Способ онлайн-адаптации характеристики гибридного транспортного средства
HYBRID VEHICLE CHARACTERISTIC ONLINE ADAPTATION METHOD

Изобретение относится к способу онлайн-адаптации характеристики гибридного транспортного средства, причем характеристика применяется для выбора режима работы и/или для определения рабочей точки трансмиссии.
Постоянно возрастающие затраты на топливо, а также более строгие установленные законом нормы касательно выхлопов транспортных средств предъявляют все более высокие требования к эффективности транспортных средств. Большой потенциал для сокращения потребления топлива представляет собой гибридизация трансмиссии. При этом трансмиссия расширяется на по меньшей мере одну электрическую машину и ассоциированную с ней электрическую аккумуляторную систему.
В зависимости от выполнения гибридизации, могут, наряду с чисто режимом двигателя внутреннего сгорания, предоставляться различные другие режимы работы, такие как движение на электрической тяге, бустерный режим, рекуперация при торможении, сдвиг рабочей точки и т.д. Режим работы характеризуется комбинацией конкретной конфигурации компонентов и формой потоков энергии в участвующих компонентах трансмиссии.
Различные режимы работы гибридной трансмиссии должны использоваться при эксплуатации транспортного средства рациональным образом, чтобы достичь по возможности значительного сокращения потребления топлива. При этом должны также учитываться и другие цели или целевые критерии, так как повышение эффективности потребления постоянно происходит в области противостояния конфликтных интересов между минимизацией выхлопов, защитой компонентов и/или комфортом езды. Поэтому требуется, в рамках главной стратегии эксплуатации, из заданного количества возможных режимов работы гибридной трансмиссии выбирать режим работы, оптимальный для текущего рабочего момента времени по отношению к заданным целевым критериям, с соответствующим оптимальным распределением мощности в трансмиссии.
Для выбора соответственно оптимального режима работы в рамках стратегии эксплуатации из уровня техники известны различные методологии и способы. Например, в этом отношении можно сослаться на следующие публикации из уровня техники:
[1]: A. Wilde, Eine modulare Funktionsarchitektur für adaptives und vorausschauendes Energiemanagement in Hybridfahrzeugen, Dissertation, TU München, 2009;
[2]: J. von Grundherr, Ableitung einer heuristischen Betriebsstrategie für ein Hybridfahrzeug aus einer Online-Optimierung, Dissertation, TU München, 2010; и
[3]: Onori et al., Adaptive Equivalent Consumption Minimization Strategy for Hybrid Electric Vehicles, Proceedings of the ASME 2010, Dynamic Systems and Control Conference DSCC2010 September 12-15, 2010, Cambridge (MA), USA.
Например, известны методы, основанные на так называемых онлайн-оптимизациях, которые интерпретируют транспортное средство как многомерную задачу оптимизации, которая описывается целевой функцией, которая включает в себя не только физические параметры, такие как потребление, но и также другие требования, такие как эмиссия шума или защита на весь срок службы компонентов и т.д. Так, например, в публикации [2] предлагается функция полных затрат, посредством которой, наряду с целевым критерием ʺэффективность топливаʺ, учитываются другие целевые критерии, как, например, подвижность (комфорт езды). При этом функции частичных затрат, соответствующие отдельным целевым критериям, комбинируются в функцию полных затрат посредством суммирования, и затем из функции полных затрат вычисляется решение касательно стратегии эксплуатации.
Для каждого из заданных целевых критериев сначала устанавливается или определяется переменная оценки для количественного описания соответствующего целевого критерия. Для вычисления переменных оценки и для моделирования функции затрат, как правило, применяются несколько характеристик.
Прежде всего, при многих целевых критериях, которые должна учитывать стратегия эксплуатации, применение способа выбора режима работы на основе многих критериев с многочисленными зависимостями является затратным.
Кроме того, применение стратегии эксплуатации, как правило, предпринимается только для одного запланированного использования транспортного средства. Чаще всего, однако, возникают отклонения между запланированным и фактическим использованием транспортного средства. Поэтому было бы желательным, распознавать эти отклонения при эксплуатации транспортного средства и соответствующим образом согласовывать стратегию эксплуатации. С помощью подобных данных отклонения характеристики стратегии эксплуатации могли бы адаптироваться онлайн, то есть динамически согласовываться в режиме движения транспортного средства, что при возрастающей зависимости характеристик между собой является, однако, трудно осуществимым и/или требует высоких вычислительных затрат. Кроме того, в стратегии эксплуатации могут обрабатываться упреждающие информации, чтобы реагировать на измененные краевые условия, предварительно подготавливать накопитель (аккумулятор) энергии к будущим событиям и, тем самым, гарантировать максимальное достижение цели. Это также требует онлайн-адаптации характеристик.
Таким образом, задачей изобретения является предоставить улучшенный способ для онлайн-адаптации характеристики гибридного транспортного средства, причем характеристика применяется для выбора режима работы и/или для определения рабочей точки трансмиссии, с помощью которого могут быть преодолены недостатки известных методов. Задачей изобретения является, в частности, предоставить упрощенный способ для онлайн-адаптации характеристики гибридного транспортного средства, который отличается меньшей сложностью и с помощью которого множество характеристик может адаптироваться онлайн при сравнительно малых вычислительных затратах, в частности, на основе измененных краевых условий или на основе упреждающих информаций.
Эта задача решается способами и устройствами с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные формы выполнения и применения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и более подробно поясняются в последующем описании с частичными ссылками на чертежи.
В соответствии с первым аспектом изобретения предложен способ онлайн-адаптации по меньшей мере одной характеристики гибридного транспортного средства, имеющего гибридную трансмиссию с электрическим приводом, который запитывается током из электрического аккумулятора энергии. При этом по меньшей мере одна характеристика применяется для выбора режима работы и/или для определения рабочей точки гибридной трансмиссии.
Под понятием ʺонлайн-адаптацииʺ понимается согласование характеристики при эксплуатации или режиме движения гибридного транспортного средства, так что профиль характеристики в режиме движения может согласовываться с измененными краевыми условиями или с учетом упреждающих путевых информаций.
В соответствии со способом устанавливается несколько границ подразделения, посредством которых область состояний заряда аккумулятора энергии может подразделяться на несколько областей, причем по меньшей мере одна из границ подразделения может устанавливаться переменным образом при эксплуатации транспортного средства.
Область состояния заряда аккумулятора энергии охватывает, как правило, состояние заряда (SOC от англ. State of Charge) от 0% до 100%. Граница состояния заряда может устанавливаться посредством значения состояния заряда, например, посредством SOC-значения, равного х%. При переменным образом установленной границе подразделения, значение состояния заряда, равное х%, может изменяться в режиме движения транспортного средства, так что положение границы подразделения изменяется, т.е. сдвигается вдоль оси состояния заряда влево или вправо.
Согласно способу, профиль по меньшей мере одной характеристики задается в зависимости от состояния заряда аккумулятора энергии, причем значения по меньшей мере одной характеристики постоянно задаются на границах подразделения. Иными словами, ординаты характеристики в местах границ подразделения устанавливаются независимо от того, на какое мгновенное значение состояния заряда (абсциссы) в данный момент установлены границы подразделения. Заданный профиль характеристики, таким образом, образуется несколькими частичными профилями, которые продолжаются, соответственно, от одной границы подразделения к соседней с ней границе подразделения, причем ординаты краевых точек частичных профилей, которые всегда лежат на границах подразделения, являются фиксированными. Каждый частичный профиль, таким образом, задается посредством его краевых точек и функции или формы кривой соответствующего частичного профиля, чтобы соединять краевые точки. При переменной границе подразделения положение лежащей на границе подразделения краевой точки в направлении абсцисс (т.е. оси состояния заряда) задается, таким образом, в зависимости от текущего положения границы подразделения. Например, форма кривой частичного профиля может задаваться как линейная, параболическая, гиперболическая и т.д.
Математически выражаясь, таким образом, функция, которая соотносит значение состояния заряда со значением характеристики, задается с краевыми условиями, состоящими в том, что характеристика на границах подразделения всегда имеет заданные постоянные значения. Тем самым, в зависимости от мгновенных значений границ подразделения задается семейство возможных частичных профилей и, тем самым, семейство возможных профилей характеристик, причем посредством установления значений для границ подразделения также однозначно устанавливается профиль характеристики.
То, как в отдельном случае задается профиль характеристики с учетом вышеизложенных сведений, зависит, естественно, от технических опорных параметров, которые отображает характеристика, что не относится к предмету изобретения.
Согласно способу, осуществляется онлайн-адаптация по меньшей мере одной характеристики в случае сдвига по меньшей мере одной из переменных границ подразделения. При этом по меньшей мере одна характеристика с учетом постоянно заданных значений, которые характеристика имеет на границах подразделения, и в соответствии со сдвинутой(ыми) переменной(ыми) границей(ами) подразделения, сдвигается и масштабируется, так что характеристика приводится в соответствие со сдвинутой(ыми) границей(ами) подразделения. При сдвиге границы подразделения характеристика ʺмигрируетʺ, таким образом, вместе с границей подразделения, причем профиль характеристики между двумя границами подразделения автоматически масштабируется. Математически выражаясь, таким образом, на основе заданной математической функции для профиля характеристики, с учетом новых краевых условий в форме краевых точек характеристики, сдвинутых с границей(ами) подразделения, профиль характеристики вычисляется заново.
Настоящее изобретение использует с выгодой тот факт, что каждый гибридный режим работы применяет электрическую машину и поэтому имеет следствием либо заряд, либо разряд аккумулятора энергии. Поэтому состояние заряда (SOC) аккумулятора энергии может применяться в качестве центрального параметра для применения стратегий эксплуатации. В соответствии с изобретением это используется, чтобы посредством установления границ подразделения предоставить структуру для классификации состояния заряда аккумулятора энергии, на основе которой могут ориентироваться характеристики стратегии эксплуатации и в которую могут вводиться характеристики способа. Однако характеристика должна находиться в логической взаимосвязи с состоянием заряда аккумулятора энергии, то есть устанавливаться в зависимости от состояния заряда, что имеет место при множестве характеристик, которые типично применяются для выбора режима работы или рабочей точки гибридной трансмиссии. Определенные через состояние заряда (SOC) границы подразделения и, тем самым, образованные области состояния заряда представляют собой вспомогательное средство, с помощью которого характеристики стратегии эксплуатации могут согласовываться друг с другом. Каждая характеристика должна таким образом ориентироваться по отношению к границам, что гарантируются желательные эффекты областей. Тем самым, все характеристики в способе имеют общие рамки, в которых они могут согласовываться. Соответствующее изобретению разделение SOC-областей представляет собой, таким образом, простую возможность динамически согласовывать характеристики в режиме движения. Для этого одна или несколько границ подразделения сдвигаются. Динамическая онлайн-адаптация характеристик осуществляется посредством согласования (адаптации) характеристик по отношению к сдвинутым границам подразделения. Они перемещаются вместе с этими границами и соответственно автоматически масштабируются. За счет этого снижается сложность в зависимостях между характеристиками.
Выше уже было упомянуто, что заданный профиль характеристики может быть образован посредством нескольких частичных профилей, которые продолжаются, соответственно, от границы подразделения к соседней с ней границе подразделения. Согласно предпочтительной форме выполнения способа, получается адаптированный профиль характеристики в случае сдвига по меньшей мере одной из переменных границ подразделения посредством растяжения, сжатия и/или сдвига в направлении оси абсцисс тех частичных профилей, которые заканчиваются на по меньшей мере одной границе подразделения, которая была сдвинута. При этом краевая точка частичного профиля при растяжении, сжатии и/или сдвиге в направлении оси абсцисс характеристики остается неизменной, если она лежит на не сдвинутой границе подразделения. Напротив, краевая точка частичного профиля в направлении оси абсцисс, то есть в направлении оси состояния заряда, вместе с границей подразделения сдвигается, если она лежит на сдвинутой границе подразделения. Ординаты (Y-значения) краевых точек, лежащих на границах подразделения, как уже было упомянуто выше, остаются фиксированными.
Если, например, две соседние границы подразделения сдвигаются на одинаковую величину влево или на одинаковую величину вправо вдоль оси состояния заряда, то получается адаптированный частичный профиль характеристики, который находится между этими обеими границами подразделения, посредством соответствующего сдвига частичного профиля влево или вправо - без растяжения или сжатия. Если расстояние между двумя соседними границами подразделения уменьшается, то расположенный между ними частичный профиль характеристики в направлении абсцисс, т.е. в х-направлении или в направлении оси состояния заряда сжимается. Если расстояние между двумя соседними границами подразделения увеличивается, то расположенный между ними частичный профиль характеристики в направлении абсцисс растягивается. Коэффициент растяжения или коэффициент сжатия для масштабирования частичного профиля получается из отношения расстояния между соседними границами подразделения перед и после сдвига границ подразделения и может быть различным для каждого частичного профиля.
Общий профиль адаптированной характеристики формируется, таким образом, из результирующих частичных профилей, причем частичные профили, которые находятся между двумя границами подразделения, которые обе не были сдвинуты, не должен адаптироваться.
Другой пример выполнения отличается тем, что по меньшей мере одна из границ подразделения при эксплуатации транспортного средства непрерывно адаптируется в зависимости от информаций, которые характеризуют лежащий впереди участок пути. Например, по меньшей мере одна из границ подразделения при эксплуатации транспортного средства может непрерывно адаптироваться в зависимости от топографических данных лежащего впереди участка пути, которые задают профили уклонов и подъемов или профиль высоты лежащего впереди участка пути. Тем самым может, например, представляться упреждение для электрической энергии или преждевременное опустошение аккумулятора для будущих событий, если на основе топографических данных лежащего впереди участка пути распознается, что транспортное средство движется на длинном участке подъема или уклона.
Другая предпочтительная возможность соответствующей изобретению реализации предусматривает, что по меньшей мере одна из границ подразделения при эксплуатации транспортного средства непрерывно адаптируется в зависимости от параметра, который указывает отклонение фактического использования транспортного средства от запланированного использования транспортного средства. Границы подразделения могут, таким образом, адаптироваться, если запланированное использование транспортного средства для которого осуществлялось применение характеристики, отклоняется от фактического использования транспортного средства. Например, оптимальные для срока службы нижние границы и/или верхние границы состояния заряда могут адаптироваться, см. последующее описание, через состояние старения батареи, которое, в свою очередь, зависит от использования транспортного средства. Если, например, фактическое использование транспортного средства приводит к фактическому состоянию старения батареи, которое меньше, чем ожидаемое состояние старения, то нижняя оптимальная для срока службы граница состояния заряда может сдвигаться ближе к нижней границе состояния заряда (0%-границе состояния заряда), а верхняя оптимальная для срока службы граница состояния заряда может сдвигаться ближе к верхней границе состояния заряда (100%-границе) для состояния заряда. Если, напротив, фактическое использование транспортного средства приводит к фактическому состоянию старения батареи, которое больше, чем ожидаемое состояние старения, то нижняя оптимальная для срока службы граница состояния заряда может сдвигаться так, что она удаляется от 0%-границы состояния заряда, а верхняя оптимальная для срока службы граница состояния заряда может сдвигаться так, что она удаляется от 100%-границы состояния заряда.
Адаптация границ подразделения может также инициироваться другими упреждающими параметрами, как, например, вычисленная из текущей скорости транспортного средства ожидаемая рекуперация энергии при будущем торможении. Например, при эксплуатации транспортного средства, в зависимости от мгновенной скорости транспортного средства может определяться ожидаемая рекуперация энергии при будущем торможении гибридного транспортного средства, и по меньшей мере одна из границ подразделения может адаптироваться при эксплуатации транспортного средства в зависимости от определенной рекуперации энергии. Например, переменным образом устанавливаемая граница заряда, которая указывает состояние заряда аккумулятора энергии, при превышении которого не выбираются никакие режимы работы, при которых аккумулятор энергии заряжается за счет затрат топлива, может снижаться, то есть сдвигаться дальше к 0%-границе состояния заряда, если ожидаемая рекуперация энергии превышает предопределенное первое пороговое значение, и повышаться, если ожидаемая рекуперация энергии спадает ниже предопределенного второго порогового значения.
В рамках изобретения по меньшей мере одна характеристика может включать в себя характеристику, которая указывает верхнюю границу для массового расхода топлива в зависимости от состояния заряда аккумулятора энергии. Характеристика указывает, таким образом, желательный максимальный массовый расход топлива. С этой характеристикой использование двигателя внутреннего сгорания может приоритизироваться в зависимости от мгновенного состояния заряда аккумулятора энергии. Например, при более высоких состояниях заряда должны скорее выбираться рабочие точки или режимы работы, которые приводят к меньшему массовому расходу топлива.
Другая приведенная для примера характеристика представляет заданную мощность электрического аккумулятора энергии в зависимости от состояния заряда аккумулятора энергии. С помощью этой характеристики может приоритизироваться использование электрического двигателя в зависимости от мгновенного состояния заряда аккумулятора энергии. Например, при более высоких состояниях заряда должны скорее выбираться рабочие точки или режимы работы, которые приводят к высокой мощности (разряда) батареи.
Одной известной как таковая границей подразделения аккумулятора энергии может быть нижняя граница состояния заряда (0%-SOC-граница), которая характеризует состояние заряда аккумулятора энергии, начиная с которого аккумулятор энергии полностью разряжен. Другой известной как таковая границей подразделения аккумулятора энергии может быть верхняя граница состояния заряда (100%-SOC-граница), которая характеризует состояние заряда аккумулятора энергии, начиная с которого аккумулятор энергии полностью заряжен. Эти обе границы подразделения предпочтительно являются неизменяемыми.
Примеры выполнения для границ подразделения аккумулятора энергии, которые при эксплуатации транспортного средства могут устанавливаться изменяемым образом или устанавливаются онлайн-изменяемыми, описаны ниже:
Одна граница подразделения может быть оптимальной для срока службы нижней границей подразделения состояния заряда аккумулятора энергии, которая характеризует границу состояния заряда, которая по причинам срока службы не должна пересекаться и выбирается таким образом, что аккумулятор энергии при непересечении (спадании ниже) этой границы состояния заряда в течение заданного срока службы аккумулятора энергии может надежно эксплуатироваться.
Одна граница подразделения может быть оптимальной для срока службы верхней границей подразделения состояния заряда аккумулятора энергии, которая характеризует границу состояния заряда, которая по причинам срока службы не должна превышаться и выбирается таким образом, что аккумулятор энергии при непревышении этой границы состояния заряда в течение заданного срока службы аккумулятора энергии может надежно эксплуатироваться.
Установление оптимальной для срока службы верхней границы и нижней границы состояния заряда обеспечивает возможность реализации стратегий эксплуатации, чтобы защитить аккумулятор энергии посредством защиты от сверхзаряда или недозаряда от слишком быстрого старения. При вычислении этих границ могут, в том числе, включаться текущее состояние старения (SON от англ. State of Health) электрического аккумулятора энергии и прежний расход энергии с момента пуска в эксплуатацию аккумулятора энергии.
Согласно второму аспекту изобретения, предложен способ выбора режима работы гибридной трансмиссии и/или определения рабочей точки гибридной трансмиссии гибридного транспортного средства. При этом способ включает в себя способ онлайн-адаптации по меньшей мере одной характеристики гибридного транспортного средства, как описано в настоящем документе.
Предпочтительный вариант выполнения способа предусматривает, что несколько границ подразделения имеют границу разряда, устанавливаемую изменяемым образом при эксплуатации транспортного средства в зависимости от рабочих параметров, которая указывает состояние заряда аккумулятора энергии, при спадании ниже которой согласно способу для выбора режима работы выбираются только режимы работы, которые не приводят к разряду аккумулятора энергии. Примерами таких режимов работы являются режим чисто двигателя внутреннего сгорания или повышение нагрузочной точки, при которой двигатель внутреннего сгорания предоставляет как мощность для полного выполнения положительного желательного водителю момента, так и для одновременного заряда тягового аккумулятора энергии.
Другой предпочтительный вариант выполнения способа предусматривает, что несколько границ подразделения имеют границу заряда, устанавливаемую изменяемым образом при эксплуатации транспортного средства в зависимости от рабочих параметров, которая указывает состояние заряда аккумулятора энергии, при превышении которой не выбираются никакие режимы работы, при которых аккумулятор энергии дополнительно заряжается посредством затрат топлива.
Согласно другому аспекту изобретения, предложено устройство, которое выполнено таким образом, чтобы осуществлять способ онлайн-адаптации по меньшей мере одной характеристики гибридного транспортного средства, как раскрыто в данном документе, или способ выбора режима работы гибридной трансмиссии и/или определения рабочей точки гибридной трансмиссии, как раскрыто в данном документе. Изобретение также относится к автомобилю, в частности грузовому автомобилю с таким устройством.
В общем, изобретением предоставляется способ для онлайн-адаптации по меньшей мере одной характеристики гибридного транспортного средства, при котором состояние заряда аккумулятора энергии идентифицируется в качестве центрального параметра стратегии эксплуатации и фиксированной исходной точки для получения других параметров стратегии эксплуатации. Разделение полного состояния заряда на различные области создает общую структуру для всех характеристик стратегии эксплуатации и представляет собой, тем самым, вспомогательное средство для применения характеристик. Возможность согласовывать характеристики с общей структурой уменьшает сложность за счет структурирования зависимостей и создает согласованную логику среди различных характеристик. Применение стратегии эксплуатации за счет этого облегчается. Структура предоставляет, таким образом, простую возможность предпринимать онлайн-адаптацию характеристик на основе измененных краевых условий или упреждающих информаций.
Вышеописанные предпочтительные формы выполнения и признаки изобретения могут комбинироваться друг с другом различным образом. Дальнейшие особенности и преимущества изобретения описываются ниже со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - блок-схема последовательности действий для иллюстрации этапов способа онлайн-адаптации характеристики согласно форме выполнения изобретения;
Фиг. 2 - примерное подразделение области состояний заряда аккумулятора энергии на несколько областей;
Фиг. 3 - примерный профиль двух характеристик; и
Фиг. 4 - адаптированный профиль характеристик согласно фиг. 3 после сдвига границы подразделения.
Фиг. 1 показывает блок-схему последовательности действий для иллюстрации этапов способа онлайн-адаптации характеристики согласно форме выполнения изобретения.
Способ относится к гибридному транспортному средству, которое, таким образом, имеет гибридную трансмиссию с двигателем внутреннего сгорания и электрическим приводом, причем электрический привод может запитываться током из аккумулятора энергии для электрической энергии (электрического аккумулятора энергии).
Этапы S1 и S2 осуществляются офлайн, то есть не в режиме движения транспортного средства, а уже перед или при программно-техническом создании системы управления транспортного средства, которая выполнена с возможностью осуществления онлайн-способа.
На этапе S1 устанавливается несколько границ подразделения, далее кратко упоминаемых как границы, для подразделения области состояний заряда (SOC-области) электрического аккумулятора энергии. Оно схематично и в качестве примера представлено на фиг. 2. Одинаковые или функционально эквивалентные элементы на всех чертежах обозначены теми же ссылочными позициями.
Ось абсцисс указывает ось состояния заряда (SOC-ось) 1. Область состояния заряда продолжается от 0% до 100%..
Как можно видеть на фиг. 2, было установлено несколько границ 2-7 подразделения для подразделения области состояния заряда аккумулятора энергии на области А-Е. Область А продолжается между границами 2 и 3, область В - между границами 3 и 4 и т.д. Границы 2 и 7 не изменяются. При этом граница 2 представляет нижнюю границу 2 состояния заряда, которая характеризует состояние заряда аккумулятора энергии, начиная с которого аккумулятор энергии вовне является полностью разряженным, т.е. состояние заряда (SOC) составляет 0%. Граница 7 представляет, напротив, верхнюю границу 7 состояния заряда, которая характеризует состояние заряда аккумулятора энергии, начиная с которого аккумулятор энергии вовне является полностью заряженным, т.е. состояние заряда (SOC) составляет 100%.
Напротив, границы 3-6 при эксплуатации транспортного средства могут устанавливаться изменяемыми, т.е. границы 3-6 могут сдвигаться влево и вправо вдоль оси 1 состояния заряда, что схематично представлено черными двойными стрелками. Согласование границ в режиме движения поясняется ниже.
Граница 3 представляет оптимальную для срока службы нижнюю границу. Эта граница характеризует состояние заряда электрического аккумулятора энергии, которое по причинам срока службы не должно снижаться. Эта граница выбирается таким образом, что аккумулятор энергии с учетом этого ограничения в течение своего запланированного срока службы может надежно эксплуатироваться. При вычислении этой границы могут, в том числе, включаться, например, текущее состояние старения (SON) и прежний расход энергии.
Граница 4 представляет собой границу разряда. Эта граница описывает состояние заряда, ниже которого посредством стратегии эксплуатации не может выбираться никакой режим работы, вызывающий разряд аккумулятора энергии. Дальнейший разряд, таким образом, за счет стратегии эксплуатации невозможен, однако, например, возможен дальнейший разряд электрического аккумулятора энергии электрическими вспомогательными потребителями.
Граница 5 представляет собой границу заряда. Эта граница описывает состояние заряда, выше которого аккумулятор энергии не должен дальше заряжаться посредством затраты топлива. Превышение этой границы возможно только в том случае, если энергия генерируется другим путем, например, посредством рекуперации при торможении.
Граница 6 представляет оптимальную для срока службы верхнюю границу. Эта граница характеризует состояние заряда, которое по причинам срока службы не должно превышаться. Эта граница выбирается таким образом, что аккумулятор энергии с учетом этого ограничения в течение своего запланированного срока службы может надежно эксплуатироваться. При вычислении этой границы могут, в том числе, включаться, например, текущее состояние старения и прежний расход энергии.
С помощью приведенных в качестве примера границ могут во всей области состояния заряда определяться различные области А-Е эксплуатации:
Внутри области А стратегией эксплуатации не может выбираться никакой режим работы, приводящий к разряду. Одновременно аккумулятор должен, если возможно, принудительным образом заряжаться. Внутри области В стратегией эксплуатации не может выбираться никакой режим работы, приводящий к разряду. Одновременно предоставляется возможность того, что стратегией эксплуатации принимается решение относительно заряда при затратах топлива. Область С представляет собой нейтральную область. В этой области могут выбираться как режимы работы, приводящие к разряду аккумулятора энергии, так и режимы работы, приводящие к заряду аккумулятора энергии. Внутри области D стратегией эксплуатации не может выбираться никакой режим работы, который заряжает аккумулятор при затратах топлива. Одновременно предоставляется возможность того, что стратегией эксплуатации принимается решение по отношению к режиму работы, приводящему к разряду. Внутри области Е стратегией эксплуатации не может выбираться никакой режим работы, приводящий к заряду. Одновременно, если это возможно, аккумулятор должен разряжаться принудительно.
В зависимости от того, в какой области А-Е в данный момент находится состояние заряда, стратегией эксплуатации предоставляются различные режимы работы и/или рабочие точки для выбора, что более подробно поясняется ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4.
Определяемые областью состояния заряда границы 2-7 и области А-Е представляют собой вспомогательное средство, с помощью которого характеристики стратегии эксплуатации могут согласовываться друг с другом. Каждая характеристика должна, таким образом, ориентироваться на границы таким образом, что гарантируются желательные эффекты областей. За счет этого все характеристики способа имеют общие рамки, в которых они могут согласовываться. Таким образом, сложность зависимостей между характеристиками снижается.
Как показано на фиг. 1, после установления границ подразделения устанавливаются профили характеристик в зависимости от состояния заряда аккумулятора энергии.
Это показано на фиг. 3 в качестве примера для двух характеристик. В отличие от примера согласно фиг. 2, область состояния заряда на фиг. 3 не имеет границы 3 подразделения. Сдвигаемая граница 4 подразделения соответствует вышеописанной границе разряда. Возникающие при этом области А*, В*, С* области состояния заряда не соответствуют, таким образом, областям согласно фиг. 2 и поэтому обозначены с помощью ʺ*ʺ. На фиг. 3 для упрощения представления показан только фрагмент области состояния заряда.
Первая характеристика, профиль которой представлен посредством сплошной линии 10, указывает желательный максимальный массовый расход топлива (правая Y-ось 8). Заданный профиль 10 характеристики составляется из частичных профилей 10_А, 10_В и 10_С., которые продолжаются, соответственно, от границы подразделения к смежной с ней границе подразделения. Частичный профиль 10_А продолжается от нижней границы 2 состояния заряда до границы 4 разряда состояния заряда. Частичный профиль 10_В продолжается от границы 4 разряда до границы 5 заряда.
При более высоких состояниях заряда должны выбираться режимы работы, которые приводят к малому массовому расходу топлива. Как следствие, частичный профиль 10В имеет отрицательный наклон. На верхней границе 5 подразделения происходит скачок до нуля. Ниже границы 4 разряда, границы для массового расхода топлива должны быть полностью открытыми, чтобы не ограничивать массовый расход топлива. В точке 14 происходит скачок профиля характеристики (участок 12 характеристики) на бесконечное или высокое значение, которое практически не ограничивает массовый расход топлива (профиль 10_А).
Вторая характеристика, профиль которой представлен штрих-пунктирной линией 11, указывает заданную мощность батареи аккумулятора энергии (левая Y-ось 8). При более высоких состояниях заряда должны скорее выбираться рабочие точки, которые имеют следствием высокую мощность (разряда) батареи, из-за чего характеристика нарастает. Ниже границы 4 разряда аккумулятор должен скорее заряжаться, чем разряжаться, так что в области А* получается отрицательная заданная мощность батареи.
Профиль характеристик на границах 4, 5 подразделения жестко задается, то есть ординаты тех точек 13, 14, 15, 16 характеристик, абсцисса которых, т.е. положение на оси состояния заряда, совпадает с положением границы 4, 5 подразделения, задаются фиксированным образом. Тем самым значения характеристик в местах границ подразделения жестко задаются, независимо от мгновенного положения изменяемым образом устанавливаемой границы подразделения. Иными словами, точки 13-16 хотя и могут сдвигаться в направлении оси абсцисс 1, если граница подразделения сдвигается, ее ордината, т.е. значение на оси 8 остается всегда постоянным.
Этапы S3-S5 выполняются непрерывно в режиме движения гибридного транспортного средства.
В режиме движения транспортного средства могут теперь сдвигаться границы подразделения, за счет чего характеристики автоматически адаптируются.
Для этого на этапе S3 в режиме движения непрерывно регистрируются упреждающие информации. Например, непрерывно определяется профиль высоты впереди лежащего участка пути транспортного средства посредством оценки топографических данных.
t-1
На этапе S4 затем, в зависимости от определенного профиля высоты, проверяется, должен ли выполняться сдвиг границ подразделения. Если при этом, например, устанавливается, что транспортное средство приближается к длинному участку уклона, на котором возможна продолжительная фаза рекуперации, то граница 4 разряда сдвигается влево и устанавливается на меньшее значение состояния заряда. Это представлено на фиг. 4. Новая текущая граница 4 разряда сдвинута влево на величину, которая соответствует длине стрелки 17. Прежняя граница разряда на фиг. 4 обозначена посредством 4.
На этапе S5 затем автоматически адаптируется профиль характеристик. Точки 13 и 14 характеристик, которые лежат на сдвинутой границе разряда, перемещаются вместе со сдвинутой границей 4 разряда и сдвигаются влево на ту же величину. За счет этого профили 10А и 11А характеристик соответственно сжимаются в направлении 1 оси абсцисс. Одновременно профили 10В и 10C характеристики соответственно растягиваются в направлении 1 оси абсцисс. Профили 10C и 11С не изменяются.
Динамическая онлайн-адаптация характеристик осуществляется, таким образом, путем согласования характеристик со сдвинутыми границами подразделения. Характеристики перемещаются вместе с этими границами и соответствующим образом автоматически масштабируются. Границы подразделения, определенные посредством состояния заряда (SOC), и образованные тем самым области состояния заряда представляют собой опорную рамку, с помощью которой характеристики стратегии эксплуатации могут согласовываться друг с другом.
Хотя изобретение было описано со ссылками на определенные примеры выполнения, для специалиста должно быть очевидно, что могут выполняться различные изменения и применяться эквиваленты в качестве замены без отклонения от объема изобретения. Дополнительно могут выполняться многие модификации без отклонения от объема изобретения. Следовательно, изобретение не должно ограничиваться раскрытыми примерами выполнения, а должно охватывать все примеры выполнения, которые входят в объем приложенной формулы изобретения. В частности, изобретение также испрашивает защиту предмета и признаков зависимых пунктов формулы изобретения независимо от пунктов, на которые они ссылаются.
Перечень ссылочных позиций
1 профиль состояния заряда/ось состояния заряда/направление оси абсцисс
2 нижняя граница состояния заряда
3 нижняя граница, оптимальная по сроку службы
4 граница разряда
5 граница заряда
6 верхняя граница, оптимальная по сроку службы
7 верхняя граница состояния заряда
8 ось координат характеристики
10 профиль характеристики
10_А,
10_В,
10_С профили характеристик
11 профиль характеристики
11_А,
11_В,
11_С профили характеристик
12 скачок характеристики
13-16 точки характеристики, лежащие на границах подразделения