用于控制混合电动车辆的运行条件以优化车辆运行特性的方法、装置、媒质和信号的制作方法

xiaoxiao2020-7-7  8

专利名称:用于控制混合电动车辆的运行条件以优化车辆运行特性的方法、装置、媒质和信号的制作方法
技术领域
本发明涉及混合电动车辆的控制,且更具体地,涉及用于控制混合电动车辆的运行条件以便优化其运行特性的方法、装置、媒质和信号。
背景技术
通常,所有混合电动车辆均具有能量管理控制器,其控制车辆中电能的供给和使用。上述控制器通常提供控制车辆原动机的速度和控制由原动机驱动的发电机所需的能量值的信号。
可是,这些信号的产生倾向于以车辆的电气系统中所需瞬时能量为基础。因此,当需要电能的某种供给时,对发电机的需求增加,同时通常保持原动机的当前速度不变。这会导致车辆的低效率运转,因为以当前的速度,车辆例如会排放更多的污染物,减少驾驶的舒适度并具有高的油耗。换句话说,车辆的运行特性没有被优化。本发明解决这个问题。

发明内容
根据本发明的一个方面,提供一种用于控制混合电动车辆的运行条件以优化所述车辆的运行特性的方法。所述方法包括从与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的一组优化。所述方法进一步包括产生用于控制车辆原动机和由原动机驱动的发电机,以便所述车辆在该最佳组运行条件运行,以提供为所需发电机功率值的功率的信号。
定位步骤可包括找出与运行条件相关联的运行特性的优化组,所述运行条件与所需功率值相关联,该优化组提供运行特性函数中的一最小值,其比与其他运行条件相关联的其他运行特性组所产生的值要小,其中,所述其他的运行条件与所需功率值相关联。
定位步骤可包括使与所需功率值相关联的多个不同运行条件的运行特性遵循(subject)于所述函数。所述遵循步骤可包括使所述运行特性遵循一加权函数,并且所述方法可包括根据车辆的运行模式选择所述函数中使用的加权。
产生用于控制原动机和发电机的信号可包括根据与该运行特性优化组相关联的一组运行条件产生所述信号。
所述定位步骤可包括定位一组与所需发电机功率值相关联的车辆运行特性,并可包括定位车辆性能记录,所述车辆性能记录具有包含所需发电机功率值的记录区和包含确定运行条件值的记录区,在所述运行条件下能产生所需的发电机功率,以及包含车辆在所述运行条件运行时确定车辆运行特性的数值的记录区。
定位步骤也可包括为与所需发电机功率值相关联的每组车辆运行特性计算优化索引,并且所述计算优化索引可以包括计算作为标准化运行特性值的加权和的函数的成本值。可根据车辆的运行模式来选择用于计算加权和的加权。
定位步骤也可包括确定最佳优化索引并且也可包括找到具有最低编号的优化索引。定位步骤可进一步包括确定与车辆运行特性相关联的一组运行条件,所述运行特性产生最佳优化索引。
产生用于控制原动机和发电机的信号可以包括产生用于设置原动机的角速度的速度信号,以及产生用于设置发电机上扭矩负荷的扭矩信号。
根据本发明的另一方面,提供一种用于控制混合电动车辆的运行条件以优化所述车辆的运行特性的装置。所述装置包括可操作用于在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的一运行条件优化组的功率请求处理器。所述装置进一步包括一控制信号发生器,其可操作用于产生控制车辆原动机和由原动机驱动的发电机,以使所述车辆在运行条件优化组下操作,以便以所需发电机功率值提供能量。
所述装置可进一步包括定位器,其可用于定位与运行条件相关联的运行特性的优化组,所述运行条件与所需功率值相关联,该优化组提供运行特性函数中的一个最小值,其比与其他运行条件相关联的其他运行特性组所产生的值要小,其中其他的运行条件与所需功率值相关联。
所述装置可进一步包括使与和所需功率值相关联的多个不同运行条件相关联的运行特性遵循于所述函数。所述函数可以是加权函数,并且所述装置可进一步包括用于根据车辆的运行模式选择所述函数中使用的加权的选择器。
所述控制信号发生器可用于根据与运行特性优化组相关联的一组运行条件产生信号。
所述请求处理器可在处理器电路中实现。
所述装置可包括用于定位与所需发电机功率值相关联的一组车辆运行特性的定位器。所述定位器可在处理器电路中实现并可用于定位车辆性能记录,所述车辆性能记录具有包含所需发电机功率值的记录区和包含确定运行条件值的记录区,在所述运行条件下能产生所需的发电机功率,以及包含车辆在所述运行条件运行时,确定车辆运行特性的数值的记录区。
所述装置可进一步包括用于为每组与所需发电机功率值相关联的车辆运行特性计算优化索引的计算设备。所述计算设备可在处理器电路中实现并可用于计算作为标准化运行特性值的加权和的函数的成本值。所述装置可进一步包括一选择器,其用于根据车辆的运行模式,选择在计算加权和中所使用的加权。所述选择器可在处理器电路中实现。
所述装置可进一步包括用于确定最佳优化索引的识别器。所述识别器也可在处理器电路中被实现,并可用于找到具有最小编号的优化索引。所述装置可进一步包括用于确定与产生最佳优化索引的车辆运行特性相关联的一组运行条件的设备。
所述控制信号发生器可用于根据与产生最佳优化索引的车辆运行特性相关联的运行条件组,产生用于设定原动机角速度的速度信号以及产生用于在所述发电机上设置扭矩负荷的扭矩信号。所述控制信号发生器可在处理器电路中实现。
所述装置可进一步包括促进请求处理器和存储车辆运行条件组的数据库之间通信的数据库接口。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于控制混合电动车辆的运行条件以优化所述车辆的运行特性的装置。所述装置包括用于在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的运行条件优化组的设备,并包括用于产生信号的设备,所述信号用于控制车辆原动机以及由原动机驱动的发电机,以在优化的运行条件组下运行所述车辆,以便以所需发电机功率值提供能量。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于提供指令的计算机可读媒质,所述指令使处理器电路控制混合电动车辆的运行条件以优化车辆运行特性。所述指令包括用于指导处理器电路在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的运行条件优化组的代码,并包括用于控制车辆原动机以及由原动机驱动的发电机,以在最佳运行条件运行车辆以便以所需发电机功率值提供能量的代码。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于提供指令的计算机数据信号,所述指令使得处理器电路控制混合电动车辆中的运行条件以优化车辆运行特性。所述信号包括用于指导处理器电路在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的运行条件优化组的代码段,并包括用于控制处理器电路以产生信号的代码段,所述信号用于控制车辆原动机以及由原动机驱动的发电机,以在最佳运行条件运行车辆以便以所需发电机功率值提供能量。
根据本发明的另一方面,提供一种产生用于控制来自发电机的能量供给的记录的方法,所述发电机由混合电动车辆中的原动机提供能量。所述方法包括将已知在某些运行条件下运行所述车辆时发生的一组车辆运行特性,与在近似等于所述某种运行条件的运行条件下运行发电机时,近似等于由发电机产生的实际功率的相应功率值相关联。
所述关联可包括以预定的分辨率量化多个与各组运行条件相关联的实际发电机输出功率值以产生多个量化的发电机输出功率值。其也可以包括根据各自相应的量化的发电机输出功率值分组所述运行条件组。
所述关联也可以包括,为与量化的发电机输出功率值相关联的每组运行条件,找出最接近与量化的发电机输出功率值相关联的一组运行条件的一组运行特性值。
找出一组运行特性值可包括插入来自与某些运行条件相关联的一组运行特性值的运行特性值组。
所述关联可进一步包括标准化已插入的运行特性值组,以产生一组标准化的运行特性值,并可进一步包括将该组标准化的运行特性值与运行条件相关联,所述运行条件与量化的发电机输出功率值相关联。
根据本发明的另一方面,提供一种产生用于控制来自发电机的电能供给的记录的装置,所述发电机由混合电动车辆中的原动机供给能量。所述装置包括一种处理器电路,其被配置为将在某些运行条件下运行所述车辆时已知发生的一组车辆运行特性,与在近似等于所述某些运行条件下运行发电机时,近似等于由发电机产生的实际功率的相应功率值相关联。
所述处理器电路可用于以预定的能量分辨率量化多个与各组运行条件相关联的实际发电机输出功率值,以产生多个量化的发电机输出功率值,并且所述处理器电路可用于根据各自相应的量化的发电机输出功率值对所述的运行条件组分组。
所述处理器电路也可对于与量化的发电机输出功率值相关联的每组运行条件,找出最接近每组运行条件的一组运行特性值。
所述处理器电路也可用于插入来自与某些运行条件相关联的一组运行特性值的运行特性组,并标准化所述插入的运行特性值组以产生一组标准化的运行特性值。
所述处理器电路也可用于使该组标准化的运行特性值和与量化的发电机输出功率值相关联的运行条件相关联。
根据本发明的另一方面,通过将在某些运行条件下运行所述车辆时已知会发生的一组车辆运行特性,与在近似等于所述某种运行条件下运行发电机时,近似等于由发电机产生的实际功率的相应功率值相关联,提供一种用于提供指导处理器电路控制来自由混合电动车辆中原动机提供功率的发电机的电能供给。
根据本发明的另一方面,提供一种数据信号,其提供用于指导控制器电路控制来自发电机的能量供给的代码,所述发电机由混合电动车辆中的原动机供给能量。所述数据信号包括提供用于指导处理器电路将在某些运行条件下运行所述车辆时已知出现的一组车辆运行特性,与在近似等于所述某种运行条件下运行发电机时,近似等于由发电机产生的实际功率的相应功率值相关联的代码的信号段。
根据本发明的另一方面,提供一种存储用于控制混合电动车辆运行的记录的数据库结构,所述混合电动车辆具有由电动车辆原动机驱动的发电机。所述数据库结构具有用于存储给定发电机输出功率值的装置,以及用于将在某种运行条件下运行所述车辆时已知出现的一组车辆运行特性,与在近似等于所述某种运行条件运行发电机时,近似等于由发电机产生的实际功率的相应功率值相关联的装置。
本发明可以用于使混合电动车辆在这样的条件下予以操作,所述条件为优化车辆运行特性,如燃料经济性、环境的排放和驾驶性能和/或舒适性的条件。有效地,在确定车辆运行条件中考虑这些运行特性,即原动机的速度和施加到发电机上的扭矩负载,以便优化车辆的运行特性。根据车辆的运行模式,如冷启动或发动机加温,对不同的运行特性加以不同的考虑。
本发明也提供产生用于产生信号的车辆性能记录的方法,所述信号用于控制车辆以便获得优化的运行特性。
依据以下结合附图进行的本发明特殊实施例的说明,本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员而言变得明显。


以下

了本发明的实施例,图1为包含根据本发明第一实施例的装置的混合电动车辆的示图;图2是按照根据本发明一个方面的方法所产生的车辆性能记录的表格示图;图3是用于产生图2中示出类型的车辆性能记录的计算机示意图;图4是由图3中所示的计算机执行的车辆性能记录产生程序的流程图;图5是说明根据本发明一个方面的方法的流程图;图6是用于执行附图1中所示装置的处理器电路的方框图;图7是由图6中所示处理器电路执行的主程序的流程图;图8是由图6的处理器电路执行来计算优化索引的块的流程图;图9是根据车辆的一种运行模式,表示由图6中所示的处理器电路所执行的块以产生用于计算图8中优化索引的一组加权的流程图。
具体实施例参照图1,用于控制混合电动车辆8的运行条件以优化车辆的运行特性的装置通常以标记10示出。所述装置包括用于在多个与所需发电机功率值p相关联的车辆运行条件组14中定位优化车辆8的运行的运行条件优化组16的电源请求处理器12。所述装置10进一步包括可用于产生信号的控制信号发生器18,所述信号用于控制车辆的原动机9和由原动机驱动的发电机7,以便按照运行条件优化组16运行所述车辆8,进而以所需发电机功率值p供给电能。由发电机7产生的电能可被输送到电源总线(未示出),所述电源总线用于为混合电动车辆的各种电器部件,如蓄电池和电气附件供能。
所述原动机9可以是内燃机,例如象汽油或柴油发动机。应当理解,在混合电动车辆领域中,这样的原动机9具有可接收指示所需发动机轴转速的速度控制信号的控制器20。原动机9的轴22,例如通过象轴或变速箱24的直接驱动,与发电机7的轴26机械连通,以便允许原动机为发电机传送机械能。所述发电机7用于接收表示将被施加在所述发电机上的扭矩负载或负荷的信号,以便以按照发电机轴26速度和扭矩负载的函数所确定的速率为能量总线传递能量。典型地,通过改变提供给发电机7一磁场(未示出)的电流值而改变所述扭矩负载。所述发电机7具有发电机接口28,其控制场强以便根据从控制装置接收的扭矩信号,调节发电机上的扭矩负载。如在本实施例中所示出的,所述控制装置是装置10。所述装置10产生由原动机9的控制器20所使用的速度控制信号,其用于控制原动机9的轴22的速度,并因此作为通过轴或变速箱24进行的机械能传递的结果,控制发电机7的轴26的速度。所述装置10也产生由发电机接口28接收的扭矩控制信号,其用于控制发电机7上的扭矩负载,以便以优化车辆运行特性的速率为车辆8的电源总线提供功率。原动机9的轴22的速度和发电机7上的扭矩负荷,表示运行车辆的一组运行条件。
在此所述的该实施例中,当设置运行条件被设定,使得提供车辆运行特性,如燃料消耗、污染排放、电池寿命、发电机效率和驾驶性能(如由于发电机负荷产生的最小噪音和粗糙度)之间的权衡测量的价值函数最小化时,发生混合电动车辆8的运行特性优化。换句话说,由装置10建立一个运行条件的优化组,以便提供车辆8的最佳运行特性,进而优化车辆的操作。
为了使用所述装置10,所述装置必须包括或可以使用多个车辆运行条件组14以及与对应各种可能的所需功率值的相关联的运行特性的测量。这些运行条件、运行特性和所需功率值可通过,例如在典型的车辆上进行的经验衡量而予以预先设立。
参照图2,在本实施例中,多个车辆运行条件组14被存储在车辆性能录制中,如图2中以30示出的其中一个记录。每个车辆性能记录30具有功率记录区32,包括扭矩记录区34和角速度记录区(ω)36的运行条件记录区,以及多个运行特性记录区,其在本实施例中包括燃料消耗记录区38、碳氢化合物排放记录区40、氧化氮排放记录区42、一氧化碳排放记录区44、颗粒物质排放记录区46和驾驶性能记录区48。车辆性能记录30限定了数据库结构并用于使每个指示的记录区相互关联。功率记录区32用于存储表示可能的所需功率值,例如象10千瓦的值。所述扭矩记录区34用于存储表示发电机7上的特定扭矩负荷,诸如象100Nm的数值,其通过由发电机产生的电流予以产生以符合所需功率要求。所述角速度记录区36用于存储表示,例如原动机9的轴22的角速度ω的数值,其单位为弧度每秒。所述扭矩和角速度记录区34和36保持表示车辆8的运行条件组的值,该组运行条件是包括表示分别存储在扭矩和角速度记录区34和36的扭矩负荷和角速度值的数对。
当发电机7和原动机9以扭矩记录区34和角速度记录区36所指定的运行条件操作时,所述燃料消耗记录区38用于保存例如,以每小时升为单位表示的原动机9的燃料消耗值。所述碳氢化合物排放记录区40、氧化氮排放记录区42、一氧化碳排放记录区44和颗粒物质排放记录区46用于分别保存,例如以百万分之几的方式表示在原动机9以相关联的运行条件操作时所排放出的碳氢化合物氧化氮、一氧化碳和颗粒物质量的数量。所述驾驶性能记录区48用于保存表示处于相关运行条件的车辆8的驾驶者所感受到的舒适度的测量值。
为了产生图2中所示类型的记录,可在以不同组运行条件运行车辆8的时候,进行运行特性值的经验衡量。例如,混合电动车辆8中的原动机9可以是大众汽车的天然气驱动机,并且所述发电机可以是由美国科罗拉多州Golden Unique Mobility公司制造的锶-218发电机。原动机轴22的角速度组的设定范围可以从大约150弧度每秒至500弧度每秒,而对于每个角速度的设定,所述扭矩负荷的范围可从大约13Nm到150Nm,其中在所述角速度的设定范围中测量运行特性值。运行条件值的分辩率优选地保持为尽可能的精确,例如,其或许可以是十分之一弧度每秒和十分之一Nm。
除了测量某些气体和颗粒物质的排放标准外,可通过例如测试操作者所提供的主观判断确定驾驶性能值,并且该数值可被存储在驾驶性能记录区48中。例如,在进行这种主观判断时考虑噪声测量,或者例如,噪声测量值可作为所述车辆的另一运行特性。
应当理解,一般而言,包括,或者不是,在此所描述的运行特性的广泛种类的运行特性,可以包含在车辆运行特性组中。一般而言,任何可以计量的运行特性均可被包含在与给定运行条件组相关联的运行特性组中。
一般而言,所述运行条件数对和以此运行条件数对测量的各组运行特性值可最初地存储在原始数据记录中,所述记录具有类似图2中所示的表格结构,但例如,没有功率记录区32。为了使功率记录区32和运行条件数对及其相关联的运行特性组相关联,必须建立发电机扭矩负荷、发电机轴速和实际发电机功率输出之间的关系。这考虑了所述发电机中的任何损耗。这可通过发电机的制造商予以提供,或者可由经验衡量所确定。事实上,产生或获得或使得可使用多个三元组,其中每个三元组包括发电机输出功率值、发电机扭矩值和发电机轴转速(P,T,ωG)。因此,使用轴或变速箱24的传动比,优选地将所述发电机的轴转速值转变成原动机的轴转速值,并且在三元组(P,T,ωG)中原动机的轴转速值被发电机的轴转速值所替代。这些三元组随后在此称作发电机三元组。
应当理解,测量运行特性的所述运行条件值可能不是提供发电机输出功率值的运行条件值。
因此,如果对运行特征的测量是在与提供发电机输出功率值的运行条件相同的运行条件下进行,则必须调整测量的运行特性值以便反映所期望的更适当的数值。
给定上述类型的原始数据记录和多个三元组,可通过将在以某些运行条件操作所述车辆时已知出现的车辆原始运行特性组与近似等于发电机在近似等于所述某些运行条件的运行条件组运行时产生的所述实际功率的各个功率值相关联,产生具有类似图2中所示格式的记录。
参照图3,这种关联可通过计算机,如个人计算机50予以实现,所述个人计算机50包括使用代码适当被编程的处理器电路52,所述代码表示指导处理器电路52执行在此所述任务的指令。计算机50可装载在车辆8上或远离所述车辆。可通过计算机可读媒质,诸如例如RD-ROM54提供所述代码,或以来自信号源如外部信号源的计算机数据信号56的形式提供所述代码,其中外部信号源56诸如通过因特网可访问的服务器。计算机数据信号56可以包括具有例如表示代码的调制的代码段58。
在本实施例中,所述代码指导处理器电路52将在以某些运行条件运行所述车辆时已知出现的车辆运行特性组,与近似等于发电机在以近似等于所述某些运行条件的运行条件运行时所产生的实际功率的各个功率值相关联。
参照图4,在本实施例中,图3的处理器电路52通过执行标记60示出的车辆性能记录生产程序来执行关联函数。应当认为,处理器电路52配有或可以访问表示发电机输出功率、发电机轴扭矩和原动机轴转速的多个发电机三元组(P,T,ωp),并能访问具有类似图2中所示格式而没有功率记录区32的原始数据记录。
为了实现车辆性能记录生产程序60,指导处理器电路52执行关联函数的代码包括第一程序块62,其根据预先限定的分辨率指导处理器电路52量化每个发电机三元组的实际发电机输出功率值。例如,所述发电机输出功率值可被量化成1kW的增量。进而,例如,以具有10.4kW的发电机输出功率原始值的任何发电机三元组形式,可将发电机输出功率值调节至10kW的量化值。类似地,具有10.5kW的发电机输出原始数值的任何发电机三元组,将其发电机输出功率值调节至11kW的量化值。三元组的剩余值,即每个三元组的扭矩和角速度值能保持不变,并可通过插入法予以调整为已经产生相应的量化功率值的数值。因此,更改所述发电机三元组,其中至少其发电机输出功率值被量化。具有量化发电机输出功率值的三元组在下文称作量化的三元组(PQ,T,ωp)。
接下来,程序块64指导处理器电路52根据其量化的发电机输出功率值(PQ)将量化的三元组进行分组。进而,具有例如10kW的发电机输出值的全部量化的三元组,被组合在一起。这可通过用量化的发电机输出功率值对三元组进行分类予以实现。
进而,程序块66指导所述处理器电路52访问每组中的每个量化的三元组,且对于每个量化的三元组搜索原始数据记录以便找出与运行条件组相关联的运行特性组,所述运行条件最接近在量化的三元组中指定的运行条件组。
程序块68指导处理器电路52确定最接近原始数据记录的运行条件中的每个数值,是否处于由量化的三元组所指定的运行条件的预定偏差范围内,并且如果这样,使得程序块70促使处理器电路52产生具有图2中所示记录30中示出的相同记录区的导出原始数据记录,其中量化的三元组(PQ,T,ωp)的元素分别被保存在功率、扭矩和角速度记录区32、34和36中,并且来自已经存储的导出原始数据记录的原始数值分别位于相应的运行特性记录区38、40、42、44、46和48中。
如果在程序块68处,最近原始数据记录中的运行条件没有在由量化三元组所指定的运行条件的预定容许偏差范围内,则程序块72指导处理器电路52插入原始的运行特性数据,以便建立对应由量化三元组(PQ,T,ωp)的T和ωp成分指定的实际运行条件的内插运行特性组。实际上,这是一种二维的线性内插法,其在两个另外的以相对接近运行条件测量的运行特性值之间,获得最可能的运行特性值组。通过将其存储在具有图2中所示车辆性能记录30里示出的相同记录区的导出原始数据记录中,可使该插入的运行特性值组和三元组的运行条件彼此相关联,其中考虑中的量化三元组的元素分别被存储在功率、扭矩和角速度记录区32、34和36中,并且插入的原始运行特性值分别被存储在相应的运行特性记录区38、40、42、44、46和48中。
实际上,程序块66、68、70和72促使处理器电路找出最接近于与量化的发电机输出功率值相关联的一组运行条件的一组运行特性值。
在程序块70或程序块72处产生一导出原始数据记录后,程序块74指导处理器电路52标准化彼此在所述记录中的所述运行特性,其中所述运行特性。这可根据以下关系式予以实现N=G-GminGmax-Gmin]]>其中N为替换原始数值G的标准值;G为将被标准化的原始数值;Gmin为运行特性组中最小的原始数值;以及Gmax为运行特性组中最大的原始数值。
进而,程序块76指导处理器电路52通过使用相应的标准值替换每个导出原始数据记录中的每个运行特性值创建车辆性能记录,使得记录中的所有标准值的总数为一。因此,所述标准化数值表示用于一给定功率值的对运行特性组的相应分配,并且标准化的运行特性值组与运行条件相关联,所述运行条件与量化的发电机输出功率值相关联。
对于每个量化的三元组重复程序块66-76以产生图2中30所示类型的多个车辆性能记录。每个车辆性能记录表示与一可能所需的发电机功率值以及运行特性组相关联的车辆运行条件组。该多个车辆性能记录可通过例如通信媒体或计算机可读媒质的媒质,由图1所示的功率请求处理器12使用。所述通信媒体可以包括可通过因特网连接由功率请求处理器12访问的服务器,并且所述连接可由陆上通讯线或无线电通讯线路予以提供。不必连续对多个车辆性能记录提供远程访问。足可以将多个车辆性能记录30简单地下载到车辆8中,所述记录可在车辆里获得并可用于其中的功率请求处理器。应当理解,多个车辆性能记录可被制造商或服务供应商连续地更新,并且可根据不同车辆配置,例如象配有或未配有空调,获得多个不同的车辆性能记录。
另外,原始数据可由位于所述车辆8中的数据采集系统(未示出)连续地获得,并且所述数据采集系统可具有或可访问对要求用来执行图4中所示车辆性能记录生产程序的计算资源以便产生多个车辆性能记录,所述车辆性能记录可由附图1中所示的功率请求处理器12所使用。例如,所述数据采集系统可以连续地获得原始排放数据,并只要所述车辆上的计算机处于与所述服务器通信的情况,其可将该数据传送到通过因特网可以访问的服务器。所述服务器可自动地接收获得的数据并自动地对其进行操作以产生新的多个车辆性能记录。该新的多个车辆性能记录随后能在相同的通信对话期间或之后的通信对话期间被自动地传送到车辆8上的计算机。对所获得的数据的这种使用,可允许混合车辆制造商改进对设计新车辆和设计对现有车辆的改进有用的数据,由此所述改进可反映为对多个车辆性能记录的改变。例如,也允许车辆制造商根据车辆寿命调整现有车辆的运行条件,以便延长车辆的寿命。
请返回参考图1,应当理解,将所述装置设计用于混合电动车辆8中,所述混合电动车辆8具有控制所述车辆中功率的供给、使用和存储的能量管理控制器100。能量管理控制器的用途通常是众所周知的,并且在此描述的装置10可与任意类型的能量管理控制器共用,所述控制器产生表示来自发电机7的所需功率输出的信号。实际上,所述装置10使用该信号产生运行条件的优化组,在本实施例中,运行条件组包括表示原动机9的轴转速的信号以及表示发电机7上扭矩负载的信号,其优化车辆8的某些运行特性,在本实施例中,运行特性包括燃料消耗、碳氢化合物排放、氧化氮排放、一氧化碳排放、颗粒物质排放和驾驶性能。
参照图5,所述装置10实际上执行两种主要操作。在第一个操作102中,所述装置10在多个与所需发电机功率值相关联的车辆运行条件组中定位优化车辆的某些运行特性的运行条件优化组。在第二操作104中,所述装置10产生信号,所述信号用于控制原动机9和发电机7从按照运行条件优化组操作所述车辆而同时使得发电机以所需功率值提供能量。
参照图6,为了实现上述两个主要操作,装置10包括处理器电路120,其包括微处理器122、程序存储器124、车辆记录数据库接口126、输入端口128、输出端口130、通信接口132和媒质接口134。所述车辆记录数据库接口126促进微处理器122访问包含多个图2中所述类型的车辆记录的车辆记录数据库136。所述车辆记录数据库可由微处理器122本身保存,在这样情况下,所述记录可简单地存储在构成处理器电路120一部分的非易失性存储器(未示出)中。或者,所述车辆记录数据库可被存储在单独的存储器(未示出)中,其可用作另一个处理器电路(未示出)的一部分,并可通过车辆记录数据库接口126访问所述处理器电路120。然而,期望处理器电路120是车辆8的主要处理器电路,并且存储在程序存储器124中的程序将执行用于指导处理器电路120实行在此所述功能的程序。特别地,所述程序存储器124装有主程序,其有效地使得处理器电路120起到附图1所示功率请求处理器12的作用,并且程序存储器进一步装有控制信号发生器程序,其使得处理器电路120起到附图1所示的控制信号发生器18的作用。
存储在程序存储器124中的程序可来源于多个信号源。例如,所述程序可被编程到形成部分程序存储器124的电可编程序只读存储器(EPROM)中。可选地,所述程序存储器124可以包括使用来自通信接口132和/或媒质接口134的代码进行编程的闪速存储器。表示用于指导处理器电路实行在此描述的功能性的指令的代码,也可被设置在通信接口132处接收的数据信号138中,所述数据包括包含相应代码的代码段,或者所述代码可被设置在由媒质接口134可读取的计算机可读媒质140上。
参照图7,表示执行主程序的代码的程序块通常以150示出。第一个程序块152指导处理器电路120寻址所述车辆记录数据库136以便定位图2中所示类型的全部的车辆性能记录,其中功率记录区32的内容等于由功率请求信号P所指示的所需能量,所述功率请求信号P来自车辆8的能量管理控制器100并在图6中所示的处理器电路120的输入端口128处被接收。定位所述记录可以包括将符合上述标准的记录复制到暂时存储区,或简单地确定数据库中的地址或指针,这里,可找到并读取定位记录的内容。
随后,程序块154指导处理器电路120为每个定位的记录计算优化索引,并使优化索引和相应的记录相关联。参照图8,图7的程序块154可由程序块156构成,其指导处理器电路120按照运行特性记录区38-48的内容的加权和计算优化索引。在本实施例中,根据以下关系式,优化索引的计算可以包括作为标准化运行特性值的加权和函数的成本值的计算I=wfcFC+whcHC+wnoxNOX+wcoCO+wpmPM+wdvDV该成本函数有效地提供了对于给定运行条件组以所需级产生功率的“成本”计量。在一个实施例中,可固定加权Wfc、Whc、Wnox、Wco、Wpm、Wdv。在另一个实施例中,例如,可由车辆8的运行模式选择加权(weights)。在这样一个实施例中,除图8的程序块156外并在其之前,图7的程序块154可进一步包括图9中所示的程序块158,其根据从指示车辆运行模式的能量管理控制器100接收的信号,为程序块156提供一组加权。单独的加权组可被保存在存储器中,并可由处理器电路120访问以便基于车辆运行模式,如冷起动、热起动等进行选择。因此,用于计算加权和的加权可以实时的方式予以改变,或基于车辆8的运行模式被选择。
返回参考图7,在计算并将优化索引与每个定位的车辆性能记录相关联之后,程序块160指导处理器电路120找出或确定最佳优化索引。上述成本函数用于计算优化给定值的情况中,期望找出产生所需功率的最低成本。这可通过以递增顺序为程序块156产生的优化索引排序予以实现,使得最小优化索引值位于列表的顶部。在本实施例中,最小优化索引值是最好的一个数值。
程序块162随后指导处理器电路120定位与所述最小优化索引值的车辆性能记录,并从该性能记录中分别从扭矩和角速度记录区34和36的内容选取与其相关联的运行条件,以分别获得分别表示运行条件优化组的扭矩和速度值,发电机7和原动机9在此优化组下其应当被操作以使所述发电机产生所需功率同时优化车辆的运行特性。将这些扭矩和速度值提供给控制信号发生器程序,所述程序指导处理器电路120使输出端口产生可由原动机20和发电机接口28理解的命令文件、字、字节或者比特形式的信号,并指导发电机接口使其以运行条件优化组运行。
当在该运行条件优化组运行原动机9和发电机7时,期望与该运行条件组相关联的运行特性的实际值与原始数值相匹配,所述原始数值在车辆性能记录的产生过程中被测量,并因此优化了车辆的运行特性。
随意地,可提供附加的程序以确定一系列的运行条件,用于相应的一系列的可能的功率请求,以便最小化提供连续可能的功率请求的成本。
虽然已经描述和说明了本发明的特殊实施例,上述实施例应当理解为仅仅是为了说明本发明而不应理解为同所附权利要求一样限制本发明。
权利要求
1.一种用于控制混合电动车辆的运行条件以优化所述车辆的运行特性的方法,所述方法包括从与所需发电机功率值相关联的多个车辆运行条件组中定位一优化车辆运行特性的运行条件优化组;和产生用于控制车辆原动机和由所述原动机驱动的发电机以在所述运行条件的优化组下运行所述车辆,以便以所需发电机功率值提供功率的信号。
2.根据权利要求1所述的方法,其中定位步骤包括找出与和所述所需功率值相关联的运行条件相关联的运行特性的优化组,所述运行特性优化组提供所述运行特性函数中的最小值,其小于由与和所述所需功率值相关联的其他运行条件相关联的其他运行特性组所产生的值。
3.根据权利要求2所述的方法,其中定位步骤进一步包括使与所述所需功率值相关联的多个不同运行条件的运行特性遵循于所述函数。
4.根据权利要求3所述的方法,其中遵循步骤包括使所述运行特性遵循一加权函数。
5.根据权利要求4所述的方法,进一步包括根据所述车辆的运行模式选择用于所述函数的加权。
6.根据权利要求2所述的方法,其中产生步骤包括根据与所述运行特性优化组相关联的运行条件组产生所述信号。
7.根据权利要求1所述的方法,其中定位步骤包括定位与所述所需发电机功率值相关联的一组车辆运行特性。
8.根据权利要求7所述的方法,其中定位步骤包括定位车辆性能记录,所述记录具有包含所述所需发电机功率值的记录区和包含确定可产生所述所需发电机功率的运行条件的值的记录区,以及包含在所述运行条件下运行车辆时,确定车辆运行特性的值的记录区。
9.根据权利要求7所述的方法,其中定位步骤包括为与所述所需发电机功率值相关联的每组车辆运行特性计算优化索引。
10.根据权利要求9所述的方法,其中计算优化索引包括计算作为标准化运行特性值的加权和函数的成本值。
11.根据权利要求10所述的方法,进一步包括根据所述车辆的运行模式选择用于计算所述加权和的加权。
12.根据权利要求9所述的方法,其中定位步骤包括确定最佳的优化索引。
13.根据权利要求12所述的方法,其中确定最佳优化索引包括找出具有最低编号的优化索引。
14.根据权利要求12所述的方法,其中定位步骤包括确定与产生所述最佳优化索引的车辆运行特性相关联的一组运行条件。
15.根据权利要求14所述的方法,其中产生所述信号包括产生用于设置原动机角速度的速度信号以及产生用于设置发电机上扭矩负荷的扭矩信号。
16.一种用于控制混合电动车辆的运行条件以便优化所述车辆的运行特性的装置,所述装置包括一功率请求处理器,用于在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的一运行条件优化组;以及用于产生信号的控制信号发生器,所述信号用于控制车辆原动机和由所述原动机驱动的发电机以在所述运行条件的优化组下运行所述车辆,以便以所需的发电机功率值提供功率。
17.根据权利要求16所述的装置,进一步包括用于定位与运行条件相关联的运行特性的优化组的定位器,所述运行条件与所述所需功率值相关联,所述运行特性优化组提供所述运行特性函数中的最小值,其小于与其他运行条件相关联的其他运行特性组所产生的值,所述其他运行条件与所述所需功率值相关联。
18.根据权利要求17所述的装置,进一步包括可用于使与和所述所需功率值相关联的多个不同运行条件相关联的运行特性遵循于所述函数的设备。
19.根据权利要求18所述的装置,其中所述设备可用于使所述运行特性遵循于一加权函数。
20.根据权利要求19所述的装置,进一步包括根据所述车辆的运行模式选择用于所述函数的加权的选择器。
21.根据权利要求17所述的装置,其中所述控制信号发生器用于根据与所述运行特性优化组相关联的一运行条件组产生所述信号。
22.根据权利要求16所述的装置,其中所述请求处理器包括处理器电路。
23.根据权利要求16所述的装置,进一步包括可用于定位与所述所需发电机功率值相关联的一组车辆运行特性的定位器。
24.根据权利要求23所述的装置,其中所述定位器包括处理器电路。
25.根据权利要求23所述的装置,其中定位器可用于定位车辆性能记录,所述记录具有包含所述所需发电机功率值的记录区和包含确定可产生所需发电机功率的运行条件的值的记录区,以及包含在以所述运行条件运行车辆时确定车辆运行特性的值的记录区。
26.根据权利要求24所述的装置,进一步包括可用于为与所述所需发电机功率值相关联的每组车辆运行特性计算优化索引的计算设备。
27.根据权利要求26所述的装置,其中所述计算设备包括处理器电路。
28.根据权利要求26所述的装置,其中所述计算设备可用于计算作为标准化运行特性值的加权和函数的成本值。
29.根据权利要求28所述的装置,进一步包括根据所述车辆的运行模式,选择用于计算所述加权和的加权的选择器。
30.根据权利要求29所述的装置,其中所述选择器包括处理器电路。
31.根据权利要求26所述的装置,进一步包括可用于确定最佳优化索引的识别器。
32.根据权利要求31所述的装置,其中所述识别器包括处理器电路。
33.根据权利要求31所述的装置,其中所述识别器可用于找出具有最低编号的所述优化索引。
34.根据权利要求31所述的装置,进一步包括用于识别与产生最佳优化索引的车辆运行特性相关联的一组运行条件的设备。
35.根据权利要求34所述的装置,其中所述设备包括处理器电路。
36.根据权利要求34所述的装置,其中所述控制信号发生器可用于根据所述与产生所述最佳优化索引的车辆运行特性相关联的运行条件组,产生用于设置原动机角速度的速度信号以及产生用于设置发电机上扭矩负荷的扭矩信号。
37.根据权利要求36所述的装置,其中所述控制信号发生器包括处理器电路。
38.根据权利要求16所述的装置,进一步包括促进所述请求处理器和存储所述车辆运行条件组的数据库之间通信的数据库接口。
39.一种用于控制混合电动车辆的运行条件以便优化所述车辆的运行特性的装置,所述装置包括用于在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的一运行条件优化组的装置;以及产生信号的装置,所述信号用于控制车辆原动机和由所述原动机驱动的发电机以在所述运行条件的优化组下运行所述车辆,以便以所需发电机功率值提供功率。
40.一种计算机可读媒质,其用于提供使处理器电路控制混合电动车辆的运行条件以便优化所述车辆的运行特性的指令,所述指令包括用于指导处理器电路在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的一运行条件优化组的代码;以及用于指导处理器电路产生信号的代码,所述信号用于控制车辆原动机和由所述原动机驱动的发电机以在所述运行条件的优化组下运行所述车辆,以便以所述所需的发电机功率值提供功率。
41.一种计算机数据信号,其用于提供使处理器电路控制混合电动车辆的运行条件以便优化所述车辆的运行特性的指令,所述信号包括用于指导处理器电路在与所需发电机功率值相关联的多组车辆运行条件中定位优化车辆运行特性的一运行条件优化组的代码段;以及用于指导处理器电路产生信号的代码段,所述信号用于控制车辆原动机和由所述原动机驱动的发电机以在所述运行条件优化组下运行所述车辆,以便以所需发电机功率值提供功率。
42.一种产生用于控制来自发电机的能量供给的记录的方法,其中所述发电机由混合电动车辆中的原动机提供动力,所述方法包括使车辆在某些运行条件下运行时已知将出现的车辆运行特性组,与近似等于发电机在近似等于所述某些运行条件的运行条件下运行时所产生的实际功率的各个功率值相关联。
43.根据权利要求42所述的方法,其中关联步骤包括以预先限定的分辨率量化多个与各组运行条件相关联的实际发电机输出功率值,以产生多个量化的发电机输出功率值。
44.根据权利要求43所述的方法,其中关联步骤包括根据各自相应的量化的发电机输出功率值,对所述运行条件组进行分组。
45根据权利要求44所述的方法,其中关联步骤包括对于与量化的发电机输出功率值相关联的每组运行条件,找出与量化的发电机输出功率值相关联的运行条件组最接近的一组运行特性值。
46.根据权利要求45所述的方法,其中找出一组运行特性值包括插入来自与所述某些运行条件相关联的一组运行特性值的所述运行特性值组。
47.根据权利要求46所述的方法,其中关联步骤包括标准化已找出的运行特性值组以产生一组标准化的运行特性值。
48.根据权利要求47所述的方法,其中关联步骤包括使所述标准化的运行特性值组与运行条件相关联,其中所述运行条件与一量化的发电机输出功率值相关联。
49.一种用于产生用于控制来自发电机的能量供给的记录的装置,其中所述发电机由混合电动车辆中的原动机提供动力,所述装置包括处理器电路,其用于使所述车辆时在某些运行条件下运行时已知将出现的车辆运行特性组,与近似等于发电机在近似等于所述某些运行条件的运行条件下运行时所产生的实际功率的各个功率值相关联。
50.根据权利要求49所述的装置,其中所述处理器电路用于以预先限定的功率分辨率量化多个与各组运行条件相关联的实际发电机输出功率值,以产生多个量化的发电机输出功率值。
51.根据权利要求50所述的装置,其中所述处理器电路用于根据各自相应的量化的发电机输出功率值,对所述运行条件组进行分组。
52.根据权利要求51所述的装置,其中所述处理器电路用于为与量化的发电机输出功率值相关联的每组运行条件,找出最接近所述每组运行条件的一组运行特性值。
53.根据权利要求52所述的装置,其中所述处理器电路用于插入来自与所述某些运行条件相关联的一组运行特性值的所述运行特性值组。
54.根据权利要求53所述的装置,其中所述处理器电路用于标准化已找出的运行特性值组以便产生一组标准化的运行特性值。
55.根据权利要求54所述的装置,其中所述处理器电路用于使所述标准化的运行特性值组与运行条件相关联,其中所述运行条件与一量化的发电机输出功率值相关。
56.一种计算机可读媒质,其可提供用于指导处理器电路控制来自混合电动车辆中的由原动机提供动力的发电机的能量供给的代码,其通过以下操作来实现使所述车辆在某些运行条件下运行时已知将出现的车辆运行特性组,与近似等于发电机在近似等于所述某些运行条件的运行条件下运行时所产生的实际功率的各个功率值相关联。
57.一种数据信号,其可提供用于指导处理器电路控制来自发电机的电能供给,其中所述发电机由混合电动车辆中的原动机提供能量,所述数据信号包括提供代码的信号段,所述代码用于指导处理器电路使所述车辆在某些运行条件下运行时已知将发生的车辆运行特性组,与近似等于发电机在近似等于所述某些运行条件的运行条件下运行时所产生的实际功率的各个功率值相关联。
58.一种用于存储用于控制混合电动车辆操作的数据库结构,所述混合电动车辆具有由所述电动车辆的原动机驱动的发电机,所述数据库结构包括用于存储一给定发电机输出功率值的装置,用于使所述车辆在某些运行条件下运行时已知将出现的车辆运行特性组,与近似等于发电机在近似等于所述某些运行条件的运行条件下运行时所产生的实际功率的各个功率值相关联的装置。
全文摘要
公开了一种用于控制来自混合电动车辆中发电机的能量供给的方法、装置、媒质和信号,其中所述混合电动车辆具有为所述发电机供给机械能的原动机。由所述装置执行并由媒质上的代码以及在信号中的代码限定的方法,包括从与所需发电机功率值相关联的多个车辆运行条件组中定位一组优化车辆的运行特性的运行条件优化组,以及产生用于控制原动机和发动机在优化的运行条件组下运行所述车辆,以便以所需发电机功率值提供功率的信号。本发明还提供产生车辆性能记录的方法,所述记录用于产生控制原动机和发动机以获得最佳运行特性的信号。
文档编号B60K6/48GK1642768SQ03806123
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月14日 优先权日2002年3月15日
发明者罗伯特·迈克尔·戈瑟兰 申请人:艾热戴奈米克斯公司

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