尤其就混合動(dòng)力車(chē)輛而言并且尤其就電動(dòng)車(chē)輛而言,作用范圍和能量效率很大程度上取決于用戶(hù)的使用。即使在由駕駛員良好地利用了航行階段或者回收階段時(shí),也還存在進(jìn)一步的節(jié)省潛力。但是,這些節(jié)省潛力對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)由于信息狀況而不能夠被達(dá)到,或者由于其復(fù)雜性不能夠容易地推斷出來(lái)。
本發(fā)明的任務(wù)是:揭示一種可能性,利用該可能性能夠進(jìn)一步提高能量效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
所述任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法予以解決,其中,其他的特征、實(shí)施方式和特性利用從屬權(quán)利要求并且通過(guò)下述說(shuō)明得出。
所述任務(wù)通過(guò)對(duì)于充電狀態(tài)的預(yù)測(cè)予以解決,在所述預(yù)測(cè)時(shí),大量不同的消耗參數(shù)或者消耗-和充電參數(shù)(充電過(guò)程也能夠被包括在內(nèi))被處理,即影響車(chē)輛的能量消耗的參數(shù)。在多個(gè)消耗參數(shù)時(shí),這些消耗參數(shù)對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)不能夠容易地全部被檢測(cè)到并且正確地被加權(quán),從而建議的是:檢測(cè)多個(gè)消耗參數(shù)并且使用這些消耗參數(shù)來(lái)確定未來(lái)的充電狀態(tài)(即為了充電狀態(tài)預(yù)測(cè)),以便再基于這個(gè)充電狀態(tài)來(lái)優(yōu)化該車(chē)輛的運(yùn)行和功能。所述預(yù)測(cè)基于消耗參數(shù)的分級(jí),其中,在多個(gè)消耗參數(shù)時(shí)出現(xiàn)了一種向量,該向量的各個(gè)標(biāo)量項(xiàng)(skalareintr?ge)對(duì)應(yīng)于各個(gè)消耗參數(shù)。所述向量(即所述消耗參數(shù))作為整體被分級(jí),其中,對(duì)于每個(gè)消耗參數(shù)產(chǎn)生了個(gè)別的分級(jí),但是所述消耗參數(shù)在確定該充電狀態(tài)時(shí)被看作整體(即向量)。所述分級(jí)尤其是二元的分級(jí),從而使得超曲面(hyperfl?che)(即具有一種維度的面,該維度涉及不同的消耗參數(shù)的數(shù)量)能夠被用于分級(jí)。二元的分級(jí)能夠利用每個(gè)消耗參數(shù)的各個(gè)界限來(lái)實(shí)現(xiàn),其中,所述界限不僅定義了與產(chǎn)生的兩個(gè)超半空間(hyperhalbr?ume)中的一個(gè)的從屬關(guān)系,而且也適合用于該消耗參數(shù)到相應(yīng)的界限的距離確定。所述分級(jí)是能夠訓(xùn)練的,尤其為了在屬于不同情況的消耗參數(shù)之間進(jìn)行區(qū)分。
不僅能夠考慮一個(gè)車(chē)輛的消耗參數(shù),而且能夠?yàn)榱舜_定而使用多個(gè)車(chē)輛的相同的參數(shù)。因此,基于所提到的分級(jí)的映射能夠共同用于不同車(chē)輛的多個(gè)消耗參數(shù),以便由此實(shí)現(xiàn)更加牢固的預(yù)測(cè)。
因?yàn)樗鱿膮?shù)也能夠涉及充電參數(shù),所以“消耗-和充電參數(shù)”這一概念能夠代替消耗參數(shù)的概念而被使用。
因此,描述了一種用于運(yùn)行混合動(dòng)力車(chē)輛或者電動(dòng)車(chē)輛的方法,其中,首先檢測(cè)了該車(chē)輛的多個(gè)消耗參數(shù)。此外,還確定了該車(chē)輛的牽引電池的未來(lái)的充電狀態(tài)。所述確定也被稱(chēng)為預(yù)測(cè)或者估計(jì)。在確定時(shí),所述消耗參數(shù)被映射到充電狀態(tài)值上。所述映射通過(guò)按照能夠訓(xùn)練的等級(jí)界限將所述多個(gè)消耗參數(shù)進(jìn)行分級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述界限將消耗參數(shù)-值的第一組與消耗參數(shù)-值的第二組分開(kāi),其中,兩組被設(shè)置在所述等級(jí)界限或者所述超曲面的兩側(cè)。
根據(jù)檢測(cè)到的消耗參數(shù)和配屬的被測(cè)量的(或者另外確定的)充電狀態(tài)來(lái)訓(xùn)練所述等級(jí)界限。訓(xùn)練被理解為一種學(xué)習(xí)過(guò)程,在所述學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí),以檢測(cè)到的消耗參數(shù)(=實(shí)際-消耗參數(shù))和被測(cè)量的充電狀態(tài)(=實(shí)際-充電狀態(tài))為形式的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)被預(yù)先規(guī)定,其中,根據(jù)這些學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)或者修改所述等級(jí)界限。
根據(jù)確定出的未來(lái)的充電狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)該混合動(dòng)力車(chē)輛的牽引-功率部件的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)。換句話(huà)說(shuō),牽引功率部件的運(yùn)行參數(shù)的控制或者調(diào)節(jié)取決于確定出的、未來(lái)的充電狀態(tài)。
車(chē)輛參數(shù)能夠作為消耗參數(shù)被檢測(cè),所述車(chē)輛參數(shù)直接與所述牽引或者與車(chē)輛運(yùn)動(dòng)相關(guān),或者能夠考慮輔助負(fù)載,例如加熱或者照明。此外,還能夠使用間接的值,所述間接的值與所涉及的參數(shù)在功能上有關(guān),但是涉及另一部件或者物理量,例如電池端電壓,根據(jù)所述電池端電壓能夠檢測(cè)該電池自身的能量管理。屬于所述消耗參數(shù)的有:
-該車(chē)輛的車(chē)輛速度,
-該車(chē)輛的加速度(尤其是加速度的振幅、平均值或者中位數(shù)和/或加速過(guò)程的頻率),
-在混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下,牽引-變速器的掛入的擋位,
-該牽引電池的電池端電壓或者其變化率,該混合動(dòng)力車(chē)輛的電牽引機(jī)的功率,
-空調(diào)功率(電加熱或者冷卻),
-玻璃加熱功率,
-照明功率,
-在混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下,催化器加熱功率,其中,這涉及廢氣后處理的催化裝置的電加熱,
-用于上坡行駛的功率(其中,所述上坡位于前方路段上),
-回收功率(其中所述回收功率能夠涉及位于前方路段上的下坡),
-在暫時(shí)的短-電動(dòng)模式(“提升-模式”)中的功率
-在混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下,能夠接通的電動(dòng)全輪-附加驅(qū)動(dòng)器的功率;
-在內(nèi)燃機(jī)的充電運(yùn)行中的功率;
-為了給所述牽引電池充電而供給至所述牽引電池的功率;和/或
-駕駛風(fēng)格,或者被回收的或能夠回收的能量占總驅(qū)動(dòng)能量的份額。
在內(nèi)燃機(jī)的充電運(yùn)行中的功率尤其是由所述電機(jī)接收的機(jī)械功率、由該電機(jī)作為發(fā)電機(jī)來(lái)運(yùn)行所輸出的電功率、或者由作為發(fā)電機(jī)來(lái)工作的電機(jī)提供給所述牽引電池的功率。
所述消耗參數(shù)能夠根據(jù)當(dāng)前的測(cè)量被檢測(cè)。所述測(cè)量能夠涉及瞬時(shí)值,但是優(yōu)選地,所述測(cè)量在被定義的測(cè)量時(shí)間段上或者作為平滑平均值被檢測(cè)。優(yōu)選地,所述檢測(cè)以導(dǎo)航設(shè)備的前方路段為基礎(chǔ)。在此,通過(guò)用戶(hù)輸入來(lái)檢測(cè)目標(biāo)(zielt),或者根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)目標(biāo)。當(dāng)例如在工作日頻繁地以相同的時(shí)間間隔駛向相同的目標(biāo)時(shí),如果所述車(chē)輛在某一時(shí)間點(diǎn)被投入使用(該時(shí)間點(diǎn)落入這個(gè)時(shí)間間隔中)那么所述目標(biāo)被采納。
根據(jù)這個(gè)目標(biāo),所述導(dǎo)航設(shè)備以公知的方式確定所述路段。代替確定所述路段,根據(jù)歷史數(shù)據(jù)能夠?qū)⑵褚赃@個(gè)時(shí)間間隔行駛的路段作為基礎(chǔ)。所述導(dǎo)航設(shè)備為所述路段提供下坡-或者上坡數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、道路狀況數(shù)據(jù)和/或天氣數(shù)據(jù)(根據(jù)當(dāng)前的交通-或者天氣服務(wù)),從而使得這些數(shù)據(jù)在檢測(cè)該消耗參數(shù)時(shí)能夠被使用。因此,能夠基于由該混合動(dòng)力車(chē)輛的導(dǎo)航設(shè)備提供的前方路段來(lái)對(duì)于未來(lái)的時(shí)間段估計(jì)所述消耗參數(shù)。
尤其是,所述消耗參數(shù)能夠基于該前方路段的交通條件、道路條件或者天氣條件來(lái)進(jìn)行估計(jì)。所述道路條件在此包括例如上坡和下坡。
就所述分級(jí)的步驟而言,對(duì)于涉及每個(gè)消耗參數(shù)的消耗參數(shù)-值,能夠被劃分為至少兩個(gè)等級(jí)。劃分等級(jí)借助于等級(jí)界限來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述等級(jí)界限定義了超曲面,所述超曲面將不同地分級(jí)的消耗參數(shù)-值分開(kāi)。所述超曲面也能夠被構(gòu)造為超平面。此外,所述值能夠額外地在與所述等級(jí)界限對(duì)置之前(非線(xiàn)性地)被映射,以便增強(qiáng)相對(duì)于所述等級(jí)界限的分界。不同的充電狀態(tài)配屬于等級(jí)的不同組合。這對(duì)應(yīng)于一對(duì)一的映射。這尤其只適用于所有組合或者等級(jí)的子群(untergruppe)。
此外,為了確定所述充電狀態(tài)而使用了駕駛員個(gè)人的行為(例如作為反映駕駛風(fēng)格或者經(jīng)濟(jì)性駕駛方式的程度的參數(shù))。
這個(gè)參數(shù)表示:所述駕駛員(相對(duì)于具有平均駕駛風(fēng)格的駕駛員來(lái)說(shuō))是否更可能需要大量的牽引功率,并且可能更少地進(jìn)行回收,因?yàn)樵谥苿?dòng)減速時(shí)被轉(zhuǎn)化的功率超過(guò)了電機(jī)的功率。所述充電狀態(tài)由此明顯地受到影響。此外,這類(lèi)參數(shù)還能夠由被回收的能量占總驅(qū)動(dòng)能量的份額(例如用于一行駛路段)反映出來(lái)。
優(yōu)選地,個(gè)別的充電狀態(tài)配屬于不同的組合,所述充電狀態(tài)能夠是相同的或者彼此不同的。因此,能夠一般性地提及:所述組合明確(不是必須是一對(duì)一)地映射到等級(jí)的充電狀態(tài)上,尤其是因?yàn)椴煌慕M合(例如通過(guò)補(bǔ)償效應(yīng))能夠?qū)е孪嗤某潆姞顟B(tài)。所述映射將所述檢測(cè)到的消耗參數(shù)-值分別映射到配屬的充電狀態(tài)上。
該充電狀態(tài)的確定和訓(xùn)練借助于支持向量機(jī)(svm,即stützvektormaschine)來(lái)實(shí)施。借助于所述支持向量機(jī),所述消耗參數(shù)被映射。所述消耗參數(shù)-值涉及或者構(gòu)成該支持向量機(jī)的向量。所述等級(jí)界限由超平面(一般來(lái)說(shuō)由超曲面)所反映。
該等級(jí)界限的訓(xùn)練通過(guò)使所述等級(jí)界限適配于檢測(cè)到的消耗參數(shù)來(lái)實(shí)施,所述消耗參數(shù)對(duì)應(yīng)于svm的訓(xùn)練向量或者訓(xùn)練對(duì)象。所述訓(xùn)練向量或者訓(xùn)練對(duì)象是所述車(chē)輛的本身的或者其他車(chē)輛的、尤其是具有能夠比較的特性的其他車(chē)輛的或者行駛相同路段的其他車(chē)輛的歷史數(shù)據(jù)。
所述映射的步驟和/或所述訓(xùn)練的步驟在所述混合動(dòng)力車(chē)輛內(nèi)的計(jì)算裝置中被實(shí)施。但是優(yōu)選地,所述映射的步驟在靜止的計(jì)算裝置中被實(shí)施。這種計(jì)算裝置能夠是集中的或者分散的計(jì)算裝置。所述(在該車(chē)輛中)檢測(cè)到的消耗參數(shù)由所述混合動(dòng)力車(chē)輛傳輸給所述計(jì)算裝置。前面所提到的估計(jì)同樣也能夠在所述靜止的計(jì)算裝置中被實(shí)施。在此,在該車(chē)輛中被測(cè)量的值或者其他的、作為所述估計(jì)的基礎(chǔ)的值(例如所述路段)被傳輸給所述計(jì)算裝置。(在所述計(jì)算裝置中)確定出的充電狀態(tài)由所述計(jì)算裝置傳輸給所述混合動(dòng)力車(chē)輛。
所述傳輸優(yōu)選通過(guò)無(wú)線(xiàn)電通信(funkverbindung)來(lái)執(zhí)行,例如通過(guò)根據(jù)(基于電池的)移動(dòng)通信-或者移動(dòng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議(gsm、gprs、edge、umts、hsdpa、lte或者其他)的或者根據(jù)無(wú)線(xiàn)的傳輸協(xié)議(例如ieee802等級(jí)、例如802.15或者802.11等級(jí)的基于無(wú)線(xiàn)電的協(xié)議)的無(wú)線(xiàn)電通信。
因此,所述計(jì)算裝置能夠是集中的服務(wù)器或者分散的大量服務(wù)器,所述計(jì)算裝置被構(gòu)造用于傳輸和接收數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)優(yōu)選加密地進(jìn)行傳輸,并且尤其不是個(gè)性化的。此外,所述計(jì)算裝置及其編程的入口優(yōu)選被保護(hù)。只涉及到車(chē)輛的數(shù)據(jù)只被傳輸給該車(chē)輛。最后,只涉及到車(chē)輛的數(shù)據(jù)只被傳輸給所述計(jì)算裝置。但是能夠存在與其他車(chē)輛的、被保護(hù)的數(shù)據(jù)連接,例如通過(guò)車(chē)對(duì)車(chē)連接協(xié)議,只要駕駛員對(duì)此進(jìn)行授權(quán)。
當(dāng)多個(gè)車(chē)輛的數(shù)據(jù)被共同處理時(shí),出現(xiàn)了在該方法的牢固性方面的優(yōu)點(diǎn)。所述映射的步驟優(yōu)選地在所述靜止的計(jì)算裝置中實(shí)施,其中,所述映射的步驟借助于用于多個(gè)車(chē)輛的共同的映射來(lái)實(shí)施。通過(guò)所述分級(jí),將車(chē)輛數(shù)據(jù)分級(jí)到相同的等級(jí)中,所述分級(jí)也能夠包括車(chē)輛類(lèi)型或者其功率特征(電驅(qū)動(dòng)功率、驅(qū)動(dòng)系的裝備、牽引電池的電容),所述車(chē)輛數(shù)據(jù)反映了對(duì)于不同車(chē)輛的相同的情況。借此,所述數(shù)據(jù)的基數(shù)越高,越多的車(chē)輛就通過(guò)相同的映射來(lái)映射數(shù)據(jù),從而使得統(tǒng)計(jì)提升(erhebung)并且因此所述映射變得更加牢固。
被如此確定出的(尤其是未來(lái)的)充電狀態(tài)在運(yùn)行該車(chē)輛時(shí)、尤其在調(diào)節(jié)該車(chē)輛的運(yùn)行時(shí),例如在定義確定的運(yùn)行模式的功率、持續(xù)時(shí)間和選擇時(shí),被考慮到。尤其在定義或者調(diào)節(jié)(最大的)滑行-持續(xù)時(shí)間、(最大的)回收功率、(最大的)回收持續(xù)時(shí)間、該牽引電池的(尤其在回收時(shí)的)充電效率時(shí),在(尤其涉及暫時(shí)的“提升-模式”的)電支持的最大功率(或者持續(xù)時(shí)間)時(shí),在定義(在混合動(dòng)力車(chē)輛的情況下的)內(nèi)燃機(jī)的負(fù)載點(diǎn)時(shí),或者在定義在航行模式中(最大的)支持功率時(shí),使用通過(guò)所述映射獲得的充電狀態(tài)。在滑行-模式中總驅(qū)動(dòng)功率是零,而在航行模式中的電驅(qū)動(dòng)功率不是零。在所述航行模式中,速度借助于電驅(qū)動(dòng)器基本上保持不變(例如具有就10秒而言不超過(guò)10km/h的加速度量)。在所述航行模式中,尤其該電驅(qū)動(dòng)器的額定功率的不超過(guò)20%、10%、5%或者2%被調(diào)用。
下述參數(shù)中的至少一個(gè)作為運(yùn)行參數(shù)被調(diào)節(jié):
-該車(chē)輛的電牽引機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的激活狀態(tài);
-該牽引電池的充電功率;
-空調(diào)功率;
-玻璃加熱功率;
-照明功率;
-催化器加熱功率;
-航行-或者滑行行駛階段的最大的持續(xù)時(shí)間;和回收功率。
此外,一種參數(shù)還能夠被用作運(yùn)行參數(shù),該參數(shù)對(duì)該駕駛員的駕駛風(fēng)格有影響,例如具有能夠控制的回正力的行駛踏板的位移-力-曲線(xiàn),例如一種讀數(shù),該讀數(shù)顯示經(jīng)濟(jì)的駕駛方式的程度,或者顯示該行駛踏板的響應(yīng)特性(或者實(shí)現(xiàn)行駛踏板操縱)。
根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)來(lái)調(diào)節(jié)所述參數(shù)。所述優(yōu)化目標(biāo)尤其是最小化的總消耗或者電驅(qū)動(dòng)能量占所述總驅(qū)動(dòng)能量的最大份額(例如直到達(dá)到該目標(biāo)或者關(guān)于一段路段)。此外,所述優(yōu)化目標(biāo)還能夠是最大的使用壽命、最大的作用范圍或者該牽引電池的最大的充電電流。優(yōu)選地,不僅追求所述優(yōu)化目標(biāo)中的一個(gè)優(yōu)化目標(biāo);這些優(yōu)化目標(biāo)的加權(quán)組合能夠被設(shè)置為總優(yōu)化目標(biāo)。對(duì)于所述優(yōu)化目標(biāo)的組合來(lái)說(shuō),例如提供了一種用于優(yōu)化的“最合適”-方法,該方法考慮到了所述加權(quán)。
如此,例如根據(jù)所述(未來(lái)的)充電狀態(tài)能夠有針對(duì)性地低下地進(jìn)行保持(例如小于80%或者60%),所述充電狀態(tài)例如涉及在達(dá)到所述目標(biāo)時(shí)的充電狀態(tài)、在達(dá)到中間目標(biāo)時(shí)(例如該路段下坡部分的開(kāi)始)或者在再一次(預(yù)定或者估計(jì)的行駛開(kāi)始)時(shí)的充電狀態(tài)。借此,所述牽引電池能夠被保護(hù),例如如果在到達(dá)該行駛目標(biāo)之后存在較長(zhǎng)的休息階段;或者所述充電功率(其隨著充電狀態(tài)的上升而下降)能夠有針對(duì)性地提高,尤其用于接收回收能量。如果在行駛目標(biāo)處或者在回收路段(即下坡路段)開(kāi)始時(shí)期望著高的充電功率(該充電功率在較高的充電狀態(tài)時(shí)不能夠?qū)崿F(xiàn)(例如小于諸如40%、30%或者20%或者10%的安全余量)),那么所述充電狀態(tài)能夠有針對(duì)性地低下地進(jìn)行保持。所述充電狀態(tài)對(duì)應(yīng)于參考當(dāng)前的電容或者額定-電容的、被存儲(chǔ)的或者能夠調(diào)用的能量。該牽引電池基于未來(lái)的充電狀態(tài)(該充電狀態(tài)由利用能夠訓(xùn)練的分級(jí)界限的映射所確定)的、這樣的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了所述驅(qū)動(dòng)系的以及尤其是所述牽引電池的簡(jiǎn)單的并且具有前瞻性的適配或者調(diào)節(jié),此外還實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛系的部件對(duì)于未來(lái)的情況(回收階段、電驅(qū)動(dòng)階段,例如具有高功率等等)的準(zhǔn)備。所述部件尤其是所述牽引電池和其功率電子器件。