環(huán)境感知的再生制動能量計算方法
【專利摘要】一種操作車輛的方法，包括利用基于實際路線條件和車輛的基礎(chǔ)再生制動參數(shù)的折減的再生能量實施車輛的再生制動。該方法利用例如車輛路線(包括等級和速度分布)、路線環(huán)境溫度軌跡、路線降水軌跡(預(yù)測的和歷史的)、路線道路狀況(表面摩擦系數(shù)、起伏的道路)軌跡、來自車輛系統(tǒng)控制器的再生制動折減圖(利用環(huán)境溫度、降水信息和／或道路表面信息作為輸入)這樣的已知的或者可用的信息來實現(xiàn)改進(jìn)的精確再生制動能量的計算。
【專利說明】環(huán)境感知的再生制動能量計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及車輛的再生制動。本發(fā)明尤其涉及環(huán)境感知的再生制動能量計算方法，其中，為了在不同的牽引力控制事件中的交通控制的目的，使用例如天氣和道路條件這樣的動態(tài)信息限制再生制動。
【背景技術(shù)】
[0002]再生制動是混合動力車輛技術(shù)的推動者之一。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用再生制動可以實現(xiàn)超出無再生制動能力的車輛15%?30%的燃料經(jīng)濟(jì)性提高。行程信息已經(jīng)被用來以最節(jié)約燃料的方式控制混合動力車輛/插電式混合動力車輛/純電動車輛(HEV / PHEV / BEV)和其他類型的混合動力車輛。與行程規(guī)劃有關(guān)的是用于PHEV和BEV的被稱為“可用行駛能量(energy to empty) ”的概念,該概念近似地提供在車輛中可用于推進(jìn)目的的總能量。這個概念與“可行駛距離(distance to empty) ”概念密切有關(guān)，“可行駛距離”的概念指的是車輛在所有的車輛內(nèi)的能源耗盡至最低可能限度之前可以行駛的距離。“可用行駛能量”的計算方法總體上包括三個部分:(I)來自熱源(油箱)的能量；(2)基于電池電量初始狀態(tài)的、來自能量儲存源(電池)的能量；以及⑶再生制動能量。
[0003]與“可用行駛能量”的計算有關(guān)的一個最重要的應(yīng)用是在行程規(guī)劃中找到車輛行駛的最節(jié)約能量的路線?！翱捎眯旭偰芰俊庇嬎愕膸追N方法是已知的。這些包括在HEV控制中用于最佳能量管理的路徑依賴方法，在該方法中考慮到的輸入包括靜態(tài)信息，例如道路等級、路段平均速度和交通狀況；用于EV和HEV管理的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，在該車載導(dǎo)航系統(tǒng)中，環(huán)境溫度信息用于確定HEV電池的S0C(電量狀態(tài))端值，并且例如速度、駕駛者行為(通過模式識別)、等級信息這樣的其他靜態(tài)信息都被考慮為輸入；以及節(jié)省燃料的駕駛區(qū)域的計算和顯示，在該計算中，例如上坡、下坡和“危險道路”這樣的道路類型和等級都被考慮為輸入。
[0004]計算再生制動能量的常規(guī)方法似乎都沒有通過固定的等級和交通信息連同例如變化的環(huán)境溫度和降水、道路狀況(粗糙度和表面摩擦系數(shù)(mu)信息)這樣的動態(tài)信息并結(jié)合相關(guān)的車輛系統(tǒng)控制器的再生相關(guān)校準(zhǔn)圖(regen-related calibration map)(即，如何折減再生制動以保持牽引力控制)來考慮再生制動能量回收中的變化。
[0005]事實上，再生制動很大程度上取決于牽引力控制的需要并超出等級或速度。因此，僅僅以例如等級、速度(如扼要描述的)、停車標(biāo)識和統(tǒng)計交通流量這樣的靜態(tài)信息為基礎(chǔ)的再生制動能量的計算是不夠準(zhǔn)確的。
[0006]因此，存在對一方法的需要，在例如路線環(huán)境溫度信息、降水信息(預(yù)測的和過去歷史的)和/或道路條件(摩擦系數(shù)識別)這樣的動態(tài)信息是預(yù)先可用時，當(dāng)為了促進(jìn)整體燃料經(jīng)濟(jì)性的改善而規(guī)劃行程時，該方法可準(zhǔn)確地計算再生制動能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明總體上涉及一種操作車輛的方法。該方法的說明性的實施例包括利用基于實際路線條件和車輛的基礎(chǔ)再生制動參數(shù)的折減的再生能量實施車輛的再生制動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]現(xiàn)在將參考附圖以舉例方式解釋本發(fā)明，其中:
[0009]圖1是提供了包括在再生制動能量方法的實施方式中使用的、用于給定路線的靜態(tài)信息和動態(tài)信息的可用信息的曲線圖；
[0010]圖2是說明了根據(jù)再生制動能量方法的不完全實施方式的、利用速度、等級、交通和基礎(chǔ)設(shè)施信息的基礎(chǔ)再生制動能量的計算的圖表；
[0011]圖3是說明了根據(jù)再生制動能量方法的實施方式的、考慮到路線環(huán)境溫度和降水信息的改進(jìn)的再生制動能量的計算的圖表；
[0012]圖4是在再生制動能量方法的實施方式中的折減軌跡(trace)計算圖；
[0013]圖5是說明了根據(jù)再生制動能量方法的實施方式的、沿著給定的車輛路線的折減的再生制動能量的計算的方框圖；
[0014]圖6是說明了根據(jù)再生制動能量方法的實施方式的算法的流程圖；以及
[0015]圖7是說明了再生制動能量方法的示例性實施方式的曲線圖。
【具體實施方式】
[0016]下面的【具體實施方式】本質(zhì)上僅是示例性的，并非旨在限制描述的實施例或者描述的實施例的應(yīng)用和用途。這里使用的單詞“示例的”或者“說明的”意味著“作為示例、實例或者說明”。這里描述為“示例性”或者“說明性”的任何的實施方式是非限制性的并且不一定解釋為優(yōu)于或者勝出其他實施方式。下面描述的所有實施方式都是提供用于使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的示例性實施方式，并非旨在要限制所附權(quán)利要求的范圍。此外，這里描述的說明性實施例并非窮盡性的，除了此處說明的和落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)之外的實施例或者實施方式是可能的。此外，也無意圖受到在前面的【技術(shù)領(lǐng)域】、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或者下面的【具體實施方式】中出現(xiàn)的任何明示的或者暗示的理論的約束。這里使用的例如“上部”、“下部”、“前面”、“后面”、“側(cè)面”、“內(nèi)部”和“外部”等這樣的相關(guān)術(shù)語僅僅打算用于描述的目的而不必以限制性意義進(jìn)行解釋。
[0017]本發(fā)明總體上涉及環(huán)境感知的再生制動能量的計算方法，其中，為了在不同的牽引力控制事件中的交通控制的目的，將例如天氣和道路條件這樣的動態(tài)信息用于限制再生制動。該方法適用于具有再生制動能力的車輛，包括HEV / PHEV / BEV0該方法利用例如車輛路線(包括等級和速度分布)、路線環(huán)境溫度軌跡、路線降水軌跡(預(yù)測的和歷史的)、路線道路狀況(表面摩擦系數(shù)、起伏的道路)軌跡、來自車輛系統(tǒng)控制器的再生制動折減圖(利用環(huán)境溫度、降水信息和/或道路表面信息作為輸入)這樣的已知的或者可用的信息來實現(xiàn)改進(jìn)的精確再生制動能量的計算。
[0018]首先參考圖1，其顯示了曲線圖100，曲線圖100說明了在再生制動能量方法的實施中使用的、用于給定路線的包括靜態(tài)信息和動態(tài)信息的可用信息。曲線圖100上的信息包括例如表面摩擦系數(shù)102、等級108和車輛速度110這樣的靜態(tài)信息及例如降水104和溫度106這樣的動態(tài)信息。
[0019]接著參考圖2，其顯示了圖表200，圖表200說明了根據(jù)再生制動能量方法的不完全實施方式的、基于利用速度、等級、交通和停車標(biāo)志及其他基礎(chǔ)設(shè)施信息的基礎(chǔ)再生制動能量的車輛可用行駛能量的計算。因此，利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的算法，使用速度202、等級204、交通206和基礎(chǔ)設(shè)施208來計算基礎(chǔ)再生制動能量210。利用統(tǒng)計的時間模型可以確定交通206。
[0020]本發(fā)明方法利用例如路線環(huán)境溫度和降水(預(yù)測的和歷史的)這樣的多種實際的路線條件及來自政府公共服務(wù)機(jī)構(gòu)的路線表面摩擦系數(shù)信息(如果可用的話)來計算再生制動能量?？梢詮臒o線互聯(lián)網(wǎng)接入、全球定位系統(tǒng)(GPS)和其他無線通信裝置獲得這些信息。此外，可以使用來自車輛系統(tǒng)控制器的再生制動相關(guān)的校準(zhǔn)。由于該方法的算法可以是車輛系統(tǒng)控制器的一部分，因此這些信息應(yīng)該是現(xiàn)成的。
[0021]接著參考圖3，其顯示了圖表300，圖表300說明了根據(jù)再生制動能量方法的實施方式的、考慮到路線環(huán)境溫度和降水信息的改進(jìn)的再生制動能量的計算。因此，包括速度分布302、等級信息304、交通信息306和停車標(biāo)志信息308的基礎(chǔ)再生制動參數(shù)，以及例如路線道路狀況軌跡310、路線環(huán)境溫度軌跡312、路線降水軌跡和歷史314這樣的實際路線條件，及VSC (車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng))再生相關(guān)校準(zhǔn)316，通過使用例如下文將要描述的算法將以上信息用于計算折減的再生能量317。折減的再生能量317相當(dāng)于再生制動能量318的下限。
[0022]接著參考圖4,顯示了在再生制動能量方法的實施方式中的示例性折減軌跡計算圖400?？梢杂寐肪€道路狀況軌跡402、環(huán)境溫度預(yù)測404和降水預(yù)測和歷史406來計算再生折減軌跡408。折減軌跡計算400的算法可以表示如下:
[0023]折減每個道路狀況=H (道路狀況，VSC校準(zhǔn))
[0024]折減每個環(huán)境溫度=f2 (溫度預(yù)測，VSC校準(zhǔn))
[0025]折減每個降水預(yù)測和歷史=f3 (降水預(yù)測和歷史，VSC校準(zhǔn))
[0026]折減軌跡=min(fl,f2, f3)
[0027]接著參考圖5，顯示了方框圖500，方框圖500說明了根據(jù)再生制動能量方法的實施方式的、沿著給定的車輛路線的折減的再生制動能量的計算。因此，使用速度分布502、等級信息504、交通信息506和停車標(biāo)志信息508計算沿著計劃的車輛路線的基礎(chǔ)再生功率510。使用路線道路狀況軌跡512、路線環(huán)境溫度軌跡514、路線降水軌跡和歷史516及VSC再生相關(guān)校準(zhǔn)518來計算再生折減軌跡520。計算結(jié)果522是元素智能(element-wise)的結(jié)果，其中，基礎(chǔ)再生功率510和再生折減軌跡520以元素至元素(element-to-element)為基本原則相乘以獲得元素智能的結(jié)果，該結(jié)果可以結(jié)合524以計算折減再生能量526。
[0028]圖5所示的基于靜態(tài)加動態(tài)信息的再生制動能量的計算導(dǎo)致了與單獨(dú)的基礎(chǔ)再生制動能量估計相比更加準(zhǔn)確的再生制動能量的估計。此外，該再生制動計算方法通常生成總體上小于基礎(chǔ)的再生制動能量估計值的再生制動能量。
[0029]接著參考圖6，其顯示了流程圖600，流程圖600說明了根據(jù)再生制動能量方法的實施方式的算法。該方法有助于基于路線環(huán)境溫度、降水和/或道路狀況信息的再生制動能量的計算。在塊602中，做出關(guān)于路線是否已經(jīng)選擇的確定。如果沒有選擇路線，方法退出。如果已經(jīng)選擇了路線，然后在塊604中，計算沿著該路線的、作為速度分布、等級信息、停車標(biāo)志和/或統(tǒng)計的交通信息的函數(shù)的基礎(chǔ)(最理想的)再生制動功率(PMg—baJ。接著，在塊606中，做出關(guān)于沿著該路線的路線環(huán)境溫度、降水(預(yù)測的和歷史的)和路線表面摩擦系數(shù)信息是否可用的確定。對于環(huán)境溫度來說，可能需要軌跡(根據(jù)路線設(shè)置，關(guān)于時間/空間的預(yù)測)。對于降水來說，可能需要沿著該路線的過去的降水歷史(取決于校準(zhǔn))和降水預(yù)測。可以同樣地考慮道路狀況(表面摩擦系數(shù)軌跡)。如果沿著該路線的路線環(huán)境溫度、降水(預(yù)測的和歷史的)和路線表面摩擦系數(shù)信息是不可用的，在塊608中典型地根據(jù)下面的方程計算沿著路線的任意給定點上的再生制動能量(EMg baJ，然后方法結(jié)束:
[0030]EregJ3ase f 時間(路線)Preg—base
[0031]如果在塊606中沿著該路線的路線環(huán)境溫度、降水(預(yù)測的和歷史的)和路線表面摩擦系數(shù)信息是可用的，方法轉(zhuǎn)到塊610，在塊610中，利用環(huán)境溫度、降水和/或道路表面信息連同來自車輛系統(tǒng)控制器的再生制動折減圖來計算沿著該路線的再生制動折減因子(discount factor)。產(chǎn)生的折減軌跡可以表示為折減因子軌跡(DiscountFactorTrace)。
[0032]在塊612中，根據(jù)下面的方程計算沿著該路線的折減的再生制動能量(EMgdiscounted) °
[0033]Preg discounted=Preg base.X DiscountFactorTrace
[0034]其中，.X表示“元素智能結(jié)果”，在元素智能結(jié)果中，這兩個軌跡以元素至元素為基本原則相乘，并且最終結(jié)果是另一個軌跡。
[0035]Ereg—discounted ^ 時間(路線)Preg—discounted
[0036]在使用表面摩擦系數(shù)反饋(也就是基于牽引力控制的摩擦系數(shù)識別)的應(yīng)用中，再生制動能量通常高于可以利用前饋控制回收的再生制動能量，但是低于基礎(chǔ)再生制動能量。因此，基于前饋控制計算的再生制動能量將是保守的估計，其將導(dǎo)致對現(xiàn)實世界可用行駛能量值不太樂觀的計算。
[0037]接著參考圖7，其顯示了曲線圖700，曲線圖700說明了再生制動能量方法的示例性實施方式。將車輛路線給出為曲線圖700中的時間-速度曲線(曲線I)?；谝恍囟?、降水和/或道路狀況信息計算折減因子，并且將折減因子給出為曲線圖700中的曲線2:
[0038]折減=100%，如果t e [0,4] ;40%，如果 t e [4,8] ;100%，如果 t e [8，16]；50%，如果 t e [16,17] ;0%，如果 t e [17,20]
[0039]基礎(chǔ)再生制動能量是(由于時間單位是I而進(jìn)行了簡化):
[0040].Ereg base=Xl+X2+X3+X4+X5=50+25+80+10+125=290 (單位)
[0041]用于整個行程的折減的再生制動能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原計算值。因此，對于給定車輛、給定路線的總體可用行駛能量值的總能量將還伴隨有關(guān)路線天氣和道路表面信息的附加動態(tài)信息及車輛系統(tǒng)控制相關(guān)的再生制動映射(regenerative braking mapping)而減少。
[0042]盡管已經(jīng)關(guān)于特定的示例性實施例對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，可以理解的是，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠想到其他的變化，因此具體的實施例只為了說明的目的而不是為了限制。
【權(quán)利要求】
1.一種操作車輛的方法，其特征在于，包含: 利用基于實際路線條件和車輛的基礎(chǔ)再生制動參數(shù)的折減的再生能量實施車輛的再生制動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基礎(chǔ)再生制動參數(shù)包括速度分布、等級信息、交通信息和停車標(biāo)志信息中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，基礎(chǔ)再生制動功率包括速度分布、等級信息、交通信息和停車標(biāo)志信息中的至少一個，并且其中折減的再生能量包括基礎(chǔ)再生制動功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，實際路線條件包括路線道路狀況軌跡、路線環(huán)境溫度預(yù)測軌跡、路線降水預(yù)測的和歷史的軌跡及車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的再生/牽引力控制相關(guān)的校準(zhǔn)中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，實施車輛的再生制動進(jìn)一步地包括利用路線道路狀況軌跡、路線環(huán)境溫度軌跡、路線降水預(yù)測的和歷史的軌跡及車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的再生/牽引力控制相關(guān)的校準(zhǔn)中的至少一個的再生折減軌跡，并且其中折減的再生能量包括再生折減軌跡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基礎(chǔ)再生制動功率和實際路線條件包括再生折減軌跡，并且其中折減的再生能量包含元素智能結(jié)果，該元素智能結(jié)果包括將基礎(chǔ)再生制動功率以元素至元素為基本原則乘以再生折減軌跡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，折減的再生能量包括元素智能結(jié)果的結(jié)口 ο
【文檔編號】G08G1/0968GK103839423SQ201310598296
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月24日
【發(fā)明者】李勇華 申請人:福特全球技術(shù)公司