RU2779976C2 - Vehicle operation method - Google Patents

Abstract

FIELD: vehicle operation.

SUBSTANCE: group of inventions relates to a method for operation of a vehicle with a recuperative device and a vehicle with a control unit, implementing this method. The method includes: organization of a recuperation mode, organization of a free running mode, selection of an operating mode, operation of a vehicle in the selected operating mode. The selection of the operating mode depends on the current distance between the vehicle and a vehicle following it at a specific time and/or a predicted driving situation, and it is determined based on a predicted distance between the vehicle and the vehicle following it.

EFFECT: increase in a cruising range of a vehicle is achieved.

13 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способу эксплуатации транспортного средства с тяговой аккумуляторной батареей для приведения транспортного средства в действие и с рекуперирующим устройством для зарядки тяговой аккумуляторной батареи путем рекуперации энергии. The invention relates to a method for operating a vehicle with a traction battery for driving the vehicle and with a recovery device for charging the traction battery by energy recovery.

Для увеличения запаса хода электрического транспортного средства в процессе эксплуатации транспортного средства энергия может быть восстановлена за счет рекуперации. Для этого генератор / рекуперирующее устройство транспортного средства может преобразовывать кинетическую энергию в электрическую энергию при замедлении транспортного средства и накапливать ее в тяговой аккумуляторной батарее транспортного средства.To increase the range of an electric vehicle during the operation of the vehicle, energy can be recovered through recovery. To this end, the vehicle's generator/recovery device can convert kinetic energy into electrical energy when the vehicle decelerates and store it in the vehicle's traction battery.

В DE 10 2012 224 170 A1 раскрывается устройство и способ для управления режимом движения транспортного средства в условиях свободного хода. Устройство может включать детектор скорости транспортного средства, оператора свободного хода и запаса хода и систему управления. Детектор скорости транспортного средства регистрирует текущую скорость транспортного средства, если от датчика положения педали акселератора и от датчика положения педали тормоза поступают нулевые сигналы. Оператор свободного хода и запаса хода определяет, возможен ли режим свободного хода, регистрируя текущее местоположение транспортного средства, дорожные условия и информацию о местонахождении, а также информацию о расстоянии между транспортными средствами, если текущая скорость транспортного средства равна определенной скорости или превышает ее. Система управления отключает электродвигатель в рамках реакции на определение, что режим свободного хода возможен, если расстояние между транспортным средством и движущимся перед ним транспортным средством равно заданному расстоянию или превышает его.DE 10 2012 224 170 A1 discloses a device and a method for controlling the driving mode of a vehicle in freewheeling conditions. The device may include a vehicle speed detector, a freewheel and range operator, and a control system. The vehicle speed detector detects the current vehicle speed when zero signals are received from the accelerator pedal position sensor and the brake pedal position sensor. The freewheel and range operator determines whether freewheeling is possible by recording the vehicle's current location, road conditions and location information, and distance information between vehicles if the current vehicle speed is equal to or greater than a certain speed. The control system turns off the motor in response to determining that the freewheeling mode is possible if the distance between the vehicle and the vehicle in front of it is equal to or greater than the predetermined distance.

В DE 11 2013 004 514 T5 раскрываются способ и система распознавания бесплатной энергии и использование бесплатной энергии в по меньшей мере одной системе транспортного средства. Способ включает моделирование по меньшей мере одного будущего профиля скорости на находящемся перед транспортным средством участке дороги на основе информации об этом участке дороги. Способ включает распознавание на основе по меньшей мере одного будущего профиля скорости доступности для транспортного средства бесплатной энергии на участке дороги. Доступная бесплатная энергия определяется как излишек энергии, которым транспортное средство располагает в моделируемом промежутке времени движения накатом и при моделируемом активном торможении, если за моделируемым промежутком времени движения накатом следует моделируемое активное торможение. Способ также включает использование доступной бесплатной энергии для пополнения заряда по меньшей мере одного накопителя энергии в по меньшей мере одной системе транспортного средства, получающей энергию от трансмиссии транспортного средства.DE 11 2013 004 514 T5 discloses a method and system for recognizing free energy and using free energy in at least one vehicle system. The method includes modeling at least one future speed profile on a road section in front of the vehicle based on information about this road section. The method includes recognizing, based on at least one future speed profile, the availability of free energy for a vehicle on a road section. Available free energy is defined as the surplus of energy that the vehicle has in the simulated coast down time and during simulated active braking, if the simulated coast down time is followed by simulated active braking. The method also includes using available free energy to recharge at least one energy storage device in at least one vehicle system powered by a vehicle transmission.

Из US 2016/0052519 A1 известно описание оснащения электрического транспортного средства ручным переключателем свободного хода.US 2016/0052519 A1 describes equipping an electric vehicle with a manual freewheel switch.

В основе данного изобретения лежит задача создания улучшенного или альтернативного способа эксплуатации транспортного средства с тяговой аккумуляторной батареей и рекуперирующим устройством. В частности, должны быть увеличены запас хода и/или общая эффективность транспортного средства и/или учтены аспекты безопасности движения. The present invention is based on the task of providing an improved or alternative method of operating a vehicle with a traction battery and a recovery device. In particular, the driving range and/or overall efficiency of the vehicle must be increased and/or traffic safety aspects taken into account.

Поставленная задача решается за счет способа по независимому пункту формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты осуществления изобретения перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании.The problem is solved by the method according to the independent claim. Preferred additional embodiments of the invention are listed in the dependent claims and in the description.

Способ предполагает эксплуатацию транспортного средства с тяговой аккумуляторной батареей для приведения транспортного средства в действие и с рекуперирующим устройством для зарядки тяговой аккумуляторной батареи путем рекуперации энергии. Способ предполагает организацию режима рекуперации рекуперирующего устройства для зарядки тяговой аккумуляторной батареи. Способ предполагает организацию режима свободного хода транспортного средства без рекуперации рекуперирующим устройством. Способ предполагает выбор режима работы транспортного средства между режимами свободного хода и рекуперации в зависимости от (общего) баланса энергии и/или эксергии транспортного средства. Способ предполагает эксплуатацию транспортного средства в выбранном режиме работы.The method involves operating a vehicle with a traction battery for driving the vehicle and with a recovery device for charging the traction battery by energy recovery. The method involves the organization of the recuperation mode of the recuperative device for charging the traction battery. The method involves the organization of the mode of free running of the vehicle without recuperation by the recuperative device. The method involves selecting a vehicle operating mode between freewheeling and recuperation modes depending on the (total) balance of energy and/or exergy of the vehicle. The method involves the operation of the vehicle in the selected mode of operation.

Эксергия обозначает часть общей энергии системы, которая может быть потрачена на выполнение работы при переходе этой системы в состояние термодинамического (термического, механического и химического) равновесия с окружающей средой.Exergy refers to the part of the total energy of the system that can be spent on doing work when this system enters a state of thermodynamic (thermal, mechanical and chemical) equilibrium with the environment.

Способ обладает тем преимуществом, что из нескольких доступных режимов работы может быть выбран такой режим, который оценивается как энергетически наиболее целесообразный или как наиболее безопасный. Это позволяет выбирать, к примеру, режим рекуперации с большой степенью рекуперации, если требуется, предстоит или прогнозируется сильное замедление транспортного средства (например, дорожный затор впереди). Также возможен выбор, например, режима свободного хода, если на ровной дороге без подъема и спуска требуется минимальное замедление транспортного средства по причине отсутствия необходимости ненужного торможения транспортного средства, к примеру, на автомагистрали. Формирование баланса энергии и/или эксергии транспортного средства делает возможным выбор энергетически наиболее целесообразного режима работы. На основании баланса энергии и/или эксергии могут быть предсказаны значения энергии и/или эксергии для режима свободного хода и режима рекуперации. После этого может быть выбран, например, лучший с точки зрения энергии режим работы.The method has the advantage that from among the several available modes of operation one can choose the one that is evaluated as energetically the most expedient or as the safest. This makes it possible to select, for example, a regeneration mode with a large degree of regeneration, if a strong deceleration of the vehicle is required, imminent or predicted (eg traffic jam ahead). It is also possible to select, for example, a freewheeling mode, if on a flat road without uphill and downhill, a minimum deceleration of the vehicle is required due to the lack of need for unnecessary braking of the vehicle, for example, on a motorway. Formation of the balance of energy and/or exergy of the vehicle makes it possible to choose the most energetically expedient mode of operation. Based on the energy and/or exergy balance, the energy and/or exergy values for the freewheel mode and the regen mode can be predicted. After that, for example, the best operating mode in terms of energy can be selected.

В частности, способ может быть предназначен для эксплуатации транспортного средства в условиях свободного хода без приведения в действие акселератора транспортного средства и тормоза транспортного средства.In particular, the method may be designed to operate the vehicle in freewheeling conditions without actuating the vehicle's accelerator and vehicle brake.

Предпочтительно, чтобы в режиме свободного хода можно было отключить рекуперирующее устройство и/или сцепление в трансмиссии для уменьшения сопротивления. Сцепление может быть, например, расположено между электроприводом (например, электродвигателем) транспортного средства и колесом транспортного средства с использованием приводного соединения.Preferably, in the freewheel mode, the recuperator and/or clutch in the transmission can be disengaged to reduce drag. The clutch may, for example, be located between the electric drive (eg, electric motor) of the vehicle and the wheel of the vehicle using a drive connection.

Например, рекуперирующее устройство может быть частью электропривода транспортного средства, включающего по меньшей мере один электрический мотор-генератор.For example, the recovery device may be part of a vehicle electric drive including at least one electric motor-generator.

В дополнительном варианте осуществления изобретения баланс энергии и/или эксергии транспортного средства включает данные транспортного средства и данные о климатических условиях окружающей среды. Данные транспортного средства могут включать значение скорости транспортного средства, ускорения транспортного средства и массы транспортного средства в конкретный момент времени. Данные о климатических условиях окружающей среды могут включать значения температуры окружающей среды, инсоляции, направление и силу ветра.In a further embodiment of the invention, the energy and/or exergy balance of the vehicle includes vehicle data and environmental climate data. The vehicle data may include a value of vehicle speed, vehicle acceleration, and vehicle mass at a particular point in time. Environmental climatic data may include ambient temperature, insolation, wind direction and strength.

В одном из примеров осуществления изобретения выбор режима работы зависит от полученных данных об энергии свободного хода и/или эксергии свободного хода, а также от полученных данных об энергии рекуперации и/или об эксергии рекуперации.In one exemplary embodiment of the invention, the choice of operating mode depends on the obtained data on the energy of the free stroke and/or the exergy of the free stroke, as well as on the obtained data on the energy recovery and/or the exergy of the recovery.

В частности, выбор режима работы в зависимости от баланса энергии и/или эксергии может включать сравнение расчетной энергии и/или эксергии свободного хода с расчетной энергией и/или эксергией рекуперации.In particular, the choice of operating mode depending on the balance of energy and/or exergy may include comparing the calculated free running energy and/or exergy with the calculated recuperation energy and/or exergy.

В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения выбор режима работы зависит от текущей дорожной ситуации, в которой транспортное средство находится в конкретный момент времени, и/или от прогнозируемой дорожной ситуации, в которой будет находиться транспортное средство. Тем самым, например, в зависимости от баланса энергии и/или эксергии транспортного средства, текущей и прогнозируемой дорожной ситуации транспортного средства может быть выбран, в частности, с учетом энергетических аспектов, наиболее подходящий режим работы. При этом учитываются, в частности, условия замедления (например, дорожный затор, подъемы и т. д.) и условия ускорения (например, снижение плотности затора, спуск и т. д.). В результате при прогнозируемом замедлении может быть выбран, скорее, режим рекуперации, в то время как при прогнозируемом ускорении — скорее, режим свободного хода, чтобы избежать ненужного торможения транспортного средства.In the most preferred embodiment of the invention, the choice of operating mode depends on the current traffic situation in which the vehicle is at a particular time and/or on the predicted traffic situation in which the vehicle will be. Thus, for example, depending on the balance of energy and/or exergy of the vehicle, the current and predicted driving situation of the vehicle, the most suitable mode of operation can be selected, in particular taking into account energy aspects. This takes into account, in particular, deceleration conditions (e.g. traffic congestion, uphill gradients, etc.) and acceleration conditions (e.g. reduced traffic congestion, descents, etc.). As a result, during predicted deceleration, the regen mode may be selected rather, while during predicted acceleration, rather the freewheel mode can be selected to avoid unnecessary braking of the vehicle.

В одном из вариантов осуществления изобретения текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущего состояния дорожного движения и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемого состояния дорожного движения. Состояние дорожного движения может соотноситься с информацией о транспортном потоке, дорожном заторе, значениями расстояния между транспортными средствами, значениями скорости движущихся впереди транспортных средств и т. д. Эта информация может быть получена, например, через интерфейс связи транспортного средства. Также возможно, чтобы транспортное средство включало собственные системы и устройства регистрации по меньшей мере некоторых типов информации из перечисленных.In one embodiment of the invention, the current traffic situation is determined depending on the current traffic state and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted traffic state. The traffic state may be related to traffic information, traffic congestion, distance values between vehicles, speed values of vehicles ahead, etc. This information may be obtained, for example, via a communication interface of a vehicle. It is also possible for the vehicle to include its own systems and devices for recording at least some of the types of information listed.

В дополнительном варианте осуществления изобретения текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущей топологии дороги и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемой топологии дороги. Топология дороги может соотноситься с информацией о спуске, подъеме, прохождении, радиусе поворота, перекрестке и т. д. In a further embodiment of the invention, the current traffic situation is determined depending on the current road topology and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted road topology. The topology of the road can be related to information about the descent, ascent, passing, turning radius, intersection, etc.

В одном из вариантов осуществления изобретения текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущего расстояния между транспортным средством и следующим за ним транспортным средством в конкретный момент времени и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемого расстояния между транспортным средством и следующим за ним транспортным средством. Тем самым, при выборе подходящего режима работы могут учитываться соображения безопасности. Например, выбор энергетически предпочтительного в конкретной дорожной ситуации режима рекуперации транспортного средства может не происходить, если расстояние до следующего за ним транспортного средства слишком малое и, тем самым, существует опасность столкновения.In one of the embodiments of the invention, the current traffic situation is determined depending on the current distance between the vehicle and the following vehicle at a specific point in time and / or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted distance between the vehicle and the following vehicle. In this way, safety considerations can be taken into account when selecting the appropriate mode of operation. For example, the selection of the vehicle recuperation mode that is energetically preferable in a particular traffic situation may not occur if the distance to the following vehicle is too short and thus there is a risk of collision.

В дополнительном варианте осуществления изобретения текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущего расстояния между транспортным средством и движущимся перед ним транспортным средством в конкретный момент времени и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемого расстояния между транспортным средством и движущимся перед ним транспортным средством. Например, выбор энергетически предпочтительного в конкретной дорожной ситуации режима свободного хода транспортного средства может не происходить, если расстояние до движущегося перед ним транспортного средства слишком малое и, тем самым, существует опасность столкновения.In an additional embodiment of the invention, the current traffic situation is determined depending on the current distance between the vehicle and the vehicle moving in front of it at a specific point in time and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted distance between the vehicle and the vehicle moving in front of it. For example, the choice of the free-wheeling mode of the vehicle, which is energetically preferable in a particular road situation, may not occur if the distance to the vehicle moving in front of it is too small and, therefore, there is a risk of collision.

В одном из примеров осуществления изобретения текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от по меньшей мере одного действующего в конкретный момент времени правила дорожного движения и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от по меньшей мере одного прогнозируемого правила дорожного движения. По меньшей мере одно из правил дорожного движения может включать, например, ограничение максимальной скорости и право преимущественного проезда.In one exemplary embodiment of the invention, the current traffic situation is determined depending on at least one current traffic rule and/or the predicted traffic situation is determined depending on at least one predicted traffic rule. At least one of the traffic rules may include, for example, a maximum speed limit and a right of way.

В наиболее предпочтительном примере осуществления изобретения режим рекуперации выполнен с возможностью рекуперации разной величины, в частности, степени рекуперации, для зарядки тяговой аккумуляторной батареи. Предпочтительно, чтобы в этом случае рекуперация в режиме рекуперации (при выборе режима рекуперации в качестве режима работы) могла осуществляться в зависимости от баланса энергии транспортного средства, баланса эксергии транспортного средства, энергии свободного хода транспортного средства, эксергии свободного хода транспортного средства, энергии рекуперации транспортного средства, эксергии рекуперации транспортного средства, текущей и/или прогнозируемой дорожной ситуации, в которой находится транспортное средство, текущего и/или прогнозируемого состояния дорожного движения, текущего и/или прогнозируемого расстояния между транспортным средством и следующим за ним транспортным средством и/или текущего и/или прогнозируемого расстояния между транспортным средством движущимся перед ним транспортным средством. Целью может быть, например, получение максимальной кинетической энергии в прогнозируемом режиме торможения транспортного средства.In the most preferred embodiment of the invention, the recovery mode is configured to recover a different amount, in particular the degree of recovery, to charge the traction battery. Preferably, in this case, recovery in the recovery mode (when the recovery mode is selected as the operation mode) can be performed depending on the vehicle energy balance, vehicle exergy balance, vehicle free running energy, vehicle free running exergy, vehicle recovery energy vehicle, the recovery exergy of the vehicle, the current and/or predicted traffic situation in which the vehicle is located, the current and/or predicted state of traffic, the current and/or predicted distance between the vehicle and the following vehicle and/or the current and /or the predicted distance between the vehicle and the vehicle in front of it. The goal may be, for example, to obtain the maximum kinetic energy in the predicted braking behavior of the vehicle.

В дополнительном примере осуществления изобретения текущая топология дороги, в частности, наличие в конкретный момент времени спуска или подъема, регистрируется датчиком наклона транспортного средства.In an additional embodiment of the invention, the current topology of the road, in particular the presence of a descent or ascent at a particular point in time, is recorded by a vehicle inclination sensor.

Также возможно, чтобы текущее состояние дорожного движения, текущая топология дороги, текущее расстояние до следующего за транспортным средством транспортного средства и/или текущего расстояния до движущегося перед транспортным средством транспортного средства регистрировались системой камер транспортного средства. Система распознавания образов, связанная с системой камер, позволяет получать необходимую информацию по записям системы камер, например, с помощью предварительно заданных алгоритмов распознавания образов. It is also possible that the current traffic state, the current road topology, the current distance to the vehicle following the vehicle and/or the current distance to the vehicle in front of the vehicle are recorded by the vehicle's camera system. The image recognition system associated with the camera system makes it possible to obtain the necessary information from the records of the camera system, for example, using predefined image recognition algorithms.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения выбор режима работы осуществляется предиктивной системой, в частности, предназначенной для прогнозирования будущего состояния дорожного движения, будущей топологии дороги и/или по меньшей мере одного из правил дорожного движения, которое будет действовать.In a preferred embodiment of the invention, the selection of the operating mode is carried out by a predictive system, in particular for predicting the future traffic state, the future road topology and/or at least one of the traffic rules that will be in effect.

В дополнительном варианте осуществления изобретения предиктивная система является самообучающейся или несамообучающейся. In a further embodiment of the invention, the predictive system is self-learning or non-self-learning.

В дополнительном варианте осуществления изобретения предиктивная система включает искусственную нейронную сеть.In a further embodiment of the invention, the predictive system includes an artificial neural network.

Например, также возможно, чтобы выбор режима работы зависел от степени износа транспортного средства. К примеру, тяговая аккумуляторная батарея транспортного средства уже может иметь такое количество циклов зарядки, которое превышает предварительно заданное предельное значение. В этом случае для сбережения тяговой аккумуляторной батареи можно, например, отказаться от короткой рекуперации и вместо нее выбрать режим свободного хода. For example, it is also possible for the selection of the operating mode to depend on the degree of wear of the vehicle. For example, a vehicle traction battery may already have a number of charge cycles that exceed a predetermined limit. In this case, in order to conserve the traction battery, for example, short recuperation can be omitted and freewheel mode can be selected instead.

В дополнительном примере осуществления изобретения выбор режима работы предполагает прогнозирование предстоящего маршрута следования транспортного средства с предстоящими условиями ускорения и/или замедления на предстоящем маршруте следования. Дополнительно производится определение (прогнозируемой) энергии свободного хода и/или эксергии свободного хода для прохождения прогнозируемого предстоящего маршрута следования и (прогнозируемой) энергии рекуперации и/или эксергии рекуперации для прохождения прогнозируемого предстоящего маршрута следования. Режим работы транспортного средства осуществляется в зависимости от полученных данных об энергии свободного хода и/или эксергии свободного хода, а также от полученных данных об энергии рекуперации и/или об эксергии рекуперации. In an additional exemplary embodiment of the invention, the selection of the operating mode involves predicting the upcoming route of the vehicle with the upcoming acceleration and/or deceleration conditions on the upcoming route. Additionally, the (predicted) free running energy and/or free running exergy for passing the predicted upcoming route and the (predicted) recovery energy and/or recovery exergy for passing the predicted upcoming route are determined. The mode of operation of the vehicle is carried out depending on the obtained data on the free running energy and/or free running exergy, as well as on the received data on the recovery energy and/or recovery exergy.

В частности, прогнозирование предстоящих условий ускорения и/или замедления на предстоящем маршруте следования может выполняться в зависимости от состояния дорожного движения, топологии дороги, по меньшей мере одного правила дорожного движения, расстояния до движущегося впереди транспортного средства и/или расстояния до движущегося позади транспортного средства. In particular, prediction of upcoming acceleration and/or deceleration conditions on the upcoming route may be performed depending on the traffic condition, the road topology, at least one traffic rule, the distance to the vehicle ahead and/or the distance to the vehicle behind. .

Предпочтительно, чтобы энергия свободного хода и энергия рекуперации могли быть определены на основе баланса энергии транспортного средства.Preferably, the free running energy and the regeneration energy can be determined based on the energy balance of the vehicle.

В частности, эксергия свободного хода и эксергия рекуперации могут быть определены на основе баланса эксергии транспортного средства. In particular, the free running exergy and the recovery exergy can be determined based on the balance of the vehicle exergy.

Предпочтительно, чтобы длина прогнозируемого предстоящего маршрута следования могла быть регулируемой и/или могла зависеть от текущей скорости транспортного средства. Preferably, the length of the predicted upcoming route may be adjustable and/or may depend on the current speed of the vehicle.

Изобретение также относится к транспортному средству, в частности, к транспортному средству хозяйственного назначения (например, автобусу или грузовому автомобилю) с блоком управления, выполненным для реализации способа в соответствии с приведенным здесь описанием.The invention also relates to a vehicle, in particular to a utility vehicle (for example, a bus or a truck) with a control unit designed to implement the method in accordance with the description given here.

Транспортное средство может быть выполнено, в частности, в виде гибридного электрического транспортного средства, электрического транспортного средства или транспортного средства с топливными элементами.The vehicle may be in particular a hybrid electric vehicle, an electric vehicle or a fuel cell vehicle.

Употребляемый в данном описании термин «блок управления» относится к электронному устройству, которое в зависимости от конструкции может выполнять функции управления и/или регулирования.As used herein, the term "control unit" refers to an electronic device which, depending on its design, can perform control and/or regulation functions.

Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения можно комбинировать друг с другом в любом сочетании. Другие детали и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж. На нем показаноThe preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with each other in any combination. Other details and advantages of this invention are described below with reference to the accompanying drawing. It shows

Фиг. 1. Схематическое изображение транспортного средства согласно данному раскрытию.Fig. 1. A schematic representation of a vehicle according to this disclosure.

На фиг. 1 транспортное средство 10 для исполнения раскрытого здесь способа схематически показано в виде прямоугольника. Транспортным средством 10 может быть, например, легковой автомобиль или транспортное средство хозяйственного назначения, к примеру, автобус или грузовой автомобиль.In FIG. 1, a vehicle 10 for carrying out the method disclosed herein is schematically shown as a rectangle. The vehicle 10 may be, for example, a passenger car or a utility vehicle, such as a bus or a truck.

Транспортное средство 10 включает электропривод 12, тяговую аккумуляторную батарею 14, сцепление 16, приводные колеса 18 и блок 20 управления.The vehicle 10 includes an electric drive 12, a traction battery 14, a clutch 16, drive wheels 18 and a control unit 20.

Электропривод 12 может быть единственным приводом транспортного средства 10. Иными словами, это транспортное средство 10 может быть чисто электрическим транспортным средством (англ. BEV – battery electric vehicle – электрическое транспортное средство с аккумуляторным источником питания). Тем не менее, также возможно, чтобы электропривод 12 был лишь одним из нескольких приводов транспортного средства 10. Например, это транспортное средство 10 может быть гибридным электрическим транспортным средством (англ. HEV – hybrid electric vehicle – гибридное электрическое транспортное средство), дополнительно включающим двигатель внутреннего сгорания (не изображен) для приведения в движение колес 18.The electric drive 12 may be the only drive of the vehicle 10. In other words, this vehicle 10 may be a pure electric vehicle (BEV - battery electric vehicle). However, it is also possible for the electric drive 12 to be just one of several drives of the vehicle 10. For example, this vehicle 10 could be a hybrid electric vehicle (HEV) further including a motor internal combustion (not shown) to drive the wheels 18.

Электропривод 12 электрически соединен с тяговой аккумуляторной батареей 14. Тяговая аккумуляторная батарея 14 предоставляет электрическую энергию, необходимую для приведения в действие электропривода 12. Электропривод 12 также может использоваться в качестве генератора для зарядки тяговой аккумуляторной батареи 14. В некоторых примерах осуществления изобретения, например, у чисто электрических транспортных средств или у так называемого подзаряжаемого гибридного электротранспорта (англ. PHEV – plug-in hybrid electric vehicle – ПГЭТ) тяговая аккумуляторная батарея 14 может иметь возможность дополнительной зарядки от внешнего источника посредством электрического подключения на транспортном средстве 10.Motor drive 12 is electrically coupled to traction battery 14. Traction battery 14 provides the electrical power needed to power drive 12. Motor drive 12 can also be used as a generator to charge traction battery 14. In some embodiments, such as In purely electric vehicles or in the so-called plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), the traction battery 14 can be additionally charged from an external source by means of an electrical connection on the vehicle 10.

Электропривод 12 может включать один или несколько электродвигателей. Электродвигатель или электродвигатели, к примеру, могут быть установлены внутри транспортного средства 10 или могут быть выполнены в виде мотор-колес в колесах 18. Колеса 18 могут представлять собой приводные колеса переднего моста и/или приводные колеса заднего моста транспортного средства 10.Electric drive 12 may include one or more electric motors. The electric motor or electric motors, for example, may be installed inside the vehicle 10 or may be made in the form of motor wheels in the wheels 18. The wheels 18 may be front axle drive wheels and/or rear axle drive wheels of the vehicle 10.

Для приведения транспортного средства 10 в движение тяговая аккумуляторная батарея 14 снабжает электропривод 12 электрической энергией. Электропривод 12 преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию и, тем самым, приводит в движение колеса 18 через включенное сцепление 16.To drive the vehicle 10, the traction battery 14 supplies the electric drive 12 with electrical energy. The electric drive 12 converts electrical energy into kinetic energy and thereby sets the wheels 18 in motion through the engaged clutch 16.

Как уже упоминалось, электропривод 12 может эксплуатироваться в режиме рекуперации для зарядки тяговой аккумуляторной батареи 14. В режиме рекуперации кинетическая энергия, поступающая от колес 18 через включенное сцепление 16, преобразуется в электрическую энергию. Тем самым, электропривод 12 может выступать в роли рекуперирующего устройства для восстановления энергии.As already mentioned, the electric drive 12 can be operated in a regen mode to charge the traction battery 14. In the regen mode, the kinetic energy coming from the wheels 18 through the engaged clutch 16 is converted into electrical energy. Thus, the electric drive 12 can act as a regenerative device for energy recovery.

Предпочтительно, чтобы режим рекуперации представлял собой не неизменный процесс, а изменяемый, с разной степенью рекуперации. Например, режим рекуперации может быть выполнен со значениями степени рекуперации 10 %, 20 %, 30 % и 40 %. Например, в одном из режимов рекуперации 10 % доступной кинетической энергии преобразуется в электрическую энергию для зарядки тяговой аккумуляторной батареи 14. Разная степень рекуперации может быть реализована, например, за счет настройки сцепления 16. Сцепление 16 может быть выполнено, например, в виде вискомуфты.Preferably, the recovery mode is not a fixed process, but a variable one, with varying degrees of recovery. For example, regen mode can be executed with regen rate values of 10%, 20%, 30%, and 40%. For example, in one of the recovery modes, 10% of the available kinetic energy is converted into electrical energy to charge the traction battery 14. Different degrees of recovery can be realized, for example, by adjusting the clutch 16. The clutch 16 can be made, for example, in the form of a viscous coupling.

Транспортное средство 10 дополнительно может эксплуатироваться в режиме свободного хода. В режиме свободного хода рекуперации не происходит. В режиме свободного хода тяговая аккумуляторная батарея 14 не заряжается. В режиме свободного хода в трансмиссии транспортного средства 10 может присутствовать минимально возможное сопротивление, так что транспортное средство 10 имеет возможность двигаться накатом без привода на максимально возможное расстояние. Например, режим свободного хода может быть реализован в виде движения с отключенным сцеплением 16. В качестве альтернативы или дополнительно режим свободного хода может быть реализован, например, в виде движения с отключенным электроприводом 12.The vehicle 10 can additionally be operated in freewheeling mode. There is no regeneration in freewheel mode. In the freewheeling mode, the traction battery 14 is not charged. In the freewheel mode, the transmission of the vehicle 10 may have as little resistance as possible so that the vehicle 10 is able to coast unpowered for the maximum possible distance. For example, the freewheel mode can be implemented as a movement with the clutch 16 disengaged. Alternatively or additionally, the freewheel mode can be implemented, for example, as a movement with the electric drive 12 disabled.

Блок 20 управления управляет работой электропривода 12, тяговой аккумуляторной батареи 14 и сцепления 16. Для управления этой работой блок 20 управления может получать информацию от разных устройств и систем транспортного средства 10.The control unit 20 controls the operation of the electric drive 12, the traction battery 14 and the clutch 16. To control this operation, the control unit 20 can receive information from various devices and systems of the vehicle 10.

Например, блок 20 управления может быть соединен линиями связи с системой 22 определения местоположения, навигационной системой 24, интерфейсом 26 связи, системой 28 камер, системой 30 датчиков расстояния, датчиком 32 наклона и другими устройствами 34. Линии связи могут быть выполнены в виде беспроводного или проводного соединения.For example, the control unit 20 may be connected by communication lines to a location system 22, a navigation system 24, a communication interface 26, a camera system 28, a distance sensor system 30, an inclination sensor 32, and other devices 34. The communication lines may be in the form of a wireless or wired connection.

Система 22 определения местоположения может иметь вид, например, GPS-устройства (англ. global positioning system – система глобального позиционирования). С помощью системы 22 определения местоположения может определяться текущее местоположение транспортного средства 10 с последующей передачей этой информации в блок 20 управления. The location system 22 may take the form of, for example, a GPS device (global positioning system). With the help of the positioning system 22, the current location of the vehicle 10 can be determined, with the subsequent transmission of this information to the control unit 20.

Навигационная система 24 позволяет планировать, контролировать и прогнозировать маршрут следования транспортного средства 10 на основе полученных от системы 22 определения местоположения данных о местоположении транспортного средства 10. Например, в запоминающем устройстве навигационной системы 24 может храниться информация о транспортной сети (улицы, названия улиц, перекрестки и т. д.), топологии дорог (спуск, подъем, радиус поворота и т. д.) и правилах дорожного движения (ограничение максимальной скорости, право преимущественного проезда и т. д.). Также возможно, чтобы по меньшей мере некоторая информация поступала извне через интерфейс 26 связи транспортного средства. В частности, через интерфейс 26 связи также может поступать информация о состоянии дорожного движения (дорожный затор, транспортный поток, средняя скорость и т. д.).The navigation system 24 allows planning, monitoring and predicting the route of the vehicle 10 based on the location data received from the positioning system 22 about the location of the vehicle 10. For example, information about the transport network (streets, street names, intersections etc.), road topology (downhill, uphill, turning radius, etc.) and traffic rules (maximum speed limit, right of way, etc.). It is also possible that at least some of the information comes from outside via the communication interface 26 of the vehicle. In particular, traffic information (traffic congestion, traffic flow, average speed, etc.) can also be received via the communication interface 26 .

Через интерфейс 26 связи может поступать другая информация, например, об окружающих климатических условиях (температура окружающей среды, влажность окружающей среды, инсоляция, дождь, ветер и т. д.).Other information such as ambient climatic conditions (ambient temperature, ambient humidity, insolation, rain, wind, etc.) can be received via the communication interface 26 .

Система 28 камер может регистрировать визуальную составляющую окружающего пространства перед транспортным средством 10, рядом с ним и/или за транспортным средством 10. Созданные системой 28 камер записи окружающего пространства транспортного средства 10 могут передаваться в систему распознавания образов, где происходит их анализ. В частности, система распознавания образов может быть предназначена для определения состояния дорожного движения, топологии дороги, расстояния до движущегося позади и/или впереди транспортного средства.The camera system 28 can capture the visual component of the surroundings in front of, next to, and/or behind the vehicle 10. The recordings of the surroundings of the vehicle 10 created by the camera system 28 can be transmitted to a pattern recognition system where they are analyzed. In particular, the pattern recognition system may be designed to determine the state of traffic, the topology of the road, the distance to the vehicle moving behind and/or in front.

Например, также возможно, чтобы расстояние до движущегося впереди и/или позади транспортного средства определялось с помощью системы 30 датчиков расстояния. Система 30 датчиков расстояния может представлять собой, например, лидар (англ. light detection and ranging – обнаружение и определение дальности лазерным локатором) или радар.For example, it is also possible for the distance to the vehicle ahead and/or behind to be determined using the distance sensor system 30 . The distance sensor system 30 can be, for example, a lidar (light detection and ranging) or a radar.

Также возможно, чтобы наличие, к примеру, подъема или спуска на дороге регистрировалось с помощью датчика 32 наклона.It is also possible for the presence of, for example, an uphill or downhill slope on the road to be detected by the tilt sensor 32 .

В других примерах осуществления изобретения для регистрации внутренних или внешних параметров транспортного средства 10 могут быть предусмотрены только некоторые устройства 22–32 и/или дополнительные устройства 34. Внутренние или внешние параметры могут быть значимыми для эксплуатации транспортного средства в режиме свободного хода и режиме рекуперации.In other embodiments of the invention, only some devices 22-32 and/or additional devices 34 may be provided for recording internal or external parameters of the vehicle 10. Internal or external parameters may be significant for the operation of the vehicle in freewheeling mode and recuperation mode.

Если, например, водитель транспортного средства 10 больше не приводит в действие педаль акселератора (не изображена) транспортного средства 10, то транспортное средство 10 продолжает работать либо в режиме свободного хода, либо в режиме рекуперации. За счет выбора одного из режимов, подходящего к соответствующей дорожной ситуации, может быть увеличен запас хода транспортного средства 10.If, for example, the driver of the vehicle 10 no longer actuates the accelerator pedal (not shown) of the vehicle 10, then the vehicle 10 continues to operate in either freewheel or regen mode. By selecting one of the modes suitable for the respective driving situation, the driving range of the vehicle 10 can be increased.

В частности, здесь предлагается выбирать в каждом случае тот режим из доступных режимов, который наилучшим образом соответствует текущей дорожной ситуации с точки зрения энергии.In particular, it is proposed here to select in each case the mode from the available modes that best suits the current driving situation in terms of energy.

Для определения, какой из доступных режимов работы наилучшим образом соответствует текущей дорожной ситуации с точки зрения энергии, может учитываться баланс энергии и/или баланс эксергии транспортного средства 10. Баланс энергии и баланс эксергии могут включать данные о транспортном средстве и данные об окружающей среде. Данные о транспортном средстве могут включать, например, вес транспортного средства, массу транспортного средства, скорость транспортного средства и ускорение транспортного средства. Данные об окружающей среде могут включать значения температуры окружающей среды, инсоляции, силу и направление ветра. The energy balance and/or exergy balance of the vehicle 10 may be taken into account to determine which of the available operating modes best suits the current driving situation in terms of energy. The energy balance and exergy balance may include vehicle data and environmental data. The vehicle data may include, for example, vehicle weight, vehicle mass, vehicle speed, and vehicle acceleration. Environmental data can include ambient temperature, insolation, wind strength and direction.

Баланс энергии и эксергии основан на первом и втором началах термодинамики с учетом температуры окружающей среды. В балансе энергии и эксергии учитываются все потоки энергии и эксергии системы/подсистемы, по которым этот баланс составляется. Для общей системы (транспортного средства) и/или значимых подсистем общей системы (транспортного средства) может быть определена балансовая зона. По балансу эксергии производится качественная и количественная оценка доступной энергии. Это позволяет оптимальным образом адаптировать функции свободного хода и рекуперации к локальным и текущим граничным условиям.The balance of energy and exergy is based on the first and second laws of thermodynamics, taking into account the ambient temperature. The balance of energy and exergy takes into account all the energy and exergy flows of the system/subsystem for which this balance is compiled. For the general system (vehicle) and/or significant subsystems of the general system (vehicle), a balance zone can be determined. According to the balance of exergy, a qualitative and quantitative assessment of the available energy is made. This allows the freewheel and regen functions to be optimally adapted to the local and current boundary conditions.

Например, баланс энергии согласно первому началу термодинамики может быть составлен следующим образом.For example, the energy balance according to the first law of thermodynamics can be drawn up as follows.

Где:Where:

- тепловой поток

- heat flow

P - мощностьP - power

- массовый поток

- mass flow

- удельная энтальпия

- specific enthalpy

- скорость

- speed

- высота

- height

- ускорение свободного падения

- acceleration of gravity

Тепловой поток, в частности, относится к отдаваемому и/или получаемому суммарному тепловому потоку в анализируемой балансовой зоне. Здесь может учитываться, например, влияние температуры окружающей среды, инсоляции и кондиционера. Массовый поток относится к подводимым и отводимым массовым потокам в транспортном средстве, например, к массовому потоку тормозной жидкости и массовому потоку охлаждающего воздуха. Удельная энтальпия предназначена для учета значений теплоемкости и температуры массовых потоков. Кроме того, могут быть учтены значения скорости и положения массовых потоков транспортного средства по высоте.The heat flow, in particular, refers to the given and/or received total heat flow in the analyzed balance zone. Here, for example, the influence of ambient temperature, insolation and air conditioning can be taken into account. Mass flow refers to input and output mass flows in a vehicle, such as brake fluid mass flow and cooling air mass flow. Specific enthalpy is designed to take into account the values of heat capacity and temperature of mass flows. In addition, the values of the speed and position of the mass flows of the vehicle in height can be taken into account.

Баланс эксергии может быть составлен, например, следующим образом.The exergy balance can be drawn up, for example, as follows.

Где:Where:

- подводимый поток эксергии

- supplied exergy flow

- отводимый поток эксергии

- discharged exergy flow

- прирост энергии системы

- increase in energy of the system

- прирост энергии внешнего источника тепла

- increase in energy of an external heat source

- мощность

- power

- внутренние потери эксергии

- internal exergy loss

Прирост энергии системы относится к приросту энергии транспортного средства в балансовой зоне. Прирост энергии внешнего источника тепла относится к окружающей среде транспортного средства. Внутренние потери эксергии учитывают потери за счет необратимостей.System energy gain refers to the vehicle energy gain in the balance zone. The energy gain of the external heat source is related to the environment of the vehicle. Internal exergy losses take into account losses due to irreversibility.

Подводимый поток эксергии и отводимый поток эксергии в каждом случае представляют собой сумму подводимого или, соответственно, отводимого потока кинетической, потенциальной и тепловой эксергии.The supplied exergy flux and the withdrawn exergy flux in each case are the sum of the supplied or, respectively, the discharged flow of kinetic, potential and thermal exergy.

Где:Where:

- поток кинетической эксергии

- kinetic exergy flow

- поток потенциальной эксергии

- potential exergy flux

- поток тепловой эксергии

- thermal exergy flow

Баланс энергии и баланс эксергии транспортного средства 10 может составлять блок 20 управления. Для этого блок 20 управления может получать соответствующую информацию от устройств 22–34 и/или обращаться к информации, сохраненной в запоминающем устройстве блока 20 управления.The energy balance and the exergy balance of the vehicle 10 may constitute the control unit 20 . To do this, the control unit 20 can receive relevant information from the devices 22-34 and/or access information stored in the memory device of the control unit 20.

С помощью навигационной системы 24 может прогнозироваться (оцениваться) предстоящий маршрут следования транспортного средства 10. Например, предстоящий маршрут следования может быть определен с помощью составленного навигационной системой 24 маршрута к заданному пункту назначения. Также возможно, чтобы навигационная система 24 контролировала движение транспортного средства 10 и оценивала вероятный предстоящий маршрут следования. Учитываемая данным способом длина предстоящего маршрута следования может находиться в диапазоне, например, до 500 м, 1 кг или более. Возможно, чтобы учитываемую длину предстоящего маршрута следования мог настраивать пользователь и чтобы, в частности, она зависела от текущей скорости транспортного средства 10. Чем выше скорость транспортного средства 10, тем больше учитываемая длина предстоящего маршрута следования.Using the navigation system 24 can predict (estimate) the upcoming route of the vehicle 10. For example, the upcoming route can be determined using the route compiled by the navigation system 24 to a given destination. It is also possible for the navigation system 24 to monitor the movement of the vehicle 10 and estimate the likely route ahead. The length of the upcoming route taken into account in this way can be in the range, for example, up to 500 m, 1 kg or more. It is possible that the considered length of the upcoming route can be adjusted by the user and that, in particular, it depends on the current speed of the vehicle 10. The higher the speed of the vehicle 10, the greater the considered length of the upcoming route.

На основании составленного баланса энергии или эксергии транспортного средства 10 блок 20 управления может впоследствии определять энергию или эксергию свободного хода, а также энергию или эксергию рекуперации на предстоящем маршруте следования в соответствии с установленной длиной. Для этого в зависимости от варианта исполнения способа для расчета может использоваться разная информация о текущей и будущей дорожной ситуации транспортного средства 10. Based on the balance of energy or exergy of the vehicle 10, the control unit 20 can subsequently determine the freewheeling energy or exergy as well as the recovery energy or exergy on the forthcoming route according to the set length. To do this, depending on the version of the method, different information about the current and future traffic situation of the vehicle 10 can be used for calculation.

В частности, для расчета энергии и эксергии свободного хода, а также энергии и эксергии рекуперации, может учитываться информация о текущей и прогнозируемой (будущей) дорожной ситуации. Для этого на предстоящем маршруте следования учитываются, в частности, будущие условия ускорения и/или замедления. In particular, to calculate the energy and exergy of free running, as well as the energy and exergy of recuperation, information about the current and predicted (future) traffic situation can be taken into account. To this end, future acceleration and/or deceleration conditions are taken into account in particular on the route ahead.

В текущей дорожной ситуации и будущей дорожной ситуации транспортного средства могут учитываться, к примеру, текущее состояние дорожного движения и прогнозируемое будущее состояние дорожного движения в пределах прогнозируемого предстоящего маршрута следования, а также текущая топология дороги и прогнозируемая будущая топология дороги в пределах прогнозируемого предстоящего маршрута следования.The current traffic situation and the future traffic situation of the vehicle may take into account, for example, the current traffic state and the predicted future traffic state within the predicted upcoming route, as well as the current road topology and the predicted future road topology within the predicted upcoming route.

На основании баланса энергии можно, например, принять следующее:Based on the energy balance, for example, the following can be assumed:

Где:

Where:

сопротивление энергии подъема транспортного средства

vehicle lifting energy resistance

сопротивление энергии трения

friction energy resistance

Сопротивление энергии подъема учитывает сопротивление транспортного средства при движении по подъему или, соответственно, по спуску. Сопротивление энергии трения учитывает, например, сопротивление воздуха транспортного средства и сопротивление качению транспортного средства при движении накатом по асфальту и т. д.The lift energy resistance takes into account the resistance of the vehicle when driving uphill or downhill respectively. The frictional energy resistance takes into account, for example, the air resistance of the vehicle and the rolling resistance of the vehicle when coasting on asphalt, etc.

Сопротивление энергии подъема может быть выражено следующим образом.Lift energy resistance can be expressed as follows.

Где:Where:

- масса транспортного средства

- vehicle weight

- ускорение свободного падения

- acceleration of gravity

угол подъема или, соответственно, спуска

angle of ascent or descent respectively

- скорость транспортного средства

- vehicle speed

При торможении до полной остановки сопротивление энергии трения рассчитывается как разность кинетической энергии при текущей скорости транспортного средства и кинетической энергии при торможении до полной остановки.When braking to a complete stop, the frictional energy resistance is calculated as the difference between the kinetic energy at the current vehicle speed and the kinetic energy when braking to a complete stop.

При этом:Wherein:

Где:Where:

- сопротивление транспортного средства (например, сопротивление воздуха, сопротивление качению)

- vehicle resistance (e.g. air resistance, rolling resistance)

В этом случае возможная энергия рекуперации может быть рассчитана, например, следующим образом (пример приводится только для механической части без учета энтальпийных потоков сред для балансовой зоны).In this case, the possible recuperation energy can be calculated, for example, as follows (the example is given only for the mechanical part without taking into account the enthalpy flows of media for the balance zone).

Где:Where:

- коэффициент полезного действия рекуперации

- recovery efficiency

Энергия свободного хода может рассчитываться, например, следующим образом.The free running energy can be calculated, for example, as follows.

Где:Where:

F - (прогнозируемая) энергия свободного ходаF - (predicted) freewheel energy

M - масса транспортного средстваM - vehicle mass

G - ускорение свободного паденияG - free fall acceleration

α_{под. -} угол подъема или, соответственно, спускаα _{sub. -} angle of ascent or, respectively, descent

v₁ - начальная скорость транспортного средстваv ₁ - the initial speed of the vehicle

v_{2 -} (прогнозируемая) конечная скорость транспортного средстваv _{2 -} (predicted) final speed of the vehicle

На основании составленного примерного баланса эксергии может быть также рассчитана эксергия свободного хода и эксергия рекуперации.Based on the approximate exergy balance drawn up, the free running exergy and the recuperation exergy can also be calculated.

В этом случае для эксплуатации транспортного средства в условиях свободного хода (работа под влиянием парусности) без ожидаемого торможения правомерно то, что если энергия рекуперации на прогнозируемом участке меньше энергии функции свободного хода, если скорость транспортного средства остается неизменной, то реализуется функция свободного хода.In this case, for the operation of the vehicle in freewheeling conditions (work under the influence of windage) without the expected braking, it is legitimate that if the energy of recuperation in the predicted section is less than the energy of the freewheeling function, if the vehicle speed remains unchanged, then the freewheeling function is implemented.

Для работы в условиях так называемого движения с частыми остановками, напротив, может всегда включаться рекуперация без расхода энергии на привод при торможении. Степень рекуперации может быть выбрана таким образом, чтобы транспортное средство двигалось и тормозило (с рекуперацией) на пути из точки A в точку B (например, светофор) без дополнительного расхода энергии на привод.For operation in so-called stop-and-go traffic, on the other hand, regeneration can always be switched on without consuming drive energy during braking. The degree of regeneration can be chosen so that the vehicle moves and brakes (with regeneration) on the way from point A to point B (for example, a traffic light) without additional energy consumption for the drive.

Например, для прогнозируемого предстоящего маршрута следования в 1 км перед транспортным средством 10 на трассе, к примеру, автомагистрали или шоссе, отсутствуют дорожные заторы или иные препятствия, требующие торможения транспортного средства 10. В этом случае блок 20 управления может рассчитать, например, энергию и/или эксергию свободного хода, которая будет больше энергии и/или эксергии рекуперации. Следовательно, транспортное средство 10 может работать в режиме свободного хода, если ну будут задействованы педаль акселератора и тормоз.For example, for a predicted forthcoming route of 1 km in front of the vehicle 10 on a route such as a motorway or a highway, there are no traffic jams or other obstacles that require the vehicle 10 to brake. In this case, the control unit 20 can calculate, for example, energy and /or free running exergy, which will be greater than the energy and/or recuperation exergy. Therefore, the vehicle 10 can operate in a freewheel mode if the accelerator pedal and brake are applied.

В другом примере для прогнозируемого предстоящего маршрута следования в 500 м перед транспортным средством 10 на трассе обнаружен, в частности, предстоящий подъем транспортного средства 10. В этом случае блок 20 управления может, например, определить, что эксплуатация транспортного средства 10 в режиме рекуперации энергетически нецелесообразна, так как рекуперация дополнительно замедлит транспортное средство 10 перед подъемом. Вместо этого транспортное средство 10 может двигаться в режиме свободного хода.In another example, for a predicted upcoming route of 500 m in front of the vehicle 10, the upcoming rise of the vehicle 10 is detected on the track, for example. , since the recuperation will additionally slow down the vehicle 10 before lifting. Instead, the vehicle 10 may move in freewheel mode.

В дополнительном примере было обнаружено, что перед транспортным средством 10 образовался дорожный затор. В этом случае блок 20 управления может, например, определить, что работа транспортного средства 10 в режиме рекуперации энергетически более целесообразна, чем движение в режиме свободного хода. In an additional example, it was found that a traffic jam had formed in front of the vehicle 10. In this case, the control unit 20 may, for example, determine that the operation of the vehicle 10 in the recuperation mode is energetically more efficient than the movement in the freewheeling mode.

Предпочтительно, чтобы имелась возможность принятия во внимание действующих в конкретный момент правил дорожного движения и правил, которые будут действовать дальше. Например, перед транспортным средством 10 может быть обнаружен спуск, а транспортное средство 10 уже двигается с максимально разрешенной для данного участка маршрута скоростью. В такой ситуации блок 20 управления может определить, что эксплуатация транспортного средства 10 в режиме свободного хода энергетически нецелесообразна, так как водитель сам замедлит транспортное средство 10 при превышении максимально разрешенной скорости. Вместо этого для транспортного средства 10 может быть активирован соответствующий режим рекуперации, который, в частности, позволит транспортному средству 10 двигаться по спуску, в основном, без ускорения и замедления.Preferably, it is possible to take into account the rules of the road in force at a particular moment and the rules that will be in force further. For example, a slope may be detected in front of the vehicle 10 and the vehicle 10 is already moving at the maximum speed allowed for that section of the route. In such a situation, the control unit 20 may determine that it is not energetically feasible to operate the vehicle 10 in freewheeling mode, since the driver himself will slow down the vehicle 10 if the maximum permitted speed is exceeded. Instead, an appropriate regeneration mode can be activated for the vehicle 10 which, in particular, will allow the vehicle 10 to move downhill substantially without acceleration and deceleration.

Предпочтительно, чтобы существовала возможность принятия во внимание аспектов безопасности движения. Например, система 28 камер и/или система 30 датчиков расстояния могут определять расстояние до движущегося впереди и/или позади транспортного средства. Если расстояние до движущегося впереди транспортного средства слишком малое, к примеру, не достигает предельного значения расстояния в зависимости от скорости, то работа транспортного средства в режиме рекуперации более целесообразна из соображений безопасности движения, чем работа транспортного средства в режиме свободного хода. Если расстояние до движущегося позади транспортного средства слишком малое, к примеру, не достигает предельного значения расстояния в зависимости от скорости, то работа транспортного средства в режиме свободного хода более целесообразна из соображений безопасности движения.Preferably, it should be possible to take traffic safety aspects into account. For example, the camera system 28 and/or the distance sensor system 30 may determine the distance to a vehicle ahead and/or behind. If the distance to the vehicle in front is too short, for example below the limit value of the distance depending on the speed, then the operation of the vehicle in the recuperation mode is more expedient for reasons of traffic safety than the operation of the vehicle in the freewheeling mode. If the distance to the vehicle following behind is too short, for example below the speed-dependent distance limit, the freewheel operation of the vehicle is more appropriate for traffic safety reasons.

Если будет выбран режим рекуперации, то он дополнительно может быть адаптирован на основе имеющихся данных с учетом переменной степени рекуперации. Тем самым, может быть использована наиболее оптимальная рекуперация, например, особенно высокая степень рекуперации, если требуется или потребуется сильное замедление транспортного средства.If a recovery mode is chosen, it can additionally be adapted on the basis of available data, taking into account the variable degree of recovery. In this way, the most optimal regeneration can be used, for example a particularly high degree of regeneration, if a strong deceleration of the vehicle is required or required.

Например, переменная степень рекуперации может быть реализована за счет применения соответствующего сцепления, которое находится между рекуперирующим устройством и по меньшей мере одним колесом с сохранением приводного соединения. Это позволит регулировать разницу частоты вращения ведущих и ведомых элементов сцепления. Сцепление может представлять собой, например, вискомуфту.For example, a variable degree of recuperation can be realized by using an appropriate clutch that is located between the regenerator and at least one wheel while maintaining the drive connection. This will allow you to adjust the difference in the speed of the driving and driven clutch elements. The clutch may be, for example, a viscous coupling.

Как было описано выше, способ основан на применении предиктивной системы, с помощью которой предпринимаются попытки спрогнозировать дорожную ситуацию транспортного средства 10 в будущем, в частности, с учетом состояния дорожного движения и топологии дороги.As described above, the method is based on the use of a predictive system that attempts to predict the traffic situation of the vehicle 10 in the future, in particular, taking into account traffic conditions and road topology.

Также возможно, чтобы предиктивная система представляла собой самообущающуюся систему, основой которой является искусственная нейронная сеть. It is also possible that the predictive system is a self-learning system based on an artificial neural network.

За счет применения искусственной нейронной самообущающейся системы регулирования можно оптимизировать целевую функцию (целевая величина: свободный ход и/или рекуперация) и корректировать ее в определенном диапазоне с учетом возможной коррекции получения данных блоком управления. Through the use of an artificial neural self-learning control system, it is possible to optimize the target function (target value: free play and/or recuperation) and correct it within a certain range, taking into account the possible correction of data acquisition by the control unit.

Математическая взаимосвязь между значениями входных величин и выходных величин может определяться, например, в рамках корреляционного анализа при оптимизации целевой функции и использоваться для обучения искусственной нейронной сети, при этом целевая функция направлена на принятие решения по использованию режима свободного хода или режима рекуперации. The mathematical relationship between the values of the input values and the output values can be determined, for example, within the framework of a correlation analysis when optimizing the objective function and used to train an artificial neural network, while the objective function is aimed at deciding whether to use the freewheeling mode or the regeneration mode.

Несколько входных величин нейронной сети могут включать упомянутые здесь данные транспортного средства и данные окружающей среды. Дополнительно на основе корреляции между значениями входных величин и исходными значениями задаются узлы искусственной нейронной сети, при этомкорреляция определяется путем оптимизации суммарного энергопотребления транспортного средства с учетом принятия решения об использовании режима свободного хода или режима рекуперации.Several neural network inputs may include the vehicle data and environmental data mentioned here. Additionally, based on the correlation between the values of the input values and the initial values, the nodes of the artificial neural network are set, while the correlation is determined by optimizing the total energy consumption of the vehicle, taking into account the decision to use the freewheeling mode or the recuperation mode.

Нейронная сеть может включать структуру, адаптированную к конкретной проблеме. Ее параметры автоматически определяются конкретной корреляцией между значениями входных и выходных величин. Способы обучения и внедрения нейронной сети, как правило, известны техническим специалистам по системам автоматического регулирования и управления. A neural network may include a structure tailored to a specific problem. Its parameters are automatically determined by a specific correlation between the values of the input and output quantities. Methods for training and implementing a neural network are generally known to technicians in automatic regulation and control systems.

Следует подчеркнуть, что в рамках изобретения также существует возможность задавать в качестве функций, сохраненных в узлах нейронной сети в виде так называемых активирующих функций, корреляционную связь вместо корреляционной матрицы. Преимущество заключается в том, что промежуточные значения входных величин не интерполируются, а могут определяться при помощи сохраненных функций. It should be emphasized that within the scope of the invention it is also possible to define, as functions stored in the nodes of the neural network in the form of so-called activating functions, a correlation instead of a correlation matrix. The advantage is that the intermediate values of the input quantities are not interpolated, but can be determined using stored functions.

Данное изобретение не ограничивается предпочтительными примерами осуществления, которые были описаны выше. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых также будет использована идея данного изобретения, и поэтому такие варианты будут входить в пределы правовой охраны. В частности, данное изобретение претендует на защиту предмета и признаков из зависимых пунктов формулы изобретения вне зависимости от отсылки к соответствующим пунктам формулы. В частности, признаки независимого пункта 1 формулы изобретения могут быть раскрыты независимо друг от друга. Дополнительно признаки зависимых пунктов формулы изобретения раскрываются независимо от всех признаков независимого пункта 1 и, к примеру, независимо от признаков касательно организации режима рекуперации, организации режима свободного хода, выбора режима работы и эксплуатации транспортного средства из независимого пункта 1.The present invention is not limited to the preferred embodiments that have been described above. Moreover, many variations and modifications are possible in which the idea of this invention will also be used, and therefore such variations will be within the scope of legal protection. In particular, the present invention claims to protect the subject matter and features of the dependent claims, regardless of reference to the respective claims. In particular, the features of the independent claim 1 of the claims can be disclosed independently of each other. Additionally, the features of the dependent claims are disclosed independently of all the features of the independent claim 1 and, for example, regardless of the features regarding the organization of the recovery mode, the organization of the freewheel mode, the choice of the operating mode and operation of the vehicle from the independent claim 1.

Список номеров позицийPosition number list

10 Транспортное средство10 Vehicle

12 Электрический приводной узел (здесь также рекуперирующее устройство)12 Electric drive unit (here also a regenerative device)

14 Тяговая аккумуляторная батарея14 Traction battery

16 Сцепление16 Clutch

18 Колеса18 wheels

20 Блок управления20 Control unit

22 Система определения местоположения22 Positioning system

24 Навигационная система24 Navigation system

26 Интерфейс связи26 Communication interface

28 Система камер28 Camera system

30 Система датчиков расстояния30 Distance sensor system

32 Датчик угла наклона32 Tilt sensor

34 Другие устройства.34 Other devices.

Claims (36)

1. Способ эксплуатации транспортного средства (10) с тяговой аккумуляторной батареей (14) для приведения транспортного средства (10) в действие и с рекуперирующим устройством (12) для зарядки тяговой аккумуляторной батареи (14) путем рекуперации энергии, включающий1. A method of operating a vehicle (10) with a traction battery (14) for driving the vehicle (10) and with a recuperative device (12) for charging the traction battery (14) by energy recovery, including организацию режима рекуперации рекуперирующего устройства (12) для зарядки тяговой аккумуляторной батареи (14);organization of the recuperation mode of the recuperative device (12) for charging the traction battery (14); организацию режима свободного хода транспортного средства (10) без рекуперации рекуперирующим устройством (12);organization of the mode of free running of the vehicle (10) without recuperation by the recuperative device (12); выбор режима работы транспортного средства (10) между режимами свободного хода и рекуперации в зависимости от баланса энергии и/или эксергии транспортного средства (10); иselecting a mode of operation of the vehicle (10) between freewheeling and recovery modes depending on the balance of energy and/or exergy of the vehicle (10); and эксплуатацию транспортного средства (10) в выбранном режиме работы, при этом выбор режима работы зависит от текущей ситуации вождения автомобиля (10), которая определяется в зависимости от текущего расстояния между транспортным средством (10) и следующим за ним транспортным средством в конкретный момент времени, и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемого расстояния между транспортным средством (10) и следующим за ним транспортным средством.operation of the vehicle (10) in the selected mode of operation, while the choice of the mode of operation depends on the current driving situation of the vehicle (10), which is determined depending on the current distance between the vehicle (10) and the vehicle following it at a particular point in time, and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted distance between the vehicle (10) and the following vehicle. 2. Способ по п. 1, в котором2. The method according to claim 1, in which баланс энергии и/или эксергии транспортного средства (10) включает данные транспортного средства и данные о климатических условиях окружающей среды.the energy and/or exergy balance of the vehicle (10) includes vehicle data and data on environmental climatic conditions. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором3. The method according to claim 1 or 2, in which выбор режима работы зависит от полученных данных об энергии свободного хода и/или эксергии свободного хода, а также от полученных данных об энергии рекуперации и/или об эксергии рекуперации.the selection of the operating mode depends on the acquired free running energy and/or free running exergy data as well as the obtained regeneration energy and/or regenerated exergy data. 4. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором4. The method according to one of the previous paragraphs, in which текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущего состояния дорожного движения в конкретный момент времени и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемого состояния дорожного движения; и/илиthe current traffic situation is determined depending on the current traffic state at a specific point in time and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted traffic state; and/or текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущей топологии дороги в конкретный момент времени и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемой топологии дороги.the current traffic situation is determined depending on the current road topology at a specific point in time and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted road topology. 5. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором5. The method according to one of the previous paragraphs, in which текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от текущего расстояния между транспортным средством (10) и движущимся перед ним транспортным средством в конкретный момент времени и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от прогнозируемого расстояния между транспортным средством (10) и движущимся перед ним транспортным средством.the current traffic situation is determined depending on the current distance between the vehicle (10) and the vehicle moving in front of it at a specific point in time and/or the predicted traffic situation is determined depending on the predicted distance between the vehicle (10) and the vehicle moving in front of it. 6. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором6. The method according to one of the previous paragraphs, in which текущая дорожная ситуация определяется в зависимости от по меньшей мере одного действующего в конкретный момент времени правила дорожного движения и/или прогнозируемая дорожная ситуация определяется в зависимости от по меньшей мере одного прогнозируемого правила дорожного движения.the current traffic situation is determined depending on at least one current traffic rule and/or the predicted traffic situation is determined depending on at least one predicted traffic rule. 7. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором7. The method according to one of the previous paragraphs, in which режим рекуперации выполнен с возможностью рекуперации разной величины, в частности степени рекуперации, для зарядки тяговой аккумуляторной батареи (14); в частностиthe recuperation mode is configured to regenerate different amounts, in particular the degree of recuperation, to charge the traction battery (14); in particular выбор рекуперации режима рекуперации осуществляется в зависимости от по меньшей мере одного из параметров - баланса энергии транспортного средства (10), баланса эксергии транспортного средства (10), энергии свободного хода транспортного средства (10), эксергии свободного хода транспортного средства (10), энергии рекуперации транспортного средства (10), эксергии рекуперации транспортного средства (10), текущей и/или прогнозируемой дорожной ситуации, в которой находится транспортное средство (10), текущего и/или прогнозируемого состояния дорожного движения, текущего и/или прогнозируемого расстояния между транспортным средством (10) и следующим за ним транспортным средством и/или текущего и/или прогнозируемого расстояния между транспортным средством (10) и движущимся перед ним транспортным средством.the choice of recuperation of the recuperation mode is carried out depending on at least one of the parameters - the energy balance of the vehicle (10), the balance of the vehicle exergy (10), the free running energy of the vehicle (10), the free running exergy of the vehicle (10), the energy recovery exergy of the vehicle (10), recovery exergy of the vehicle (10), current and/or predicted traffic situation in which the vehicle (10) is located, current and/or predicted traffic state, current and/or predicted distance between the vehicle (10) and the vehicle following it and/or the current and/or predicted distance between the vehicle (10) and the vehicle in front of it. 8. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором8. The method according to one of the previous paragraphs, in which текущая топология дороги, в частности наличие в конкретный момент времени спуска или подъема, регистрируется датчиком наклона (32) транспортного средства (10); и/илиthe current topology of the road, in particular the presence at a particular time of descent or ascent, is recorded by the tilt sensor (32) of the vehicle (10); and/or текущее состояние дорожного движения, текущая топология дороги, текущее расстояние до следующего за транспортным средством (10) транспортного средства и/или текущего расстояния до движущегося перед транспортным средством (10) транспортного средства регистрируется системой (28) камер транспортного средства (10).the current state of traffic, the current topology of the road, the current distance to the vehicle following the vehicle (10) and/or the current distance to the vehicle moving in front of the vehicle (10) is recorded by the camera system (28) of the vehicle (10). 9. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором9. The method according to one of the previous paragraphs, in which выбор режима работы осуществляется предиктивной системой, в частности, предназначенной для прогнозирования будущего состояния дорожного движения, будущей топологии дороги и/или по меньшей мере одного из правил дорожного движения, которое будет действовать.the selection of the operating mode is carried out by a predictive system, in particular for predicting the future traffic state, the future road topology and/or at least one of the traffic rules that will be in effect. 10. Способ по п. 9, в котором10. The method according to claim 9, in which предиктивная система является самообучающейся или несамообучающейся;the predictive system is self-learning or non-self-learning; и/илиand/or предиктивная система включает искусственную нейронную сеть.the predictive system includes an artificial neural network. 11. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором11. The method according to one of the previous paragraphs, in which выбор режима работы зависит от степени износа транспортного средства (10).the choice of operating mode depends on the degree of wear of the vehicle (10). 12. Способ по одному из предыдущих пунктов, в котором выбор режима работы включает12. The method according to one of the previous claims, in which the choice of operating mode includes прогнозирование предстоящего маршрута следования транспортного средства (10) с предстоящими условиями ускорения и/или замедления на предстоящем маршруте следования;predicting the future route of the vehicle (10) with the upcoming acceleration and/or deceleration conditions on the upcoming route; регистрацию энергии свободного хода и/или эксергии свободного хода для прохождения прогнозируемого предстоящего маршрута следования;registering free running energy and/or free running exergy for passing the predicted upcoming route; регистрацию энергии рекуперации и/или эксергии рекуперации для прохождения прогнозируемого предстоящего маршрута следования иregistration of energy recovery and / or exergy recovery for the passage of the predicted future route and выбор режима работы в зависимости от полученных данных об энергии свободного хода и/или эксергии свободного хода, а также от полученных данных об энергии рекуперации и/или об эксергии рекуперации.selection of the operating mode depending on the received data on the energy of the free running and / or exergy of the free running, as well as on the received data on the energy recovery and / or exergy recovery. 13. Транспортное средство (10), в частности транспортное средство хозяйственного назначения, с блоком (20) управления, выполненным для реализации способа по одному из предыдущих пунктов.13. Vehicle (10), in particular a utility vehicle, with a control unit (20) designed to implement the method according to one of the previous paragraphs.

Images