СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА ХОДА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ НА ОСНОВАНИИ ФАКТОРОВ ВЛИЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING POWER RESERVE OF A VEHICLE WITH ELECTRIC DRIVE BASED ON ENVIRONMENTAL FACTORS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к транспортным средствам с электрическим приводом, а конкретнее, к системам и способам для определения запаса хода транспортного средства с электрическим приводом на основании факторов влияния окружающей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Водители транспортных средств с электрическим приводом, особенно водители, которые купили транспортное средство с электрическим приводом недавно, могут испытывать явление, известное как «боязнь ограничения дальности поездки». Боязнь ограничения дальности поездки является страхом перед иссяканием заряда аккумуляторной батареи раньше достижения пункта назначения водителем. Запас хода транспортного средства с электрическим приводом основан на заряде аккумуляторной батареи и величине мощности, потребляемой во время вождения транспортного средства. Однако, потребляемая мощность во время вождения может меняться. Транспортные средства с электрическим приводом определяют оценку запаса хода, чтобы информировать водителей, имеет ли транспортное средство с электрическим приводом достаточный заряд для достижения пункта назначения. Неточные оценки могут вызывать разочарование и страх водителя.
Сущность изобретения
Прилагаемая формула изобретения устанавливает границы этой заявки. Настоящее изобретение обобщает аспекты вариантов осуществления и не должно использоваться для ограничения формулы изобретения. Другие реализации предполагаются в соответствии с технологиями, описанными в материалах настоящей заявки, как будет очевидно рядовому специалисту в данной области техники по изучению нижеследующих чертежей и подробного описания, и подразумевается, что эти реализации должны подпадать под объем этой заявки.
Раскрыты примерные варианты осуществления систем и способов для определения запаса хода транспортного средства с электрическим приводом на основании факторов влияния окружающей среды. Примерное раскрытое транспортное средство включает в себя блок аккумуляторных батарей, модуль управления HVAC (отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха) и электронный блок управления, который включает в себя вычислитель запаса хода. Примерный вычислитель запаса хода определяет основную силовую нагрузку, определяет дополнительную силовую нагрузку на основании солнечной нагрузки, температуры окружающей среды, температуры в кабине и установки температуры, и рассчитывает запас хода транспортного средства на основании основной силовой нагрузки, дополнительной силовой нагрузки и заряда блока аккумуляторных батарей.
В одном дополнительном аспекте вычислитель запаса хода выполнен с возможностью предсказывать маршрут, по которому будет ехать транспортное средство, основная силовая нагрузка основана на средней скорости и средней силе сопротивления движению на предсказанном маршруте.
В другом дополнительном аспекте вычислитель запаса хода выполнен с возможностью определять скорость и силу сопротивления движению для множества участков предсказанного маршрута.
В еще одном дополнительном аспекте дополнительная силовая нагрузка включает в себя первую силовую нагрузку в течение первого периода, в котором модуль управления HVAC настраивает температуру в кабине с начальной температуры до установки температуры, и вторую силовую нагрузку в течение второго периода, в котором модуль управления HVAC поддерживает температуру в кабине на установке температуры.
В еще одном дополнительном аспекте вычислитель запаса хода определяет влияние солнечной нагрузки на дополнительную силовую нагрузку с использованием справочной таблицы теплопередачи, хранимой в памяти.
В еще одном дополнительном аспекте вычислитель запаса хода определяет влияние скорости транспортного средства на дополнительную силовую нагрузку с использованием справочной таблицы конвективной теплопередачи, хранимой в памяти.
В еще одном дополнительном аспекте для определения основной силовой нагрузки, вычислитель запаса хода выполнен с возможностью: рассчитывать среднюю основную силовую нагрузку на основании последних силовых нагрузок при температуре окружающей среды; и определять основную силовую нагрузку как статистическое отклонение выше средней основной силовой нагрузки.
В еще одном дополнительном аспекте статистическое отклонение является одним среднеквадратическим отклонением выше средней основной силовой нагрузки.
Примерный способ для определения оцененного запаса хода транспортного средства с электрическим приводом включает в себя определение основной силовой нагрузки на блоке аккумуляторных батарей, используемой для возбуждения электродвигателя транспортного средства с электрическим приводом. Примерный способ также включает в себя определение дополнительной силовой нагрузки на блоке аккумуляторных батарей, используемой для питания модуля управления HVAC транспортного средства с электрическим приводом. Дополнительная силовая нагрузка основана на солнечной нагрузке, температуре окружающей среды, температуре в кабине и установке температуры. Дополнительно, примерный способ осуществляет расчет оцененного запаса хода транспортного средства на основании основной силовой нагрузки, дополнительной силовой нагрузки и заряда блока аккумуляторных батарей.
В одном дополнительном аспекте предсказывают маршрут, по которому будет ехать транспортное средство, при этом основная силовая нагрузка основана на средней скорости и средней силе сопротивления движению на предсказанном маршруте.
В другом дополнительном аспекте определяют скорость и силу сопротивления движению для множества участков предсказанного маршрута.
В еще одном дополнительном аспекте дополнительная силовая нагрузка включает в себя первую силовую нагрузку в течение первого периода, в котором модуль управления HVAC настраивает температуру в кабине с начальной температуры до установки температуры, и вторую силовую нагрузку в течение второго периода, в котором модуль управления HVAC поддерживает температуру в кабине на установке температуры.
В еще одном дополнительном аспекте определяют влияние солнечной нагрузки на дополнительную силовую нагрузку с использованием справочной таблицы теплопередачи, хранимой в памяти.
В еще одном дополнительном аспекте определяют влияние скорости транспортного средства на дополнительную силовую нагрузку с использованием справочной таблицы конвективной теплопередачи, хранимой в памяти.
В еще одном дополнительном аспекте для определения основной силовой нагрузки, упомянутый способ включает в себя этапы, на которых:
рассчитывают среднюю основную силовую нагрузку на основании последних силовых нагрузок при температуре окружающей среды; и
определяют основную силовую нагрузку как одно среднеквадратическое отклонение выше средней основной силовой нагрузки.
Примерный материальный машинно-читаемый носитель содержит команды, которые, когда выполняются, побуждают транспортное средство определять основную силовую нагрузку на блок аккумуляторных батарей, используемую для возбуждения электродвигателя транспортного средства с электрическим приводом. Примерная команда также побуждает транспортное средство определять дополнительную силовую нагрузку на блок аккумуляторных батарей, используемую для питания модуля управления HVAC транспортного средства с электрическим приводом, причем дополнительная силовая нагрузка основана на солнечной нагрузке, температуре окружающей среды, температуре в кабине и установке температуры. Дополнительно, примерные команды побуждают транспортное средство рассчитывать оцененный запас хода транспортного средства на основании основной силовой нагрузки, дополнительной силовой нагрузки и заряда блока аккумуляторных батарей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ради лучшего понимания изобретения, может быть сделана ссылка на варианты осуществления, показанные на нижеследующих чертежах. Компоненты на чертежах не обязательно находятся в масштабе, и связанные элементы могут быть опущены или, в некоторых случаях, могли быть преувеличены пропорции, с тем чтобы подчеркнуть и ясно проиллюстрировать обладающие новизной признаки, описанные в материалах настоящей заявки. В дополнение, компоненты системы могут быть скомпонованы по-разному, как известно в данной области техники. Кроме того, на чертежах, одинаковые номера ссылок обозначают соответствующие части на всем протяжении нескольких видов.
Фиг. 1 иллюстрирует транспортное средство с электрическим приводом, которое определяет запас хода транспортного средства с электрическим приводом на основании факторов влияния окружающей среды, в соответствии с доктринами этого изобретения.
Фиг. 2 изображает графики потребления энергии транспортного средства с электрическим приводом по фиг. 1 во время периода интенсивного отбора и стабильного периода.
Фиг. 3 - структурная схема системы для определения потребляемой мощности транспортного средства с электрическим приводом по фиг. 1 во время периода интенсивного отбора и стабильного периода по фиг. 2.
Фиг. 4 - структурная схема электронных компонентов транспортного средства с электрическим приводом по фиг. 1.
Фиг. 5 изображает примерную таблицу, хранимую транспортным средством с электрическим приводом по фиг. 1, для определения переменной потребляемой мощности на основании влияния внешних условий.
Фиг. 6 изображает еще одну примерную таблицу, хранимую транспортным средством с электрическим приводом по фиг. 1, для определения переменной потребляемой мощности на основании влияния внешних условий.
Фиг. 7 изображает еще одну примерную таблицу, хранимую транспортным средством с электрическим приводом по фиг. 1, для определения переменной потребляемой мощности на основании влияния внешних условий.
Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, изображающая способ для определения потребляемой мощности транспортного средства с электрическим приводом по фиг. 1 на основании факторов влияния окружающей среды, который может быть реализован электронными компонентами по фиг. 4.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Наряду с тем, что изобретение может быть воплощено в различных формах, как показано на чертежах, и в дальнейшем будут описаны некоторые примерные и неограничивающие варианты осуществления с пониманием, что настоящее раскрытие должно считаться иллюстративным примером изобретения и не подразумевается, что должно ограничивать изобретение проиллюстрированными конкретными вариантами осуществления.
Запас хода транспортного средства с электрическим приводом определяется располагаемой мощностью из аккумуляторной батареи и мощностью, потребляемой во время эксплуатации транспортного средства. Располагаемая мощность основана на емкости и заряде аккумуляторной батареи. Потребляемая мощность основана на основной силовой нагрузке (например, мощности для продвижения транспортного средства) и дополнительной силовой нагрузке (например, мощности для эксплуатации других систем транспортного средства, таких как система отопления, вентиляции и охлаждения (HVAC), радиоприемник, устройство отображения центральной консоли, и т. д.). Водители не желают жертвовать комфортом традиционного основанного на топливе транспортного средства при вождении транспортного средства с электрическим приводом. Одним из основных удобств транспортного средства является управление микроклиматом. Дополнительная силовая нагрузка всецело поглощается мощностью, требуемой для эксплуатации системы HVAC. Дополнительная силовая нагрузка определяется двумя рабочими периодами, периодом интенсивного отбора и стабильным периодом. Периодом интенсивного отбора является период времени повышенной потребляемой мощности, в течение которого система HVAC настраивает температуру кабины на выбранную водителем температуру. Повышенная потребляемая мощность главным образом обусловлена тепловой энергией, требуемой для изменения температуры внутренней массы. Стабильным периодом является период времени относительно более низкой потребляемой мощности, в течение которого система HVAC поддерживает выбранную водителем температуру.
Как раскрыто ниже в материалах настоящей заявки, вычислитель запаса хода транспортного средства с электрическим приводом оценивает запас хода (иногда указываемый ссылкой как «электрический запас хода по топливу (eDTE)») транспортного средства с электрическим приводом на основании (a) оцененной основной силовой нагрузки и (b) оцененной дополнительной силовой нагрузки. Основная силовая нагрузка, например, может быть оценена на основании характеристик дорог (например, частоты остановок, уклона дороги, и т. д.) возле транспортного средства с электрическим приводом и/или среднего значения последних основных силовых нагрузок, и т. д. Дополнительная силовая нагрузка оценивается для (i) периода интенсивного отбора и (ii) стабильного периода. Дополнительная силовая нагрузка оценивается на основании факторов, которые оказывают влияние на использование системы HVAC, таких как конвективная теплопередача, основанная на средней скорости транспортного средства, лучистая теплопередача (иногда указываемая ссылкой как «солнечная нагрузка»), температура окружающего воздуха, температура внутреннего окружающего воздуха и/или климатические установки. Вычислитель запаса хода определяет запас хода транспортного средства с электрическим приводом, рассчитывая полную потребляемую мощность (основную силовую нагрузку и дополнительную силовую нагрузку) для периода интенсивного отбора и полную потребляемую мощность (основную силовую нагрузку и дополнительную силовую нагрузку) во время стабильного периода.
Фиг. 1 иллюстрирует транспортное средство 100 с электрическим приводом, которое определяет запас хода транспортного средства с электрическим приводом (EV) на основании факторов влияния окружающей среды, в соответствии с доктринами этого изобретения. Вычислитель 102 запаса хода определяет запас хода EV транспортного средства 100 с электрическим приводом на основании информации из блока аккумуляторных батарей через блок 106 управления аккумуляторными батареями, одного или более датчиков 108 температуры в кабине и датчика 110 температуры окружающей среды, модуля управления отоплением, вентиляцией и охлаждением (HVAC) и данных 114 солнечной нагрузки и/или данных 116 навигации. Транспортное средство 100 с электрическим приводом включает в себя бортовую платформу 118 связи для присоединения к одному или более серверов 120 сети Интернет (иногда указываемых ссылкой как «облачная среда») для извлечения данных 114 солнечной нагрузки и/или данных 116 навигации. Вычислитель 102 запаса хода предусматривает определение запаса хода EV с помощью информационно-развлекательного головного блока 122.
Транспортным средством 100 с электрическим приводом является любой тип дорожного транспортного средства с электрическим приводом (например, легковые автомобили, грузовые автомобили, автофургоны, мотоциклы, мопеды, и т. д.). Транспортное средство 100 с электрическим приводом включает в себя части, связанные с подвижностью, такие как силовая передача с электродвигателем, трансмиссия, подвеска, ведущий вал и/или колеса, и т. д. Транспортное средство 100 с электрическим приводом также может включать в себя один или более стандартных признаков (не показаны), таких как приборный щиток, регулируемые сиденья, ветровое стекло, двери, окна, ремни безопасности, подушки безопасности и шины. Блок 104 аккумуляторных батарей может включать в себя один или более любых пригодных элементов электрической аккумуляторной батареи (таких как литий-ионные, литий-полимерные, никель-металлгидридные, и т. д.) для подачи питания на транспортное средство 100 с электрическим приводом. Блок 106 управления аккумуляторными батареями контролирует и управляет состоянием блока 104 аккумуляторных батарей. Блок 106 управления аккумуляторными батареями контролирует и/или управляет напряжением (например, общим напряжением, напряжением элементов аккумуляторной батареи, и т. д.), подзарядкой блока 104 аккумуляторных батарей, током блока 104 аккумуляторных батарей и/или температурой блока 104 аккумуляторных батарей, и т. д. Блок 106 управления аккумуляторными батареями также может ограничивать мощность, подаваемую блоком 104 аккумуляторных батарей в конкретные подсистемы (например, систему HVAC, и т. д.) транспортного средства 100 с электрическим приводом.
Датчик(и) 108 температуры в кабине измеряет температуру внутри кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Датчик(и) 108 температуры в кабине может быть любым пригодным датчиком температуры (например, терморезистором, инфракрасным датчиком, и т. д.). Датчик 110 температуры окружающей среды измеряет наружную температуру рядом с транспортным средством 100 с электрическим приводом. Датчик 110 температуры окружающей среды может быть любым пригодным датчиком температуры. В некоторых примерах, датчик 110 температуры окружающей среды расположен в переднем бампере транспортного средства 100 с электрическим приводом.
Информационно-развлекательный головной блок 122 предусматривает интерфейс между транспортным средством 100 с электрическим приводом и пользователями (например, водителями, пассажирами, и т. д.). Информационно-развлекательный головной блок 122 включает в себя цифровые и/или аналоговые интерфейсы (например, устройства ввода и устройства вывода) для приема ввода от пользователя(ей) и отображения информации. Устройства ввода, например, могут включать в себя ручку управления, приборную панель, цифровую камеру для захвата изображений и/или визуального распознавания команд, сенсорный экран, устройство звукового ввода (например, микрофон в кабине), кнопки или сенсорную площадку. Устройства вывода могут включать в себя средства вывода комбинации приборов (например, круговые шкалы, осветительные устройства), исполнительные механизмы, панель приборного щитка, проекционный дисплей на ветровом стекле, устройство отображения центральной консоли (например, жидкокристаллический дисплей («LCD»), дисплей на органических светоизлучающих диодах («OLED»), плоскопанельный дисплей, твердотельный дисплей или проекционный дисплей на лобовом стекле) и/или громкоговорители.
В некоторых примерах, модуль 112 управления HVAC включен в информационно-развлекательный головной блок 122. Модуль 112 управления HVAC присоединен с возможностью обмена информацией к датчику(ам) 108 температуры в кабине. Модуль 112 управления HVAC управляет системой управления микроклиматом (например, испарителем, компрессором, конденсатором, осушителем, устройством расширения, нагнетательными вентиляторами, и т. д.) для отопления или охлаждения кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом на основании установки, введенной в модуль 112 управления HVAC через устройства ввода информационно-развлекательного головного блока 122. Например, если датчик(и) 108 температуры в кабине указывает, что температура в кабине имеет значение 97 градусов по Фаренгейту, а установка температуры HVAC имеет значение 75 градусов по Фаренгейту, модуль 112 управления HVAC управляет системой HVAC, чтобы охлаждала транспортное средство.
Бортовая платформа 118 связи включает в себя проводной или беспроводный сетевые интерфейсы, чтобы давать возможность связи с внешними сетями (например, сервером(ами) 120 сети Интернет). Бортовая платформа 118 связи также включает в себя аппаратные средства (например, процессоры, память, хранилище, антенну, и т. д.) и программное обеспечение для управления проводными и беспроводными сетевыми интерфейсами. В некоторых примерах, бортовая платформа 118 связи включает в себя один или более контроллеров, которые содействуют созданию и связыванию локальной беспроводной сети, таких как контроллер Wi-Fi (в том числе, IEEE 802.11 a/b/g/n/ac или другие), контроллер Bluetooth (основанный на Базовой спецификации Bluetooth, поддерживаемой специальной группой по проблематике Bluetooth) и/или контроллер ZigBee (IEEE 802.15.4). Бортовая платформа 118 связи также может включать в себя контроллеры для основанных на других стандартах сетей (например, глобальной системы мобильной связи (GSM), универсальной системы мобильной связи, (UMTS), долгосрочного развития (LTE), множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), WiMAX (IEEE 802.16m); связи через поле в ближней зоне (NFC); и Wireless Gigabit (IEEE 802.11ad), и т. д.). Дополнительно, в некоторых примерах, бортовая платформа 118 связи включает в себя приемник глобальной системы определения местоположения (GPS). Кроме того, внешняя сеть(и) может быть сетью общего пользования, такой как сеть Интернет; частной сетью, такой как интранет (локальная сеть, использующая технологии Интернет); или их комбинацией, и может использовать многообразие сетевых протоколов, имеющихся в распоряжении в настоящее время или разработанных позже, в том числе, но не в качестве ограничения, основанные на TCP/IP сетевые протоколы. Бортовая платформа 118 связи может включать в себя проводной или беспроводный интерфейс, чтобы давать возможность непосредственной связи с электронным устройством (таким как смартфон, планшетный компьютер, дорожный компьютер, и т. д.).
2
2
Время от времени, бортовая платформа 118 связи с возможностью обмена информацией присоединяется (например, через соединение сотовой связи) к серверу(ам) 120 сети Интернет для приема данных 114 солнечной нагрузки и/или данных 116 навигации. Данные 114 солнечной нагрузки дают информацию касательно энергии (в ваттах на квадратный метр (Вт/м)) солнечного излучения в географической области, в которой расположено транспортное средство 100 с электрическим приводом. Например, данные 114 солнечной нагрузки могут указывать, что энергия солнечного излучения имеет значение 300 Вт/м. Величина энергии солнечного излучения оказывает влияние на температуру в кабине. Данные 116 навигации включают в себя подробности о дороге (например, изгибы, уклоны, движение транспорта, средства управления движением транспорта, и т. д.) у дорог поблизости от транспортного средства 100 с электрическим приводом. В некоторых примерах, когда пользователь задал конкретный пункт назначения и/или маршрут, данные 116 навигации включают в себя подробности о дороге маршрута(ов) в пункт назначения.
Вычислитель 102 запаса хода определяет запас хода EV для транспортного средства 100 с электрическим приводом. Вычислитель 102 запаса хода определяет запас хода EV, когда он определяет, что должна произойти поездка. Например, вычислитель 102 запаса хода может, в ответ на выявление, когда блок управления кузовом транспортного средства 100 с электрическим приводом принимает сигнал с брелока для ключей отпереть дверь водительской стороны транспортного средства 100 с электрическим приводом, определять, что должна произойти поездка. В качестве еще одного примера, вычислитель 102 запаса хода может определять, что должна произойти поездка, в ответ на ввод пункта назначения в систему навигации. Таким образом, вычислитель 102 запаса хода повторно определяет запас хода EV в ответ на новую поездку.
В начале, вычислитель 102 запаса хода выбирает (i) оцененную среднюю скорость для транспортного средства 100 с электрическим приводом, (ii) оцененное расстояние, соответствующее оцененной средней скорости, (iii) среднюю силу сопротивления движению, и (iv) оцененное полное время проезда. В некоторых примерах, для выбора оцененной средней скорости и оцененного расстояния, вычислитель 102 запаса хода выбирает маршрут от текущего местоположения транспортного средства 100 с электрическим приводом. В некоторых примерах, маршрут основан на пункте назначения, введенном в систему навигации. В некоторых примерах, маршрут основан на схеме последних маршрутов в зависимости от даты, времени и/или водителя. Например, вычислитель 102 запаса хода может распознавать, что конкретный водитель ездит в один и тот же пункт назначения в 7:00 с понедельника по пятницу В качестве альтернативы, в некоторых примерах, оцененная средняя скорость и оцененное расстояние основаны на последних реальных средних скоростях и последних реальных расстояниях и/или пунктах назначения. В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода выбирает среднюю силу сопротивления движению на основании последних сил сопротивления движению.
Когда маршрут выбран, вычислитель 102 запаса хода делит маршрут на участки. В некоторых примерах, участки заранее определены в данных 116 навигации на основании признаков маршрута, таких как характеристики дороги (например, изогнутые участки, прямые участки, и т. д.) и/или дорожные знаки, и т. д. Вычислитель 102 запаса хода оценивает скорость участка для участков. В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода оценивает время проезда участка для участков. Вычислитель 102 запаса хода определяет скорости участков (и времена проезда участков) на основании данных движения транспорта и ограничений скорости, включенных в данные 116 навигации, и/или средней скорости, с которой транспортное средство 100 с электрическим приводом раньше проезжало такой участок. Оцененная средняя скорость для транспортного средства 100 с электрическим приводом является средним значением скоростей участков для маршрута. Например, если скорость участка для первого участка имеет значение 20 миль в час (миль/час), скорость участка для второго участка имеет значение 17 миль/час, а скорость участка для третьих участков имеет значение 12 миль/час, оцененная средняя скорость может иметь значение 16,3 миль/час. В некоторых примерах, оцененная средняя скорость для транспортного средства 100 с электрическим приводом является взвешенным средним значением скоростей участков для маршрута, основанных на соответствующих временах проезда участка. Например, если время проезда участка для первого участка имеет значение 8 минут, время проезда участка для второго участка имеет значение 11 минут, а время проезда участка для третьего участка имеет значение 6 минут, оцененная средняя скорость может иметь значение 16,8 миль/час. Когда маршрут выбран, оцененное расстояние является расстоянием до пункта назначения.
Вычислитель 102 запаса хода также определяет силу сопротивления движению участка для участков. Сила сопротивления движению представляет собой силы на транспортном средстве 100 с электрическим приводом, например, обусловленные трением шин транспортного средства 100 с электрическим приводом, аэродинамическим сопротивлением транспортного средства 100 с электрическим приводом и/или уклоном дороги, по которой едет транспортное средство 100 с электрическим приводом, и т. д. Вычислитель 102 запаса хода оценивает силы сопротивления движению для участков на основании полиномиального уравнения, которое учитывает силы на транспортном средстве 100 с электрическим приводом, в качестве функции скорости у транспортного средства 100 с электрическим приводом. Так как температура окружающей среды может оказывать влияние на силы сопротивления движению (например, холодный воздух имеет более высокое аэродинамическое сопротивление, паразитные потери в приводе на ведущие колеса находятся выше, когда компоненты системы холодны, и т. д.), в некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода настраивает силы сопротивления движению на основании температуры окружающей среды, которая измеряется датчиком 110 температуры окружающей среды. Вычислитель 102 запаса хода рассчитывает среднюю силу сопротивления движению на основании среднего значения сил сопротивления движению участка. Например, если сила сопротивления движению участка для первого участка имеет значение 38,7 фунтов (фунтов), сила сопротивления движению участка для второго участка имеет значение 36,2 фунта, а сила сопротивления движению участка для третьих участков имеет значение 32,7 фунта, средняя сила сопротивления движению участка может иметь значение 35,8 фунта. В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода рассчитывает среднюю силу сопротивления движению в качестве взвешенного среднего значения на основании времен проезда участка для соответственных участков. Например, если время проезда для первого участка имеет значение 8 минут, время проезда для второго участка имеет значение 11 минут, а время проезда участка для третьего участка имеет значение 6 минут, средняя сила сопротивления движению может иметь значение 36,1 фунта.
E
E
Вычислитель 102 запаса хода рассчитывает оцененное полное время поездки (t) на основании оцененной средней скорости и оцененного расстояния. Например, если оцененная средняя скорость имеет значение 16,8 миль/час, а оцененное расстояние имеет значение 7 миль, оцененное полное время проезда (t) может иметь значение 25 минут.
BPL
Вычислитель 102 запаса хода определяет основную силовую нагрузку 200 (P) (как показано на фиг. 2) на основании оцененной средней скорости и средней силы сопротивления движению. Основная силовая нагрузка является мощностью, используемой электродвигателем для приведения в движение транспортного средства 100 с электрическим приводом. Например, если оцененная средняя скорость имеет значение 16,8, а средняя сила сопротивления движению имеет значение 36,1 фунтов, основная силовая нагрузка может иметь значение 1207 ватт. В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода прибавляет к основной силовой нагрузке среднюю мощность, используемую для разгона транспортного средства 100 с электрическим приводом (например, на основании дорожных знаков и/или данных движения транспорта, включенных в данные 116 навигации). В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода вычитает из основной силовой нагрузки среднюю мощность, получаемую благодаря рекуперативному торможению (например, на основании дорожных знаков и/или данных движения транспорта, включенных в данные 116 навигации).
APL
APL
APL
APL
base
s
c
Вычислитель 102 запаса хода определяет дополнительную силовую нагрузку 202 (P) (как показано на фиг. 2). Дополнительная силовая нагрузка (P) 202 характеризуется периодом 204 интенсивного отбора, в котором модуль 112 управления HVAC настраивает температуру в кабине на установку температуры, и стабильным периодом 206, в котором модуль 112 управления HVAC поддерживает температуру в кабине на установке температуры. Фиг. 3 иллюстрирует факторы влияния окружающей среды, используемые для расчета дополнительной силовой нагрузки 202 (P). В проиллюстрированном примере, дополнительная силовая нагрузка 202 (P) включает в себя (i) базовую дополнительную силовую нагрузку (P), (ii) силовую нагрузку солнечного прироста (P) и (iii) силовую нагрузку конвективного прироста (P).
base
base
P
p
p
Вычислитель 102 запаса хода хранит таблицу 500 базовой дополнительной нагрузки для определения базовой дополнительной силовой нагрузки (P(t)) в качестве функции времени. Пример таблицы 500 базовой дополнительной нагрузки проиллюстрирован на фиг. 5. По мере того, как система HVAC отапливает или охлаждает кабину транспортного средства с электрическим приводом, базовая дополнительная силовая нагрузка изменяется. Меньшая мощность используется для настройки температуры кабины по мере того, как кабина становится ближе к заданному значению температуры модуля 112 управления HVAC. Вычислитель 102 запаса хода вводит температуру воздуха в кабине с датчика 108 температуры в кабине и установку запроса температуры модуля 112 управления HVAC в таблицу 500 базовой дополнительной нагрузки. Таблица базовой дополнительной нагрузки выводит базовую дополнительную силовую нагрузку (P(t)) для настройки температуры в кабине на установку температуры в качестве функции времени и времени интенсивного отбора (t). Время интенсивного отбора (t) задает время для настройки температуры в кабине на установку температуры. Например, время интенсивного отбора (t) может иметь значение 5 минут.
s
Вычислитель 102 запаса хода хранит справочную таблицу 600 теплопередачи солнечного тепла. Пример таблицы 600 теплопередачи солнечного тепла проиллюстрирован на фиг. 6. Справочная таблица 600 теплопередачи солнечного тепла устанавливает влияние солнечной нагрузки (например, как заданная в данных 114 солнечной нагрузки) на величину мощности, используемой модулем 112 управления HVAC. Солнечная нагрузка вносит вклад в отопление кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Солнечная нагрузка повышает мощность, используемую модулем 112 управления HVAC, для охлаждения кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Дополнительно, солнечная нагрузка понижает мощность, используемую модулем 112 управления HVAC, для отопления кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Вычислитель 102 запаса хода вводит солнечную нагрузку из данных 114 солнечной нагрузки и разность между температурой в кабине и температурой окружающей среды в справочную таблицу теплопередачи солнечного тепла. Справочная таблица 600 теплопередачи солнечного тепла выводит силовую нагрузку солнечного прироста (P).
s
Вычислитель 102 запаса хода хранит справочную таблицу 700 конвективной теплопередачи. Пример таблицы 700 конвективной теплопередачи проиллюстрирован на фиг. 7. Справочная таблица 700 конвективной теплопередачи устанавливает влияние конвективных потерь тепла на величину мощности, используемой модулем 112 управления HVAC. Потери конвективного тепла повышают мощность, используемую модулем 112 управления HVAC для отопления кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Дополнительно, потери конвективного тепла понижают мощность, используемую модулем 112 управления HVAC для охлаждения кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Вычислитель 102 запаса хода вводит скорость транспортного средства 100 с электрическим приводом и разность между температурой в кабине и температурой окружающей среды в справочную таблицу конвективной теплопередачи. Справочная таблица 700 конвективной теплопередачи выводит силовую нагрузку конвективного прироста (P).
APL
Вычислитель 102 запаса хода определяет дополнительную силовую нагрузку (P) 202 в соответствии с Уравнением (1), приведенным ниже.
Уравнение (1)
Вычислитель 102 запаса хода определяет полную силовую нагрузку (P) в момент времени (t) в соответствии с Уравнением (2), приведенным ниже.
Уравнение (2)
p
p
s
p
e
p
p
p
В некоторых примерах, полная силовая нагрузка (P) также включает в себя силовую нагрузку потерь в системе, чтобы учитывать потери мощности, обусловленные неэффективностью системы энергоснабжения. В начале, вычислитель 102 запаса хода определяет энергию (E), использованную транспортным средством 100 с электрическим приводом за период интенсивного отбора, интегрируя Уравнение (2) от момента времени 0 до момента времени интенсивного отбора (t). Затем, вычислитель 102 запаса хода определяет энергию (E), использованную транспортным средством 100 с электрическим приводом за стабильный период, интегрируя Уравнение (2) от времени интенсивного отбора (t) до полного времени проезда (t). Вычислитель 102 запаса хода оценивает расстояние, пройденное в течение периода интенсивного отбора, на основании оцененной средней скорости и времени интенсивного отбора (t). Например, если средняя скорость имеет значение 16,8 миль/час, а время интенсивного отбора (t) имеет значение 5 минут, расстояние (D), пройденное в течение периода интенсивного отбора, может иметь значение 1,4 мили.
s
e
P
e
P
s
s
s
s
s
s
s
Вычислитель 102 запаса хода определяет расстояние (D), пройденное в течение стабильного периода, на основании оцененного расстояния (D) и расстояния (D), пройденного в течение периода интенсивного отбора. Например, если оцененное расстояние (D) имеет значение 7 миль, а расстояние (D), пройденное в течение периода интенсивного отбора, имеет значение 1,4 мили, расстояние (D), пройденное в течение стабильного периода, может иметь значение 5,6 миль. Вычислитель 102 запаса хода затем определяет энергию на милю (EPD) в течение стабильного периода посредством деления энергии (E), использованной транспортным средством 100 с электрическим приводом за стабильный период, на расстояние (D), пройденное в течение стабильного периода. Например, если энергия (E), использованная транспортным средством 100 с электрическим приводом за стабильный период, имеет значение 3127,6 ватт⋅час, а расстояние (D), пройденное в течение стабильного периода, имеет значение 5,6 миль, энергия на милю (EPD) в течение стабильного периода может иметь значение 558,5 ватт⋅час на милю.
EV
Вычислитель 102 запаса хода определяет запас хода EV (R) транспортного средства с электрическим приводом в соответствии с Уравнением (3), приведенным ниже.
Уравнение (3)
BP
BP
p
P
s
EV
В уравнении (3), приведенном выше, E - полная энергия, накопленная в блоке 104 аккумуляторных батарей. Например, если полная энергия (E), накопленная в блоке 104 аккумуляторных батарей имеет значение 15000 ватт⋅часов, энергия (E), использованная транспортным средством 100 с электрическим приводом за период интенсивного отбора, имеет значение 2100 ватт⋅часов, расстояние (D), пройденное в течение периода интенсивного отбора, имеет значение 1,4 мили, а энергия на милю (EPD) в течение стабильного периода имеет значение 558,5 ватт⋅часов на милю, запас хода EV (R) может иметь значение 24,5 мили.
В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода отслеживает реальную дополнительную силовую нагрузку 202, когда транспортное средство 100 с электрическим приводом движется, и связывает реальную дополнительную силовую нагрузку с температурой окружающей среды и солнечной нагрузкой из данных 114 солнечной нагрузки. В таких примерах, вычислитель 102 запаса хода также отслеживает реальную основную силовую нагрузку 200 транспортного средства 100 с электрическим приводом и связывает реальную основную силовую нагрузку 200 с температурой окружающей среды, солнечной нагрузкой и скоростью транспортного средства 100 с электрическим приводом. В таких примерах, когда пункт назначения и/или маршрут не известен (например, не введен в систему навигацию, не предсказуем по последним пунктам назначения и/или маршрутам, и т. д.), вычислитель 102 запаса хода рассчитывает среднее значение и среднеквадратическое отклонение (сигма) последней реальной дополнительной силовой нагрузки при текущей температуре окружающей среды и текущей солнечной нагрузке. Вычислитель 102 запаса хода использует значение +1 сигма средней последней реальной дополнительной силовой нагрузки в качестве дополнительной силовой нагрузки 202. Например, если последняя реальная дополнительная силовая нагрузка имеет среднее значение 4892 Вт со среднеквадратическим отклонением (сигма) 104 Вт, значение +1 сигма, используемое в качестве дополнительной силовой нагрузки, может иметь значение 4996 Вт.
В таких примерах, вычислитель 102 запаса хода рассчитывает среднее значение и среднеквадратическое отклонение (сигма) последней реальной основной силовой нагрузки 200 при текущей температуре окружающей среды и текущей солнечной нагрузке. Вычислитель 102 запаса хода использует значение +1 сигма средней последней реальной основной силовой нагрузки в качестве основной силовой нагрузки 200. Например, если последняя реальная основная силовая нагрузка имеет среднее значение 2050 Вт со среднеквадратическим отклонением (сигма) 92 Вт, значение +1 сигма, используемое в качестве дополнительной силовой нагрузки 202, может иметь значение 2142 Вт. Дополнительно, вычислитель 102 запаса хода рассчитывает среднее значение и среднеквадратическое отклонение (сигма) скорости, связанной с основными силовыми нагрузками, используемыми для расчета значения +1 сигма средней последней действующей основной силовой нагрузки. Вычислитель 102 запаса хода использует значение -1 сигма в качестве средней скорости транспортного средства 100 с электрическим приводом. Например, если средняя скорость транспортного средства 100 с электрическим приводом имеет значение 19,5 миль в час, а среднеквадратическое отклонение (сигма) имеет значение 6,4 миль в час, вычислитель 102 запаса хода использует 13,1 миль в час в качестве средней скорости транспортного средства 100 с электрическим приводом. Вычислитель 102 запаса хода определяет запас хода EV транспортного средства с электрическим приводом имеющим значение энергии блока 104 аккумуляторных батарей, деленной на полную силовую нагрузку (например, основную силовую нагрузку 200 +1 сигма и дополнительную силовую нагрузку 202 +1 сигма) и умноженной на среднюю скорость -1 сигма. Например, если энергия блока аккумуляторных батарей имеет значение 15000 ватт⋅час, полная силовая нагрузка +1 сигма имеет значение 7138 ватт, а средняя скорость -1 сигма имеет значение 13,1 миль в час, запас хода EV может иметь значение 27,5 миль.
Фиг. 4 - структурная схема электронных компонентов 400 транспортного средства 100 с электрическим приводом по фиг. 1. Электронные компоненты 400 включают в себя примерную бортовую платформу 118 связи, примерный информационно-развлекательный головной блок 122, бортовую вычислительную платформу 402, примерные датчики 404, примерные ECU 406, первую шину 408 данных транспортного средства и вторую шину 410 данных транспортного средства. В проиллюстрированном примере, информационно-развлекательный головной блок 122 включает в себя элементы 412 управления HVAC, присоединенные с возможностью обмена информацией к модулю 112 управления HVAC для предоставления интерфейса, чтобы пользователь настраивал установку температуры.
Бортовая вычислительная платформа 402 включает в себя процессор или контроллер 414, память 416 и хранилище 418. В некоторых примерах, бортовая вычислительная платформа 402 сконструирована, чтобы включать в себя вычислитель 102 запаса хода. В качестве альтернативы, в некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода может быть включен в ECU 406 со своими собственными процессором и памятью. Процессор или контроллер 414 может быть любым пригодным устройством обработки или набором устройств обработки, таких как, но не в качестве ограничения: микропроцессор, основанная на микроконтроллерах платформа, пригодная интегральная схема, одна или более программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA) и/или одна или более специализированных интегральных схем (ASIC). Памятью 416 может быть энергозависимая память (например, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, RAM), которое может включать в себя энергонезависимое ОЗУ, магнитное ОЗУ, ферроэлектрическое ОЗУ и любые другие пригодные формы); энергонезависимая память (например, дисковая память, флэш-память (FLASH), СППЗУ (стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства, EPROM) ЭСППЗУ (электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства, EEPROM), основанная на мемристорах энергонезависимая твердотельная память, и т. д.), немодифицируемая память (например, СППЗУ), и постоянное запоминающее устройство. В некоторых примерах, память 416 включает в себя многочисленные разновидности памяти, в частности, энергозависимую память и энергозависимую память. Хранилище 418 может включать в себя любое запоминающее устройство большой емкости, такое как накопитель на жестком диске и/или твердотельный накопитель. В проиллюстрированном примере, хранилище 418 включает в себя таблицу 500 базовой дополнительной нагрузки по фиг. 5, справочную таблицу 600 теплопередачи солнечного тепла по фиг. 6 и справочную таблицу 700 конвективной теплопередачи по фиг. 7.
Память 416 и хранилище 418 являются машинно-читаемым носителем, на котором могут быть воплощены один или более наборов команд, таких как программное обеспечение для приведения в действие способов по настоящему изобретению. Команды 926 могут воплощать один или более способов или логику, как описанные в материалах настоящей заявки. В конкретном варианте осуществления, команды могут находиться полностью или по меньшей мере частично в пределах любых одной или более из памяти 416, машинно-читаемого носителя и/или в пределах процессора 414 во время выполнения команд.
Термины «постоянный машинно-читаемый носитель» и «машинно-читаемый носитель» включают в себя одиночный носитель или множественные носители, такие как централизованная или распределенная база данных и/или связанные устройства кэш-памяти и серверы, которые хранят один или более наборов команд. Термины «постоянный машинно-читаемый носитель» и «машинно-читаемый носитель» также включают в себя любой материальный носитель, который способен хранить, кодировать или переносить набор команд для выполнения процессором, или который побуждает систему выполнять любой один или более из способов или операций, раскрытых в материалах настоящей заявки. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, термин «машинно-читаемый носитель» ясно определен включающим в себя любой тип машинно-читаемого запоминающего устройства и/или запоминающего диска для исключения распространяющихся сигналов.
Датчики 404 могут быть скомпонованы в и вокруг транспортного средства 100 с электрическим приводом любым пригодным образом. В проиллюстрированном примере, датчики 404 включают в себя датчик(и) 108 температуры в кабине, датчик 110 температуры окружающей среды и датчик(и) 428 скорости вращения колес. Датчик(и) 108 температуры в кабине измеряет температуру внутри кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом. Датчик 110 температуры окружающей среды измеряет температуру воздуха снаружи транспортного средства 100 с электрическим приводом. В некоторых примерах, датчики 420 скорости вращения колес используются для измерения скорости транспортного средства 100 с электрическим приводом.
ECU 406 контролирует и управляет системами транспортного средства 100 с электрическим приводом. ECU 406 поддерживают связь и обмениваются информацией через первую шину 408 данных транспортного средства. Дополнительно, ECU 406 могут сообщать свойства (такие как состояние ECU 406, показания с датчиков, состояние устройства управления, коды ошибки и диагностические коды, и т. д.) в и/или принимать запросы из других ECU 406. Некоторые транспортные средства 100 с электрическим приводом могут иметь семьдесят или более ECU 406, расположенных в различных местах по транспортному средству 100 с электрическим приводом, соединенных с возможностью обмена информацией друг с другом через первую шину 408 данных транспортного средства. ECU 406 являются дискретными наборами электроники, которые включают в себя свою собственную схему(ы) (такую как интегральные схемы, микропроцессоры, память, хранилище, и т. д.) и встроенные программы, датчики, исполнительные механизмы и/или монтажную арматуру. В проиллюстрированном примере, ECU 406 включают в себя модуль 112 управления HVAC и блок 106 управления аккумуляторными батареями.
Первая шина 408 данных транспортного средства с возможностью обмена информацией соединяет датчики 404, ECU 406, бортовую вычислительную платформу 402 и другие устройства, присоединенные к первой шине 408 данных транспортного средства. В некоторых примерах, первая шина 408 данных транспортного средства реализована в соответствии с протоколом шины локальной сети контроллеров (CAN), как определено стандартом 11898-1 Международной организации по стандартизации (ISO). В качестве альтернативы, в некоторых примерах, первая шина 408 данных транспортного средства может быть шиной транспортировки данных мультимедийных систем (MOST) или шиной многофункциональных данных CAN (CAN-FD) (ISO 11898-7). Вторая шина 410 данных транспортного средства с возможностью обмена информацией соединяет бортовую платформу 118 связи, информационно-развлекательный головной блок 122 и бортовую вычислительную платформу 402. Вторая шина 410 данных транспортного средства может быть шиной MOST, шиной CAN-FD или шиной сети Ethernet. В некоторых примерах, бортовая вычислительная платформа 402 изолирует по возможности обмена информацией первую шину 408 данных транспортного средства и вторую шину 410 данных транспортного средства (например, с помощью межсетевых экранов, брокеров сообщений, и т. д.). В качестве альтернативы, в некоторых примерах, первая шина 408 данных транспортного средства и вторая шина 410 данных транспортного средства являются одной и той же шиной данных.
P
Фиг. 8 - блок-схема последовательности операций способа, изображающая способ для определения запаса хода EV транспортного средства с электрическим приводом по фиг. 1 на основании факторов влияния окружающей среды, который может быть реализован электронными компонентами 400 по фиг. 4. В начале, вычислитель 102 запаса хода рассчитывает основную силовую нагрузку 200 для транспортного средства 100 с электрическим приводом (этап 802 блок-схемы). В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода рассчитывает основную силовую нагрузку 200 на основании скорости и силы сопротивления движению на маршруте, по которому вычислитель 102 запаса хода определяет, что вероятно будет ехать транспортное средство 100 с электрическим приводом. Вычислитель 102 запаса хода рассчитывает дополнительную силовую нагрузку 202 транспортного средства 100 с электрическим приводом, на основании мощности, используемой модулем 112 управления HVAC для настройки температуры кабины транспортного средства 100 с электрическим приводом на установленную температуру (например, установленную с помощью элементов 412 управления HVAC) (этап 804 блок-схемы). Вычислитель 102 запаса хода определяет дополнительную силовую нагрузку 202 на основании температуры окружающей среды, температуры в кабине, скорости транспортного средства и установленной температуры с использованием таблицы 500 базовой дополнительной нагрузки по фиг. 5, справочной таблицы 600 теплопередачи солнечного тепла по фиг. 6 и справочной таблицы 700 конвективной теплопередачи по фиг. 7. В некоторых примерах, вычислитель 102 запаса хода определяет дополнительную силовую нагрузку 202 в течение периода 204 интенсивного отбора и стабильного периода 206. В некоторых таких примерах, вычислитель 102 запаса хода также определяет длительность (например, время интенсивного отбора (t)) периода 204 интенсивного отбора.
На основании основной силовой нагрузки 200, рассчитанной на этапе 802 блок-схемы, дополнительной силовой нагрузки 202, рассчитанной на этапе 804 блок-схемы, вычислитель 102 запаса хода определяет энергию на милю (например, в ватт⋅часах на милю) для проезда до пункта назначения, выбранного на этапе 802 блок-схемы (этап 806 блок-схемы). В некоторых примерах, энергия на милю рассчитывается посредством интегрирования основной силовой нагрузки и дополнительной силовой нагрузки 202 по времени, и деления на расстояние до пункта назначения, выбранного на этапе 802 блок-схемы. Вычислитель 102 запаса хода оценивает запас хода EV для транспортного средства 100 с электрическим приводом на основании энергии в блоке 104 аккумуляторных батарей и энергии на милю, оцененной на этапе 806 блок-схемы (этап 808 блок-схемы). Вычислитель 102 запаса хода затем отображает запас хода EV, оцененный на этапе 808 блок-схемы (например, с помощью информационно-развлекательного головного блока 122). Способ по фиг. 8 затем заканчивается.
Блок-схема последовательности операций способа по фиг. 8 является представляющей машинно-читаемые команды, которые содержат одну или более программ, которые, когда приводятся в исполнение процессором (таким как процессор 414 по фиг. 4), побуждают транспортное средство 100 с электрическим приводом реализовывать вычислитель 102 запаса хода по фиг. 1. Кроме того, хотя примерная программа описана со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа, проиллюстрированную на фиг. 8, многие другие способы реализации примерного устройства 102 для опознавания водителя могут использоваться в качестве альтернативы. Например, порядок приведения в исполнение этапов блок-схемы может быть изменен, и/или некоторые из описанных этапов блок-схемы могут быть изменены, исключены или объединены.
В этой заявке подразумевается, что использование дизъюнктивных суждений должно включать в себя конъюнктивное суждение. Использование формы единственного числа не подразумевается указывающим мощность множества. В частности, подразумевается, что ссылка на определенный объект или неопределенный объект также должна обозначать один из возможного множества таких объектов. Кроме того, союз «или» может использоваться для выражения признаков, которые присутствуют одновременно, вместо взаимоисключающих альтернатив. Другими словами, союз «или» следует понимать включающим в себя «и/или». Термины «включает в себя», «включающий в себя» и «включают в себя» являются инклюзивными и имеют тот же самый объем, что и «содержит», «содержащий» и «содержат», соответственно.
Описанные выше варианты осуществления и, в частности, любые «предпочтительные» варианты осуществления, являются возможными примерами реализаций и изложены всего лишь для ясного понимания принципов изобретения. Многие варианты и модификации могут быть произведены в отношении описанных выше вариантов(а) осуществления, по существу не отходя от сущности и принципов технологий, описанных в материалах настоящей заявки. Все модификации подразумеваются включенными в материалы настоящей заявки в объеме данного изобретения и защищенными нижеследующей формулой изобретения.