專利名稱：用于控制車輛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于車輛的確定或估計(jì)車輛可行駛里程的控制方法。
背景技術(shù)：
車輛以化學(xué)燃料、電功率等形式包含允許車輛行駛特定距離的特定量的能量，并且可能需要給車輛周期性地補(bǔ)充能量。車輛使用車載能量可行駛的距離稱為車輛可行駛里程。預(yù)計(jì)的車輛可行駛里程為用戶安排行程、最小化駕駛成本、評(píng)估車輛性能及進(jìn)行維修保養(yǎng)提供信息。機(jī)動(dòng)車輛中的剩余能量可行駛的里程通常稱為剩余能量可行駛距離(DTE)，DTE與車輛的能量轉(zhuǎn)換效率相關(guān)。可以為任何類型的車輛(包括傳統(tǒng)車輛、電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛、插電式混合動(dòng)力車輛、燃料電池車輛、氣動(dòng)車輛等)設(shè)置DTE或車輛可行駛里程。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于控制車輛的方法為車輛的預(yù)測路徑分配預(yù)測駕駛模式。所述預(yù)測駕駛模式具有相關(guān)的預(yù)測能量效率。所述方法還使用預(yù)測能量效率和車輛可用能量的量提供車輛可行駛里程。在另一實(shí)施例中，一種用于控制車輛的方法使用與車輛的駕駛模式對應(yīng)的能量效率和車輛可用能量的量提供車輛可行駛里程。使用駕駛模式識(shí)別方法來確定駕駛模式。在另一實(shí)施例中，駕駛模式識(shí)別方法使用預(yù)測的行程狀況，預(yù)測的行程狀況是來自導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)于行程的地理信息。預(yù)測的行程狀況可以是交通數(shù)據(jù)?？墒褂秒娮铀絻x確定預(yù)測駕駛模式。所述方法還可包括使用數(shù)據(jù)庫作為駕駛模式和對應(yīng)的能量效率的參考，所述數(shù)據(jù)庫包含針對車輛的操作狀態(tài)的可能的駕駛模式。所述方法還可包括當(dāng)駕駛模式改變時(shí)，對可行駛里程進(jìn)行濾波。所述方法還可包括如果存在附件負(fù)載，則使用比例因子調(diào)節(jié)可行駛里程。所述方法還可包括如果存在預(yù)定的周圍條件，則使用比例因子調(diào)節(jié)可行駛里程。在另一實(shí)施例中，車輛設(shè)置有通過變速箱連接到車輛的車輪的推進(jìn)裝置及電連接到推進(jìn)裝置的控制器。控制器被配置成(i)為車輛的預(yù)測路徑分配預(yù)測駕駛模式，所述預(yù)測駕駛模式具有預(yù)測能量效率；(ii)使用預(yù)測能量效率和車輛可用能量的量提供車輛可行駛里程。


圖1是能夠體現(xiàn)本發(fā)明的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛的動(dòng)力系的示意性表示；圖2是在圖1中示出的動(dòng)力系的部件的功率流動(dòng)路徑的圖示；圖3是用于估計(jì)車輛可行駛里程的方法的總體示意圖4A和圖4B是用于估計(jì)車輛可行駛里程的方法的示意圖5是用于提供能量效率的方法的示意圖6是計(jì)算剩余能量可行駛距離的方法的示意圖7是當(dāng)未來駕駛信息未知時(shí)對車輛可行駛里程估計(jì)的曲線圖8是當(dāng)未來駕駛信息已知時(shí)對車輛可行駛里程估計(jì)的曲線圖9是當(dāng)未來駕駛信息已知時(shí)對車輛可行駛里程估計(jì)的另一曲線圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)需要，在此公開本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)該理解的是，公開的實(shí)施例僅 僅是可以以各種和可選的形式實(shí)施的本發(fā)明的示例。附圖未必按比例繪制；可夸大或最小 化一些特征，以示出具體部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)該被解 釋為限制，而僅僅被解釋為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員以多種方式使用本發(fā)明的代表性基 礎(chǔ)。
因?yàn)檐囕v可行駛里程的預(yù)計(jì)與未來的駕駛不確定性或未預(yù)料到的環(huán)境狀況相關(guān) 聯(lián)，所以可能難以提供精確的車輛DTE。為了計(jì)算車輛的理論DTE，需要知道未來的車輛循 環(huán)(速度曲線和道路狀況)，這是因?yàn)檐囕v能量轉(zhuǎn)換效率動(dòng)態(tài)地取決于受駕駛循環(huán)控制的 操作狀況。雖然期望獲得計(jì)劃的車輛行程的精確的速度曲線和道路狀況，但是這種期望是 難以實(shí)現(xiàn)的，所以需要利用模式預(yù)測方法來估計(jì)可行駛里程，以提供車輛DTE。
混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)結(jié)構(gòu)用在附圖中并用于描述下面的各個(gè)實(shí)施例；然而， 各個(gè)實(shí)施例可被考慮用于具有其他推進(jìn)裝置或如本領(lǐng)域所公知的推進(jìn)裝置的組合的車輛。 混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)通常由電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)或者它們的組合來提供動(dòng)力。 一些HEV具有插電式特征，該插電式特征允許電池連接到外部電源以進(jìn)行再充電，這些HEV 被稱為插電式HEV (PHEV)。HEV和PHEV中的純電動(dòng)模式(EV模式)允許車輛僅使用電動(dòng)機(jī) 而不使用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作。以EV模式進(jìn)行操作可通過提供更低的噪聲及更好的車輛操控 性(例如，更平穩(wěn)的電操作，更低的噪聲、振動(dòng)及振感(NVH)，更快的車輛響應(yīng))來提高乘坐 舒適性。以EV模式進(jìn)行操作還由于在該操作期間車輛零排放而對環(huán)境有益。
車輛可具有兩個(gè)或多個(gè)推進(jìn)裝置，例如，第一推進(jìn)裝置和第二推進(jìn)裝置。例如，車 輛可具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，可具有燃料電池和電動(dòng)機(jī)，或者可具有如本領(lǐng)域所公知的推進(jìn) 裝置的其他組合。發(fā)動(dòng)機(jī)可以是壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，或者可以是 外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，且可考慮使用各種燃料。在一個(gè)示例中，車輛是混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)，例 如，在插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)中，該車輛還可具有連接到外部電網(wǎng)的能力。
插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(PHEV)涉及現(xiàn)有的混合動(dòng)力電動(dòng)車輛(HEV)技術(shù)的擴(kuò) 展，在現(xiàn)有的HEV技術(shù)中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過電池組及至少一個(gè)電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充，以進(jìn)一步獲得 增加的里程和減少的車輛排放。PHEV使用容量比標(biāo)準(zhǔn)的混合動(dòng)力車輛的電池組的容量大 的電池組,PHEV添加了通過電網(wǎng)(電網(wǎng)將能量供應(yīng)到充電站的電出口)給電池再充電的能 力。這進(jìn)一步提高了整個(gè)車輛系統(tǒng)在電驅(qū)動(dòng)模式及碳?xì)浠衔?電混合驅(qū)動(dòng)模式下的操作 效率。
傳統(tǒng)HEV緩沖燃料能量并以電的形式回收動(dòng)能，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)車輛系統(tǒng)的操作效 率。碳?xì)浠衔锶剂鲜侵饕哪芰吭础τ赑HEV來說，另外的能量源是在每個(gè)電池充電事件之后通過電網(wǎng)儲(chǔ)存在電池中的電能的量。雖然大多數(shù)傳統(tǒng)HEV操作以使電池荷電狀態(tài)(SOC)大致保持在恒定的水平，但是PHEV在下一次電池充電事件之前盡可能多地使用預(yù)先儲(chǔ)存的電池電能(電網(wǎng)能量)。期望在每次充電之后將成本相對低的電網(wǎng)提供的電能完全用于推進(jìn)和其他車輛功能。在電量耗盡事件期間，在電池SOC降低到低的保守水平之后，PHEV以所謂的電量保持模式恢復(fù)與傳統(tǒng)HEV —樣的操作，直到電池被再充電為止。圖1示出了 HEV 10的動(dòng)力系的構(gòu)造和控制系統(tǒng)。功率分流式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛10可以是并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛。所示出的HEV的構(gòu)造僅僅是為了示例的目的，并不意在成為限制，這是因?yàn)楸竟_適用于包括HEV和PHEV的具有任何合適構(gòu)架的車輛。在這種動(dòng)力系構(gòu)造中，存在連接到傳動(dòng)系的兩個(gè)動(dòng)力源12、14 12是利用行星齒輪組彼此連接的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)子系統(tǒng)的組合；14為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電池子系統(tǒng))。電池子系統(tǒng)是用于發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的能量儲(chǔ)存系統(tǒng)。改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速將改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率在電路徑和機(jī)械路徑之間的分流。另外，對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制導(dǎo)致發(fā)電機(jī)扭矩反作用于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。正是該發(fā)電機(jī)反作用扭矩將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩傳遞到行星齒輪組22的齒圈，并最終傳遞到車輪24。這種操作模式被稱為“正向分流”。應(yīng)注意的是，由于行星齒輪組22的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)18可能沿著與發(fā)電機(jī)18的扭矩反作用于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩的方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，發(fā)電機(jī)18(與發(fā)動(dòng)機(jī)一樣)將動(dòng)力輸入到行星齒輪組，以驅(qū)動(dòng)車輛10。這種操作模式被稱為“反向分流”。就正向分流模式而言，通過在反向分流期間對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制而產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)扭矩反作用于發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，并將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩傳遞到車輪24。發(fā)電機(jī)18、電動(dòng)機(jī)20及行星齒輪組22的這種組合類似于電子機(jī)械式CVT。當(dāng)發(fā)電機(jī)制動(dòng)器(在圖1中示出)被致動(dòng)時(shí)(并聯(lián)模式操作)，行星齒輪組22的太陽輪被鎖止而不旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)制動(dòng)扭矩作為反作用扭矩提供給發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。在這種操作模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率全部通過機(jī)械路徑以固定的傳動(dòng)比被傳遞到傳動(dòng)系。與傳統(tǒng)車輛不同的是，在具有功率分流式動(dòng)力系統(tǒng)的車輛10中，發(fā)動(dòng)機(jī)16需要通過對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制而產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)扭矩或者發(fā)電機(jī)制動(dòng)扭矩，以將發(fā)動(dòng)機(jī)16的輸出功率通過電路徑和機(jī)械路徑兩者(分流模式)或者完全通過機(jī)械路徑(并聯(lián)模式)傳遞到傳動(dòng)系，用于使車輛10向前運(yùn)動(dòng)。在使用第二動(dòng)力源14進(jìn)行操作的過程中，電動(dòng)機(jī)20從電池26獲得電能，并獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)16提供推進(jìn)力，用于使車輛10向前運(yùn)動(dòng)和反向運(yùn)動(dòng)。這種操作模式被稱為“電驅(qū)動(dòng)”或者純電動(dòng)模式或者EV模式。另外，發(fā)電機(jī)18可從電池26獲得電能，并可依靠耦合在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上的單向離合器而驅(qū)動(dòng)，以推動(dòng)車輛10前進(jìn)。發(fā)電機(jī)18可僅在必要時(shí)推動(dòng)車輛10前進(jìn)。這種操作模式被稱為發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式。與傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)不同的是，這種功率分流式動(dòng)力系統(tǒng)的操作將兩個(gè)動(dòng)力源12、14結(jié)合在一起無縫地工作，從而在不超過系統(tǒng)的限制(例如，電池限制)的情況下滿足駕駛員的需求，同時(shí)優(yōu)化整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的效率和性能。需要在這兩個(gè)動(dòng)力源之間進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。如圖1所不，在這種功率分流式動(dòng)力系統(tǒng)中存在執(zhí)彳丁協(xié)調(diào)控制的分級(jí)式車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 28。在動(dòng)力系的正常狀態(tài)(子系統(tǒng)/部件無故障)下，VSC解譯駕駛員的需求(例如，PRND及加速或減速需求)，然后基于駕駛員需求和動(dòng)力系限制確定車輪扭矩命令。另 外，VSC 28確定每個(gè)動(dòng)力源需要在何時(shí)提供扭矩以及需要提供多大的扭矩，以滿足駕駛員 的扭矩需求并達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的操作點(diǎn)(扭矩和轉(zhuǎn)速)。
另外，在PHEV車輛10的構(gòu)造中，可使用插座32給電池26再充電(以虛線示出)， 插座32連接到電網(wǎng)或其他外部電源，并且可能通過電池充電器/轉(zhuǎn)換器30連接到電池26。
車輛10可以以純電動(dòng)模式(EV模式)操作，在EV模式下，電池26將全部電能提供 給電動(dòng)機(jī)20，以操作車輛10。除了節(jié)省燃料的益處之外，以EV模式操作還可通過更低的噪 聲和更好的操控性(例如，更平穩(wěn)的電操作，更低的噪聲、振動(dòng)及振感(NVH)，更快的響應(yīng)) 來提高乘坐舒適性。以EV模式操作還由于在該模式期間車輛零排放而對環(huán)境有益。
一種用于車輛10的方法使用通過駕駛模式識(shí)別方法進(jìn)行的模式預(yù)測及非車載仿 真(或車輛測試)來提供車輛DTE估計(jì)。駕駛模式識(shí)別方法使用這樣的算法，該算法檢測 實(shí)際駕駛狀況，并將實(shí)際駕駛狀況識(shí)別為一組標(biāo)準(zhǔn)駕駛模式(包括例如，城市、高速公路、 市區(qū)、交通運(yùn)輸、低排放等)中的一種。在一個(gè)實(shí)施例中，該算法基于使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器 學(xué)習(xí)。在其他實(shí)施例中，該算法基于支持向量機(jī)、模糊邏輯等。
關(guān)于駕駛模式識(shí)別方法，已知的是，燃料效率與個(gè)人的駕駛風(fēng)格、道路類型及交 通擁堵水平相關(guān)聯(lián)。已經(jīng)開發(fā)了被稱為設(shè)施-專用循環(huán)(facility-specific cycle)的 一組標(biāo)準(zhǔn)駕駛模式，以表示乘用車和輕型卡車在市區(qū)中寬范圍的設(shè)施和擁堵水平下的操 作。(例如，參見Sierra研究，30 ‘SCF改良-循環(huán)開發(fā)’，第SR2003-06-02號(hào)Sierra報(bào)告 (2003)。)在這些標(biāo)準(zhǔn)駕駛模式下同樣也獲取駕駛風(fēng)格。例如，對于相同的道路類型和交通 水平，不同的駕駛員可導(dǎo)致不同的駕駛模式。已經(jīng)開發(fā)了一種自動(dòng)檢測實(shí)際駕駛狀況和駕 駛風(fēng)格并將其識(shí)別為標(biāo)準(zhǔn)模式中的一種模式的在線駕駛模式識(shí)別方法。(例如，參見Jungme Park, ZhiHang Chen, Leonidas Kiliaris, Ming Kuang, Abul Masrur, Anthony Phillips, Yi L. Murphey發(fā)表的“基于優(yōu)化控制參數(shù)的機(jī)器學(xué)習(xí)及道路類型和交通擁堵的預(yù)測的智能 車輛動(dòng)力控制”，IEEE車輛技術(shù)會(huì)議記錄，2009年7月17日，第9期第58卷。)這種在線 駕駛模式識(shí)別方法基于使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)，其精度已被仿真所證明。
駕駛模式識(shí)別方法選擇“駕駛模式”的順序作為交通速度、道路狀況和駕駛風(fēng)格的 最有效的高級(jí)表示，并作為為了進(jìn)行DTE計(jì)算而計(jì)算平均能量效率的基礎(chǔ)。通過對用于未 來車輛路線、行程或路徑的駕駛模式進(jìn)行排序，可降低獲得精確的未來速度曲線及道路狀 況的不確定性和成本。路徑、行程或路線可由用戶輸入或指定，或者可使用電子水平儀來提 供，電子水平儀基于車輛附近的道路、車輛的方向等計(jì)算路線概率。例如，如果車輛正在高 速公路上行駛，則電子水平儀將使用高速公路路徑和距下一個(gè)出口的距離作為未來預(yù)測信 息，然后轉(zhuǎn)到未知的、不可預(yù)測的未來。
為了提供車輛DTE，VSC 28使用駕駛模式和駕駛風(fēng)格識(shí)別方法及車輛仿真模型。 駕駛模式和駕駛風(fēng)格識(shí)別方法，例如在于2011年6月15日提交的名稱為“用于優(yōu)先化車輛 純電動(dòng)(EV)操作的方法”的第13/160，907號(hào)同時(shí)待決的美國專利申請(該申請的公開通 過引用被全部包含于此)中進(jìn)行描述。駕駛風(fēng)格和駕駛模式識(shí)別方法自動(dòng)檢測實(shí)際駕駛狀 況或駕駛激進(jìn)性并將實(shí)際駕駛狀況或駕駛激進(jìn)性識(shí)別為標(biāo)準(zhǔn)模式或駕駛風(fēng)格中的一種。
高保真度的車輛仿真模型表示具有內(nèi)置控制器的實(shí)際車輛。仿真可在由典型的駕 駛循環(huán)表示的任何駕駛模式下計(jì)算車輛能量效率(對于燃料車輛而言“MPG”/ “每加侖英里數(shù)”，或者對于電動(dòng)車輛而言“MPkWh”/ “每千瓦小時(shí)英里數(shù)”)。仿真結(jié)果通常與實(shí)際車輛的測試結(jié)果匹配或相關(guān)。圖3示出了計(jì)算DTE或車輛可行駛里程的方法的簡化示意圖?？紤]到預(yù)測的未來駕駛模式和當(dāng)前駕駛模式兩者，算法利用從三種主要途徑提供的數(shù)據(jù)執(zhí)行計(jì)算38，以估計(jì)或提供車輛DTE。預(yù)先進(jìn)行“能量效率查找表”的非車載計(jì)算40，并將其作為查找表等載入到VSC 28中?？色@得的任何未來信息在42處進(jìn)行確定并用于車載計(jì)算44，以提供使用駕駛模式識(shí)別方法確定的“預(yù)測的未來駕駛模式”的平均能量效率。歷史駕駛信息和當(dāng)前駕駛信息在46處進(jìn)行確定，并被提供給針對使用駕駛模式識(shí)別方法確定的“當(dāng)前駕駛模式”的平均能量效率的車載計(jì)算48。圖4A和圖4B示出了估計(jì)并提供車輛DTE的方法的更加詳細(xì)的示意圖。離線測試或仿真50提供能量效率查找表52，能量效率查找表52提供駕駛模式及與每個(gè)駕駛模式相關(guān)聯(lián)的能量效率。查找表離線地生成，然而，查找表也可考慮在車輛操作時(shí)或者在線地生成或更新。未來駕駛模式和能量效率通過順序54(未示出)來確定。預(yù)測的速度、道路狀況和/或交通信息56由導(dǎo)航系統(tǒng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)和/或車輛-車輛網(wǎng)絡(luò)58提供。可提供交通模型60，交通模型60將預(yù)測的交通方面的考慮另外提供給順序54。預(yù)測的車速及其他道路和交通狀況被提供給模式參數(shù)提取函數(shù)62，模式參數(shù)提取函數(shù)62進(jìn)而將模式參數(shù)64提供給模式識(shí)別函數(shù)66。模式識(shí)別函數(shù)66提供用于順序54的預(yù)測的未來駕駛模式68。能量效率計(jì)算70使用一個(gè)或多個(gè)預(yù)測的未來駕駛模式68、能量效率查找表52以及可獲得的與車輛相關(guān)的任何數(shù)據(jù)72 (這些數(shù)據(jù)涉及可影響能量效率的車輛重量、輪胎壓力等)。然后，計(jì)算70提供預(yù)測模式的平均能量效率74。還提供順序76 (未示出)以確定當(dāng)前駕駛模式和能量效率。VSC 28在78處使用各種車輛傳感器，給CAN總線提供輸入等，并在80處對這些輸入進(jìn)行信號(hào)處理，以提供已處理信息82 (例如，車速、道路坡度等)。已處理信息82被提供給模式參數(shù)提取函數(shù)84，模式參數(shù)提取函數(shù)84進(jìn)而將模式參數(shù)86提供給模式識(shí)別函數(shù)88。模式識(shí)別函數(shù)88提供用于順序76的現(xiàn)在或當(dāng)前的駕駛模式90。能量效率計(jì)算92使用當(dāng)前駕駛模式90、能量效率查找表52以及可獲得的與車輛相關(guān)的任何數(shù)據(jù)72 (這些數(shù)據(jù)涉及可影響能量效率的車輛重量、輪胎壓力等)。然后，計(jì)算92提供當(dāng)前駕駛模式的平均能量效率94。隨機(jī)負(fù)載調(diào)節(jié)器96使用當(dāng)前模式的平均能量效率94和任意隨機(jī)負(fù)載信息98，來提供當(dāng)前模式的調(diào)節(jié)后的平均能量效率100。隨機(jī)負(fù)載可以是天氣狀況、環(huán)境狀態(tài)、周圍條件和/或正在使用的車輛附件(例如，HVAC系統(tǒng))。隨機(jī)負(fù)載調(diào)節(jié)器還可使用天氣預(yù)報(bào)等在順序54(未示出)中呈現(xiàn)，以調(diào)節(jié)預(yù)測的未來能量效率。在102處對各種輸入進(jìn)行仲裁，以計(jì)算原始可行駛里程估計(jì)104。該仲裁考慮預(yù)測的未來駕駛模式68、預(yù)測的未來駕駛模式的平均能量效率74、當(dāng)前駕駛模式的平均能量效率100、預(yù)測的駕駛區(qū)域、路徑或路線的估計(jì)距離106以及車輛可用的剩余能量108。在110處，可以針對各種駕駛風(fēng)格112對原始可行駛里程估計(jì)104進(jìn)行調(diào)節(jié)。在順序76期間確定駕駛風(fēng)格112。已處理信息82被提供給模式參數(shù)提取函數(shù)114，模式參數(shù)提取函數(shù)114提供模式參數(shù)，以在116處基于當(dāng)前車輛駕駛數(shù)據(jù)確定駕駛風(fēng)格。
在118處對可行駛里程進(jìn)行濾波。該濾波用于去除可行駛里程中的滯后，并提供平滑的燃料經(jīng)濟(jì)性數(shù)值及提高用戶感知。最終估計(jì)的DTE或可行駛里程隨后可在120處通過屏幕、人機(jī)界面(HMI)、量表等提供給用戶。
現(xiàn)在參照圖5，提供一種用于計(jì)算燃料經(jīng)濟(jì)性表的非車載方法50。步驟50通過執(zhí)行模型仿真或運(yùn)行實(shí)際的車輛測試來計(jì)算并存儲(chǔ)每個(gè)駕駛模式的平均車輛能量效率。例如，駕駛模式PatternK的車輛能量效率可通過EffK = SimFE(模型，PatternK)或者EffK = TESTfe(車輛，PatternK)獲得。“車輛能量效率”的單位可被選為“距離/容量”，這是因?yàn)槿藗兺ǔＪ褂谩癕PG”或“MPkWh”來指示車輛能量效率。
在測試或仿真階段期間，步驟50在122處在可能的駕駛模式的范圍內(nèi)循環(huán)，以計(jì)算每個(gè)模式的能量效率。然后在124處提供表或相關(guān)性，該表或相關(guān)性包括可能的車輛駕駛模式及與每個(gè)車輛駕駛模式相關(guān)的能量效率。
上面的仿真或車輛測試50的次數(shù)可通過考慮另外的因素(例如，不同的車輛重量、輪胎壓力等)而增加。這些參數(shù)可用作能量效率查找表的附加輸入。例如，更加精確的駕駛模式PatternK的車輛能量效率可通過EffK = SimFE (模型,PatternK,輪胎壓力，車輛重量，……)或者EffK = TESTfe(車輛，PatternK，輪胎壓力，車輛重量，……)獲得。
在上面為表124生成的能量效率數(shù)是車載DTE計(jì)算所需要的。當(dāng)在相同的駕駛模式下進(jìn)行仿真時(shí)，平均車輛能量效率應(yīng)當(dāng)一致，但是平均車輛能量效率根據(jù)駕駛模式的不同而改變，從而當(dāng)改變當(dāng)前駕駛狀況和未來駕駛狀況時(shí)可更新DTE預(yù)測，以匹配消費(fèi)者的感知。步驟50在122期間執(zhí)行NumPattern(即，駕駛模式的總數(shù))次迭代，迭代結(jié)果存儲(chǔ)在將用于車載計(jì)算的CAL表124中。
在圖4A中以62、84和114示出的模式參數(shù)提取函數(shù)中的每個(gè)表示收集可用模式參數(shù)的過程，或者表示將可用信息轉(zhuǎn)換成典型駕駛模式參數(shù)的過程。函數(shù)62提取用于預(yù)測未來駕駛模式的模式參數(shù)。函數(shù)84提取用于預(yù)測當(dāng)前駕駛模式的模式參數(shù)。函數(shù)114提取用于預(yù)測當(dāng)前駕駛風(fēng)格的模式參數(shù)。典型的模式參數(shù)包括總的行駛距離、平均速度、最大速度、加速度的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)、平均加速度、最大加速度、平均減速度、最大減速度、在特定速度的時(shí)間間隔內(nèi)的時(shí)間百分比、在特定減速度的時(shí)間間隔內(nèi)的時(shí)間百分比。也可考慮其他參數(shù)。
這些參數(shù)影響燃料使用并可用于區(qū)分駕駛模式，這些參數(shù)可通過多個(gè)信息源進(jìn)行觀測、計(jì)算或估計(jì)。例如，“當(dāng)前”駕駛狀況的大多數(shù)模式參數(shù)通過VSC 28從車載記錄的最近的速度曲線提取，并被處理成期望的格式。另外，利用可用的導(dǎo)航系統(tǒng)、V2V/V2I(車輛-車輛/車輛-設(shè)施)、蜂窩/其他網(wǎng)絡(luò)、交通模型，可收集未來信息，并可在62處將它們處理成典型的模式參數(shù)。
步驟70和92分別查找預(yù)測駕駛模式的相應(yīng)的平均能量效率和當(dāng)前駕駛模式的相應(yīng)的平均能量效率。例如，如果PatternK被92識(shí)別為當(dāng)前駕駛模式，則PatternK的“平均車輛能量效率”可被查找為Eff_AverageK = Average_Eff_Table (PatternK,輪胎壓力，車輛重量......)O
類似地,如果未來駕駛模式被識(shí)別為Patternt, Patternt+i, ......Patternt+Tend,貝丨J步驟70查找對應(yīng)于預(yù)測模式的一組“平均車輛能量效率”數(shù)，其中，t是時(shí)間。Tmd可以是行程或已知的未來信息的結(jié)束，或者可指的是行程的中途。在圖6中更加詳細(xì)地示出了可行駛里程或DTE的仲裁和計(jì)算102。算法在130處確定預(yù)測的未來模式是否可用。如果預(yù)測的模式不可用，則算法前進(jìn)到步驟132，并使用當(dāng)前駕駛模式能量效率及車輛可用能量的量計(jì)算DTE。步驟132的方案在圖7中示出。如果沒有未來信息可用或者可被獲得，則假設(shè)未來駕駛模式與“當(dāng)前駕駛模式”相同，“當(dāng)前駕駛模式”隨著車載識(shí)別算法收集運(yùn)動(dòng)窗口內(nèi)的最近的駕駛數(shù)據(jù)而持續(xù)更新?？蛇x地，步驟132可假設(shè)從駕駛員個(gè)人的歷史數(shù)據(jù)探索出來的另一個(gè)代表性模式。一旦確定了假設(shè)的當(dāng)前駕駛模式(例如，PatternK)，則步驟132便使用DTEt =(剩余能量)*Eff_AverageK計(jì)算“剩余能量可行駛距離”(假設(shè)PatternK保持到車輛已經(jīng)將能量耗盡為止)。如圖6所示，如果預(yù)測的模式可用，則算法前進(jìn)到步驟134，以使用每個(gè)未來駕駛模式的期望距離及該模式的能量效率計(jì)算預(yù)測區(qū)域所需要的總能量。一旦已經(jīng)在134處計(jì) 算出需要的總預(yù)測能量，則算法便在136處計(jì)算剩余能量的量。136處剩余能量的量使用剩余能量可行駛時(shí)間，或者車輛可用的所有能量都已經(jīng)耗盡使得剩余能量為零或者另一設(shè)定的最低限值的時(shí)間。然后，算法102在138處將需要的能量的量與剩余能量的量進(jìn)行比較。如果剩余能量的量大于需要的能量的量，則算法前進(jìn)到步驟140。如果剩余能量的量小于需要的能量的量，則算法前進(jìn)到步驟142。步驟142的方案在圖8中示出。針對預(yù)測區(qū)域的距離或長度按下式計(jì)算需要的總能量
rnnRfll Enersv . — Distancepaltmil ] Distancepanem2Distance^叫
_Ct Eff_AveragePattenil Eff—Averagepattem2 Eff—Averagepattemt其中，預(yù)測區(qū)域的最后一個(gè)模式。還按下式計(jì)算可用能量的量或者剩余能量可行駛時(shí)間
Dis tan ce{ ^ll 人r-3 .-T EU Averaget
1 current—*— t對于該方案，剩余能量可行駛時(shí)間Taiipty出現(xiàn)在預(yù)測區(qū)域的結(jié)束時(shí)間Tmd之前。然后，算法通過對已知模式的距離從當(dāng)前時(shí)間到剩余能量可行駛時(shí)間進(jìn)行積分來求解剩余能量可行駛距離(DTE)DTEt = JDistancetJ/
^~^currenl該DTE可被提供給用戶。步驟140的方案在圖9中示出。這里，未來駕駛模式從已知的未來駕駛信息預(yù)測得出，并且車載能量(或剩余能量)大于需要的能量，從而車輛利用車載能量可行駛的距離比預(yù)測區(qū)域的整個(gè)距離大。在圖9所示的預(yù)測區(qū)域內(nèi)預(yù)測駕駛模式和能量效率。預(yù)測區(qū)域之外的駕駛模式未知，然而，在該方案中，仍然存在車輛可用的能量。算法假設(shè)Tend之外的駕駛模式與“當(dāng)前駕駛模式”相同，以計(jì)算車輛DTE。例如，如果未知的未來駕駛模式可被假設(shè)為PatternK(其中，Eff_AverageK = Average_Eff_Table(PatternK，輪胎壓力，車輛重量……))，則如圖9所示的方案的DTE可按下式計(jì)算
DTEt =預(yù)測區(qū)域的距離+(剩余能量-預(yù)測能量)*Eff_AverageK。
可選地，步驟142可假設(shè)從駕駛員個(gè)人的歷史數(shù)據(jù)探索出來的另一代表性模式。
回顧圖4B，調(diào)節(jié)器96通過考慮“隨機(jī)負(fù)載”(例如，加熱、通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)(HVAC) 系統(tǒng)的使用、立體聲系統(tǒng)、其他附件的使用、天氣、其他環(huán)境狀態(tài))來調(diào)節(jié)“當(dāng)前駕駛模式” 的平均能量效率。該調(diào)節(jié)通過一組比例因子進(jìn)行。
例如，附加負(fù)載增加了給定駕駛模式的能量消耗。負(fù)載的影響取決于駕駛循環(huán)，所 以，通過估計(jì)負(fù)載對每個(gè)駕駛模式的能量/燃料使用的影響，可估計(jì)負(fù)載對總的能量消耗 的影響?？晒烙?jì)附加負(fù)載(例如，帶驅(qū)動(dòng)式空調(diào)、電負(fù)載等)對能量的影響。給定一組操作 狀況(例如，環(huán)境溫度、濕度、太陽負(fù)荷等)，DTE算法可統(tǒng)計(jì)地估計(jì)可能的附加負(fù)載，并可 通過使用包含附加負(fù)載和能量消耗之間的關(guān)系的查找表來相應(yīng)地調(diào)節(jié)能量消耗。其他因 素(例如，從歷史數(shù)據(jù)獲得的用戶個(gè)人對附加負(fù)載的偏好(例如，氣候控制和/或日間行車 燈))也可用于校正調(diào)節(jié)器96。
調(diào)節(jié)器110還可考慮影響DTE的可行駛里程估計(jì)的個(gè)人駕駛風(fēng)格112。在116中， 基于駕駛風(fēng)格的自學(xué)習(xí)結(jié)果，可將權(quán)重因子應(yīng)用于調(diào)節(jié)器110，以調(diào)節(jié)原始估計(jì)104。因?yàn)?駕駛風(fēng)格是用戶的特征，所以“預(yù)測模式”和“當(dāng)前駕駛模式”的平均能量效率均可通過調(diào) 節(jié)器110進(jìn)行調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)器96和110中的比例因子或權(quán)重因子被存儲(chǔ)為與車輛測試和模型仿真匹配 的校準(zhǔn)因子。
濾波118為了顯示連續(xù)性而對“剩余能量可行駛距離”進(jìn)行濾波，以提供最終的可 行駛里程估計(jì)120。濾波函數(shù)118消除當(dāng)車輛在道路類型之間切換時(shí)讀出的DTE的不連續(xù) 性。如果沒有檢測到模式改變，則保持濾波不起作用。
計(jì)算DTE的方法可適用于所有類型的車輛，包括混合動(dòng)力電動(dòng)車輛和電池電動(dòng)車 輛。該方法通過考慮實(shí)際駕駛狀況及來自歷史駕駛數(shù)據(jù)和預(yù)測駕駛數(shù)據(jù)的駕駛員風(fēng)格來確 定車輛能量效率。
用于DTE的車載計(jì)算的各種輸入變量可通過車輛量表、車載診斷界面、傳感器等 獲得，并可包括剩余能量、已行駛距離、車輛的平均能量效率。讀數(shù)器為用戶提供DTE。
還應(yīng)該注意的是，用于如圖4A和圖4B所示的算法的一些輸入容易測量或已經(jīng)存 在，以供車輛中的VSC 28使用。例如，“已行駛距離”可通過使用最后一個(gè)距離讀數(shù)并增加 增量距離(通過將當(dāng)前速度與讀數(shù)之間的時(shí)間間隔相乘來計(jì)算)來計(jì)算?！笆Ｓ嗄芰俊笨赏?過電池模塊或燃料表進(jìn)行報(bào)告。就多個(gè)能量源而言，VSC 28可計(jì)算總的“等效能量”，以用 于DTE算法。
方法和算法與用于開發(fā)和/或?qū)崿F(xiàn)示出的控制邏輯的任何特定的編程語言、操作 系統(tǒng)處理器或者電路獨(dú)立。同樣地，根據(jù)特定的編程語言和處理策略，可在基本上相同的時(shí) 間以示出的順序執(zhí)行各種功能或者可以以不同的順序執(zhí)行各種功能。在不脫離本發(fā)明的精 神或范圍的情況下，可修改示出的功能或者在一些情況下可省略示出的功能。
雖然在上面描述了示例性實(shí)施例，但是這些實(shí)施例并非意在描述了本發(fā)明的所有 可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應(yīng)該理解的是， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。另外，可結(jié)合實(shí)現(xiàn)的各個(gè)實(shí)施例 的特征，以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于控制車輛的方法，所述方法包括為車輛的預(yù)測路徑分配預(yù)測駕駛模式，所述預(yù)測駕駛模式具有相關(guān)的預(yù)測能量效率；使用預(yù)測能量效率和車輛可用能量的量提供車輛可行駛里程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，預(yù)測路徑和預(yù)測駕駛模式基于未來路線信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)車輛的能量不足以到達(dá)預(yù)測路徑的終點(diǎn)時(shí)，計(jì)算可行駛里程，以提供車輛的剩余能量可行駛距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括檢測車輛的當(dāng)前駕駛模式，所述當(dāng)前駕駛模式具有相關(guān)的當(dāng)前能量效率，其中，當(dāng)前能量效率用于計(jì)算可行駛里程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括如果預(yù)測路徑未知，則為預(yù)測駕駛模式分配當(dāng)前駕駛模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，如果車輛的能量足以到達(dá)預(yù)測路徑的終點(diǎn)，則在預(yù)測路徑之后，使用當(dāng)前能量效率計(jì)算可行駛里程，以提供剩余能量可行駛距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括使用駕駛模式識(shí)別方法根據(jù)當(dāng)前駕駛狀況確定當(dāng)前駕駛模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括為車輛的用戶顯示可行駛里程。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括使用駕駛模式識(shí)別方法確定預(yù)測駕駛模式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，駕駛模式識(shí)別方法使用預(yù)測的行程狀況。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于控制車輛的方法，所述方法包括為車輛的預(yù)測路徑分配預(yù)測駕駛模式；使用預(yù)測能量效率和車輛可用能量的量提供車輛可行駛里程。所述預(yù)測駕駛模式具有相關(guān)的預(yù)測能量效率。車輛包括通過變速箱連接到車輛的車輪的推進(jìn)裝置及電連接到推進(jìn)裝置的控制器。控制器被配置成(i)為車輛的預(yù)測路徑分配預(yù)測駕駛模式，所述預(yù)測駕駛模式具有預(yù)測能量效率；(ii)使用預(yù)測能量效率和車輛可用能量的量提供車輛可行駛里程。
文檔編號(hào)B60W40/00GK102991503SQ201210337969
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者王青, 于海, 威廉·保羅·伯金斯, 安東尼·馬克·菲利普斯, 賴安·斯卡夫, 約翰內(nèi)斯·蓋爾·克里斯汀森 申請人:福特全球技術(shù)公司