DE-102022105441-B4 - Energiemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug

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Abstract

Ein Energiemanagementsystem (102) für ein Elektrofahrzeug (100), das Energiemanagementsystem umfassend: ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (104), RESS (104); ein HVAC-Subsystem (116), umfassend: einen lokalen HVAC-Prozessor (118); mindestens einen HVAC-Speicher (120), der Anweisungen beinhaltet, die von dem lokalen HVAC-Prozessor (118) ausgeführt werden können, so dass der lokale HVAC-Prozessor (118) programmiert ist, ein Nominalsignal zu erzeugen, das mit einer Anforderung einer Grundleistungseingabe von dem RESS (104) assoziiert ist; ein HVAC-Aktuator (122), der in der Lage ist, eine Zielausgabe über eine vorbestimmte Zeitspanne zu erzeugen, als Antwort auf das Empfangen der Grundleistungseingabe von dem RESS (104) durch den HVAC-Aktuator (122); ein Antriebs-Subsystem (136), umfassend: einen lokalen Antriebs-Prozessor (138); mindestens einen Antriebs-Speicher (140), der Anweisungen speichert, die von dem lokalen Antriebs-Prozessor (138) ausführbar sind, so dass der lokale Antriebs-Prozessor (138) so programmiert ist, dass er ein Antriebssignal erzeugt, das mit einer Anforderung einer von dem RESS (104) bezogenen Antriebsleistung assoziiert ist; und einen Überwachungscomputer (146), umfassend: einen Überwachungsprozessor (148); und einen Überwachungsspeicher (150), der Anweisungen beinhaltet, so dass der Überwachungsprozessor (148) programmiert ist, um: eine Wertfunktion V auf der Grundlage einer Vielzahl von Aktionen U in einer Vielzahl von Zuständen S zu bestimmen; und eine Aktion auszuwählen, die mit einem höchsten Belohnungswert (R) assoziiert ist, der der Wertfunktion V entspricht; wobei mindestens eine der Aktionen U eine HVAC-Subsystem-Variable umfasst; wobei mindestens einer der Zustände S mindestens einen der Zustände ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Antriebsleistung zum Betreiben des Antriebs-Subsystems (136), einer Grundleistungseingabe zum Betreiben des HVAC-Subsystems (116), einem nominalen Referenz-Kabinenwärme-Eingabesollwert, der durch den lokalen HVAC-Prozessor (118) bestimmt wird, einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs (100), einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, einer durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit, und einer kalibrierte Schätzung der Durchschnittsgeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs (100), umfasst; wobei der HVAC-Aktuator (122) konfiguriert ist, eine HVAC-Komponente (124) zu betätigen, die konfiguriert ist: mit einer ersten Effizienz zu arbeiten, um eine erste Ausgabe zu erzeugen, wenn sich das Elektrofahrzeug (100) in einem ersten Zustand befindet und die HVAC-Komponente (124) eine erste Leistungseingabe von dem RESS (104) erhält; mit einer zweiten Effizienz zu arbeiten, um eine zweite Ausgabe zu erzeugen, wenn sich das Elektrofahrzeug (100) in einem zweiten Zustand befindet und die HVAC-Komponente (124) eine zweite Leistungseingabe von dem RESS (104) erhält; und die Zielausgabe zu erzeugen als Reaktion darauf, dass der HVAC-Aktuator (122) eine Modulation zwischen der ersten Leistungseingabe und der zweiten Leistungseingabe über die vorbestimmte Zeitspanne empfängt, und wobei die zweite Effizienz über der ersten Effizienz liegt, so dass eine elektrische Leistung, die mit der Modulation zwischen der ersten Leistungseingabe und der zweiten Leistungseingabe über die vorbestimmte Zeitspanne assoziiert ist, unter der elektrischen Leistung liegt, die mit der Grundleistungseingabe über die vorbestimmte Zeitspanne assoziiert ist; und wobei das Auswählen der Aktion durch den Überwachungsprozessor (148), die mit dem höchsten Belohnungswert (R) assoziiert ist, das Erzeugen eines modulierten Leistungssignal durch den Überwachungsprozessor (148) als Reaktion darauf, dass der Überwachungsprozessor (148) das Nominalsignal von dem lokalen HVAC-Prozessor (118) empfängt, umfasst, und wobei der lokale HVAC-Prozessor (118) zwischen der ersten Leistungseingabe und der zweiten Leistungseingabe moduliert als Reaktion darauf, dass der lokale HVAC-Prozessor (118) das modulierte Signal von dem Überwachungsprozessor (148) empfängt.

Inventors

Ibrahim Haskara
Bharatkumar Hegde
Chen-Fang Chang

Assignees

GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date: 20260507
Application Date: 20220308
Priority Date: 20210407

Claims (7)

Ein Energiemanagementsystem (102) für ein Elektrofahrzeug (100), das Energiemanagementsystem umfassend: ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (104), RESS (104); ein HVAC-Subsystem (116), umfassend: einen lokalen HVAC-Prozessor (118); mindestens einen HVAC-Speicher (120), der Anweisungen beinhaltet, die von dem lokalen HVAC-Prozessor (118) ausgeführt werden können, so dass der lokale HVAC-Prozessor (118) programmiert ist, ein Nominalsignal zu erzeugen, das mit einer Anforderung einer Grundleistungseingabe von dem RESS (104) assoziiert ist; ein HVAC-Aktuator (122), der in der Lage ist, eine Zielausgabe über eine vorbestimmte Zeitspanne zu erzeugen, als Antwort auf das Empfangen der Grundleistungseingabe von dem RESS (104) durch den HVAC-Aktuator (122); ein Antriebs-Subsystem (136), umfassend: einen lokalen Antriebs-Prozessor (138); mindestens einen Antriebs-Speicher (140), der Anweisungen speichert, die von dem lokalen Antriebs-Prozessor (138) ausführbar sind, so dass der lokale Antriebs-Prozessor (138) so programmiert ist, dass er ein Antriebssignal erzeugt, das mit einer Anforderung einer von dem RESS (104) bezogenen Antriebsleistung assoziiert ist; und einen Überwachungscomputer (146), umfassend: einen Überwachungsprozessor (148); und einen Überwachungsspeicher (150), der Anweisungen beinhaltet, so dass der Überwachungsprozessor (148) programmiert ist, um: eine Wertfunktion V auf der Grundlage einer Vielzahl von Aktionen U in einer Vielzahl von Zuständen S zu bestimmen; und eine Aktion auszuwählen, die mit einem höchsten Belohnungswert (R) assoziiert ist, der der Wertfunktion V entspricht; wobei mindestens eine der Aktionen U eine HVAC-Subsystem-Variable umfasst; wobei mindestens einer der Zustände S mindestens einen der Zustände ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Antriebsleistung zum Betreiben des Antriebs-Subsystems (136), einer Grundleistungseingabe zum Betreiben des HVAC-Subsystems (116), einem nominalen Referenz-Kabinenwärme-Eingabesollwert, der durch den lokalen HVAC-Prozessor (118) bestimmt wird, einer Beschleunigung des Elektrofahrzeugs (100), einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, einer durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit, und einer kalibrierte Schätzung der Durchschnittsgeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs (100), umfasst; wobei der HVAC-Aktuator (122) konfiguriert ist, eine HVAC-Komponente (124) zu betätigen, die konfiguriert ist: mit einer ersten Effizienz zu arbeiten, um eine erste Ausgabe zu erzeugen, wenn sich das Elektrofahrzeug (100) in einem ersten Zustand befindet und die HVAC-Komponente (124) eine erste Leistungseingabe von dem RESS (104) erhält; mit einer zweiten Effizienz zu arbeiten, um eine zweite Ausgabe zu erzeugen, wenn sich das Elektrofahrzeug (100) in einem zweiten Zustand befindet und die HVAC-Komponente (124) eine zweite Leistungseingabe von dem RESS (104) erhält; und die Zielausgabe zu erzeugen als Reaktion darauf, dass der HVAC-Aktuator (122) eine Modulation zwischen der ersten Leistungseingabe und der zweiten Leistungseingabe über die vorbestimmte Zeitspanne empfängt, und wobei die zweite Effizienz über der ersten Effizienz liegt, so dass eine elektrische Leistung, die mit der Modulation zwischen der ersten Leistungseingabe und der zweiten Leistungseingabe über die vorbestimmte Zeitspanne assoziiert ist, unter der elektrischen Leistung liegt, die mit der Grundleistungseingabe über die vorbestimmte Zeitspanne assoziiert ist; und wobei das Auswählen der Aktion durch den Überwachungsprozessor (148), die mit dem höchsten Belohnungswert (R) assoziiert ist, das Erzeugen eines modulierten Leistungssignal durch den Überwachungsprozessor (148) als Reaktion darauf, dass der Überwachungsprozessor (148) das Nominalsignal von dem lokalen HVAC-Prozessor (118) empfängt, umfasst, und wobei der lokale HVAC-Prozessor (118) zwischen der ersten Leistungseingabe und der zweiten Leistungseingabe moduliert als Reaktion darauf, dass der lokale HVAC-Prozessor (118) das modulierte Signal von dem Überwachungsprozessor (148) empfängt.
Energiemanagementsystem (102) nach Anspruch 1 , wobei der Überwachungsprozessor (148) ferner programmiert ist, einen aktuellen Belohnungswerts auf der Grundlage einer Änderung mindestens eines aus einem Batteriekapazitätsverlusts und einem Kabinenkomfort zu berechnen.
Energiemanagementsystem (102) nach Anspruch 2 , wobei die Durchschnittsgeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs (100) auf Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Daten, V2V-Daten, und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Daten, V2X-Daten, basiert.
Energiemanagementsystem (102) nach Anspruch 3 , wobei die kalibrierte Schätzung der Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (100) auf einer vergangenen Statistik für das Elektrofahrzeug (100) und/oder einer Geschwindigkeitsbegrenzung basiert.
Energiemanagementsystem (102) nach Anspruch 4 , wobei der Überwachungsprozessor (148) ferner programmiert ist, einen Agenten auf der Grundlage der ausgewählten Aktion zu aktivieren.
Energiemanagementsystem (102) nach Anspruch 5 , wobei der Agent das HVAC-Subsystem (116) umfasst.
Energiemanagementsystem (102) nach Anspruch 6 , wobei der Überwachungsprozessor (148) ferner programmiert ist, einen der Zustände S von dem Antriebs-Subsystem (136) des Elektrofahrzeugs (100) zu empfangen.

Description

Technisches Gebiet Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf ein elektrisches Fahrzeugsystem und insbesondere auf ein Energiemanagementsystem für ein Elektrofahrzeug (EV), das mehrere Lasten koordiniert, um die Batterielebensdauer zu verbessern und die Reichweite des EV zu erhöhen, während es gleichzeitig den Antriebsanforderungen des Fahrers und dem Komfort der Kabine gerecht wird. Einleitung Derzeitige Betriebsstrategien für Elektrofahrzeuge koordinieren die verschiedenen Lastanforderungen (Antrieb, HVAC, Heizung usw.) nicht, um ihre kombinierten Auswirkungen auf die Batterienutzung und den langfristigen Zustand der Batterien zu steuern. Da mehrere Verbraucher gleichzeitig Strom von der Batterie abnehmen können, kann der Batteriestrom in die Höhe schnellen, was die Batteriealterung beschleunigen kann. Darüber hinaus können die derzeitigen Strategien die Verbraucher ohne Rücksicht auf den Effizienzzyklus der Verbraucher mit Strom versorgen. So kann eine Last, die mit einer Effizienz unterhalb der durchschnittlichen Effizienz arbeitet, mehr elektrische Energie verbrauchen als die gleiche Last, die mit einer Effizienz oberhalb der durchschnittlichen Effizienz arbeitet, wenn sie in verschiedenen Zuständen eine konstante Leistung erzeugt. Die DE 10 2018 211 575 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, wobei das Bordnetz als Komponenten wenigstens eine wiederaufladbare elektrische Batterie und einen als Antriebsmotor und Generator nutzbaren Elektromotor umfasst und wenigstens ein wenigstens einer Komponente zugeordnetes Steuergerät zur Steuerung der Komponenten gemäß die Energieaufnahme und Energieabgabe der Komponenten beschreibender Betriebsparameter verwendet wird, wobei die Betriebsparameter als Ausgangsdaten eines künstliche Intelligenz nutzenden und/oder durch künstliche Intelligenz programmierten Ermittlungsalgorithmus ermittelt werden, der aus Eingangsdate, die den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beschreiben, die Ausgangsdaten ermittelt werden. Die DE 10 2013 211 871 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb. Hierbei wird ein Fahrtziel ausgewählt und eine Funktion und somit eine Leistungsaufnahme mindestens einer Fahrzeugkomponente eingestellt sowie eine Fahrstrecke und eine Fahrdistanz ermittelt. Eine Reichweite des Fahrzeugs sowie ein Reichweitenpuffer wird ermittelt und eine Prioritätsliste erstellt, die beschreibt, welche Änderung des Zustands der mindestens einen Fahrzeugkomponente bevorzugt durchzuführen ist, falls die berechnete Reichweite geringer als die berechnete Fahrdistanz ist. Ein Vorschlag zum Verändern des Betriebszustands durch eine verringerte Leistungsaufnahme wird ausgegeben oder es wird vorgeschlagen, ein zweites Fahrziel, das mit der berechneten Reichweite erreicht werden, anzusteuern. Die US 2019 / 0 187 269 A1 beschreibt ein Radarsystem und ein Verfahren zur Bestimmung der wahren Geschwindigkeit, das Folgendes umfasst: Erhalten einer radialen Geschwindigkeitskomponente, die einem Zielobjekt entspricht, auf der Grundlage von Sensordaten, die von einem Radarsensor an einem Fahrzeug erfasst werden; Erhalten einer wahren Geschwindigkeitsgröße des Zielobjekts aus einem Kommunikationsprotokoll; und Berechnen eines wahren Geschwindigkeitswinkels der Richtung des Zielobjekts auf der Grundlage einer trigonometrischen Beziehung, die zwischen der radialen Geschwindigkeitskomponente und dem wahren Geschwindigkeitsvektor hergestellt wird. Die US 2019 / 0 064 934 A1 beschreibt Verfahren und Vorrichtung für die Erkennung von Fahrspurzuständen von Fahrzeugen in adaptiven Geschwindigkeitsregelsystemen. Ein Beispielfahrzeug umfasst ein Kommunikationsmodul für V2V-Kommunikation, eine Kamera zum Erfassen von Bildern und ein Steuergerät. Das Steuergerät identifiziert den Fahrzeugtyp eines führenden Fahrzeugs auf der Grundlage der Bilder und bestimmt die Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs. Das Steuergerät soll außerdem über das Kommunikationsmodul eine Warnung an das führende Fahrzeug senden, wenn festgestellt wird, dass es sich bei dem führenden Fahrzeug um einen Personenkraftwagen handelt und die Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs unter einer Geschwindigkeitseinstellung für den aktivierten adaptiven Geschwindigkeitsregler liegt. Die DE 10 2012 216 115 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs. Das Verfahren beinhaltet das Zuweisen eines vorhergesagten Fahrmusters einem vorhergesagten Pfad für das Fahrzeug und Liefern einer Reichweite für das Fahrzeug unter Verwendung der vorhergesagten Energieeffizienz und einer dem Fahrzeug verfügbaren Energiemenge. Das vorhergesagte Fahrmuster weist eine assoziierte vorhergesagte Energieeffizienz auf. Ein Fahrzeug enthält eine Antriebseinrichtung, die über ein Getriebe an Räder des Fahrzeugs gekoppelt ist, und einen Controller, der elektronisch an die Antriebseinrichtung gekoppelt ist. Der Controller ist konfiguriert zum: