CN103471605A

CN103471605A - 使用荷电态消耗比识别环保路线的方法

Info

Publication number: CN103471605A
Application number: CN2012105730514A
Authority: CN
Inventors: 奇廷度; 催承吉; 李在玉
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: US20130325335A1; JP6059466B2; KR20130136781A; DE102012223760A1; JP2013253956A; CN103471605B

Abstract

本发明提供一种使用荷电态（SOC）消耗比确定环保路线的方法，其包括：电动车辆环保驾驶逻辑，其被配置为应用成本函数，从而在导航***中选择环保路线，基于来自具有关于SOC燃料消耗比的里程数信息的SOC比率图的成本函数，决定最优环保路线，并且，提供所述经确定的最优环保路线作为所述电动车辆的行驶路线。

Description

使用荷电态消耗比识别环保路线的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定导航***中的路线的方法。更具体地，本发明涉及一种使用荷电态（SOC）消耗比确定环保路线（eco-route）的方法，其从多个路线候选中识别这样的路线，该路线向电动车辆提供最小的电力消耗比（electricity consumption ratio）。

背景技术

本领域已知确定燃料高效路线的方法，并且其可用于以经济方式驾驶（drive，驱动）车辆。换句话说，该方法可用于路线选择，以便允许车辆以燃料消耗方面的最小成本抵达所选择目的地。这些选择方法通常通过以下方式起作用，即选择多条候选路线；识别车辆可以最小成本驾驶的路线；以及提供所识别的路线作为环保路线。也就是说，该方法向由路线搜索算法识别的多条候选路线应用成本函数；计算预期与实际驾驶期间的各个路线相关的成本；以及然后，选择具有最小成本的路线。

例如，参考图1A，每个候选路线都可被分为多个路段L，其可被定义为各个节点，例如交叉路口A和B之间的连线。如果在实际驾驶条件下，沿划分的路段L驾驶车辆，就可计算车辆的燃料消耗。因此，为了计算沿所划分的路段L行驶的路线成本，可能需要成本函数，然后将其应用于所有的相关路线段，以计算相应路线的成本函数。

可将对各自候选路线计算的成本函数彼此进行比较，以选择具有最小成本的路线作为环保路线，其代表最优路线。

如描绘车辆的速度-加速度变化图的图1B中所示，所划分的路段L可被分为：初始加速段（a），其中车辆从停止状态加速；平均速度行驶段（b），其中车辆以平均速度行驶；以及，减速段（c），其中车辆减速至停止。以每一速度或加速度的表或图的形式存储的燃料消耗比应用于各自路段，以计算划分路段L的成本函数。

例如，如图1C中所示，假设车辆以70kph(km/h)行驶时，车辆以18mg/s消耗燃料，当车辆以80kph(km/h)行驶时，车辆以20mg/s消耗燃料，当车辆以9kph/sec加速至70kph(km/h)时，车辆以25mg/s消耗燃料，以及当车辆以9kph/sec加速至80kph(km/h)时，车辆以30mg/s消耗燃料。在该情况下，可应用基于预置速度和加速度的燃料消耗比，以计算相应划分路段L的燃料消耗比，即成本函数。

不幸的是，虽然确定环保路线的上述传统方法可应用于使用汽油或柴油作为燃料的普通车辆，但是其不能应用于环保友好型车辆，尤其是不能应用燃料消耗比的电动车辆。

发明内容

本发明涉及一种使用荷电态（SOC）消耗比识别环保路线的方法，其可应用于电动车辆，并且其可提供具有用于电动车辆的最小电力消耗的路线。

在另一方面，本发明涉及一种使用SOC消耗比识别环保路线的方法，其使得电动车辆能够以最少量的电力消耗行驶至所选择的目的地，因此提高了电动车辆单次充电能够行驶的里程数。

通过下文说明能够理解，并且参考本发明的实施例将明白本发明的其他目标和优点。同样地，本发明所属领域的技术人员应明白，本发明的目标和优点能够通过权利要求及其组合实现。

根据本发明的例示性实施例，一种使用SOC消耗比确定环保路线的方法可包括：电动车辆环保驾驶逻辑，其配置成应用成本函数，从而在导航***中选择环保路线，基于来自具有关于SOC消耗比的里程数信息的SOC比率图的成本函数，决定最优环保路线，并且，提供经识别的最优环保路线作为电动车辆的行驶路线。

环保驾驶逻辑可能包括：信息确定步骤，当将目的地输入导航***时，该步骤从先前已向其提供成本函数的SOC比率图读取安装在车辆中的电池的SOC；路线搜索步骤，其搜索用于抵达所输入目的地的多个路线候选；SOC消耗比计算步骤，其用成本函数替代（substitute for，代入）由导航***选择的多个路线候选，并且计算各自候选路线的SOC消耗比；以及，环保路线确定步骤，其比较在SOC消耗比计算步骤计算的各个候选路线的SOC消耗比，并且选择具有最小SOC消耗比的路线作为环保路线。

在SOC消耗比计算步骤中，可基于下列假设计算各个路线的SOC消耗比：每个候选路线被分为多个路段；每个所划分路段都被进一步分为车辆从停止加速至预定速度的初始加速段、经加速的车辆以平均速度行驶的平均速度行驶段以及行驶中的车辆减速的减速段；以及，分别根据先前存储的电力消耗比，使车辆沿初始加速段和平均速度行驶段行驶。

平均速度行驶段可包括：减速段，其中车辆在行驶期间临时减速；以及，重新加速段，其中在减速后，车辆重新加速以达到平均行驶速度。根据例示性实施例，可以这样的方式设置初始加速段，即通过反映驾驶员的处置来控制初始加速段的加速度。

在信息确定步骤中可接收交通信息，并且在SOC消耗比计算步骤中，可通过根据已接收的交通信息，反映初始加速段的加速度和平均速度行驶段的平均行驶速度来计算SOC消耗比。

在SOC消耗比计算步骤中，每个候选路线都可被划分为多个路段，并且SOC消耗比可通过以下方式计算，即加和每个多个路段的电功率消耗，从而确定车辆的发动机所产生的总功率，以便产生驾驶车辆从而克服车辆的行驶阻力的操控性能。

能够通过以下方程计算电功率消耗：

P = \frac{M}{1000} \cdot V \cdot (a + g \cdot \sin θ) + (M \cdot g \cdot C_{r} + \frac{1}{2} \cdot V^{2} \cdot A \cdot C_{D}) \cdot \frac{V}{1000}

其中，P代表总功率，M代表车辆重量，V代表车辆速度，a代表加速度，g代表重力加速度，θ代表道路坡度，C_r代表轮胎的滚动阻力系数，A代表车辆的前投影面积，以及C_D代表车辆的空气阻力系数。

附图说明

图1A-1C示出用于决定环保路线的传统方法的示意图。

图2示出根据本发明的例示性实施例的用于决定环保路线的方法的流程图。

图3A-3C示出根据本发明的第一例示性实施例的用于识别环保路线的方法的示意图。

图4示出根据本发明第二例示性实施例的用于决定环保路线的方法中的速度-加速度变化图。

图5示出根据本发明第三例示性实施例的用于决定环保路线的方法中的速度-加速度变化图。

图6示出根据本发明第四例示性实施例的用于决定环保路线的方法中的速度-加速度变化图。

图7示出根据本发明第五例示性实施例的用于决定环保路线的方法中的速度-加速度变化图。

具体实施方式

将在下文中参考附图更详细地描述本发明的例示性实施例。然而，本发明可能具体化为不同形式，并且应将其理解为不限于本文提出的实施例。相反，提供这些实施例，是为了使本公开全面和完整，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。贯穿本公开，在本发明的各种附图和实施例中，相同的标号都涉及相同部分。

应理解，术语“车辆”或“车辆的”或本文所使用的其他类似术语总体包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车的乘用车、包括多种船和舰的船只、飞机等等，并且包括混合动力车辆、插电式混合动力电动车辆，氢动力车辆和其他代用燃料车辆（例如，源于石油之外的其他来源的燃料）。本文所涉及的混合动力车辆是这样的车辆，其具有两种或更多动力源，例如汽油动力和电动动力车辆。

根据本发明第一例示性实施例的使用SOC消耗比确定环保路线的方法可包括用于电动车辆的环保行驶逻辑，其应用成本函数，以通过允许以最小成本（例如，通过最小化车辆的用电量）驾驶车辆的导航***来识别和选择环保路线。例如，该方法可基于关于SOC消耗比的里程数信息从SOC比率图确定环保路线作为最佳路线，以便获得成本函数，然后提供所识别的环保路线作为电动车辆的驾驶路线。

在SOC比率图（ratio map）中，SOC比率是相应于传统燃料运行车辆（conventional fuel operated vehicle）的燃料效率的概念的一种概念。在电池运行车辆（battery fuel vehicle）的情况下，SOC比率可视为类似于传统燃料运行车辆的燃料效率报告（fuel efficiency report），这是因为SOC比率有效地使电池运行车辆的“行驶里程”和“电力消耗”关联。换句话说，可将车辆通过消耗预定电量（例如，由SOC表示）可行驶的距离称为SOC比率，并且SOC比率图可存储车辆可能经历的每一速度和加速度的SOC比率数据。例如，当车辆行驶15km，并且在特定速度/加速度条件下消耗1%的SOC时，可将该SOC比率定义为“15km/SOC”，并且SOC比率图可存储基于该速度/加速度条件的SOC比率。

如图2中所示，用于电动汽车的环保驾驶逻辑可包括：信息确定步骤S110，当将目的地输入导航***时，该步骤从SOC比率图读取车辆的电池的SOC信息；路线搜索步骤S120，其搜索用于所输入目的地的多个候选路线；SOC消耗比计算步骤S130，其将成本函数代入由导航***选择的多个候选路线，并且计算各自候选路线的SOC消耗比；以及，环保路线确定步骤S140，其比较在SOC消耗比计算步骤S130中计算的各个候选路线的SOC消耗比，并且识别具有最小SOC消耗比的候选路线作为环保路线。

在信息确定步骤S110，确定外部输入信息。当由驾驶员将目的地作为基本信息输入导航***时，从先前向其提供成本函数的SOC比率图读取车辆的电池的SOC。

另外，从车辆的ECU输入可用于确定车辆的速度、方向等等的信号，诸如转向角和油门开启程度，然后用于信息确定。

此外，可确定经无线通信、数字广播等等接收的交通信息，以在路线决定期间评估交通信息。例如，可从DMB网络接收传输协议专家组（TPEG：Transport Protocol Expert Group）信息，然后用于确定路线。

在路线搜索步骤S120，由路线搜索算法选择所输入目的地的多个候选路线。也就是说，可选择多个候选路线作为最终对所输入目的地进行决定的路线的候选。另外，路线搜索算法可包括本领域技术人员已知的多种搜索算法。

在SOC消耗比计算步骤S130，为了计算各个路线的SOC消耗比，将成本函数代入起初由导航***对所输入目的地进行确定的多个候选路线。

在SOC消耗比计算步骤S130，通过将成本函数应用于在路线搜索步骤S120确定的各个候选路线来计算SOC消耗比。此时，可应用SOC比率图，来计算每个各自路线的SOC消耗比。

在环保路线确定步骤S140，可彼此比较在SOC消耗比计算步骤S130中计算的各自路线的SOC消耗比，以选择具有最小SOC消耗比的路线作为最终路线。

在SOC消耗比计算步骤S130，可将SOC比率图应用于在路线搜索步骤S120中识别的各自候选路线，以便计算每个各自候选路线的电力消耗。在计算每个各自候选路线的电力消耗，即SOC消耗比的状态中，可选择具有最小电力消耗的候选路线作为最终路线。

随着将SOC比率图应用于在路线搜索步骤S120中确定的一条路径，可选择最终路线作为车辆消耗最小SOC抵达目的地的环保路线。换句话说，当驾驶员沿选择的环保路线驾驶车辆时，车辆就可以最小SOC消耗抵达目的地。

下文将详细描述SOC消耗比计算步骤S130。如图3所示，在根据本发明的第一例示性实施例使用SOC消耗比确定环保路线的方法中的SOC消耗比计算步骤S130中，如图3B所示，可将预置路线（例如，参见图3A）上的两个节点A和B之间的划分路段L分为：初始加速段（a）、平均速度行驶段（b）和减速段（c）。此外，可基于以下假设计算驾驶电动车辆所需的SOC消耗比，即电动车辆在划分路段L的速度-加速度变化图上沿初始加速段（a）和平均速度行驶段（b）以恒定加速度和速度被驾驶。

例如，假设车辆沿初始加速段（a）和平均速度行驶段（b）以恒定SOC消耗比被驾驶，就可计算行驶相应的所划分路段L所需的成本函数，即SOC消耗比。在传统方法中，燃料消耗比可应用于加速段和平均速度行驶段。然而，在本发明的该例示性实施例中，电力消耗比可应用于设置所划分路段L的成本函数。

例如，如图3C所示，当平均速度行驶段（b）的平均行驶速度为70kph(km/h)时，车辆可以20km/SOC消耗电力，并且当平均行驶速度为80kph(km/h)时，车辆可以22km/SOC消耗电力。此外，当车辆以恒定加速度，例如以9kph/sec加速时，可以25km/SOC消耗电池的电力，以达到70km/h，或者以30km/SOC消耗电力，以达到80km/h。在该情况下，将电力消耗比设置为“km/SOC”的原因在于，为了设置使用车辆可通过消耗存储在电池中的预定量的电力来行驶的距离的路线。

此外，传统方法的燃料消耗比设置为每预定时间量消耗的绝对燃料量，如“mg/s”，其无关燃料箱的容量。将电力消耗率表达为每预定电荷消耗的剩余电量可行驶距离（DTE）的原因在于，为了根据从安装在电动车辆中的电池消耗的电荷量来计算DTE，这是因为安装在不同车辆中的电池可能具有不同容量。

此外，可从根据加速度和速度的模拟数据和底盘动力计数据获得电力消耗比，并预先以图的形式存储。

图4示出根据本发明第二例示性实施例的使用SOC消耗比确定环保路线的方法。参考图4，SOC消耗比计算步骤S130可包括减速段（c）和平均速度形式段（b）中的重新加速段（a'）。

当驾驶车辆时，可能出现这样的情况，其中车辆可能在临时减速段（d）临时减速，然后重新加速（例如，转弯或改变车道）。因此，当确定的路线候选的划分路段包括干扰平均速度行驶段（b）中的平均速度行驶的要素，即以如图4的速度-加速度变化图所示的预定转弯半径或更小的转弯半径转弯或改变车道时，将车辆的驾驶条件考虑在内，设置减速段（c）和重新加速段（a'），然后体现为计算驾驶车辆消耗的SOC。

此时，可将重新加速段（a'）的加速度设置为与初始加速段（a）的加速度不同。也就是说，在初始加速段（a），车辆可经过加速，从停止状态达到平均速度行驶段（b）。然而，在重新加速段（a'），车辆可经过加速，从车辆的速度临时降低的状态达到平均速度行驶段（b）。因此，初始加速段（a）的加速度不需要等于重新加速段（a'）的加速度。

图5示出根据本发明的第三例示性实施例的使用SOC消耗比确定环保路线的方法，其中可通过将驾驶员的处置反映到初始加速段（a）中来计算电力消耗。

当取决于驾驶员处置（例如，驾驶趋向或驾驶风格），准备典型的加速时，可通过考虑驾驶员是否快速或慢速地加速车辆来计算SOC消耗比。例如，车辆可包括：转向角度传感器，其检测转向轮的操纵角度；和油门踏板传感器，其检测是否踩下油门踏板，并且可通过反映来自转向角度传感器和油门踏板传感器的信息输入确定驾驶员的处置。

取决于驾驶员的处置，可应用激进模式（D1）、正常模式D2或保守模式D3，来不同地设置图5的速度-加速度变化图中的初始加速段（a）的加速度。例如，确定的驾驶员处置可考虑假设为，在初始加速段（a）中，在激进模式中以10kph/sec加速、在正常模式中以7kph/sec加速并且在保守模式中以5kph/sec加速。可应用基于各种情况的电力消耗，来计算用于相应路线候选的划分路段L的电力消耗。

此时，各自模式中的电力消耗随着加速度提高而提高。因此，可使用预定值作为相应加速度的电力消耗。在本发明的该例示性实施例中，可将驾驶员的处置分为三种模式。然而，可将这三种模式细分为多种模式，并且可将各自模式的加速度设置地不同。

图6示出根据本发明的第四例示性实施例的使用SOC消耗比确定环保路线的方法，其中交通信息体现为在SOC消耗比计算步骤S130计算相应路段的SOC消耗比。

近年来，能够通过无线通信或数字广播接收交通信息，即使正在驾驶也是如此。具体地，大多数导航***被设置为接收TPEG信息。因此，可利用接收的TPEG信息，来计算相应的路线候选的划分路段的电力消耗，也就是SOC消耗比。

根据接收的交通信息，可在图6的速度-加速度变化图上确定相应划分路段中的初始加速段（a）的加速度（T1kph/sec）和平均速度行驶段（b）的加速度（T2kph/sec），并且可根据相应于加速度和平均行驶速度的SOC消耗比，计算行驶相应划分路段所需的SOC消耗。如上所述，可通过将交通信息体现在决定的路线候选中来计算电力消耗。

图7示出根据本发明的第五例示性实施例的使用SOC消耗比确定环保路线的方法。

在本发明的第五例示性实施例中，可作为代替静态模型的动态模型实现加速度-速度变化图。例如，可将加速度-速度变化图配置成如图7所示，以便设置初始加速段（a）、平均速度行驶段（b）和减速段（c）。此时，SOC消耗比不具有图3至图6所示的静态形式，而是具有可能类似于实际道路上的驾驶情形的动态形式。

因此，如图7所示，可将划分路段分为初始加速段（a）、平均速度行驶段（b）和减速段（c）。然而，如上所述，可以不用清晰地划分该划分路段。

在本发明的该实施例中，当计算电力消耗比时，在以平均速度行驶或加速期间通常不使用预定的电力消耗比，诸如“km/SOC”，而是可基于发动机所产生的用于车辆克服行驶期间发生的阻力的总功率，确定电力消耗比。

例如，可通过下列方程来计算基于总功率的电力消耗比，该方程相应于表示（indicating）电功率消耗的累积量的功率消耗模型。

P = \frac{M}{1000} \cdot V \cdot (a + g \cdot \sin θ) + (M \cdot g \cdot C_{r} + \frac{1}{2} \cdot V^{2} \cdot A \cdot C_{D}) \cdot \frac{V}{1000}

此外，可将上述方程设置为可应用于电动车辆的环保驾驶的基本动态模型。由于加速/减速路段、驾驶员处置、交通信息被体现为应用调整系数，所以可改进该方程。

根据本发明的实施例，虽然导航***选择到达目的地的路线，但是该路线可根据适合电动车辆的方法来选择。

此外，因为选择了适合电动车辆的路线，所以能够提高电动车辆单次充电可行驶的里程数。

此外，本发明的控制逻辑可具体化为包含由处理器、控制器等等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非易失性（非瞬时性）计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、CD-ROM（只读光盘）、磁带、软盘、闪驱、智能卡和光学数据存储器件。计算机可读记录介质也能够分布（distribute）在连接网络的计算机***中，从而以分布形式（distributed fashion），例如由远程信息处理服务器（telematics server）或控制器区域网络（CAN）存储和执行计算机可读介质。

虽然已关于特定实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应明白，对不偏离下列权利要求限定的本发明的精神和范围可做出各种改变和变形。

Claims

1.一种用于确定电动车的环保路线的方法，其包括：

在导航***处识别从某一位置到目的地的一个或更多潜在路线；

将成本函数算法应用于所述一个或更多潜在路线，其中所述成本函数算法使所述一个或更多潜在路线中的每一个与电池成本关联；

识别所述位置和所述目的地之间的最佳环保路线；以及

提供所述最佳环保路线作为所述电动车的行驶路线。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述成本函数算法使每个所述一个或更多潜在路线的里程数与所述车辆的电池的荷电状态（SOC）消耗比关联，以产生所述电池成本。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述成本函数算法产生SOC比率图。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

从所述SOC比率图读取安装在所述车辆中的电池的SOC。

5.如权利要求2所述的方法，还包括：

将所述成本函数代入所述导航***所选择的每个所述一个或更多潜在路线；

对每个所述一个或更多潜在路线计算SOC消耗比；

对每个所述一个或更多潜在路线比较所述SOC消耗比；以及

选择具有最小SOC消耗比的路线作为环保路线。

6.如权利要求5所述的方法，其中通过以下方式计来算所述SOC消耗比：将每个所述一个或更多潜在路线都分为多个路段，包括初始加速段、平均速度段和减速段，并且将每个路段的SOC比率组合，来产生所述SOC消耗比。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述平均速度行驶段包括减速子路段和重新加速子路段。

8.如权利要求6所述的方法，其中所述初始加速段被设置成符合驾驶员的驾驶风格。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述成本函数算法进一步使每个所述一个或更多潜在路线与交通成本关联。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述交通成本是基于所述车辆接收的交通信息确定的。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述交通信息为TPEG信息。

12.如权利要求6所述的方法，其中通过累积每个所述路段的电功率消耗并且通过表示由所述车辆的发动机产生的总功率来计算所述SOC消耗比。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述车辆被驱动，使其克服所述车辆的行驶阻力。

14.如权利要求13所述的方法，其中通过以下方程来计算所述电功率消耗：

P = \frac{M}{1000} \cdot V \cdot (a + g \cdot \sin θ) + (M \cdot g \cdot C_{r} + \frac{1}{2} \cdot V^{2} \cdot A \cdot C_{D}) \cdot \frac{V}{1000}

其中，P代表总功率，M代表车辆重量，V代表车辆速度，“a”代表加速度，“g”代表重力加速度，θ代表道路坡度，C_r代表轮胎的滚动阻力系数，“A”代表车辆的前投影面积，以及C_D代表车辆的空气阻力系数。

15.一种包含由用于计算环保路线的控制器执行的程序指令的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：

在导航***处识别从某一位置到目的地的一个或更多潜在路线的程序指令；

将成本函数算法应用于所述一个或更多潜在路线的程序指令，其中所述成本函数算法使每个所述一个或更多潜在路线与电池成本关联；

识别所述位置和所述目的地之间的最佳环保路线的程序指令；以及

提供所述最佳环保路线作为所述电动车辆的行驶路线的程序指令。