DE102021129708A1

DE102021129708A1 - Fahrsteuervorrichtung, Fahrsteuerverfahren und nichtflüchtiges Speichermedium

Info

Publication number: DE102021129708A1
Application number: DE102021129708.7A
Authority: DE
Inventors: Takaaki Tokura; Katsumi Kono; Takeshi Yasuda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-11-17
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2022-05-19
Also published as: JP7342843B2; JP2022079906A; US11780441B2; CN114516320A; US20220153272A1

Abstract

Eine Fahrsteuervorrichtung (10) ist auf einem Fahrzeug montiert, das einen Elektromotor (31) und einen Verbrennungsmotor (21) als Energiequellen beinhaltet. Die Fahrsteuervorrichtung (10) beinhaltet eine elektronische Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Geschwindigkeitsprofil zu erstellen, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird, basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil ein Koeffizientenprofil abzuleiten, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors (31) zurückgewinnbar ist, verwendet wird, das Geschwindigkeitsprofil mit einem vorbestimmten Näherungsmodell anzunähern und eine vorausgesagte Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil abzuschätzen, und die zum Fahren verwendete Energiequelle basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie zu bestimmen.

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf einem Fahrzeug montierte Fahrsteuervorrichtung, ein Fahrsteuerverfahren und ein nichtflüchtiges Speichermedium.
2. Hintergrund der Erfindung
In einem Hybridfahrzeug, das einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor beinhaltet, ist es möglich, einen Kraftstoffwirkungsgrad durch eine effiziente Fahrsteuerung unter Verwendung des Elektromotors und des Verbrennungsmotors zu verbessern.
Die Druckschrift JP 4702086 B offenbart eine Fahrzeugfahrassistenzvorrichtung, die basierend auf einer Fahrzeugposition und Karteninformationen eines Punktes, an dem das Fahrzeug anhalten oder verzögern muss, wie etwa einem Bahnübergang oder einer Kurve, einen Benutzer zu einem Bremsstartpunkt führt, an dem ein regenerativer Bremsvorgang gestartet werden muss. Bei dieser Fahrassistenzvorrichtung für ein Fahrzeug ist es möglich, eine Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie zu erhöhen, indem der Benutzer aufgefordert wird, eine Nutzbremse mit einer Verzögerungsrate zu betätigen, bei der regenerative Energie effizient zurückgewonnen werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit der in der Druckschrift JP 4702086 B offenbarten Technik ist es möglich, einen Punkt vorauszusagen, an dem die Rückgewinnung von regenerativer Energie erwartet wird, es ist jedoch nicht möglich, die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie quantitativ vorauszusagen. Wenn es mit irgendeiner Technologie möglich ist, die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie in einem frühen Stadium quantitativ vorauszusagen, kann sie für eine zweckmäßige Fahrsteuerung verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Fahrsteuervorrichtung, ein Fahrsteuerverfahren und ein nichtflüchtiges Speichermedium bereit, die zur Fahrsteuerung durch quantitatives Voraussagen einer Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie verwendet werden.
Eine erste Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrsteuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, an einem Fahrzeug montiert zu werden, das einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor als Energiequellen beinhaltet. Die Fahrsteuervorrichtung beinhaltet eine elektronische Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist ein Geschwindigkeitsprofil zu erstellen, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird, basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil ein Koeffizientenprofil abzuleiten, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors zurückgewinnbar ist, verwendet wird, das Geschwindigkeitsprofil mit einem vorbestimmten Näherungsmodell anzunähern und eine vorausgesagte Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil abzuschätzen, und die zum Fahren verwendete Energiequelle basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie zu bestimmen.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit das Koeffizientenprofil basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil und einer Kraftstoffverbrauchcharakteristik des Verbrennungsmotors ableiten.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit das Geschwindigkeitsprofil basierend auf einer Fahrhistorie eines Benutzers oder einer Fahrhistorie einer anderen Person als dem Benutzer oder beider erstellen.
Bei der ersten Ausgestaltung kann ein Modell, das Änderungen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs über die Zeit durch eine Summe von Gaußfunktionen mit unterschiedlichen Spitzenpositionen annähert, als das vorbestimmte Näherungsmodell verwendet werden. Die Änderungen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs über die Zeit sind durch das Geschwindigkeitsprofil dargestellt.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die Anzahl von Gaußfunktionen, die das Geschwindigkeitsprofil annähern, als die Anzahl an Polen eingestellt werden, bei denen sich eine Durchschnittsgeschwindigkeit für jeden einer Vielzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen des Geschwindigkeitsprofils in gleiche Intervalle erhalten wird, von einer Zunahme zu einer Abnahme ändert.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit einen Parameter der Gaußfunktion unter Verwendung von wenigstens zwei beliebigen Parametern aus einer Geschwindigkeit, einem Kilometerstand und einer erforderlichen Fahrzeit des Fahrzeugs berechnen.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit basierend auf dem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil eine Leistung ableiten, die durch eine Summe aus einer Leistung, die zu einer Änderung der kinetischen Energie des Fahrzeugs beiträgt, und einer Leistung, die durch einen Fahrwiderstand abgeleitet wird, dargestellt wird, eine oder mehrere Perioden, in der die Leistung negativ ist, als eine Periode, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, einstellen, und einen Zeitintegralwert eines Betrages der Leistung in der Periode als einen abgeschätzten Wert der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie in der Periode einstellen.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit die vorausgesagte Menge an regenerativer Energie ferner basierend auf einem oder mehreren Fluktuationsfaktoren abschätzen.
Bei der ersten Ausgestaltung kann der Fluktuationsfaktor wenigstens eine Straßenoberfläche, eine Neigung der Straßenoberfläche, ein Ladegewicht des Fahrzeugs oder das Wetter sein.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit die Leistung basierend auf dem Fluktuationsfaktor korrigieren.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit den Zeitintegralwert basierend auf dem Fluktuationsfaktor korrigieren.
Bei der ersten Ausgestaltung kann die elektronische Steuereinheit, wenn eine Bedingung, die eine Situation beinhaltet, in der eine Summe der Energie für den Elektromotor, die aktuell im Fahrzeug gespeichert ist, und der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie in einer nächsten Periode gleich oder höher als ein Schwellenwert ist, erfüllt ist, das Fahren unter Verwendung des Elektromotors bestimmen.
Eine zweite Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrsteuerverfahren, das von einer elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, die auf einem Fahrzeug, das einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor als Energiequellen beinhaltet, montiert ist. Das Fahrsteuerverfahren beinhaltet einen Schritt zum Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils durch die elektronische Steuereinheit, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird, einen Schritt zum Ableiten eines Koeffizientenprofils, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors zurückgewinnbar ist, verwendet wird, durch die elektronische Steuereinheit basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil, einen Schritt zum Annähern des Geschwindigkeitsprofils mit einem vorbestimmten Näherungsmodell durch die elektronische Steuereinheit und Abschätzen einer vorausgesagten Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil, und einen Schritt zum Bestimmen der zum Fahren verwendete Energiequelle durch die elektronische Steuereinheit, basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie.
Eine dritte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein nichtflüchtiges Speichermedium, das einen Befehl speichert, der auf einer elektronischen Steuereinheit einer Fahrsteuervorrichtung, die auf einem Fahrzeug montiert ist, das einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor als Energiequellen beinhaltet, ausführbar ist, und der bewirkt, dass die elektronische Steuereinheit Funktionen ausführt. Die Funktionen beinhalten ein Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird, ein Ableiten eines Koeffizientenprofils, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors zurückgewinnbar ist, verwendet wird, basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil, ein Annähern des Geschwindigkeitsprofils mit einem vorbestimmten Näherungsmodell und ein Abschätzen einer vorausgesagten Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil, und ein Bestimmen der zum Fahren verwendeten Energiequelle, basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie.
Mit den vorstehenden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, da ein Geschwindigkeitsprofil, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erhalten wird, und eines Koeffizientenprofils, das zu einer Zeit des Voraussagens eine Menge an regenerativer Energie verwendet wird, erstellt werden, ist es möglich eine Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil und dem Koeffizientenprofil quantitativ vorauszusagen und die vorausgesagte Rückgewinnungsmenge für die Fahrsteuerung zu verwenden.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in denen gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ein Diagramm zeigt, das Funktionsblöcke einer Fahrsteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dessen Peripherieeinheiten darstellt;
2 ein Diagramm zeigt, das ein Ablaufdiagramm der Fahrsteuerverarbeitung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel eines Geschwindigkeitsprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Diagramm zeigt, dass eine Kurve einer Gaußfunktion darstellt;
5 ein Diagramm zeigt, das einen Teil des Beispiels des Geschwindigkeitsprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und eine Kurve, in der der Teil durch die Gaußfunktion angenähert wird, darstellt;
6 ein Diagramm zeigt, das das Beispiel des Geschwindigkeitsprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und eine Kurve, in der das Beispiel durch die Gaußfunktion angenähert ist, darstellt;
7 ein weiteres Diagramm zeigt, das das Beispiel des Geschwindigkeitsprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ein Diagramm zeigt, das eine Kurve der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit, die für jeden Abschnitt von 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten wird, darstellt;
9 ein Diagramm zeigt, das eine Kurve darstellt, in der das Geschwindigkeitsprofil von 7 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch die Gaußfunktion angenähert ist;
10 ein Diagramm zeigt, das eine Kurve eines Beispiels einer Menge, die mit Änderungen der kinetischen Energie verbunden ist, und einer Menge, die durch den Fahrwiderstand abgeleitet wird, aus den erforderlichen Mengen von Leistungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, darstellt;
11 ein Diagramm zeigt, das eine Kurve eines Beispiels der erforderlichen Menge an Leistung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
12 ein Diagramm zeigt, das eine Kurve eines Beispiels eines Integralwerts der erforderlichen Menge an Leistung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
13 ein weiteres Diagramm zeigt, das die Kurve des Beispiels der erforderlichen Menge an Leistung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
14 ein Diagramm zeigt, das eine Kurve eines Beispiels einer Wirkungsgradcharakteristik eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
15 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel eines Korrekturkoeffizientenprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
16 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel des Korrekturkoeffizientenprofils nach Normierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
17 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel eines Elektrizitätsnutzungswertprofils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Eine Fahrsteuervorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt eine zweckmäßige Fahrsteuerung aus, um einen Kraftstoffwirkungsgrad durch quantitatives Voraussagen einer Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie in einem frühen Stadium unter Verwendung eines Geschwindigkeitsprofils, das durch Voraussagen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erhalten wird, und eines Koeffizientenprofils, das zur Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie verwendet wird, zu verbessern.
Ausführungsbeispiele
Konfiguration
1 zeigt ein Diagramm, das Funktionsblöcke einer Fahrsteuervorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dessen Peripherieeinheiten darstellt. Eine Fahrsteuervorrichtung 10 ist auf dem Fahrzeug montiert. Zusätzlich zu der Fahrsteuervorrichtung 10, beinhaltet das Fahrzeug eine Verbrennungsmotor-ECU 20, eine Verbrennungsmotor 21, ein Getriebe 22, eine Elektromotor-ECU 30, einen Elektromotor 31, eine Batterie-ECU 40, eine Batterie 41, eine Verwalter-ECU 50, eine Fahrassistenz-ECU 60, eine ECU für autonomes Fahren 65, eine Speichereinheit 70, eine Kommunikationseinheit 80, eine Fahrsteuer-ECU 90, eine elektrische Servolenkungs-ECU (engl.: „electric power steering“-ECU, EPS-ECU) 100, eine EPS-Vorrichtung 101, eine Brems-ECU 110 und eine Bremsvorrichtung 111.
Zusätzlich zu den vorstehenden Konfigurationen, kann das Fahrzeug auch verschiedene Sensoren, wie etwa einen Beschleunigungpedalsensor, einen Bremspedalsensor, eine Kamera oder einen Hindernissensor, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, eine Gierratenssensor und eine GPS-Sensor, und verschiedene Vorrichtungen, wie etwa ein Navigationssystem (nichts davon gezeigt), beinhalten.
Der Verbrennungsmotor 21 und der Elektromotor 31 sind Aktoren, die als Energiequellen zum Fahren des Fahrzeugs dienen. Der Elektromotor 31 ist ferner ein Generator, der Energie erzeugt, und eine Bremsvorrichtung, die eine Bremskraft durch regeneratives Bremsen erzeugt.
Die Verbrennungsmotor-ECU 20 ist eine elektronische Steuereinheit (engl.: „electronic control unit“, ECU), die eine Steuerung zum Erzeugen eines Antriebsmoments durch Steuern des Verbrennungsmotors 21 und des Getriebes 22, das eine Drehzahl zwischen einem Eingang und einem Ausgang ändert, oder zum Erzeugen eines Bremsmoments durch eine Motorbremse, ausführt.
Die Elektromotor-ECU 30 ist eine ECU, die eine Steuerung zum Erzeugen eines Antriebsmoments durch Steuern des Elektromotors 31 oder zum Erzeugen eines Bremsmoments durch eine Nutzbremse ausführt.
Die Batterie 41 versorgt den Elektromotor 31 oder andere Vorrichtungen mit Energie, indem sie sich entlädt oder die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors 31 erhaltene Leistung (zurückgewonnene Energie) lädt. Die Batterie-ECU 40 ist eine ECU, die das Laden und Entladen der Batterie 41 steuert.
Die Fahrsteuer-ECU 90, ist eine ECU, die die Verbrennungsmotor-ECU 20 und die Elektromotor-ECU 30 gemäß einem nachstehend beschriebenen Fahrmodus steuert.
Die EPS-Vorrichtung 101 ist ein Aktor, der Lenken durch Ändern der Lenkwinkel der Räder ausführt, um die Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu ändern. Die EPS-ECU 100 ist eine ECU, die die EPS-Vorrichtung 101 steuert.
Die Bremsvorrichtung 111 (eine Fußbremsvorrichtung) ist ein Aktor, der eine Bremskraft durch eine Reibungskraft gegen ein Element, das sich mit den Rädern dreht, erzeugt. Die Brems-ECU 110 ist eine ECU, die die Bremsvorrichtung 111 steuert.
Die Fahrassistenz-ECU 60 ist eine ECU, die eine Funktion der Fahrassistenz, wie etwa Vermeiden einer Kollision, Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs und in einer Spur Bleiben, ausführt. Die Fahrassistenz-ECU 60 gibt eine Anweisung zum Steuern einer Bewegung des Fahrzeugs, wie etwa Beschleunigung/Verzögerung, oder eines Lenkwinkels, basierend auf von verschiedenen Sensoren oder ähnlichem erworbenen Informationen, aus. Die Funktion oder die Anzahl an Fahrassistenz-ECUs 60 ist nicht beschränkt.
Die ECU für autonomes Fahren 65 ist eine ECU, die eine Funktion des autonomen Fahrens ausführt. Die ECU für autonomes Fahren 65 gibt eine Anweisung zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs, wie etwa Beschleunigung/Verzögerung, oder eines Lenkwinkels, aus, um die Funktion des autonomen Fahrens basierend auf den von verschiedenen Sensoren oder ähnlichem erworbenen Informationen auszuführen.
Die Verwalter-ECU 50 gibt Anweisungen an die Fahrsteuer-ECU 90, die EPS-ECU 100, die Brems-ECU 110 o. ä., basierend auf Anweisungen von der Fahrassistenz-ECU 60, der ECU für autonomes Fahren 65 oder ähnlichem. Zum Beispiel gibt die Verwalter-ECU 50 eine Beschleunigungsanweisung an die Fahrsteuer-ECU 90, eine Lenkanweisung an die EPS-ECU 101 und eine Verzögerungsanweisung an die Fahrsteuer-ECU 90 und die Brems-ECU 110.
Nach Empfangen von Anweisungen von einer Vielzahl von Fahrassistenz-ECUs 60 oder ähnlichem, führt die Verwalter-ECU 50 einem Prozess aus, als Vermittlung bezeichnet, zum Bestimmen, basierend auf einer vorbestimmten Regel, welche Anweisung zu befolgen ist, um das Fahrzeug zu steuern, und gibt die Anweisung an die Faktor-ECU, basierend auf dem Vermittlungsergebnis. Die Verwalter-ECU 50 kann den Inhalt der Betätigung eines Lenkrads, eines Bremspedals, eines Beschleunigungspedals und ähnliches durch den Benutzer erwerben und den Betätigungsinhalt zum Ziel des Vermittlungsprozesses machen, oder die Faktor-ECU kann den Inhalt der Betätigung durch den Benutzer erwerben und individuell zwischen der manuellen Bedienung durch den Benutzer und der Anweisung der Verwalter-ECU 50 vermitteln.
Die Speichereinheit 70 speichert eine oder mehrere Fahrhistorien des Benutzers. Die Fahrhistorie weist Informationen auf, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jedem Zeitpunkt während einer Fahrzeit, wenn der Benutzer das Fahrzeug in der Vergangenheit gefahren ist, beinhaltet. Die Speichereinheit 70 erzeugt eine Fahrhistorie durch periodisches Speichern der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und ähnlichem, das im Fahrzeug beinhaltet ist, erworben wird, während das Fahrzeug beispielsweise in einem eingeschalteten Zustand ist. Die Speichereinheit 70 kann zum Beispiel als ein Teil eines Autonavigationssystems bereitgestellt sein.
Die Kommunikationseinheit 80 kann drahtlos mit einem Server außerhalb des Fahrzeugs, einem anderen Fahrzeug oder ähnlichem kommunizieren und kann eine Fahrhistorie einer anderen Person als dem Benutzer, die basierend auf einem Fahrergebnis eines anderen Fahrzeugs erhalten wird, empfangen.
Die Fahrsteuervorrichtung 10 ist eine ECU, die eine Erstellungseinheit 11, eine Ableitungseinheit 12, eine Abschätzungseinheit 13 und eine Bestimmungseinheit 14 beinhaltet. Die Erstellungseinheit 11 erstellt ein Geschwindigkeitsprofil basierend auf der Fahrhistorie. Basierend auf wenigstens dem von der Erstellungseinheit 11 erstellten Geschwindigkeitsprofil, leitet die Ableitungseinheit 12 ein Koeffizientenprofil ab, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die eine Energie ist, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors zurückgewinnbar ist, verwendet wird. Basierend auf dem von der Erstellungseinheit 11 erstellten Geschwindigkeitsprofil und dem von der Ableitungseinheit 12 abgeleiteten Koeffizientenprofil, schätzt die Abschätzungseinheit 13 eine vorausgesagte Menge an regenerativer Energie, die eine durch regeneratives Bremsen zurückgewinnbare Energie ist, ab. Basierend auf der von der Abschätzungseinheit 13 abgeschätzten vorausgesagten Menge an regenerativer Energie, bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob der Elektromotor 31 oder der Verbrennungsmotor 21 zum Fahren verwendet werden soll.
Jeder der vorstehenden ECUs ist typischerweise ein Computer, der einen Speicher und einem Prozessor beinhaltet. Der Prozessor jeder ECU liest und führt ein Programm aus, das in beispielsweise einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist, und implementiert eine Funktion der ECU. Diese ECUs sind durch eine Kommunikationsleitung miteinander verbunden und können kooperativ arbeiten, indem sie sachgerecht miteinander kommunizieren.
Die vorstehend beschriebenen Konfigurationen der Vorrichtungen und der auf dem Fahrzeug montierten Fahrsteuervorrichtung 10 sind Beispiele und können sachgerecht ergänzt, ersetzt, geändert oder weggelassen werden. Ferner kann die Funktion jeder Vorrichtung sachgerecht in eine Vorrichtung integriert oder auf eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Implementierung verteilt werden.
Zum Beispiel kann die Fahrsteuervorrichtung 10 als eine unabhängige ECU bereitgestellt werden, aber auch als Teil der Verwalter-ECU 50, der Fahrsteuer-ECU 90 oder ähnlichem bereitgestellt werden. Die Funktion der Fahrsteuervorrichtung 10 kann verteilt sein und der Verwalter-ECU 50, der Fahrsteuer-ECU 90 oder ähnlichem bereitgestellt werden.
Des Weiteren können zum Beispiel die Fahrsteuervorrichtung 10, die Fahrassistenz-ECU 60, die ECU für autonomes Fahren 65, die Verwalter-ECU 50, die Fahrsteuer-ECU 90 und Ähnliches als eine ECU bereitgestellt werden. Des Weiteren muss zum Beispiel die ECU für autonomes Fahren 65 nicht bereitgestellt werden.
Verarbeitung
Nachstehend ist ein Beispiel einer Verarbeitung, die von der Fahrsteuervorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, detailliert beschrieben. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm der Fahrsteuerverarbeitung, die von der Fahrsteuervorrichtung 10 ausgeführt wird. Diese Fahrsteuerverwaltung wird gestartet, wenn der Benutzer zum Beispiel das Fahrzeug in den eingeschalteten Zustand bringt, um eine Fahrt zu beginnen, und wird ausgeführt, bis der Benutzer das Fahrzeug in einen ausgeschalteten Zustand bringt, um die Fahrt zu beenden.
(Schritt S101)
Die Erstellungseinheit 11 erstellt ein Geschwindigkeitsprofil. Das Geschwindigkeitsprofil weist Informationen auf, die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellen, die zu jedem Zeitpunkt (jeder Zeit) dieser Fahrt vorausgesagt wird.
3 stellt ein Beispiel eines Geschwindigkeitsprofils dar. 3 stellt das Geschwindigkeitsprofil dar, indem die horizontale Achse eine verstrichene Zeit t[s] vom Beginn der Fahrt darstellt und die vertikale Achse die Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) [m/s] darstellt. Das Geschwindigkeitsprofil basiert zum Beispiel auf einem Geschwindigkeitsänderungsmuster, das bei einem in Japan ermittelten Kraftstoffverbrauchstest (einem JC08-Modus) verwendet wird. Die Kurve des Geschwindigkeitsprofils beinhaltet im Allgemeinen eine Vielzahl von Spitzen, was anzeigt, dass Beschleunigung und Verzögerung während einer Fahrt wiederholt werden.
Die Erstellungseinheit 11 kann ein Geschwindigkeitsprofil basierend auf beispielsweise in der Speichereinheit 70 gespeicherten vergangenen Fahrhistorien erstellen. Als einfaches Beispiel, wenn das Fahrmuster des Benutzers nur ein Muster des Fahrens auf der gleichen Strecke im gleichen Zeitbereich an Wochentagen zum Pendeln ist, wird davon ausgegangen, dass die Muster der Änderungen der Geschwindigkeit über die Zeit, die in den Fahrhistorien beinhaltet sind, im Wesentlichen gleich sind. In einem derartigen Fall erstellt die Erstellungseinheit 11 das Geschwindigkeitsprofil basierend auf einer beliebigen in der Speichereinheit 70 gespeicherten vergangenen Fahrhistorie.
Alternativ kann die Speichereinheit 70 die Fahrhistorien in Verbindung mit Attributen, wie etwa dem Tag der Woche und dem Zeitbereich, in dem das Fahrzeug gefahren ist, klassifizieren und speichern, und die Erstellungseinheit 11 kann das Geschwindigkeitsprofil basierend auf einer Fahrhistorie erstellen, die in Bezug auf die Attribute, wie etwa den Tag der Woche und dem Zeitbereich, einen hohen Grad an Übereinstimmung mit dieser Fahrt aus der Vielzahl der Fahrhistorien, die in der Speichereinheit 70 gespeichert sind, aufweist. Selbst in einem Fall, in dem der Benutzer mehr als ein Fahrmuster aufweist, wenn die Muster für jedes Attribut eine Gemeinsamkeit haben, ist es möglich das Fahrmuster mit einer bestimmten Genauigkeit zu spezifizieren und das Geschwindigkeitsprofil mit hoher Genauigkeit zu erstellen.
Alternativ kann die Speichereinheit 70 eine Fahrstrecke von einem im Fahrzeug beinhalteten Navigationssystem und ähnlichem erwerben, die Fahrstrecke in der Fahrhistorie aufnehmen und sie speichern, und die Erstellungseinheit 11 kann das Geschwindigkeitsprofil basierend auf einer Fahrhistorie mit einem hohen Grad an Ähnlichkeit zu der Fahrstrecke dieser Fahrt unter einer Vielzahl von Fahrhistorien, die in der Speichereinheit 70 gespeichert sind, erstellen. Dieses Verfahren kann ausgeführt werden, wenn zum Beispiel der Benutzer die Fahrstrecke dieser Fahrt in dem Navigationssystem und ähnlichem einstellt, und die Erstellungseinheit 11 kann die eingestellte Fahrstrecke erwerben, kann aber die Genauigkeit des Geschwindigkeitsprofils verbessern.
Des Weiteren, wenn die Fahrstrecke dieser Fahrt eingestellt ist, kann die Erstellungseinheit 11 bei einem Server Informationen über den Straßenverkehr, wie etwa eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder eine Stauvorhersage, entlang der Fahrstrecke über die Kommunikationseinheit 80 abfragen und basierend auf den Informationen das Geschwindigkeitsprofil erstellen, oder kann über die Kommunikationseinheit 80 einen Server, der dazu in der Lage ist ein Geschwindigkeitsprofil basierend auf Informationen über den Straßenverkehr entlang der Fahrstrecke zu erstellen, auffordern das Geschwindigkeitsprofil zu erstellen, und das erstellte Geschwindigkeitsprofil empfangen.
Die Erstellungseinheit 11 kann eine Fahrhistorie einer anderen Person als dem Benutzer über die Kommunikationseinheit 80 erwerben und das Geschwindigkeitsprofil basierend auf der erworbenen Fahrhistorie erstellen. Der Server sammelt die Fahrhistorien aus einer großen Anzahl von Fahrzeugen und klassifiziert und speichert die Fahrhistorien verbunden mit, zum Beispiel, dem Tag der Woche, dem Zeitbereich, der Fahrstrecke und ähnlichem, und die Erstellungseinheit 11 fragt beim Server ab, erwirbt die Fahrhistorie mit einem hohen Grad an Übereinstimmung mit dieser Fahrt in Bezug auf die Klassifizierung, und verwendet sie als ein Geschwindigkeitsprofil basierend auf der erworbenen Fahrhistorie.
Alternativ kann der Server eine Vielzahl von Personen in Gruppen unterteilen und Fahrhistorien der Personen für jede Gruppe speichern, und die Erstellungseinheit 11 kann das Geschwindigkeitsprofil basierend auf der Fahrhistorie, die aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die den Benutzer unter der Vielzahl von in dem Server gespeicherten Fahrhistorien beinhaltet, erstellen. Zum Beispiel, wenn Personen, die ihren Wohn- bzw. Arbeitsort in denselben Gebieten haben, in dieselbe Gruppe aufgenommen werden, ist es möglich die Genauigkeit des Geschwindigkeitsprofils bei Fahrten zum Pendeln zu verbessern.
Alternativ kann die Erstellungseinheit 11 in den Fahrzeugen gespeicherte Fahrhistorien von einem oder von mehreren Fahrzeugen anstatt von dem Server über die Kommunikationseinheit 80 erwerben und das Geschwindigkeitsprofil basierend auf den erworbenen Fahrhistorien auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben erstellen.
In jedem der vorstehend beschriebenen Verfahren, wenn es eine Vielzahl an Fahrhistorien als Kandidaten für das Geschwindigkeitsprofil gibt, kann die Erstellungseinheit 11 beispielsweise eine beliebige oder den Durchschnitt von ihnen als das Geschwindigkeitsprofil einstellen. Das Verfahren zum Erstellen des Geschwindigkeitsprofils ist nicht beschränkt und die vorstehend beschriebenen Verfahren können sachgerecht kombiniert werden. Des Weiteren kann die Erstellungseinheit 11 das Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Fahrhistorie des Benutzers oder der Fahrhistorie der anderen Person als dem Benutzer oder unter Verwendung beider erstellen.
(Schritt S102)
Die Abschätzungseinheit 13 nähert das Geschwindigkeitsprofil mit einem vorbestimmten Näherungsmodell (einem Näherungsprozess) an. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Summe von Gaußfunktionen zur Näherung verwendet. 4 stellt eine Kurve (t ≥ 0) einer Gaußfunktion mit einer Zeit t als eine Variable dar, wie in der nachstehenden Gleichung 1 ausgedrückt ist. Bei der Gleichung 1 sind µ, v_max und σ Parameter, die jeweils eine Spitzenposition (Zeit), einen Spitzenwert und eine Streuung der Verteilung definieren. $v (t) = v_{m a x} \cdot e x p (\frac{- {(t - μ)}^{2}}{2 σ^{2}})$
Bei der Gleichung 1 werden die jeweiligen Parameter µ, v_max und σ zweckmäßig bestimmt. 5 stellt eine Kurve dar, in der Geschwindigkeitsänderungen in einem Teil (während Zeit 0 ≤ t ≤ 100 (Sekunden)) des in 3 dargestellten Geschwindigkeitsprofils angenähert werden. Bei 5 ist das Geschwindigkeitsprofil durch eine gestrichelte Linie und die Näherungskurve durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Das Verfahren zum Berechnen der jeweiligen Parameter µ, v_max und σ des Geschwindigkeitsprofils ist nicht beschränkt. Wenn jedoch die Methode der kleinsten Quadrate verwendet wird, erhöht sich ein Berechnungsaufwand. Nachstehend ist ein Beispiel eines zweckmäßigen Berechnungsverfahrens beschrieben, das in der Lage ist, den Berechnungsaufwand zu reduzieren. Wie in 5 dargestellt ist, wenn eine Startzeit, an der die durch das Geschwindigkeitsprofil angezeigte Geschwindigkeit größer als Null ist, als T0 eingestellt ist, und eine Stoppzeit, an der die Geschwindigkeit auf Null zurückgeht, als T1 eingestellt ist, wird in diesem Verfahren das Geschwindigkeitsprofil eines Bereichs von Zeit T0 bis Zeit T1 durch die Gaußfunktion angenähert, bei der dieser Abschnitt einen Bereich von µ ± 3σ hat. Mit anderen Worten, in diesem Verfahren, wenn die Länge einer Periode dieses Abschnitts auf T' eingestellt ist, kann der Parameter σ gemäß der nachstehenden Gleichung 2 berechnet werden: $σ = \frac{T 1 - T 0}{6} = \frac{T'}{6}$
Des Weiteren wird im Hinblick auf die Durchschnittsgeschwindigkeit v_av in diesem Abschnitt die nachstehende Gleichung 3 basierend auf dieser Näherung aufgestellt: $v_{a v} = \frac{1}{T'} \int_{T 0}^{T 1} v (t) d t \approx \frac{6}{\sqrt{2 π} \cdot 0.9973} \cdot v_{m a x}$
Daher kann der Parameter v_max gemäß der nachstehenden Gleichung 4 berechnet werden. In der Gleichung 4 ist D der Kilometerstand in diesem Abschnitt. $v_{m a x} = \frac{\sqrt{2 π} \cdot 0.9973}{6} \cdot v_{a v} = \frac{\sqrt{2 π} \cdot 0.9973}{6} \cdot \frac{D}{T'}$
Des Weiteren kann der Parameter µ gemäß der nachstehenden Gleichung 5 berechnet werden: $μ = T 0 + \frac{T'}{2} = T 0 + \frac{D}{2 \cdot v_{a v}}$
Dadurch, wenn eine Geschwindigkeit eines Abschnitts, in dem die Geschwindigkeit des Geschwindigkeitsprofils positiv ist, durch die Gaußfunktion angenähert wird, können die jeweiligen Parameter µ, v_max und σ unter Verwendung der Startzeit der Fahrt, der Durchschnittsgeschwindigkeit v_av des Fahrzeugs, dem Kilometerstand D oder der erforderlichen Fahrzeit T' in dem Abschnitt berechnet werden. Die Parameter können unter Verwendung der Durchschnittsgeschwindigkeit v_av und der erforderlichen Fahrzeit T' basierend auf aktuellen Werten, unter Verwendung des Kilometerstandes D und der erforderlichen Fahrzeit T' basierend auf aktuellen Werten oder unter Verwendung des Kilometerstandes D und der Durchschnittsgeschwindigkeit v_av basierend auf aktuellen Werten berechnet werden. Mit diesem Berechnungsverfahren ist es möglich, die Parameter der Gaußfunktion mit einem geringen Berechnungsaufwand unter Verwendung einer einfachen Berechnung zu berechnen und damit die Verarbeitungslast zu reduzieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das gesamte Geschwindigkeitsprofil durch eine Summe von Gaußfunktionen mit unterschiedlichen Spitzenpositionen µ_i, die jeweils den vorstehend beschriebenen Abschnitten entsprechen, angenähert. Jede Gaußfunktion kann einen anderen Spitzenwert v_maxi und eine andere Streuung der Verteilung σ_i haben. Wenn die Anzahl der verwendeten Funktionen als N eingestellt ist, kann der Näherungsausdruck unter Verwendung von µ_i, v_maxi und σ_i (i=1, 2, ..., N) als Parameter durch die nachstehende Gleichung 6 ausgedrückt werden: $v (t) = \sum_{i = 1}^{N} v_{m a x i} \cdot e x p (\frac{- {(t - μ_{i})}^{2}}{2 σ_{i}^{2}})$
Hier können die jeweiligen Parameter µ_i, v_maxi und σ_i (i= 1, 2, ..., N) unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Berechnungsverfahrens berechnet werden. Alternativ können diese Parameter unter Verwendung anderer bekannter Anpassungsverfahren abgeleitet werden. Zum Beispiel ist es möglich die Parameter derart zu bestimmen, dass ein Integralwert S, der durch Integrieren des Absolutwertes einer Differenz zwischen dem Geschwindigkeitswert v(t) des Geschwindigkeitsprofils und dem Näherungswert v(t) über die gesamte Periode (0≤t≤T) des Geschwindigkeitsprofils erhalten wird, minimiert werden. Der Integralwert S ist durch die nachstehende Gleichung 7 dargestellt: $S = \int_{0}^{T} | V (t) - v (t) | d t$
Die jeweiligen Parameter µ_i, v_maxi und σ_i (i=1, 2, ..., N) der Gleichung sechs werden unter Verwendung des vorstehenden Verfahrens abgeleitet. 6 stellt eine Kurve dar, in der die Geschwindigkeitsänderungen über die gesamte Periode des in 3 dargestellten Geschwindigkeitsprofils angenähert sind. Bei 6 ist das Geschwindigkeitsprofil durch eine gestrichelte Linie und die Näherungskurve durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Bei diesem Beispiel ist N = 10. Wie in 6 dargestellt ist, ist zu erkennen, dass es möglich ist, eine gute Näherung zu erhalten, die die Geschwindigkeitsänderungen in einer Fahrt charakterisiert.
Der Wert von N, der die Anzahl der für die Näherung verwendeten Gaußfunktionen ist, ist nicht besonders beschränkt, es wird jedoch ein Beispiel eines Verfahrens zum zweckmäßigen Bestimmen des Wertes von N basierend auf Charakteristiken (wie etwa eine Fahrtdauer und die Anzahl an Spitzen) des angewendeten Geschwindigkeitsprofils unter weiterer Bezugnahme von 7 bis 9 beschrieben. 7 stellt ein Beispiel eines Geschwindigkeitsprofils einer Fahrt dar, bei der ein Stadtgebiet verlassen wird, unterwegs mit hoher Geschwindigkeit gefahren wird und ein anderes Stadtgebiet erreicht wird.
Zuerst unterteilt die Abschätzungseinheit 13 das Geschwindigkeitsprofil einer Zielfahrt in eine Vielzahl von Abschnitten in gleichen Abständen. Die Anzahl der Abschnitte und die Länge der Zeit sind nicht besonders beschränkt, können aber basierend auf einer Periode, in der ein bestimmter Fahrzustand (fahren im Stadtgebiet, fahren mit hoher Geschwindigkeit) in der Zielfahrt fortgeführt wird, oder ähnlichem bestimmt werden. In dem in 7 dargestellten Beispiel ist eine ca. einstündige Fahrt in 13 Abschnitte im Abstand von 250 Sekunden unterteilt.
Als Nächstes erhält die Abschätzungseinheit 13 die durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit für jeden der Vielzahl von Abschnitten. 8 stellt eine Kurve der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit, die in jedem Abschnitt erhalten wurde, dar. Danach erhält die Abschätzungseinheit 13 die Anzahl von Scheitelpunkten in der Kurve der durchschnittlichen Fahrzeuggeschwindigkeit. Dabei ist der Scheitelpunkt ein Pol, an dem sich die Durchschnittsgeschwindigkeit von einer Zunahme zu einer Abnahme ändert. Bei den Beispielen von 8 sind fünf Scheitelpunkte in dem zweiten, vierten, siebten, zehnten und zwölften Abschnitt.
Daraus ergibt sich, dass die Anzahl der Scheitelpunkte die optimale Anzahl der zum Annähern des Geschwindigkeitsprofils (N = 5) verwendeten Gaußfunktionen ist. Das Geschwindigkeitsprofil wird unter Verwendung der Parameter µ, v_max, σ, die basierend auf dem vorstehend beschriebenen Verfahren für diese fünf Scheitelpunkte zweckmäßig berechnet wurden, angenähert. Wie in 9 dargestellt ist, ist es unter Verwendung dieses Prozesses möglich eine effiziente und genaue Näherungskurve (eine durchgezogene Linie) im Hinblick auf das Geschwindigkeitsprofil (eine gestrichelte Linie) zu erhalten.
Wenn die Fahrtdauer relativ kurz ist oder die Anzahl der Spitzen relativ klein ist, wird die Anzahl der für die Näherung verwendeten Gaußfunktionen als eins (N = 1) eingestellt.
(Schritt S103)
Unter Verwendung des Näherungsmodells schätzt die Abschätzungseinheit 13 die vorausgesagte Menge an regenerativer Energie, die eine durch regeneratives Bremsen des Elektromotors 31 erhaltene Energie ist, ab. Das Abschätzungsverfahren ist nachstehend beschrieben.
Zuerst leitet die Abschätzungseinheit 13 eine erforderliche Menge an Leistung P(t) ab, die eine Leistung ist, die an das Fahrzeug gegeben werden soll, um die Geschwindigkeit v(t) zu halten. P(t) wird durch die nachstehende Gleichung 8 ausgedrückt: $P (t) = m \cdot \frac{d v (t)}{d t} \cdot v (t) + {a \cdot {(v (t))}^{2} + b \cdot v (t) + c} \cdot v (t)$
Dabei ist m das Gewicht des Fahrzeugs, m . dv(t) / dt stellt eine Rate der Änderungen einer Bewegungsmenge des Fahrzeugs dar, und a . (v(t))² + b · v(t) + c stellt einen Fahrwiderstand dar. Die erforderliche Menge an Leistung P(t) ist eine Summe, die durch Multiplizieren der zwei vorstehend genannten Elemente mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v(t) erhalten wird. Mit anderen Worten, die erforderliche Menge an Leistung P(t) ist die Summe aus einer Leistung, die zum Ändern der kinetischen Energie des Fahrzeugs beiträgt, und einer Leistung, die durch den Fahrwiderstand abgeleitet wird, und ist eine Leistung, die erforderlich ist, um die Geschwindigkeit v(t) zur Zeit t zu implementieren. Wie in Gleichung 8 dargestellt ist, ist es möglich den Fahrwiderstand zweckmäßig anzunähern, indem er durch eine Summe aus einer Komponente (a · (v(t))²), die proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, einer Komponente (b . v(t)), die proportional zur ersten Potenz davon ist, und einer konstanten Komponente (c), ausgedrückt wird.
Bei 10 stellt die horizontale Achse eine Zeit t[s] dar, die vertikale Achse stellt eine Leistung [kJ/s] dar, und ein Beispiel der Menge, die zu den Änderungen der kinetischen Energie beiträgt (der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung 8) ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt, und ein Beispiel der durch den Fahrwiderstand abgeleiteten Menge (der zweite Term auf der rechten Seite von Gleichung 8) ist durch eine gestrichelte Linie in der erforderlichen Menge an Leistung P(t) in dem Bereich (während Zeit 0 ≤ t ≤ 100 (Sekunden)) des Geschwindigkeitsprofils, das in 3 dargestellt ist, dargestellt.
Des Weiteren stellt 11 eine Kurve einer Gesamtmenge der erforderlichen Menge an Leistung P(t) dar. In der Kurve stellt die horizontale Achse eine Zeit t[s] dar und die vertikale Achse stellt eine Leistung [kJ/s] dar.
Als Nächstes schätzt die Abschätzungseinheit 13 basierend auf der erforderlichen Menge an Leistung P(t), eine Periode, in der vorausgesagt wird, dass regenerative Energie zurückgewinnbar ist, und eine vorausgesagte Rückgewinnungsmenge ab. In der in 11 dargestellten Kurve ist eine Periode (t1 < t < t2), in dem der Wert der erforderlichen Menge an Leistung P(t) negativ ist, die Periode, in der vorausgesagt wird, dass regenerative Energie zurückgewinnbar ist. Des Weiteren, wie durch die nachstehende Gleichung 9 ausgedrückt ist, ist ein Integralwert des Betrages der erforderlichen Menge an Leistung in dieser Periode, d. h. eine Fläche eines in 11 durch Schraffur dargestellten Bereichs, ein abgeschätzter Wert E der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie, die zurückgewonnen werden soll. $E = \int_{t 1}^{t 2} | P (t) | d t$
12 stellt eine Kurve des Integralwerts I(t) der erforderlichen Menge an Leistung dar, die in 11 von Zeit 0 (Null) bis Zeit t dargestellt ist. In der Kurve stellt die horizontale Achse eine Zeit t[s] dar und die vertikale Achse stellt eine Energie [kJ] dar. I(t) wird durch die nachstehende Gleichung 10 ausgedrückt: $I (t) = \int_{0}^{t} P (T) d t$
Bei 12 ist eine Differenz zwischen einem Energiewert an der Spitze und einem Energiewert, wenn die Kurve nach der Spitze abflacht, gleich dem abgeschätzten Wert E der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie, die zurückgewonnen werden soll.
Durch Extrahieren eines oder mehrerer Perioden, in der die erforderliche Menge an Leistung über die gesamte Periode des Geschwindigkeitsprofils negativ ist, und Erhalten eines Integralwerts des Betrages der erforderlichen Menge an Leistung für jede Periode, ist es möglich, zu Beginn der Fahrt, eine oder mehrere Perioden, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, und die vorausgesagte Rückgewinnungsmenge für jede Periode abzuschätzen.
Das Gewicht m des Fahrzeugs und die Koeffizienten a, b, c sind Konstanten, die grundsätzlich durch Charakteristiken des Fahrzeugs bestimmt sind, und wenn passende Werte für die Koeffizienten eingestellt werden, kann eine zweckmäßige Abschätzungsgenauigkeit erhalten werden. Wenn jedoch eine oder mehrere Fluktuationsfaktoren, die die erforderliche Menge an Leistung beeinflussen können, erworben werden können, ist es möglich die Abschätzungsgenauigkeit durch weitere Korrektur wenigstens des Gewichtes m, oder der Koeffizienten a, b, c basierend auf den wie nachstehend erworbenen Fluktuationsfaktoren zu verbessern.
Zum Beispiel, wenn die Abschätzungseinheit 13 das Ladegewicht eines Insassen, Gepäcks oder ähnlichem durch Eingabe von einem im Fahrzeug beinhalteten Gewichtssensor oder ähnlichem, oder dem Benutzer erwerben kann, kann die Abschätzungseinheit 13 das Gewicht m des Fahrzeugs auf ein Gewicht korrigieren, das durch Addieren des Ladegewichts zu dem Gewicht des Fahrzeugs selbst erhalten wird.
Des Weiteren kann die Abschätzungseinheit 13 die Koeffizienten a, b, c unter Verwendung dieser Fluktuationsfaktoren korrigieren, wenn die Fluktuationsfaktoren des Fahrwiderstands, wie etwa dem Typ der Straßenoberfläche, der Neigung der Straßenoberfläche und des Wetters, erworben werden können.
Zum Beispiel ist es möglich, wenn eine Fahrstrecke für diese Fahrt eingestellt ist, den Typ und die Neigung der Straßenoberfläche zu spezifizieren und die Koeffizienten unter Verwendung dieser Informationen zu korrigieren. Informationen über den Typ und die Neigung der Straßenoberfläche können im Voraus in der Speichereinheit 70 in Verbindung mit Karteninformationen gespeichert werden oder können von der Kommunikationseinheit 80 von einem externen Server oder ähnlichen erworben werden. Des Weiteren ist es möglich die Koeffizienten unter Verwendung von Informationen über das Wetter zu korrigieren. Die Informationen über das Wetter können von verschiedenen in dem Fahrzeug beinhalteten Sensoren erworben werden oder können von der Kommunikationseinheit 80 von einem externen Server oder ähnlichem erworben werden.
Zum Beispiel, wenn die Straßenoberfläche relativ rutschig ist, wie eine Schotterstraße, wird der Fahrwiderstand korrigiert, um größer zu sein, als wenn die Straßenoberfläche relativ nicht rutschig ist, wie eine gepflasterte Straße.
Des Weiteren, wenn die Informationen über die Neigung der Straßenoberfläche angeben, dass die Straße eine Straße mit Steigung ist, wird der Fahrwiderstand korrigiert, um größer zu sein, als wenn es eine ebene Straße ist, und wenn die Informationen über die Neigung der Straßenoberfläche angeben, dass die Straße eine Straße mit Gefälle ist, wird der Fahrwiderstand korrigiert, um kleiner zu sein, als wenn es eine ebene Straße ist. In Gleichung 8 wird der Einfluss der Zunahme/Abnahme der potentiellen Energie des Fahrzeugs auf die erforderliche Menge an Leistung P(t) durch die Korrektur des Fahrwiderstands basierend auf der Neigung der Straßenoberfläche widergespiegelt.
Des Weiteren, wenn es regnet oder schneit, wird der Fahrwiderstand korrigiert, um größer zu sein, als wenn es sonnig ist. Des Weiteren, da die Fahrtrichtung des Fahrzeugs abgeschätzt werden kann, wenn die Fahrstrecke für diese Fahrt eingestellt ist, kann der Fahrwiderstand basierend auf der Luftmenge und der Windrichtung als das Wetter korrigiert werden. Zum Beispiel, in einem Fall, in dem das Luftvolumen nicht null ist, wird der Fahrwiderstand korrigiert, um bei Gegenwind größer zu sein und bei Rückenwind kleiner zu sein, als wenn das Luftvolumen null ist, abhängig von dem Luftvolumen und der Windrichtung.
Wenn ein derartiger Fahrwiderstand korrigiert wird, werden insbesondere die Werte der Koeffizienten a, b, c geändert. In diesem Fall werden die Koeffizienten a, b, c abhängig von der Position des Fahrzeugs geändert, es ist aber möglich die Koeffizienten a, b, c jeweils zu einer Funktion der Zeit t entsprechend dem Näherungsausdruck der Gleichung 6 zu führen. Unter Berücksichtigung der geschwindigkeitsabhängigen Charakteristiken des Einflusses des Fluktuationsfaktors auf den Fahrwiderstand, ist es möglich, sachgerecht zu bestimmen, welcher der Koeffizienten a, b, c in welchem Ausmaß korrigiert werden soll.
Des Weiteren kann die Abschätzungseinheit 13, anstelle von oder zusätzlich zu der vorstehenden Korrektur, den Wert des abgeschätzten Wertes E entsprechend den vorstehend beschriebenen Fluktuationsfaktoren korrigieren. Mit anderen Worten, der Korrekturkoeffizient α (zum Beispiel, 0 ≤ α ≤ 1) kann für jede Periode derart bestimmt werden, dass der Wert des abgeschätzten Werts E nach der Korrektur mit größer werdendem Ladegewicht kleiner wird oder der Fahrwiderstand aufgrund der Fluktuationsfaktoren größer wird, und die Korrektur kann gemäß der nachstehenden Gleichung 11 ausgeführt werden. $E = α \cdot \int_{t 1}^{t 2} | P (t) | d t$
Der Korrekturkoeffizient α kann den Wirkungsgrad von regenerativem Bremsen derart widerspiegeln, dass der abgeschätzte Wert E nach der Korrektur umso größer wird, je höher der Wirkungsgrad des regenerativen Bremsens ist. Der Wirkungsgrad von regenerativem Bremsen kann basierend auf beispielsweise der Drehzahl des Elektromotors 31, die gemäß der Geschwindigkeit v(t) angenommen wird, und einer der Drehzahl entsprechenden Wirkungsgradkarte abgeleitet werden.
Alternativ, anstatt für jede Periode einen unabhängigen Korrekturkoeffizienten α anzugeben, kann der abgeschätzte Wert E korrigiert werden, indem ein Koeffizientenprofil abgeleitet wird, das das Gleichgewicht von elektrischer Energie über die gesamte Fahrt ausdrückt, die perspektivisch erfasst wird, und indem das Koeffizientenprofil zum Zeitpunkt des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen zurückgewinnbare Energie ist, verwendet wird. Hier ist mit weiterem Bezugnahme auf 13 bis 17 ein Beispiel beschrieben, in dem die Ableitungseinheit 12 der Fahrsteuervorrichtung 10 ein Koeffizientenprofil ableitet, das ein Koeffizient zu jeder Zeit entsprechend der Kraftstoffverbrauchscharakteristik des Verbrennungsmotors ist.
13 zeigt ein Beispiel eines Profils der erforderlichen Menge an Leistung P(t), die von der Näherungsfunktion des in 9 dargestellten Geschwindigkeitsprofils unter Berücksichtigung der Fluktuationsfaktoren, wie etwa dem Fahrwiderstand oder der Neigung, erhalten wird. 14 zeigt ein Diagramm, das eine Wirkungsgradcharakteristik des Verbrennungsmotors darstellt.
Bei diesem Beispiel dividiert die Ableitungseinheit 12 das Profil (siehe 13) der erforderlichen Menge an Leistung P(t), das basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil erhalten wird, durch 16.8 [kJ/g], was der Wert des optimalen Antriebspunkts (der Spitze) in der in 14 dargestellten Wirkungsgradcharakteristik des Verbrennungsmotors ist. Diese Division quantifiziert den Wirkungsgrad der Nutzung des Verbrennungsmotors. Anschließend, wie in 15 dargestellt ist, erhält die Ableitungseinheit 12 durch Erhalten des Kehrwerts des Ergebnisses dieser Division ein Koeffizientenprofil derart, dass ein Wert davon in einem Abschnitt, in dem die Nutzung des Verbrennungsmotors effizienter ist, kleiner ist (der Abschnitt des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit von 9).
Des Weiteren, wie in 16 dargestellt ist, normiert die Ableitungseinheit 12 das Koeffizientenprofil derart, dass der Mindestwert des erhaltenen Koeffizienten null ist und der Maximalwert eins ist. Schließlich, durch Dividieren des gesamten Koeffizientenprofils durch den Zeitintegralwert des normierten Koeffizienten vom Start der Fahrt bis zum Ende der Fahrt, stellt die Ableitungseinheit 12 den Wert von jedem Koeffizienten derart ein, dass der Durchschnittswert des normierten Koeffizientenprofils für die gesamte Fahrt eins ist, sodass kein Überschuss oder Mangel in dem Gleichgewicht der elektrischen Energie in der Fahrt verursacht wird. 17 stellt ein Koeffizientenprofil (ein Stromversorgungswertprofil) dar, in dem der Wert des Koeffizienten eingestellt ist. Bei 17 ist die Größe eines schattierten Teils derart eingestellt, dass sie während der gesamten Fahrt eins ist.
Daher ist es möglich einen zweckmäßigeren Kraftstoffverbrauch zu erhalten, bei gleichzeitiger Beschränkung von Änderungen eines Ladungszustandes (engl.: „state of charge“, SOC) der Batterie 41, die zwischen der Abfahrt und Ankunft an einem Ziel auftreten, durch Ableiten des Koeffizientenprofils (des Stromversorgungswertprofils), das ein Koeffizient zu jedem Zeitpunkt ist, von dem Geschwindigkeitsprofil, dem Fahrwiderstandkoeffizienten des Fahrzeugs und wünschenswerterweise dem Neigungsprofil der Straße und dem Wirkungsgrad des Kraftstoffes und der erzeugten Energie mit Bezug zur Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors, und durch Multiplizieren mit dem abgeschätzten Wert E der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie, die eine durch regeneratives Bremsen des Elektromotors 31 zurückgewinnbare Energie ist.
Das spezifische numerische Berechnungsverfahren für die vorstehende Verarbeitung ist nicht beschränkt und ein allgemein bekannter Berechnungsalgorithmus kann sachgerecht verwendet werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da die Charakteristik des Geschwindigkeitsprofils mit relativ wenig Parametern durch Näherung unter Verwendung der Gaußfunktionen ausgedrückt werden kann, kann der Berechnungsaufwand reduziert werden. Ferner kann der Berechnungsaufwand weiter reduziert werden, wenn Funktionswerte der Gaußfunktionen oder deren Ableitungen für eine Vielzahl von Zahlenwerten oder bestimmte Integralwerte der Gaußfunktionen in einer Vielzahl von Zahlenbereichen im Voraus als Zahlentabelle vorbereitet, sachgerecht referenziert und zur Berechnung verwendet werden.
(Schritt S104)
Die Bestimmungseinheit 14 bestimmt, ob eine Bedingung zum Fahren unter Verwendung des Elektromotors 31 erfüllt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Bestimmungseinheit 14 beispielsweise eine Steuerung des Umschaltens der Fahrmodi zwischen einem Elektromotormodus, in dem nur der Elektromotor 31 verwendet wird, und einem Verbrennungsmotormodus, in dem nur der Verbrennungsmotor 21 verwendet wird, zwischen dem Elektromotor 31 und dem Verbrennungsmotor 21, aus.
Hier erwirbt die Bestimmungseinheit 14 zweckmäßig verschiedene Typen von Informationen von verschiedenen Sensoren, die in dem Fahrzeug beinhaltet sind, der Fahrassistenz-ECU 60, der Verwalter-ECU 50 und ähnlichem, und führt eine Bestimmung wie nachstehend als Beispiel aus.

(1) Wenn eine Absicht der Verzögerung des Fahrzeugs festgestellt wird, bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die nachstehenden Bedingungen (1-1) bis (1-3) erfüllt sind. Wenn die Absicht der Verzögerung des Fahrzeugs erfüllt ist, wird wenigstens die Tatsache, dass der Benutzer eine Betätigung des Bremspedals ausgeführt hat oder die Tatsache, dass der Benutzer eine Betätigung des Beschleunigungspedals aufgehoben hat, während des Fahrens des Fahrzeugs festgestellt, oder eine Anweisung, die eine Verzögerung oder ein Anhalten anzeigt, wurde von der Fahrassistenz-ECU 60 oder der ECU für autonomes Fahren 65 während eines Betriebs einer Fahrassistenzfunktion oder einer autonomen Fahrfunktion dieser ECUs gegeben.
- (1-1) Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist gleich oder höher als ein erster Geschwindigkeitsschwellenwert. Derzeit, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ niedrig ist, kann eine ausreichende Drehzahl des Motors 31 während regenerativem Bremsen nicht erhalten werden, und somit kann ein effizientes Zurückgewinnen von regenerativer Energie nicht erwartet werden. Daher bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich oder höher als der erste Geschwindigkeitsschwellenwert ist, der als eine Geschwindigkeit definiert ist, bei der ein bestimmter Grad an Regenerationswirkungsgrad erwartet werden kann.
- (1-2) Die erforderliche Menge an Leistung ist gleich oder niedriger als ein erster Leistungsschwellenwert. Wenn eine aktuell erforderliche Menge an Leistung relativ groß ist, kann es sein, dass der Elektromotor 31 die erforderliche Menge an Leistung nicht ausgeben kann, auch wenn der Verbrennungsmotor 21 die erforderliche Menge an Leistung ausgeben kann, da die maximale Ausgabe des Elektromotors 31 im allgemeinen kleiner als die des Verbrennungsmotors 21 ist. Daher bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die erforderliche Menge an Leistung gleich oder niedriger als der erste Leistungsschwellenwert ist, der als eine Leistung definiert ist, die von dem Elektromotor 31 ausgegeben werden kann.
- (1-3) Der SOC der Batterie 41 ist gleich oder niedriger als ein erster SOC-Schwellenwert. Wenn ein aktueller SOC der Batterie 41 hoch ist, ist eine Energiemenge, die weiter geladen werden kann, klein und es kann nicht die gesamte regenerative Energie gespeichert werden. Daher bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob der SOC der Batterie 41 gleich oder niedriger als der erste SOC-Schwellenwert ist, der als ein SOC definiert ist, an dem eine ausreichende Energiemenge geladen werden kann. Für die Bestimmung kann anstelle des SOC die Speichermenge verwendet werden. Wenn alle Bestimmungsergebnisse (1-1) bis (1-3) positiv sind und die Elektromotorfahrbedingung erfüllt ist, fährt der Prozess mit Schritt S105 fort, andernfalls fährt der Prozess mit Schritt S107 fort.

(Schritt S105)

(2) Für andere Fälle als den vorstehend beschriebenen Fall (1), d. h. für andere Fälle als den Fall in dem die Absicht des Verzögerns des Fahrzeugs festgestellt wird, bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die nachstehenden Bedingungen (2-1) bis (2-4) erfüllt sind.
- (2-1) Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist geringer als ein zweiter Geschwindigkeitsschwellenwert. Derzeit, wenn eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ hoch ist, ist der Verbrennungsmotor 21 im allgemeinen effizienter als der Elektromotor 31. Daher bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geringer als der zweite Geschwindigkeitsschwellenwert ist, der als eine Geschwindigkeit definiert ist, bei der angenommen werden kann, dass der Elektromotor 31 effizienter ist. Der zweite Geschwindigkeitsschwellenwert ist höher als der erste Geschwindigkeitsschwellenwert.
- (2-2) Die erforderliche Menge an Leistung ist gleich oder niedriger als der erste Leistungsschwellenwert. Aus demselben Grund wie bei dem vorstehend beschriebenen (1-2) bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die erforderliche Menge an Leistung gleich oder niedriger als der erste Leistungsschwellenwert ist, der als eine Leistung definiert ist, die von dem Elektromotor 31 ausgegeben werden kann.
- (2-3) Eine Summe aus der aktuell in dem Fahrzeug gespeicherten Energie für den Elektromotor und der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie in der nächsten Periode, in der regenerativer Energie zurückgewinnbar ist, ist gleich oder höher als der erste Energieschwellenwert. In einem Fall, in dem eine Gesamtmenge aus gespeicherter Energiemenge, die aktuell in der Batterie 41 des Fahrzeugs gespeichert ist und die an den Elektromotor 31 geliefert werden kann, und der vorausgesagten Menge an Energie, die in der nächsten Periode, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, zurückgewonnen werden kann, relativ klein ist, wenn das Fahrzeug unter Verwendung des Elektromotors 31 fährt, nimmt die gespeicherte Energiemenge der Batterie 41 ab und jede Funktion des Fahrzeugs kann beeinträchtigt werden. Daher bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob die Gesamtmenge gleich oder höher als der erste Energieschwellenwert ist, der als eine ausreichende Menge definiert ist.
- (2-4) Derzeit fährt das Fahrzeug unter Verwendung des Verbrennungsmotors 21 und eine Zeitspanne, die gleich oder größer als ein erster Zeitschwellenwert ist, ist seit dem Start des Betriebs des Verbrennungsmotors 21 verstrichen. Wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors 21 unmittelbar nach dem Start des Betriebs gestoppt wird, kann der Benutzer empfinden, dass der Verbrennungsmotor 21 nicht richtig funktioniert oder dass das Fahrzeugverhalten instabil ist, was ein Gefühl von Unbehagen oder Instabilität hervorrufen kann. Daher bestimmt die Bestimmungseinheit 14, ob eine Zeitspanne gleich oder größer als der erste Zeitschwellenwert ist, der als eine ausreichende verstrichene Zeit bestimmt wird, bei der ein Gefühl von Unbehagen oder ähnlichem nicht erzeugt wird, auch wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors 21 nach dem Start des Betriebs des Verbrennungsmotors 21 gestoppt wird.

Wenn alle Bestimmungsergebnisse (2-1) bis (2-4) positiv sind und die Elektromotorfahrbedingung erfüllt ist, fährt der Prozess mit Schritt S106 fort, andernfalls fährt der Prozess mit Schritt S107 fort.
(Schritt S106)
Die Bestimmungseinheit 14 bestimmt den Fahrmodus als den Elektromotormodus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benachrichtigt die Bestimmungseinheit 14 die Fahrsteuer-ECU 90, dass der Fahrmodus auf den Elektromotormodus eingestellt ist. Die Fahrsteuer-ECU 90 bewirkt, dass die Elektromotor-ECU 30 das Fahren mit dem Elektromotor 31 steuert.
Bei dem Elektromotormodus wird regeneratives Bremsen ausgeführt und kinetische Energie des Fahrzeugs wird als Energie zurückgewonnen. Wenn der Benutzer das Bremspedal stark niederdrückt oder die Fahrassistenz-ECU 60 eine Schnellverzögerungsanweisung mit hoher Priorität gibt, um eine Kollision oder Ähnliches zu vermeiden, und somit eine Verzögerung gleich oder größer als ein bestimmtes Level erforderlich ist, führen die Verwalter-ECU 50 und die Brems-ECU 110 eine Steuerung aus, die bewirkt, dass die Bremsvorrichtung 111 eine Bremskraft erzeugt, um eine ausreichende Bremskraft zu erzeugen.
(Schritt S107)
Die Bestimmungseinheit 14 bestimmt den Fahrmodus als den Verbrennungsmotormodus. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benachrichtigt die Bestimmungseinheit 14 die Fahrsteuer-ECU 90, dass der Fahrmodus auf den Verbrennungsmotormodus eingestellt ist. Die Fahrsteuer-ECU 90 bewirkt, dass die Verbrennungsmotor-ECU 20 das Fahren mit dem Verbrennungsmotor 21 steuert.
(Schritt S108)
Die Erstellungseinheit 11 bestimmt, ob eine Bedingung zum Aktualisieren der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie erfüllt ist. Die Bedingung zum Aktualisieren ist zum Beispiel, dass der Grad der Übereinstimmung zwischen den Änderungen der aktuellen Geschwindigkeit über die Zeit beim Fahren bis jetzt und dem in Schritt S101 erzeugten Geschwindigkeitsprofil geringer als ein im Voraus sachgerecht bestimmter zulässiger Wert ist. Der Grad der Übereinstimmung kann zum Beispiel unter Verwendung eines allgemein bekannten Verfahrens zweckmäßig abgeleitet werden. Der Grad der Übereinstimmung kann beispielsweise basierend auf dem Integralwert des Absolutwerts der Differenz zwischen dem Geschwindigkeitswert des Geschwindigkeitsprofils und dem aktuellen Geschwindigkeitswert über eine bestimmte Zeitspanne in der Vergangenheit abgeleitet werden. Wenn der Grad der Übereinstimmung niedriger als der zulässige Wert ist, wird angenommen, dass die Genauigkeit der Periode, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, die vorausgesagte Menge o. ä. auch gering ist. Wenn die Bedingung zum Aktualisieren erfüllt ist, fährt der Prozess mit Schritt S109 fort, andernfalls fährt der Prozess mit Schritt S104 fort.
(Schritt S109)
Die Abschätzungseinheit 13 aktualisiert die Periode, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, oder die vorausgesagte Menge durch deren erneute Abschätzung. Das Aktualisierungsverfahren ist nicht besonders beschränkt, die Abschätzungseinheit 13 kann aber z. B. die Aktualisierung ausführen durch Ausführen einer Deformation durch Kompression oder Expansion einer Zeitskala des Geschwindigkeitsprofils, so dass der Grad der Übereinstimmung mit den Änderungen in der aktuellen Geschwindigkeit über die Zeit beim Fahren bis jetzt hoch wird, und durch Ausführen derselben Verarbeitung wie in Schritten S102 und S103 basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil nach der Deformation.
Alternativ kann die Erstellungseinheit 11 dieselbe Verarbeitung wie in Schritt S101 ausführen, eine andere Fahrhistorie als die zur Erstellung des aktuellen Geschwindigkeitsprofils verwendete Fahrhistorie auswählen und ein neues Geschwindigkeitsprofil basierend auf der ausgewählten Fahrhistorie erstellen, und dann kann die Abschätzungseinheit 13 das Aktualisieren durch Ausführen derselben Verarbeitung wie in Schritten S102 und S103 basierend auf dem neu erzeugten Geschwindigkeitsprofil ausführen. Wenn das Fahrzeug z. B. angehalten wird, geht die Erstellungseinheit 11 davon aus, dass zu diesem Zeitpunkt eine neue Fahrt von dieser Stelle aus gestartet wird, und wählt die Fahrhistorie auf die gleiche Weise wie in Schritt S101 aus.
Des Weiteren, da sich die Werte der vorstehend beschriebenen Fluktuationsfaktoren während derartigem Aktualisieren geändert haben können, kann eine Korrektur unter Verwendung der neuesten Werte ausgeführt werden. Beim Ausführen derartigen Aktualisieren ist es möglich die Abschätzungsgenauigkeit der Periode, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, oder der vorausgesagten Menge, zu verbessern. Nach der Verarbeitung dieses Schrittes fährt der Prozess mit Schritt S104 fort.
Bei der vorstehenden Verarbeitung werden zwei Fahrmodi, d. h. der Elektromotormodus, in dem das Fahrzeug nur unter Verwendung des Elektromotors 31 fährt, und der Verbrennungsmotormodus, in dem das Fahrzeug nur unter Verwendung des Verbrennungsmotors 21 fährt, eingestellt. Wie bei der vorstehenden Bedingung (2-3), wenn die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie als groß vorausgesagt werden kann, ist es möglich den Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern, indem die Anzahl der Gelegenheiten zum Fahren unter Verwendung des Elektromotors 31 erhöht wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie als klein vorausgesagt wird. Darauf fokussiert, ist es möglich, die vorausgesagte Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie zu benutzen, wenn der Kraftstoffwirkungsgrad in einer Schaltsteuerung zwischen zwei beliebigen Fahrmodi aus den drei Fahrmodi Elektromotormodus, Verbrennungsmotormodus und Hybridmodus, in dem der Elektromotor 31 und der Verbrennungsmotor 21 zum gemeinsamen Fahren verwendet werden, oder einer Schaltsteuerung zwischen den drei Fahrmodi, verbessert wird.
Wenn zum Beispiel die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie als groß vorausgesagt werden kann, wird die Anzahl an Möglichkeiten vom Verbrennungsmotormodus auf den Hybridmodus überzugehen erhöht oder die Anzahl der Gelegenheiten vom Hybridmodus auf den Elektromotormodus überzugehen wird erhöht, verglichen mit einem Fall in dem die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie als klein vorausgesagt wird.
Vorteilhafte Wirkung
Die Fahrsteuervorrichtung 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie in einem frühen Stadium unter Verwendung eines Geschwindigkeitsprofils, das durch Voraussagen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erhalten wird, und eines Koeffizientenprofils, das das Gleichgewicht von elektrischer Energie über die gesamte Fahrt ausdrückt, die perspektivisch erfasst wir, quantitativ voraussagen. Durch Benutzen des vorausgesagten Ergebnisses, ist es möglich, das Fahren zweckmäßig zu steuern. In anderen Worten, wenn die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie als groß vorausgesagt werden kann, ist es möglich den Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern, indem die Anzahl der Gelegenheiten zum Fahren unter Verwendung des Elektromotors 31 erhöht wird, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie als klein vorausgesagt wird.
Die Fahrsteuervorrichtung 10 kann die Anzahl an Parametern verringern, die zum Berechnen der vorausgesagten Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie verwendet wird, indem das Geschwindigkeitsprofil durch die Gaußfunktion angenähert wird, und kann den Berechnungsaufwand verringern, indem die numerische Tabelle über die Gaußfunktion herangezogen wird, die im Voraus vorbereitet wurde.
Die Fahrsteuervorrichtung 10 kann eine effiziente und genaue Näherungsfunktion erhalten, indem die Anzahl N an Gaußfunktionen, durch die das Geschwindigkeitsprofil angenähert wird, sachgerecht bestimmt wird, basierend auf dem Fahrzustand und ähnlichem in der Zielfahrt.
Da die Fahrsteuervorrichtung 10 das Geschwindigkeitsprofil basierend auf der Fahrhistorie des Benutzers oder einer anderen Person als dem Benutzer erstellen kann, kann die Fahrsteuervorrichtung 10 die vorausgesagte Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie abschätzen, auch wenn der Benutzer die Fahrstrecke nicht eingestellt hat. Ferner, wenn der Benutzer die Fahrstrecke eingestellt hat, kann die Fahrsteuervorrichtung 10 das Geschwindigkeitsprofil unter Verwendung der Fahrstrecke erzeugen und die Abschätzungsgenauigkeit verbessern.
Da die Fahrsteuervorrichtung 10 die vorausgesagte Menge basierend auf dem Fluktuationsfaktor, der die Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie beeinflussen kann, korrigiert, kann die Fahrsteuervorrichtung 10 den Fluktuationsfaktor widerspiegeln und die Abschätzungsgenauigkeit verbessern. Ferner, durch Ableiten des Koeffizientenprofils unter Verwendung der Wirkungsgradcharakteristiken des Verbrennungsmotors, kann die Fahrsteuervorrichtung 10 die vorausgesagte Menge an regenerativer Energie unter Berücksichtigung des Wirkungsgrades zum Zeitpunkt des Fahrens des Fahrzeugs durch Antreiben des Verbrennungsmotors abschätzen. Daher ist es möglich einen zweckmäßigeren Kraftstoffverbrauch zu erreichen, während die Änderungen des SOC der Batterie 41, die zwischen der Abfahrt des Fahrzeugs und der Ankunft am Ziel auftreten, beschränkt werden.
Wenn der Grad der Übereinstimmung zwischen dem Geschwindigkeitsprofil und den Änderungen in der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs gering ist, schätzt die Fahrsteuervorrichtung 10 die vorausgesagte Rückgewinnungsmenge erneut ab, so dass die Abschätzungsgenauigkeit verbessert werden kann.
Zum Zeitpunkt des Bestimmens des Fahrmodus, da die Fahrsteuervorrichtung 10 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 21 oder der Elektromotor 31 zweckmäßig ist, unter Berücksichtigung einer Speichermöglichkeit von regenerativer Energie, Betriebswirkungsgrad und einer Möglichkeit des Implementierens der erforderlichen Menge an Leistung basierend auf der Speicherrate der Batterie 41, der Geschwindigkeit des Fahrzeuges, der erforderlichen Menge an Leistung und ähnlichem zusätzlich zu der vorausgesagten Rückgewinnungsmenge an regenerativer Energie, ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Stabilität der Fahrzeugsteuerung zu verbessern.
Obwohl ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung sachgerecht modifiziert und implementiert werden. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise als das Fahrsteuerverfahren, das von der Fahrsteuervorrichtung ausgeführt wird, die einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, ein Fahrsteuerprogramm, ein computerlesbares nichtflüchtiges Speichermedium, das das Fahrsteuerprogramm speichert, und ein Fahrzeug, das die Fahrsteuervorrichtung enthält, betrachtet werden, zusätzlich zu der Fahrsteuervorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist nützlich für eine auf einem Fahrzeug oder ähnlichem montierten Fahrsteuervorrichtung.
Eine Fahrsteuervorrichtung (10) ist auf einem Fahrzeug montiert, das einen Elektromotor (31) und einen Verbrennungsmotor (21) als Energiequellen beinhaltet. Die Fahrsteuervorrichtung (10) beinhaltet eine elektronische Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Geschwindigkeitsprofil zu erstellen, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird, basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil ein Koeffizientenprofil abzuleiten, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors (31) zurückgewinnbar ist, verwendet wird, das Geschwindigkeitsprofil mit einem vorbestimmten Näherungsmodell anzunähern und eine vorausgesagte Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil abzuschätzen, und die zum Fahren verwendete Energiequelle basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4702086 B [0003, 0004]

Claims

Fahrsteuervorrichtung (10), wobei die Fahrsteuervorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, an einem Fahrzeug montiert zu werden, das einen Elektromotor (31) und einen Verbrennungsmotor (21) als Energiequellen beinhaltet, die Fahrsteuervorrichtung (10) umfasst: eine elektronische Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist: ein Geschwindigkeitsprofil zu erstellen, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird; basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil ein Koeffizientenprofil abzuleiten, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors (31) zurückgewinnbar ist, verwendet wird; das Geschwindigkeitsprofil mit einem vorbestimmten Näherungsmodell anzunähern und eine vorausgesagte Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil abzuschätzen; und die zum Fahren verwendete Energiequelle basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie zu bestimmen.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Koeffizientenprofil basierend auf dem Geschwindigkeitsprofil und einer Kraftstoffverbrauchscharakteristik des Verbrennungsmotors (21) abzuleiten.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Geschwindigkeitsprofil basierend auf einer Fahrhistorie eines Benutzers oder einer Fahrhistorie einer anderen Person als dem Benutzer oder beider zu erstellen.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Modell, das Änderungen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs über die Zeit durch eine Summe von Gaußfunktionen mit unterschiedlichen Spitzenpositionen annähert, als das vorbestimmte Näherungsmodell verwendet wird, wobei die Änderungen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs über die Zeit durch das Geschwindigkeitsprofil dargestellt sind.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Anzahl von Gaußfunktionen, die das Geschwindigkeitsprofil annähern, als die Anzahl an Polen eingestellt wird, bei denen sich eine Durchschnittsgeschwindigkeit für jeden einer Vielzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen des Geschwindigkeitsprofils in gleiche Intervalle erhalten wird, von einer Zunahme zu einer Abnahme ändert.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, einen Parameter der Gaußfunktion unter Verwendung von wenigstens zwei beliebigen Parametern aus einer Geschwindigkeit, einem Kilometerstand und einer erforderlichen Fahrzeit des Fahrzeugs zu berechnen.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist: basierend auf dem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil eine Leistung abzuleiten, die durch eine Summe aus einer Leistung, die zu einer Änderung der kinetischen Energie des Fahrzeugs beiträgt, und einer Leistung, die durch einen Fahrwiderstand abgeleitet wird, dargestellt wird; eine oder mehrere Perioden, in der die Leistung negativ ist, als eine Periode, in der regenerative Energie zurückgewinnbar ist, einzustellen; und einen Zeitintegralwert eines Betrages der Leistung in der Periode als einen abgeschätzten Wert der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie in der Periode einzustellen.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die vorausgesagte Menge an regenerativer Energie ferner basierend auf einem oder mehreren Fluktuationsfaktoren abzuschätzen.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei der Fluktuationsfaktor wenigstens eine Straßenoberfläche, eine Neigung der Straßenoberfläche, ein Ladegewicht des Fahrzeugs oder das Wetter ist.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Leistung basierend auf dem Fluktuationsfaktor zu korrigieren.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Zeitintegralwert basierend auf dem Fluktuationsfaktor zu korrigieren.
Fahrsteuervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, wenn eine Bedingung, die eine Situation beinhaltet, in der eine Summe der Energie für den Elektromotor (31), die aktuell im Fahrzeug gespeichert ist, und der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie in einer nächsten Periode, gleich oder höher als ein Schwellenwert ist, erfüllt ist, das Fahren unter Verwendung des Elektromotors (31) zu bestimmen.
Fahrsteuerverfahren, wobei das Fahrsteuerverfahren von einer elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, die auf einem Fahrzeug, das einen Elektromotor (31) und einen Verbrennungsmotor (21) als Energiequellen beinhaltet, montiert ist, das Fahrsteuerverfahren umfasst die nachstehenden Schritte: Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils durch die elektronische Steuereinheit, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird; Ableiten eines Koeffizientenprofils, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors (31) zurückgewinnbar ist, verwendet wird, durch die elektronische Steuereinheit basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil; Annähern des Geschwindigkeitsprofils mit einem vorbestimmten Näherungsmodell durch die elektronische Steuereinheit und Abschätzen einer vorausgesagten Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil; und Bestimmen der zum Fahren verwendete Energiequelle durch die elektronische Steuereinheit, basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie.
Nichtflüchtiges Speichermedium, das einen Befehl speichert, der auf einer elektronischen Steuereinheit einer Fahrsteuervorrichtung (10), die auf einem Fahrzeug montiert ist, das einen Elektromotor (31) und einen Verbrennungsmotor (21) als Energiequellen beinhaltet, ausführbar ist, wobei der Befehl bewirkt, dass die elektronische Steuereinheit die nachstehenden Funktionen ausführt: Erstellen eines Geschwindigkeitsprofils, das durch Voraussagen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu jeder Zeit erhalten wird; Ableiten eines Koeffizientenprofils, das ein Koeffizient zu jeder Zeit ist, der zu einer Zeit des Voraussagens einer Menge an regenerativer Energie, die durch regeneratives Bremsen des Elektromotors (31) zurückgewinnbar ist, verwendet wird, basierend auf wenigstens dem Geschwindigkeitsprofil; Annähern des Geschwindigkeitsprofils mit einem vorbestimmten Näherungsmodell und Abschätzen einer vorausgesagten Menge an regenerativer Energie basierend auf einem Näherungsergebnis und dem Koeffizientenprofil; und Bestimmen der zum Fahren verwendete Energiequelle, basierend auf der vorausgesagten Menge an regenerativer Energie.