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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen aus der Koreanischen Patentanmeldung Nr.
KR 10-2020-0093875 , eingereicht am 28. Juli 2020, deren gesamter Inhalt unter Bezugnahme inkorporiert wird.
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HINTERGRUND
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(a) Technisches Gebiet
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, genauer gesagt auf die Einrichtung und das Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs.
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(b) Beschreibung des Stands der Technik
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Umweltfreundliche Fahrzeuge wie ein HEV (Hybrid-Elektrisches Fahrzeug) oder PHEV (Plug-In Hybrid-Elektrisches Fahrzeug) verwenden eine Vielzahl von Leistungsquellen, um ein Fahrzeug anzutreiben, und Beispiele der Leistungsquellen beinhalten einen Benzin- oder Dieselmotor (nachfolgend Maschine) und einen Antriebsmotor (Motor/Generator). Die Benzin- oder Dieselmaschine verwendet existierende fossile Kraftstoff(e) und der Antriebsmotor (Motor/Generator) wird durch aus einer Batterie des Fahrzeugs zugeführte elektrische Energie angetrieben. Ein solches Hybridfahrzeug beinhaltet einen OBC (Bord-Lader, On-Board Charger) zum Laden der Batterie und der OBC beinhaltet schwere Teile, wie etwa einen Hochspannungsschalter, einen Induktor, Kondensator, isolierten Transformator, Relais, Steuerplatine und Kühlsystem. Da solche schweren Teile das Gewicht des Hybridfahrzeugs erhöhen und die Kraftstoffeffizienz senken, ist es wichtig, eine Fahrsteuerstrategie zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz des Hybridfahrzeugs zu etablieren.
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Ein solches Hybridfahrzeug ist ausgelegt, in einem Elektrofahrzeug (EV) Modus, einem HEV-Modus oder einem Regenerativ-Bremsmodus zu arbeiten, entsprechend einer Kombination einer Maschine und eines Antriebsmotors. Im EV-Modus wird lediglich der Antriebsmotor angetrieben. Im HEV-Modus werden die Maschine und der Antriebsmotor simultan angetrieben. Im Regenerativ-Bremsmodus wird die Trägheitskraft des Fahrzeugs, das während des Fahrzeugbremsens geradeaus gehen will, dadurch absorbiert, dass der Antriebsmotor das Fahrzeug abbremst, und durch eine elektromotorische Gegenkraft erzeugte Energie, die im Antriebsmotor gebildet wird, wird in der Batterie gespeichert. Im konventionellen Hybridfahrzeug wird der Antriebsmodus über ein Verfahren umgeschaltet, das feste Referenzwerte verwendet, die definiert sind, wenn das Fahrzeug entworfen wird, oder ein manuelles Verfahren, in welchem ein Fahrer direkt einen Antriebsmodus (CS) (Ladehalten)-Modus oder CD- (Lade-Erschöpfungs-) -Modus über eine Tastenbedienung einstellt. Somit, da es eine Beschränkung dahingehend gibt, dass der Antriebsmodus des Hybridfahrzeugs nicht für eine Route zu einem Ziel optimiert werden kann, wird die Kraftstoffeffizienz reduziert.
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Der Stand der Technik beinhaltet die Koreanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
KR 10-2017-0070629 A , Veröffentlichung am 22. Juni 2017.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Verschiedene Ausführungsformen sind auf eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs gerichtet, die aktiv einen Antriebsmodus des Hybridfahrzeugs bestimmen können, basierend auf Routen-Information zu einem Ziel und einem Fahrzustand des Fahrzeugs, und das Fahrzeug steuern, um zum Ziel zu fahren, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
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In einer Ausführungsform wird eine Einrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt, das einen Antriebsmotor beinhaltet, der konfiguriert ist, das Fahrzeug durch Ausgeben von Motordrehmoment, basierend auf einer Zufuhrspannung aus einer Batterie anzutreiben, und eine Maschine, die konfiguriert ist, das Fahrzeug durch Ausgeben von Maschinendrehmoment anzutreiben. Die Steuereinrichtung kann Antriebsmodusdaten erfassen, die basierend auf Verkehrsinformation von der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs und Abmessungs-Information des Fahrzeugs berechnet werden, und das Fahrzeug steuern, zum Ziel entsprechend einem Antriebsmodus zu fahren, der durch Anwenden eines Fahrzustands des Fahrzeugs auf die erfassten Antriebsmodusdaten bestimmt wird, wobei das Leistungsverteilungs-Verhältnis des Motordrehmoments zum Maschinendrehmoment in den Antriebsmodusdaten reflektiert wird.
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In einer Ausführungsform gibt es eine Einrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Antriebsmotor, der konfiguriert ist, das Fahrzeug durch Ausgeben von Motordrehmoment anzutreiben, basierend auf einer Zufuhrspannung aus einer Batterie, und eine Maschine, die konfiguriert ist, das Fahrzeug durch Ausgeben von Maschinendrehmoment anzutreiben, beinhaltet. Die Einrichtung kann beinhalten: eine Antriebsmodusdaten-Recheneinheit, die konfiguriert ist, Antriebsmodusdaten zu berechnen, in welchen das Leistungsverteilungs-Verhältnis des Motordrehmoments zum Maschinendrehmoment wiedergespiegelt wird, basierend auf Verkehrsinformation von der aktuellen Position zum Ziel des Fahrzeugs und Abmessungs-Information des Fahrzeugs; und eine Antriebssteuereinheit, die konfiguriert ist, das Fahrzeug zum Fahren zum Ziel gemäß einem Antriebsmodus zu steuern, welcher durch Anwenden eines Fahrzustand des Fahrzeugs auf die durch die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit berechneten Antriebsmodusdaten bestimmt wird.
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Die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit kann ein Verkehrsgeschwindigkeitsprofil als die Verkehrsinformation durch statistisches Analysieren der Verkehrsgeschwindigkeit ab der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs berechnen, ein erforderliches Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs berechnen, das erforderlich ist, um das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil sicherzustellen, durch Anwenden eines vordefinierten Fahrzeugdynamik-Algorithmus auf das berechnete Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, und die Antriebsmodusdaten unter Verwendung eines Verfahrens des Berechnens des Leistungsverteilungs-Verhältnisses berechnen, das in der Lage ist, das berechnete, erforderliche Antriebsdrehmoment zu erfüllen.
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Die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit kann Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information zu einem aktuellen Zeitpunkt und Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation zu einem vergangenen Zeitpunkt entsprechend dem aktuellen Zeitpunkt sammeln, für eine Route ab der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs, Ausreißer als ein Streuungsmaß der gesammelten Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information und Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation entfernen und dann als das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil einen Durchschnittswert der Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information und Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation berechnen, aus welchem die Ausreißer entfernt sind.
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Die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit kann das erforderliche Antriebsdrehmoment durch Anwenden des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils und eines Batterie SOC (State of Charge, Ladezustand) auf den Fahrzeugdynamik-Algorithmus berechnen und die Antriebsmodusdaten unter Verwendung eines Verfahrens des Spezifizierens des Leistungsverteilungs-Verhältnisses, bei welchem die Kraftstoffeffizienz maximiert wird, aus einer Vielzahl von Leistungsverteilungs-Verhältnissen berechnet, die in der Lage sind, das berechnete erforderliche Antriebsdrehmoment zu erfüllen, über einen vordefinierten dynamischen Algorithmus.
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Der Fahrzeugdynamik-Algorithmus kann ein Algorithmus sein, der auf einem Längs-Fahrzeugdynamik-Rückwärtsmodell basiert und der dynamische Algorithmus kann ein Algorithmus sein, der auf dynamischer Programmierung basiert.
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Die Antriebsmodusdaten können als ein Schwellenwert des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils, ein Schwellenwert des Batterie-SOC und ein Schwellenwert der benötigten Antriebsleistung berechnet werden, die als Referenzwert dienen, bei welchen der Antriebsmodus des Fahrzeugs umgeschaltet wird.
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Die Antriebssteuereinheit kann das Fahrzeug gemäß einem Antriebsmodus, der durch Anwenden der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, des Batterie-SOC und des erforderlichen Antriebsdrehmoments, das von einem Fahrer verlangt wird, als der Fahrbedingung des Fahrzeugs, auf die Antriebsmodusdaten bestimmt wird, steuern.
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Das Fahrzeug kann ein Plug-in-Hybridfahrzeug sein und der Antriebsmodus des Fahrzeugs kann einen EV-Modus, in welchem einzig nur der Antriebsmotor angetrieben wird und einen HEV-Modus, in welchem der Antriebsmotor und die Maschine simultan angetrieben werden, beinhalten.
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In einer Ausführungsform gibt es ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das einen Antriebsmotor beinhaltet, der konfiguriert ist, das Fahrzeug durch Ausgeben von Motordrehmoment anzutreiben, basierend auf einer Zufuhrspannung aus einer Batterie, und eine Maschine, die konfiguriert ist, das Fahrzeug durch Ausgeben von Maschinendrehmoment anzutreiben. Das Verfahren kann beinhalten: Erfassen, durch eine Antriebssteuereinheit, von Antriebsmodusdaten, die basierend auf Verkehrsinformation ab der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs und Abmessungsinformation berechnet werden, wobei das Leistungsdistributions-Verhältnis des Motordrehmoments zum Maschinendrehmoment in den Antriebsmodusdaten wiedergespiegelt wird, Entscheiden, durch die Antriebssteuereinheit, eines Antriebsmodus des Fahrzeugs durch Anwenden einer Fahrerbedingung des Fahrzeugs auf die erfassten Antriebsmodusdaten; und Steuern, durch die Antriebssteuereinheit, des Fahrzeugs, zum Ziel gefahren zu werden, entsprechend dem bestimmten Antriebsmodus.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Einrichtung und das Verfahren die Antriebsmodusdaten berechnen, in welchen das Leistungsverteilungsverhältnis des Motordrehmoments des Antriebsmotors und das Maschinendrehmoment der Maschine wiedergespiegelt wird, basierend auf der Verkehrsinformation zum Ziel, und aktiv den Antriebsmodus eines Hybridfahrzeugs bestimmen, durch Anwenden einer Fahrerbedingung des Fahrzeugs auf die berechneten Antriebsmodusdaten, um das Fahrzeug zu steuern. Daher kann der Antriebsmodus des Fahrzeugs für den aktuellen Fahrzustand optimiert werden, was es ermöglicht, die Kraftstoffeffizienz zu maximieren.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Block-Konfigurationsdiagramm zum Beschreiben einer Einrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs (nachfolgend als eine Fahrzeugsteuereinrichtung bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine Tabelle und ein Graph, die einen Prozess des Berechnens von Motordrehmoment und Maschinendrehmoment gemäß einem Längsfahrzeugdynamik-Rückwärtsmodell und dynamischer Programmierung in der Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 3 ist eine Tabelle und ein Graph, die einen Prozess des Berechnens von Antriebsmodusdaten in der Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
- 4 und 5 sind Flussdiagramme zum Beschreiben eines Verfahrens zum Steuern eines Fahrzeugs (nachfolgend als ein Fahrzeugsteuerverfahren bezeichnet) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ILLUSTRIERTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es versteht sich, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-‟ oder andere ähnlicher Ausdruck, wie hierin verwendet, Motorfahrzeuge im Allgemeinen, wie etwa Passagier-Automobile einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstoff-Fahrzeuge (zum Beispiel Kraftstoffe, die von anderen Ressourcen als Erdöl abgeleitet sind) beinhaltet. Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, beispielsweise Fahrzeuge, die sowohl benzinbetrieben als auch elektrisch betrieben sind.
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Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, wenn der Kontext nicht klar Anderes angibt. Es versteht sich weiterhin, dass die Ausdrücke „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei Verwendung in dieser Spezifikation die Anwesenheit der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, nicht aber die Anwesenheit oder Hinzufügung einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, beinhaltet der Ausdruck „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen von ein oder mehr der assoziierten, aufgeführten Elemente. In dieser Beschreibung, wenn nicht explizit das Gegenteil beschrieben ist, verstehen sich das Wort „umfassen“ und Variationen wie etwa „umfasst“ und „umfassend“, den Einschluss genannter Elemente zu implizieren, nicht aber den Ausschluss jeglicher anderer Elemente. Zusätzlich bedeuten die Ausdrücke „Einheit“, „-er“, „-or“ und „Modul“ Einheiten zum Verarbeiten zumindest einer Funktion und Operation und können implementiert werden durch Hardware-Komponenten und Software-Komponenten oder Kombinationen davon.
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Weiter kann die Steuerlogik der vorliegenden Offenbarung als nicht-transitorische computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt sein, das ausführbare Programmanweisungen enthält, die durch einen Prozessor, eine Steuerung oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Medien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf ROM, RAM, Compact-Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppy Disks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Medium kann auch in Netzwerk-gekoppelten Computersystemen distributiert werden, so dass die computerlesbaren Medien in einer distributierten Weise gespeichert und ausgeführt werden, zum Beispiel durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
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Nachfolgend wird eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs (nachfolgend als eine Fahrsteuereinrichtung und ein Verfahren bezeichnet) unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen durch verschiedene beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass die Zeichnungen nicht genau maßstäblich sind und in der Dicke von Linien oder Größen von Komponenten nur für die Bequemlichkeit der Beschreibung und die Klarheit übertrieben werden können. Weiterhin sind die wie hier verwendeten Ausdrücke definiert, indem Funktionen der Erfindung berücksichtigt werden, und können entsprechend dem Brauch oder der Ansicht von Anwendern oder Bedienern geändert werden. Daher sollte die Definition der Ausdrücke entsprechend den Gesamt-Offenbarungen, die hierin dargestellt sind, erfolgen.
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Ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann einem HEV (Hybrid-Elektrofahrzeug) oder PHEV (Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeug) entsprechen, welches einen Fahrmotor und eine Maschine (zum Beispiel eine Benzinmaschine oder Dieselmaschine) beinhaltet. Der Antriebsmotor kann das Fahrzeug durch Ausgeben von Motordrehmoment antreiben, basierend auf einer Zufuhrspannung aus einer Batterie, und die Maschine kann das Fahrzeug durch Ausgeben von Maschinendrehmoment antreiben. Eine Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann Antriebsmodusdaten erfassen, die basierend auf Verkehrsinformation ab der aktuellen Position bis zum Ziel eines Fahrzeugs und Abmessungsinformation des Fahrzeugs berechnet werden, und das Fahrzeug steuern, um zum Ziel zu fahren, entsprechend einem durch Anwenden einer Fahrbedingung des Fahrzeugs auf die Antriebsmodusdaten bestimmten Antriebsmodus. Hier kann das Leistungsdistributionsverhältnis des Motordrehmoments zum Maschinendrehmoment in den Antriebsmodusdaten wiedergespiegelt werden.
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Wie in 1 illustriert, kann eine Konfiguration einer Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform funktional in eine Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 und eine Antriebssteuereinheit 200 unterteilt werden. Die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 kann als ein externer Cloud-Server (zum Beispiel Verkehrssteuerserver oder Navigationsserver) implementiert werden, der getrennt vom Fahrzeug vorgesehen ist, und die Antriebssteuereinheit 200 kann als eine Elektroniksteuereinheit (ECU) implementiert werden, die im Fahrzeug installiert ist, um so den Antrieb des Fahrzeugs zu steuern. Daher kann die Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform als eine Struktur zur Kommunikation zwischen der als externem Cloud-Server implementierten Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 und der als die ECU des Fahrzeugs implementierten Antriebssteuereinheit 200 implementiert werden. Wenn beispielsweise ein Fahrer ein Ziel in einem im Fahrzeug installierten Navigationssystem eingibt, kann die aktuelle Position des Fahrzeugs und ein Eingabeziel an die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 gesendet werden und kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 Antriebsmodusdaten berechnen, basierend auf Verkehrsinformation auf der Route von der aktuellen Position zum Ziel des Fahrzeugs und zuvor gespeicherten Abmessungs-Informationen des Fahrzeugs und die berechneten Antriebsmodusdaten an die in dem Fahrzeug installierte Antriebssteuereinheit 200 senden. Der Rechenprozess wird unten beschrieben. Somit kann die Antriebssteuereinheit 200 den Antriebsmodus des Fahrzeugs unter Verwendung der aus der Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 gesendeten Antriebsmodusdaten bestimmen, wodurch das Fahrzeug gesteuert wird, zum Ziel gefahren zu werden.
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Nachfolgend wird die Konfiguration der Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
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1 ist ein Block-Konfigurationsdiagramm zum Beschreiben einer Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Tabelle und ein Graph, die einen Prozess zum Berechnen von Motordrehmoment und Maschinendrehmoment gemäß einem Längsfahrzeugdynamikrückwärtsmodell und dynamischer Programmierung in der Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen und 3 ist eine Tabelle und ein Graph, die einen Prozess des Berechnens von Antriebsmodusdaten in der Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
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Bezug nehmend auf 1 kann die Fahrzeugsteuereinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 und die Antriebssteuereinheit 200 beinhalten.
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Die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 kann Antriebsmodusdaten berechnen, in welchen das Leistungsverteilungsverhältnis von Motordrehmoment zu Maschinendrehmoment reflektiert wird, basierend auf Verkehrsinformation von der aktuellen Position bis zum Ziel eines Fahrzeugs und Abmessungsinformation des Fahrzeugs. Der Betrieb der Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 kann einen Prozess des Berechnens eines Verkehrsgeschwindigkeitsprofils als Verkehrsinformation durch statistisches Analysieren der Verkehrsgeschwindigkeit von der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs, einen Prozess des Berechnens erforderlichen Antriebsdrehmoments des Fahrzeugs, das zum Sicherstellen des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils erforderlich ist, durch Anwenden eines vorbestimmten Fahrzeugdynamik-Algorithmus auf das berechnete Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, einen Prozess des Berechnens eines Stromverteilungsverhältnisses, welches das berechnete erforderliche Antriebsdrehmoment erfüllen kann und einen Prozess des abschließenden Berechnens der Antriebsmodusdaten beinhalten.
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Zuerst wird der Prozess des Berechnens des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils wie folgt beschrieben. Wie oben beschrieben, kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil als die Verkehrsinformation durch statistische Analyse der Verkehrsgeschwindigkeit aus der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs berechnen.
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Für diesen Prozess kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeitsinformation am aktuellen Zeitpunkt für die Route von der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs (nachfolgend als „Zielroute“ definiert) sammeln. Wie oben beschrieben, kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 als ein Cloud-Server implementiert sein, Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information auf jedem Straßenabschnitt sammeln, die gesammelte Information in Volumendaten („Big Data“) umwandeln und die Volumendaten als eine Datenbank speichern. Somit kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 die aktuelle Position des Fahrzeugs und des Ziels, das durch einen Anwender eingegeben wird, empfangen und Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information auf der Zielroute zum aktuellen Zeitpunkt sammeln.
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Weiterhin kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation zu einem vergangenen Zeitpunkt korrespondierend zum aktuellen Zeitpunkt sammeln, mit der Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information auf der Zielroute zum aktuellen Zeitpunkt. Der vergangene Zeitpunkt, welcher zum aktuellen Zeitpunkt korrespondiert, kann einen vergangenen Zeitpunkt angeben, der dieselben Jahreszeit, Datum und Zeit wie der aktuelle Zeitpunkt aufweist. Das heißt, dass die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 aus den als eine Datenbank gespeicherten Volumendaten die Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation zum vergangenen Zeitpunkt mit derselben Jahreszeit, Datum und Zeit wie der aktuelle Zeitpunkt innerhalb eines vorbestimmten vergangenen Zeitabschnitts, der revers aus dem aktuellen Zeitpunkt berechnet worden ist, extrahieren kann.
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Als spezifisches Beispiel, wenn angenommen wird, dass der aktuelle Zeitpunkt 13 Uhr am 1. Januar 2020 ist und der vorbestimmte vergangene Zeitabschnitt fünf Jahre ist, kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 die Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information der Zielroute zum aktuellen Zeitpunkt sammeln und die Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation der Zielroute, basierend auf 13 Uhr am 1. Januar jedes der Jahre von 2015 bis 2019 aus den als eine Datenbank gespeicherten Volumendaten extrahieren und die Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation sammeln.
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Wenn die Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information und die Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation gesammelt werden, kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 Ausreißer als ein Maß der Streuung der gesammelten Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information und der Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation entfernen. Der oben beschriebene Prozess kann beispielsweise einem Prozess des Berechnens der Standardabweichung σ der gesammelten Verkehrsgeschwindigkeiten, Bestimmen von Fahrgeschwindigkeiten jenseits eines Bereichs von ±α*σ aus einem Durchschnitt der Fahrgeschwindigkeiten als die Ausreißer, und Entfernen der Ausreißer entsprechen. Hier kann α als verschiedene Werte entsprechend einer Designer-Absicht ausgewählt werden (zum Beispiel 3).
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Weiterhin kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 als das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil einen Durchschnittswert der Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation und Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information, aus welcher die Ausreißer entfernt worden sind, berechnen, und gibt das berechnete Verkehrsgeschwindigkeitsprofil die repräsentative Verkehrsgeschwindigkeit der Zielroute zum aktuellen Zeitpunkt an.
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Wenn das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil der Zielroute durch den oben beschriebenen Prozess berechnet wird, kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 einen bevorzugten Fahrzeugdynamik-Algorithmus auf das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil anwenden, um das erforderliche Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs zu berechnen, welches zum Sicherstellen des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils erforderlich ist, oder das Fahrzeug so steuern, dass es bei einer Geschwindigkeit entsprechend dem Verkehrsgeschwindigkeitsprofil fährt. Der vorbestimmte Fahrzeugdynamik-Algorithmus kann ein Algorithmus sein, der auf einem Längsfahrzeugdynamik-Rückwärtsmodell basiert.
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Das heißt, dass die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 die Abmessungs-Information des Fahrzeugs (zum Beispiel die Gewichtung, Äquivalentmasse, Längslänge und Höhe des Fahrzeugs und eine Normalkraft für ein Rad) vorab speichern und das gesamte erforderliche Antriebsdrehmoment (das heißt die Summe des Motordrehmoments und des Maschinendrehmoments) berechnen kann, welches erforderlich ist, damit das Fahrzeug das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil sicherstellen (aufrechterhalten) kann, durch ein Verfahren des Rückrechnens von Drehmoment des Antriebsstrangs (Rad-Getriebe-Antriebsmotor-Maschine) aus dem Verkehrsgeschwindigkeitsprofil unter Verwendung der bekannten Längsfahrzeugdynamik-Gleichung (basierend auf der gespeicherten Abmessungsinformation des Fahrzeugs, dem berechneten Verkehrsgeschwindigkeitsprofil und einem Batterie-SOC (Ladezustand). Da das Rückwärts-Rechenverfahren für die Längsfahrzeugdynamik-Gleichung bekannt ist, wird dessen detaillierte Beschreibung weggelassen.
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Nachdem das erforderliche Antriebsdrehmoment berechnet ist, kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 ein Leistungsverteilungs-Verhältnis von Motordrehmoment zu Maschinendrehmoment berechnen, welches das berechnete erforderliche Antriebsdrehmoment erfüllen kann. Zu dieser Zeit kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 die Antriebsmodusdaten durch Spezifizieren des Leistungs-Distributionsverhältnisse, bei welchem die KraftstoffEffizienz maximiert wird oder der Kraftstoffverbrauch minimiert wird, aus allen Leistungs-Distributionsverhältnissen berechnen, die zum Erfüllen des erforderlichen Antriebsdrehmoments fähig sind, durch einen vorbestimmten dynamischen Algorithmus. Der vorbestimmte dynamische Algorithmus kann ein auf dynamischer Programmierung basierender Algorithmus sein.
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Wie bekannt, gibt die dynamische Programmierung eine Analysetechnik an, die ein komplexes System in eine Vielzahl von Untersystemen unterteilt, Werte durch Prüfen aller Verfahren zum Lösen eines Problems ableitet und die optimale Lösung für das Gesamtsystem durch Koppeln der abgeleiteten Werte erfasst. Somit kann die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 das Leistungs-Distributions-Verhältnis, bei dem die Kraftstoffeffizienz maximal wird oder der Kraftstoffverbrauch minimiert wird, aus den Leistungs-Distributions-Verhältnissen spezifizieren, welche das erforderliche Antriebsdrehmoment erfüllen, durch die dynamische Programmierung. In diesem Fall kann ein Algorithmus zum Berechnen des Kraftstoffverbrauchs in der Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 vordefiniert sein. Da das dynamische Programmieren entsprechend einem bekannten Verfahren angewendet wird, wird dessen detaillierte Beschreibung hierin weggelassen.
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2 illustriert ein Simulationsergebnis, in welchem das Motordrehmoment und Maschinendrehmoment gemäß dem Längsfahrzeugdynamik-Rückwärtsmodell und der dynamischen Programmierung berechnet wurden. In 2 repräsentiert Geschwindigkeit das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, repräsentiert Whl-Drehmoment das erforderliche Antriebsdrehmoment, repräsentiert Drehmomente das Motordrehmoment und das Maschinendrehmoment und repräsentiert SOC den Batterie-SOC. Als Verkehrsgeschwindigkeitsprofil wurde ein durch einen Designer vordefinierter Antriebszyklus (zum Beispiel FTP-75 Antriebszyklus) eingesetzt. Weiterhin werden Mot_ratio und Eng_ratio als Symbole verwendet, welche das Verhältnis des Motordrehmoments bzw. das Verhältnis des Maschinendrehmoments repräsentieren. Mot_ratio weist einen Wert von -1 bis 1 auf und Eng-ratio weist einen Wert von 0 bis 1 auf. Der Fall von -1 < Mot-ratio < 0 gibt an, dass der Antriebsmotor Strom erzeugt, der Fall von 0 < Mot-ratio < 1 gibt an, dass der Antriebsmotor angetrieben wird und der Fall von Mot_ratio = 1 gibt den Fall, bei dem einzig der Antriebsmotor angetrieben wird. Der Fall von 0 < Eng_ratio < 1 gibt an, dass die Maschine angetrieben wird und der Fall von Eng_ratio = 1 gibt an, dass einzig die Maschine angetrieben wird. Somit kann der Antriebsmodus des Fahrzeugs in der vorliegenden Ausführungsform den EV-Modus, in welchem der Antriebsmotor allein angetrieben wird, und den HEV-Modus, in welchem der Antriebsmotor und die Maschine simultan angetrieben werden, beinhalten. Zu dieser Zeit wird definiert, dass der HEV-Modus den Modus beinhaltet, in welchem der Motor Leistung erzeugt. Weiterhin, wie in 2 illustriert, kann der Antriebsmodus weiter den Regenerativ-Bremsmodus-Regen-Modus beinhalten.
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Die Faktoren, die während des Prozesses zum Spezifizieren des Leistungs-Distributionsverhältnisses von Motordrehmoment zu Maschinendrehmoment durch den oben beschriebenen Prozess berücksichtigt werden, sind das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, der Batterie-SOC und das erforderliche Antriebsdrehmoment. Somit können die Antriebsmodusdaten in der vorliegenden Ausführungsform als ein Schwellenwert des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils, als ein Schwellenwert des Batterie-SOC und ein Schwellenwert der erforderlichen Antriebsleistung berechnet werden, die als Referenzwert dienen, bei welchem der Antriebsmodus des Fahrzeugs umgeschaltet wird.
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3 illustriert Ergebnisse, die durch die Klassifizierung des Antriebsmodus des Fahrzeugs gemäß dem Batterie-SOC, dem Verkehrsgeschwindigkeitsprofil und der erforderlichen Antriebsleistung erhalten werden. In 3 entspricht Whl-Geschwindigkeit dem Verkehrsgeschwindigkeitsprofil und entspricht Whl-Leistung der erforderlichen Antriebsleistung. Bezug nehmend auf den linken Graphen von 3 kann der Antriebsmodus entsprechend dem Leistungs-Distributionsverhältnis klassifiziert werden, wobei der Batterie-SOC bzw. die erforderliche Antriebsleistung auf der X-Achse bzw. der Y-Achse eingestellt sind. In diesem Fall kann die Grenze, wo der Antriebsmodus von dem EV-Modus zum HEV-Modus umgeschaltet wird, durch Interpolation oder Regressionsanalyse abgeleitet werden. Bezug nehmend auf den rechten Graph von 3, kann ähnlich der Antriebsmodus anhand des Leistungs-Distributionsverhältnisses klassifiziert werden, wobei das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil und die erforderliche Antriebsleistung an der X-Achse bzw. der Y-Achse eingestellt sind. In diesem Fall kann die Grenze, wo der Antriebsmodus vom EV-Modus zum HEV-Modus umgeschaltet wird, durch Interpolation oder Regressionsanalyse abgeleitet werden. In 3 wird nur die Grenze, wo der Antriebsmodus vom EV-Modus zum HEV-Modus umgeschaltet wird, durch „Maschine auf Schwellenwert“ repräsentiert, aber die Grenze, wo der Antriebsmodus von Regenerativmodus zum EV-Modus umgeschaltet wird, kann auch zusammen abgeleitet werden. Durch den oben beschriebenen Prozess kann ein Schwellenwert des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils, ein Schwellenwert des Batterie-SOC und ein Schwellenwert der erforderlichen Antriebsleistung, die als die Referenzwerte dienen, bei welchen der Antriebsmodus des Fahrzeugs vom EV-Modus zum HEV-Modus umgeschaltet wird, oder bei welchem der Antriebsmodus vom Regenerativ-Betriebsmodus zum EV-Modus umgeschaltet wird, als die Antriebsmodusdaten berechnet werden.
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Wenn die durch den oben beschriebenen Prozess berechneten Antriebsmodusdaten an die Antriebssteuereinheit 200 transferiert werden, kann die Antriebssteuereinheit 200 das Fahrzeug entsprechend dem Antriebsmodus, der durch Anwenden der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, des Batterie-SOC und des erforderlichen Antriebsdrehmoments, der vom Fahrer abgerufen wird, als Fahrerbedingung des Fahrzeugs auf die Antriebsmodusdaten bestimmt wird, steuern. Das heißt, dass die Antriebssteuereinheit 200 den Antriebsmodus des Fahrzeugs durch Vergleichen der Messwerte der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, des Batterie-SOC und des erforderlichen Antriebsdrehmoments, das vom Fahrer angefordert wird (zum Beispiel einem basierend auf einem Sensorwert eines PTS (Pedalwegsensor) berechneten erforderlichen Antriebsdrehmoment), die erfasst werden, während das Fahrzeug zum Ziel fährt, mit dem Schwellenwert des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils, dem Schwellenwert des Batterie-SOC und dem Schwellenwert der erforderlichen Antriebsleistung in den Antriebsmodusdaten bestimmen und dann das Fahrzeug entsprechend dem bestimmten Antriebsmodus steuern kann. Zum Anfangszeitpunkt, bevor das Fahrzeug zu fahren beginnt, kann der Antriebsmodus des Fahrzeugs basierend auf dem Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, dem benötigten Antriebsdrehmoment und dem aktuellen Batterie-SOC des Fahrzeugs, die aus der Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 übertragen werden, bestimmt werden. In diesem Fall kann der Messwert des vom Fahrer angeforderten erforderlichen Antriebsdrehmoments in einen Leistungswert umgewandelt werden und dann mit dem Schwellenwert der erforderlichen Antriebsleistung, die in den Antriebsmodusdaten enthalten ist, verglichen werden.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann die Fahrzeugsteuereinrichtung das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, welches eine repräsentative Verkehrsgeschwindigkeit in einem spezifischen Fahrabschnitt angibt, berechnen, und den Fahrmodus des Hybridfahrzeugs optimieren, der basierend auf dem berechneten Verkehrsgeschwindigkeitsprofil aktiv bestimmt wird. Beispielsweise kann im Falle von Kurzdistanzantrieb die Fahrzeugsteuereinrichtung einen unnötigen Eintritt in den HEV-Modus verhindern und das Fahrzeug steuern, nur im EV-Modus zu fahren, wodurch die Kraftstoffeffizienz optimiert wird. Weiterhin kann im Falle von Weitstreckenfahrten die Fahrzeugsteuereinrichtung das Fahrzeug steuern, im HEV-Modus (CS-Modus) ab der Anfangsstufe des Fahrens zu fahren, so dass die Energie-Effizienz weiter verbessert wird, als wenn das Fahrzeug im CD-Modus fährt und dann im CS-Modus fährt, nachdem der Batterie-SOC erschöpft ist.
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4 und 5 sind Flussdiagramme zum Beschreiben eines Fahrzeugsteuerverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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Bezug nehmend auf 4 und 5, startet das Fahrzeugsteuerverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Schritt S100, in welchen die Antriebssteuereinheit 200 Antriebsmodusdaten erfasst, die basierend auf Verkehrsinformation ab der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs und der Abmessungs-Information des Fahrzeugs berechnet werden. Wie oben beschrieben, wird das Leistungs-Distributionsverhältnis des Motordrehmoments zum Maschinendrehmoment in den Antriebsmodusdaten wiedergespiegelt.
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Wie in 5 illustriert, können die durch Schritt S100 erfassten Antriebsmodusdaten durch Schritt S110 des Berechnens eines Verkehrsgeschwindigkeitsprofils als Verkehrsinformation durch statistische Analyse der Verkehrsgeschwindigkeit ab der aktuellen Position bis zum Ziel des Fahrzeugs, Schritt S120 des Berechnens erforderlichen Antriebsdrehmoments des Fahrzeugs, das zum Sicherstellen des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils erforderlich ist, durch Anwenden eines vordefinierten Fahrzeugdynamik-Algorithmus auf das im Schritt S110 berechnete Verkehrsgeschwindigkeitsprofil, Schritt S130 des Berechnens eines Leistungs-Distributionsverhältnisses, das in der Lage ist, das in Schritt S120 berechnete erforderliche Antriebsdrehmoment zu erfüllen, und Schritt S140 des endgültige Berechnens der Antriebsmodusdaten erfasst werden.
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In diesem Fall, wie in 5 illustriert, kann Schritt S110 Schritt S111 beinhalten, in welchem die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 die Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information zum aktuellen Zeitpunkt und die Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation zu einem vergangenen Zeitpunkt entsprechend dem aktuellen Zeitpunkt sammelt, Schritt S112, in welchem die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 Ausreißer als ein Maß der Dispersion der gesammelten Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information und Verkehrsgeschwindigkeits-Verlaufsinformation entfernt, und Schritt S113, in welchem die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 als das Verkehrsgeschwindigkeitsprofil einen Durchschnittswert der Echtzeit-Verkehrsgeschwindigkeits-Information und von Verkehrsgeschwindigkeit-Verlaufsinformation, aus welchem die Ausreißer entfernt sind, berechnet. Weiterhin kann Schritt S120 einen Prozess beinhalten, in welchem die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 das erforderliche Antriebsdrehmoment durch Anwenden des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils und des Batterie-SOC auf den Fahrzeugdynamik-Algorithmus berechnet, kann Schritt S130 einen Prozess beinhalten, in welchem die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 das Leistungs-Distributions-Verhältnis, an welchem die Kraftstoffeffizienz maximiert ist, aus der Vielzahl von Leistungs-Distributions-Verhältnissen, die das in Schritt S120 berechnete erforderliche Antriebsdrehmoment erfüllen kann, durch einen vorbestimmten dynamischen Algorithmus, und kann Schritt S140 einen Prozess beinhalten, in welchem die Antriebsmodusdaten-Recheneinheit 100 die Antriebsmodusdaten in Form des Schwellenwerts des Verkehrsgeschwindigkeitsprofils, des Schwellenwerts des Batterie-SOC und des Schwellenwerts der benötigten Antriebsleistung berechnet, die als Referenzwerte dienen, bei welchen der Antriebsmodus des Fahrzeugs umgeschaltet wird.
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Dann bestimmt die Antriebssteuereinheit 200 den Antriebsmodus des Fahrzeugs durch Anwenden der Fahrerbedingung des Fahrzeugs auf die im Schritt S100 erfassten Antriebsmodusdaten im Schritt S200. Im Schritt S200 kann die Antriebssteuereinheit 200 den Antriebsmodus des Fahrzeugs durch Anwenden der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, des Batterie-SOC und des durch den Fahrer angeforderten erforderlichen Antriebsdrehmoments als die Fahrerbedingung des Fahrzeugs, auf die Antriebsmodusdaten bestimmen.
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Dann steuert im Schritt S300 die Antriebssteuereinheit 200 das Fahrzeug, um zum Ziel zu fahren, gemäß dem im Schritt S200 bestimmten Antriebsmodus.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das Fahrzeugsteuerverfahren das Berechnen der Antriebsmodusdaten beinhalten, in welchen das Leistungs-Distributions-Verhältnis des Motordrehmoments des Antriebsmotors zum Maschinendrehmoment der Maschine wiedergespiegelt wird, basierend auf Verkehrsinformation zum Ziel, aktives Entscheiden des Antriebsmodus des Hybridfahrzeugs durch Anwenden der Fahrbedingung des Fahrzeugs auf die berechneten Antriebsmodusdaten und Steuern des Fahrzeugs entsprechend dem bestimmten Antriebsmodus. Daher kann der Antriebsmodus des Fahrzeugs für die aktuelle Fahrerbedingung optimiert werden, was es ermöglicht, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern.
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Die in dieser Spezifikation beschriebenen Ausführungsformen können beispielsweise mit einem Verfahren oder Prozess, einer Vorrichtung, einem Software-Programm, einem Datenstrom oder einem Signal implementiert werden Obwohl ein Merkmal nur in einem einzelnen Kontext diskutiert wird (beispielsweise nur in einem Verfahren diskutiert wird), kann das diskutierte Merkmal in einem anderen Typ (beispielsweise Einrichtung oder Programm) implementiert werden. Eine Einrichtung kann in geeigneter Hardware, Software oder Firmware implementiert werden. Das Verfahren kann in einer Vorrichtung implementiert werden, wie etwa einem Prozessor, der sich allgemein auf eine Bearbeitungsvorrichtung bezieht, die einen Computer, einen Mikroprozessor, eine integrierte Schaltung oder eine programmierte Logikvorrichtung beispielsweise beinhaltet. Der Prozessor enthält auch eine Kommunikationsvorrichtung oder andere Vorrichtung, die Informationskommunikation zwischen Endanwendern erleichtert. Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung für illustrative Zwecke offenbart worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Austäusche möglich sind, ohne vom Schutzumfang und Geist der Offenbarung, wie in den angehängten Ansprüchen definiert, abzuweichen. Somit sollte der wahre technische Umfang der Offenbarung durch die nachfolgenden Ansprüche definiert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 1020200093875 [0001]
- KR 1020170070629 A [0005]
