用于車輛的儲能建議控制器的制造方法【專利摘要】本發明提供一種儲能建議控制器協助車輛的運行，該車輛包括利用發動機廢氣發電的渦輪、用于存儲電能的存儲設備、以及用于給發動機渦輪增壓的由存儲設備驅動的壓縮機。該ESA控制器包括配置成存儲程序指令的存儲器和配置成執行程序指令的處理器。該程序指令在被執行時被配置成：接收與車輛行駛的路線相關的第一數據和與車輛動力學相關的第二數據；基于第一數據和第二數據計算第一控制信號和第二控制信號，其中第一控制信號用于改變渦輪的運行，第二控制信號用于改變壓縮機的運行；以及提供控制信號給動力分配模塊，用于控制渦輪和壓縮機使得發動機有效運行。【專利說明】用于車輛的儲能建議控制器
技術領域：
[0001]本發明涉及一種有效運行車輛的系統和方法，更具體地涉及一種基于視野(horizon)信息調整運行的儲能建議(ESA:energystorageadvisement)控制器。典型的車輛包括利用發動機廢氣來發電的渦輪、用于存儲電能的存儲設備、以及用于給發動機渦輪增壓(turbocharging)的由存儲設備驅動的壓縮機。【
背景技術：
】[0002]在改善車輛運行效率方面，已經進行了各種成功的嘗試。例如，U.S.PGPub.N0.2012/0221234(‘234公報)公開了一種管理燃料量來增加效率并且保持駕駛性能的方法。該‘234公報評估上述信息，以提供推薦的加油站位置以及推薦的要加入燃料量。其他的嘗試包括的美國專利第8371121號、第7210296號和第6735515號。【
發明內容】[0003]現有技術并沒有預見到檢查地面數據和發動機參數來改變(modify)發動機運行以提高效率。提高效率能夠產生各種效益例如減小發動機本身的尺寸、減少排放以及使性能更加平穩。[0004]本發明的目的并不限于上述的目的，通過下面的說明可以理解本發明的其他未提及的目的和優點，并通過本發明示例性實施例這些本發明的其他未提及的目的和優點將會是顯而易見的。此外，可以看出，通過本文中說明的技術、權利要求以及其組合，能夠實現本發明的目的和優點。[0005]根據本發明，提供一種用于協助車輛的運行的儲能建議(ESA)控制器，上述車輛包括發動機、利用發動機廢氣來發電的渦輪、用于存儲電能的存儲設備以及由上述存儲設備驅動的用于給上述發動機渦輪增壓的壓縮機。上述ESA控制器包括:被配置成存儲程序指令的存儲器；以及被配置成執行程序指令的處理器，上述程序指令在被執行時被配置成:接收與上述車輛行駛的路線相關的第一數據和與車輛動力學相關的第二數據；基于上述第一數據和上述第二數據計算第一控制信號和第二控制信號，其中上述第一控制信號用于改變上述渦輪的運行，上述第二控制信號用于改變上述壓縮機的運行；以及提供控制信號給動力分配模塊，用于控制上述渦輪和上述壓縮機使得上述發動機有效運行。[0006]優選地，上述第一數據包括道路地圖數據、海拔數據、限速數據、交通信號數據或其組合，上述第二數據包括上述存儲設備的荷電狀態、車速數據或者其組合。上述程序指令還可以確定上述存儲設備的荷電狀態；以及應用至少一個閾值來確定上述存儲設備的充電能量和放電能量中的至少一者是否適當。再者，上述程序指令可以從遠處發送上述控制信號到上述車輛。[0007]而且，上述儲能建議控制器可以計算到速度變化事件的時間，以實時改變運行。上述儲能建議控制器還可以保持燃料數據；基于上述燃料數據確定剩余行駛距離；根據地圖數據，確定到最近加油機會的加油距離；以及基于比較上述剩余行駛距離和上述加油距離，改變發動機的運行以達到最大燃料效率。另外，上述儲能建議控制器可以保持燃料數據；基于上述燃料數據確定剩余行駛距離；以及如果上述剩余行駛距離低于限值，執行切換使得發動機在最大燃料效率模式下運行。[0008]本主題技術還旨在提到一種包含由儲能建議控制器執行的程序指令的非暫時性計算機可讀介質，來完成本文中說明的任一項或所有的計算和操作。【附圖說明】[0009]根據以下結合附圖進行的【具體實施方式】，本發明的上述及其他目的、特征和優點將更加顯而易見。[0010]圖1是根據本發明的示例性實施例的具有儲能建議(ESA)控制器的用于車輛的系統的示意圖。[0011]圖2是根據本發明的示例性實施例的用于展示圖1的系統中各要素之間更詳細的數據流的示意圖。[0012]圖3是根據本發明的示例性實施例的具有(ESA)控制器的沿道路行駛的車輛的局部示意圖。[0013]圖4是根據本發明的示例性實施例的用于展示圖1的系統中系統邏輯關系的另一示意圖。【具體實施方式】[0014]應理解，本文使用的術語“車輛”(vehicle)或“車輛的”(vehicular)或其它類似術語包括通常的機動車，例如，包括多功能運動車(SUV)在內的乘用車、公交車、卡車、各種商務車、包括各種船只和船舶的水運工具、飛行器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插入式混合電動車輛、氫動力車輛、燃料電池車輛和其它代用燃料車輛(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。[0015]雖然示例性實施例被說明為使用多個單元執行示例性進程，但是應該理解示例性進程也可以由一個或多個模塊執行。此外，應該理解術語“控制器/控制單元”是指包括存儲器和處理器的硬件裝置。該存儲器配置為存儲上述模塊，而處理器具體配置為執行上述模塊，以便執行下面進一步說明的一個或多個處理。[0016]此外，本發明的控制邏輯也可具體化為計算機可讀介質上的非瞬時性計算機可讀介質，該計算機可讀介質包含由處理器、控制器/控制單元等執行的可執行程序指令。計算機可讀介質的例子包括但不限于ROM、RAM、CD-ROM(只讀光盤)，磁帶、軟盤、閃盤(flashdrive)、智能卡和光學數據存儲裝置。計算機可讀記錄介質也可分布在連接網絡(networkcoupled)的計算機系統中，以便例如通過遠程服務器(telematicsserver)或控制器局域網(CAN〖ControllerAreaNetwork)以分布形式存儲和執行計算機可讀介質。[0017]本文使用的術語僅僅是為了說明示例性實施方式的目的而不是意在限制本發明。如本文所使用的，單數形式“一個、一種(a、an和the)”也意在包括復數形式，除非上下文中清楚指明。還可以理解的是，在說明書中使用的術語“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整數(Integer，整體)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列項目的任何和所有組合。[0018]如本文所使用的，除非特別聲明或從上下文中明顯看出，術語“約(about)”應理解為處于本領域的正常公差范圍內，例如在平均值的2個標準差內。“大約”可理解為在標注值(statedvalue)的10%，9%，8%，7%，6%，5%，4%，3%，2%，1%，0.5%，0.1%，0.05%，或0.01%內。除非從上下文中另外明確地看出，否則本文所提供的所有數值被術語“大約”修飾(限制)。[0019]通過以下結合附圖的【具體實施方式】，上述目的、特征和優點更加顯而易見，使得本領域技術人員能夠容易的領會本發明的技術精神。另外，在以下對本發明的說明中，如果確定與本發明相關的已知現有技術的詳細說明不必要地造成本發明主旨難以理解，則略去該詳細說明。在下文中，參考附圖，詳細說明本發明的優選的實施例，其中相同附圖標記指代相同要素。[0020]圖1是根據本發明示例性實施例的具有儲能建議(ESA)控制器102的用于車輛1〇(圖3所示)的系統100示意圖。如圖1所示，系統100包括與ESA控制器102進行通信的動力傳動系(powertrain)控制器104。動力傳動系控制器104基于從ESA控制器102接收的控制信號，改變電禍輪(electricturbine)106和壓縮機108的運行。[0021]動力傳動系控制器104還與諸如電池之類的電能存儲設備110進行通信。動力傳動系控制器104還包括動力分配模塊116,用于協調電渦輪106和電壓縮機108的運行。在取決于控制信號的不同的時段，電渦輪106被用來利用發動機112的廢氣發電，產生的電能存儲在電能存儲設備110中。類似的，在取決于控制信號的不同的時段，電能存儲設備110運轉電壓縮機108,以給發動機112進行渦輪增壓。[0022]系統100還包括與ESA控制器102進行通信的先進駕駛員輔助系統接口規格(ADASIS:advanceddriverassistancesysteminterfacespecificat1n)模塊114。ADASIS模塊114是歐洲在2002年創建的工業平臺，便于給駕駛員提供視野信息(horizoninformat1n)。視野信息包括諸如數字地圖、利用全球定位系統獲取的位置數據之類的數據，使得擴展視野(extendedhorizon)可以利用。雖然示出了ADASIS模塊114,但其他各種已知的以及后來研究的類似技術可以同樣有效地利用在該主題技術中。另外，文中對ADASIS模塊114、動力傳動系控制器104和ESA控制器102示出為不同部件，但可以基于優選的硬件和軟件配置將它們部分地組合或整體地組合在一起應用。如圖1所示，ESA控制器102和動力傳動系控制器104,每個都有與關聯的存儲器122、124進行通信的各自的處理器118、120〇[0023]現參照圖2,示出圖1的系統100中的系統信息流的示意圖200。系統100優選地利用CAN總線在各要素之間傳輸數據。還可以理解，該通信可以是不同的有線和/或無線的。ESA控制器102接收來自動力傳動系控制器104和ADASIS模塊114的輸入數據202。動力傳動系控制器104提供車輛動力學(vehicledynamics)信息，比如存儲設備的荷電狀態(S0C:stateofcharge)、燃料量、電渦輪和電壓縮機的狀態等等。ADASIS模塊114提供諸如當前海拔(高度)、沿標繪的路線和/或可能的(適合的)路線接下來的海拔等電子視野數據(eHorizondata)。[0024]ESA控制器102處理輸入數據102,以產生作為充電建議數據208傳送到電渦輪106和電壓縮機108的控制信號。例如，如情境框(circumstancebox)204所示，如果沒有特有特征即將出現，并且車輛動力學處于穩態，則ESA控制器102產生穩態控制信號206。然而，如情境框210所示，當車輛10接近使發動機工作負載減少的變速區(change)(例如，標明的限速減少(postedspeedlimitreduct1n)、路線彎道、路線的上坡、停車標志、交通信號燈等)時，ESA控制器102將產生電池充電增益有效控制信號(batterychargegainavailablecontrolsignal)212。換句話說，ESA控制器102識別并預測機會，以利用發動機廢氣運轉電渦輪106并發電，給存儲設備110充電。[0025]如情境框214所示，當車輛10接近使發動機負載增加(標明的限速增加、筆直的或變直的路線，路線的下坡等)的變速區時，ESA控制器102產生電池用量可接受控制信號(batteryuseacceptablecontrolsignal)216。換句話說，ESA控制器102識別并預測使用存儲設備110驅動電壓縮機108以對發動機112進行渦輪增壓的需求。控制信號206、212,216作為充電建議數據208沿CAN總線傳輸，以便由動力傳動系控制器104接收。反過來，動力傳動系控制器104按照控制信號206、212、216的指示執行期望的運行的改變。[0026]為了通過一個具體實例來進一步示出該主題技術，可參考圖3和圖4。圖3是沿路線12行駛并伴隨上坡14形式的臨近事件(upcomingevent)的車輛10的局部示意圖。圖4是根據本發明的示例性實施例的用于展示圖1的系統中詳細系統邏輯的另一示意圖400。車輛10可以在發動機艙、行李箱或其他位置具有ESA控制器102，以便能夠接收來自ADASIS模塊114的輸入數據。[0027]在步驟402，輸入數據包括電子視野數據和車輛動力學數據，其使ESA控制器102如步驟404所示，計算路線特性標識(pathcharacteristicidentificat1n)。路線或道路12可以是減速路線或增速路線。如圖3所示，減速路線是臨近的斜坡14。然而，并非所有的事件都能引起運行的改變，因為該事件只是需要很小的調整或變化太多以致需要不同的相互矛盾和無效率的調整。例如，為了使改變(modificat1n)發生，在運行改變中需要預定閾值。如步驟404所示，該閾值表示為標校值百分比。如果用于臨近事件的發動機負載減少量不大于校準閾值時，就不會發生運行的改變(modificat1nofoperat1n)。同樣的，如果用于臨近事件的發動機負載增加量小于校準閾值，則ESA控制器102不會實施運行的改變。[0028]在步驟406，ESA控制器102執行電子視野事件計算。利用來自ADASIS模塊114的輸入數據402，計算到斜坡14的距離作為車輛偏移(vehicleoffset)(例如，相對于斜坡14的車輛位置)與事件偏移(eventoffset)(例如斜坡14的起始點)之差。車輛動力學數據包括車速，使得一旦到斜坡的距離已知，ESA控制器102就可以計算到減速事件的時間。可以理解這些計算可以實時更新，使得當發生小的速度變化時，更新上述計算以實現最佳精度。[0029]在步驟408，ESA控制器102利用來自動力傳動系控制器1_4的附加信息，諸如存儲設備110的荷電狀態。對于減速事件，ESA控制器102評估荷電狀態。如果荷電狀態是低的(例如低于校準閾值)，邏輯流400便轉向步驟410。在步驟410，由于在存儲設備110中沒有足夠的電力，電壓縮機108的運行被阻止。但是，如果荷電狀態是高的，邏輯流400便轉向步驟412，以接合電壓縮機108。在步驟412，電壓縮機108驅動(runoff)存儲設備110，反過來，當車輛10上斜坡14時，給發動機112提供額外的動力。[0030]再一次參考步驟408，對于增速事件，ESA控制器102也評估荷電狀態。如果荷電狀態是高的(例如高于校準閾值)，邏輯流400轉向步驟414，其中由于存儲設備110大致充滿了電，渦輪106的運行被阻止。這樣，發動機112可以有效運轉。然而，如果荷電狀態是低的，邏輯流400轉向步驟416，接合電渦輪106，反過來，當車輛10下坡時，渦輪為存儲設備110提供存儲用電能。[0031]另外，ESA控制器102和/或動力傳動系控制器104能執行發動機調諧(enginetuning)。例如，在下坡滑行期間，燃料被切斷，或者在制動期間，再生設備(regenerativedevice)能夠用以給存儲設備110充電。ESA控制器102可以收集來自ADASIS模塊114或其他源(source)的數據，來進一步標識臨近事件。例如，ESA控制器102可以評估交通數據，例如，將產生一個事件的臨近擁堵(oncomingcongest1n)、交通信號、在同一個路段上的可能以慢速行駛或頻繁停止的車輛，例如校車等。雖然ESA控制器102被描述為與車輛10關聯，但是ESA控制器102可以遠程地定位并通過諸如蜂窩網絡等其他手段與車輛10進行通信。這種情況下，單個ESA控制器102可以跟蹤(track)和改變一個車隊的車輛的運行。而且，ESA控制器102可以保持燃料數據。當各種加油的機會變得明顯或者剩余行駛距離低于閾值時，ESA控制器102可以執行切換使發動機在最大燃料效率模式下運行，有助于防止燃料耗干。[0032]可以看出，系統100使得發電(例如電渦輪106)和通過電壓縮機108進行的渦輪增壓獨立開來。同樣的，系統100為將來的發動機負載和充電機會做好準備，以便使發動機112的運行更有效和平穩。增加的燃料經濟性和靈活管理峰值負載情況的性能，使得發動機的尺寸相比于穩態加載期望(setadystateloadingexpectat1n)來說得以優化。因此，能夠使用更小巧、更便宜的燃料發動機，并且具有低排放的綠色環保效應。[0033]參考文獻援引[0034]所有專利、公開的專利申請以及本文公開的其他參考文獻都以整體引用的方式明確援引于此。[0035]如上所述，本發明并不限于前述的示例性實施例和附圖，因為本領域技術人員可以在不偏離本發明的技術精神的范圍內做出替代、各種變形和變化形式。【主權項】1.一種用于車輛的儲能建議控制器，所述車輛包括發動機、利用所述發動機廢氣來發電的渦輪、用于存儲電能的存儲設備以及由所述存儲設備驅動的用于給所述發動機渦輪增壓的壓縮機，所述儲能建議控制器包括:被配置成存儲程序指令的存儲器；以及被配置成執行程序指令的處理器，所述程序指令在被執行時被配置成:接收與所述車輛行駛的路線相關的第一數據和與車輛動力學相關的第二數據；基于所述第一數據和所述第二數據計算第一控制信號和第二控制信號，其中所述第一控制信號用于改變所述渦輪的運行，所述第二控制信號用于改變所述壓縮機的運行；以及提供所述控制信號給動力分配模塊，用于控制所述渦輪和所述壓縮機使得所述發動機有效運行。2.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述第一數據包括道路地圖數據、海拔數據、限速數據、交通信號數據或其組合。3.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述第二數據包括所述存儲設備的荷電狀態、車速數據或者其組合。4.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述程序指令在被執行時被進一步配置成:確定所述存儲設備的荷電狀態；以及應用至少一個閾值來確定所述存儲設備的充電能量和放電能量中的至少一者是否適當。5.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述程序指令在被執行時被進一步配置成遠程地改變一個車隊的車輛的運行。6.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述程序指令在被執行時被進一步配置成計算到速度變化事件的時間，以實時改變運行。7.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述程序指令在被執行時被進一步配置成:保持燃料數據；基于所述燃料數據確定剩余行駛距離；根據地圖數據，確定到最近加油機會的加油距離；以及基于比較所述剩余行駛距離和所述加油距離，改變發動機的運行以達到最大燃料效率。8.根據權利要求1所述的儲能建議控制器，其中所述程序指令在被執行時被進一步配置成:保持燃料數據；基于所述燃料數據確定剩余行駛距離；以及如果所述剩余行駛距離低于限值，執行切換使得發動機在最大燃料效率模式下運行。9.一種非暫時性計算機可讀介質，包括由儲能建議控制器執行的程序指令，所述計算機可讀介質包括:用于接收與車輛正在行駛的路線相關的第一數據和與所述車輛的動力學相關的第二數據的程序指令；基于所述第一數據和所述第二數據計算第一控制信號和第二控制信號的程序指令，其中所述第一控制信號用于改變所述車輛的渦輪的運行；并且所述第二控制信號用于改變所述車輛的壓縮機的運行；以及用于提供所述第一控制信號和所述第二控制信號給所述車輛的動力分配模塊，用于控制所述渦輪和所述壓縮機使得所述車輛的發動機有效運行的程序指令，其中所述渦輪利用發動機廢氣為存儲設備發電，并且所述壓縮機由所述存儲設備驅動，用于給所述發動機渦輪增壓。10.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:所述第一數據包括道路地圖數據、海拔數據、限速數據、交通信號數據或其組合的程序指令。11.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:所述第二數據包括所述存儲設備的荷電狀態、車速數據或其組合的程序指令。12.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:確定所述存儲設備的荷電狀態并應用至少一個閾值來確定所述存儲設備的充電能量和放電能量中的至少一者是否適當的程序指令。13.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:遠程地改變一個車隊的車輛的運行的程序指令。14.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:計算到速度變化事件的時間以實時改變運行的程序指令。15.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:保持燃料數據，基于所述燃料數據確定剩余行駛距離，根據地圖數據確定到最近加油機會的加油距離，并基于比較所述剩余行駛距離和所述加油距離，改變發動機的運行以達到最大燃料效率的程序指令。16.根據權利要求9所述的非暫時性計算機可讀介質，還包括:保持燃料數據，基于所述燃料數據確定剩余行駛距離，如果所述剩余行駛距離低于限值，執行切換使所述發動機在最大燃料效率模式下運行的程序指令。【文檔編號】F02D29/02GK105984402SQ201510052097【公開日】2016年10月5日【申請日】2015年1月30日【發明人】A·劉易斯,N·恩吉尼爾【申請人】現代自動車美國技術研究所,現代自動車株式會社,起亞自動車株式會社