DE102015109301B4

DE102015109301B4 - Verfahren zur bestimmung und anzeige eines energieverbrauchsparameters

Info

Publication number: DE102015109301B4
Application number: DE102015109301.4A
Authority: DE
Inventors: Mathew Alan Boesch; Jason Meyer; Sangeetha Sangameswaran; Joseph F. Stanek
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: CN105291881B; US9539904B2; CN105291881A; US20160001658A1; DE102015109301A1

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Batterie-Elektrofahrzeugs (10), wobei das Verfahren umfasst:Anzeigen eines Energieverbrauchsparameters gegenüber einem Fahrzeugführer, wobei der Energieverbrauchsparameter auf einer gefilterten Energienutzungsrate beruht, die durch eine über eine erste Entfernung gemessene gewichtete inkrementelle Energieverbrauchsrate und eine über eine zweite Entfernung in Erfahrung gebrachte mittlere Energieverbrauchsrate definiert wird, wobei die zweite Entfernung die erste Entfernung überschreitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Berechnen einer Energieverbrauchsrate für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Ein Batterie-Elektrofahrzeug (battery electric vehicle, BEV) kann durch einen Betrieb einer elektrischen Maschine angetrieben werden, die derart konfiguriert ist, dass sie elektrischen Strom von einer fahrzeugseitigen Batterie erhält. Die Batterie kann mit elektrischem Strom aus einem Stromversorgungsnetz oder einer anderen fahrzeugexternen Stromquelle geladen werden. Ein Fahrer eines BEV möchte möglicherweise genau wissen, welche Fahrtreichweite von dem Fahrzeug zu erwarten ist, bevor die Batterie erschöpft ist.
KURZDARSTELLUNG
Die Druckschrift DE 10 2012 216 322 A1 beschreibt ein Informationsdisplaysystem und ein Verfahren zum Darstellen vom Betrieb eines Fahrzeugs betreffenden Informationen über eine Fahrerrungenschaft, wobei das Informationsdisplay relevante Informationen wie etwa einen Stand, der eine Lebensdauer oder langfristiges Fahren oder eine Betriebseffizienz des Fahrzeugs repräsentiert, übermittelt.
Die Druckschrift US 2012 / 0 179 420 A1 beschreibt ein Informationsdisplaysystem und ein Verfahren, für ein Fahrzeug zur grafischen Darstellung von Entfernungs- und Zielinformationen des Fahrzeugs relativ zum Fahrzeugstandort, wobei untern anderem die Fahrzeuginformationsanzeige Informationen zur Fahrstrecke und zur Reichweite des Fahrzeugs graphisch darstellt, um den Fahrer bei der Entscheidung zu unterstützen, ob dieser sein Ziel erreichen wird. Dadurch kann der Fahrer Gewissheit erlangen, dass er sein Ziel erfolgreich erreichen wird oder gewarnt werden, wenn dies nicht der Fall ist, so dass der Fahrer sein Fahrverhalten oder sein Ziel ändern kann.
Die Druckschrift DE 10 2010 052 162 A1 beschreibt Verfahren und Systeme zur Radschlupfermittlung für Fahrzeuge, wobei ein Verfahren zum Bewerten des Schlupfens von Rädern in einem Fahrzeug Schritte umfasst, dass über einen Sensor ein Anfangswert der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt, über einen Prozessor eine minimale Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt und über den Prozessor ein Radschlupf unter Verwendung des Anfangswerts und der minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt.
Die Druckschrift DE 10 2012 206 410 A1 beschreibt ein System und Verfahren zum Berechnen der Restreichweite (Distance to Empty (DTE)) eines Elektrofahrzeugs, wobei insbesondere ein Verfahren bereitgestellt wird, um die DTE genauer berechnen zu können, indem der Energieverbrauch einer Klimaanlage beim Gesamtenergieverbrauch einer Batterie nicht berücksichtigt wird.
Die Druckschrift US 2013 / 0 253 740 A1 beschreibt eine Technik und Verfahren zur Berechnung der Entfernung bis zum Leerstand (DTE) in einem Elektrofahrzeug, indem eine durchschnittliche Kraftstoffeffizienz, die während eines vergangenen Ladezyklus gespeichert wurde, und eine durchschnittliche Kraftstoffeffizienz innerhalb eines aktuellen Kraftstoffverbrauchs innerhalb eines aktuellen Ladezyklus berechnet wird. Außerdem wird eine DTE berechnet, indem ein durchschnittlicher Wirkungsgrad innerhalb eines aktuellen einzelnen Ladezyklus berechnet wird, um gleichzeitig auf einem Cluster angezeigt zu werden.
Die Druckschrift US 2013 / 0 311 016 A1 beschreibt ein Verfahren zum Berechnen einer DTE, wobei eine genauere DTE-Berechnung durch Schätzung der verbleibenden verfügbaren Energie einer aktuellen Batterie und Verwendung der geschätzten verfügbaren Energie für die Berechnung verwendet wird. Die DTE-Berechnungsmethode umfasst das Ermitteln der anfänglich verfügbaren Energie einer Batterie, das Berechnen der akkumulativen Verbrauchsenergie einer Batterie, die während des Fahrens einer aktuellen akkumulativen Fahrstrecke verbraucht wurde, die Berechnung der verbleibenden verfügbaren Energie der Batterie aus der verfügbaren Anfangsenergie und der akkumulativen Verbrauchsenergie, Berechnen einer endgültigen Kraftstoffeffizienz entsprechend der akkumulativen Verbrauchsenergie, das Berechnen einer endgültigen Kraftstoffeffizienz, die dem Fahren der aktuellen akkumulativen Fahrstrecke entspricht, und das Berechnen eines DTE aus der endgültigen Kraftstoffeffizienz und der verbleibenden verfügbaren Energie.
Die Druckschrift DE 10 2011 118 237 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer geschätzten Fahrreichweite eines Fahrzeugs, das eine Batterieleistung zum Fahrzeugvortrieb verwendet, wobei der Schätzwert in der Form eines Wertebereichs statt eines einzigen Werts vorliegt. Das beschriebene Verfahren addiert einen positiven Versatzwert zu einem anfänglichen Schätzwert, um eine Obergrenze zu bestimmen, und es subtrahiert einen negativen Versatzwert von dem anfänglichen Schätzwert, um eine Untergrenze zu bestimmen. Der positive und der negative Versatzwert können separat und auf einer Echtzeitbasis bestimmt werden, sodass die Ausdehnung der geschätzten Gesamtfahrreichweite durch die Volatilität beim Leistungsverbrauch und/oder bei der Leistungserzeugung beeinflusst werden kann.
Ein Verfahren zum Steuern eines Batterie-Elektrofahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Anzeigen eines Energieverbrauchsparameters gegenüber einem Fahrzeugführer. Der Energieverbrauchsparameter beruht auf einer gefilterten Energienutzungsrate. Die gefilterte Energienutzungsrate wird durch eine gewichtete inkrementelle Energieverbrauchsrate definiert, die über eine erste Entfernung gemessen wird, und über eine mittlere Energieverbrauchsrate, die über eine zweite Entfernung in Erfahrung gebracht wird. Die zweite Entfernung überschreitet die erste Entfernung.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die gefilterte Energienutzungsrate mithilfe eines diskreten Filters erster Ordnung gefiltert werden. Die inkrementelle Energieverbrauchsrate kann auf einem Zeitintegral der über die erste Entfernung verbrauchten Leistung und einem Zeitintegral einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit über die erste Entfernung beruhen. Einige Ausführungsformen beinhalten außerdem ein Neuberechnen der Energieverbrauchsrate als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug eine Entfernung zurücklegt, die eine Schwellenentfernung überschreitet.
Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine Anzeige, die derart konfiguriert ist, dass sie Informationen an einen Fahrzeugführer signalisiert, und eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist derart konfiguriert, dass sie über die Anzeige eine Energieverbrauchsrate des Fahrzeugs signalisiert. Die Energieverbrauchsrate beruht auf einer gewichteten inkrementellen Energieverbrauchsrate, die über eine erste Entfernung gemessen wird, und einer mittleren Energieverbrauchsrate, die über eine zweite Entfernung in Erfahrung gebracht wird, wobei die zweite Entfernung die erste Entfernung überschreitet.
Einige Ausführungsformen beinhalten außerdem einen Traktionsmotor, der derart konfiguriert ist, dass er Traktionsrädern des Fahrzeugs ein Drehmoment zuführt, und eine Traktionsbatterie, die derart konfiguriert ist, dass sie dem Traktionsmotor Batteriestrom liefert. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Energieverbrauchsrate mithilfe eines diskreten Filters erster Ordnung gefiltert werden. Die Steuereinheit kann außerdem derart konfiguriert sein, dass sie die Energieverbrauchsrate als Reaktion darauf neu berechnet, dass das Fahrzeug eine Entfernung zurücklegt, die eine Schwellenentfernung überschreitet, die bei einigen Ausführungsformen 0,1 km beträgt.
Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Anzeigen eines Energienutzungsparameters gegenüber einem Fahrzeugführer. Der Energieverbrauchsparameter beruht auf einem ersten Energieverbrauchswert und einem zweiten Energieverbrauchswert. Der erste Energienutzungswert entspricht einer gewichteten inkrementellen Energieverbrauchsrate über eine erste Entfernung und der zweite Energieverbrauchswert entspricht einer gespeicherten Energieverbrauchsrate über eine angesammelte Entfernung.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Energieverbrauchsparameter eine geschätzte Restreichweite (distance to empty) sein. Der Energieverbrauchsparameter kann mithilfe eines diskreten Filters erster Ordnung gefiltert werden. Einige Ausführungsformen beinhalten zusätzlich ein Neuberechnen des Energieverbrauchsparameters als Reaktion darauf, dass das Fahrzeug eine Entfernung zurücklegt, die eine Schwellenentfernung überschreitet, die bei einigen Ausführungsformen 0,1 km betragen kann.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Anzahl von Vorteilen. Zum Beispiel bietet die vorliegende Offenbarung eine genaue Schätzung einer Fahrzeugreichweite. Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten reaktive Neuberechnungen auf Grundlage von Änderungen von Fahrmustern. Des Weiteren bieten Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung im Verhältnis zu bekannten Verfahren verringerte Rechenanforderungen.
Die vorstehend genannten sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zu ersehen, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zur Kenntnis genommen wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaubild eines Batterie-Elektrofahrzeugs;
2 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren nach dem Stand der Technik zum Berechnen von Energieverbrauchsraten eines Fahrzeugs zeigt;
3 ist ein Blockschaubild, das ein Verfahren zum Berechnen von Energieverbrauchsraten eines Fahrzeugs veranschaulicht, und
4 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend verstanden werden, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage dienen, um Fachleute zu lehren, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise anzuwenden.
Bei einem Fahrzeug, unabhängig davon, ob ob es sich um ein Batterie-Elektrofahrzeug (BEV), ein Hybrid-Elektrofahrzeug (hybrid electric vehicle, HEV) oder ein nur von einer Brennkraftmaschine angetriebenes herkömmliches Fahrzeug handelt, wird für verschiedene Endanwendungsmerkmale die Energieverbrauchsrate überwacht und in Erfahrung gebracht. Zu verschiedenen Beispielen zählen eine Momentananzeige einer Energieverbrauchsrate, eine mittlere Verbrauchsrate über den Tageskilometerzähler (trip odometer), ein laufender Mittelwert einer Verbrauchsrate für den aktuellen Fahrzyklus sowie eine Berechnung einer Restreichweite. Als ein allgemeines Anliegen ist es wichtig, dass derartige Berechnungen genau sind.
1 veranschaulicht in schematischer Form eine Ausführungsform eines BEV 10. Das BEV 10 weist eine Batterie 12 und eine elektrische Maschine 14 auf. Das BEV 10 weist außerdem ein Getriebe 16, Traktionsräder 18, eine oder mehrere Steuereinheiten 20, einen elektrischen Anschluss 22 sowie eine Anzeige/Schnittstelle 24 auf. Zu der Anzeige/Schnittstelle 24 können ein Bildschirm, Lautsprecher, ein Druckknopf oder verschiedene andere Benutzerschnittstellenelemente zählen. Die elektrische Maschine 14 und die Räder 18 sind auf eine beliebige geeignete/bekannte Weise derart mechanisch mit dem Getriebe 16 verbunden (wie durch durchgehende Linien gezeigt), dass die elektrische Maschine 14 die Räder 18 antreiben kann und die Räder 18 die elektrische Maschine 14 antreiben können. Andere Anordnungen sind ebenfalls möglich. Die Batterie 12 kann der elektrischen Maschine 14 Energie zuführen oder Energie von ihr erhalten. Die Batterie 12 kann außerdem Energie aus einem Stromversorgungsnetz oder einer anderen fahrzeugexternen Stromquelle (nicht gezeigt) über den elektrischen Anschluss 22 erhalten. Die eine oder mehrere Steuereinheiten 20 stehen im Datenaustausch mit und/oder steuern die Batterie 12, die elektrische Maschine 14, das Getriebe 16 sowie die Anzeige/Schnittstelle 24 (wie durch die gestrichelten Linien gezeigt).
Bei einem BEV ist es besonders wichtig, die Fahrzeugreichweite oder Restreichweite (distance to empty, DTE) genau zu berechnen. BEVs verfügen im Allgemeinen über eine geringere Reichweite als herkömmliche Fahrzeuge, und daher verlassen sich BEV-Führer in hohem Ausmaß auf die Berechnung der Fahrzeugreichweite, um sicherzustellen, dass sich das Ziel in Reichweite des Fahrzeugs befindet.
Bei einem herkömmlichen Fahrzeug wird eine Fahrzeugreichweite im Allgemeinen auf Grundlage gespeicherter Bins historischer Fahrzeugreichweite berechnet, wobei jedes Bin auf Grundlage eines Kraftstoffverbrauchs über eine festgelegte Entfernung einzeln berechnet wird, um eine mittlere Fahrzeugreichweite zu erstellen.
Ein Beispiel für eine derartige Berechnung nach dem Stand der Technik wird in 2 veranschaulicht. Eine mittlere Effizienz wird auf Grundlage von vorhergehenden N Bins berechnet, wie bei Block 28 veranschaulicht. Jedes der Bins b₁, b₂ ... b_N enthält einen Kraftstoffverbrauchs- oder Kraftstoffeffizienzwert für ein Fahrzeug-Wegintervall von d Meilen. Zum Beispiel kann N 6 sein, und d kann 60 sein. Bei einem derartigen Beispiel würde die Effizienz daher über insgesamt 360 gefahrene Meilen gemittelt. Das Fahrzeug fährt anschließend weitere d Meilen, wie bei Block 30 veranschaulicht. Der über die d Meilen verbrauchte Kraftstoff wird gemessen, und eine Kraftstoffeffizienz wird für das neue Bin b_N+1 berechnet. Das älteste Bin wird dann verworfen, wie bei Block 32 veranschaulicht. Unter Verwendung eines Mittelwerts von b₂, b₃ ... b_N+1 wird anschließend eine neue Effizienz berechnet.
Die Technik kann jedoch während transienter Fahrereignisse wie beispielsweise einem Übergang vom Fahren in der Stadt zum Fahren auf der Autobahn weniger genau sein. Des Weiteren wird bei herkömmlichen Reichweitenberechnungen im Allgemeinen angenommen, dass die verfügbare Energie aus verbleibendem Kraftstoff unabhängig von Temperatur oder Alter eine Konstante ist. Allerdings kann die von einer BEV-Batterie bei einem gegebenen Ladezustand verfügbare Energie auf Grundlage von Batterietemperatur und -alter variieren. Darüber hinaus haben Erwärmen und Kühlen der Kabine im Allgemeinen beträchtlichere und variable Auswirkungen auf einen Energieverbrauch in einem BEV als bei einem herkömmlichen Fahrzeug.
Eine Lösung, um transiente Ereignisse besser zu berücksichtigen, besteht im Verwenden einer größeren Anzahl kleiner Bins, sodass Änderungen der Energieeffizienz aufgrund eines Fahrverhaltens früher erfasst werden. Dies kann jedoch aufgrund der Notwendigkeit, eine große Anzahl Bins zu speichern, relativ speicheraufwendig werden.
Ein alternatives Verfahren zum Berechnen einer DTE beinhaltet ein Schätzen einer Kraftstoffeffizienz auf Grundlage einer in Erfahrung gebrachten mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit und eines in Erfahrung gebrachten mittleren Stromverbrauchs. Es sollte jedoch beachtet werden, dass ein In-Erfahrung-Bringen zum Beispiel in der Zeitdomäne eine Schätzung zur Folge haben kann, die zu der Energieverbrauchsrate bei niedrigen Geschwindigkeiten hin verzerrt ist. Bevorzugt werden bei einer DTE-Berechnung für ein BEV transiente Fahrereignisse berücksichtigt, ohne durch ein Operieren in der Zeitdomäne eine Fehlschätzung einzuführen. Um einen unverzerrten Schätzer oder eine ratenbasierte Menge zu erstellen, stimmt die Filteraktualisierungsdomäne bevorzugt mit der Domäne der Nennervariablen überein. Da die gewünschte Energieverbrauchsrate durch das Verhältnis von Energie zu Entfernung definiert ist, sollte das Filtern in der Entfernungsdomäne ausgeführt werden.
3 veranschaulicht in Form eines Blockschaubilds eine bevorzugte Ausführungsform einer DTE-Berechnung für ein BEV. Ein Leistungsverbrauch wird für ein gegebenes Abtastintervall integriert, um die verbrauchte Energie in Wh zu erhalten, wie bei Block 40 veranschaulicht. Bei einer Ausführungsform wird diese Berechnung nach folgendem Algorithmus vorgenommen: $E_{v e r b r a u c h t} (k) = E_{_{v e r b r a u c h t}} (k - 1) + P (k) Δ t,$
wobei E_verbraucht die seit dem vorhergehenden Zurücksetzen des Integrators verbrauchte Energie ist, P der gesamte Stromverbrauch ist, k der diskrete Zeitindex ist und Δt die Abtastzeit ist.
In ähnlicher Weise wird die Fahrzeuggeschwindigkeit für das Abtastintervall integriert, um eine Entfernung in km zu erhalten, wie bei Block 42 veranschaulicht. Dies kann ausgedrückt werden als: $d_{z u r \ddot{u} c k g e l e g t} (k) = d_{_{z u r \ddot{u} c k g e l e g t}} (k - 1) + v (k) Δ t$
wobei d_{zurückgelegt} die seit dem jüngsten Zurücksetzen des Integrators zurückgelegte Entfernung und v die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Die bei Operation 40 berechnete Energie wird durch die bei Operation 42 berechnete Entfernung dividiert, um eine Energieverbrauchsrate in Wh/km für das Abtastintervall zu erhalten, wie in Block 44 veranschaulicht.
Die bei Operation 46 berechnete Energieverbrauchsrate wird durch einen diskreten Filter geleitet, wie bei Block 46 veranschaulicht. Der Filter 46 ist derart konfiguriert, dass er eine mittlere Energieverbrauchsrate in der Distanzdomäne berechnet. Der Filter 46 ist mit einem Entfernungsschwellenwert d_Schwellenw. versehen, sodass, wenn die seit einem Zurücksetzen des Integrators zurückgelegte Entfernung größer als oder gleich dem Entfernungsschwellenwert ist, die Energieverbrauchsrate aktualisiert wird; andernfalls bleibt die Energieverbrauchsrate konstant. Bei einem nichteinschränkenden Beispiel kann der Entfernungsschwellenwert auf 0,1 km gesetzt werden. Selbstverständlich können andere geeignete Schwellenwerte verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform mit einem diskreten Filter erster Ordnung kann die Energieverbrauchsrate ermittelt werden durch: $r (k) = {\begin{matrix} (1 - a_{d} (k)) r (k - 1) + a_{d} (k) r_{E i n g a b e} (k) & wenn d_{z u r \ddot{u} c k g e l e g t} \geq d_{S c h w e l l e n w} \\ r (k - 1) & andernfalls \end{matrix},$
wobei: $a_{d} (k) = \frac{d_{_{z u r \ddot{u} c k g e l e g t}} (k)}{d_{S c h w e l l e n w .} (k) + d_{R e f}},$
$r_{E i n g a b e} (k) = \frac{E_{v e r b r a u c h t} (k)}{d_{z u r \ddot{u} c k g e l e g t} (k)},$
r eine in Erfahrung gebrachte Energieverbrauchsrate ist, r_Eingabe die Energieverbrauchsrate des aktuellen Intervalls ist, d_Schwellenw. der Entfernungsschwellenwert ist, a_d die Filterkonstante und d_Ref eine Referenzentfernung ist, die eine Rate definiert, mit der Energieverbrauch in Erfahrung gebracht wird.
Wenn des Weiteren die seit dem letzten Zurücksetzen des Integrators zurückgelegte Entfernung größer als der oder gleich dem definierten Entfernungsschwellenwert ist, sollten sowohl die zurückgelegte Entfernung als auch Energieverbrauchsintegrale zurückgesetzt (d.h. auf null gesetzt) werden. Die Integratoren 40 und 42 werden daher zurückgesetzt, wie bei Block 48 veranschaulicht.
Der Wert der Referenzdistanz, d_Ref, kann auf Grundlage einer gewünschten Verzerrung in Richtung auf Energieverbrauchsraten neueren Datums kalibriert werden. Zum Beispiel kann die Referenzentfernung auf 50 km festgelegt werden. Bei diesem beispielhaften Filter bringt der Filter 63,2 % einer sprungartigen Veränderung eines Energieverbrauchs nach 50 km in Erfahrung. Der Filter bringt 95 % der Energieverbrauchsänderung nach 150 km in Erfahrung. Andere Werte von d_Ref haben ein schnelleres oder langsameres In-Erfahrung-Bringen (faster or slower learning rates) zur Folge.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Referenzentfernung gemäß einer gewünschten Metrik kalibriert werden. Zum Beispiel kann eine momentane Energieverbrauchsrate durch Setzen der Referenzentfernung gleich dem Entfernungsschwellenwert erlangt werden. Ein anderes Beispiel: Bei einer langfristigen Energieverbrauchsrate kann eine Referenzentfernung von 100 Kilometern verwendet werden. Ein derartiges Beispiel kann für ein Berechnen einer DTE wünschenswert sein. Bei einigen Ausführungsformen können mehrere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Verwendung unterschiedlicher Referenzentfernungen gleichzeitig realisiert werden. Derartige Ausführungsformen sind daher in der Lage, mehrere Kraftstoffverbrauchsmetriken gleichzeitig zu berechnen und anzuzeigen.
Darüber hinaus kann, sobald die Energieverbrauchsrate in Erfahrung gebracht wurde, die Energieverbrauchseffizienz durch Bilden des Kehrwerts der in Erfahrung gebrachten Energieverbrauchsrate berechnet werden.
Der vorstehende Algorithmus ist recheneffizient, verfolgt Änderungen eines Energieverbrauchs genau, erbringt eine konsistente Leistung unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und erstellt im Gegensatz zu dem von dem Verfahren nach dem Stand der Technik erzeugten diskontinuierlichen Mittelwert eine kontinuierliche Energieverbrauchsschätzung.
Des Weiteren ist der vorgeschlagene Ansatz in Bezug auf Speicheranforderungen im Verhältnis zu Verfahren nach dem Stand der Technik wesentlich weniger aufwendig. Der in Erfahrung gebrachte Wert des gefilterten Energieverbrauchs kann in einem Speicher gespeichert und von Schlüsselzyklus zu Schlüsselzyklus übertragen werden. Allerdings müssen die Werte der Integrale der Entfernung und Energie nicht beibehalten werden. Da die Integrale der Entfernung als Reaktion auf einen kleinen Entfernungsschwellenwert bevorzugt häufig zurückgesetzt werden, geht bei jedem Schlüsselzyklus eine unwesentliche Menge an Informationen durch Zurücksetzen der Integrale verloren. Die Speicheranforderungen sind von daher wesentlich geringer als bei Verfahren nach dem Stand der Technik, die ein Speichern mehrerer Parameter für jedes von mehreren Bins erforderten.
Variationen des vorstehenden Algorithmus können verwendet werden, um verschiedene Energieverbrauchsmetriken zu berechnen, die für einen Fahrzeugführer von Interesse sind. Zu derartigen Metriken zählen, aber ohne einschränkend zu wirken, ein momentaner Energieverbrauch, eine mittlere Verbrauchsrate über den Tageskilometerzähler, ein laufender Mittelwert einer Verbrauchsrate für einen aktuellen Fahrzyklus, eine mittlere Verbrauchsrate während der Lebensdauer des Fahrzeugs sowie eine DTE-Schätzung.
Bei einer Variation kann der Algorithmus unter bestimmten Bedingungen ein In-Erfahrung-Bringen der Kraftstoffverbrauchsrate unterbrechen. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel eine steile Steigung hinunterfährt, ist es nicht wünschenswert, dass die Energieverbrauchsrate des Fahrzeugs die aktuelle Fahrsituation widerspiegelt, da die Energienutzung während dieses Abschnitts eines Fahrzyklus atypisch niedrig und nicht repräsentativ für eine Energienutzung während normaler Fahrbedingungen ist. In einer derartigen Situation können die Integrale der Entfernung und Energie zurückgesetzt und auf Null gehalten werden, bis normale Fahrbedingungen wieder eintreten. In ähnlicher Weise kann das In-Erfahrung-Bringen der Kraftstoffverbrauchsrate bei Bedingungen unterbrochen werden, in denen eine aktuelle Energienutzung nicht repräsentativ für normale Fahrbedingungen ist. Nachdem das Fahrzeug die atypische Fahrsituation beendet hat, kann das In-Erfahrung-Bringen des Kraftstoffverbrauchs wieder aufgenommen werden.
4 veranschaulicht ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung in Form eines Ablaufplans. Eine inkrementelle Energieverbrauchsrate wird über eine erste Entfernung gemessen, wie bei Block 50 veranschaulicht. Die erste Entfernung kann 0,1 km betragen, wie bei Block 52 veranschaulicht. Ein Filter wird auf Grundlage der inkrementellen Energieverbrauchsrate ausgeführt, gewichtet durch einen Gewichtungsfaktor und zusätzlich auf einer in Erfahrung gebrachten mittleren Energieverbrauchsrate beruhend, wie bei Block 54 veranschaulicht. Die in Erfahrung gebrachte mittlere Energieverbrauchsrate wird dann auf Grundlage der Filterausgabe aktualisiert, wie bei Block 56 veranschaulicht. Die in Erfahrung gebrachte mittlere Energieverbrauchsrate wird einem Fahrzeugführer angezeigt, wie bei Block 58 veranschaulicht.
Obwohl das vorstehende Verfahren weitgehend mit Bezug auf BEVs beschrieben wurde, ist das Verfahren nicht auf ausschließlich elektrische Fahrzeuge beschränkt. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch in Verbindung mit HEVs, Plug-in-Hybridelektrofahrzeugen (PHEVs) und herkömmlichen Fahrzeugen verwendet werden.
Wie aus den verschiedenen Ausführungsformen zu ersehen ist, bietet die vorliegende Erfindung eine genaue Schätzung einer Fahrzeugreichweite, die auf transiente Änderungen von Fahrmustern reagiert. Des Weiteren bieten Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung im Verhältnis zu bekannten Verfahren verringerte Rechenanforderungen.
Obwohl die bevorzugte (beste) Ausführungsform (best mode) ausführlich beschrieben wurde, werden Fachleute verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen innerhalb des Schutzbereichs der nachfolgenden Ansprüche erkennen. Obwohl verschiedene Ausführungsformen möglicherweise als vorteilhaft oder als im Hinblick auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften gegenüber anderen Ausführungsformen bevorzugt beschrieben werden, werden Fachleute erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um erwünschte Attribute eines Systems zu erzielen, die von der speziellen Anwendung und Realisierung abhängen. Zu diesen Eigenschaften zählen, aber ohne eine Einschränkung darzustellen: Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. Die hier erörterten Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Realisierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Es wird ferner beschrieben:

A. Verfahren zum Steuern eines Batterie-Elektrofahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst:
- Anzeigen eines Energieverbrauchsparameters gegenüber einem Fahrzeugführer, wobei der Energieverbrauchsparameter auf einer gefilterten Energienutzungsrate beruht, die durch eine über eine erste Entfernung gemessene gewichtete inkrementelle Energieverbrauchsrate und eine über eine zweite Entfernung in Erfahrung gebrachte mittlere Energieverbrauchsrate definiert wird, wobei die zweite Entfernung die erste Entfernung überschreitet.
B. Verfahren nach A, wobei die gefilterte Energienutzungsrate mithilfe eines diskreten Filters erster Ordnung gefiltert wird.
C. Verfahren nach A, wobei die inkrementelle Energieverbrauchsrate auf einem Zeitintegral der über die erste Entfernung verbrauchten Leistung und einem Zeitintegral einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit über die erste Entfernung beruht.
D. Verfahren nach A, das außerdem ein Neuberechnen der Energieverbrauchsrate als Reaktion darauf umfasst, dass das Fahrzeug eine Entfernung zurücklegt, die eine Schwellenentfernung überschreitet.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Batterie-Elektrofahrzeugs (10), wobei das Verfahren umfasst: Anzeigen eines Energieverbrauchsparameters gegenüber einem Fahrzeugführer, wobei der Energieverbrauchsparameter auf einer gefilterten Energienutzungsrate beruht, die durch eine über eine erste Entfernung gemessene gewichtete inkrementelle Energieverbrauchsrate und eine über eine zweite Entfernung in Erfahrung gebrachte mittlere Energieverbrauchsrate definiert wird, wobei die zweite Entfernung die erste Entfernung überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die gefilterte Energienutzungsrate mithilfe eines diskreten Filters (46) erster Ordnung gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die inkrementelle Energieverbrauchsrate auf einem Zeitintegral der über die erste Entfernung verbrauchten Leistung und einem Zeitintegral einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit über die erste Entfernung beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem ein Neuberechnen der Energieverbrauchsrate als Reaktion darauf umfasst, dass das Fahrzeug (10) eine Entfernung zurücklegt, die eine Schwellenentfernung überschreitet.