DE102019122551A1

DE102019122551A1 - Routenplanung für autonome fahrzeuge

Info

Publication number: DE102019122551A1
Application number: DE102019122551.5A
Authority: DE
Inventors: Xiaohong Nina Duan; Yanan Zhao; Mark Steven Yamazaki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-02-27
Also published as: CN110857102A; US20200062126A1; US10759303B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt Routenplanung für autonome Fahrzeuge bereit. Ein autonomes Fahrzeug beinhaltet einen elektrischen Antriebsstrang, der eine elektrische Maschine und eine Traktionsbatterie aufweist. Eine Fahrzeugsteuerung ist zum Befehlen von Leistung zu der elektrischen Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs entlang eines Segments einer Route gemäß einem vorbestimmten Geschwindigkeitsprofil programmiert, das von einer vorhergesagten Wärmeerzeugung der Batterie für das Segment abgeleitet ist, sodass tatsächliche Temperaturen der Batterie für das Segment unter einem Temperaturschwellenwert bleiben.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft Routenplanung für autonome Fahrzeuge und konkreter das Planen von Fahrzeuggeschwindigkeiten auf Grundlage von Batterieeinschränkungen aufgrund von Thermomanagement, sodass Batterietemperaturen für die Route unter einem Schwellenwert bleiben.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge können autonome Fahrsysteme beinhalten, die dazu konfiguriert sind, das Fahrzeug mit minimaler Benutzereingabe zu fahren. Autonome Fahrsysteme empfangen Daten von bordeigenen Fahrzeugsystemen, wie etwa Kameras, Radar usw., sowie von externen Quellen. Diese Daten werden zum Erzeugen von Befehlen, z. B. Lenken, Bremsen und Beschleunigung, zum autonomen Fahren des Fahrzeugs verwendet.
Ein autonomes Fahrzeug kann einen elektrischen Antriebsstrang beinhalten, der (eine) elektrische(n) Maschine(n) aufweist, die durch eine Traktionsbatterie mit Leistung versorgt wird bzw. werden. Die Traktionsbatterie erzeugt Wärme, wenn sie der elektrischen Maschine Leistung bereitstellt, und erfordert ein Thermomanagementsystem, um die Temperatur der Batteriezellen thermisch zu regulieren. Beispielhafte Thermomanagementsysteme beinhalten Luft- und Flüssigkeitskühlsysteme. Es sind mehrere Arten von Flüssigkeitskühlsystemen verfügbar, wie etwa Kühlung mit einem Kühler, Kühlung mit einer Kältemaschine (die eine Wärmepumpe verwendet) oder Kombinationen daraus.
Traktionsbatterien werden innerhalb von Temperaturobergrenzen und -untergrenzen betrieben, um eine Beeinträchtigung der Batterie zu verhindern und die Leistungsfähigkeit zu optimieren. Hybridfahrzeuge sind typischerweise dazu programmiert, die Leistung der Batterie als Reaktion darauf zu begrenzen, dass diese Temperaturobergrenzen und -untergrenzen überschritten werden. Somit kann die elektrische Reichweite des Fahrzeugs aufgrund von Mängeln bei der Batteriekühlung reduziert sein.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein autonomes Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang und eine Steuerung. Die Steuerung ist programmiert zum autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Beibehalten einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit entlang eines Segments einer Route als Reaktion darauf, dass vorhergesagte Batterietemperaturen für das Segment einen Schwellenwert nicht überschreiten, und autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Variieren der Fahrzeuggeschwindigkeit entlang des Segments als Reaktion darauf, dass die vorhergesagten Batterietemperaturen den Schwellenwert überschreiten, sodass tatsächliche Batterietemperaturen für das Segment unter dem Schwellenwert bleiben.
Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein autonomes Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang und eine Steuerung. Die Steuerung ist programmiert zum autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Antreiben des Fahrzeugs entlang eines Segments einer Route gemäß einem vorbestimmten ersten Geschwindigkeitsprofil, das eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, als Reaktion darauf, dass vorhergesagte Batterietemperaturen für das Segment einen Schwellenwert nicht überschreiten, programmiert. Die Steuerung ist ferner zum autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Antreiben des Fahrzeugs entlang des Segments gemäß einem vorbestimmten zweiten Geschwindigkeitsprofil, das mehrere Fahrzeuggeschwindigkeiten aufweist, als Reaktion darauf, dass die vorhergesagten Batterietemperaturen den Schwellenwert überschreiten, sodass tatsächliche Batterietemperaturen für das Segment unter dem Schwellenwert bleiben.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein autonomes Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang, der eine elektrische Maschine und eine Traktionsbatterie aufweist. Eine Fahrzeugsteuerung ist zum Befehlen von Leistung zu der elektrischen Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs entlang eines Segments einer Route gemäß einem vorbestimmten Geschwindigkeitsprofil programmiert, das von einer vorhergesagten Wärmeerzeugung der Batterie für das Segment abgeleitet ist, sodass tatsächliche Temperaturen der Batterie für das Segment unter einem Temperaturschwellenwert bleiben.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaubild eines repräsentativen elektrifizierten Fahrzeugs.
2 ist ein Verlauf, der den Leistungsverbrauch für Batteriewärmeübergangskoeffizienten zeigt.
3 ist eine Reihe von Verläufen, die Fahrzeugbetriebsbedingungen für ein Segment einer Route gemäß Ausgestaltungen nach dem Stand der Technik zeigen.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Erzeugen einer Vielzahl von möglichen Fahrzeuggeschwindigkeitsprofilen für eine Route veranschaulicht.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zum Auswählen eines der möglichen Fahrzeuggeschwindigkeitsprofile zur Verwendung während des autonomen Fahrens eines Fahrzeugs veranschaulicht.
6 ist eine Reihe von Verläufen, die Fahrzeugbetriebsbedingungen für ein Segment einer Route gemäß dieser Offenbarung zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Je nach Bedarf sind hier detaillierte Ausführungsformen offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich repräsentativ für den beanspruchten Gegenstand sind und in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen veranschaulichter Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können verschiedene interne und externe Schaltungen oder andere elektrische Vorrichtungen beinhalten. Alle Bezugnahmen auf die Schaltungen und anderen elektrischen Vorrichtungen und die durch jede davon bereitgestellte Funktionalität sollen nicht darauf beschränkt sein, dass sie lediglich das hier Veranschaulichte und Beschriebene einschließen. Wenngleich bestimmte Bezeichnungen den verschiedenen offenbarten Schaltungen oder anderen elektrischen Vorrichtungen zugewiesen sein können, sollen derartige Bezeichnungen den Betriebsumfang für die Schaltungen und die anderen elektrischen Vorrichtungen nicht beschränken. Derartige Schaltungen und andere elektrische Vorrichtungen können auf Grundlage der konkreten Art der elektrischen Umsetzung, die gewünscht ist, auf beliebige Weise miteinander kombiniert und/oder voneinander getrennt sein. Es liegt auf der Hand, dass hier offenbarte Schaltungen oder andere elektrische Vorrichtungen eine beliebige Anzahl von separaten passiven und aktiven Komponenten wie etwa Widerständen, Kondensatoren, Transistoren, Verstärkern, Analog-Digital-Wandlern (ADC oder A/D-Wandlern), Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, nichttransitorischen Speichervorrichtungen (z. B. FLASH, Direktzugriffsspeichern (random access memory - RAM), Festwertspeichern (read only memory - ROM), elektrisch programmierbaren Festwertspeichern (electrically programmable read only memory - EPROM), elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeichern (electrically erasable programmable read only memory - EEPROM) oder anderen geeigneten Varianten davon) und Software beinhalten können, die miteinander zusammenwirken, um (einen) hier offenbarte(n) Vorgang bzw. Vorgänge durchzuführen. Zusätzlich kann eine beliebige oder können mehrere beliebige der elektrischen Vorrichtungen dazu konfiguriert sein, ein Computerprogramm auszuführen, das in einem nichttransitorischen computerlesbaren Speichermedium umgesetzt ist, das Anweisungen zum Programmieren eines Computers oder einer Steuerung zum Durchführen einer beliebigen Anzahl der offenbarten Funktionen beinhaltet.
1 ist ein Blockschaubild einer Ausführungsform eines repräsentativen elektrifizierten Fahrzeugs, das mindestens eine Steuerung aufweist, die dazu programmiert ist, das Fahrzeug autonom zu fahren. Wenngleich in dieser repräsentativen Ausführungsform ein vollständig elektrisches Fahrzeug veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass die offenbarten Ausführungsformen auch in anderen Arten von elektrifizierten Fahrzeugen wie etwa Hybridfahrzeugen verwendet werden können.
In der repräsentativen Umsetzung, die in 1 veranschaulicht ist, kann ein Fahrzeug 20 eine oder mehrere elektrische Maschinen 22 beinhalten, die mechanisch mit einem Getriebe 24 verbunden sind, wie etwa einem Ein-Gang-Getriebe. Die elektrische Maschine 22 kann dazu in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Das Getriebe 24 ist mechanisch mit einer Antriebswelle 26 verbunden, die mechanisch mit den Rädern 28 verbunden ist. Die elektrische Maschine 22 kann Antriebs- und Verzögerungsfähigkeit bereitstellen. Die elektrische Maschine 22 kann zudem als Generator fungieren, um Kraftstoffökonomievorteile bereitzustellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise während des Nutzbremsens als Wärme in dem Reibungsbremssystem verlorengehen würde.
Eine Traktionsbatterie oder ein Traktionsbatteriepack 30 speichert Energie in einer Vielzahl von einzelnen Batteriezellen, die miteinander verbunden sind, um eine gewünschte Spannung und Ladekapazität für die elektrische Maschine 22 bereitzustellen. In einer Ausführungsform beinhaltet der Batteriepack 30 eine Anordnung von Lithium-Ionen-Batteriezellen. Der Fahrzeugbatteriepack 30 stellt typischerweise einem Hochspannungsbus 32 eine Hochspannungsgleichstromausgabe (direct current - DC) bereit, obwohl die Spannung und der Strom in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen und Verbrauchern variieren können. Die Traktionsbatterie 30 ist elektrisch mit einer oder mehreren externen Schaltungen 34 verbunden, die zum Beispiel eine Leistungselektronik- oder Wechselrichterschaltung 36 und eine DC/DC-Wandler-Schaltung 38 beinhalten können. Ein oder mehrere Schütze können die Traktionsbatterie 30 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 30 mit den anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Die Traktionsbatterie 30 kann verschiedene interne Schaltungen zum Messen und Überwachen von verschiedenen Betriebsparametern einschließlich des Zellstroms und der einzelnen Zellspannung beinhalten. Parameter wie etwa Spannung, Strom und Widerstand für eine Batteriezelle oder eine Gruppe von Batteriezellen (mitunter als Block oder Baustein bezeichnet) können überwacht und/oder gesteuert werden. Die Batterie 30, die elektrische Maschine 22, das Getriebe 24 und andere Komponenten bilden einen elektrischen Antriebsstrang 23.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Traktionsbatterie 30 Energie für andere externe Schaltungen 34 bereitstellen, die mit dem Hochspannungsbus 32 verbunden sind. Das Leistungsverteilungssystem des Fahrzeugs 20 kann zudem ein DC/DC-Wandler-Modul oder eine -Schaltung 38 beinhalten, das bzw. die die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 30 in eine Niederspannungs-DC-Versorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeugverbrauchern kompatibel ist, die direkt damit verbunden sein können. Andere externe Hochspannungsschaltungen oder -verbraucher, wie etwa diejenigen für Kabinen- oder Komponentenheizungen, können ohne die Verwendung der DC/DC-Wandler-Schaltung 38 direkt mit dem Hochspannungsbus 32 verbunden sein.
Das Fahrzeug 20 kann zudem eine Hilfsbatterie 42 beinhalten, die eine relativ niedrigere Nennspannung (wie zum Beispiel 24 V oder 48 V) aufweist, und diese kann unter Verwendung anderer Batteriechemien als die Traktionsbatterie 30 umgesetzt sein. Die Hilfsbatterie 42 kann für andere Anwendungen zudem als Niederspannungsbatterie, Anlasserbatterie oder einfach die Fahrzeugbatterie bezeichnet werden. Die Hilfsbatterie 42 kann dazu verwendet werden, verschiedene Niederspannungskomponenten, Steuerungen, Module, Elektromotoren, Aktoren, Sensoren usw. mit Leistung zu versorgen, die im Allgemeinen durch die elektrischen Verbraucher 44 dargestellt sind. Ein oder mehrere Relais-/Spannungswandler 46 können dazu verwendet werden, den bzw. die elektrischen Verbraucher 44 mit Leistung zu versorgen.
Die Traktionsbatterie 30 kann durch eine externe Leistungsquelle aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle kann eine Steckdose beinhalten, die mit dem Stromnetz verbunden ist. Die externe Leistungsquelle kann elektrisch mit einer Elektrofahrzeugladestation (electric vehicle supply equipment - EVSE) verbunden sein. Die EVSE kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle und dem Fahrzeug 20 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle kann der EVSE elektrische Leistung als DC oder AC bereitstellen. Die EVSE kann einen Ladestecker zum Einstecken in einen Ladeanschluss des Fahrzeugs 20 aufweisen. Der Ladeanschluss kann elektrisch mit einer Ladevorrichtung oder einem bordeigenen Leistungsumwandlungsmodul verbunden sein. Alternativ dazu können verschiedene Komponenten, die als elektrisch verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Die verschiedenen in 1 veranschaulichten Komponenten können ein(-e/-en) oder mehrere zugeordnete Steuerungen, Steuermodule und/oder Prozessoren wie etwa die Steuerung 50 aufweisen, um den Betrieb des Fahrzeugs und der Traktionsbatterie zu steuern. Bei der Steuerung 50 kann es sich um eine oder mehrere Steuerungen handeln, die miteinander zusammenwirken, um das Fahrzeug zu steuern. Jede Bezugnahme auf „eine Steuerung“ in dieser Schrift bedeutet eine oder mehrere Steuerungen. Die Steuerungen können über einen Serial-Peripheral-Interface-(SPI-)Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über separate Leiter kommunizieren. Verschiedene Betriebsparameter oder Variablen können unter Verwendung des CAN oder anderer Leiter zur Verwendung durch Fahrzeugsteuermodule oder -teilmodule beim Steuern des Fahrzeugs oder der Fahrzeugkomponenten ausgesendet oder veröffentlicht werden. Eine oder mehrere Steuerungen können auf eigenständige Weise ohne Kommunikation mit einer oder mehreren anderen Steuerungen arbeiten. Die Steuerung 50 ist dazu programmiert, verschiedene Lade- und Entladefunktionen, Ladungsausgleich von Batteriezellen, Spannungsmessungen eines Batteriepacks, Spannungsmessungen von einzelnen Batteriezellen, Schutz vor Batterieüberladung, Schutz vor Batterieüberentladung, Bestimmung des Endes des Lebenszyklus einer Batterie, Polarität oder Richtung des Batteriestroms (Laden und Entladen) usw. zu steuern.
Die Steuerung(en) 50 kann bzw. können verschiedene Arten von nichttransitorischen computerlesbaren Speichermedien beinhalten und/oder mit diesen kommunizieren, einschließlich dauerhafter und vorübergehender Speichervorrichtungen zum Speichern von Steuerlogik, Algorithmen, Programmen, Betriebsvariablen und dergleichen. In einer Ausführungsform kann die Steuerung 50 mit Speicher zum Speichern von Werten kommunizieren, die von einer Batteriezelle gewünschten Spannungswerten, Schwellenwerten oder Mustern eines offenen Stromkreises zugeordnet sind. Gleichermaßen kann die Steuerung 50 mit Speicher kommunizieren, der Werte aufweist, die in Lookup-Tabellen oder Anordnungen gespeichert sind, die dem internen Widerstand von Batteriezellen auf Grundlage von Batterieparametern wie etwa Temperatur, Ladezustand (state of charge - SOC), Alter usw. zugeordnet sind. In einer Ausführungsform kommuniziert die Steuerung 50 mit Speicher, der eine Lookup-Tabelle der Batterieleistung gegenüber der Temperatur aufweist. Die Steuerung 50 kann zudem mit Speicher kommunizieren, der Grenzwerte für die Batterieladungs- und -entladungsleistung und/oder Temperaturmindestgrenzen und -höchstgrenzen speichert.
Als autonomes Fahrzeug ist die Steuerung 50 dazu konfiguriert, das Fahrzeug 20 ohne oder mit minimaler Eingabe von Fahrzeuginsassen entlang einer Route zu fahren, die von einem Benutzer ausgewählt sein kann. Um autonomes Fahren zu erreichen, kann das Fahrzeug mit einem Sichtsystem ausgestattet sein, das Radar, Lidar, Ultraschallsensoren, Kameras usw. beinhaltet. Das Fahrzeug 20 kann zudem mit Kommunikationssystemen, die ermöglichen, dass das Fahrzeug 20 mit anderen Fahrzeugen, Zentralen und dergleichen kommuniziert, und Navigationssystemen wie etwa globalen Positionsbestimmungssystemen (GPS) ausgestattet sein. Das Fahrzeug kann eine oder mehrere Benutzerschnittstellen wie etwa Touchscreens, Sprachsysteme usw. beinhalten, die Kommunikation zwischen dem Fahrzeug 20 und den Fahrzeuginsassen ermöglichen. Die Steuerung 50 ist dazu konfiguriert, Signale von relevanten Systemen zu empfangen und Befehle zum autonomen Fahren des Fahrzeugs auszugeben. Die Befehle können Antriebsbefehle, z. B. Beschleunigung und Geschwindigkeit, Bremsbefehle, z. B. Reibungsbremsen und Nutzbremsen, Lenkbefehle und dergleichen beinhalten. Ausgangsprofile für diese Befehle können während der Routenberechnung erzeugt werden. Selbstverständlich ist das Fahrzeug 20 jedoch dazu in der Lage, auf Grundlage von tatsächlichen Betriebsbedingungen in Echtzeit von diesen Profilen abzuweichen.
Das Fahren des Fahrzeugs 20 erfordert, dass die Traktionsbatterie 30 der elektrischen Maschine 22 Spannung und Strom zuführt, was Wärme erzeugt. Das Fahrzeug 20 beinhaltet ein Batteriekühlsystem 54 zum thermischen Regulieren der Batterie 30. Das Batteriekühlsystem 54 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen verschiedene Formen annehmen. Zum Beispiel kann das Batteriekühlsystem 54 ein luftgekühltes System sein, das Luft über die Zellen der Batterie 30 zirkulieren lässt, um die Batterie zu kühlen. Alternativ kann das Batteriekühlsystem 54 ein flüssigkeitsgekühltes System sein, das Kühlmittel durch die Traktionsbatterie 30 oder um diese herum zirkulieren lässt, um die Zellen zu kühlen. Es können mehrere Arten von flüssigkeitsgekühlten Systemen in dem Fahrzeug 20 verwendet werden. In einer Ausführungsform kann das durch die Batterie 30 zirkulierende Kühlmittel zu einem externen Kühler geleitet werden, um Wärme mit einem Außenluftstrom auszutauschen. In einer anderen Ausführungsform kann das durch die Batterie zirkulierende Kühlmittel zu einer Batteriekältemaschine geleitet werden, die einer Wärmepumpe des Fahrzeugs 20 zugeordnet ist, wie etwa dem Fahrzeugklimatisierungssystem. In noch einer anderen Ausführungsform kann das Kühlsystem 54 dazu in der Lage sein, Kühlmittel zu einem Kühler und zu einer Kältemaschine zirkulieren zu lassen.
Das Batteriekühlsystem 54 kann durch die Traktionsbatterie 30 mit Leistung versorgt werden und kann Leistung verbrauchen, die ansonsten zum Fahrzeugantrieb verfügbar wäre. Übermäßige Verwendung des Kühlsystems 54 kann die elektrische Reichweite erheblich reduzieren. Somit ist es vorteilhaft, das Batteriekühlsystem 54 effizient zu verwenden, um die Reichweite des Fahrzeugs 20 zu maximieren, während zudem die Batterie 30 innerhalb eines gewünschten Temperaturbereichs gehalten wird.
Die Temperaturänderung der Traktionsbatterie 30 kann durch Gleichung 1 berechnet werden, wobei I der Batteriestrom ist, R der Batteriewiderstand ist, SOC der Batterieladezustand ist, T_Bat die Batterietemperatur ist, h der Wärmeübergangskoeffizient der Batterie ist, P Kühlung die verbrauchte Leistung des Batteriekühlsystems ist, T_Umgebung die Einlasskühlmitteltemperatur des Kühlsystems ist und α die Wärmekapazität der Batterie ist. $Δ T_{B a t} = \frac{1}{α} {\int_{0}^{t} I^{2} R (S o C, T_{B a t}) d t - \int_{0}^{t} h (P_K \ddot{u} h l u n g) (T_{B a t} - T_{U m g e b u n g}) d t}$
Der erste Term, $\int_{0}^{t} I^{2} R (S o C, T_{B a t}) d t,$
stellt die durch die Batterie erzeugte Wärme dar und hängt weitgehend vom Strom ab. Der zweite Term, $\int_{0}^{t} h (P_K \ddot{u} h l u n g) (T_{B a t} - T_{U m g e b u n g}) d t,$
stellt die Kühlfähigkeit des Batteriekühlsystems 54 dar.
2 veranschaulicht einen Graphen von Wärmeübergangskoeffizienten (h) (y-Achse) und des Betrags der durch das Kühlsystem 54 verbrauchten Leistung (x-Achse), um diese Wärmekoeffizienten (h) zu erreichen. Wie durch den Graphen gezeigt, folgt der Betrag der Leistung (P), die zum Erhöhen des Übergangskoeffizienten (h) erforderlich ist, einer nichtlinearen Kurve, und die Steigerungen bei h für jede Einheit der Leistung (P) verringern sich deutlich, wenn h zunimmt. Somit ist es effizienter, das Kühlsystem 54 mit niedrigeren Werten von h zu betreiben.
Das Betreiben des Kühlsystems 54 mit niedrigeren Werten für h ist jedoch aufgrund von Leistungsbedarfen von der elektrischen Maschine zum Beibehalten einer gewünschten Fahrgeschwindigkeit nicht immer möglich. Die gewünschte Fahrgeschwindigkeit kann das Kühlsystem 54 dazu drängen, mit maximaler Kapazität zu arbeiten, um eine Überhitzung der Traktionsbatterie 30 zu verhindern. Die Steuerungen und Verfahren dieser Offenbarung berücksichtigen Batteriethermomanagement während der Routenplanung, sodass das Kühlsystem 54 in einem effizientesten Bereich von h betrieben werden kann, während zudem die Temperaturobergrenze der Batterie 30 nicht überschritten wird. Dies wird nachfolgend ausführlicher beschrieben.
Vor der Hinwendung zu den Steuerungen und Verfahren dieser Offenbarung werden übliche Probleme, die dem aktuellen Stand der Technik zuzuordnen sind, durch das Beispiel in 3 aufgezeigt. Unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht der Verlauf 100 die Straßenneigung für ein Segment. Dieses bestimmte Segment 106 beinhaltet Teilabschnitte 108 mit zunehmender Straßenneigung und abnehmender Straßenneigung. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 110 für dieses Segment 106 ist konstant. Das Beibehalten einer konstanten Geschwindigkeit über eine variable Straßenneigung erfordert, dass die Batterie entladen wird, wenn bergauf gefahren wird, und geladen wird (Nutzbremsen vorgenommen wird), während bergab gefahren wird, um die konstante Geschwindigkeit beizubehalten, wie durch den Verlauf 103 gezeigt. Die Batterietemperatur ist hochgradig von der Stromabgabe der Traktionsbatterie abhängig. Wie durch den Verlauf 104 gezeigt, erzeugt der Versuch, eine konstante Geschwindigkeit über die variierende Straßenneigung des Segments 106 beizubehalten, eine erhebliche Menge an Wärme 112. Wie vorstehend erläutert, weisen Batteriekühlsysteme eine Höchstkapazität auf und arbeiten effizienter, wenn sie in einem niedrigeren Bereich dieser Kapazität arbeiten. In diesem Beispiel erzeugt die starke Ladung und Entladung der Batterie zum Beibehalten des Fahrzeuggeschwindigkeitsprofils 110 Wärme 112, die die Kühlkapazität 114 übersteigt. Somit nimmt die Temperatur der Batterie 116 weiterhin zu, wie durch den Verlauf 105 gezeigt. Um eine Beschädigung der Batterie zu verhindern, weisen Traktionsbatterien eine Temperaturhöchstgrenze 118 auf und Fahrzeugsteuerungen verhindern typischerweise, dass die Batterie diese Grenze 118 überschreitet, indem die Leistung der Batterie als Reaktion darauf begrenzt wird, dass die Batterietemperatur die Obergrenze 118 überschreitet. In diesem Beispiel überschreitet die Batterietemperatur die Obergrenze 118 zu Zeitpunkt T1. Als Reaktion darauf wird die Leistung der Batterie begrenzt, was bewirkt, dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit 120 zu Zeitpunkt T1 unter das Geschwindigkeitsprofil 110 abfällt. Somit wird das Fahrzeug nach Zeitpunkt T1 mit einer langsameren Geschwindigkeit betrieben als durch den Insassen des Fahrzeugs gewünscht, bis die Batterietemperatur unter die Obergrenze 118 reduziert ist. Die meisten Insassen finden es äußerst unbefriedigend, das Fahrzeug in einem leistungsbegrenzten Modus zu betreiben, und somit sollten Bedingungen wie die in 3 beschriebenen vermieden werden.
Das Szenario aus 3 kann vermieden werden, indem die Batteriewärmeerzeugung und Kühlsystemkapazität während der Routenplanung und konkreter während der Erzeugung des bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeitsprofils/-e für die Route berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform der Steuerungen wird eine zweiphasige Methodik verwendet, um das bzw. die Geschwindigkeitsprofil(e) für eine Route zu optimieren. In der ersten Phase wird eine Vielzahl von möglichen Geschwindigkeitsprofilen auf Grundlage der Batterieleistungsfähigkeit erzeugt, z. B. Lade- und Entladegrenzen der Batterie, und Geschwindigkeitsprofile, die der Batterieleistungsfähigkeit gerecht werden, werden zur weiteren Prüfung in Phase zwei gespeichert. In der zweiten Phase werden die vorhergesagte Batteriewärmeerzeugung und der Kühlsystemenergieverbrauch für jedes der gespeicherten Profile bestimmt und das optimale der gespeicherten Profile wird zur Verwendung für die Route ausgewählt.
4 ist ein Ablaufdiagramm 150, das ein Verfahren/Steuerungen zum Berechnen eines oder mehrerer Fahrzeuggeschwindigkeitsprofile zur Verwendung während autonomen Fahrens des Fahrzeugs 20 veranschaulicht. Die hier beschriebenen Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. können als in einer geordneten Abfolge erfolgend beschrieben sein, obwohl derartige Prozesse so durchgeführt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer anderen Reihenfolge als der hier beschriebenen oder veranschaulichten Reihenfolge abgeschlossen werden. Es versteht sich, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten, während dies mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmt und durch den beanspruchten Gegenstand eingeschlossen ist. Die Beschreibungen von Verfahren oder Prozessen sind zum Zweck der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten als für eine von vielen Variationen repräsentativ verstanden und nicht auf die gezeigten oder beschriebenen beschränkt werden. Wie es für den Durchschnittsfachmann im Allgemeinen verständlich ist, kann das System oder Verfahren durch einen Computeralgorithmus, maschinenausführbaren Code oder Softwareanweisungen umgesetzt sein, die in eine oder mehrere geeignete programmierbare Vorrichtungen programmiert sind, die dem Fahrzeug zugeordnet sind.
Unter Bezugnahme auf 4 beginnt das Ablaufdiagramm bei Vorgang 152, wo die Steuerung eine Fahrtanfrage von einem Fahrzeuginsassen empfängt. Die Fahrtanfrage kann ein Endziel sein, z. B. eine Adresse, eine Kreuzung, ein Unternehmen usw., das durch den Insassen eingegeben wird. Als Reaktion darauf, dass die Adresse empfangen wird, kann die Steuerung ein Kartierungssystem verwenden, um eine Route zwischen dem aktuellen Ziel und dem Endziel zu berechnen.
Bei Vorgang 152 erzeugt die Steuerung eine Vielzahl von Geschwindigkeitsprofilen V(i,t) für die Route. Die Geschwindigkeitsprofile können für die gesamte Route oder für ein Segment der Route gelten. Jedes Geschwindigkeitsprofil beinhaltet einen oder mehrere Antriebsbefehle für den elektrischen Antriebsstrang. Die Geschwindigkeitsprofile können eine konstante Geschwindigkeit, wie in dem Beispiel aus 3, oder variable Geschwindigkeiten beinhalten. Vorgeschriebene Geschwindigkeitsmindestgrenzen und -höchstgrenzen für die Route können beim Erzeugen von Ausgangsgeschwindigkeitsprofilen berücksichtigt werden und davon abgeleitete zusätzliche Geschwindigkeitsprofile können erzeugt werden, um bei Vorgang 152 ein Spektrum von möglichen Geschwindigkeitsprofilen zu schaffen.
Bei Vorgang 154 berechnet die Steuerung den Fahrzeugleistungsbedarf P(i,t) für jedes der Geschwindigkeitsprofile. Der Leistungsbedarf stellt den Leistungsbetrag dar, der durch die Traktionsbatterie zugeführt werden muss, um das Geschwindigkeitsprofil auszuführen. Die Leistung für Nebenverbraucher des Fahrzeugs kann geschätzt und in den Fahrzeugleistungsbedarf einbezogen werden. Bei Vorgang 156 empfängt die Steuerung aktuelle Betriebsbedingungen der Traktionsbatterie und des Batteriekühlsystems.
Die Ausgaben von Vorgang 154 und 156 werden an den Vorgang 158 weitergegeben, wo die Steuerung Batteriefähigkeiten bestimmt. Die Batteriefähigkeiten können den Batterieladezustand, die vorhergesagte Batterietemperatur, die Ladegrenze für die Batterieleistung (positiver Wert) und die Entladegrenze für die Batterieleistung (negativer Wert) beinhalten.
Bei Vorgang 160 prüft die Steuerung die Geschwindigkeitsprofile aus 152, um zu bestimmen, ob jegliche davon die Leistungsfähigkeiten aus Vorgang 158 verletzen. Zum Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob der Fahrzeugleistungsbedarf P(i,t) größer als die Ladegrenze oder niedriger als die Entladegrenze ist. Falls ja, verletzt dieses Profil die Leistungsfähigkeiten und wird bei Vorgang 162 verworfen. Die Steuerungen aus Vorgang 160 werden wiederholt, bis alle Geschwindigkeitsprofile geprüft worden sind. Profile, die die Prüfung aus Vorgang 160 bestehen, werden in einem Satz zur späteren Verwendung gespeichert, und diejenigen, die sie nicht bestehen, werden verworfen.
Bei Vorgang 164 bestimmt die Steuerung, ob der Satz Einträge aufweist. Falls ja, geht die Steuerung zu Vorgang 166 über und der Satz wird zur späteren Verwendung in Phase 2 gespeichert. Falls bei Vorgang 164 bestimmt wird, dass der Satz leer ist, geht die Steuerung zu Vorgang 168 über und das Ablaufdiagramm 150 endet. Sobald es beendet ist, kann die Steuerung andere Algorithmen einleiten, um das Fahrzeug zu betreiben, ohne die Leistungsfähigkeiten zu verletzen. Zum Beispiel kann die Steuerung sich wiederholen, um ein neues Geschwindigkeitsprofil zu erzeugen, das die Batterieleistung begrenzt.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Ablaufdiagramm 180 zum Optimieren des Profilsatzes aus Vorgang 166 verwendet. In dem im Ablaufdiagramm 180 veranschaulichten Verfahren wird jedes der Geschwindigkeitsprofile untersucht, um die erzeugte Menge an Batteriewärme und die Batteriekühlwirkungsgrade zu bestimmen. Ein optimales Geschwindigkeitsprofil wird dann auf Grundlage der erzeugten Batteriewärme und der Batteriekühlwirkungsgrade ausgegeben.
Bei Vorgang 182 empfängt die Steuerung den Satz Geschwindigkeitsprofile, der durch den Algorithmus 150 ausgegeben wird. Bei Vorgang 184 berechnet die Steuerung für jedes Profil den erforderlichen Strom (I) aus der Batterie, um das Geschwindigkeitsprofil zu liefern. Unter Verwendung der Stromberechnungen aus Vorgang 184 bestimmt die Steuerung bei Vorgang 186 die für jedes Geschwindigkeitsprofil erzeugte Wärme. Die erzeugte Wärme kann unter Verwendung von Gleichung 2 berechnet werden. Wie zu sehen ist, ist der Batteriestrom ein vorherrschender Faktor für die erzeugte Wärme. Somit erzeugen Geschwindigkeitsprofile, die den Lade- und Entladebetrag reduzieren, weniger Wärme und fordern das Fahrzeugkühlsystem 54 weniger. $e r z e u g t e W \ddot{a} r m e = \int_{0}^{t} I^{2} R (S o C, T_{B a t}) d t$
Die Ausgabe von Vorgang 184 wird zudem an Vorgang 188 weitergegeben, wo die Steuerung einen Batterietemperaturbereich definiert. Der Batterietemperaturbereich beinhaltet eine Obergrenze und eine Untergrenze. Batterien werden zwischen der Ober- und der Untergrenze gehalten, um eine Beschädigung der Batteriezellen zu verhindern und die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Wie vorstehend erörtert, kann das Fahrzeug dazu programmiert sein, die Leistung der Batterie zu begrenzen, falls die Batterietemperatur außerhalb dieses definierten Bereichs fällt.
Bei Vorgang 190 bestimmt die Steuerung ein oder mehrere Batteriekühlprofile für jedes der Fahrzeuggeschwindigkeitsprofile. Die Batteriekühlprofile werden derart erzeugt, dass die Batterietemperatur innerhalb der Ober- und der Untergrenze bleibt. Mehrere Kühlprofile, die die Batterie innerhalb der Grenzen halten, können für jedes Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil erzeugt werden, indem die Wärmeübergangskoeffizienten (h) und andere Faktoren modifiziert werden. Zum Beispiel können die Kühlprofile zeitlich veränderliche Übergangskoeffizienten (h) beinhalten, um mehrere Kühlprofile zu erzeugen. Wie vorstehend erläutert, variiert die Energie, die dem Bereitstellen der unterschiedlichen Koeffizienten zugeordnet ist. Demnach erfordern die unterschiedlichen Kühlprofile eine unterschiedliche Energiemenge zum Ausführen.
Bei Vorgang 192 bestimmt die Steuerung den Energieverbrauchswert für jedes der Kühlprofile und identifiziert die Kühlprofile mit dem minimalen Energieverbrauchswert für jedes Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil. Der Energieverbrauch für identifizierte Kühlprofile kann unter Verwendung von Gleichung 3 berechnet werden. $E n e r g i e = \int_{0}^{t} h_{i} (T_{B a t} - T_{U m g e b u n g}) d t$
Die Ausgabe von Vorgang 186 und die Ausgabe von Vorgang 192 werden in den Vorgang 194 eingegeben, wo die Steuerung ein optimales Geschwindigkeitsprofil auswählt. Gleichung 4 kann dazu verwendet werden, das optimale Geschwindigkeitsprofil zu bestimmen, wobei w ein Gewichtungsfaktor ist, die erzeugte Wärme die Ausgabe von Vorgang 186 ist und die Energie die Ausgabe von Vorgang 192 ist. Der Gewichtungsfaktor kann gemäß der Präferenz der Ausgestaltung und der konkreten Komponenten des Fahrzeugs eingestellt werden. $m i n = (w \times e r z e u g t e W \ddot{a} r m e) + ((1 - w) \times E n e r g i e)$
Das optimale Geschwindigkeitsprofil ist das Profil, das Gleichung 4 minimiert. Das optimale Geschwindigkeitsprofil wird gespeichert und an Steuermodule gesendet, die autonomem Fahren zugeordnet sind. Die Steuerung 50 erzeugt dann als Reaktion darauf, dass der Insasse die Abfahrt anfordert, Befehle für verschiedene Fahrzeugsysteme, um das Fahrzeug bei Vorgang 196 autonom zu fahren. Zum Beispiel kann die Steuerung der Traktionsbatterie 30 befehlen, der bzw. den elektrischen Maschine(n) 22 gemäß dem ausgewählten Geschwindigkeitsprofil Spannung und Strom bereitzustellen. Die Steuerung kann zudem Lenkbefehle und dergleichen befehlen, um das Fahrzeug 20 autonom zu fahren.
Das Betreiben des Fahrzeugs unter Verwendung der Verfahren aus 4 und 5 kann die Batterielebensdauer verlängern, die elektrische Reichweite erhöhen und die Leistungsbegrenzung der Traktionsbatterie reduzieren. 6 veranschaulicht den gleichen Fahrzyklus wie 3, jedoch mit dem Fahrzeug 20 gemäß dieser Offenbarung. Wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, vermeiden die Lehren dieser Offenbarung eine Leistungsbegrenzung der Batterie, indem sie die Wärmeerzeugung der Traktionsbatterie erheblich reduzieren und die elektrische Reichweite erhöhen, indem das Batteriekühlsystem effizienter betrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 6 veranschaulicht der Verlauf 210 die Straßenneigung für ein Segment 212 der Route. Dieses bestimmte Segment 212 beinhaltet Teilabschnitte mit zunehmender Straßenneigung 214 (bergauf verlaufende Teilabschnitte) und abnehmender Straßenneigung 216 (bergab verlaufende Teilabschnitte).
Das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 218 für das Segment 212, das unter Verwendung des Verfahrens/der Steuerungen dieser Offenbarung ausgewählt wurde, ist variabel, wie in Verlauf 220 gezeigt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 218 wird variiert, um die Arbeitsbelastung der elektrischen Maschine 22 zu reduzieren, was den Betrag des Stroms reduziert, den die Batterie 30 der elektrischen Maschine 22 zuführen muss. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 218 weist reduzierte Werte auf, die den bergauf verlaufenden Teilabschnitten 214 entsprechen, und erhöhte Werte auf, die den bergab verlaufenden Teilabschnitten 216 entsprechen. Das Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil 218 bleibt, während es variiert wird, innerhalb eines Bereichs zwischen einer Geschwindigkeitshöchstgrenze und -mindestgrenze 222, 224.
Beim Vergleichen des Batteriestromverlaufs 230 mit dem Batteriestromverlauf 103 reduziert das variable Geschwindigkeitsprofil 218 den Ladestrom 234 und Entladestrom 232. Das Reduzieren der Fahrzeuggeschwindigkeiten für die bergauf verlaufenden Teilabschnitte 214 reduziert den erforderlichen Batterieentladestrom 232 und das Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeiten für die bergab verlaufenden Teilabschnitte 216 ermöglicht, dass das Fahrzeug 20 die Ladeströme 234 reduziert, indem es für Abschnitte der bergab verlaufenden Teilabschnitte 216 rollt, bis Nutzbremsen erforderlich ist, um zu verhindern, dass das Fahrzeug die Geschwindigkeitsobergrenze 222 überschreitet.
Während des Rollens führt die Batterie 30 keinen Strom zu und erzeugt somit keine Wärme, wie in Verlauf 240 zum Beispiel in Abschnitt 242 und 244 gezeigt. Während der bergab verlaufenden Teilabschnitte 216 liegt die erzeugte Wärme 246 wesentlich unter der Kapazität 248 des Batteriekühlsystems 54. Die Steuerung kann dem Batteriekühlsystem 54 befehlen, mindestens während des Abschnitts 242 und 244 mit einem relativ hohen Tastverhältnis zu arbeiten, um die Batterietemperatur zu reduzieren und die Batterie 30 ab dem nächsten Entladezyklus vorzukonditionieren, sodass die Batterietemperatur 252 unter der Temperaturobergrenze 254 bleibt, wie in Verlauf 250 gezeigt. In diesem Beispiel wird im Gegensatz zu 3 die Leistung der Batterie 30 nicht begrenzt und das Fahrzeug 20 kann auf der gesamten Route wie geplant betrieben werden. Die Leistung der Batterie 30 muss nicht begrenzt werden, da der befohlene Strom zum Ausführen des Geschwindigkeitsprofils 218 einen Gesamtwert der erzeugten Wärme, z. B. Integral der Linie 246, über das Segment 212 aufweist, der niedriger ist als der Gesamtwert der Kühlkapazität, z. B. Integral der Linie 248, des Batteriekühlsystems 54 über das Segment 212.
Wenngleich das Geschwindigkeitsprofil 218 eine variable Geschwindigkeit beinhaltet, weisen nicht alle Geschwindigkeitsprofile, die durch das Verfahren/die Steuerungen aus 4 und 5 ausgewählt werden, variable Geschwindigkeiten innerhalb eines Segments einer Route auf. Die Steuerung kann dazu programmiert sein, mit einer konstanten Geschwindigkeit betrieben zu werden, z. B. der Geschwindigkeitsgrenze der Straße, wann immer dies möglich ist, da die meisten Insassen es bevorzugen, an der Geschwindigkeitsgrenze zu fahren. Das Geschwindigkeitsprofil kann für mindestens ein Segment der Route als Reaktion darauf, dass vorhergesagte Batterietemperaturen für dieses Segment einen Schwellenwert, z. B. die Temperaturobergrenze, nicht überschreiten, konstant sein. Das Routensegment 212 kann jedoch aufgrund von Höhenänderungen kein konstantes Geschwindigkeitsprofil aufweisen, das die Traktionsbatterie 30 unter der Temperaturobergrenze 254 hält. Als Reaktion darauf, dass die Steuerung bestimmt, dass vorhergesagte Batterietemperaturen für ein konstantes Geschwindigkeitsprofil die Temperaturobergrenze überschreiten würden, wird ein variables Geschwindigkeitsprofil, wie etwa das Profil 218, ausgewählt, sodass tatsächliche Batterietemperaturen für das Segment unter der Temperaturobergrenze bleiben.
Wenngleich vorstehend repräsentative Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen des beanspruchten Gegenstands beschreiben. Vielmehr sind die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke beschreibende und nicht einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen womöglich so beschrieben worden sind, dass sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften bevorzugt sind, ist es dem Durchschnittsfachmann bewusst, dass bei einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um gewünschte Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Zu diesen Attributen gehören unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, liegen nicht unbedingt außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein autonomes Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen elektrischen Antriebsstrang, der eine elektrische Maschine und eine Traktionsbatterie beinhaltet, und eine Steuerung, die zum Befehlen von Leistung zu der elektrischen Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs entlang eines Segments einer Route gemäß einem vorbestimmten Geschwindigkeitsprofil programmiert ist, das von einer vorhergesagten Wärmeerzeugung der Batterie für das Segment abgeleitet ist, sodass tatsächliche Temperaturen der Batterie für das Segment unter einem Temperaturschwellenwert bleiben.
Gemäß einer Ausführungsform ist das vorbestimmte Geschwindigkeitsprofil ferner von Leistungsgrenzen der Traktionsbatterie abgeleitet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Segment mindestens einen Abschnitt mit zunehmender Straßenneigung und mindestens einen Abschnitt mit abnehmender Straßenneigung und beinhaltet das Geschwindigkeitsprofil Verringern der Geschwindigkeit für den Abschnitt mit zunehmender Straßenneigung und Erhöhen der Geschwindigkeit für den Abschnitt mit abnehmender Straßenneigung.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Batteriekühlsystem gekennzeichnet, wobei das Geschwindigkeitsprofil ferner davon abgeleitet ist, dass mehrere Energieverbrauchswerte des Batteriekühlsystems verglichen werden, wobei jeder der Energieverbrauchswerte einem anderen Wärmeübergangskoeffizienten des Batteriekühlsystems entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorhergesagt, dass das Geschwindigkeitsprofil einen niedrigeren Gesamtwert der durch die Traktionsbatterie über das Segment erzeugten Wärme als einen Gesamtwert der Kühlkapazität des Batteriekühlsystems über das Segment erzeugt.

Claims

Autonomes Fahrzeug, umfassend: einen elektrischen Antriebsstrang; und eine Steuerung, die programmiert ist zum autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Beibehalten einer konstanten Fahrzeuggeschwindigkeit entlang eines Segments einer Route als Reaktion darauf, dass vorhergesagte Batterietemperaturen für das Segment einen Schwellenwert nicht überschreiten, und autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Variieren der Fahrzeuggeschwindigkeit entlang des Segments als Reaktion darauf, dass die vorhergesagten Batterietemperaturen den Schwellenwert überschreiten, sodass tatsächliche Batterietemperaturen für das Segment unter dem Schwellenwert bleiben.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Segment mindestens einen Abschnitt mit zunehmender Straßenneigung und mindestens einen Abschnitt mit abnehmender Straßenneigung beinhaltet.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Variieren der Fahrzeuggeschwindigkeit Verringern der Geschwindigkeit für den Abschnitt mit zunehmender Straßenneigung und Erhöhen der Geschwindigkeit für den Abschnitt mit abnehmender Straßenneigung beinhaltet.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei Variieren der Fahrzeuggeschwindigkeit Variieren der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen einer Ober- und Untergrenze für die Fahrzeuggeschwindigkeit beinhaltet.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der elektrische Antriebsstrang eine Traktionsbatterie und eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, Leistung aus der Traktionsbatterie aufzunehmen, beinhaltet, und ferner umfassend ein Batteriekühlsystem.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei Variieren der Fahrzeuggeschwindigkeit Befehlen von Leistung zu der elektrischen Maschine beinhaltet, sodass ein Gesamtwert der durch die Traktionsbatterie über die Route erzeugten Wärme geringer als ein Gesamtwert der Kühlkapazität des Batteriekühlsystems über die Route ist.
Autonomes Fahrzeug, umfassend: einen elektrischen Antriebsstrang; und eine Steuerung, die programmiert ist zum autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Antreiben des Fahrzeugs entlang eines Segments einer Route gemäß einem vorbestimmten ersten Geschwindigkeitsprofil, das eine konstante Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, als Reaktion darauf, dass vorhergesagte Batterietemperaturen für das Segment einen Schwellenwert nicht überschreiten, und autonomen Betreiben des Antriebsstrangs zum Antreiben des Fahrzeugs entlang des Segments gemäß einem vorbestimmten zweiten Geschwindigkeitsprofil, das mehrere Fahrzeuggeschwindigkeiten aufweist, als Reaktion darauf, dass die vorhergesagten Batterietemperaturen den Schwellenwert überschreiten, sodass tatsächliche Batterietemperaturen für das Segment unter dem Schwellenwert bleiben.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das Segment mindestens einen Abschnitt mit zunehmender Straßenneigung und mindestens einen Abschnitt mit abnehmender Straßenneigung beinhaltet.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei das zweite Geschwindigkeitsprofil eine größere Fahrzeuggeschwindigkeit für den Abschnitt mit abnehmender Straßenneigung und eine geringere Fahrzeuggeschwindigkeit für den Abschnitt mit zunehmender Straßenneigung aufweist.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei der elektrische Antriebsstrang eine Traktionsbatterie und eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, Leistung aus der Traktionsbatterie aufzunehmen, beinhaltet, und ferner umfassend ein Batteriekühlsystem.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das zweite Geschwindigkeitsprofil auf einem Wärmeübergangskoeffizienten des Batteriekühlsystems beruht.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das zweite Geschwindigkeitsprofil davon abgeleitet ist, dass mehrere Energieverbrauchswerte des Batteriekühlsystems verglichen werden, und wobei jeder Energieverbrauchswert einem anderen Wärmeübergangskoeffizienten des Batteriekühlsystems entspricht.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei vorhergesagt ist, dass das zweite Geschwindigkeitsprofil einen niedrigeren Gesamtwert der durch die Traktionsbatterie über die Route erzeugten Wärme als einen Gesamtwert der Kühlkapazität des Batteriekühlsystems über die Route erzeugt.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei vorhergesagt ist, dass das erste Geschwindigkeitsprofil einen größeren Gesamtwert der durch die Traktionsbatterie über das Segment erzeugten Wärme als den Gesamtwert der durch die Traktionsbatterie durch das zweite Geschwindigkeitsprofil erzeugten Wärme erzeugt.
Autonomes Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei das zweite Geschwindigkeitsprofil auf einer vorhergesagten durch eine Traktionsbatterie erzeugten Wärme beruht.