專利名稱：用于車輛中的量程計(jì)算的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及車輛，且更特定來說，涉及用于計(jì)算車輛中的所存儲(chǔ)的能量將被耗盡所達(dá)的量程以及所述車輛的總量程的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
車輛(例如，機(jī)動(dòng)車輛)使用能源來提供動(dòng)カ以操作所述車輛。雖然基于石油的產(chǎn)品(例如，汽油)作為能源在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中占主要地位，但替代能源是可用的，例如甲醇、 こ醇、天然氣、氫氣、電力、太陽能或類似物?；旌蟿?dòng)カ車輛(稱為“混合車輛”)使用能源的組合來為所述車輛提供動(dòng)力。舉例來說，可組合傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)而使用蓄電池來提供動(dòng)カ以操作車輛。此類車輛是合乎需要的的，這是因?yàn)槠淅枚鄠€(gè)燃料源的益處來增強(qiáng)混合車輛相對(duì)于相當(dāng)汽油動(dòng)力車輛的性能及量程特性。混合車輛的實(shí)例是將電引擎和汽油引擎的組合用作動(dòng)カ源的車輛。在此類車輛中，顯示器提供信息以指示與車輛的操作相關(guān)的各種條件，例如，充電狀態(tài)、能量消耗或量程或類似物。舉例來說，量程指示器提供關(guān)于可用的存儲(chǔ)能量(例如，電荷或基于碳?xì)浠衔锏娜剂?、太陽能或類似?的剰余量的信息。所述量程指示器可用于具有能源(例如，電、化石燃料或其組合)的ー個(gè)或ー個(gè)以上組合的車輛中。當(dāng)車輛被驅(qū)動(dòng)時(shí)，存儲(chǔ)在所述車輛中的能量被消耗且轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，例如向前運(yùn)動(dòng)。在完全恒定速度和恒定運(yùn)動(dòng)阻力的可預(yù)測(cè)的行駛條件下，能量耗盡的速率可為通過能量消耗對(duì)時(shí)間的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的直線。使用此數(shù)據(jù)，可能在算法上估計(jì)出其后所存儲(chǔ)的能量將被完全耗盡的剰余時(shí)間及或距離。此信息可通過位于車輛內(nèi)的指示器(例如顯示器裝置)向所述車輛的操作者顯示。為改進(jìn)對(duì)車輛的操作者的精確度有用性，所述算法可考慮其它變量，例如，外部噪聲、駕駛者的行為、對(duì)變化的行駛條件的適應(yīng)或類似物。然而，這些變量固有地不可預(yù)測(cè)且因此造成在算法上精確地估計(jì)車輛的操作量程中的問題。此外，增加變量的數(shù)目不可避免地増加計(jì)算操作量程、界定相對(duì)精確的數(shù)學(xué)模型及/或預(yù)測(cè)的難度。預(yù)測(cè)量程技術(shù)(也稱為“剩余量程系統(tǒng)”)是已知的且因不同的汽車制造商而異。已知的剰余量程系統(tǒng)和方法使用試圖基于過去的能量使用來預(yù)測(cè)或外推燃料及/或能量消耗的濾除算法。此方法的結(jié)果是，所述算法必須被重重地抑制以避免顯示器裝置(例如計(jì)量器)中的不穩(wěn)定性。然而，對(duì)驅(qū)動(dòng)顯示器輸出的重抑制可導(dǎo)致不滿意的性能和不精確的行駛量程預(yù)測(cè)。此外，當(dāng)車輛使用ー種以上能源時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的精確度可被損害。因此，此項(xiàng)技術(shù)中需要用于更精確地計(jì)算以僅電模式、組合燃料電模式及/或僅汽油模式操作的車輛的剰余量程值的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及用于計(jì)算車輛的剰余操作距離量程的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含(a)驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器，其用于感測(cè)預(yù)定的車輛操作條件數(shù)據(jù)；(b)能量存儲(chǔ)感測(cè)器，其用于感測(cè)對(duì)應(yīng)的能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)；(C)控制器，其與所述驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器和所述能量存儲(chǔ)傳感器通信，其中所述控制器包含存儲(chǔ)器和處理器；(d)可執(zhí)行的量程計(jì)算軟件程序，其存儲(chǔ)在所述控制器的存儲(chǔ)器中，其中所述量程計(jì)算軟件程序使用來自驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器的所感測(cè)的車輛操作條件數(shù)據(jù)和來自所述能量存儲(chǔ)傳感器的所感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)來通過確定能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的平均數(shù)、確定所述能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的斜率、確定所述能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的截距且將最小平方線性回歸應(yīng)用到所確定的平均數(shù)、所確定的斜率和所確定的截距而求出剰余量程來確定量程；以及(e)顯示器裝置，其與所述控制器通信，其中所述顯示器裝置接收所確定的剩余量程且將所述剩余量程顯示在顯示器裝置上以供用戶使用。
本發(fā)明進(jìn)一歩提供計(jì)算車輛使用的能量將被耗盡所達(dá)的距離量程的方法。所述方法包含以下步驟(a)使用用于感測(cè)預(yù)定車輛操作條件數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器來感測(cè)預(yù)定車輛操作條件；(b)使用對(duì)應(yīng)的能量存儲(chǔ)容量傳感器來感測(cè)能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)；(C)通過車輛控制器中的能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)使用存儲(chǔ)在所述控制器的存儲(chǔ)器中的將最小平方線性回歸應(yīng)用到感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量的可執(zhí)行量程計(jì)算軟件程序來計(jì)算車輛的剩余距離量程；以及(d)將計(jì)算出的剰余距離量程顯示在與所述車輛相關(guān)聯(lián)的顯示器上以供所述車輛的操作者使用。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是，提供比其它技術(shù)更有效且更精確的計(jì)算車輛的剰余量程的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的另ー優(yōu)勢(shì)是，統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用以及在確定剩余量程時(shí)可利用使用最小平方線性回歸的計(jì)算。本發(fā)明的又一優(yōu)勢(shì)是，所使用的方法可對(duì)變化的車輛操作條件(例如駕駛風(fēng)格、坡度角、加速度、減速度、負(fù)載、能量再生事件和其它輸入干擾)更具響應(yīng)性及適應(yīng)性。更進(jìn)一歩優(yōu)勢(shì)是，所述方法可學(xué)習(xí)車輛行為且相應(yīng)地調(diào)適以改進(jìn)預(yù)測(cè)的精確度。本發(fā)明的更進(jìn)一歩優(yōu)勢(shì)是，所述方法提供對(duì)系統(tǒng)的迅速且精確的校準(zhǔn)。所述方法的仍更進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)是，對(duì)剩余量程的估計(jì)中誤差的系統(tǒng)傾向的顯著降低。當(dāng)本發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)在結(jié)合附圖閱讀后續(xù)描述后被更好地理解時(shí)，將更容易地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢(shì)。


圖I是用于與用于車輛中的量程計(jì)算的系統(tǒng)及方法一起使用的車輛的透視圖。圖2是用于圖I的車輛的儀表板的前視圖。圖3是具有用于圖2的儀表板的多種指示器的交互式顯示器的前視圖。圖4是用于圖2的儀表板的儀表組的前視圖。圖5是用于圖I的車輛的量程計(jì)算中的系統(tǒng)的簡圖。圖6是用于量程計(jì)算中的系統(tǒng)的另一簡圖。圖7A-7B是說明用于與圖5及6的系統(tǒng)一起使用的量程計(jì)算的方法的流程圖。圖8是說明正規(guī)化的充電狀態(tài)、車輛速度以及使用圖7A-7B的方法的剩余量程的圖表。
具體實(shí)施例方式大體上參考圖1-6，圖解說明用于車輛中的量程計(jì)算的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)實(shí)施在車輛10中。車輛10可為包含太陽能動(dòng)力和電動(dòng)カ車輛、內(nèi)燃機(jī)及電車輛、具有從標(biāo)準(zhǔn)電插座獲得電荷的蓄電池的插電式混合車輛或完全蓄電池動(dòng)カ車輛的任何混合車輛。一般來說，車輛10包含車身結(jié)構(gòu)13，所述車身結(jié)構(gòu)13具有圍繞且通常封閉稱為乘客艙的內(nèi)部空間12的框架。在此實(shí)例中，車輛10可為由內(nèi)燃機(jī)17和可操作以被非車載地充電的蓄電池15提供動(dòng)カ的插電式混合車輛。引擎17和蓄電池15兩者都可用作車輛10的動(dòng)カ源。每ー動(dòng)力源可獨(dú)立地或以協(xié)作方式為車輛10提供動(dòng)力。使用串聯(lián)配置(例如，引擎驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)且所述發(fā)電機(jī)將電カ提供給驅(qū)動(dòng)馬達(dá))的混合車輛可使用此架構(gòu)。車輛10可為客車、卡車、越野設(shè)備等等。車輛10還包含操作性地控制車輛的移動(dòng)的動(dòng)力傳動(dòng)系11。馬達(dá)19(其機(jī)械地驅(qū)動(dòng)使車輛的車輪移動(dòng)的車輛的軸)由動(dòng)カ源(即，蓄電池、引擎及/或發(fā)電機(jī))提供動(dòng)力。在圖I的實(shí)例中，車輛10為后輪驅(qū)動(dòng)車輛,其中所述后輪由馬達(dá)19機(jī)械地驅(qū)動(dòng)。車輛10包含控制車輛的操作的動(dòng)カ傳動(dòng)系11。在此實(shí)例中，所述動(dòng)カ傳動(dòng)系是插 電式混合物，且包含耦合到馬達(dá)控制器的電動(dòng)カ馬達(dá)19。所述車輛包含汽油動(dòng)カ引擎17，當(dāng)在某些操作條件下需要吋，汽油動(dòng)カ引擎17補(bǔ)充所述電馬達(dá)。電能存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝置(例如蓄電池15)中。蓄電池15可以是單個(gè)單元或以預(yù)定方式(例如，以下文將更詳細(xì)描述的串聯(lián)方式)布置的多個(gè)模塊。各種類型的蓄電池是可用的，例如鉛酸蓄電池或鋰離子蓄電池或類似物。車輛10可包含ー個(gè)以上類型的蓄電池15或能量存儲(chǔ)裝置。蓄電池15以電形式供應(yīng)動(dòng)カ以操作各種車輛組件。在此實(shí)例中，存在將電動(dòng)力提供給車輛組件(例如各種輔助系統(tǒng))的低壓蓄電池(未展示)以及將電動(dòng)カ提供給電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19的高壓蓄電池15 ( S卩，400V牽引蓄電池)。所述蓄電池可與調(diào)節(jié)電カ在車輛內(nèi)的分配(例如到電驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或車輛組件或其它配件或類似物)的控制系統(tǒng)通信。在此實(shí)例中，所述高壓蓄電池從插入式源接收電能，且所述低壓蓄電池根據(jù)需要從太陽能源且從較高壓蓄電池接收電能。引擎17和蓄電池15的能量存儲(chǔ)容量，以及來自所述引擎和蓄電池兩者的能量的耗盡確定所述車輛的操作量程。內(nèi)部12包含儀表板(IP) 14，其可界定為儀表盤或儀表組(IC) 14。顯示器裝置(例如人機(jī)接ロ(HMI) 16)展示在車輛內(nèi)部的前部區(qū)域的相對(duì)中心位置處。儀表板14從車輛10的ー側(cè)到車輛10的另ー側(cè)在車輛10的前部分中橫向延伸，如圖2中所展示。儀表板14可支持多種視覺顯示器18A、18B及18C，其提供關(guān)于車輛10的多種信息，例如安全、性能或類似物。在實(shí)例中，HMI 16通常界定顯示器18A。顯示器18A可為使得車輛10的操作者及/或乘員能夠控制和調(diào)節(jié)車輛10的特征的交互式顯示器裝置。這些特征可包含內(nèi)部氣候、音頻系統(tǒng)特征、電話、導(dǎo)航或類似物，如圖3中所展示。顯示器18A還可包含向車輛10的操作者或乘員通知例如低胎壓、低燃料或類似物的問題的各種視覺及/或聽覺指示器20。如對(duì)圖4所展示，顯示器18C可直接處于車輛的操作者的視線中而位于儀表盤14上。這可稱為中心儀表組18C。組18C可在車輛中提供為與車輛計(jì)算機(jī)通信的単獨(dú)的專用電顯示器或安裝在計(jì)算待顯示的各種信息且與車輛的計(jì)算機(jī)通信的專用計(jì)算裝置上。顯示器18C可顯示關(guān)鍵行駛信息，例如車輛速度、燃料箱液面、蓄電池壽命及類似物。
在此實(shí)例中，組18C包含定位在組18C的左側(cè)部分110上的大體上圓形的速度計(jì)
111。速度計(jì)111包含速度計(jì)條112。齒輪模式指示器113展示在速度計(jì)111的中心。里程計(jì)114也展示在中央齒輪模式指示器的附近。在實(shí)例中，組18C進(jìn)ー步包含界定若干可測(cè)量指示器(例如羅盤121、驅(qū)動(dòng)模式122、時(shí)鐘123和外部溫度124)的上部組120。在組18C的右側(cè)部分130中，展示包含蓄電池能量消耗指示器131、燃料液面條132和充電電平條133的能量消耗的實(shí)例圓形組。行程A/B指示器134也提供在右側(cè)部分130內(nèi)。在組18C的中央部分140中，提供距離或量程指示器。在此實(shí)例中，所述量程指示器包含總量程指示器141和電距離量程指示器142。車輛10能夠行進(jìn)直到可用的能量耗盡為止，以其它方式稱為剩余量程。所述剩余量程特征和值顯示在指示器141及142中，如由距離計(jì)算系統(tǒng)22提供。
在圖2的實(shí)例中，車輛10是汽油動(dòng)カ和電動(dòng)カ的插電式混合車輛。車輛10可為具有蓄電池系統(tǒng)18的客車、卡車或其它類型的車輛。在另ー實(shí)例中，所述車輛是專用的蓄電池動(dòng)力車輛。參考圖5-6，提供用于量程計(jì)算的系統(tǒng)22。系統(tǒng)22包含可包含處理器和存儲(chǔ)器的系統(tǒng)控制器24?？蓤?zhí)行的軟件程序可存儲(chǔ)在與控制器24相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中。所述控制器可接收例如來自與車輛相關(guān)聯(lián)的傳感器(即，速度傳感器、距離傳感器或類似物)的ー個(gè)或ー個(gè)以上外部輸入26?？刂破?4操作性地以兩種方式與顯示器裝置(例如此實(shí)例的顯示器18C)電通信。個(gè)別組件彼此處于可操作的通信中且向彼此發(fā)射及/或接收數(shù)據(jù)，使得車輛計(jì)算系統(tǒng)22可計(jì)算且顯示多種計(jì)算，例如車輛剩余量程計(jì)算。外部輸入(例如，傳感器等等)26可操作以檢測(cè)多種輸入(例如，驅(qū)動(dòng)器輸入28和道路負(fù)載輸入30或類似物)且將所述多種輸入(例如，驅(qū)動(dòng)器輸入28和道路負(fù)載輸入30或類似物)提供給系統(tǒng)控制器24。驅(qū)動(dòng)器輸入28可包含加速度器踏板位置傳感器、再生制動(dòng)踏板位置傳感器、動(dòng)カ傳動(dòng)系模式切換或類似物。道路負(fù)載輸入30可包含例如空氣動(dòng)カ阻力、輪胎滾動(dòng)阻カ或類似物的特性。從外部輸入26接收的數(shù)據(jù)類似地發(fā)射到車輛系統(tǒng)控制器24。系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)24使用存儲(chǔ)在與其相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器中的使得所述系統(tǒng)能夠執(zhí)行各種任務(wù)(例如計(jì)算、估計(jì)和監(jiān)視或類似物)的多種算法。算法的實(shí)例包含距離計(jì)算32、SOC估計(jì)器34和蓄電池保護(hù)監(jiān)視器36或類似物。距離計(jì)算32使用例如車輪速度傳感器數(shù)據(jù)、每轉(zhuǎn)車輪脈沖計(jì)算和車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來計(jì)算。SOC估計(jì)器34使用例如電壓傳感器數(shù)據(jù)、電流積分器數(shù)據(jù)和SOC計(jì)算的數(shù)據(jù)。蓄電池保護(hù)監(jiān)視器監(jiān)視蓄電池條件，例如最小SOC限制、最大SOC限制和正規(guī)化的SOC輸出。計(jì)算出的結(jié)果(即，以數(shù)據(jù)或估計(jì)等等的形式)發(fā)射到車輛的顯示器，例如顯示器18C。所述系統(tǒng)與顯示器裝置(例如人機(jī)接ロ(HMI)16)通信。所述人機(jī)接ロ可具有整體式控制器和處理器。來自車輛系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)24的數(shù)據(jù)由HMI 16接收且HMI算法38執(zhí)行各種功能。雖然HMI 16具有其自身的控制器以執(zhí)行這些計(jì)算，但HMI 16可僅為顯示器裝置，且所述計(jì)算在與車輛相關(guān)聯(lián)的另ー裝置(例如，車輛控制器等等)中執(zhí)行。這些計(jì)算接著用于將信息(例如，電量程、總量程、平均燃料消耗或類似物)顯示在HMI 16的顯示屏上。此實(shí)例的量程計(jì)算可在與車輛相關(guān)聯(lián)的控制器中的任何一者中執(zhí)行。在此實(shí)例中，所述計(jì)算由與HMI相關(guān)聯(lián)的控制器執(zhí)行。在實(shí)例中，車輛包含通常稱為控制單元或控制模塊的若干專用控制器。參考圖6，與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的簡 圖說明實(shí)例車輛10的若干組件之間的通信。在實(shí)例中，具有存儲(chǔ)在其中的可執(zhí)行的量程計(jì)算算法160的控制器從車輛的若干組件接收數(shù)據(jù)。引擎控制模塊(“ECM”)161測(cè)量有助于測(cè)量剰余燃料距離量程的剰余燃料或由車輛消耗的燃料的百分比。ECM 161將燃料液面百分比數(shù)據(jù)(“FILvPct”)和距離驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)(“ D i sRo 11 Cn t AvgDrvn ”)遞送到算法160?？商峁┬铍姵啬芰靠刂破髂K(“BECM”) 162來測(cè)量有助于測(cè)量車輛的電子距離量程的高壓蓄電池的充電狀態(tài)(“SOC”)( “HVBatSOC”)。ECM 161及BECM 162將信息傳達(dá)到量程計(jì)算算法160。如先前描述，量程計(jì)算算法160可代管(host)在與顯示器(例如顯示器18C)通信且能夠計(jì)算距離量程的專用車輛控制器(“VCM”)163、混合控制器或驅(qū)動(dòng)器信息系統(tǒng)(“DIS”) 164中的軟件上。在圖6的實(shí)例中，VCM 163還將含有車輛開啟及停止操作(“P0WER_M0DE_STATUS”)的信號(hào)傳達(dá)到控制器。SOC和剰余燃料是確定車輛上的剰余總距離的關(guān)鍵變量，這是因?yàn)榭偭砍?在指示器141中指示)是電量程142加上燃料量程的總和。來自量程計(jì)算算法160的輸出作為信號(hào)而自控制器發(fā)射。在此實(shí)例中，所述輸出饋送到DIS 164中，從而將電量程(“rangRemainEV”)和總量程(“rangeRemainTot”)兩者提供到DIS 164。汽油燃料的燃料量程是相對(duì)易于計(jì)算或估計(jì)的，這是因?yàn)槠錇檎龔娜剂腺A器或燃料箱連續(xù)地耗盡的離散量。SOC燃料量程可在某些環(huán)境下變化，例如，如果發(fā)生引擎或再生制動(dòng)且用于給高壓蓄電池充電。因此，車輛活動(dòng)期間的SOC測(cè)量可劇烈地變化，從而在SOC被消耗時(shí)提供非線性對(duì)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)?，F(xiàn)在參考圖7A-7B，展示用于計(jì)算車輛10的剰余量程的方法。所述方法由先前描述的車輛系統(tǒng)實(shí)施。所述算法使用最小平方線性回歸算法來基于可測(cè)量參數(shù)(例如S0C)來計(jì)算車輛的操作量程。圖7A提供所述方法的概述。因此，當(dāng)車輛框200開啟車輛時(shí)，所述方法起始。舉例來說，接通所述車輛。所述方法前進(jìn)到框210。在框210中，建立初始變量。舉例來說，初始變量為經(jīng)選擇性地確定的燃料容量的預(yù)定值。所述方法前進(jìn)到框220。在框220中，將來自各種輸入的數(shù)據(jù)傳遞到控制器。輸入數(shù)據(jù)的實(shí)例包含來自車輪速度傳感器的車輪速度、來自電壓傳感器的充電狀態(tài)或類似物。初始數(shù)據(jù)的集合可被稱為移動(dòng)窗，這是因?yàn)槭占c(diǎn)正連續(xù)地前進(jìn)，使得最早的數(shù)據(jù)點(diǎn)從計(jì)算中省去。所述方法前進(jìn)到框230。在框230中，確定電量程(EV量程)和總量程。舉例來說，使用相對(duì)于圖7B描述的算法來確定所述電量程和總量程。一旦已計(jì)算出所述量程，所述方法就前進(jìn)到框240，且將信息發(fā)射到顯示器裝置(例如顯示器18C)且在所述顯示器裝置上顯示所述信息以供操作者觀看。所述顯示器可以是離散或連續(xù)的，因此，所述方法接著前進(jìn)到?jīng)Q策框250，此處，其回環(huán)到框210的初始步驟且繼續(xù)或由于在框260中關(guān)閉車輛而結(jié)束。現(xiàn)在參考圖7B，提供用于使用線性回歸算法來計(jì)算量程的方法。使用線性回歸技術(shù)使得能在下文的等式(I)中進(jìn)行表示為y的ー個(gè)或ー個(gè)以上變量與表示為X的一個(gè)或ー個(gè)以上變量之間的關(guān)系的線性建模，使得所述模型線性地取決于待從數(shù)據(jù)估計(jì)的未知參數(shù)(例如，車輛剩余量程等等)。使用線性回歸還使得能夠建立ー線性模型，其中給定X值的y的條件平均數(shù)是X的有限函數(shù)。接著可使用最小平方法來擬合所述線性模型，所述最小平方法是用于擬合數(shù)據(jù)的技木。經(jīng)建模數(shù)據(jù)與所觀察數(shù)據(jù)之間的“最佳擬合”(以其最小平方法思想)是針對(duì)其經(jīng)平方的殘數(shù)的總和具有其最小值的模型的實(shí)例，其中殘數(shù)是觀察值與由模型提供的值之間的差異。如果實(shí)驗(yàn)誤差具有正態(tài)分布，那么所述算法對(duì)應(yīng)于最大似然準(zhǔn)則。參考圖7B，所述方法在循環(huán)300中以開啟車輛的步驟開始，如先前描述。所述方法前進(jìn)到框310且建立初始參數(shù)，如先前相對(duì)于圖7A描述。所述方法前進(jìn)到?jīng)Q策框311。在決策框311中，確定是否有充分的數(shù)據(jù)來確定量程。舉例來說，可使用計(jì)數(shù)器來確定是否已獲取充分的數(shù)據(jù)點(diǎn)且將所述數(shù)據(jù)點(diǎn)發(fā)射到控制器。變量“k”是用于連續(xù)環(huán)路的內(nèi)環(huán)計(jì)數(shù)器，且“n”是數(shù)據(jù)樣本大小(其為針對(duì)所要的適應(yīng)性預(yù)定的校準(zhǔn)點(diǎn))。如果尚未收集到充分的數(shù)據(jù)點(diǎn)，那么所述方法前進(jìn)到?jīng)Q策框321。
在決策框321中，確定k是否等于預(yù)定值，例如(n-1)。如果其等于預(yù)定值，那么所述方法前進(jìn)到框323，此處加載最新數(shù)據(jù)點(diǎn)。所述方法前進(jìn)到?jīng)Q策框324且確定是否繼續(xù)收集數(shù)據(jù)。如果確定繼續(xù)收集數(shù)據(jù)，那么所述方法前進(jìn)到?jīng)Q策框325，且計(jì)算所要值(例如SOC數(shù)據(jù))的總和。返回參考決策框321，如果k值與(n-1)不相同，那么所述方法前進(jìn)到框322。在框322中，使存儲(chǔ)在系統(tǒng)的存儲(chǔ)器組件中的舊數(shù)據(jù)陣列提前。因此，這允許系統(tǒng)在初始處產(chǎn)生數(shù)據(jù)以開始學(xué)習(xí)車輛的行為。所述方法前進(jìn)到框324且接著繼續(xù)到框325的總和計(jì)算，如先前描述。所述方法前進(jìn)到框326且接著更新舊陣列。所述方法前進(jìn)到框327以將由“ k++”(表示數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目)表示的計(jì)數(shù)添加到計(jì)數(shù)器(k)。所述方法接著返回到?jīng)Q策框311且繼續(xù)。應(yīng)理解，相對(duì)于步驟220的移動(dòng)窗描述的數(shù)據(jù)收集步驟在起始系統(tǒng)之后是連續(xù)的。返回到?jīng)Q策框311，如果確定存在足夠的數(shù)據(jù)來使用待描述的線性回歸算法計(jì)算量程，那么所述方法前進(jìn)到框331。在框331中，計(jì)算與充電狀態(tài)或能量容量或燃料箱液面相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均數(shù)。所述方法接著前進(jìn)到框332，此處計(jì)算與充電狀態(tài)、能量容量或燃料箱液面相關(guān)聯(lián)的先前收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)的斜率。所述方法前進(jìn)到框333且使用所述平均數(shù)和斜率來計(jì)算用于所述數(shù)據(jù)的截距值。所述方法前進(jìn)到框334且在計(jì)算出所述平均數(shù)、斜率和截距之后確定剩余電能量量程。線性回歸建模包含以下步驟假設(shè)在大多數(shù)情形下隨著時(shí)間推移的能量耗盡的總趨勢(shì)和速率是線性的。確定到一組數(shù)據(jù)點(diǎn)的“最佳”擬合直線。舉例來說，使用最小平方線性回歸分析來求出到一組數(shù)據(jù)點(diǎn)的“最佳”擬合直線。使用以下等式來確定用于直線的數(shù)學(xué)表達(dá)式y(tǒng) = ao+ap(I)其中％及系數(shù)分別表示截距和斜率。確定能量耗盡的斜率。舉例來說，最小平方線性回歸算法基于以下公式來確定能量耗盡的斜率a: = n E XiYi- E XjiAi E Xi2-( E Xi)2(2)其中i值是樣本大小。接著確定X及y的平均數(shù)和截距值。舉例來說，在基于以上公式求出斜率al之后，計(jì)算X及y的平均數(shù)，且如下求出截距值a0 = ^ - S1I(3)接著確定能量將被耗盡到預(yù)定值(例如，零)的時(shí)間中的未來時(shí)刻。舉例來說，最近數(shù)據(jù)的移動(dòng)樣本和由系數(shù)al及aO界定的線性趨勢(shì)可被算法用來(例如)使用以下等式來外推能量將被耗盡到零的時(shí)間中的未來時(shí)刻Xextrap = -B0Za1(4)所述方法確定耗盡預(yù)定量的所存儲(chǔ)能量的剰余外推時(shí)間。舉例來說，當(dāng)車輛正消耗可用能量時(shí)，SOC數(shù)據(jù)樣本正由算法恒定地消耗且舊SOC數(shù)據(jù)樣本正由新樣本替代。因此，耗盡所有能量的剰余外推時(shí)間(在獲取樣本i的時(shí)間處)如下計(jì)算timeremain = Xextrap-Xi(5)平均車輛速度(“Vavg”)簡單地為所行進(jìn)距離除以經(jīng)過的時(shí)間。最終，剩余量程為 Rangeremain = timeremain * Vavg(6)可使用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)(例如線性回歸)來預(yù)測(cè)行駛量程。舉例來說，使用實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)方法(例如如本發(fā)明中的最小平方線性回歸)，可確定對(duì)以電模式或燃料模式的行駛量程的合適且相對(duì)穩(wěn)定的預(yù)測(cè)。此算法還比所使用的傳統(tǒng)算法更適應(yīng)變化的駕駛者行為和道路負(fù)載。在行進(jìn)期間，車載燃料(能量)的剰余量越少，所述算法將越精確地收斂在剩余量程值上。將計(jì)算出到能量耗盡的量程顯示在顯示器裝置上，在此實(shí)例中所述顯示器裝置稱為人機(jī)接ロ。所述方法前進(jìn)到框335且基于剰余燃料箱值來計(jì)算剩余燃料量程。舉例來說，可使用先前相對(duì)于充電狀態(tài)描述的線性回歸技木。所述方法前進(jìn)到框336且確定剩余總量程。舉例來說，將剩余EV量程與剰余燃料量程加總到一起以獲得剩余總量程計(jì)算。所述方法前進(jìn)到?jīng)Q策框350且確定是否滿足繼續(xù)計(jì)算量程的預(yù)定條件。預(yù)定操作條件的實(shí)例是車輛是否仍在操作。預(yù)定操作條件的另ー實(shí)例是車輛是否被接通。如果滿足繼續(xù)計(jì)算量程的預(yù)定操作條件，那么所述方法返回到框310且繼續(xù)。如果不滿足所述預(yù)定條件，那么所述方法前進(jìn)到循環(huán)360且結(jié)束。應(yīng)理解，可使步驟的實(shí)施次序變化。圖8(a)_8(c)說明固定時(shí)間量的車輛操作的數(shù)據(jù)點(diǎn)的實(shí)例圖表。在此實(shí)例中，所述時(shí)間是2小時(shí)15分鐘。所述數(shù)據(jù)展示(a)正規(guī)化的SOC隨時(shí)間推移從100降低到0且因此完成高壓蓄電池電荷的耗盡。注意，在車輛操作中，蓄電池通常不被耗盡到低于某個(gè)閾值(例如10%)以避免損壞蓄電池。在(b)中展示在相同時(shí)間周期內(nèi)且在從0到60的范圍中隨機(jī)變化的車輛速度。在(c)中，以距離值展示的剰余量程展示為降低但由于速度和SOC耗盡而不一定線性地降低。因此，如由8(c)所展示，剰余量程可在顯著非線性圖表模型中變化且因此提供比傳統(tǒng)線性計(jì)算更精確的預(yù)測(cè)。本發(fā)明的許多修改和變化在以上教示的背景下是可能的。因此，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可與特定描述不同地來實(shí)踐本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于計(jì)算車輛的剩余操作距離量程的系統(tǒng)，其包括 (a)驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器，其用于感測(cè)預(yù)定車輛操作條件數(shù)據(jù)； (b)能量存儲(chǔ)傳感器，其用于感測(cè)對(duì)應(yīng)的能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)； (C)控制器，其與所述驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器和所述能量存儲(chǔ)傳感器通信，其中所述控制器包含存儲(chǔ)器和處理器； (d)可執(zhí)行的量程計(jì)算軟件程序，其存儲(chǔ)在所述控制器的所述存儲(chǔ)器中，其中所述量程計(jì)算軟件程序使用來自所述驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器的感測(cè)到的車輛操作條件數(shù)據(jù)和來自所述能量存儲(chǔ)傳感器的感測(cè)到的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)通過計(jì)算能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的平均數(shù)、確定所述能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的斜率、確定所述能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的截距且將最小平方線性回歸應(yīng)用到所確定的平均數(shù)、所確定的斜率和所確定的截距而求出所述剩余量程來確定量程；以及 (e)顯示器裝置，其與所述控制器通信，其中所述顯示器裝置接收所述確定的剰余量程且將所述剩余量程顯示在所述顯示器裝置上以供用戶使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)是蓄電池，且所述能量存儲(chǔ)傳感器確定蓄電池充電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中在車輛操作期間連續(xù)地測(cè)量所述蓄電池?cái)?shù)據(jù)來計(jì)算用于所述蓄電池的電能耗盡的距離量程。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述蓄電池充電狀態(tài)由蓄電池能量控制模塊測(cè)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)是引擎，且所述能量存儲(chǔ)傳感器是燃料箱液面?zhèn)鞲衅鳌?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述確定的量程是由所述蓄電池和汽油引擎兩者供應(yīng)的能量的剰余總距離量程。
7.一種計(jì)算由車輛使用的能量將被耗盡所達(dá)的距離量程的方法，所述方法包括以下步驟 (a)使用用于感測(cè)預(yù)定車輛操作條件數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器來感測(cè)預(yù)定車輛操作條件； (b)使用對(duì)應(yīng)的能量存儲(chǔ)容量傳感器來感測(cè)能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)； (C)使用存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中的將最小平方線性回歸應(yīng)用到所述感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量的可執(zhí)行的量程計(jì)算軟件程序通過所述能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)來計(jì)算所述車輛剰余的距離量程；以及 (d)將所述計(jì)算出的剰余距離量程顯示在與所述車輛相關(guān)聯(lián)的顯示器上以供所述車輛的操作者使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述計(jì)算所述剩余距離量程的步驟進(jìn)一歩包含以下步驟 (a)確定所述感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的平均數(shù)； (b)確定所述感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的斜率； (c)確定所述感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量的截距；以及 (d)將最小平方線性回歸應(yīng)用到所述確定的平均數(shù)、確定的斜率和確定的截距來求出所述車輛的所述剩余量程。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)ー步包含以下步驟 (a)建立隨著時(shí)間過去的能量消耗的線性速率 (b)使用最小平方線性回歸算法來計(jì)算能量耗盡的斜率； (C)計(jì)算平均數(shù)且求出截距值；以及 (d)外推到能量將被耗盡到零的時(shí)間的未來時(shí)刻中； (e)在獲取樣本的時(shí)間處，計(jì)算耗盡所有能量的剰余外推時(shí)間；以及 (f)使用所述剩余時(shí)間乘以除以經(jīng)過的時(shí)間的行進(jìn)距離來計(jì)算所述剩余量程。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述感測(cè)能量存儲(chǔ)容量的步驟進(jìn)一歩包含通過蓄電池能量控制模塊從高壓蓄電池感測(cè)充電狀態(tài)數(shù)據(jù)的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述感測(cè)能量存儲(chǔ)容量的步驟進(jìn)一歩包含從與引擎相關(guān)聯(lián)的燃料箱感測(cè)燃料箱液面數(shù)據(jù)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述計(jì)算所述剩余距離量程的步驟包含加總所述感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量與感測(cè)的燃料箱液面以預(yù)測(cè)用于操作所述車輛的剰余總距離量程的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述控制器和所述顯示器是代管適于執(zhí)行所述最小平方線性回歸算法的軟件程序的整體式単元。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)ー步包括使用移動(dòng)窗來通過計(jì)算消除較早收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)的一組移動(dòng)數(shù)據(jù)點(diǎn)來確定能量容量的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述車輛是具有高壓蓄電池和汽油動(dòng)力引擎以供應(yīng)能量來操作所述車輛的混合車輛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于計(jì)算車輛的剩余操作距離量程的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器，其用于感測(cè)預(yù)定的車輛操作條件數(shù)據(jù)；能量存儲(chǔ)傳感器，其用于感測(cè)對(duì)應(yīng)的能量供應(yīng)機(jī)構(gòu)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)；控制器，其與所述驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器和所述能量存儲(chǔ)傳感器通信。所述控制器包含存儲(chǔ)器和處理器?？蓤?zhí)行的量程計(jì)算軟件程序存儲(chǔ)在所述控制器的存儲(chǔ)器中，其使用來自所述驅(qū)動(dòng)器輸入傳感器的所感測(cè)的車輛操作條件數(shù)據(jù)和來自所述能量存儲(chǔ)傳感器的所感測(cè)的能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)通過確定能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的平均數(shù)、確定所述能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的斜率、確定所述能量存儲(chǔ)容量數(shù)據(jù)的截距且將最小平方線性回歸應(yīng)用到所確定的平均數(shù)、所確定的斜率和所確定的截距而求出所述剩余量程來確定量程。
文檔編號(hào)H01M10/44GK102870270SQ201180021754
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者馬克·亞斯琴布斯基 申請(qǐng)人:菲斯科汽車公司