DE102024003119A1

DE102024003119A1 - Optimizing the energy consumption of a hybrid vehicle

Info

Publication number: DE102024003119A1
Application number: DE102024003119.7A
Authority: DE
Inventors: Rayavalasa Sreekanth
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2024-05-27
Filing date: 2024-09-26
Publication date: 2025-11-27

Abstract

Ein System und ein Verfahren zur Optimierung des Energieverbrauchs eines Hybridfahrzeugs schließt ein:, Sensoren zum Erfassen von Parametern, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, und eine Steuereinrichtung, die einen Datensatz speichert, der optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, für den Drehmomentbedarf und für die Gangpositionen umfasst, um den Drehmomentbedarf zwischen IC-Motor und E-Antrieb für einen optimalen Energieverbrauch aufzuteilen. Die Steuereinrichtung ermittelt, für den Drehmomentbedarf, die Geschwindigkeit und die aktuelle Gangposition, die von den Sensoren empfangen wurden, aus dem Datensatz ein optimales Drehmomentaufteilungsverhältnis und berechnet basierend auf den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einen oder mehrere Korrekturfaktoren, um die Reichweite des Fahrzeugs zu optimieren. Die Korrekturfaktoren schließen ein: ein Energieverbrauchsratenfaktor, der den SOC der Batterie, die Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation und die aktuelle Energieverbrauchsrate berücksichtigt, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug die Ladestation erreicht, ohne dass die Batterie entladen wird.A system and method for optimizing the energy consumption of a hybrid vehicle includes: sensors for acquiring parameters relating to the vehicle's operating conditions, and a control unit that stores a data set containing optimal torque-split ratios for different vehicle speeds, torque demand, and gear positions to distribute the torque demand between the integrated motor and the electric drive for optimal energy consumption. The control unit determines an optimal torque-split ratio from the data set for the torque demand, speed, and current gear position received from the sensors and calculates one or more correction factors based on the vehicle's operating conditions to optimize the vehicle's range. The correction factors include: an energy consumption rate factor that takes into account the battery's state of charge (SOC), the distance to the nearest charging station, and the current energy consumption rate to ensure the vehicle reaches the charging station without discharging the battery.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet der Hybridfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung die Optimierung der Reichweite eines Hybridfahrzeugs basierend auf einer Drehmomentaufteilungsstrategie.The present disclosure relates to the field of hybrid vehicles. In particular, the present disclosure relates to the optimization of the range of a hybrid vehicle based on a torque sharing strategy.

Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles, HEVs) gelten als eine mögliche Lösung für die weltweit zunehmende Belastung durch Umweltverschmutzung und Energieknappheit. Die Hauptvorteile eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) liegen in seiner Fähigkeit zum regenerativen Bremsen und seiner Fähigkeit, das Leistungsverhalten der Leistungsquellen zu optimieren. Verbrennungsmotor (Intemal Combustion Engine, ICE) und Vorrichtungen für Elektrokapazität sind die beiden Hauptleistungsquellen, die häufig in einem Hybridelektrofahrzeug (HEV) vorzufinden sind. Bei der HEV-Steuerung ist der Leistungsmanagementansatz von entscheidender Bedeutung, um das Leistungsverhalten der Leistungsquellen zu maximieren. Üblicherweise erfolgt die Berechnung des erforderlichen Gesamtdrehmoments für das Antriebsstrangsystem basierend auf der Interpretation der Raddrehmomentanforderung des Fahrers und des Gangschaltmechanismus zusammen mit den gewünschten und tatsächlichen Betriebsparametem des Fahrzeugs. Das Hauptanliegen bei Leistungsmanagementstrategien in Hybridelektrofahrzeugen besteht darin, das erforderliche Gesamtantriebsdrehmoment auf die verschiedenen Leistungsquellen so zu verteilen, dass die Effizienz des gesamten Antriebsstrangsystems des Hybridelektrofahrzeugs maximiert wird und so eine größere Reichweite erreicht wird.Hybrid electric vehicles (HEVs) are considered a potential solution to the world's increasing burden of pollution and energy scarcity. The main advantages of a hybrid electric vehicle (HEV) lie in its regenerative braking capability and its ability to optimize the performance of its power sources. Internal combustion engines (ICEs) and electrical capacity devices are the two primary power sources commonly found in a hybrid electric vehicle (HEV). In HEV control, the power management approach is crucial for maximizing the performance of these power sources. Typically, the calculation of the total torque required for the powertrain system is based on an interpretation of the driver's wheel torque request and the gearshift mechanism, along with the desired and actual operating parameters of the vehicle. The main concern with power management strategies in hybrid electric vehicles is to distribute the required total drive torque across the various power sources in such a way as to maximize the efficiency of the entire powertrain system of the hybrid electric vehicle and thus achieve a greater range.

Um die Fahrreichweite von Hybridelektrofahrzeugen zu vergrößern, wurden verschiedene Antriebsstrangarchitekturen und entsprechende Steuerungssysteme entwickelt und erforscht. Forschende arbeiten noch immer an einer besseren Drehmomentverteilung und einer unabhängigen Steuerung jedes Antriebsrads in Hybridelektrofahrzeugen, um die Energieeffizienz zu steigern und die Fahrreichweite zu erhöhen.To increase the driving range of hybrid electric vehicles, various powertrain architectures and corresponding control systems have been developed and researched. Researchers are still working on improved torque distribution and independent control of each drive wheel in hybrid electric vehicles to increase energy efficiency and extend driving range.

In einem Echtzeitszenario muss ein Benutzer nicht nur den Energieverbrauch/die Reichweite des Fahrzeugs optimieren, sondern ist auch beängstigt, wenn der Kraftstoff zur Neige geht und der Ladezustand (State of Charge, SOC) des Batteriesatzes sinkt. In a real-time scenario, a user not only has to optimize the vehicle's energy consumption/range, but is also anxious when fuel runs low and the battery pack's state of charge (SOC) drops.

Unter solchen Bedingungen muss er die Lage von Tank- und Ladestationen im Auge behalten, während er versucht, die Reichweite zu erhöhen. Daher wäre es von Vorteil, wenn ein System nicht nur die Notwendigkeit der Optimierung der Reichweite/des Energieverbrauchs berücksichtigt, sondern auch die Reichweitenangst reduziert.Under such conditions, he needs to keep an eye on the location of refueling and charging stations while trying to increase his range. Therefore, it would be advantageous if a system not only considered the need to optimize range/energy consumption but also reduced range anxiety.

Das Patentdokument US9834199B2 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern des Ladezustands (SOC) der Batterie in einem Hybridelektrofahrzeug, um Energie effizient zu nutzen und dadurch den Kraftstoffverbrauch zu senken. Eine Steuereinrichtung bestimmt basierend auf Informationen zur Neigung oder zum Straßentyp sowie Informationen zur Fahrzeuggeschwindigkeit, ob das Fahrzeug im Lade- oder Entlademodus betrieben wird. Die Steuereinrichtung ermittelt ferner eine obere SOC-Grenze und eine untere SOC-Grenze basierend auf den Straßenneigungs- oder Straßentypinformationen des Straßenabschnitts, auf dem das Fahrzeug fährt, und den Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen in dem Straßenabschnitt. Ein Lade- oder Entladebefehl wird durch die Steuereinrichtung basierend auf der oberen SOC-Grenze und der unteren SOC-Ladegrenze bereitgestellt.The patent document US9834199B2 This describes a method and device for controlling the state of charge (SOC) of the battery in a hybrid electric vehicle to utilize energy efficiently and thereby reduce fuel consumption. A control unit determines whether the vehicle is operating in charging or discharging mode based on information about the gradient or road type and vehicle speed. The control unit further determines an upper and lower SOC limit based on the gradient or road type information of the road segment on which the vehicle is traveling and the vehicle speed information within that segment. A charging or discharging command is then issued by the control unit based on the upper and lower SOC charging limits.

Wie ersichtlich, schließt die zitierte Referenz keine Lehren in Bezug auf die Reichweitenangst unter Bedingungen von sinkendem SOC oder Kraftstoffstand ein. Außerdem berücksichtigt die zitierte Referenz nicht alle möglichen Echtzeit-Betriebsbedingungen, während sie darauf abzielt, den Energieverbrauch zu optimieren.As can be seen, the cited reference does not include any lessons regarding range anxiety under conditions of decreasing state of charge (SOC) or fuel level. Furthermore, the cited reference does not consider all possible real-time operating conditions while aiming to optimize energy consumption.

Es besteht daher in der Technik die Notwendigkeit, ein verbessertes System und ein verbessertes Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs bereitzustellen, die auch unterschiedliche mögliche Echtzeit-Fahrbedingungen und die Reichweitenangst des Benutzers berücksichtigen.Therefore, in technology, there is a need to provide an improved system and procedure for optimizing energy consumption, which also takes into account different possible real-time driving conditions and the user's range anxiety.

Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Energieoptimierung in Hybridfahrzeugen erleichtern.A general objective of the present disclosure is to provide a system and a method that facilitate energy optimization in hybrid vehicles.

Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereitzustellen, welche verschiedene Fahrbedingungen berücksichtigen und gleichzeitig die Energieoptimierung in Hybridfahrzeugen erleichtern.One objective of the present disclosure is to provide a system and a method for hybrid vehicles which take into account different driving conditions and at the same time facilitate energy optimization in hybrid vehicles.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereitzustellen, welche der Reichweitenangst aufgrund sinkendem SOC Rechnung tragen und gleichzeitig die Energieoptimierung in Hybridfahrzeugen erleichtern.Another objective of the present disclosure is to provide a system and a method for hybrid vehicles that take into account range anxiety due to decreasing SOC while simultaneously facilitating energy optimization in hybrid vehicles.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereitzustellen, welche eine dynamische Anpassung unterschiedlicher Strategien an unterschiedliche Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einschließen.Another objective of the present disclosure is to provide a system and a method for hybrid vehicles which include a dynamic adaptation of different strategies to different operating conditions of the vehicle.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereitzustellen, welche einen Echtzeit-Durchlauf der Drehmomentaufteilung während der Fahrt nutzen, um eine optimale Drehmomentaufteilung in Echtzeit zu erzielen.Another objective of the present disclosure is to provide a system and a method for hybrid vehicles which utilize a real-time pass of the torque distribution during driving in order to achieve optimal torque distribution in real time.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, welche unterschiedliche Betriebsbedingungen des Fahrzeugs berücksichtigen, um die Drehmomentaufteilung durch Korrektur der mit den einzelnen Betriebsbedingungen assoziierten Probleme zu optimieren.Another objective of the present disclosure is to provide a system and a method which take into account different operating conditions of the vehicle in order to optimize the torque distribution by correcting the problems associated with the individual operating conditions.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Rechenzeit reduzieren und gleichzeitig unterschiedliche Faktoren implementieren, welche die optimale Drehmomentaufteilung beeinflussen.Another objective of the present disclosure is to provide a system and a method that reduce computation time while simultaneously implementing various factors that influence the optimal torque distribution.

Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Hybridfahrzeuge. Insbesondere stellt die vorliegende Offenbarung ein System und ein Verfahren zum Optimieren des Energieverbrauchs bereit, welche die unterschiedliche Fahrbedingungen sowie die Reichweitenangst des Benutzers aufgrund eines unzureichenden SOC eines Batteriesatzes des Fahrzeugs berücksichtigen. Insbesondere optimiert die vorliegende Offenbarung die Reichweite/den Energieverbrauch basierend auf einer Drehmomentaufteilungsstrategie zwischen einem Verbrennungsmotor (IC-Motor) und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs.Aspects of the present disclosure relate to hybrid vehicles. In particular, the present disclosure provides a system and a method for optimizing energy consumption, which take into account the different driving conditions as well as the user's range anxiety due to an insufficient state of charge (SOC) of a vehicle's battery pack. Specifically, the present disclosure optimizes the range/energy consumption based on a torque sharing strategy between an internal combustion engine (IC engine) and the vehicle's electric drive.

In einem Aspekt des vorgeschlagenen Systems zum Optimieren des Energieverbrauchs eines Hybridfahrzeugs schließt das System einen oder mehrere Sensoren zum Erfassen von einem oder mehreren Parametern ein, die sich auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, wobei der eine oder die mehreren Parameter mindestens eines von Folgendem umfassen: eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Drehmomentbedarf, eine Beschleunigung des Fahrzeugs, eine Straßensteigung, einen Lenkwinkel und einen Ladezustand (State of Charge, COS) eines Batteriesatzes des Fahrzeugs. Das System schließt ferner eine Steuereinrichtung ein, die in Kommunikation mit dem einen oder den mehreren Sensoren steht und einen Prozessor umfasst, der mit einem Speicher gekoppelt ist. Der Speicher speichert Datensätze, die optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, den Drehmomentbedarf und unterschiedliche aktive Gangpositionen einschließen.In one aspect of the proposed system for optimizing the energy consumption of a hybrid vehicle, the system includes one or more sensors for acquiring one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions. These parameters include at least one of the following: vehicle speed, torque demand, vehicle acceleration, road gradient, steering angle, and the state of charge (COS) of the vehicle's battery pack. The system further includes a control unit that communicates with the one or more sensors and comprises a processor coupled to a memory. The memory stores data sets containing optimal torque-sharing ratios between the vehicle's internal combustion engine and electric drive for different vehicle speeds, torque demands, and active gear positions.

Der Speicher speichert ferner eine oder mehrere durch den Prozessor ausführbare Anweisungen zum: (i) Empfangen, von dem einem oder den mehreren Sensoren, von Werten von einem oder mehreren Parametern, die sich auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, wobei der eine oder die mehreren Parameter, unter anderen Parametern, den Drehmomentbedarf, die Geschwindigkeit und die aktive Gangposition des Fahrzeugs umfassen; (ii) Ermitteln, für den Drehmomentbedarf, die Geschwindigkeit und die aktuelle Gangposition des Fahrzeugs, die aus dem Datensatz empfangen wurden, eines optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses; (iii) Berechnen, basierend auf dem empfangenen einen oder den empfangenen mehreren Parametern, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, von einem oder mehreren Korrekturfaktoren; und (iv) Anwenden des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis, um den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu optimieren.The memory further stores one or more instructions executable by the processor for: (i) receiving, from the one or more sensors, values of one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions, the one or more parameters including, among others, the vehicle's torque demand, speed, and active gear position; (ii) determining, for the vehicle's torque demand, speed, and current gear position received from the data set, an optimal torque-split ratio; (iii) calculating, based on the received one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions, one or more correction factors; and (iv) applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque-split ratio to optimize the vehicle's energy consumption.

In einer oder mehreren Ausführungsformen werden die Datensätze basierend auf einem beliebigen oder auf einer Kombination des Folgendem zusammengestellt: (i) Berechnung des Energieverbrauchs basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchswerten des Verbrennungsmotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte und dem Stromverbrauch eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte; und (ii) Kartierung des Energieverbrauchs durch Fahren des Fahrzeugs auf einem Prüfstand bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfen und Drehmomentaufteilungsbedingungen.In one or more embodiments, the data sets are compiled based on any one or a combination of the following: (i) calculation of energy consumption based on brake-specific fuel consumption values of the internal combustion engine for different engine speeds and torque values and the power consumption of an electric motor associated with the electric drive for different engine speeds and torque values; and (ii) mapping of energy consumption by driving the vehicle on a test bench at different vehicle speeds, torque requirements and torque sharing conditions.

In einer oder mehreren Ausführungsformen können der eine oder die mehreren Korrekturfaktoren einen Energieverbrauchsratenfaktor einschließen, wobei der Energieverbrauchsratenfaktor durch die Steuereinrichtung wie folgt berechnet werden kann: (i) Bestimmen, aus einem Navigationsmodul, das operativ mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist, einer Entfernung zu einer nächstgelegenen Ladestation auf einer von dem Fahrzeug befahrenen Route; (ii) Bestimmen eines durchschnittlichen Echtzeit-Energieverbrauchs des Fahrzeugs auf der von dem Fahrzeug befahrenen Route; (iii) Bestimmen, basierend auf dem bestimmten durchschnittlichen Energieverbrauchs und der Entfernung bis zur nächstgelegenen Ladestation, der zum Zurücklegen der Entfernung bis zur nächstgelegenen Ladestation erforderlichen Energie; (iv) Bestimmen, basierend auf dem (SOC) des Batteriesatzes, einer Gesamtbatterieenergie; und (v) Bestimmen des Energieverbrauchsratenfaktors basierend auf einer Division der Gesamtbatterieenergie durch eine Summe der zum Zurücklegen der Entfernung bis zur nächstgelegenen Ladestation erforderlichen Energie und der Gesamtbatterieenergie. Das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis kann basierend auf dem bestimmten Energieverbrauchsratenfaktor moderiert werden, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug die nächstgelegene Ladestation erreicht, ohne dass der Batteriesatz entladen wird.In one or more embodiments, the one or more correction factors may include an energy consumption rate factor, wherein the energy consumption rate factor may be calculated by the control unit as follows: (i) determining, from a navigation module operationally coupled to the control unit, a distance to the nearest charging station on a route traveled by the vehicle; (ii) determining an average real-time energy consumption of the vehicle on the route traveled by the vehicle; (iii) determining, based on the determined average energy consumption and the distance to the nearest charging station, the energy required to travel the distance to the nearest charging station; (iv) determining, based on the state of charge (SOC) of the battery pack, a total battery energy; and (v) determining the energy consumption rate factor based on dividing the total battery energy by the sum of the energy required to travel the distance to the nearest charging station and the total battery energy. The determined optimal torque distribution ratio can be moderated based on the determined energy consumption rate factor to ensure that the vehicle reaches the nearest charging station without discharging the battery pack.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Sensoren einen Fahrzeugneigungssensor einschließen und kann der eine oder können die mehreren Korrekturfaktoren einen Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktor einschließen. Der Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktor kann durch die Steuereinrichtung wie folgt berechnet werden: (i) Bestimmen, basierend auf Eingaben von dem Fahrzeugneigungssensor, einer von dem Fahrzeug bewältigten Steigung; und (ii) Bestimmen des Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktors basierend auf einem Sinus eines Winkels der bestimmten Steigung.In one or more embodiments, the one or more sensors may include a vehicle tilt sensor, and the one or more correction factors may include a torque-splitting repartitioning factor. The torque-splitting repartitioning factor can be calculated by the control unit as follows: (i) determining, based on input from the vehicle tilt sensor, a gradient traversed by the vehicle; and (ii) determining the torque-splitting repartitioning factor based on the sine of an angle of the determined gradient.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Sensoren einen Längsbeschleunigungs-/Längsverlangsamungssensor einschließen und kann der eine oder können die mehreren Korrekturfaktoren einen Längsbeschleunigungs-/Längsverlangsamungsfaktor einschließen. Der Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktor kann durch die Steuereinrichtung wie folgt berechnet werden: Bestimmen, basierend auf Eingaben von dem Längsbeschleunigungs-/Längsverlangsamungssensor, der Längsbeschleunigung/Längsverlangsamung des Fahrzeugs; und (ii) Bestimmen des Längsbeschleunigungs-/Längsverlangsamungsfaktors basierend auf der ermittelten Längsbeschleunigung/Längsverlangsamung des Fahrzeugs und einem Verhältnis einer Höhe des Schwerpunkts zum Radstand des Fahrzeugs.In one or more embodiments, the one or more sensors may include a longitudinal acceleration/deceleration sensor, and the one or more correction factors may include a longitudinal acceleration/deceleration factor. The longitudinal acceleration/deceleration factor may be calculated by the control unit as follows: (ii) Determine, based on inputs from the longitudinal acceleration/deceleration sensor, the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle; and (ii) Determine the longitudinal acceleration/deceleration factor based on the determined longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle and a ratio of the height of the center of gravity to the wheelbase of the vehicle.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Sensoren einen Querbeschleunigungssensor einschließen und kann der eine oder können die mehreren Korrekturfaktoren einen Querbeschleunigungsfaktor einschließen. Der Querbeschleunigungsfaktor kann durch die Steuereinrichtung wie folgt berechnet werden: (i) Schätzen, basierend auf Eingaben von dem Querbeschleunigungssensor, eines Schwimmwinkels des Fahrzeugs; und (ii) Bestimmen des Querbeschleunigungsfaktors basierend auf dem geschätzten Schwimmwinkel des Fahrzeugs.In one or more embodiments, the one or more sensors may include a lateral acceleration sensor, and the one or more correction factors may include a lateral acceleration factor. The lateral acceleration factor can be calculated by the control device as follows: (i) estimating, based on input from the lateral acceleration sensor, a sideslip angle of the vehicle; and (ii) determining the lateral acceleration factor based on the estimated sideslip angle of the vehicle.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der eine oder können die mehreren Sensoren Spannungs- und Stromsensoren einschließen, die mit dem Batteriesatz assoziiert sind, und kann der eine oder können die mehreren Korrekturfaktoren einen SOC-Faktor einschließen. Der SOC-Faktor kann durch die Steuereinrichtung wie folgt berechnet werden: (i) Schätzen, basierend auf Eingaben von den mit dem Batteriesatz assoziierten Spannungs- und Stromsensoren, eines aktuellen SOC-Werts für den Batteriesatz; und (ii) Bestimmen des SOC-Faktors basierend auf dem geschätzten aktuellen SOC-Wert für den Batteriesatz.In one or more embodiments, the one or more sensors may include voltage and current sensors associated with the battery pack, and the one or more correction factors may include a state of charge (SOC) factor. The SOC factor may be calculated by the control device as follows: (i) estimating, based on inputs from the voltage and current sensors associated with the battery pack, a current SOC value for the battery pack; and (ii) determining the SOC factor based on the estimated current SOC value for the battery pack.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann jeder von dem Energieverbrauchsratenfaktor, dem Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktor, dem Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktor, dem Querbeschleunigungsfaktor und dem SOC-Faktor einen Abstimmungsfaktor/eine Abstimmungskonstante einschließen, die eine Gewichtung des entsprechenden Faktors angibt, wodurch dem Faktor in der Gesamtstrategie zur Optimierung des Energieverbrauchs eine Gewichtung zugewiesen wird.In one or more embodiments, each of the energy consumption rate factor, torque distribution repartitioning factor, longitudinal acceleration/deceleration factor, lateral acceleration factor, and SOC factor may include a tuning factor/constant that specifies a weighting of the corresponding factor, thereby assigning a weight to the factor in the overall energy consumption optimization strategy.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Verbrennungsmotor mit den Vorderrädern des Fahrzeugs gekoppelt sein und kann der Elektroantrieb mit den Hinterrädern des Fahrzeugs gekoppelt sein.In one or more embodiments, the internal combustion engine can be coupled to the front wheels of the vehicle and the electric drive can be coupled to the rear wheels of the vehicle.

In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung konfiguriert sein zum Durchführen eines Echtzeit-Durchlaufs für unterschiedliche Drehmomentaufteilungsverhältnisse und zum Ermitteln eines aktuellen optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses für die aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. Die Steuereinrichtung kann außerdem konfiguriert sein zum Vergleichen der Energieverbräuche, die mit dem ermittelten aktuellen optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnis assoziiert sind, mit dem ermittelten Drehmomentaufteilungsverhältnis nach dem Anwenden des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis aus dem Datensatz und zum Implementieren von einem der beiden, das den Energieverbrauch des Fahrzeugs minimiert.In one or more embodiments, the control unit can be configured to perform a real-time sweep for different torque split ratios and to determine a current optimal torque split ratio for the vehicle's current operating conditions. The control unit can also be configured to compare the energy consumption associated with the determined current optimal torque split ratio with the previously determined The torque distribution ratio was adjusted after applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque distribution ratio from the data set and to implement one of the two that minimizes the vehicle's energy consumption.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Optimieren der Reichweite eines Hybridfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte einschließt: (i) Zusammenstellen eines Satzes von Nachschlagetabellen, die optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gangpositionen umfassen, um den Drehmomentbedarf zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs für einen optimalen Energieverbrauch zu aufzuteilen; (ii) Empfangen, an einem Prozessor, von dem einem oder den mehreren Sensoren, von Werten von einem oder mehreren Parametern, die sich auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, wobei der eine oder die mehreren Parameter, unter anderen Parametern, den Drehmomentbedarf, die Geschwindigkeit und die aktive Gangposition des Fahrzeugs umfassen; (iii) Ermitteln, an dem Prozessor, für den Drehmomentbedarf, die Geschwindigkeit und die aktuelle Gangposition des Fahrzeugs, die aus dem Datensatz empfangen wurden, eines optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses; (iv) Berechnen, an dem Prozessor, basierend auf dem empfangenen einen oder den empfangenen mehreren Parametern, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, von einem oder mehreren Korrekturfaktoren; (v) Anwenden, durch das System, des oder der berechneten Korrekturfaktoren durch das System auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis, um eine Reichweite des Fahrzeugs zu optimieren.Another aspect of the present disclosure relates to a method for optimizing the range of a hybrid vehicle, the method comprising the following steps: (i) compiling a set of lookup tables containing optimal torque split ratios for different vehicle speeds, torque requirements, and gear positions in order to distribute the torque requirement between an internal combustion engine and an electric drive of the vehicle for optimal energy consumption; (ii) receiving, at a processor, from one or more sensors, values of one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions, the one or more parameters including, among others, the vehicle's torque requirement, speed, and active gear position; (iii) determining, at the processor, for the vehicle's torque requirement, speed, and current gear position received from the data set, an optimal torque split ratio; (iv) calculating, at the processor, based on the one or more received parameters relating to the vehicle's operating conditions, one or more correction factors; (v) Apply the correction factor(s) calculated by the system to the determined optimal torque distribution ratio in order to optimize the vehicle's range.

Das Verfahren schließt ferner die folgenden Schritte ein: (vi) Durchführen eines Echtzeit-Durchlaufs für unterschiedliche Drehmomentaufteilungsverhältnisse und Ermitteln eines aktuellen optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses für die aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs; und (vii) Vergleichen der Energieverbräuche für das ermittelte aktuelle optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisses und das ermittelte Drehmomentaufteilungsverhältnis nach dem Anwenden des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis aus dem Datensatz, und Implementieren eines Drehmomentaufteilungsverhältnisses, das den Energieverbrauch des Fahrzeugs minimiert.The procedure further includes the following steps: (vi) performing a real-time run for different torque split ratios and determining a current optimal torque split ratio for the current operating conditions of the vehicle; and (vii) comparing the energy consumption for the determined current optimal torque split ratio and the determined torque split ratio after applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque split ratio from the data set, and implementing a torque split ratio that minimizes the vehicle's energy consumption.

In einer Ausführungsform wird der Schritt des Kompilierens des Satzes von Nachschlagetabellen durch ein beliebiges oder eine Kombination des Folgendem durchgeführt: (i) Berechnung des Energieverbrauchs basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchswerten des Verbrennungsmotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte und dem Stromverbrauch eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte; und (ii) Kartierung des Energieverbrauchs durch Fahren des Fahrzeugs auf einem Prüfstand bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfen und Drehmomentaufteilungsbedingungen.In one embodiment, the step of compiling the set of lookup tables is performed by any one or a combination of the following: (i) calculating energy consumption based on brake-specific fuel consumption values of the internal combustion engine for different engine speeds and torque values and the power consumption of an electric motor associated with the electric drive for different engine speeds and torque values; and (ii) mapping energy consumption by driving the vehicle on a test bench at different vehicle speeds, torque requirements, and torque sharing conditions.

In einer Ausführungsform kann der eine oder können die mehreren Korrekturfaktoren einen Energieverbrauchsratenfaktor, einen Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktor, einen Querbeschleunigungsfaktor, einen SOC-Faktor einschließen.In one embodiment, the one or more correction factors may include an energy consumption rate factor, a torque distribution repartitioning factor, a lateral acceleration factor, or a SOC factor.

Verschiedene Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile des erfinderischen Gegenstands werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungsfiguren deutlicher, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen.Various tasks, features, aspects and advantages of the inventive subject matter will become clearer from the following detailed description of preferred embodiments together with the accompanying drawing figures, in which the same reference numerals denote the same components.

Die beigefügten Zeichnungen sind eingeschlossen, um ein weiteres Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln, und sind Bestandteil dieser Patentschrift. Die Zeichnungen veranschaulichen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.

1 veranschaulicht ein beispielhaftes Systemdiagramm für das vorgeschlagene System zur Reichweitenoptimierung in einem Hybridfahrzeug gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahrensflussdiagramm zum Erstellen einer Nachschlagetabelle auf einem Rollenprüfstand, die optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gangpositionen umfasst, um für einen optimalen Energieverbrauch den Drehmomentbedarf zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs aufzuteilen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes Blockdiagramm, welches das Erstellen der Nachschlagetabelle basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchseigenschaften des Verbrennungsmotors und Stromverbrauchseigenschaften eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 veranschaulicht ein beispielhaftes Blockdiagramm, das die Implementierung unterschiedlicher Korrekturfaktoren, die sich auf unterschiedliche Fahrbedingungen des Fahrzeugs beziehen, auf die optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisse aus der Nachschlagetabelle zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahrensflussdiagramm für das vorgeschlagene Verfahren zum Optimieren der Reichweite bzw. das Optimieren des Energieverbrauchs in einem Hybridfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the present disclosure and form part of this patent specification. The drawings illustrate exemplary embodiments of the present disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the present disclosure.

1 Illustrates an exemplary system diagram for the proposed system for range optimization in a hybrid vehicle according to embodiments of the present invention.
2 Figure 1 illustrates an exemplary process flow diagram for creating a lookup table on a roller test bench, which includes optimal torque distribution ratios for different vehicle speeds, torque requirements and gear positions, in order to distribute the torque requirement between an internal combustion engine and an electric drive of the vehicle for optimal energy consumption, according to an embodiment of the present invention.
3 An example block diagram illustrates the creation of the lookup table based on brake-specific fuel consumption characteristics of the internal combustion engine and Power consumption characteristics of an electric motor associated with the electric drive are shown according to an embodiment of the present invention.
4 Figure 1 illustrates an exemplary block diagram showing the implementation of different correction factors relating to different driving conditions of the vehicle on the optimal torque distribution ratios from the reference table, according to an embodiment of the present invention.
5 Figure 1 illustrates an exemplary process flow diagram for the proposed method for optimizing the range or energy consumption in a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen der Offenbarung, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die Ausführungsformen sind so detailliert, dass sie die Offenbarung klar vermitteln. Die Menge der gebotenen Details ist jedoch nicht dazu gedacht, die erwarteten Variationen der Ausführungsformen einzuschränken; im Gegenteil besteht die Absicht darin, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abzudecken, die unter den Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarungen fallen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.A detailed description of the embodiments of the disclosure, illustrated in the accompanying drawings, follows. The embodiments are described in sufficient detail to clearly convey the disclosure. However, the level of detail provided is not intended to limit the expected variations of the embodiments; on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives that fall within the basic concept and scope of the present disclosures as defined in the accompanying claims.

Wie in der Beschreibung hierin und in den folgenden Ansprüchen verwendet, schließt die Bedeutung von „ein“, „eine“ und „der/die/das“ einen Pluralbezug ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorgibt. Außerdem schließt die in der vorliegenden Beschreibung verwendete Bedeutung von „in“ sowohl „in“ als auch „auf“ ein, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorgibt.As used in the description herein and in the following claims, the meanings of "ein," "eine," and "der/die/das" include a plural reference unless the context clearly indicates otherwise. Furthermore, the meaning of "in" as used in this description includes both "in" and "on," unless the context clearly indicates otherwise.

Die Aufzählung von Wertbereichen hierin dient lediglich als verkürztes Verfahren, um sich individuell auf jeden einzelnen Wert zu beziehen, der in den Bereich fällt. Sofern hierin nicht anders angegeben, wird jeder einzelne Wert in die Patentschrift aufgenommen, als ob er hierin einzeln aufgeführt wäre. Alle hierin beschriebenen Verfahren können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, sofern hierin nicht anders angegeben oder durch den Kontext eindeutig etwas anderes vorgegeben ist. Die Verwendung beliebiger und aller Beispiele oder von beispielhaften Formulierungen (z. B. „wie etwa“) in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen, die hierin bereitgestellt werden, dient lediglich dazu, die Erfindung besser zu veranschaulichen, und stellt keine Einschränkung des Umfangs der anderweitig beanspruchten Erfindung dar. Keine Formulierung in der Patentschrift sollte so ausgelegt werden, dass sie auf ein nicht beanspruchtes Element hinweist, das für die Ausführung der Erfindung wesentlich ist.The enumeration of value ranges herein serves only as a shorthand method for referring individually to each value falling within the range. Unless otherwise specified herein, each individual value shall be included in the patent specification as if it were listed individually herein. All procedures described herein may be carried out in any order unless otherwise specified herein or clearly indicated by the context. The use of any and all examples or exemplary formulations (e.g., "such as") in relation to certain embodiments provided herein serves only to better illustrate the invention and does not constitute a limitation of the scope of the invention claimed elsewhere. No wording in the patent specification should be interpreted as referring to an unclaimed element that is essential to the embodiment of the invention.

Gruppierungen alternativer Elemente oder Ausführungsformen der hierin offenbarten Erfindung sind nicht als Einschränkungen auszulegen. Auf jedes Gruppenmitglied kann einzeln oder in beliebiger Kombination mit anderen Mitgliedern der Gruppe oder anderen hierin enthaltenen Elementen verwiesen und es kann ein Anspruch darauf erhoben werden. Ein oder mehrere Mitglieder einer Gruppe können aus Gründen der Zweckmäßigkeit und/oder Patentierbarkeit in eine Gruppe aufgenommen oder daraus gelöscht werden. Wenn eine solche Aufnahme oder Löschung erfolgt, wird davon ausgegangen, dass die Patentschrift die Gruppe in der geänderten Form enthält und somit die schriftliche Beschreibung aller in den beigefügten Ansprüchen verwendeten Markush-Gruppen erfüllt.Groupings of alternative elements or embodiments of the invention disclosed herein shall not be construed as limitations. Reference may be made to each group member individually or in any combination with other members of the group or other elements contained herein, and a claim may be made against it. One or more members of a group may be added to or removed from a group for reasons of expediency and/or patentability. If such an addition or deletion occurs, the patent specification shall be deemed to contain the group in the amended form and thus satisfy the written description of all Markush groups used in the appended claims.

Jeder der beigefügten Ansprüche definiert eine separate Erfindung, die im Hinblick auf Verletzungszwecke als Äquivalente zu den verschiedenen in den Ansprüchen angegebenen Elementen oder Einschränkungen umfassend anerkannt wird. Je nach Kontext können sich alle nachstehenden Verweise auf die „Erfindung“ in einigen Fällen nur auf bestimmte Ausführungsformen beziehen. In anderen Fällen wird anerkannt, dass sich Verweise auf die „Erfindung“ auf den Gegenstand beziehen, der in einem oder mehreren, aber nicht notwendigerweise allen Ansprüchen genannt ist.Each of the appended claims defines a separate invention, which, for the purposes of infringement, is fully recognized as equivalent to the various elements or limitations specified in the claims. Depending on the context, in some cases all subsequent references to the "invention" may relate only to specific embodiments. In other cases, references to the "invention" are recognized as relating to the subject matter specified in one or more, but not necessarily all, of the claims.

Hierin werden verschiedene Begriffe verwendet. Soweit ein in einem Anspruch verwendeter Begriff nachstehend nicht definiert ist, sollte er die weitestgehende Definition erhalten, die Fachleute auf dem betreffenden Gebiet diesem Begriff gegeben haben, wie sie in gedruckten Veröffentlichungen und erteilten Patenten zum Zeitpunkt der Einreichung wiedergegeben ist.Various terms are used herein. Where a term used in a claim is not defined below, it should be given the broadest definition that skilled persons in the field have given to that term, as it is reproduced in printed publications and granted patents at the time of filing.

Der hier verwendete Begriff „Drehmomentaufteilungsverhältnis“ bezieht sich auf das Vorderraddrehmoment geteilt durch das Drehmoment aller Räder. Dementsprechend beträgt das Drehmomentaufteilungsverhältnis für die Hinterräder (1 - Drehmomentaufteilungsverhältnis).The term "torque distribution ratio" used here refers to the front wheel torque divided by the torque of all wheels. Accordingly, the torque distribution ratio for the rear wheels is (1 - torque distribution ratio).

Der hier verwendete Begriff „Drehmoment aller Räder“ bezieht sich auf die Summe aus Vorderraddrehmoment und Hinterraddrehmoment.The term "torque of all wheels" used here refers to the sum of the front wheel torque and the rear wheel torque.

Die hierin erläuterten Ausführungsformen beziehen sich auf ein System und ein Verfahren zur Optimierung des Energieverbrauchs eines Hybridfahrzeugs basierend auf einer Drehmomentaufteilungsstrategie. In unterschiedlichen Ausführungsformen basieren das vorgeschlagene System und Verfahren auf einem Datensatz, der optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gangpositionen speichert, um den Drehmomentbedarf zwischen einem Verbrennungsmotor, der die Vorderräder des Fahrzeugs antreibt, und einem Elektroantrieb, der die Hinterräder des Fahrzeugs antreibt, aufzuteilen und so einen optimalen Energieverbrauch zu erzielen. Der Datensatz kann in Form eines Satzes von Nachschlagetabellen vorliegen, die basierend auf einem beliebigen oder auf einer Kombination des Folgendem zusammengestellt wurden: (i) Berechnen des Energieverbrauchs basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchseigenschaften des Verbrennungsmotors und Stromverbrauchseigenschaften eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors; und (ii) Kartieren des Energieverbrauchs durch Fahren des Fahrzeugs auf einem Prüfstand, um unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Drehmomentaufteilungsbedingungen zu simulieren.The embodiments described herein relate to a system and method for optimizing the energy consumption of a hybrid vehicle based on a torque-sharing strategy. In different embodiments, the proposed system and method are based on a data set that stores optimal torque-sharing ratios for different vehicle speeds, torque demands, and gear positions in order to distribute the torque demand between an internal combustion engine driving the front wheels of the vehicle and an electric drive driving the rear wheels of the vehicle, thereby achieving optimal energy consumption. The data set may be in the form of a set of lookup tables compiled based on any one or a combination of the following: (i) calculating energy consumption based on brake-specific fuel consumption characteristics of the internal combustion engine and current consumption characteristics of an electric motor associated with the electric drive; and (ii) mapping energy consumption by driving the vehicle on a test bench to simulate different vehicle speeds, torque demands, and torque-sharing conditions.

In einer Ausführungsform werden während der Anwendung die optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisse aus dem Datensatz/den Nachschlagetabellen durch einen oder mehrere Korrekturfaktoren moderiert, die auf den Fahrbedingungen des Fahrzeugs basieren, wie etwa der Steigung der Straße, der Beschleunigung/Verlangsamung des Fahrzeugs, dem Abbiegen des Fahrzeugs entlang einer Kurve, dem SOC der Fahrzeugbatterie. Die Korrekturfaktoren, die diese Bedingungen berücksichtigen, sind ein Korrekturfaktor für die Drehmomentaufteilungs-Repartitionierung, ein Korrekturfaktor für die Längsbeschleunigung/-verlangsamung, eine Bestimmung des Querbeschleunigungsfaktors bzw. ein Korrekturfaktor für den Ladezustand.In one embodiment, during application, the optimal torque distribution ratios from the data set/lookup tables are moderated by one or more correction factors based on the vehicle's driving conditions, such as road gradient, vehicle acceleration/deceleration, cornering, and the state of charge (SOC) of the vehicle battery. The correction factors that take these conditions into account include a torque distribution repartitioning correction factor, a longitudinal acceleration/deceleration correction factor, a lateral acceleration factor, and a state of charge correction factor.

Das System und das Verfahren tragen ferner der Reichweitenangst Rechnung, indem sie einen Energieverbrauchsratenfaktor anwenden, der auf der Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation, der aktuellen Energieverbrauchsrate und der insgesamt verfügbaren Batterieenergie basiert.Furthermore, the system and procedure take range anxiety into account by applying an energy consumption rate factor based on the distance to the nearest charging station, the current energy consumption rate, and the total available battery energy.

Das System und das Verfahren schließen ferner einen Echtzeit-Drehmomentdurchlauf für unterschiedliche Drehmomentaufteilungsverhältnisse unter stabilen Bedingungen ein, wie etwa während der Fahrt, um ein aktuell optimales Drehmomentaufteilungsverhältnis zu ermitteln und dieses zur Optimierung des Energieverbrauchs und der Reichweite des Fahrzeugs anzuwenden.The system and the procedure also include a real-time torque sweep for different torque split ratios under stable conditions, such as during driving, to determine a currently optimal torque split ratio and to apply this to optimize the energy consumption and range of the vehicle.

Nunmehr wird Bezug auf 1 genommen, in der ein beispielhaftes Systemdiagramm für das vorgeschlagene System zur Reichweitenoptimierung in einem Hybridfahrzeug offenbart ist.Reference is now made to 1 taken, in which an exemplary system diagram for the proposed system for range optimization in a hybrid vehicle is disclosed.

Das System 100 kann einen oder mehrere Sensoren 102 einschließen, um einen oder mehrere Parameter zu erfassen, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen. Der eine oder die mehreren Parameter können einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt: einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einen Drehmomentbedarfssensor, der mit einem Gaspedal des Fahrzeugs konfiguriert sein kann, einen Beschleunigungssensor, wie etwa beim Beschleunigen/Verzögern, wie etwa beim Bremsen (hierin auch als Längsbeschleunigung bezeichnet), einen Fahrzeugneigungssensor zum Ermitteln der Straßensteigung, einen Lenkwinkelsensor zum Ermitteln eines Schwimmwinkels und einer darauf basierenden Querbeschleunigung, Spannungs- und Stromsensoren, die mit der Batterie konfiguriert sind, um den Ladezustand (SOC) des Batteriesatzes des Fahrzeugs zu ermitteln, einen Geolokalisierungssensor zum Ermitteln der aktuellen Position des Fahrzeugs und zum Ermitteln der Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation auf einer von dem Fahrzeug befahrenen Route und dergleichen.The system 100 can include one or more sensors 102 to acquire one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions. These parameters may include, but are not limited to: a vehicle speed sensor; a torque demand sensor, which may be configured with the vehicle's accelerator pedal; an acceleration sensor, such as during acceleration/deceleration, such as during braking (also referred to herein as longitudinal acceleration); a vehicle tilt sensor to determine the road gradient; a steering angle sensor to determine a sideslip angle and a lateral acceleration based thereon; voltage and current sensors configured with the battery to determine the state of charge (SOC) of the vehicle's battery pack; a geolocation sensor to determine the vehicle's current position and the distance to the nearest charging station on a route traveled by the vehicle; and the like.

Das System 100 kann außerdem ein Navigationsmodul 124 einschließen, um eine von dem Fahrzeug befahrene Route zu verfolgen, den Standort von Ladestationen zu bestimmen und die Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation entlang der Route zu bestimmen.The System 100 can also include a navigation module 124 to track a route traveled by the vehicle, determine the location of charging stations and determine the distance to the nearest charging station along the route.

In einer Ausführungsform kann das Hybridfahrzeug einen Verbrennungsmotor und einen Elektroantrieb zum Antrieb des Fahrzeugs verwenden. Der Verbrennungsmotor ist mit den Vorderrädern des Fahrzeugs gekoppelt, und der Elektroantrieb ist mit den Hinterrädern des Fahrzeugs gekoppelt.In one embodiment, the hybrid vehicle can use an internal combustion engine and an electric drive to power the vehicle. The internal combustion engine is coupled to the front wheels of the vehicle, and the electric drive is coupled to the rear wheels of the vehicle.

In einer Ausführungsform kann das System 100 eine Steuereinrichtung 104 einschließen, die mit den einem oder mehreren Sensoren 102 in Kommunikation steht. Die Steuereinrichtung kann einen Prozessor 106 einschließen, der mit einem Speicher 108 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 106 als ein oder mehrere Mikroprozessoren, Mikrocomputer, Mikrocontroller, digitale Signalprozessoren, zentrale Verarbeitungseinheiten, Logikschaltungen und/oder beliebige Vorrichtungen, die Daten basierend auf Betriebsanweisungen verarbeiten, implementiert sein.In one embodiment, the system 100 can include a control unit 104 which communicates with one or more sensors 102. The control unit can include a processor. 106, which is coupled to a memory 108. In some embodiments, the processor 106 can be implemented as one or more microprocessors, microcomputers, microcontrollers, digital signal processors, central processing units, logic circuits and/or any devices that process data based on operating instructions.

In einer Ausführungsform kann der Speicher 108 einen Datensatz 122 speichern. Der Datensatz 122 kann unter anderem optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gangpositionen einschließen, um den Drehmomentbedarf zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektroantrieb des Fahrzeugs für einen optimalen Energieverbrauch aufzuteilen. Unter anderem kann der Speicher 108 so konfiguriert sein, dass er eine oder mehrere Anweisungen speichert, die von dem Prozessor 106 ausgeführt werden können.In one embodiment, the memory 108 can store a data record 122. The data record 122 can include, among other things, optimal torque distribution ratios for different vehicle speeds, torque requirements, and gear positions in order to distribute the torque requirement between the combustion engine and the vehicle's electric drive for optimal energy consumption. The memory 108 can also be configured to store one or more instructions that can be executed by the processor 106.

In einer Ausführungsform kann der Datensatz 122 basierend auf der Berechnung des Energieverbrauchs basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchswerten des Verbrennungsmotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte und dem Stromverbrauchs eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte zusammengestellt werden. Ferner kann der Datensatz 122 basierend auf der Kartierung des Energieverbrauchs zusammengestellt werden, indem das Fahrzeug auf einem Prüfstand bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfen und Drehmomentaufteilungsbedingungen gefahren wird.In one embodiment, the data set 122 can be compiled based on the calculation of energy consumption based on brake-specific fuel consumption values of the internal combustion engine for different engine speeds and torque values, and the power consumption of an electric motor associated with the electric drive for different engine speeds and torque values. Furthermore, the data set 122 can be compiled based on mapping the energy consumption by driving the vehicle on a test bench at different vehicle speeds, torque requirements, and torque distribution conditions.

In einer beispielhaften Ausführungsform kann es der wie oben zusammengestellte Datensatz 122 der Steuereinrichtung ermöglichen, ein optimales Drehmomentaufteilungsverhältnis für jede gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit, jeden gegebenen Drehmomentbedarf und die Gangposition, mit der das Fahrzeug gerade gefahren wird, abzurufen, sodass das abgerufene Drehmomentaufteilungsverhältnis implementiert werden kann, um einen optimalen Energieverbrauch zu erreichen und die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen.In an exemplary embodiment, the data set 122 compiled above can enable the control unit to retrieve an optimal torque distribution ratio for each given vehicle speed, each given torque requirement and the gear position in which the vehicle is currently being driven, so that the retrieved torque distribution ratio can be implemented to achieve optimal energy consumption and increase the vehicle's range.

In einer Ausführungsform bewirken die eine oder mehreren Anweisungen, die in dem Speicher 108 gespeichert sind, dass der eine oder die mehreren Vorprozessoren, von dem einen oder den mehreren Sensoren 102 Werte von einem oder mehreren Parametern zu empfangen, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen. Der eine oder die mehreren Parameter können einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt: eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Drehmomentbedarf, eine aktuelle Gangposition des Fahrzeugs, eine Beschleunigung des Fahrzeugs, eine Straßensteigung, einen Lenkwinkel, einen Ladezustand eines Batteriesatzes des Fahrzeugs, eine Entfernung zu einer nächstgelegenen Ladestation, von dem Navigationsmodul 124, auf der von dem Fahrzeug befahrenen Route und dergleichen.In one embodiment, the one or more instructions stored in memory 108 cause the one or more preprocessors to receive values from the one or more sensors 102 relating to one or more parameters concerning the vehicle's operating conditions. The one or more parameters may include, but are not limited to: vehicle speed, torque demand, current gear position of the vehicle, vehicle acceleration, road gradient, steering angle, state of charge of a vehicle battery pack, distance to the nearest charging station, from the navigation module 124, along the route traveled by the vehicle, and the like.

In einer Ausführungsform kann das System 100 aus dem Datensatz ein optimales Drehmomentaufteilungsverhältnis für die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Drehmomentbedarf und die von den Sensoren empfangenen Informationen zur Gangposition ermitteln und das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis unter Verwendung eines oder mehrerer Korrekturfaktoren moderieren, die den Echtzeit-Betriebszustand des Fahrzeugs berücksichtigen. Die Korrekturfaktoren können basierend auf dem empfangenen einem oder den empfangenen mehreren Parameter berechnet werden, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs in unterschiedlichen Funktionsmodulen beziehen. In one embodiment, the system 100 can determine an optimal torque distribution ratio from the data set for the vehicle speed, the torque requirement, and the gear position information received from the sensors, and moderate the determined optimal torque distribution ratio using one or more correction factors that take into account the real-time operating state of the vehicle. The correction factors can be calculated based on the one or more parameters received that relate to the operating conditions of the vehicle in different functional modules.

Ferner kann das System 100 konfiguriert sein zum Anwenden des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis, um einen Reichweite des Fahrzeugs für den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeugs zu optimieren und sicherzustellen, dass das Fahrzeug die nächstgelegene Ladestation erreicht, bevor der Batteriesatz des Fahrzeugs vollständig entladen ist.Furthermore, the system can be configured to apply the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque distribution ratio in order to optimize the vehicle's range for the current operating state of the vehicle and to ensure that the vehicle reaches the nearest charging station before the vehicle's battery pack is completely discharged.

In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor 106 ein oder mehrere Funktionsmodule einschließen, wie etwa ein Modul 110 zur Bestimmung des Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktors, ein Modul 112 zur Bestimmung des Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktors, ein Modul 114 zur Bestimmung des Querbeschleunigungsfaktors, ein Modul 116 zur Bestimmung des Ladezustandsfaktors, ein Modul 118 zur Bestimmung des Energieverbrauchsratenfaktors und ein Echtzeit-Drehmomentdurchlaufmodul 120. Jedes der Module kann von den entsprechenden Sensoren Eingaben zu den relevanten Betriebsparametern des Fahrzeugs empfangen und basierend auf den Betriebsparametern einen entsprechenden Korrekturfaktor zur Anwendung auf das aus den Nachschlagetabellen abgerufene optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis berechnen.In an exemplary embodiment, the processor 106 can include one or more functional modules, such as a module 110 for determining the torque split repartitioning factor, a module 112 for determining the longitudinal acceleration/deceleration factor, a module 114 for determining the lateral acceleration factor, a module 116 for determining the state-of-charge factor, a module 118 for determining the energy consumption rate factor, and a real-time torque sweep module 120. Each of the modules can receive inputs from the corresponding sensors regarding the relevant operating parameters of the vehicle and, based on these parameters, calculate a corresponding correction factor for application to the optimal torque split ratio retrieved from the lookup tables.

In einer Ausführungsform kann das System 100 dazu beitragen, die Reichweitenangst zu verringern, indem es einen Energieverbrauchsratenfaktor anwendet, der in dem Modul 118 zur Bestimmung der Energieverbrauchsrate berechnet wird. Der Energieverbrauchsratenfaktor berücksichtigt die Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation, die aktuelle Energieverbrauchsrate und die insgesamt verfügbare Batterieenergie und ändert das Drehmomentaufteilungsverhältnis, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug die nächstgelegene Ladestation erreicht, ohne dass der Batteriesatz entladen wird.In one embodiment, the system 100 can help reduce range anxiety by applying an energy consumption rate factor, which is calculated in module 118 to determine the energy consumption rate. The energy consumption rate factor takes into account the distance to the nearest charging station, the current energy consumption rate, and the total available battery energy, and modifies the torque distribution ratio to ensure that the vehicle reaches the nearest charging station without discharging the battery pack.

In einer Ausführungsform kann das Modul 118 zur Bestimmung der Energieverbrauchsrate konfiguriert sein zum Bestimmen eines durchschnittlichen Energieverbrauchs beim aktuellen Fahren. Ferner kann das Modul 118 zur Bestimmung der Energieverbrauchsrate konfiguriert sein zum Bestimmen, basierend auf Eingaben von dem Navigationsmodul 124, der Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation auf der von dem Fahrzeug befahrenen Route. Ferner kann das Modul 118 zur Bestimmung der Energieverbrauchsrate konfiguriert sein zum Bestimmen der zum Zurücklegen der Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation erforderlichen Energie. Ferner kann das Modul 118 zur Bestimmung der Energieverbrauchsrate konfiguriert sein zum Bestimmen der gesamten aktuell verfügbaren Batterieenergie basierend auf dem Ladezustand (SOC) des Batteriesatzes. Basierend darauf wird der Energieverbrauchsratenfaktor berechnet, der, wenn er auf das aus den Nachschlagetabellen ermittelte Drehmomentaufteilungsverhältnis angewendet wird, die gesamte Energieanforderung zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor so aufteilen kann, dass die aktuell verfügbare Batterieenergie bis zum Erreichen der nächstgelegenen Ladestation reicht.In one embodiment, the energy consumption rate module 118 can be configured to determine the average energy consumption during current driving. Furthermore, the energy consumption rate module 118 can be configured to determine, based on input from the navigation module 124, the distance to the nearest charging station on the route being traveled by the vehicle. The energy consumption rate module 118 can also be configured to determine the energy required to travel that distance to the nearest charging station. Finally, the energy consumption rate module 118 can be configured to determine the total currently available battery energy based on the state of charge (SOC) of the battery pack. Based on this, the energy consumption rate factor is calculated, which, when applied to the torque distribution ratio determined from the lookup tables, can distribute the total energy demand between the combustion engine and the electric motor such that the currently available battery energy is sufficient to reach the nearest charging station.

In einer Ausführungsform kann das Modul 110 zur Bestimmung des Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktors konfiguriert sein zum Bestimmen einer von dem Fahrzeug bewältigten Steigung basierend auf Eingaben von dem Fahrzeugneigungssensor. Ferner kann das Modul 11o zur Bestimmung des Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktors den Drehmomentaufteilungs-Repartitionierungsfaktor basierend auf einem Sinus eines Winkels der bestimmten Steigung bestimmen.In one embodiment, module 110 can be configured to determine the torque distribution repartitioning factor by determining the gradient traversed by the vehicle based on input from the vehicle's tilt sensor. Furthermore, module 110 can determine the torque distribution repartitioning factor based on the sine of the angle of the determined gradient.

In einer Ausführungsform kann das Modul 112 zur Bestimmung des Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktors konfiguriert sein zum Bestimmen der Längsbeschleunigung/- verlangsamung des Fahrzeugs basierend auf Eingaben von dem Längsbeschleunigungs-/- verlangsamungssensor. Ferner kann das Modul 112 zur Bestimmung des Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktors den Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktor basierend auf der ermittelten Längsbeschleunigung/-verlangsamung des Fahrzeugs und einem Verhältnis einer Höhe des Schwerpunkts (h) zum Radstand (b) des Fahrzeugs bestimmen.In one embodiment, the module 112 can be configured to determine the longitudinal acceleration/deceleration factor by determining the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle based on input from the longitudinal acceleration/deceleration sensor. Furthermore, the module 112 can determine the longitudinal acceleration/deceleration factor based on the determined longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle and the ratio of the height of the center of gravity (h) to the wheelbase (b) of the vehicle.

In einer Ausführungsform kann das Modul 114 zur Bestimmung des Querbeschleunigungsfaktors konfiguriert sein zum Schätzen eines Schwimmwinkels des Fahrzeugs basierend auf Eingaben von dem Querbeschleunigungssensor. Ferner kann das Modul 114 zur Bestimmung des Querbeschleunigungsfaktors den Querbeschleunigungsfaktor basierend auf dem geschätzten Schwimmwinkel des Fahrzeugs bestimmen. Die Bestimmung des Schwimmwinkels basierend auf der Querverlangsamung kann nach allen in der Technik bekannten Verfahren erfolgen.In one embodiment, the module 114 can be configured to determine the lateral acceleration factor by estimating the vehicle's sideslip angle based on input from the lateral acceleration sensor. Furthermore, the module 114 can determine the lateral acceleration factor based on the estimated sideslip angle of the vehicle. The determination of the sideslip angle based on lateral deceleration can be performed using any method known in the art.

In einer Ausführungsform kann das Modul 116 zur Bestimmung des Ladezustandsfaktors konfiguriert sein zum Schätzen eines aktuellen SOC-Werts für den Batteriesatz basierend auf Eingaben von den mit dem Batteriesatz verbundenen Spannungs- und Stromsensoren. Ferner kann das Modul 116 zur Bestimmung des Ladezustandsfaktors den SOC-Faktor basierend auf dem geschätzten aktuellen SOC-Wert für den Batteriesatz bestimmen.In one embodiment, the module 116 can be configured to determine the state-of-charge factor (SOC) by estimating a current SOC value for the battery pack based on inputs from the voltage and current sensors connected to the battery pack. Furthermore, the module 116 can determine the SOC factor based on the estimated current SOC value for the battery pack.

In einer Ausführungsform kann das Echtzeit-Drehmomentdurchlaufmodul 120 konfiguriert sein zum Durchführen eines Echtzeit-Durchlaufs für unterschiedliche Drehmomentaufteilungsverhältnisse unter bestimmten stabilen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie etwa während der Fahrt auf einer ebenen Straße, und zum Ermitteln eines aktuellen optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses für die aktuellen stabilen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs. Ferner kann das Echtzeit-Drehmomentdurchlaufmodul 120 das ermittelte aktuelle optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis mit dem ermittelten Drehmomentaufteilungsverhältnis vergleichen, nachdem der berechnete eine oder die berechneten mehreren Korrekturfaktoren auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis aus dem Datensatz angewendet wurden, und einen von diesen implementieren, der zu einem minimalen Energieverbrauch führt.In one embodiment, the real-time torque sweep module 120 can be configured to perform a real-time sweep for different torque split ratios under certain stable operating conditions of the vehicle, such as driving on a level road, and to determine a current optimal torque split ratio for the current stable operating conditions of the vehicle. Furthermore, the real-time torque sweep module 120 can compare the determined current optimal torque split ratio with the determined torque split ratio after the calculated one or more correction factors have been applied to the determined optimal torque split ratio from the data set, and implement one of these correction factors that results in minimal energy consumption.

Wie für Fachleute auf dem Gebiet verständlich ist, zeigt 1 zwar beispielhafte Funktionsmodule des Systems 100, in anderen Ausführungsformen kann das System 100 jedoch weniger Module, andere Module, anders angeordnete Module oder zusätzliche Funktionsmodule einschließen als in 1 dargestellt. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Komponenten des Systems 100 Funktionen ausführen, die als von einem oder mehreren anderen Modulen des Systems 100 ausgeführt beschrieben werden.As is understandable to experts in the field, it shows 1 While the functional modules of System 100 shown are exemplary, in other embodiments System 100 may include fewer modules, different modules, differently arranged modules, or additional functional modules than shown. 1 depicted. Additionally or alternatively, one or more components of System 100 can perform functions that are described as being performed by one or more other modules of System 100.

2 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahrensflussdiagramm 200 zum Erstellen von Nachschlagetabellen unter Verwendung eines Prüfstands, die optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gänge umfassen, um den Drehmomentbedarf zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs für einen optimalen Energieverbrauch aufzuteilen. Wie darin gezeigt, schließt das Verfahren den Schritt 202 des Identifizierens einer maximalen Raddrehmomenteigenschaft des Fahrzeugs basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und der jeweiligen Gangposition ein. Ferner schließt das Verfahren, in Schritt 204, das Auswählen einer bestimmten Gangposition und das Identifizieren der maximalen und minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit bei der bestimmten Gangposition ein. Ferner schließt das Verfahren den Schritt 206 des Wählens der Fahrzeuggeschwindigkeit in regelmäßigen Abständen ein, wie etwa in Schritten von 5 km/h. Ferner kann der Rollenprüfstand, in Schritt 208, auf den Zielfahrzeuggeschwindigkeitsmodus eingestellt und auf die Zielgeschwindigkeit eingestellt werden. Ferner schließt das Verfahren den Schritt 210 des Variierens der Neigung des Prüfstands ein, um die Belastung der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Vorderräder und der von dem Elektroantrieb angetriebenen Hinterräder zu simulieren und so ein breites Spektrum an Raddrehmomenten zu simulieren. In Schritt 212 können das Fahrzeug und der Prüfstand im Geschwindigkeitszielmodus mit einer bestimmten Neigung betrieben werden, um einen Raddrehmomentzustand zu simulieren. In Schritt 214 kann ein Drehmomentaufteilungsdurchlauf von 0 bis 1 (in Schritten, wie etwa in Schritten von 0,1) durchgeführt und der Energieverbrauch bei dem spezifischen Raddrehmoment, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gangposition gemessen werden, um den Punkt minimaler Energie zu ermitteln und einen Punkt in der Nachschlagetabelle zu erstellen. In Schritt 216 umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Drehmomentaufteilungsverhältnisses, das einem Mindestenergieverbrauch für die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Raddrehmomentzustand entspricht. 2 An exemplary process flowchart 200 illustrates the creation of lookup tables using a test bench. These tables include optimal torque split ratios for different vehicle speeds, torque requirements, and gears to distribute the torque demand between the vehicle's internal combustion engine and electric drive for optimal energy consumption. As shown, the process includes step 202, which identifies a maximum wheel torque characteristic of the vehicle based on the vehicle speed and the respective gear position. Furthermore, in step 204, the process includes selecting a specific gear position and identifying the maximum and minimum vehicle speed at that gear position. The process also includes step 206, which selects the vehicle speed at regular intervals, such as 5 km/h increments. Finally, in step 208, the roller dynamometer can be set to the target vehicle speed mode and calibrated to the target speed. Furthermore, the procedure includes step 210, which involves varying the inclination of the test rig to simulate the load on the front wheels driven by the internal combustion engine and the rear wheels driven by the electric drive, thus simulating a wide range of wheel torques. In step 212, the vehicle and the test rig can be operated in speed target mode at a specific inclination to simulate a wheel torque state. In step 214, a torque split cycle from 0 to 1 (in steps such as 0.1) can be performed, and the energy consumption at the specific wheel torque, vehicle speed, and gear position can be measured to determine the point of minimum energy and create a point in the lookup table. In step 216, the procedure includes determining a torque split ratio that corresponds to a minimum energy consumption for the vehicle speed and wheel torque state.

In Schritt 218 können die Schritte 202 bis 216 für alle Fahrzeuggeschwindigkeiten, Raddrehmomente und Gangpositionen wiederholt werden, um den Drehmomentaufteilungsdatensatz für das Fahrzeug zu erfassen. Der Datensatz kann in Form von Nachschlagetabellen vorliegen, auf die das System zurückgreifen kann, um ein optimales Drehmomentaufteilungsverhältnis für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit, den Raddrehmomentwert und die Gangposition zu ermitteln.In step 218, steps 202 to 216 can be repeated for all vehicle speeds, wheel torques, and gear positions to collect the torque split data set for the vehicle. This data set can be in the form of lookup tables that the system can use to determine an optimal torque split ratio for a given vehicle speed, wheel torque value, and gear position.

In einer beispielhaften Implementierung kann die Ermittlung des Datensatzes auf dem Rollenprüfstand erfolgen, indem zuerst eine Gangposition, wie etwa Gangposition 1, gewählt wird und dann die maximale und minimale Fahrzeuggeschwindigkeit für die gewählte Gangposition identifiziert wird. Ferner kann die Fahrzeuggeschwindigkeit in Schritten von jeweils 5 km/h innerhalb der maximalen und minimalen Fahrzeuggeschwindigkeit für die gewählte Gangposition gewählt werden, wie etwa 0 km/h, 5 km/h, 10 km/h, 15 km/h bis zur maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit. Ferner kann der Rollenprüfstand auf den Zielgeschwindigkeitsmodus eingestellt und die Zielgeschwindigkeit festgelegt werden. Anschließend kann die Neigung des Rollenprüfstands variiert werden, um je nach Belastung unterschiedliche Drehmomentaufteilungsverhältnisse zwischen Verbrennungsmotor und Elektroantrieb/E-Maschine zu simulieren. Dies kann für einen breiten Bereich von Gesamtraddrehmomenten wiederholt werden. Das Gesamtraddrehmoment kann beispielsweise auf 100 Nm, 200 Nm, 300 Nm, ... bis zum maximalen Raddrehmoment eingestellt werden, um unterschiedliche Drehmomentbedarfssituationen zu simulieren.In an exemplary implementation, the data set can be determined on the chassis dynamometer by first selecting a gear position, such as gear position 1, and then identifying the maximum and minimum vehicle speeds for that gear position. Furthermore, the vehicle speed can be selected in 5 km/h increments within the maximum and minimum vehicle speeds for the selected gear position, such as 0 km/h, 5 km/h, 10 km/h, 15 km/h up to the maximum vehicle speed. The chassis dynamometer can then be set to target speed mode, and the target speed defined. Subsequently, the incline of the chassis dynamometer can be varied to simulate different torque distribution ratios between the combustion engine and the electric drive/electric motor, depending on the load. This can be repeated for a wide range of total wheel torques. The total wheel torque can be set, for example, to 100 Nm, 200 Nm, 300 Nm, ... up to the maximum wheel torque to simulate different torque demand situations.

Der Drehmomentdurchlauf kann durch Variieren der Neigung für Drehmomentaufteilungsverhältnisse von 0 bis 1 in Schritten von 0,1 für alle spezifischen Gesamtraddrehmomentbedingungen, Fahrzeuggeschwindigkeiten und Gangpositionen durchgeführt werden. Ferner kann der Energieverbrauch während des Drehmomentdurchlaufs für jede Kombination aus Gesamtraddrehmoment, Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangposition gemessen werden, um ein Diagramm mit einem Punkt minimaler Energie zu erhalten, das zum Erstellen eines Punkts in der Nachschlagetabelle verwendet werden kann. Die Schritte werden für alle Fahrzeuggeschwindigkeiten, unterschiedliche Werte des Gesamtraddrehmoments und für alle Gangpositionen wiederholt, um die Drehmomentaufteilungs-Nachschlagetabelle für das Fahrzeug zu erfassen.The torque sweep can be performed by varying the slope for torque split ratios from 0 to 1 in increments of 0.1 for all specific total wheel torque conditions, vehicle speeds, and gear positions. Furthermore, the energy consumption during the torque sweep can be measured for each combination of total wheel torque, vehicle speed, and gear position to obtain a graph with a point of minimum energy, which can be used to create a point in the lookup table. The steps are repeated for all vehicle speeds, different values of total wheel torque, and all gear positions to compile the torque split lookup table for the vehicle.

3 veranschaulicht ein beispielhaftes Blockdiagramm, welches das Erstellen der Nachschlagetabelle basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchseigenschaften des Verbrennungsmotors und Stromverbrauchseigenschaften eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors zeigt. Wie darin gezeigt, wird die Anforderung des Drehmoments aller Räder (All Wheel Torque, AWT) von dem Fahrer des Fahrzeugs, wie sie in Block 302 empfangen wird, basierend auf einem in Block 304 empfangenen Drehmomentaufteilungsverhältnis zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektroantrieb aufgeteilt. Das AWT wird mit dem Drehmomentaufteilungsverhältnis von 304 multipliziert und durch die Getriebeübersetzung und die Achsantriebsübersetzung geteilt, um den Drehmomentbedarf des Verbrennungsmotors zu erhalten. Die Verbrennungsmotordrehzahl wird ermittelt, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit aus Block 306 durch das Produkt aus Getriebeübersetzung und Achsantriebsübersetzung geteilt wird. Der Energieverbrauch des Verbrennungsmotors für das ausgewählte Drehmoment und die ausgewählte Drehzahl kann aus den Eigenschaften des bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs (Brake Specific Fuel Consumption, BSFC) des Verbrennungsmotors ermittelt werden, wie in Block 308 gezeigt. Die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors kann ermittelt werden, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit aus 306 durch das Untersetzungsverhältnis geteilt wird. Das AWT kann mit dem hinteren Drehmomentaufteilungsverhältnis, d. h. (1 - Drehmomentaufteilung) multipliziert und durch das Untersetzungsverhältnis geteilt werden, um den Drehmomentbedarf des elektrischen Antriebsmotors zu ermitteln. Der Energieverbrauch des Elektromotors für das ausgewählte Drehmoment und die ausgewählte Drehzahl kann aus den Wirkungsgradeigenschaften des Elektromotors ermittelt werden, wie in 310 gezeigt. Der Energieverbrauch des Verbrennungsmotors und des Elektromotors kann addiert werden, um den Gesamtenergieverbrauch für das auf den gegebenen Drehmomentbedarf aus Block 302 angewendete Drehmomentaufteilungsverhältnis und die Fahrzeuggeschwindigkeit aus Block 306 zu erhalten. Diese Vorgehensweise kann für unterschiedliche Drehmomentbedarfe, Drehmomentaufteilungsverhältnisse, Fahrzeuggeschwindigkeiten und Gangstellungen wiederholt werden, um das Drehmomentaufteilungsverhältnis zu ermitteln, das dem minimalen Energieverbrauch für unterschiedliche Kombinationen aus Drehmomentbedarfen, Fahrzeuggeschwindigkeiten und Gangstellungen entspricht, um die Nachschlagetabelle 314 zu erstellen. 3 An exemplary block diagram illustrates the creation of the lookup table based on brake-specific fuel consumption characteristics of the internal combustion engine and power consumption characteristics of an electric motor associated with the electric drive. As shown, the all-wheel torque (AWT) request from the vehicle's driver, as received in block 302, is distributed between the internal combustion engine and the electric drive based on a torque split ratio received in block 304. The AWT The torque requirement of the internal combustion engine is multiplied by the torque split ratio from 304 and divided by the transmission ratio and the final drive ratio. The internal combustion engine speed is determined by dividing the vehicle speed from block 306 by the product of the transmission ratio and the final drive ratio. The energy consumption of the internal combustion engine for the selected torque and speed can be determined from the characteristics of the brake specific fuel consumption (BSFC) of the internal combustion engine, as shown in block 308. The speed of the electric drive motor can be determined by dividing the vehicle speed from 306 by the reduction ratio. The AWT can be multiplied by the rear torque split ratio, i.e., (1 - torque split), and divided by the reduction ratio to determine the torque requirement of the electric drive motor. The energy consumption of the electric motor for the selected torque and speed can be determined from the efficiency characteristics of the electric motor, as shown in 310. The energy consumption of the internal combustion engine and the electric motor can be added to obtain the total energy consumption for the torque split ratio applied to the given torque requirement from block 302 and the vehicle speed from block 306. This procedure can be repeated for different torque requirements, torque split ratios, vehicle speeds, and gear positions to determine the torque split ratio that corresponds to the minimum energy consumption for different combinations of torque requirements, vehicle speeds, and gear positions, in order to compile lookup table 314.

4 veranschaulicht ein beispielhaftes Blockdiagramm 400, das die Implementierung unterschiedlicher Korrekturfaktoren, die sich auf unterschiedliche Fahrbedingungen des Fahrzeugs beziehen, auf die optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisse aus der Nachschlagetabelle zeigt. Wie gezeigt, wird der Datensatz zur optimalen Drehmomentaufteilung, in Block 406, durch eine beliebige oder eine Kombination aus bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchseigenschaften des Verbrennungsmotors und elektrischen Stromverbrauchseigenschaften eines mit dem Elektroantrieb assoziierten Elektromotors erstellt, wie in Block 402 gezeigt und auch in 3 näher erläutert, und durch Verwendung eines Prüfstands, wie in Block 404 gezeigt und auch in 2 näher erläutert. Die Nachschlagetabelle zur optimalen Drehmomentaufteilung schließt, bei 406, optimale Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gangpositionen zum Aufteilen des Drehmomentbedarfs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs für einen optimalen Energieverbrauch ein. 4 An exemplary block diagram 400 illustrates the implementation of different correction factors relating to different vehicle driving conditions on the optimal torque split ratios from the lookup table. As shown, the optimal torque split data set, in block 406, is created by any or a combination of brake-specific fuel consumption characteristics of the internal combustion engine and electrical current consumption characteristics of an electric motor associated with the electric drive, as shown in block 402 and also in 3 explained in more detail, and by using a test bench as shown in Block 404 and also in 2 This is explained in more detail below. The reference table for optimal torque distribution includes, at 406, optimal torque distribution ratios for different vehicle speeds, torque requirements, and gear positions for distributing the torque requirement between an internal combustion engine and an electric drive of the vehicle for optimal energy consumption.

In einer Ausführungsform wendet das System 100, bei 408, eine auf dem Längsbeschleunigungs-Nerlangsamungsfaktor basierende Korrektur auf das aus der Nachschlagetabelle ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis an, um die unter den aktuellen Bedingungen der Längsbeschleunigung/-verlangsamung geeignete Drehmomentaufteilung zu erhalten. Der Längsbeschleunigungs-Nerlangsamungsfaktor wird wie folgt berechnet: $(1 - B e s c h l e u n i g u n g * \frac{h}{l}) * k 1,$ wobei h die Höhe des Schwerpunkts des Fahrzeugs ist; I der Radstand des Fahrzeugs ist und k1 ein Abstimmungsfaktor ist, der sich auf den Längsbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktor bezieht.In one embodiment, system 100, at 408, applies a correction based on the longitudinal acceleration-deceleration factor to the optimal torque distribution ratio determined from the reference table in order to obtain the torque distribution suitable under the current longitudinal acceleration/deceleration conditions. The longitudinal acceleration-deceleration factor is calculated as follows: $(1 - B e s c h l e u n i g u n g * \frac{h}{l}) * k 1,$ where h is the height of the vehicle's center of gravity; I is the vehicle's wheelbase and k1 is a tuning factor relating to the longitudinal acceleration/deceleration factor.

Wie bekannt, findet während einer Längsbeschleunigung/-verlangsamung eine Lastverlagerung zwischen den Hinterrädern und den Vorderrädern statt, die sich auf deren Drehmomentkapazität auswirkt. Basierend auf dem ermittelten optimalen Drehmomentaufteilungsfaktor wird der Achse mit größerer Drehmomentkapazität und ihren Rädern mehr Drehmoment bereitgestellt, was einen geringeren Energieverbrauch ermöglicht.As is known, during longitudinal acceleration/deceleration, a load transfer occurs between the rear and front wheels, affecting their torque capacity. Based on the determined optimal torque distribution factor, more torque is supplied to the axle with the greater torque capacity and its wheels, resulting in lower energy consumption.

In einer Ausführungsform wird, bei 410, die auf dem Querbeschleunigungs-Nerlangsamungsfaktor basierende Korrektur auf das aus der Nachschlagetabelle ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis angewendet, um die für die Querbeschleunigung/-verlangsamung geeignete Drehmomentaufteilung zu erhalten. Während des Abbiegens/Lenkens des Fahrzeugs wird das Drehmomentaufteilungsverhältnis mit dem Querbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktor a multipliziert, der wie folgt berechnet wird: $Querbeschleunigungs - /Verlangsamungsfaktor = (g e s c h \ddot{a} t z t e r S c h w i m m w i n k e l) * k 2,$ wobei der Schwimmwinkel basierend auf der erfassten Querbeschleunigung geschätzt wird und k2 ein Abstimmungsfaktor, der sich auf den Querbeschleunigungs-/Verlangsamungsfaktor bezieht. Basierend auf dem ermittelten optimalen Drehmomentaufteilungsfaktor wird ein Übersteuern/Untersteuern angewiesen, um die Querkräfte des Reifens zu verringern und so den Energieverbrauch zu senken.In one embodiment, at 410, the correction based on the lateral acceleration/deceleration factor is applied to the optimal torque split ratio determined from the reference table to obtain the torque split suitable for lateral acceleration/deceleration. During turning/steering of the vehicle, the torque split ratio is multiplied by the lateral acceleration/deceleration factor a, which is calculated as follows: $Querbeschleunigungs - /Verlangsamungsfaktor = (g e s c h \ddot{a} t z t e r S c h w i m m w i n k e l) * k 2,$ where the sideslip angle is estimated based on the detected lateral acceleration, and k2 is a tuning factor related to the lateral acceleration/deceleration factor. Based on The determined optimal torque distribution factor is used to instruct oversteer/understeer in order to reduce the lateral forces on the tire and thus lower energy consumption.

In einer Ausführungsform wird, bei 412, die auf dem SOC-Faktor basierende Korrektur auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis aus der Nachschlagetabelle angewendet, um die für den Batterie-SOC geeignete Drehmomentaufteilung zu erhalten. Der Echtzeit-SOC der Batterie wird basierend auf Strom- und Spannungswerten geschätzt, und der SOC-Faktor wird berechnet und zur Energieoptimierung bei einem niedrigen und einem hohen SOC implementiert. Die SOC-Faktorkorrektur ermöglicht die Priorisierung des Verbrennungsmotors oder des Elektroantriebs bei der Drehmomentaufteilung.In one embodiment, at 412, the SOC factor-based correction is applied to the determined optimal torque split ratio from the lookup table to obtain the torque split suitable for the battery SOC. The battery's real-time SOC is estimated based on current and voltage values, and the SOC factor is calculated and implemented for energy optimization at low and high SOC. The SOC factor correction enables the prioritization of the internal combustion engine or the electric drive in torque splitting.

In einer Ausführungsform wird, bei 414, die auf dem Steigungsfaktor basierende Korrektur auf das aus der Nachschlagetabelle ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis angewendet, um die für eine Neigungsbedingung geeignete Drehmomentaufteilung zu erhalten. Während das Fahrzeug auf einer Neigung fährt, kommt es zu einer Lastverlagerung zwischen den Vorder- und Hinterrädern, die dieselben Auswirkungen hat wie bei der Längsbeschleunigung/-verlangsamung. Der Steigungsfaktor wird wie folgt berechnet: $Steigungsfaktor = (1 - S i n (t h e t a)) * k 3,$ wobei theta ein Winkel der Steigung ist und k3 ein Abstimmungsfaktor ist, der sich auf den Steigungsfaktor bezieht.In one embodiment, at figure 414, the correction based on the gradient factor is applied to the optimal torque distribution ratio determined from the reference table to obtain the torque distribution suitable for a given incline condition. While the vehicle is traveling on an incline, a load transfer occurs between the front and rear wheels, which has the same effects as longitudinal acceleration/deceleration. The gradient factor is calculated as follows: $Steigungsfaktor = (1 - S i n (t h e t a)) * k 3,$ where theta is an angle of the slope and k3 is a tuning factor that relates to the slope factor.

In einer Ausführungsform wird, bei 416, die auf dem Energieverbrauchsfaktor basierende Korrektur auf das aus der Nachschlagetabelle ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis angewendet, um die für die Ladestation oder die Verfügbarkeit des Ladezeitfensters geeignete Drehmomentaufteilung zu erhalten. Die auf dem Energieverbrauchsfaktor basierende Korrektur kann implementiert werden, um es dem Kunden zu ermöglichen, abhängig von den Informationen darüber, was bevorzugt wird (Tanken/Laden), zu priorisieren, ob er mit der Tankstelle/Ladestation fortfährt und ferner die Wartezeit basierend auf den GPS-Daten der Tankstelle/Ladestation zu reduzieren. Der Energieverbrauchsfaktor wird wie folgt berechnet: $\begin{array}{l} E n e r g i e v e r b r a u c h s f a k t o r = \\ \frac{(G e s a m t b a t t e r i e e n e r g i e)}{G e s a m t b a t t e r i e e n e r g i e + Z u m Z u r \ddot{u} c k l e g e n d e r E n t f e r n u n g v i s z u m A u f l a d e n e r f o r d e r l i c h e E n e r g i e} \end{array}$ wobei $\begin{array}{l} Z u m Z u r \ddot{u} c k l e g e n d e r E n t f e r n u n g v i s z u m A u f l a d e n e r f o r d e r l i c h e E n e r g i e = \\ (D u r c h s c h n i t t l i c h e E n e r g i e r a t e b e i a k t u e l l e r F a h r t s e i t d e m S t a r t e n, \frac{k W h}{k m}) * d x \\ * Z e i t f e n s t e r v e r f \ddot{u} g b a r k e i t s f a k t o r \end{array}$ wobei dx die Entfernung zur nächstgelegenen Ladestation ist und der Zeitfensterverfügbarkeitsfaktor ein Einheitsfaktor ist, der mit dem gesamten Drehmomentaufteilungsverhältnis multipliziert wird, wann immer die Notwendigkeit besteht, basierend auf der Spezifikationseigenschaftenkarte des Fahrzeugs basierend auf der Wartezeit zwischen dem Elektroantrieb und dem Verbrennungsmotor umzuschalten.In one embodiment, at figure 416, the energy consumption factor-based correction is applied to the optimal torque split ratio determined from the lookup table to obtain the torque split suitable for the charging station or the availability of the charging time window. The energy consumption factor-based correction can be implemented to allow the customer to prioritize whether to proceed with the refueling/charging station based on information about their preference (refueling/charging) and, furthermore, to reduce waiting time based on the refueling/charging station's GPS data. The energy consumption factor is calculated as follows: $\begin{array}{l} E n e r g i e v e r b r a u c h s f a k t o r = \\ \frac{(G e s a m t b a t t e r i e e n e r g i e)}{G e s a m t b a t t e r i e e n e r g i e + Z u m Z u r \ddot{u} c k l e g e n d e r E n t f e r n u n g v i s z u m A u f l a d e n e r f o r d e r l i c h e E n e r g i e} \end{array}$ where $\begin{array}{l} Z u m Z u r \ddot{u} c k l e g e n d e r E n t f e r n u n g v i s z u m A u f l a d e n e r f o r d e r l i c h e E n e r g i e = \\ (D u r c h s c h n i t t l i c h e E n e r g i e r a t e b e i a k t u e l l e r F a h r t s e i t d e m S t a r t e n, \frac{k W h}{k m}) * d x \\ * Z e i t f e n s t e r v e r f \ddot{u} g b a r k e i t s f a k t o r \end{array}$ where dx is the distance to the nearest charging station and the time window availability factor is a unit factor that is multiplied by the total torque split ratio whenever there is a need to switch between the electric drive and the combustion engine based on the vehicle's specification property map based on the waiting time.

In einer Ausführungsform gibt ein niedriger Energieverbrauchsfaktor an, dass die Gesamtbatterieenergie im Vergleich zu der Energie, die zum Zurücklegen der Entfernung bis zur Ladestation erforderlich ist, niedrig ist und dem Elektroantrieb eine niedrige Priorität eingeräumt wird. Wenn andererseits der Energieverbrauchsfaktor hoch ist, gibt dies an, dass die Gesamtbatterieenergie im Vergleich zu der benötigten Energie besser ist, und dem elektrischen Heckantrieb eine hohe Priorität eingeräumt werden kann.In one embodiment, a low energy consumption factor indicates that the total battery energy is low compared to the energy required to travel the distance to the charging station, and that the electric drive is given a low priority. Conversely, a high energy consumption factor indicates that the total battery energy is more favorable compared to the required energy, and that the electric rear-wheel drive can be given a high priority.

In einer Ausführungsform wird, bei 418, ein Durchlauf der Drehmomentaufteilung in Echtzeit durchgeführt, um ein aktuelles optimales Drehmomentaufteilungsverhältnis zu ermitteln, während das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit betrieben wird; was erfolgt zusätzlich zur dynamischen Anpassung der Drehmomentaufteilung basierend auf Betriebsbedingungen, einschließlich Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Batterie-SoC-Abhängigkeit, Straßenneigung, Entfernung zur Tankstelle/Ladestation, Verfügbarkeit von Ladezeitfenstern und dergleichen erfolgt, um den geringstmöglichen Energieverbrauch zu erreichen. In 420 wird ein Vergleich zwischen dem Energieverbrauch mit dem ermittelten aktuellen optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnis und dem ermittelten Drehmomentaufteilungsverhältnis nach Anwenden des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren durchgeführt. Nach dem Vergleich wird ein Drehmomentaufteilungsverhältnis zwischen den beiden implementiert, das den Energieverbrauch minimiert, um den gesamten Drehmomentbedarf zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu verteilen. Schließlich kann das implementierte Drehmomentaufteilungsverhältnis wie folgt ausgedrückt werden: $\begin{array}{l} D r e h m o m e n t a u f t e i l u n g s v e r h \ddot{a} l t n i s h i n t e n \\ = f [M i n i m u m ((a k t u e l l e F a h r z e u g g e s c h w i n d i g k e i t, R a d d r e h m o m e n t, G a n g, B a t t e r i e \\ - S o C) \\ * [(1 - B e s c h l e u n i g u n g * \frac{h}{l}) * k 1] * [(1 - Q u e r b e s c h l e u n i g u n g) * k 2] \\ * [((1 - S i n (t h e t a)) * k 3] * [E n e r g i e v e r b r a u c h s f a k t o r] \\ * [Z e i t f e n s t e r v e r f \ddot{u} g b a r k e i t s f a k t o r]), E c h t z e i t \\ - D r e h m o m e n t d u r c h l a u f a u f t e i l u n g s v e r h \ddot{a} l t n i s] \end{array}$ In one embodiment, as shown in 418, a real-time pass of the torque split is performed to determine a current optimal torque split ratio while the vehicle is operating at a constant speed. This is done in addition to the dynamic adjustment of the torque split based on operating conditions, including longitudinal acceleration, lateral acceleration, battery state of charge (SoC) dependency, road gradient, distance to the refueling/charging station, availability of charging time windows, and the like, to achieve the lowest possible energy consumption. As shown in 420, a comparison is made between the energy consumption and the determined current optimal torque. The torque split ratio is compared to the determined torque split ratio after applying the calculated one or more correction factors. Following this comparison, a torque split ratio is implemented between the two that minimizes energy consumption in order to distribute the total torque requirement between the front and rear wheels. Finally, the implemented torque split ratio can be expressed as follows: $\begin{array}{l} D r e h m o m e n t a u f t e i l u n g s v e r h \ddot{a} l t n i s h i n t e n \\ = f [M i n i m u m ((a k t u e l l e F a h r z e u g g e s c h w i n d i g k e i t, R a d d r e h m o m e n t, G a n g, B a t t e r i e \\ - S o C) \\ * [(1 - B e s c h l e u n i g u n g * \frac{h}{l}) * k 1] * [(1 - Q u e r b e s c h l e u n i g u n g) * k 2] \\ * [((1 - S i n (t h e t a)) * k 3] * [E n e r g i e v e r b r a u c h s f a k t o r] \\ * [Z e i t f e n s t e r v e r f \ddot{u} g b a r k e i t s f a k t o r]), E c h t z e i t \\ - D r e h m o m e n t d u r c h l a u f a u f t e i l u n g s v e r h \ddot{a} l t n i s] \end{array}$

5 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahrensflussdiagramm für das vorgeschlagene Verfahren 500 zum Optimieren der Reichweite bzw. das Optimieren des Energieverbrauchs in einem Hybridfahrzeug. Das Verfahren 500 schließt Schritt 502 des Zusammenstellens eines Datensatzes ein, wie etwa der in 1 gezeigten Nachschlagetabellen 122, einschließlich optimaler Drehmomentaufteilungsverhältnisse für unterschiedliche Fahrzeuggeschwindigkeiten, Drehmomentbedarfe und Gangpositionen zum Aufteilen des Drehmomentbedarfs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Elektroantrieb des Fahrzeugs für einen optimalen Energieverbrauch. Die Nachschlagetabelle 122 kann auf eine erste Art und Weise zusammengestellt werden, wie basierend auf 3 erläutert, indem der Energieverbrauch basierend auf bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchswerten des Verbrennungsmotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte und der elektrische Stromverbrauch eines mit dem Elektroantrieb verbundenen Elektromotors für unterschiedliche Motordrehzahlen und Drehmomentwerte berechnet werden. Ferner kann die Nachschlagetabelle, wie im Zusammenhang mit 2 erläutert, auf eine zweite Art und Weise zusammengestellt werden, indem der Energieverbrauch durch Fahren des Fahrzeugs auf einem Prüfstand bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten, unterschiedlichem Drehmomentbedarf und unterschiedlicher Drehmomentaufteilung kartiert wird. Ferner kann die Nachschlagetabelle durch eine Kombination der ersten und der zweiten Art und Weise zusammengestellt werden. 5 This illustrates an exemplary process flow diagram for the proposed Method 500 for optimizing the range or energy consumption of a hybrid vehicle. Method 500 includes step 502 of compiling a data set, such as the one described in 1 The reference tables 122 shown, including optimal torque distribution ratios for different vehicle speeds, torque requirements, and gear positions for distributing the torque requirement between an internal combustion engine and an electric drive of the vehicle for optimal energy consumption. The reference table 122 can be compiled in a first way, as based on 3 This is explained by calculating the energy consumption based on brake-specific fuel consumption values of the combustion engine for different engine speeds and torque values, and the electrical power consumption of an electric motor connected to the electric drive for different engine speeds and torque values. Furthermore, the reference table can be used, as in connection with 2 The data can be compiled in a second way, by mapping the energy consumption during vehicle operation on a test bench at different vehicle speeds, torque requirements, and torque distributions. Furthermore, the reference table can be compiled by combining the first and second methods.

Ferner schließt das Verfahren den Schritt 504 des Empfangens, an einem Prozessor, wie etwa dem in 1 gezeigten Prozessor 106, von Werten von einem oder mehrerer Parametern von dem einen oder den mehreren Sensoren, wie etwa den in 1 gezeigten Sensoren 102, ein, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen. Der eine oder die mehreren Parameter können einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt: eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Drehmomentbedarf, eine aktuelle Gangposition des Fahrzeugs, eine Beschleunigung des Fahrzeugs, eine Straßensteigung, einen Lenkwinkel, einen Ladezustand eines Batteriesatzes des Fahrzeugs, eine Entfernung zu einer nächstgelegenen Ladestation auf der von dem Fahrzeug befahrenen Route und dergleichen. Ferner schließt das Verfahren 500 später den Schritt 506 des Ermittelns, an dem Prozessor 106, für den Drehmomentbedarf, die Geschwindigkeit und die aktuelle Gangposition des Fahrzeugs, die von dem Datensatz empfangen wurden, eines optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses ein.Furthermore, the procedure concludes step 504 of receiving, on a processor such as the one in 1 The processor 106 shown, from values of one or more parameters of the one or more sensors, such as the one in 1 The method incorporates sensors 102, which relate to the vehicle's operating conditions. The one or more parameters may include, but are not limited to: vehicle speed, torque demand, current gear position of the vehicle, vehicle acceleration, road gradient, steering angle, state of charge of any battery pack of the vehicle, distance to the nearest charging station on the route traveled by the vehicle, and the like. Furthermore, the method 500 subsequently includes step 506 of determining, on the processor 106, an optimal torque split ratio for the torque demand, speed, and current gear position of the vehicle received from the data set.

Ferner schließt das Verfahren den Schritt 508 des Berechnens, an dem Prozessor 106, basierend auf dem empfangenen einen oder den empfangenen mehreren Parametern aus Schritt 504, die sich auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs beziehen, von einem oder mehreren Korrekturfaktoren ein. Ferner schließt das Verfahren den Schritt 510 des Anwendens, wie im Zusammenhang mit 4 erläutert, des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren aus Schritt 506 auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis aus Schritt 504 ein, um eine Reichweite des Fahrzeugs zu optimieren. Ferner schließt das Verfahren den Schritt 512 des Durchführens eines Echtzeit-Durchlaufs, wie im Zusammenhang mit 4 erläutert, für unterschiedliche Drehmomentaufteilungsverhältnisse und des Ermittelns eines aktuell optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses für die aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ein. Ferner schließt das Verfahren den Schritt 514 des Vergleichens des Energieverbrauchs unter Verwendung des ermittelten aktuellen Echtzeit-/aktuellen optimalen Drehmomentaufteilungsverhältnisses mit dem ermittelten Drehmomentaufteilungsverhältnis nach dem Anwenden des berechneten einen oder der berechneten mehreren Korrekturfaktoren auf das ermittelte optimale Drehmomentaufteilungsverhältnis aus dem Datensatz und des Implementierens von einem der beiden, was den Energieverbrauch minimiert, ein.Furthermore, the procedure includes step 508 of calculating, on processor 106, one or more correction factors based on the one or more parameters received from step 504 relating to the vehicle's operating conditions. The procedure also includes step 510 of applying, as in connection with 4 The procedure explains how the calculated one or more correction factors from step 506 are applied to the determined optimal torque distribution ratio from step 504 to optimize the vehicle's range. Furthermore, the procedure includes step 512, which involves performing a real-time run, as described in the section on 4 The procedure explains how to determine a currently optimal torque split ratio for different vehicle operating conditions. Furthermore, step 514 includes comparing the energy consumption using the determined current real-time/current optimal torque split ratio with the determined torque split ratio after applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque split ratio. from the data set and the implementation of one of the two, which minimizes energy consumption.

In einer Ausführungsform ermöglicht ein Verfahren zur Reichweitenoptimierung/Optimierung des Energieverbrauchs in einem Hybridfahrzeug, die Reichweite zu erhöhen und die Reichweitenangst des Fahrers durch Priorisierung der Antriebsstrangaufteilung zu reduzieren. Ferner wird die Verteilung des Leistungsbedarfs zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Elektroantrieb durch die Anwendung der Energieoptimierung in Kombination mit einem oder mehreren Korrekturfaktoren ermöglicht, die unter unterschiedlicher Betriebsbedingungen des Fahrzeugs bestimmt werden.In one embodiment, a method for range optimization/energy consumption optimization in a hybrid vehicle enables the range to be increased and the driver's range anxiety to be reduced by prioritizing the powertrain distribution. Furthermore, the distribution of power demand between the combustion engine and the electric drive is enabled by applying energy optimization in combination with one or more correction factors, which are determined under different operating conditions of the vehicle.

Während im Vorstehenden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung erdacht werden, ohne von deren grundlegendem Umfang abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen, Versionen oder Beispiele beschränkt, die eingeschlossen sind, um einem Fachmann auf dem Gebiet die Herstellung und Verwendung der Erfindung in Kombination mit dem Fachmann auf dem Gebiet zur Verfügung stehenden Informationen und Kenntnissen zu ermöglichen.While various embodiments of the invention are described above, other and further embodiments of the invention can be conceived without deviating from its fundamental scope. The scope of the invention is defined by the following claims. The invention is not limited to the described embodiments, versions, or examples, which are included to enable a person skilled in the field to manufacture and use the invention in combination with information and knowledge available to them.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren bereit, welche die Drehmomentoptimierung in Hybridelektrofahrzeugen erleichtern.The present disclosure provides a system and a method which facilitate torque optimization in hybrid electric vehicles.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren bereit, welche die Energieoptimierung in Hybridfahrzeugen erleichtern.The present disclosure provides a system and a method which facilitate energy optimization in hybrid vehicles.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und eine Methode für Hybridfahrzeuge bereit, welche verschiedene Fahrbedingungen berücksichtigen und gleichzeitig die Energieoptimierung in Hybridfahrzeugen ermöglichen.The present disclosure provides a system and a method for hybrid vehicles which take into account different driving conditions and simultaneously enable energy optimization in hybrid vehicles.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereit, welche der Reichweitenangst aufgrund sinkendem SOC Rechnung tragen gleichzeitig die Energieoptimierung in Hybridfahrzeugen erleichtern.The present disclosure provides a system and a method for hybrid vehicles which take into account range anxiety due to decreasing SOC while simultaneously facilitating energy optimization in hybrid vehicles.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereit, welche eine dynamische Anpassung unterschiedlicher Strategien an unterschiedliche Betriebsbedingungen des Fahrzeugs einschließen.The present disclosure provides a system and a method for hybrid vehicles which include a dynamic adaptation of different strategies to different operating conditions of the vehicle.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren für Hybridfahrzeuge bereit, welche einen Echtzeit-Durchlauf der Drehmomentaufteilung während der Fahrt nutzen, um eine optimale Drehmomentaufteilung in Echtzeit zu erzielen.The present disclosure provides a system and a method for hybrid vehicles which utilize a real-time pass of the torque distribution during driving to achieve optimal torque distribution in real time.

Die vorliegende Offenbarung stellt ein System und ein Verfahren bereit, welche die Rechenzeit reduzieren und gleichzeitig unterschiedliche Faktoren implementieren, welche die optimale Drehmomentaufteilung beeinflussen.The present disclosure provides a system and a method which reduce the computation time while simultaneously implementing different factors which influence the optimal torque distribution.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 9834199B2 [0006]

Claims

System (100) for optimizing the energy consumption of a hybrid vehicle, the system (100) comprising: one or more sensors (102) for detecting one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions, wherein the one or more parameters include at least one of the following: vehicle speed, torque demand, vehicle acceleration, road gradient, steering angle, or state of charge of a vehicle battery pack; a control unit (104) communicating with the one or more sensors (102), wherein the control unit (104) comprises a processor (106) coupled to a memory (108), the memory (108) storing: a data set (122), wherein the data set (122) comprises optimal torque distribution ratios between an internal combustion engine and an electric drive of the vehicle for different vehicle speeds, torque demands, and different active gear positions; and one or more instructions executable by the processor (106) for: receiving, from the one or more sensors (102), values of one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions, wherein the one or more parameters include, among others, the vehicle's torque demand, speed, and active gear position; determining, for the vehicle's torque demand, speed, and active gear position received from the set of data records (122), an optimal torque-split ratio; calculating, based on the received one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions, one or more correction factors; and applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque-split ratio to optimize the vehicle's energy consumption.

System (100) according to Claim 1 , wherein the data set (122) is compiled based on any one or a combination of the following: calculation of energy consumption based on brake-specific fuel consumption values of the internal combustion engine for different engine speeds and torque values and the electricity consumption of an electric motor associated with the electric drive for different engine speeds and torque values; and mapping of energy consumption by driving the vehicle on a test bench at different vehicle speeds, torque requirements and torque sharing conditions.

System (100) according to Claim 1 , wherein one or more correction factors comprise an energy consumption rate factor, the control unit (104) being configured to: determine, from a navigation module (124) operationally coupled to the control unit (104), a distance to the nearest charging station on a route traveled by the vehicle; determine an average real-time energy consumption of the vehicle on the route traveled by the vehicle; determine the energy required to travel the distance to the nearest charging station; determine, based on the state of charge (SOC) of the battery pack, a total battery energy; and determine the energy consumption rate factor based on dividing the total battery energy by the sum of the energy required to travel the distance to the nearest charging station and the total battery energy; and wherein the determined optimal torque distribution ratio is moderated based on the determined energy consumption rate factor to ensure that the vehicle reaches the nearest charging station without the battery pack being discharged.

System (100) according to Claim 1 , wherein the one or more sensors (102) comprise a vehicle inclination sensor and the one or more correction factors comprise a torque distribution repartitioning factor; wherein the control device (104) is configured to: determine, based on inputs from the vehicle inclination sensor, a gradient to be traversed by the vehicle; and determine the torque distribution repartitioning factor based on a sine of an angle of the determined gradient.

System (100) according to Claim 1 , wherein the one or more sensors (102) comprise a longitudinal acceleration/deceleration sensor and the one or more correction factors comprise a longitudinal acceleration/deceleration factor; wherein the control device (104) is configured to: determine, based on inputs from the longitudinal acceleration/deceleration sensor, the longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle; and determine the longitudinal acceleration/deceleration factor based on the determined longitudinal acceleration/deceleration of the vehicle and a ratio of the height of the center of gravity to the wheelbase of the vehicle.

System (100) according to Claim 1 , wherein the one or more sensors (102) comprise a lateral acceleration sensor and the one or more correction factors comprise a lateral acceleration factor; wherein the control device (104) is configured to: estimate, based on inputs from the lateral acceleration sensor, a sideslip angle of the vehicle; and determine the lateral acceleration factor based on the estimated sideslip angle of the vehicle.

System (100) according to Claim 1 , wherein the one or more sensors (102) comprise voltage and current sensors associated with the battery pack, and the one or more correction factors comprise a SOC factor; wherein the control device (104) is configured to: estimate, based on inputs from the voltage and current sensors associated with the battery pack, a current SOC value for the battery pack; and determine the SOC factor based on the estimated current SOC value for the battery pack.

System (100) according to Claim 1 , wherein the control unit (104) is configured to perform a real-time run for different torque split ratios and to determine a current optimal torque split ratio for the current operating conditions of the vehicle, and wherein the control unit (104) is configured to compare the determined current optimal torque split ratio with the determined torque split ratio after applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque split ratio from the data set and to implement a torque split ratio between the two that minimizes the energy consumption of the vehicle.

Method (500) for optimizing the energy consumption of a hybrid vehicle, the method (500) comprising the following steps: compiling (502) a data set including optimal torque split ratios for different vehicle speeds, torque requirements, and gear positions in order to distribute the torque requirement between an internal combustion engine and an electric drive of the vehicle for optimal energy consumption; receiving (504), on a processor (106), from the one or more sensors (102), values of one or more parameters relating to operating conditions of the vehicle, the one or more parameters including, among others, the torque requirement, speed, and active gear position of the vehicle; determining (506), on the processor (106), for the torque requirement, speed, and current gear position of the vehicle received from the data set, an optimal torque split ratio; Calculate (508) on the processor (106) one or more correction factors based on the received one or more parameters relating to the vehicle's operating conditions; apply (510) the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque split ratio to optimize the vehicle's energy consumption; perform (512) a real-time pass for different torque split ratios and determine a current optimal torque split ratio for the vehicle's current operating conditions; and compare (514) the determined current optimal torque split ratio with the determined torque split ratio after applying the calculated one or more correction factors to the determined optimal torque split ratio from the data and implementing a torque distribution ratio between the two that optimizes energy consumption.

Procedure according to Claim 9 , wherein the step of compiling the data set includes any or a combination of the following steps: calculating energy consumption based on brake-specific fuel consumption values of the internal combustion engine for different engine speeds and torque values and the power consumption of an electric motor associated with the electric drive for different engine speeds and torque values; and mapping energy consumption by driving the vehicle on a test bench at different vehicle speeds, torque requirements and torque sharing conditions.

Procedure according to Claim 9 , wherein one or more correction factors include an energy consumption rate factor, a torque distribution repartitioning factor, a lateral acceleration factor, and a SOC factor.