SE0950645A1 - Metod och system för att styra en elmaskin i ett hybridfordon - Google Patents

Abstract

Uppfinningen hänför sig till system för att styra en elmaskin i ett hybridfordon somomfattar en förbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin.Systemet omfattar en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp avpositionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment medegenskapema lutning och längd för varje vägsegment, och generera en horisontsignal H iberoende därav; en styrmodsenhet anpassad att jämföra nämnda lutning hos vartderavägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen, och klassificera vartderavägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema; identifiera i en serie vilka vägklassersom kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ettstyrmod beroende på vägklassemas följ d, där styrmodet indikerar hur elmaskinen skastyras, och att generera en styrmodssignal ß i beroende därav; en laddningsenhet anpassadatt bestämma batteriets laddningstillstånd SOC och för att generera en SOC-signal S iberoende därav; en momentenhet anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren,och att generera en momentsignal M i beroende därav;en regulator anpassad att beräkna enstyrsignal Y till elmaskinen beroende på styrrnodssignalen ß, SOC-signal S samtmomentsignalen M för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i; varvidelmaskinen styrs enligt styrsignalen. Uppfinningen hänför sig även till en metod för att styra en elmaskin i ett hybridfordon. (Figur 4)

Description

2 förflyttar fordonet. När stora kvantiteter energi behövs, tar motorn energi både från batteri och generator. I parallellhybridfordon är förbränningsmotom och en elmaskin, som används både som generator och motor, mekaniskt kopplade via motoraxel. Ett exempel på ett parallellhybridsystem visas i figur 2. Kopplingen kan placeras mellan förbränningsmotom och elmaskinen, vilket gör det möjligt att driva fordonet enbart elektriskt. Eftersom förbränningsmotom och elmotom roterar med exakt samma hastighet (när kopplingen är tillslagen), kompletterar de varandra och arbetar parallellt.

Patentansökningen EP 1 256 476 beskriver en strategi för att energiförsörja ett elfordon, med hjälp av ett navigationssystem. Batteriets SOC (State Of Charge) hanteras så att SOC aldrig ska bli för lågt för att kunna möta framtida prestandakrav, och aldrig bli för högt för att kunna ta emot framtida regenererad bromsenergi. Om navigationssystemet i fordonet exempelvis indikerar bergsterräng i fordonets riktning, kan ett styrsystem i fordonet skydda för kommande prestandabehov p. g.a. lutning, med strategimodifikationer.

Patentansökningen EP 0 829 389 beskriver en apparat och metod för att styra energiförsörjningen av ett fordon. SOC hos ett batteri i fordonet styrs till ett önskat SOC, för att förbättra batteriets laddnings-/urladdningsverkningsgrad och för att försäkra en tillräcklig tillgång till elektrisk energi som erfordras för att framföra fordonet.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat sätt att minska ett hybridfordons energiförbrukning, och i synnerhet genom att använda information om hur den kommande vägen ser ut.

Sammanfattning av uppfinningen Det ovan beskrivna syftet uppnås enligt en aspekt av ett system för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en förbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin. Systemet omfattar: -en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd för varje vägsegment, och generera en horisontsignal H i beroende därav; 3 -en styrmodsenhet anpassad att jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följ d, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras, och att generera en styrmodssignal ß i beroende därav; -en laddningsenhet anpassad att bestämma batteriets laddningstillstånd SOC och for att generera en SOC-signal S i beroende därav; - en momentenhet anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren, och att generera en momentsignal M i beroende därav; -en regulator anpassad att beräkna en styrsignal Y till elmaskinen beroende på styrmodssignalen ß, SOC-signal S samt momentsignalen M för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i; varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen.

Syftet uppnås enligt en annan aspekt av en metod för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin. Metoden omfattar stegen att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd för varje vägsegment; B) jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen; och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema; C) identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följd, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras; D) bestämma batteriets laddningstillstånd SOC; E) bestämma ett önskat moment av föraren, och F) beräkna en styrsignal till elmaskinen beroende på i vilket styrrnod nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i har klassificerats, batteriets laddningstillstånd samt ett av föraren önskat moment; varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen.

Genom att använda information om den kommande topografin, kan en reglerstrategi utarbetas som kan ta tillvara på laddningen som en lång nedförsbacke kommer att ge utan att batteriet blir överlastat, och kan ge elmotom kraft att stödja förbränningsmotorn utan att tömmas. När exempelvis en brant uppförsbacke följs av en nedförsbacke, är det lämpligt att stödja förbränningsmotorn med ett stort momentbidrag i uppförsbacken innanför gränserna för batteriets laddningstillständ. Systemet vet att batteriet kommer att äteruppladdas i nedförsbacken, eftersom rörelseenergi då kan regenereras, och kan alltså använda tillgänglig energi i batteriet, återigen inom gränserna för batteriets laddningstillständ. Om en uppförsbacke inte följs av en nedförsbacke, utan istället av exempelvis en plan väg eller mindre brant uppforsbacke, är det lämpligt att stödja förbränningsmotorn med ett mindre momentbidrag, eftersom det är osäkert hur mycket energi som kan regenereras till batteriet senare.

Genom att fordonet känner till när det nästa gäng finns energi att återvinna, kan fordonet beräkna hur det med bästa verkningsgrad ska använda energin i batteriet så att batteriet kan ta emot energiöverskottet i kommande utförsbackar. Med en traditionell strategi riskerar man att inte ha plats i batteriet då fordonet kommer till en utforsbacke, alternativt att man använder energin i batteriet med än sämre verkningsgrad för att man har bråttom att göra plats i batteriet för kommande energiöverskott i drivlinan.

Bränslekonsumtionen minskar också totalt sett genom att använda uppfinningen, jämfört med när en traditionell strategi används.

Föredragna utföringsforrner beskrivs i de beroende kraven och i den detaljerade beskrivningen.

Kort beskrivning av de bifogade figurerna Nedan kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna, av vilka: Figur 1 illustrerar drivlinan i ett seriehybridfordon.

Figur 2 illustrerar drivlinan i parallellhybridfordon.

Figur 3 illustrerar en drivlina som används i den föreliggande uppfinningen.

Figur 4 illustrerar ett blockschema av systemet enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Figur 5 illustrerar indelning av vägsegment i olika serier enligt en utföringsform.

Figur 6 visar ett exempel på hur elmaskinens verkningsgrad kan vara vid olika motorhastigheter.

Figur 7 visar ett flödesschema för metoden enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsfonner av uppfinningen Nedan kommer uppfinningen att beskrivas tillsammans med ett parallellhybridsystem, men uppfinningen kan även användas tillsammans med andra sorters hybridsystem.

Drivlinan i ett parallellhybridfordon illustreras i figur 3 och är det system i fordonet som överför energi från förbränningsmotom och elmaskinen via kopplingen, växellådan, drivaxlar och hjulen till vägytan. Den elektriska maskinen benämns här elmaskin, men kan även refereras till som en elektrisk maskin. Förbränningsmotom kan drivas med diesel eller bensin, eller en annan lämplig vätska eller gas. Kopplingen omfattar en serie friktionsdiskar, som tillsammans kan koppla ur förbränningsmotom från resten av drivlinan. Kopplingen kan manövreras av föraren via en pedal, eller är automatisk och ett styrsystem manövrerar då växlingen och kopplingen. Den andra energikällan i ett parallellhybridfordon är elmaskinen. Elmaskinen omfattar två delar, en rotor och en stator.

Rotom är den roterande delen av elmaskinen och har en axel som antingen kan vara utrustad med perrnanentmagneter eller lindningar som kommer att bli elektromagnetiska när de är kopplade till en elektrisk energikälla. I det senare fallet kan magnetiseringsgraden styras. Statom är det yttre skalet som kapslar in elmaskinen och i statom finns det lindningar som energikablama är kopplade till. När elmaskinen används som motor, inducerar energin från kablama ett magnetfält i statom. När elmaskinen används som generator, inducerar rotom en ström i statorlindningama som sedan lagras som elektrisk energi i batteriet. Som ett exempel kan elmaskinen vara en 36 kW perrnanentmagnetsynkronmaskin, som är en trefasmaskin i vilken rotom roterar synkront med det roterande magnetfältet i statom.

En omvandlare (visas inte) är kopplad till elmaskinen för att omvandla AC till DC när elmaskinen används som generator och laddar batteriet, och DC till AC när batteriet levererar energi till elmaskinen som då används som motor. För att få en lång livstid behöver kraftelektroniken kylning, och denna kan exempelvis vara vattenbaserad. En extem kylkrets kan därför behöva installeras.

Batteriet är kopplat till elmaskinen och inkluderar ett antal celler kopplade i serie för att öka spänningen. De seriekopplade cellerna är sedan kopplade parallellt for att öka kapaciteten på hela batteripaketet. Som exempel kan batterierna vara NiMH-batterier, där varje cell har en nominell spänning på 1.2 V. Ett annat exempel på batteri är litiumjon- batterier (Li-jon), de har ett bättre värde i W/kg och Wh/kg, vilket gör dem mindre och lättare än motsvarande NiMH-batterier.

Växellådans och slutväxelns ändamål är att matcha hastigheten på drivlinan på den ingående axeln på växellådan med hastigheten på hjulen. Utväxlingsförhållandet i växellådan kan varieras genom att växla, medan dynamiken på slutväxeln är konstant.

I figur 4 visas ett blockschema av ett system for att styra en elmaskin i ett hybridfordon enligt en utföringsform av uppfinningen. Hybridfordonets drivlina omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin, och som illustreras i figur 3. Systemet enligt uppfinningen omfattar en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd for varje vägsegment, och generera en horisontsignal H i beroende därav. Fordonet förses alltså med positioneringssystem och kartinformation, och genom positionsdata från positioneringssystemet och topologidata från kartinformationen byggs en elektrisk horisont upp som beskriver hur den framtida vägen ser ut. Den elektriska horisonten är alltså en datoriserad version av hur färdvägen ser ut. Enligt en utföringsforrn är horisontenheten anpassad att bestämma positionsdata med hjälp av GPS (Global Positioning System). Vid beskrivning av föreliggande uppfinning anges GPS for att bestämma positionsdata till fordonet, men det är underförstått att även andra sorters globala eller regionala positioneringssystem är tänkbara för att ge positionsdata till fordonet, som exempelvis använder sig av radiomottagare för att bestämma fordonets position. Fordonet kan även med hjälp av sensorer avsöka omgivningen och på så vis bestämma sin position. 7 Den framtida vägen är i det följ ande exemplifierat som en enda färdväg för fordonet, men det är underförstått att information orn olika tänkbara framtida vägar kan tas in via karta och GPS eller annat positioneringssystem.

Färdvägen, eller om det finns flera framtida alternativa vägar: fardvägarna, skickas i stycken via CAN (Controller Area Network) till horisontenheten där styckena byggs ihop for att skapa en intern horisont. Finns det flera alternativa färdvägar skapas flera interna horisonter for olika färdvägsaltemativ. Horisonten byggs sedan hela tiden på med nya stycken från GPS och kartdatasystemet, for att få önskad längd på horisonten. Horisonten uppdateras alltså kontinuerligt under fordonets färd.

Den intema horisonten skickas sedan som en signal H till en styrmodsenhet anpassad att jämföra lutningen hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden for lutningen, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämforelserna. Alternativt kan jämförelser och klassificering göras redan i horisontenheten, Nedan i tabell 1 visas hur olika tröskelvärden for lutningen används för att dela in vägsegmenten i olika vägklasser. vÅGTYP TRosKELvÅRDEN vÄGKLAss BRANT UPPFÖR z 3% 2 MoDERAT UPPFoR > 0% < 3% i PLATT VÄG ~ 0% 0 MoDERAT NERFÖR > -3% < 0% -1 BRANT NERPÖR s -3% -2 Tabell 1 Om lutningen på ett vägsegment exempelvis är större eller lika med 3%, så får det vägsegmentet alltså vägklassen 2. Tröskelvärdena visade i tabellen är endast exempel och kan vara andra värden. Det kan även finnas fler vägtyper som ger fler indelningar i vägklasser. 8 Signaler som används i systemet skickas företrädesvis via CAN i fordonet. CAN (Controller Area Network) betecknar ett seriellt bussystem, speciellt utvecklat för användning i fordon. CAN-databussen ger möjlighet till digitalt datautbyte mellan sensorer, reglerkomponenter, aktuatorer, styrdon etc. och säkerställer att flera styrdon kan få tillgång till signalerna från en viss givare, för att använda dessa för styrning av sina anslutna komponenter.

Inför klassificeringen i olika vägklasser kan närliggande vägsegment vars lutning inte skiljer sig speciellt mycket åt slås ihop och bilda längre vägsegment med en genomsnittslutning. Även mycket korta vägsegment kan adderas till ett närliggande vägsegment, och justera dess lutning. På detta sätt kan horisonten jämnas ut, och risken för att systemet börjar oscillera minskas. Längden på varje vägsegment är alltså dynamisk och beror på väginforrnationen.

När vägsegmenten i horisonten har fått en vägklass vardera, identifieras i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten. I tabell 2 nedan visas hur en serie vägsegment n samt n+1 i horisonten gör att vägsegmenten n samt n+1 klassificeras i ett visst styrmod beroende på vägklassemas följ d, där styrrnodet indikerar hur elmaskinen ska styras, och sedan genereras en styrmodssignal ß i beroende därav. vÄGsEGMENT n vÄGsEGMENT n+1 sTYRMoD -2 -1 1 -1 -2 2 -1 1 3 1 -1 4 1 2 5 2 1 6 Tabell 2 I exemplet itabell l finns det fem olika vägklasser, och alltså teoretiskt 25 olika följder av vägklasser och 25 tänkbara styrmod om en serie omfattar två vägsegment. I verkligheten 9 är flera av dessa styrmod inte möjliga, exempelvis gör en väg inte en stigningsförändring från -5% till 6% utan en mjuk övergång. Därför kan en övergång från klass -2 till 2 inte existera. Antalet övergångar och styrrnod har därför reducerats till de som visas i tabell 2.

Systemet omfattar även en laddningsenhet som visas i figur 4 anpassad att bestämma batteriets laddningstil1stånd(SOC) och för att generera en SOC-signal S i beroende därav.

På så sätt kan systemet hela tiden veta hur laddat batteriet är.

Laddningstillståndet, SOC, är ett förhållande mellan nuvarande laddningsnivå och den maximala laddningsnivån. Laddningstillståndet beräknas med hjälp av följande formel: 1 s0C=s0CM,-Q lamm, U) där Qmax är batteriets maximala laddningskapacitet, SOCinit är det initiala värdet på laddningstillståndet och i(t) är strömmen genom batteriet. Batteriets hela kapacitet används aldrig eftersom ett för stort kretslopp av energi i batteriet kan skada det allvarligt.

Därför finns en övre gräns SOCU och en undre gräns SOC] för laddningstillståndet.

Intervallet mellan dessa två gränser kallas SOC-fönstret.

Laddningstillståndet skalas företrädesvis när det används som insignal till regulatom för att förenkla konstruktionen genom att veta att laddningstillståndet alltid är i intervallet mellan [O l]. Skalningen görs genom att använda ekvationen nedan: soc-soq i <2) socu-socl Laddningsenheten är företrädesvis anpassad att mäta de signaler som är nödvändiga för ovan nämnda beräkningar, och att utföra beräkningarna för att få fram en SOC-signal S.

Energin som kretsar i batteriet är det totala energiflödet genom batteriet och räknas ut enligt nedan: =J (f) - | dl, <3) där ibat och ubat är batteriets ström och spänning.

Systemet omfattar även en momentenhet som visas i figur 4 som är anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren, och att generera en momentsignal M i beroende därav. Det önskade momentet från föraren kan exempelvis bestämmas genom att mäta hur mycket föraren trycker ned gaspedalen. Styrmodssignalen ß, SOC-signal S samt momentsignalen M för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i skickas sedan till en regulator som är anpassad att beräkna en styrsignal Y till elmaskinen beroende på dessa signaler till regulatorn. Emaskinen styrs sedan enligt styrsignalen Y. Styrsignalen kan vara en momentbana som används som referens i elmaskinen.

Förutom vägsegmentens lutning så kan, enligt en utföringsform, hänsyn tas till även hastighetsbegränsningar, korsningar (exempelvis stopplikt) och olika typer av trafksituationer (exempelvis kö-köming). Denna information kan systemet exempelvis få genom information som finns i kartdata, identifiering av hur fordonet framförs etc., och kan användas vid klassificering av vägsegment i vägklasser och styrmod, och för att beräkna en styrsignal till elmaskinen Y som tar hänsyn till detta.

Enligt en utföringsforrn så är systemet anpassat att kontinuerligt räkna ut nya styrmod för vägsegment i överlappande serier. Denna utföringsfonn illustreras i figur 5, där n, n+1, n+2 etc. illustrerar de olika vägsegmenten som följ er efter varandra, och 001, 002... etc. illustrerar olika serier av vägsegment som överlappar varandra. Den första serien 001 som visas består alltså av vägsegmenten n samt n+l , den andra serien 002 består av vägsegmenten n+1 samt n+2, den tredje serien 003 består av vägsegment n+2 samt n+3 etc. Enligt detta exempel består en serie av två efter varandra följ ande vägsegment. Enligt en annan utföringsforrn består en serie av fler än två efter varandra följ ande vägsegment.

På så sätt kan hänsyn tas till hur vägens lutning kommer att vara längre fram i horisonten, när styrsignalen till elmaskinen ska bestämmas. ll Regulatorn är företrädesvis anpassad att beräkna en styrsignal Y som styr elmaskinen under längden på nuvarande vägsegment. I exemplet som visas i figur 5 så beräknas alltså en styrsignal Y1 baserat på serie 001 under vägsegmenten n samt n+l :s längd, men eftersom serie 002 överlappar serie 001 under vägsegmentet n+1 så beräknas en ny styrsignal Y; till elmaskinen under vägsegment n+1 samt n+2:s längd etc. På så sätt blir det en ny styrsignal till elmaskinen under varje vägsegments längd, och batteriets energi kan användas på ett ur bränslesynpunkt ekonomiskt sätt.

Det finns alltid förluster i form av värme i elmaskinen. För att få så hög verkningsgrad som möjligt kan en tredimensionell graf användas, som vanligtvis tillhandahålls av producenten av elmaskinen, för att se vid vilken momentnivå elmaskinen har högst verkningsgrad vid en given motorhastighet. Ett exempel på en sådan tredimensionell graf visas i figmr 6. Motorhastigheten kan inte påverkas av reglerstrategin, så den tredimensionella grafen används för att veta i vilket momentintervall utsignalen Y från regulatorn ska vara i för att ha så hög verkningsgrad som möjligt. Enligt en utföringsfonn är regulatorn alltså anpassad att beräkna en styrsignal Y till elmaskinen även beroende på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer. Verkningsgradskartan för elmaskinen presenteras som en matris och implementeras som en uppslagstabell. Batteriets verkningsgrad beror främst på batteriets temperatur, SOC samt levererad ström ut från batteriet.

Enligt en utföringsfonn är styrmodsenheten anpassad att bestämma vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler för när och hur elmotorn ska användas. Reglerna som ger styrmod (1), (2) och (3) som visas i tabell 2 kan exempelvis utlösa en styrsignal Y som instruerar elmaskinen att agera som generator och regenerera energi till batteriet, eftersom vägsegment n är en nedförsbacke och alltså har vägklass -1 eller -2 enligt klassificeringen itabell 1. Regeln som ger styrmod (4) som visas i tabell 2 kan exempelvis utlösa en styrsignal Y som instruerar elmaskinen att använda all tillgänglig energi i batteriet, eftersom vägsegment n är en uppförsbacke med lutning l och vägsegment n+l är en nedförsbacke, i vilken elmotom kan användas som generator för att regenerera energi tillbatteriet. Reglerna som ger styrrnod (5) och (6) kan exempelvis utlösa en styrsignal Y 12 som instruerar elmaskinen att endast använda lite av den tillgängliga energin i batteriet, eftersom det kommer att komma ytterligare en uppförsbacke i serien.

Enligt en utföringsforrn är styrmodsenheten anpassad att beräkna tröskelvärden för lutningen hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser.

Tröskelvärdena som visas i tabell 1 kan alltså variera och bestämmas av fordonsspecifika värden, och enligt en utföringsform bestäms de fordonsspecifika värdena bestäms aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körmotstånd vid aktuell hastighet.

Uppfinningen hänför sig också till en metod for att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin.

Metoden illustreras genom flödesschemat i figur 7, och omfattar stegen att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskaperna lutning och längd för varje vägsegment; B) jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen; och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på jämförelsema; C) identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följd, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras; D) bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC); E) bestämma ett önskat moment av föraren, och F) beräkna en styrsignal till elmaskinen beroende på i vilket styrrnod nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i har klassificerats, batteriets laddningstillstånd samt ett av föraren önskat moment.

Elmaskinen styrs sedan enligt styrsignalen.

Horisonten kan bestämmas exempelvis genom att bestämma positionsdata med hjälp av GPS. Även andra positioneringssystem är dock tänkbara.

Enligt en utföringsforrn så räknas kontinuerligt nya styrmod ut for vägsegment i överlappande serier. På så sätt kan elmaskinen styras efter vägsegmentet som det befinner sig i for tillfället, och då ett nytt vägsegment börjar, kan ett nytt styrmod bestämts som 13 påverkar styrsignalen till elmaskinen. Företrädesvis så beräknas styrsignaler till elmaskinen under längden på nuvarande vägsegment. Styrsignaler kan dock beräknas även under hela seriens längd, en serie omfattar ett flertal vägsegment, men då en efterföljande serie överlappar något eller några vägsegment, så beräknas styrsignaler fram som baseras på styrmod som bestämts för den nya serien, och dessa styrsignaler används som styrsignaler till elmaskinen då seriema överlappar.

En serie kan bestå av ett flertal vägsegment. Enligt en utföringsform består en serie av två efter varandra följande vägsegment. Enligt en annan utföringsform kan en serie bestå av fler än två efter varandra följ ande vägsegment.

För att få hög verkningsgrad från elmaskinen, beror styrsignalen i steg F) enligt en utföringsforrn även på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer. För att ta hänsyn till elmaskinens verkningsgrad, kan en uppslagstabell användas, som visar elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter samt moment. Ett exempel på en sådan tabell illustreras genom verkningsgradskartan i figur 6. Batteriets verkningsgrad beror främst på batteriets temperatur, SOC samt levererad ström ut från batteriet.

Styrmoden visar hur elmaskinen ska användas, och beroende på vilket mod som bestäms så kommer en särskild strategi att väljas. Metoden bestämmer företrädesvis vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler för när och hur elmotorn ska användas. Om exempelvis en moderat uppförsbacke (vägklass l, se tabell l) följs av en nedförsbacke (vägklass -l, se tabell l), vilket ger styrmod 4 enligt tabell 2, säger regeln för det styrmodet att elmaskinen ska ge energi från batteriet, under förutsättning att det finns, eftersom elmaskinen kommer att kunna regenerera energi i den efterföljande nedförsbacken. Det finns ett flertal tänkbara strategier som kan tillämpas beroende på vägens lutning och batteriets laddning. Om en serie omfattar fler än två vägsegment så kan vägsegmentens lutning längre bort påverka vilket styrmod som hela serien får. Finns det exempelvis en brant uppförsbacke i slutet av serien, så kan det exempelvis finnas en regel som säger att elmaskinen inte ska ge någon energi från batteriet. Tanken är då att energin ska sparas till den branta uppförsbacken. 14 Tröskelvärdena som visas i tabell 1 är endast visade som exempel, och tröskelvärdena för lutningen hos vägsegmenten kan enligt en utföringsforrn beräknas beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser. De fordonsspecifka värdena kan bestämmas av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotständ vid aktuell hastighet. På så sätt kan hänsyn tas till aktuellt fordon och hur det påverkas vid framföring, när tröskelvärden för lutningen ska tas fram.

Den föreliggande uppfinningen omfattar även en datorprogramprodukt som omfattar datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden som beskrivits ovan, när dataprograminstruktionema körs pä nämnda datorsystem. Datorprograminstruktionerna är enligt en utföringsforrn lagrade på ett av ett datorsystem läsbart medium.

Den föreliggande uppfinningen är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Därför begränsar inte de ovan nämnda utföringsforrnerna uppfinningens omfattning, som definieras av de bifogade kraven.

Claims (22)

10 15 20 25 30 15 Patentkrav

1. System för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en förbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin, kännetecknat av systemetomfattar: -en horisontenhet anpassad att bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskaperna lutning och längd för varje vägsegment, och generera en horisontsignal (H) i beroende därav; -en styrmodsenhet anpassad att jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden for lutningen, och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; att identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassemas följd, där styrrnodet indikerar hur elmaskinen ska styras, och att generera en styrmodssignal (ß) i beroende därav; -en laddningsenhet anpassad att bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC) och för att generera en SOC-signal (S) i beroende därav; - en momentenhet anpassad att bestämma ett önskat moment av föraren, och att generera en momentsignal (M) i beroende därav; -en regulator anpassad att beräkna en styrsignal (Y) till elmaskinen beroende på styrmodssignalen (ß), SOC-signalen (S) samt momentsignalen (M) för nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i; varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen.

2. System enligt krav l, varvid systemet är anpassat att kontinuerligt räkna ut nya styrmod för vägsegment i överlappande serier.

3. System enligt något av krav l eller 2, i vilken regulatorn är anpassad att beräkna styrsignaler (Y) som styr elmaskinen under längden på nuvarande vägsegment.

4. System enligt något av krav 1 till 3, i vilken en serie består av två efter varandra följ ande vägsegment. 10 15 20 25 30 16

5. System enligt något krav 1 till 3, i vilken en serie består av fler än två efter varandra fö lj ande vägsegment.

6. System enligt något av kraven 1 till 5, i vilken regulatorn är anpassad att beräkna en styrsignal (Y) till elmaskinen även beroende på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer.

7. System enligt något av krav 1 till 6, i vilken styrrnodsenheten är anpassad att bestämma vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler for när och hur elmotom ska användas.

8. System enligt något av krav 1 till 7, vilken styrmo dsenheten är anpassad att beräkna tröskelvärden för lutningen hos vägsegmenten beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser.

9. System enligt krav 8, i vilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motoms maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körmotstånd vid aktuell hastighet.

10. System enligt något av krav 1 till 9, i vilken horisontenheten är anpassad att bestämma positionsdata med hjälp av GPS.

11. Metod för att styra en elmaskin i ett hybridfordon som omfattar en forbränningsmotor och ett batteri som är anslutet till nämnda elmaskin, kännete ckn ad av metoden omfattar att: A) bestämma en horisont med hjälp av positionsdata och kartdata av en framtida väg som innehåller vägsegment med egenskapema lutning och längd for varje vägsegment; B) jämföra nämnda lutning hos vartdera vägsegment i horisonten med tröskelvärden för lutningen; och klassificera vartdera vägsegment i en vägklass beroende på j ämförelsema; 10 15 20 25 30 17 C) identifiera i en serie vilka vägklasser som kommer efter varandra i horisonten, och klassificera vägsegmenten i serien i ett styrmod beroende på vägklassernas följd, där styrmodet indikerar hur elmaskinen ska styras; D) bestämma batteriets laddningstillstånd (SOC); E) bestämma ett önskat moment (M) av föraren, och F) beräkna en styrsignal (Y) till elmaskinen beroende på i vilket styrrnod nuvarande vägsegment som fordonet befinner sig i har klassificerats, batteriets laddningstillstånd (SOC) samt ett av föraren önskat moment (M); varvid elmaskinen styrs enligt styrsignalen (Y).

12. Metod enligt krav 11, i vilken metoden kontinuerligt räknar ut nya styrmod för vägsegment i överlappande serier.

13. Metod enligt något av krav 11 eller 12, i vilken styrsignaler (Y) i steg F) beräknas under längden på nuvarande vägsegment.

14. Metod enligt något av krav 11 till 13, i vilken en serie består av två efter varandra följande vägsegment.

15. Metod enligt något av krav 11 till 13, i vilken en serie består av fler än två efter varandra följande vägsegment.

16. Metod enligt något av krav 11 till 15, i vilken styrsignalen i steg F) även beror på elmaskinens verkningsgrad vid olika motorhastigheter och/eller batteriets verkningsgrad vid olika driftsituationer

17. Metod enligt något av krav 11 till 16, vilken bestämmer vilket styrmod en serie ska klassificeras i enligt regler för när och hur elmotom ska användas.

18. Metod enligt något av krav 11 till 17, vilken tröskelvärdena för lutningen hos vägsegmenten beräknas i steg B) beroende på ett eller flera fordonsspecifika värden, där tröskelvärdena sätter gränser för indelning av vägsegmenten i olika vägklasser. 10 15 18

19. Metod enligt krav 18, i vilken fordonsspecifika värden bestäms av aktuellt utväxlingsförhållande, aktuell fordonsvikt, motorns maxmomentkurva, mekanisk friktion och/eller fordonets körrnotstånd vid aktuell hastighet.

20. Metod enligt något av kraven 11 till 19, i vilken metoden omfattar att bestämma positionsdata med hjälp av GPS.

21. Datorprogramprodukt, omfattande datorprograminstruktioner för att förmå ett datorsystem i ett fordon att utföra stegen enligt metoden enligt något av kraven 11 till 20, när dataprograminstruktionema körs på nämnda datorsystem.

22. Datorprogramprodukt enligt krav 21, där datorprograminstruktionema är lagrad på ett av ett datorsystem läsbart medium.