen, Komponenten und Prozessen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen herzustellen, die dem Fachmann ersichtlich sein sollten, aber unter Umständen nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Bei den Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen handelt es sich um repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein und sollten ohne Weiteres im Bereich des Fachwissens, der Fertigkeiten und Fähigkeiten derer liegen, die auf den relevanten Fachgebieten tätig sind.
  • Nun wird auf die verschiedenen Figuren und Veranschaulichungen und 1, 2, 3 und 4 und insbesondere nun auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 100 zeigt und repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten des HEV 100 veranschaulicht. Die physische Anordnung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs 100 kann variieren. Das Fahrzeug 100 beinhaltet eine Kraftübertragung 105, die einen Antriebsstrang 110 aufweist, der einen Verbrennungsmotor (ICE) 115 und eine elektrische Maschine oder einen Elektromotor-Startergenerator (M/G) 120 beinhaltet, die beide mechanische und elektrische Leistung und Drehmoment generieren, um das Fahrzeug 100 anzutreiben und HEV-Systeme und -Komponenten anzutreiben. Der Motor 115 ist ein durch Benzin, Diesel, Biokraftstoff, Erdgas oder einen alternativen Kraftstoff angetriebener Motor oder eine Brennstoffzelle, der bzw. die zusätzlich zu anderen Formen von Elektro-, Kühl-, Heiz-, Vakuum-, Druck- und Hydraulikleistung mittels Fahrzeug, Frontend-Motornebenaggregaten und anderen Komponenten wie hier an anderer Stelle beschrieben ein Ausgangsdrehmoment generiert. Der Motor 115 ist mit einer Ausrückkupplung 125 an die elektrische Maschine oder den M/G 120 gekoppelt. Der Motor 115 generiert derartige Leistung und zugehöriges Motorausgangsdrehmoment zur Übertragung an den M/G 120, wenn die Ausrückkupplung 125 mindestens teilweise eingekuppelt ist.
  • Der M/G 120 kann ein beliebiger einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen sein und zum Beispiel ein permanent erregter Synchronmotor, Stromgenerator und Motorstarter 120 sein. Wenn die Ausrückkupplung 125 zum Beispiel mindestens teilweise eingekuppelt ist, können Leistung und Drehmoment von dem Motor 115 an den M/G 120, um den Betrieb als elektrischer Generator zu ermöglichen, und an andere Komponenten des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Auf ähnliche Weise kann der M/G 120 bei Fahrzeugen, die einen unabhängigen Motorstarter 135 beinhalten oder nicht, als Starter für den Motor 115 betrieben werden, wenn die Ausrückkupplung 125 teilweise oder vollständig eingekuppelt ist, um Leistung und Drehmoment über Ausrückkupplungsantriebswellen 130 an den Motor 115 zu übertragen, um den Motor 115 zu starten.
  • Ferner kann der M/G oder die elektrische Maschine 120 den Motor 115 in einem „Hybridelektromodus“ oder einem „elektrisch unterstützten Modus“ durch das Übertragen von zusätzlicher positiver Antriebsleistung und zusätzlichem Drehmoment an die Antriebswellen 130 und 140 unterstützen. Zudem kann der M/G 120 in einem rein elektrischen Modus betrieben werden, in dem der Motor 115 durch die Ausrückkupplung 125 entkoppelt und abgeschaltet wird, was ermöglicht, dass der M/G 120 positives oder negatives Drehmoment an die M/G-Antriebswelle 140 zum Vorwärts- und Rückwärtsantrieb des HEV 100 überträgt. Im Generatormodus kann dem M/G 120 zudem befohlen werden, negative(s) Drehmoment oder Leistung herzustellen und dadurch Elektrizität zum Laden von Batterien und Antreiben von elektrischen Systemen und Komponenten des Fahrzeugs zu generieren, während der Motor 115 Antriebsleistung für das Fahrzeug 100 generiert. Der M/G 120 kann zudem Nutzbremsen durch Umwandlung von kinetischer Rotationsenergie aus dem Antriebsstrang 110 und/oder den Rädern 154 während der Verzögerung in regenerierte elektrische Energie zur Speicherung in einer oder mehreren Batterien 175, 180 ermöglichen, was nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
  • Die Ausrückkupplung 125 kann ausgekuppelt werden, um zu ermöglichen, dass der Motor 115 unabhängig anhält oder läuft, um Fahrzeug- und Motornebenaggregate anzutreiben, während der M/G 120 Antriebsleistung und Drehmoment generiert, um das Fahrzeug 100 über eine M/G-Antriebswelle 140, Drehmomentwandlerantriebswelle 145 und Getriebeabtriebswelle 150 anzutreiben. In anderen Anordnungen können sowohl der Motor 115 als auch der M/G 120 betrieben werden, wenn die Ausrückkupplung 125 vollständig oder teilweise eingekuppelt ist, um das Fahrzeug 100 zusammenwirkend durch die Antriebswellen 130, 140, 150, ein Differential 152 und Räder 154 anzutreiben. Die Kraftübertragung 105 kann ferner modifiziert werden, um Nutzbremsen von einem oder mehreren oder beliebigen Rad/Rädern 154 unter Verwendung einer auswählbaren und/oder steuerbaren Differenzmomentkapazität zu ermöglichen.
  • Die Antriebswelle 130 des Motors 115 und M/G 120 kann eine kontinuierliche, einzelne Durchgangswelle sein, die Teil der M/G-Antriebswelle 140 und mit dieser einstückig ist, oder für Antriebsstränge 110, die Konfigurationen mit mehreren in Reihe oder anderweitig gekoppelten M/G 120 beinhalten, eine separate, unabhängige Antriebswelle 130 sein, die dazu konfiguriert sein kann, sich unabhängig von der M/G-Antriebswelle 140 zu drehen. Das Schema aus 1 zieht zudem alternative Auslegungen mit mehr als einem Motor 115 und/oder M/G 120 in Betracht, die von den Antriebswellen 130, 140 versetzt sein können und bei denen einer oder mehrere der Motoren 115 und M/Gs 120 in Reihe und/oder parallel an anderer Stelle in der Kraftübertragung 105 positioniert sind. Die Kraftübertragung 105 und der Antriebsstrang 110 beinhalten zudem ein Getriebe 160, das einen Drehmomentwandler (torque convertor - TC) 155 beinhaltet, der den Motor 115 und M/G 120 des Antriebsstrangs 110 mit einem und/oder an ein Getriebe 160 koppelt. Der TC 155 kann ferner eine Überbrückungskupplung und ein Kupplungsschloss 157 beinhalten.
  • Der Antriebsstrang 110 und/oder die Kraftübertragung 105 beinhalten ferner eine oder mehrere Batterien 175, 180. Eine oder mehrere derartige Batterien können eine Gleichstrombatterie oder -batterien 175 mit höherer Spannung sein, die in Bereichen von etwa 48 bis 600 Volt und mitunter zwischen etwa 140 und 300 Volt oder mehr oder weniger betrieben wird/werden und die dazu verwendet wird/werden, Leistung für den M/G 120 und während des Nutzbremsens sowie für andere Komponenten und Nebenaggregate des Fahrzeugs zu speichern und zuzuführen. Andere Batterien können (eine) Gleichstrombatterie(n) 180 mit niedrigerer Spannung sein, die in dem Bereich zwischen etwa 6 und 24 Volt oder mehr oder weniger betrieben wird/werden und die dazu verwendet wird/werden, Leistung für den Starter 135 zum Starten des Motors 115 sowie für andere Komponenten und Nebenaggregate des Fahrzeugs zu speichern und zuzuführen.
  • Die Batterien 175, 180 sind durch verschiedene mechanische und elektrische Schnittstellen und Fahrzeugsteuerungen, wie sie hier an anderer Stelle beschrieben sind, jeweils an den Motor 115, M/G 120 und das Fahrzeug 100 wie in 1 dargestellt gekoppelt. Die Hochspannungs-M/G-Batterie 175 ist zudem durch eines oder mehrere von einem Elektromotorsteuermodul (motor control module - MCM), einem Batteriesteuermodul (battery control module - BCM) und/oder Leistungselektronik 185, die Leistungswechselrichter beinhalten können und dazu konfiguriert sind, durch die Hochspannungsbatterie (high voltage battery - HV-Batterie) 175 für den M/G 120 bereitgestellte Gleichstromleistung (direct current - DC) zu konditionieren, an den M/G 120 gekoppelt. MCM/BCM/Leistungselektronik 185 sind zudem dazu ausgelegt, DC-Batterieleistung in Einzelphasen- und Mehrphasen-, wie zum Beispiel Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) umzuwandeln, wie es typischerweise erforderlich ist, um die elektrische Maschine oder den M/G 120 anzutreiben.
  • MCM/BCM/Leistungselektronik 185 sind zudem dazu ausgelegt, eine oder mehrere Batterien 175, 180 mit Energie aufzuladen, die durch den M/G 120 und/oder Komponenten des Frontend-Nebenaggregatantriebs generiert wird, und bei Bedarf anderen Fahrzeugkomponenten Leistung zuzuführen.
  • Als ein weiteres Beispiel können verschiedene andere Funktionen, Aktoren und Komponenten des Fahrzeugs durch die Steuerungen innerhalb der Fahrzeugsysteme und -komponenten gesteuert werden und können Signale von anderen Steuerungen, Sensoren und Aktoren empfangen, die zu Zwecken der Veranschaulichung, jedoch nicht der Einschränkung, Zeitpunkt und Rate und Dauer der Kraftstoffeinspritzung, Drosselventilposition, Zündzeitpunkt der Zündkerze (für fremdgezündete Verbrennungsmotoren), Zeitpunkt und Dauer der Einlass-/Auslassventilansteuerung, Komponenten für Front-End-Nebenaggregatantriebe (front-end accessory drive - FEAD), Getriebeölpumpen, einen FEAD-Alternator oder Generator, ein M/G 120, Hoch- und Niedrigspannungsbatterien 175, 180 und verschiedene Sensoren für Batterieaufladung oder -entladung (einschließlich Sensoren zum Ableiten, Vorhersagen oder Festlegen der Maximalladung, des Ladungszustands (state of charge - SOC) und der Leistungsabgabegrenzen), Temperaturen, Spannungen, Stromstärken und Batterieentladungsleistungsgrenzen, Kupplungsdrücke für Ausrückkupplung 125, Überbrückungs-/Anfahrkupplung 157, TC 155, Getriebe 160 und andere Komponenten beinhalten können.
  • Sensoren, die mit den Steuerungen und CAN 210 kommunizieren, können als weiteres Beispiel unter anderem den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenstellung oder das Profilzündungsmess-(profile ignition pickup - PIP-)Signal, die Verbrennungsmotordrehzahl oder Umdrehungen pro Minute (U/min), die Raddrehzahlen (wheel speed - WS1, WS2 usw.), die Fahrzeuggeschwindigkeitsmessung (vehicle speed sensing - VSS), die Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT), den Druck im Ansaugkrümmer (manifold air pressure - MAP), die Gaspedalpositionsmessung (pedal position sensing - PPS), die Bremspedalpositionsmessung (brake pedal position sensing-BPS), die Zündschalterstellung (IGN), die Drosselklappenstellung (throttle valve position-TP), die Umgebungslufttemperatur (TMP) und Temperaturen der Komponenten und in der Fahrgastkabine/-zelle, den Luftdruck, das Motor- und Wärmemanagementsystem und Verdicher- und Kühlerdruck und -temperaturen, Pumpenflussraten und Druck und Vakuum, den Sauerstoffgehalt im Abgas (exhaust gas oxygen - EGO) oder die Konzentration oder den Gehalt eines anderen Bestandteils des Abgases, den Ansaugluftmassenstrom (mass air flow-MAF), den Gang, die Übersetzung oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (transmission oil temperature - TOT), die Drehzahl der Getriebeturbine (turbine speed - TS), den Status der Drehmomentwandlerüberbrückungskupplung 157 (torque convertor clutch-TCC), den Abbrems- oder Gangwechselmodus (MDE) ermitteln oder anzeigen.
  • Unter weiterer Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeug 100 ferner zusätzlich zu dem/der MCM/BCM/Leistungselektronik 185 eine oder mehrere Steuerungen und Rechenmodule und -systeme, die eine Vielfalt von Fahrzeugfähigkeiten ermöglichen. Zum Beispiel können in dem Fahrzeug 100 ein Karosseriesteuermodul und/oder eine Karosseriesystemsteuerung wie zum Beispiel eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 200 und ein Fahrzeugrechensystem (vehicle computing system - VCS) und eine -steuerung 205 integriert sein, die mit dem MCM/BCM 185, anderen Steuerungen und einem Fahrzeugnetzwerk, wie etwa einem Controller Area Network (CAN) 210, und einem größeren Fahrzeugsteuersystem und anderen Fahrzeugnetzwerken, die andere mikroprozessorbasierte Steuerungen beinhalten, wie sie hier an anderer Stelle beschrieben sind, in Kommunikation stehen. Das CAN 210 kann zudem zusätzlich zu Kommunikationsverbindungen zwischen Steuerungen, Sensoren, Aktoren und Fahrzeugsystemen und -komponenten Netzwerksteuerungen beinhalten.
  • Während das MCM/BCM 185, die VSC 200 und das VCS 205 hier zu Beispielzwecken als diskrete einzelne Steuerungen veranschaulicht sind, können sie andere Steuerungen und andere Sensoren, Aktoren, Signale und Komponenten, die Teil der größeren HEV- und Steuersysteme und internen und externen Netzwerke sind, steuern, durch diese gesteuert werden, Signale zu und von diesen kommunizieren und Daten mit diesen austauschen. Die in Verbindung mit (jeder) beliebigen konkreten mikroprozessorbasierten Steuerung(en), die hier in Betracht gezogen wird/werden, beschriebenen Fähigkeiten und Auslegungen können zudem in einer oder mehreren anderen Steuerungen ausgeführt sein und über mehr als eine Steuerung verteilt sein, sodass mehrere Steuerungen einzeln, gemeinsam, in Kombination und zusammenwirkend eine derartige Fähigkeit und Konfiguration ermöglichen. Dementsprechend soll sich eine Nennung „einer Steuerung“ oder „der Steuerung(en)“ auf derartige Steuerungen in der Konnotation sowohl des Singulars als ebenfalls des Plurals sowie einzeln, gemeinsam und in verschiedenen geeigneten zusammenwirkenden und verteilten Verarbeitungs- und Steuerkombinationen beziehen.
  • Ferner soll Kommunikation über das Netzwerk und CAN 210 das Reagieren auf, Teilen, Übertragen und Empfangen von Befehlen, Signalen, Daten, Steuerlogik und Informationen zwischen Steuerungen und Sensoren, Aktoren, Steuereinrichtungen und Fahrzeugsystemen und -komponenten beinhalten. Die Steuerungen kommunizieren mit einer oder mehreren steuerungsbasierten Eingabe-/Ausgabe-(E/A-)Schnittstellen, die als einzelne integrierte Schnittstellen umgesetzt sein können, die eine Kommunikation von Rohdaten und Signalen und/oder Konditionierung, Verarbeitung und/oder Umwandlung von Signalen, Kurzschlussschutz, Schaltkreisisolierung und ähnliche Fähigkeiten ermöglichen. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmwarevorrichtungen, Steuerungen und Ein-Chip-Systeme verwendet werden, um bestimmte Signale während der Kommunikation und vor und nach deren Kommunikation vorzukonditionieren und vorzuverarbeiten.
  • In weiteren Veranschaulichungen können das bzw. die MCM/BCM 185, VSC 200, VCS 205, CAN 210 und andere Steuerungen einen oder mehrere Mikroprozessoren oder Hauptprozessoren (central processing unit - CPU) in Kommunikation mit verschiedenen Arten von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien beinhalten. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können flüchtige und nichtflüchtige Speicherung in Festwertspeicher (read-only memory - ROM), Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM) und nichtflüchtigem Speicher oder Keep-Alive-Speicher (NVRAM oder KAM) beinhalten. NVRAM oder KAM ist ein Dauerspeicher oder nichtflüchtiger Speicher, der dazu verwendet werden kann, verschiedene Befehle, ausführbare Steuerlogik und -anweisungen sowie Code, Daten, Konstanten, Parameter und Variablen zu speichern, die zum Betreiben des Fahrzeugs und der Systeme notwendig sind, während das Fahrzeug und die Systeme und Steuerungen und CPUs abgeschaltet oder von der Stromzufuhr getrennt sind. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung einer Reihe von bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbare Festwertspeicher), EPROMs (elektronische PROM), EEPROMs (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder anderen elektronischen, magnetischen, optischen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern und Kommunizieren von Daten in der Lage sind.
  • Das Augenmerk wird erneut auf 1 gerichtet, in der das Fahrzeug 100 zudem beinhalten kann, dass es sich bei dem VCS 205 um das On-Board-Fahrzeugrechensystem SYNC handelt, das durch die Ford Motor Company hergestellt wird (siehe zum Beispiel US-Pat. Nr. 9,080,668 ). Das Fahrzeug 100 kann zudem eine bzw. ein Antriebsstrangsteuereinheit/-modul (powertrain control unit/module - PCU/PCM) 215 beinhalten, die bzw. das an die VSC 200 oder eine andere Steuerung gekoppelt ist und an das CAN 210 und den Motor 115 und den M/G 120 gekoppelt ist, um jede Antriebsstrangkomponente zu steuern. Ein Motorsteuermodul (engine control module - ECM) oder eine Motorsteuereinheit (engine control unit - ECU) oder ein Energieverwaltungssystem (energy management system - EMS) 220 kann ebenfalls so beinhaltet sein, dass es bzw. sie jeweils integrierte Steuerungen aufweist und mit dem CAN 210 in Kommunikation steht und an den Motor 115 und die VSC 200 in Zusammenwirkung mit der PCU 215 und anderen Steuerungen gekoppelt ist.
  • Die Offenbarung beinhaltet auch in einer beliebigen der verschiedenen Steuerungen und/oder als eine andere spezifische Steuerung ein virtuelles Fahrersystem (virtual driver system - VDS) 225, das konfiguriert ist, um verschiedene Fähigkeiten des unterstützenden Fahrens zu ermöglichen, die zum Beispiel diejenigen beinhalten können, die teilweise in der Norm J3016 Stufe 3 („bedingte Automatisierung“) und Stufe 4 („hohe Automatisierung“) der Society of Automotive Engineering (SAE) in Betracht gezogen und beschrieben sind. Diese Beispiele für das VDS 225 ziehen einen autonomen und/oder virtuellen Fahrer in Betracht, der Fähigkeiten des unterstützenden Fahrens ermöglicht, sowie halbautonome und autonome Vorgänge, darunter zum Beispiel das Beibehalten einer konstanten Geschwindigkeit (constant-speed-CS), während eine festgelegte Strecke zurückgelegt wird.
  • In diesen Konfigurationen und Variationen verwalten und steuern VSC 200, VCS 205, VDS 225 und andere Steuerungen zusammenwirkend die Fahrzeugkomponenten und anderen Steuerungen, Sensoren und Aktoren. Zum Beispiel können die Steuerungen Steuerbefehle,-logik und -anweisungen sowie Code, Daten, Informationen und Signale an den Motor 115, die Ausrückkupplung 125, den M/G 120, den TC 155, das Getriebe 160, die Batterien 175, 180 und das bzw. die MCM /BCM/Leistungselektronik 185 und andere Komponenten und Systeme und/oder von diesen kommunizieren. Die Steuerungen können zudem andere Fahrzeugkomponenten, die dem Fachmann bekannt sind, steuern und mit diesen kommunizieren, wenngleich diese nicht in den Figuren gezeigt sind. Die Ausführungsformen des Fahrzeugs 100 in 1 stellen zudem beispielhafte Sensoren und Aktoren in Kommunikation mit dem Fahrzeugnetzwerk und CAN 210 dar, die Signale zu der VSC 200, dem VCS 205 und anderen Steuerungen übertragen und von diesen empfangen können.
  • In weiteren Beispielen kann das Fahrzeug 100 einen Gaspedalpositions- und -bewegungssensor 230, einen Bremspedalpositions- und -bewegungssensor 235 und andere Fahrersteuerungen 240 beinhalten, die Lenkradpositions- und -bewegungssensoren, Fahrerblinkerpositionssensoren, vom Fahrer auswählbare Fahrzeugleistungseinstellungsprofile und -parameter und vom Fahrer auswählbare Betriebsmodussensoren und Profilparameter und -einstellungen beinhalten können. Ferner kann das Fahrzeug 100 ein VCS 205 aufweisen, das mit einem oder mehreren Kommunikations-, Navigations- und anderen Sensoren konfiguriert ist, wie etwa ein Fahrzeug-mit-Fahrzeug-Kommunikationssystem (vehicle to vehicle - V2V) 245 und ein straßenseitige Infrastruktur-mit-Fahrzeug-Kommunikationssystem (infrastructure to vehicle - I2V) 250, ein LIDAR/SONAR-System (light, radar, and/or sound detection and ranging - optische, Radar- und/oder akustische Fernmessung) und/oder ein Videokamerasystem zum Abbilden der straßenseitigen näheren Umgebung und zur Hinderniserfassung 255, ein GPS oder globales Positionierungssystem 260 und ein System zum Anzeigen und Erfassen von Navigation und animierten Karten 265. Das VCS 205 kann mit der VSC 200, VDS 225 und anderen Steuerungen parallel, in Reihe und verteilt zusammenwirken, um das Fahrzeug 100 als Reaktion auf Sensor- und Kommunikationssignale, die durch diese Fahrzeugsysteme und - komponenten identifiziert, eingerichtet, an diese kommuniziert und von diesen empfangen wurden, zu verwalten und zu steuern.
  • Das HEV 100 der vorliegenden Offenbarung ermöglicht auch, dass das VDS 225 unter Fahrumständen mit konstanter Geschwindigkeit über eine Strecke auf offener Straße bestimmte Fähigkeiten des unterstützenden Fahrens steuert, welche die Kraftstoffeffizienz sowie die Effizienz des Batterieentlade- und -ladezyklus verbessern können. Der durch das VDS 225 und andere Steuerungen aktivierte virtuelle Fahrer ist konfiguriert, um die optimale Leistung für den Verbrennungsmotor 115 und die elektrische Maschine / den Motor/Generator (M/G) 120 des HEV zu bestimmen und anzupassen und Einstellungen der Rad-Drehmoment-Leistung (WT, 1, 3, wobei der mit WT markierte Pfeil Räder darstellt, die sich als Reaktion auf Rad-Drehmoment-Leistung drehen) und Hochspannungs-(HV)-Laderaten der Batterie 175 oder Batterieleistung und Batterieladezustand (state-of-charge - SoC) neben anderen Fähigkeiten für solche Streckenkonfigurationen mit konstanter Geschwindigkeit auszugeben.
  • Unter anhaltender Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren und nun auch mit spezifischer Berücksichtigung von 1, 2 und 3 beinhaltet das HEV 100 gemäß der Offenbarung den ICE 115, den M/G 120 und die HV-Batterie 175, die an eine oder mehrere Steuerung(en) gekoppelt ist, wie zum Beispiel VSC 200, VCS 205 und VDS 225, die konfiguriert sind, um ein Signal eines virtuellen Fahrers (VS) 270 zu generieren und darauf zu reagieren, das einen virtuellen Fahrer initiieren kann, der unterstützende, halbautonome und/oder autonome Fahrfähigkeiten ermöglicht. Die Steuerungen können auch verschiedene andere Signale (other signals - OS) 275 und HEV-Steuersignale (control signals - CTS) 280 generieren, die verwendet werden, um Daten an und von verschiedenen Komponenten, Sensoren, Systemen und Steuerungen des HEV zu kommunizieren. Ferner können die Steuerungen Informationen in das VS 270, OS 275 und CTS 280 einbetten und Informationen daraus extrahieren und können auch direkt mit Steuerungen, Sensoren, Aktoren, Systemen und anderen Komponenten des Fahrzeugs kommunizieren, um verschiedene Vorgänge der VDS 225 zu ermöglichen.
  • Solche eingebetteten und extrahierten Informationen können zum Beispiel Straßeninformationen (road information - RI) 300 (2) beinhalten, die Wegpunkte, Hindernisse, Verkehrsdaten, andere Fahrzeugdaten des V2V 245 und Infrastruktur- und Übertragungsdaten und -warnungen des I2V 250, neben anderen Arten von Daten, beinhalten können. Solche eingebetteten und/oder extrahierten Informationen können auch in rohen Sensordaten von Fahrzeugsensoren und -komponenten, darunter zum Beispiel die HV-Batterie 175, MCM/BCM 185 und andere, enthalten und/oder davon abgeleitet sein. In noch zusätzlichen Beispielen können solche eingebetteten und/oder extrahierten Informationen zum Beispiel von Sensoren und Komponenten abgeleitet werden, darunter Pedale/Sensoren 230, 235, Fahrersteuerungen 240 (Blinker, Lenkposition und -bewegung usw.), V2V 245, I2V 250, Fahrbahnabbildungs- und Hindernissensoren 255, animiertes Kartensystem 265 und andere Sensoren.
  • Mit solchen weiteren Informationen können die VCS 205, VDS 225 und andere Steuerungen Strecken auf offener Straße 305 (2), die für die Steuerung des VDS 225 geeignet sein können, identifizieren, erfassen, vorhersagen und generieren. Die Steuerung(en), wie zum Beispiel VSC 200, VDS 225, PCU 215, BCM 185 und/oder andere Steuerungen kann/können dann OS 275 und CTS 280 generieren, um dem Antriebsstrang 110 zu ermöglichen, eine konstante Geschwindigkeit (CS) 310 (2) über die Strecke auf offener Straße 305 beizubehalten. Als Reaktion auf VS 270 ist/sind die Steuerung(en) konfiguriert, um CS 310 für das HEV 100, eine vorhergesagte und/oder generierte Strecke, wie zum Beispiel die Strecke auf offener Straße 305, und eine vorhergesagte Rad-Drehmoment-Leistung WT zu bestimmen.
  • Die vorhergesagte Rad-Drehmoment-Leistung WT kann für Zwecke der Veranschaulichung und als Beispiel das sich ergebende Nettodrehmoment sein, das den Rädern 154 von einer Leistung des Verbrennungsmotors (EP) generiert durch den ICE 115 und einer Batterieleistung (BP) generiert durch den M/G 120 nach dem Auftreten von Reibungs- und verwandten Drehmomentverlusten während der Drehmomentkonditionierung und der Getriebekraftübertragung 105 geliefert wird. CS 310 des HEV wird von den Steuerungen auch aus einer Vielzahl von Kandidatengeschwindigkeiten und/oder einer Spanne von Geschwindigkeiten 315 (2) vorhergesagt, festgelegt und beibehalten, die von einem niedrigsten Kraftstoffverbrauch abgeleitet sind und diesen aufweisen, und wenn angemessen und möglich, eine minimale Anzahl an Batterieladezyklen für die vorhergesagte Strecke 305, Leistung des Verbrennungsmotors EP, Batterieleistung BP und Rad-Drehmoment-Leistung WT (Antriebsleistung des Fahrzeugs). Die Steuerung(en) generiert/generieren die vorhergesagte Strecke 305 aus einem oder mehreren von GPS- und Positionssensoren und - anzeigen 255, 260 und Navigations- und animierten Kartensensoren und -anzeigen 265, die RI 300 für die aktuellen und vorhergesagten zukünftigen Positionen oder Standorte des HEV bestimmen, empfangen, speichern, wie zum Beispiel den Wegpunkt 325.
  • Ein aktueller Standort 320 (2 und 3) des HEV 100 wird bestimmt, um die Strecke auf offener Straße 305 zwischen dem aktuellen Standort 320 und zumindest einem erfassten und/oder vorbestimmten Wegpunkt 325 zu identifizieren, festzulegen, vorherzusagen und zu generieren. Der aktuelle Standort 320 kann typischerweise derart vorhergesagt, identifiziert und bestimmt werden, dass er ein beliebiger Punkt ist, an dem CS 310 nach einer Beschleunigung (3) des HEV 100 auf CS 310 beginnen kann. Der erfasste oder vorbestimmte Wegpunkt 325 kann in der Regel der Punkt sein, an dem CS 310 beendet wird und die Entschleunigung oder Beschleunigung beginnt (3), und nach dem das HEV 100 bis zum Wechsel zu einer anderen Geschwindigkeit und/oder Anhalten etwas zusätzliche Strecke zurücklegt. Die Strecke auf offener Straße kann durch die Steuerung(en) an Straßensegmenten, die keine ausgewählten, identifizierbaren und/oder erfassbaren Wegpunkte, Hindernisse, Verkehrsstau und andere derartige Merkmale aufweisen, anhand der RI 300 erfasst werden. Diese können zum Beispiel vom Benutzer vorausgewählte Wegpunktstandorte, Fahrbahnkreuzungen, Straßenbaustellen und andere Straßenhindernisse beinhalten, die wahrscheinlich erfordern oder erfordern, dass das HEV CS310 beendet und die Geschwindigkeit später ändert oder eine Zeit lang und nach einer gewissen Strecke nach dem Wegpunkt 325, wenn CS 310 beendet ist, anhält.
  • Jeder solcher möglichen und/oder geplanten Wegpunkte, wie zum Beispiel der Wegpunkt 325, kann durch die Steuerungen und/oder durch einen Benutzer des HEV 100 identifiziert werden und kann durch und mit V2V 245, I2V 250, Näherungs-/Bildgebungssensoren 255, Navigations-/animierte Kartensensoren und System und Anzeigen 265 und andere Komponenten abgeleitet, kommuniziert und erfasst werden. Ebenso können diese Steuerung(en) und Teilsysteme auch den distalen Wegpunkt 325 der Strecke auf offener Straße 305 vorhersagen, wobei der distale Wegpunkt 325 ein beliebiger der genannten wahrscheinlichen zukünftigen HEV-Standorte sein kann, an denen CS 310 enden kann, was einem späteren Ändern der Geschwindigkeit oder Anhalten vorausgehen kann. CS 310 wird durch die Steuerung(en) auch dadurch vorhergesagt, abgeleitet und beibehalten, indem Fahrtzeiten (Strecke 305 geteilt durch Kandidaten-CS 315, 2) und vorhergesagte Batterielade-/entladezyklen 330 (3) für Kandidaten-CS 315 oder eine Spanne davon über die vorhergesagte Strecke 305 evaluiert werden. In Variationen der Offenbarung kann eine beliebige Spanne an Strecken 305 vorhergesagt und generiert werden, wobei es sich ohne Einschränkung um eine beliebige Strecke handeln kann, sodass die hierin in Betracht gezogenen Vorteile umgesetzt werden können. Es ist zum Beispiel herausgefunden worden, dass eine Spanne zwischen etwa 4 und etwa 10 Meilen und/oder Kilometern und größere Strecken 305 ausreichende Strecken sein können, innerhalb derer die möglichen durch CS ermöglichten Vorteile umgesetzt werden können, auch wenn sich solche Vorteile aus beliebigen Strecken 305 ergeben.
  • Die Kandidatengeschwindigkeiten oder Spanne an Geschwindigkeiten 315 werden durch die Steuerungen als mögliche Geschwindigkeiten, die über die Strecke 305 verfügbar sein können, anhand von V2V 245, dem animierten Kartensensor 265, aufgestellten Geschwindigkeitsbegrenzungen von RI 300 und/oder I2V 250, erfassten Geschwindigkeiten von anderen Fahrzeugen auf der Straße von dem Näherungs-/Bildgebungssensor 255 und anderen Teilsystemen vorhergesagt und beibehalten. Wenn zum Beispiel eine aufgestellte Geschwindigkeitsbegrenzung 70 Meilen pro Stunde (miles per hour - MPH) oder 115 Kilometer pro Stunde (kilometers per hour - KPH) ist, dann kann die Vielzahl von Geschwindigkeiten die Spanne oder eingeklammerte oder inkrementelle Gruppe oder Spanne an Geschwindigkeiten 315 von 65, 67, 70, 73, 75 MPH, oder 111, 113, 115, 117, 119 KPH sein und kann mehr oder weniger solche Kandidatengeschwindigkeiten 315 beinhalten. Jede dieser Geschwindigkeiten in der Spanne kann zur Verwendung als CS 310 während des Fahrens der vorhergesagten Strecke oder Strecke auf offener Straße 305 geeignet sein und kann VDS 225 ermöglichen, um die Geschwindigkeit des HEV 100 inkrementell zu erhöhen oder zu verlangsamen, um um Straßenzustände und um nahegelegene Fahrzeuge, Hindernisse und Verkehrsstau herum zu navigieren, während VDS 225 in Eingriff genommen ist und CS 310 und andere Systeme des HEV 100 steuert. Obwohl eine breite Spanne an möglichen Geschwindigkeiten in Betracht gezogene Kraftstoff- und Batteriezykluseinsparungen ermöglichen kann, kann eine Spanne an Geschwindigkeiten zwischen etwa 35 und etwa 75 MPH, oder etwa 40 bis 125 KPH, oder höher oder niedriger, die mit CS verbundenen Vorteile der Offenbarung ermöglichen.
  • VDS 225 und andere Steuerungen kooperieren, um eine Leistung des Verbrennungsmotors, EP, 335 und eine Batterieleistung, BP, 337 (3) vorherzusagen und zu steuern, die für jede Kandidatengeschwindigkeit 315 aus der Vielzahl und die vorhergesagte/beibehaltene CS 310 vorhergesagt werden, und wobei die Leistung des Verbrennungsmotors 335 und die Batterieleistung 337 erforderlich sind, damit das HEV 100 CS 310 beibehält, während auch Fahrzeugnebenaggregate angetrieben werden und eine Laderate oder ein Ladezyklus für die HV-Batterie 175 aufrechterhalten wird. Die vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors 335 und Batterieleistung 337 werden von der/den Steuerung(en) verwendet, um ICE 115 und M/G 120 zu befehlen, um den Kraftstoffverbrauch und die Anzahl an Batterieladezyklen 330 zu minimieren, während das HEV die vorhergesagte Strecke 305 fährt. Nachdem zuerst der Bedarf des virtuellen oder autonomen Fahrers für CS 310 vorhergesagt wird, wird die Rad-Drehmoment-Leistung WT oder die Antriebsleistung des Fahrzeugs durch die Steuerung(en) anhand von und in Abhängigkeit von CS 310 und für Fahrzeugnebenaggregate benötigter Leistung ebenfalls festgelegt. In einer beispielhaften Konfiguration, die unter Bezugnahme auf 3 (nicht maßstabsgetreu gezeichnet) verstanden werden kann, erreichte das HEV 100 die in Betracht gezogenen Verbesserungen, während eine vorhergesagte und beibehaltene CS 310 beibehalten wurde, während es auf einer im Wesentlichen flachen Strecke auf offener Straße 305 fuhr, während zwischen etwa 7,5 Kilowatt (KW) und etwa 9 KW von vorhergesagter Batterieantriebsleistung 337 in einem rein elektrischen Antriebsbetriebsmodus verbraucht wurden. In einer anderen Variation produzierte der ICE 115 während des Ladens der Batterie 175 und des Antriebs des HEV 100 zwischen etwa 20 KW und etwa 24 KW, und im Durchschnitt etwa 23,6 KW, was ein negatives M/G-Drehmoment ermöglichte, um Batterieleistung 337 für einen Ladezyklus von etwa 15 KW zum Aufladen der Batterie 175 zu generieren, und die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 335 von etwa 23,6 KW, die verwendet wurde, um CS 310 beizubehalten, mit einer Rad-Drehmoment-Leistung WT von etwa 8,6 KW oder etwas niedriger aufgrund von Verlusten in der Kraftübertragung 105 und Leistungsverbrauch durch Fahrzeugnebenaggregate.
  • Die vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors 335, Batterieleistung 337 und Rad-Drehmoment-Leistung WT werden auch in Abhängigkeit von einem oder mehreren Betriebsparametern des HEV 100 abgeleitet, festgelegt und bestimmt. Die Rad-Drehmoment-Leistung WT, die benötigt wird, um das HEV 100 anzutreiben, werden anhand von CS 310 und einem Luftwiderstand der Fahrzeugkarosserie, einem Rollwiderstand der Räder 154, Aufwärts- und Abwärtsstraßenneigung über die vorhergesagte Strecke 305 und gleichzeitig HEV-Nebenaggregatlasten, darunter FEAD-Nebenaggregate, die wahrscheinlich erforderlich sind und Leistung des Verbrennungsmotors 335 und Batterieleistung 337 verbrauchen, während der virtuelle oder autonome Fahrer des VDS 225 CS 310 beibehält, vorhergesagt und festgelegt. Zu Zwecken der Veranschaulichung, aber nicht einschränkend, sind der Fahrerbedarf oder die Rad-Drehmoment-Leistung des CS 310, die Leistung des Verbrennungsmotors 335 und die Batterieleistung 337 schematisch als relative Größenlinien aus 3 dargestellt und beinhalten gestrichelte Linien, um eine mögliche Variation an Größen der in Betracht gezogenen Vielzahl darzustellen (nicht maßstabsgetreu), während die durchgezogenen Linien eine andere mögliche Variation an Größen darstellen, ebenfalls aus der Vielzahl (nicht maßstabsgetreu). Wie ein Fachmann auf dem Gebiet der Technik verstehen sollte, und in Anbetracht der Technikkonvention und Wahl, die positive und negative Konnotationen für verbrauchte und generierte Leistung definiert und zuweist, können die Batterieleistungen 337 hier für Zwecke der Veranschaulichung positive Größen von mehr als 0 % Leistung reflektieren, wenn die HV-Batterie 175 Leistung an den M/G 120 entlädt, um das HEV 100 anzutreiben, und können negative Größen von weniger als 0 % Leistung reflektieren, wenn der ICE 115 den M/G 120 antreibt, um Leistung zu generieren, um die HV-Batterie 175 aufzuladen, während er auch das HEV 100 antreibt.
  • Die Vielzahl von Batterielade-/entladezyklen oder Batteriezyklen und Kandidatenzyklen 330 kann auch durch die Steuerung(en) unter Verwendung von jeder der jeweiligen Fahrtzeiten sowie minimaler und maximaler Batterielade-/entladeleistungen und -raten vorhergesagt werden. Die vorhergesagten Batterielade-/entladezyklen und/oder Kandidatenbatteriezyklen 330 beinhalten zum Beispiel einen oder mehrere Batteriezyklen 330, die erforderlich sind, damit sich das HEV über die vorhergesagte Strecke 305 bewegt. Die Kandidatenbatteriezyklen 330 können als eine vernünftige Anzahl an solchen Zyklen, die über die vorhergesagte Strecke 305 bei der CS 310 auftreten können, vorhergesagt und festgelegt werden. Solche Kandidatenbatteriezyklen 330 können in Abhängigkeit einer Anzahl an Parametern vorhergesagt und festgelegt werden, die zum Beispiel ohne Einschränkung neben anderen Parametern die Zeit zum Zurücklegen der Strecke 305, die ausschließlich elektrische Fahrzeugzeit (während der Entladezyklen 350 über Teilstrecken 355), die SoC-Spanne zwischen hohem SoC 360 und niedrigem oder minimalem SoC 365, eine maximale Ladeleistungsgrenze der HV-Batterie 175 und die maximalen Lade- und Entladeraten der Batterie pro Zeit oder Laderaten in dem SoC im Zeitverlauf beinhalten können.
  • Die Zeit zum Laden der HV-Batterie 175 kann neben anderen möglichen Parameter anhand der Zeit zum Zurücklegen der Strecke 305 bei CS 310 minus der ausschließlich elektrischen Zeit, während der die HV-Batterie 175 entlädt, um das HEV 100 bei CS 310 anzutreiben, vorhergesagt und festgelegt werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Technik ist auch dazu in der Lage zu verstehen, dass die ausschließlich elektrischen Zeiten der Batterieentladezyklen 350 in Abhängigkeit der minimalen und maximalen SoCs 360, 365 und der Rad-Drehmoment-Leistung WT, die benötigt wird, um CS 310 über die Strecke 305 beizubehalten, vorhergesagt und festgelegt werden. Die Leistung, die benötigt wird, um die HV-Batterie 175 anzutreiben, wird wiederum anhand der Spanne an minimalen und maximalen Batterie-SoCs 360, 365 und der Zeit zum Laden der HV-Batterie 175 vorhergesagt und festgelegt. Die Leistung des Verbrennungsmotors, EP, 335 während der Batterieladung wird dann ebenfalls in Abhängigkeit der benötigten Rad-Drehmoment-Leistung WT und der Batterieladeleistung BP 337 vorhergesagt und festgelegt. Obwohl die Fähigkeit des virtuellen Fahrers anstrebt, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, um die Kosten für den Betrieb des HEV 100 über die Strecke 305 während des Betriebs mit CS 310 zu minimieren, kann es auch von Vorteil sein, die Anzahl an Batterielade-/entladezyklen zu minimieren, wodurch sich die Lebensdauer der Batterien verbessern kann.
  • In dieser Anordnung treibt zum Beispiel der ICE 115 das HEV 100 an und treibt den M/G 120 an, um negatives Drehmoment zu erzeugen, um die Batterie 175 während Ladezyklen 340 und Ladeteilstrecken 345 (3) zu laden. Ebenso wird der ICE 115 abgeschaltet und entlädt die Batterie 175, während der M/G 120 angetrieben wird, um das HEV 100 während Entladezyklen 350 über Entladeteilstrecken 355 anzutreiben. Ein beispielhafter Ladezyklus 340 und Entladezyklus 350 aus der Vielzahl ist durch die gestrichelten Linien aus 3 (nicht maßstabsgetreu) dargestellt, während ein anderer, längerer Ladezyklus 340 und Entladezyklus 350 (ebenfalls nicht maßstabsgetreu) aus der Vielzahl weiter durch die durchgezogenen Linien dargestellt ist. Zu Zwecken der Veranschaulichung, und obwohl nicht maßstabsgetreu, entsprechend die gestrichelten und durchgezogenen Linien des Ladezyklus 340 und Entladezyklus 350 ungefähr den gestrichelten und durchgezogenen Linien der Leistung des Verbrennungsmotors 335, ebenfalls in 3. Es sollte für diejenigen, die mit der Technik vertraut sind, ebenso ersichtlich sein, dass die horizontale Skala aus 3 sowohl die Strecke zwischen dem aktuellen Standort 320 und dem Wegpunkt 325 als auch die Zeit schematisch darstellt, da die Strecke von der Geschwindigkeit und Zeit abhängig ist.
  • Der längere Ladezyklus 340 kann unter bestimmten Umständen die Anzahl an Batterielade-/entladezyklen minimieren, und wenn dies angesichts der Priorität möglich ist, den Kraftstoffverbrauch und die damit verbundenen Kosten minimieren. Wenn hierin darauf Bezug genommen wird, ist das Minimieren der Batterielade-/entladezyklen stets eine sekundäre Überlegung. In Variationen der Offenbarung wird zu Zwecken der weiteren Offenbarung, aber nicht einschränkend, ebenfalls in Betracht gezogen, dass sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch die Batterielade-/entladezyklen und andere hierin offenbarte und durch die Offenbarung in Betracht gezogene Parameter unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Funktionen mit geschlossener und offener Schleife, welche die Vorhersage, Ableitung und Festlegung der verschiedenen anderen Steuerparameter ermöglicht, minimiert und/oder optimiert werden können. Zum Beispiel kann hier auch eine Funktion zur Kostenminimierung oder -optimierung verwendet werden, wobei minimierte Kosten der Summe von (i) einem ersten Gewichtsverhältnis multipliziert mit einer Kraftstoffverbrauchskostenfunktion, und (ii) einem zweiten Gewichtsverhältnis multipliziert mit einer Batterielade-/entlade-Lebenszykluskostenfunktion entsprechen.
  • Die jeweiligen Gewichtsverhältnisse können jedem von den Kraftstoffkosten- und Batterielebensdauerzykluskostenfunktionen ein bevorzugtes Gewicht zuweisen. Die Kraftstoffkosten- und Batterielebensdauerzykluskostenfunktionen können die Kosten von Kraftstoff für jede vorhergesagte Strecke 305 und CS 315 sowie die Kosten des Batterieabbaus, falls vorhanden, für jeden Batteriezyklus bestimmen/vorhersagen. Die Kosten für jeden Batteriezyklus können die Kosten für den Austausch der Batterie(n) 175 nach dem Stattfinden einer maximalen Anzahl einiger vorbestimmter Lade-/Entladezyklen sein. Dieser Ansatz kann mit beliebigen der anderen beschriebenen und in Betracht gezogenen Parameter verwendet werden, um die Optimierung (Minimierung, Maximierung usw.) der beschriebenen Fähigkeiten eines virtuellen Fahrers zu ermöglichen. Als weiteres Beispiel kann das erste Gewichtsverhältnis zu Zwecken der Veranschaulichung, aber nicht einschränkend, derart ausgewählt sein, dass es neunzig Prozent beträgt, sodass das zweite Gewichtsverhältnis 100 % minus 90 % oder 10 % wäre. In diesem Beispiel ist der Kraftstoffverbrauch derart vorhergesagt und festgelegt, dass er eine größere Wirkung auf die Kostenoptimierung hat oder wichtiger, beeinflussender oder relevanter dafür ist, als derjenige des Batterielebenszyklus gemäß den beispielhaften Gewichtsverhältnissen.
  • Typischerweise überwachen die Steuerungen die Batterie 175 und passen den M/G 120 an, um ein ladendes, negatives Drehmoment zu generieren, um die Batterie 175 zwischen einem hohen oder maximalen SoC 360 und einem minimalen oder niedrigen SoC 365 (3) zu halten. Die Steuerung(en) wie zum Beispiel BCM 185 verwendet/verwenden vorbestimmte und/oder bekannte Leistungsparameter für die Batterie 175, um die Zeit und die Strecke, die benötigt werden, um die Batterie 175 zu laden, und Entladeleistung, die verfügbar ist, um das HEV 100 anzutreiben, zu bestimmen und vorherzusagen, sodass eine Vielzahl von Batteriezyklen und Kandidatenzyklen 330, wie zum Beispiel die Batteriezyklen 340, 350, durch die Steuerungen vorhergesagt werden kann. Anders beschrieben passt/passen die Steuerung(en), wie zum Beispiel VDS 225, den M/G oder die elektrische Maschine 120 an, um die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung WT unter Verwendung von Batterieleistung zu liefern, bis die Batterie 175 zu dem vorbestimmten minimalen SoC 365 entladen ist, und um dann den ICE 115 und M/G 120 anzupassen, um Leistung des Verbrennungsmotors 335 und Rad-Drehmoment-Leistung WT zu erzeugen, während auch der M/G 120 angetrieben wird, um die Batterie 175 aufzuladen. Mit diesen vorhergesagten Batteriezyklusinformationen kann/können die Steuerung(en) dann den minimalen Kraftstoffverbrauch und die Batteriezyklen 330, die benötigt werden, damit das HEV 100 die vorhergesagte Strecke 305 zurücklegt, ableiten und vorhersagen.
  • Mit diesen Anordnungen ist/sind die Steuerung(en) auch konfiguriert, um eine Vielzahl von solchen WTs, Leistungen des Verbrennungsmotors 335 und Batterieleistungen 337, die jeweils für jeden der Batterielade-/entladezyklen 330, 340, 350 erforderlich sind, und die erforderliche WT-Leistung, die benötigt wird, um das HEV 100 anzutreiben, vorherzusagen und/oder abzuleiten. Unter Verwendung dieser vorhergesagten Parameter und zugehörigen Fahrtzeiten bestimmt/bestimmen die Steuerung(en) dann auch eine Vielzahl von jeweiligen Kraftstoffverbräuchen für jede vorhergesagte oder abgeleitete Leistung des Verbrennungsmotors 335 aus der Vielzahl unter Verwendung von spezifischen Kraftstoffverbrauchsraten aus einer Kraftstoffverbrauchskarte für den ICE 115, wie zum Beispiel einer bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte oder einer anderen Art von Kraftstoffverbrauchsrate, identifiziert, festgelegt und/oder abgeleitet werden können, was einem Fachmann auf dem Gebiet der Technik bekannt sein sollte. Danach wird aus der Vielzahl von Kandidaten oder Spannen an CS 310 die CS 315, die den geringsten Kraftstoffverbrauch und möglicherweise auch die minimale Anzahl an Batterieladezyklen 330 aus der jeweiligen Vielzahl aufweist, von der/den Steuerung(en) vorhergesagt, beibehalten und identifiziert. In dem an anderer Stelle hierin beschriebenen Beispiel wies der ICE 115 einen Kraftstoffverbrauch von etwa 60 Meilen pro Gallone oder etwa 96 Kilometern pro Gallone auf, während die genannten 23,6 KW erzeugt wurden, wobei sich dies für ein Kandidatenbeispiel und zu Zwecken der Veranschaulichung als niedriger herausstellte als ein vergleichbar konfiguriertes HEV 100, das manuell angetrieben wird, ohne Umsetzung der unterstützenden/halbautonomen Fähigkeit der CS 310.
  • Unter anhaltender Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren und nun auch auf 4 versteht sich, dass die verschiedenen Anordnungen und Modifikationen der Offenbarung auch Verfahren zum Betrieb des HEV 100 in Betracht ziehen, die Steuerlogik und Prozesse 400 einschließen, die für einen solchen Betrieb initiiert werden. Für Zwecke eines weiteren Beispiels, aber nicht einschränkend sind das VDS 225 und andere Steuerung(en) in einem Schritt 405 konfiguriert, um auf VS 275 zu reagieren, was bei Erfassung das Vorhersagen einer Fahrstrecke, wie zum Beispiel der Strecke auf offener Straße 305, und der Spanne an möglichen Geschwindigkeiten 315 bei Schritt 410 ermöglicht. CS 310 wird bei Schritt 415 aus der Vielzahl oder Spanne von möglichen Geschwindigkeiten 315 über die vorhergesagte Strecke 305 vorhergesagt, beibehalten und/oder generiert. Wie an anderer Stelle beschrieben, wird CS 310 derart beibehalten, vorhergesagt und/oder abgeleitet, dass sie den geringsten Kraftstoffverbrauch und die minimale Anzahl von Batterieladezyklen 330 für die vorhergesagte(n) Strecke 305, Rad-Drehmoment-Leistung WT, Leistung des Verbrennungsmotors 335 und Batterieleistungen 337 aufweist.
  • Die Verfahren beinhalten ferner ebenfalls bei Schritt 410 das Vorhersagen der Strecke 305 aus einem oder mehreren von Position/GPS 260 und animierten Kartensensoren 265 durch die Steuerung(en), indem der aktuelle Standort 320 erfasst wird und anhand der animierten Kartensensoren 265 und anderen die Strecke auf offener Straße 305 zwischen dem aktuellen Standort 320 und zumindest einem vorbestimmten und/oder vorhergesagten Wegpunkt 325 identifiziert wird. Das HEV 100 beinhaltet bei Schritt 415 durch die Steuerung(en) auch das Vorhersagen, Beibehalten, Erstellen und Festlegen der Vielzahl von CS 310 aus der Spanne von Geschwindigkeiten 315, die für die vorhergesagte Strecke 305 verfügbar sind. Wie zuvor ist die Spanne an Geschwindigkeiten 315 aus dem einen oder den mehreren von Position und animierten Kartensensoren 260, 265 und anderen und dem Ableiten, Vorhersagen und/oder Erstellen jeweiliger Fahrzeiten für jede aus der Vielzahl von CS 310 und Rad-Drehmoment-Leistungen WT bei Schritt 420 festgelegt. Die Rad-Drehmoment-Leistungen WT werden, neben anderen Parametern, ebenfalls in Abhängigkeit von Luftwiderstand, Rollwiderstand, Straßenneigung und gleichzeitigen Nebenaggregatslasten vorhergesagt, festgelegt und beibehalten.
  • Die Steuerung(en) der Verfahren führt/führen bei Schritt 430 Logikanweisungen durch, um die Vielzahl von Batterieladezyklen und Kandidatenzyklen 330 vorherzusagen, darunter die kleinstmögliche oder minimale Anzahl an Batterieladezyklen 330 aus der Vielzahl über die Strecke 305, wie auch an anderer Stelle hierin beschrieben, unter Verwendung jeder jeweiligen Fahrtzeit und konstanten Geschwindigkeit 310, wodurch der elektrischen Maschine/dem M/G 120 ermöglicht wird, die jeweilige erforderliche CS der vom virtuellen Fahrer geforderten Leistungen oder Rad-Drehmoment-Leistungen WTs bereitzustellen, die auch als Antriebsleistungen des Fahrzeugs bezeichnet werden. Bei Schritt 435 führen die Steuerungen den Schritt des Vorhersagens und Ableitens der Batterieladeleistungen 337 und Zeiten, die für jeden in Betracht gezogenen Zyklus benötigt werden, anhand der vorhergehenden Daten aus. Während Schritt 440 führen die Steuerungen Logik für die Vorhersage von Leistungen des Verbrennungsmotors 335 für jede CS 310 und Rad-Drehmoment-Leistung WT aus, die für die Strecken 305, Geschwindigkeiten 315 und jeden Batterieladezyklus 340 (und Fahrzeugnebenaggregate) benötigt werden. Die Steuerungen führen auch Schritt 445 aus, um eine Vielzahl von Kraftstoffverbräuchen für jede vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors 335 aus der Vielzahl festzulegen, abgeleitet von und unter Verwendung der spezifischen Kraftstoffverbrauchsraten von einer beliebigen Anzahl von Kraftstoffverbrauchskarten, wie zum Beispiel ohne Einschränkung der bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchskarte. Bei Schritt 450 führen die Steuerungen den Schritt des Vorhersagens, Beibehaltens oder Ableitens der CS 310 aus, die den geringsten Kraftstoffverbrauch aus der Vielzahl aufweist, und wenn angemessen und möglich, auch die geringste Anzahl an Batterieladezyklen 330 aus der Vielzahl.
  • In Variationen dieser Verfahrensschritte 400 können die Steuerungen bei Schritt 455 auch konfiguriert sein, um die minimale(n) oder niedrige(n) SoC-Einstellung oder -Spannen und die maximale(n) oder hohe(n) SoC-Einstellung oder -Spannen für die HV-Batterie 175 vorherzusagen, festzulegen oder abzuleiten. Diese SoCs können verwendet werden, um Batterieleistungen 337, Ladezyklen 340 und Entladezyklen 350 und damit Aufladezeiten vorherzusagen oder festzulegen, die benötigt werden können, um Leistungen des Verbrennungsmotors 335 und andere Parameter abzuleiten, zu prüfen oder festzulegen. Die Steuerungen bei Schritt 460 können auch den Schritt des Vorhersagens, Ableitens oder Festlegens von Entladeraten von Entladezyklen350 der HV-Batterie 175 ausführen, der auch verwendet werden kann, um die verschiedenen anderen genannten Parameter, die bereits beschrieben wurden, vorherzusagen und abzuleiten, darunter Batterieleistungen 337 und Zeit für den Entladezyklus 350 wenn mit Batterieleistung, wie zum Beispiel während Entladestrecken 355, wenn das HEV 100 ausschließlich für den elektrischen Antrieb konfiguriert ist.
  • Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Umsetzungsausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9080668 [0033]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Norm J3016 [0002]

Claims (15)

  1. Fahrzeug, umfassend: eine Steuerung, die mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einer Batterie gekoppelt ist; und wobei die Steuerung als Reaktion auf ein Signal eines virtuellen Fahrers für Folgendes konfiguriert ist: Befehlen des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine gemäß den vorhergesagten Leistungen des Verbrennungsmotors und Rad-Drehmoment-Leistungen, abgeleitet von einem Kraftstoffverbrauch und Batterieladezyklus für eine konstante Geschwindigkeit (CS) über eine vorhergesagte Strecke, und für Fahrzeugnebenaggregate und eine Laderate erforderlich, und um eine konstante Geschwindigkeit (CS) über die Strecke beizubehalten.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um die vorhergesagte Strecke aus einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren zu generieren, indem ein aktueller Standort erfasst wird, aus den animierten Kartensensoren eine Strecke auf offener Straße identifiziert wird, die keine erfassbaren Wegpunkte aufweist, und ein distaler Wegpunkt der Strecke auf offener Straße vorhergesagt wird.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Vielzahl von CS aus einer Spanne von Geschwindigkeiten, die für die vorhergesagte Strecke verfügbar sind, zu generieren, wobei die Spanne an Geschwindigkeiten anhand des einen oder der mehreren von Position und animierten Kartensensoren festgelegt ist.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um jeweilige Fahrtzeiten für jede aus der Vielzahl von CS zu generieren, und um für jede Fahrtzeit und CS aus der Vielzahl eine jeweilige erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung, um die CS beizubehalten, und in Abhängigkeit von einem oder mehreren von Luftwiderstand, Rollwiderstand, Straßenneigung und Fahrzeugnebenaggregatslasten zu bestimmen.
  5. Fahrzeug nach Anspruch 4, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Vorhersagen einer Vielzahl von Batterielade-/entladezyklen unter Verwendung jeder jeweiligen Fahrtzeit, die benötigt wird, um der elektrischen Maschine zu ermöglichen, die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung zu liefern, Vorhersagen einer Vielzahl von Leistungen des Verbrennungsmotors, die für jeden Batterieladezyklus und die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung benötigt wird, und Festlegen einer Vielzahl von Kraftstoffverbrauch für jede vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors aus der Vielzahl unter Verwendung von Kraftstoffverbrauchsraten von einer Kraftstoffverbrauchskarte.
  6. Fahrzeug nach Anspruch 5, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um die CS aus der Vielzahl von CS, die den geringsten Kraftstoffverbrauch und die minimale Anzahl an Batterieladezyklen aus der jeweiligen Vielzahl aufweist, zu identifizieren.
  7. Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um die vorhergesagte Strecke aus einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren zu generieren, indem ein aktueller Standort erfasst wird und eine Strecke auf offener Straße zwischen dem aktuellen Standort und zumindest einem vorbestimmten Wegpunkt identifiziert wird.
  8. Fahrzeug nach Anspruch 7, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um eine Vielzahl von CS aus einer Spanne von Geschwindigkeiten, die für die vorhergesagte Strecke verfügbar sind, zu generieren, wobei die Spanne an Geschwindigkeiten anhand des einen oder der mehreren von Position und animierten Kartensensoren festgelegt ist.
  9. Fahrzeug nach Anspruch 8, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Generieren von jeweiligen Fahrtzeiten für jede aus der Vielzahl von CS, und Bestimmen, für jede Fahrtzeit und CS aus der Vielzahl, einer jeweiligen erforderlichen Rad-Drehmoment-Leistung, um die CS beizubehalten, und in Abhängigkeit von Luftwiderstand, Rollwiderstand, Straßenneigung und gleichzeitigen Fahrzeugnebenaggregatslasten.
  10. Fahrzeug nach Anspruch 9, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die zu Folgendem konfiguriert ist: Vorhersagen einer Vielzahl von Batterielade-/entladezyklen unter Verwendung jeder jeweiligen Fahrtzeit, die benötigt wird, um der elektrischen Maschine zu ermöglichen, die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung zu liefern, Vorhersagen einer Vielzahl von Leistungen des Verbrennungsmotors, die für jeden Batterieladezyklus und die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung benötigt wird, und Festlegen einer Vielzahl von Kraftstoffverbrauch für jede vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors aus der Vielzahl unter Verwendung von Kraftstoffverbrauchsraten von einer Kraftstoffverbrauchskarte.
  11. Fahrzeug nach Anspruch 10, ferner Folgendes umfassend: die Steuerung, die konfiguriert ist, um die CS aus der Vielzahl von CS, die den geringsten Kraftstoffverbrauch und die minimale Anzahl an Batterieladezyklen aus der jeweiligen Vielzahl aufweist, zu identifizieren.
  12. Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend: Befehlen eines Verbrennungsmotors und einer elektrischen Maschine und Beibehalten durch eine Steuerung, als Reaktion auf ein Signal eines virtuellen Fahrers, einer konstanten Geschwindigkeit (CS) aus einer Vielzahl über eine vorhergesagte Strecke, und vorhergesagte Leistungen des Verbrennungsmotors und Rad-Drehmoment-Leistungen, die für Fahrzeugnebenaggregate und eine Laderate erforderlich sind, und abgeleitet von einem Kraftstoffverbrauch und einer Anzahl von Batterieladezyklen.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: durch die Steuerung: Erstellen der vorhergesagten Strecke anhand von einem oder mehreren von Position und animierten Kartensensoren, durch Erfassen eines aktuellen Standorts; und Identifizieren, von den animierten Kartensensoren, einer Strecke auf offener Straße zwischen dem aktuellen Standort und zumindest einem vorbestimmten Wegpunkt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner umfassend: durch die Steuerung: Erstellen der Vielzahl von CS aus einer Spanne von Geschwindigkeiten, die für die vorhergesagte Strecke verfügbar sind, wobei die Spanne an Geschwindigkeiten von dem einen oder den mehreren von Position und animierten Kartensensoren abgeleitet ist; Erstellen von jeweiligen Fahrtzeiten für jede aus der Vielzahl von CS; und Vorhersagen, für jede Fahrtzeit und konstante Geschwindigkeit aus der Vielzahl, einer jeweiligen erforderlichen Rad-Drehmoment-Leistung, um die CS beizubehalten, und in Abhängigkeit von Luftwiderstand, Rollwiderstand, Straßenneigung und gleichzeitigen Fahrzeugnebenaggregatslasten.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: durch die Steuerung: Vorhersagen einer Vielzahl von Batterielade-/entladezyklen unter Verwendung jeder jeweiligen Fahrtzeit, die benötigt wird, um einer elektrischen Maschine zu ermöglichen, die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung zu liefern; Vorhersagen einer Vielzahl von Leistungen des Verbrennungsmotors, die für jeden Batterieladezyklus und die erforderliche Rad-Drehmoment-Leistung benötigt wird; Festlegen einer Vielzahl von Kraftstoffverbrauch für jede vorhergesagte Leistung des Verbrennungsmotors aus der Vielzahl unter Verwendung von Kraftstoffverbrauchsraten von einer Kraftstoffverbrauchskarte; und Beibehalten der Geschwindigkeit, die den geringsten Kraftstoffverbrauch und Batterieladezyklus aus der Vielzahl aufweist.
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