DE102010029971A1

DE102010029971A1 - Verfahren und Vorrichtung zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102010029971A1
Application number: DE102010029971A
Authority: DE
Inventors: Christoph Noack; Michael Dambier; Tobias Altmueller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges, bei welchem die elektrische Maschine (2) von mindestens einer Energiequelle (10) gespeist wird, wobei mit der in der Energiequelle (10) gespeicherten Energie ein vorgegebenes Fahrziel angefahren wird, Damit nur eine Energiequelle zur Versorgung der elektrischen Maschine und der elektrisch betriebenen Zusatzaggregate benötigt wird, wird die in der Energiequelle (10) enthaltene Energie ermittelt und die ermittelte Energie auf mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) aufgeteilt, so das dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) ausreichend Energie zur Erreichung des vorgegebenen Fahrzieles zur Verfügung steht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges, bei welchem die elektrische Maschine von einer Energiequelle gespeist wird, wobei mit der in der Energiequelle gespeicherten Energie ein vorgegebenes Fahrziel angefahren wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Kraftfahrzeuge mit einem Elektroantrieb, wie beispielsweise Hybridfahrzeuge oder Fahrzeuge mit mindestens einem als Elektroantrieb ausgebildeten Antrieb, verfügen über Energiespeicher, die sehr schwer sind und Energie nur für eine bestimmte Reichweite des Kraftfahrzeuges speichern können. Um Zusatzgeräte des Kraftfahrzeuges, wie eine Standheizung, betreiben zu können, ohne dass die Energie des Energiespeichers zum Betreiben der Zusatzgeräte benötigt wird, wird ein Verbrennungsmotor eingebaut, der in einem optimalen Drehzahlbereich betrieben wird und welcher über einen Generator zusätzlich elektrische Energie für den Energiespeicher erzeugt, aus welchem auch die Energie für die elektrischen Zusatzgeräte des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellt wird. Allerdings ist diese Lösung durch den Einbau des Benzinmotors und des Generators sehr kostenintensiv und konstruktiv aufwendig.
Aus der WO 2009/033839 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei welchem mittels der in dem Energiespeicher vorhandenen Energie eine noch zurücklegbare Wegstrecke des Kraftfahrzeuges bestimmt wird. Dabei werden Umgebungsbedingungen des Kraftfahrzeuges und die ausgewählte Fahrstrecke mit berücksichtigt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass nur eine Energiequelle zur Versorgung der elektrischen Maschine und der elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher benötigt wird. Dadurch, dass die in der Energiequelle enthaltene Energie ermittelt wird und die ermittelte Energie auf mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher und mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher aufgeteilt wird, so das dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher ausreichend Energie zur Erreichung des vorgegebenen Fahrzieles zur Verfügung steht, wird schon zu Beginn der Fahrt abgesichert, dass das gewünschte Ziel bis zum nächsten geplanten Ladezyklus des Energiespeichers erreicht wird. Mittels eines solchen Energiemanagements wird abgesichert, dass immer eine optimale Energieverteilung zur Erreichung des Fahrzieles bei gleichzeitiger Versorgung von elektrischen Zusatzverbrauchern zur Verfügung steht. Diese kostengünstige Lösung ist außerdem konstruktiv einfach und kann in Hybridfahrzeugen sowohl im gemischten Betrieb, wenn der Verbrennungsmotor und der Elektroantrieb aktiv sind, als auch dann, wenn nur der Elektroantrieb aktiv ist, verwendet werden. Eine Anwendung bei Kraftfahrzeugen, welche einen oder mehrere Elektroantriebe aufweisen, ist ebenfalls möglich.
Vorteilhafterweise wird bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einem elektrisch betriebenen Hauptverbraucher und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher ein geschätzter Energiebedarf für eine gewählte Fahrtroute zum vorgegebenen Fahrziel berücksichtigt, wobei insbesondere eine verfügbare Restenergie in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtroute für die Zusatzverbraucher verwendet wird. Da bei der Fahrt auf Autobahnen, Landstraßen oder in Städten unterschiedlich viel Energie verbraucht wird, führt die Berücksichtigung der Fahrtroute dazu, dass zwar möglichst immer ausreichend Energie für den für den Antrieb des Kraftfahrzeuges verantwortlichen Hauptverbraucher zur Verfügung steht, die Energieversorgung der Zusatzaggregate aber abhängig von der verfügbaren Restenergie in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtroute eingestellt wird. Die verfügbare Restenergie ergibt sich dabei nach Abzug der geschätzten, für den Antrieb erforderlichen Energie.
In einer Ausgestaltung werden bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher die Umgebungsbedingungen einer ausgewählten Fahrtroute berücksichtigt, um beispielsweise die Priorität der Klimaanlage abschätzen zu können. Auch Berg- und Gefällstrecken sowie Geradeausfahrt oder kurvenreiche Strecken verändern den Energiebedarf des Hauptverbrauchers. Durch die Variation des Energiebedarfs des Hauptverbrauchers verändert sich auch die Energiemenge, welche zur Versorgung der Zusatzverbraucher zur Verfügung steht, welche demzufolge in unterschiedlichen Modi betrieben werden.
In einer Weiterbildung werden bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher Verkehrsbedingungen auf der ausgewählten Fahrtroute berücksichtigt. Im Stand des Kraftfahrzeuges, beispielsweise in einem Stau, benötigen nur die Zusatzverbraucher Energie, während für den Hauptverbraucher keine Energie erforderlich ist. Somit wird Energie verbraucht, ohne dass dem gewünschten Ziel näher gekommen wird. Durch ein Energiemanagement des Kraftfahrzeuges wird die Energiebilanz des Energiespeichers in diesem Zustand bewertet und die zur Verfügung stehende Energie nach vorgegebenen Prioritäten auf die einzelnen Zusatzverbraucher verteilt.
In einer Variante wird bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher ein Fahrzeugzustand berücksichtigt. Dazu gehört die Beladung des Kraftfahrzeuges genauso wie gespeicherte Informationen über den Fahrstil des Fahrers. Diese Informationen beeinflussen den Energiebedarf zum Antrieb des Kraftfahrzeuges und führen zu einer detaillierten Abschätzung der erforderlichen Energie, welche zur Erreichung eines gewünschten Zieles notwendig ist.
Vorteilhafterweise wird in Abhängigkeit von der Fahrtroute und/oder den Umgebungsbedingungen der Fahrstrecke und/oder den Verkehrsbedingungen auf der Fahrtroute und/oder dem Fahrzeugzustand die Energieversorgung des mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers reduziert oder ganz ausgeschaltet. Durch die Verringerung der Energieversorgung der elektrischen Zusatzverbraucher werden diese in einen energieärmeren Betriebsmodus geschaltet, weshalb mehr Energie zur Erreichung des Fahrzieles zur Verfügung steht. Damit wird aber sichergestellt, dass trotz weniger Energie, welche für die elektrischen Zusatzverbraucher zur Verfügung steht, die meisten gewünschten Zusatzverbraucher weiter betrieben werden können.
In einer Variante erfolgt die Abschätzung, welcher Energiebedarf für den Antrieb des Kraftfahrzeuges und welcher Energiebedarf zur Versorgung mindestens eines elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers zur Verfügung steht, insbesondere kontinuierlich oder in festen zeitlichen Abständen. Dadurch wird gewährleistet, dass auf eine sich ändernde Fahrtroute durch Umleitungen und/oder wechselnde Verkehrsbedingungen durch das Verkehrsaufkommen jederzeit reagiert werden kann und der aktuelle Energiebedarf mit der im Energiespeicher vorhandenen Energiereserve abgeglichen werden kann.
In einer Ausführung werden bei der Bestimmung der Energieversorgung des mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers Fahrtroute, Umgebungsbedingungen der Fahrroute, Verkehrsbedingungen auf der Fahrtroute und der Fahrzeugzustand gewichtet. Durch die Zusammenschau aller Einflussgrößen lässt sich eine optimale Energieverteilung der verbleibenden Energieressourcen auf die elektrischen Zusatzverbraucher unter Abzug der für den Antrieb des Kraftfahrzeuges benötigten Energie erzielen.
In einer Ausgestaltung wird der Fahrer des Kraftfahrzeuges vor der Reduzierung der Energieversorgung für den mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher über die Entscheidung informiert. Dadurch erhält der Fahrer jederzeit einen Überblick darüber, ob mit der vorrätigen Energie bei der aktuellen Energieverteilung zwischen Haupt- und Zusatzverbraucher das gewünschte Fahrziel erreicht wird.
Vorteilhafterweise wird der Fahrer abgefragt, ob die Entscheidung über die Reduzierung der Energieversorgung aufrecht erhalten werden soll. Der Fahrer behält die Entscheidungsgewalt über die Abläufe in der Energieversorgung von Haupt- und Zusatzverbraucher und kann jederzeit in die Entscheidungen des Energiemanagementsystems eingreifen. Verbrauchen die Zusatzverbraucher aber zuviel Energie, so dass das Erreichen des vorgegebenen Ziels gefährdet ist, wird vor dem Abschalten des mindestens einen Zusatzverbrauchers der Fahrer informiert, so dass dieser darüber entscheiden kann, ob das Ziel erreicht werden oder der Zusatzverbraucher in Betrieb bleiben soll.
Ferner wird der Fahrer informiert, wenn das Fahrziel mit der ermittelten Energie nicht erreicht werden kann. Um ein Liegenbleiben des Fahrzeuges zu verhindern, wird der Fahrer dann eine Ladestation anfahren.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges, bei welchem die elektrische Maschine von einer Energiequelle gespeist wird, wobei mit der in der Energiequelle gespeicherten Energie ein vorgegebenes Fahrziel angefahren wird. Damit nur eine Energiequelle zur Versorgung der elektrischen Maschine und der elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher benötigt wird, sind Mittel vorhanden, welche die in der Energiequelle enthaltene Energie ermitteln und die ermittelte Energie auf mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher und mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher aufteilen, so dass dem elektrisch betriebenen Hauptverbraucher ausreichend Energie zur Erreichung des vorgegebenen Fahrzieles zur Verfügung steht, ohne dass zwischenzeitlich eine Ladestation angefahren werden muss. Es handelt sich dabei nicht nur um eine kostengünstige Lösung, sondern auch um eine konstruktiv einfache Variante, da keine weiteren Bauteile zur Versorgung der Zusatzverbraucher mit elektrischer Energie benötigt werden, da Haupt- und Nebenverbraucher aus nur einem Energiespeicher mit Energie versorgt werden.
In einer Ausgestaltung ist ein intelligentes Energiemanagementsystem mit der Energiequelle, einem Navigationssystem, einem Fahrerinformationssystem und mindestens einem elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher verbunden, deren Informationen und/oder Signale das intelligente Energiemanagementsystem auswertet und die Reduzierung der Energieversorgung der elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher bestimmt. Das intelligente Energiemanagementsystem verarbeitet die Eingangsdaten des Batteriemanagementsystems der Energiequelle, des Navigationssystems und des Verkehrsfunks sowie des Internets, eines Floating Car Data Endgerätes und/oder einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und trifft eine Entscheidung über die Energieversorgung der elektrischen Zusatzverbraucher, welche an das Fahrerinformationssystem, und somit an den Fahrer ausgegeben werden. Bei Zustimmung des Fahrers werden die elektrischen Zusatzverbraucher mit der von dem intelligenten Energiemanagementsystem bestimmten Energiemenge versorgt.
In einer Weiterbildung informiert das intelligente Energiemanagementsystem den Fahrer über das Fahrerinformationssystem über die Reduzierung der Energieversorgung. Dadurch erhält der Fahrer die Möglichkeit, über das Fahrerinformationssystem auf das intelligente Energiemanagementsystem zuzugreifen und dessen Entscheidungen zu bestätigen oder zu korrigieren. Durch diese Interaktion zwischen dem intelligenten Energiemanagementsystem und dem Fahrer wird erreicht, dass die Wünsche des Fahrers bei der Energieverteilung zwischen Haupt- und Zusatzverbrauchern des Kraftfahrzeuges ausreichend berücksichtigt werden.
Vorteilhafterweise ist der mindestens eine elektrisch betriebene Hauptverbraucher als Antrieb des Fahrzeuges und/oder als Sicherheitssystem des Fahrzeuges und der elektrisch betriebene Zusatzverbraucher als Komforteinrichtung, insbesondere Klimaanlage, Sitzheizung oder Radio, und/oder Assistenzeinrichtung, insbesondere Adaptive Cruise Control, ausgebildet.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll an Hand der in der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: Prinzipdarstellung eines Antriebes eines Kraftfahrzeuges mit einer elektrischen Maschine
2: Kommunikationsverbindungen eines intelligenten Energiemanagementsystems in einem Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb
Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines elektrischen Antriebes 1 in einem Kraftfahrzeug. Dabei dreht eine elektrische Maschine 2 eine Welle 3 des Antriebes 1, die mit einem Getriebe 4 verbunden ist. Das Getriebe 4 führt auf ein Differential 5, dass auf einer Antriebsachse 6 des Kraftfahrzeuges angeordnet ist und welches die von der elektrischen Maschine 2 bereitgestellte mechanische Energie gleichmäßig auf die beiden, an der Antriebsachse 6 des Kraftfahrzeuges befestigten Räder 7, 8 verteilt und somit das Kraftfahrzeug in eine Fahrbewegung versetzt. Die elektrische Maschine 2 ist über einen Pulswechselrichter 9 mit einer Batterie 10 verbunden und erhält von dieser die für den Antrieb notwendige Energie, wobei der Pulswechselrichter 9 im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine die Gleichspannung der Batterie 10 in eine Wechselspannung und im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 2 die von der elektrischen Maschine 2 bereitgestellte Wechselspannung in eine Gleichspannung zum Aufladen der Batterie 10 umwandelt. Der Pulswechselrichter 9 umfasst ein Steuergerät für die elektrische Maschine 2, mittels welchem der Betriebsmodus der elektrischen Maschine 2 eingestellt und gesteuert wird.
Darüber hinaus sind die Batterie 10 und der Pulswechselrichter 9 mit einem intelligenten Energiemanagementsystem 11 verbunden, welches ein Batteriemanagementsystem 12 umfasst. Das intelligente Energiemanagementsystem 11 ist mit verschiedenen elektrischen als Zusatzverbraucher dienenden Komfort- bzw. Assistenzeinrichtungen des Kraftfahrzeuges verbunden, von denen in der 1 stellvertretend nur die Klimaanlage 13 und die Adaptive Cruise Control 14 dargestellt sind.
Um die Energie, welche durch die Batterie 10 sowohl für den Antrieb der elektrischen Maschine 2 als auch für die elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14 bereitgestellt wird, so auf die elektrische Maschine 2 und die Zusatzverbraucher 13, 14 zu verteilen, dass die elektrische Maschine 2 ausreichend Energie erhält, um das vom Fahrer vorgegebene Fahrziel bis zum nächsten Ladezyklus zu erreichen, kommuniziert das intelligente Energiemanagementsystem 11 mit anderen Systemen des Kraftfahrzeuges, wie es in 2 dargestellt ist.
Einerseits ist das intelligente Energiemanagementsystem 11 mit einem Navigationssystem 15, einer digitalen Karte 16, einem Fahrzeugzustandssystem 17 und einem Rundfunkempfänger 18 verbunden, welcher über einen Verkehrsinformationsdienst (Traffic Message Channel – TMC) verfügt. Das Navigationssystem 15, die digitale Karte 16, das Fahrzeugzustandssystem 17 und der Verkehrsinformationsdienst 18 liefern an das intelligente Energiemanagementsystem 11 Eingangsinformationen, wie über die Fahrtroute, den Streckenverlauf, den Zustand der Straßen, die Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Niederschlag und die Verkehrssituation auf den Straßen. Darüber hinaus wird das intelligente Energiemanagementsystem 11 über den Beladungszustand des Fahrzeuges genauso informiert wie über den Fahrstil des Fahrers.
Das im intelligenten Energiemanagementsystem 11 enthaltene Batteriemanagementsystem 12 übermittelt dem intelligenten Energiemanagementsystem 11 Informationen über den aktuellen Zustand der Batterie 10 des Fahrzeuges und über das zukünftig zu erwartende elektrische Verhalten. Dazu gehören batterierelevante Größen wie der Ladezustand, der Alterungszustand und die Leistungsfähigkeit der Batterie 10.
Das intelligente Energiemanagementsystem 11 verarbeitet die Daten, die ihm vom Navigationssystem 15, der digitalen Karte 16, dem Fahrzeugzustandsinformationssystem 17, dem Verkehrsinformationsdienst 18 und dem Batteriemanagementsystem 12 zur Verfügung gestellt werden. Basierend auf diesen Informationen und der geplanten Fahrtroute des Kraftfahrzeuges schätzt das intelligente Energiemanagementsystem 11 die notwendige Energie, die zur Erreichung des vom Fahrer vorgegebenen Zieles für die elektrische Maschine 2 des Fahrzeuges notwendig ist, ohne das eine Ladestation angefahren werden muss. Entsprechend des geschätzten, zum Antrieb erforderlichen Energiebedarfs wird der Einsatz von energieintensiven Zusatzfunktionen, wie der Klimaanlage 13 und der Adaptive Cruise Control 14, bewertet und entsprechend einer in dem intelligenten Energiemanagementsystem 11 abgelegten Vorgabe priorisiert. Dabei wird die Zusatzfunktion auch dann berücksichtigt, wenn diese noch nicht zugeschaltet ist, die Fahrgewohnheiten des Fahrers aber darauf schließen lassen, dass er die Zusatzfunktion nutzt. Über die Klimaanlage 13 und die Adaptive Cruise Control 14 hinaus können aber auch andere elektrische Zusatzverbraucher, wie die elektrische Heizung, Standheizung, eine Sitzheizung, elektrische Fensterheber u. ä. von dem intelligenten Energiemanagementsystems 11 berücksichtigt werden.
Durch die Verarbeitung der vom Navigationssystem 15, der digitalen Karte 16, dem Fahrzeugzustandssystem 17, dem Verkehrsinformationsdienst 18 und dem Batteriemanagementsystem 12 zur Verfügung gestellten Daten trifft das intelligente Energiemanagementsystem 11 Entscheidungen über die Energieversorgung der elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14.
Darüber hinaus ist das intelligente Energiemanagementsystem 11 mit einem Fahrerinformationssystem 19 verbunden, über welches es mit dem Fahrer interagiert. So teilt das intelligente Energiemanagementsystem 11 dem Fahrer seine Entscheidungen über die Verteilung der nach Abzug der Antriebsenergie verbleibenden Restenergie für die elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14 mit, mit welchen das intelligente Energiemanagementsystem 11 ebenfalls verbunden ist. Der Fahrer erteilt dem intelligenten Energiemanagementsystem 11 über das Fahrerinformationssystem 19 seine Zustimmung oder gibt Änderungen ein, die das intelligente Energiemanagementsystem 11 berücksichtigen muss. Schlägt beispielweise das intelligente Energiemanagementsystem 11 vor, die Klimaanlage 13 auszuschalten, um die in der Batterie 10 verbleibende Energie ausschließlich für den Antrieb der elektrischen Maschine 2 zu benutzen, kann der Fahrer diese Entscheidung überstimmen und vor Erreichen des Fahrzieles eine Ladestation anfahren. Nach abgeschlossener Kommunikation mit dem Fahrer verteilt das intelligente Energiemanagementsystem 11 die verbleibende Energie auf die elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14 entsprechend der vom Fahrer gegebenen Zustimmung.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel eines Pendlers näher beschrieben, welcher mit einem, eine elektrische Maschine umfassenden Kraftfahrzeug morgens zur Arbeitsstätte und abends wieder nach Hause fährt.
Dabei wird davon ausgegangen, dass die Batterie 10 des Kraftfahrzeuges über Nacht aufgeladen wird.
Der Fahrer hat eine geplante Abfahrtszeit des Kraftfahrzeuges und eine gewünschte Innenraumtemperatur des Fahrzeuges festgelegt. Das intelligente Energiemanagementsystem 11 erhält von einem nicht weiter dargestellten Außentemperatursensor die Außentemperatur und von einem ebenfalls nicht dargestellten Innenraumtemperatursensor die Temperatur des Fahrzeuginnenraumes und berechnet den Zeitpunkt für den Beginn der Klimatisierung sowie ein Profil der Klimatisierung des Innenraumes des Kraftfahrzeuges. Da die Batterie 10 geladen ist und das Kraftfahrzeug noch mit der externen Stromversorgung verbunden ist, ist die Verwendung der Klimaanlage 13 energiemäßig unkritisch. Das intelligente Energiemanagementsystem 11 gibt die Energiezufuhr an die Klimaanlage 13 frei und der Innenraum des Kraftfahrzeuges wird klimatisiert. In dem berechneten Zeitraum vor der Abfahrt des Fahrzeuges beginnt die Klimaanlage 13 den Innenraum des Kraftfahrzeuges zu klimatisieren. Dies kann im Winter eine Erwärmung mit einer Standheizung darstellen, während im Sommer eine entsprechende Kühlung eingestellt wird.
Sobald der Fahrer die Batterie 10 von der externen Stromversorgung getrennt hat und seine Fahrt begonnen hat, lässt das intelligente Energiemanagementsystem 11 über das Fahrerinformationssystem 19 die geplante Fahrtroute ermitteln. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Fahrer eine gespeicherte Fahrstrecke bestätigt oder eine neue Fahrstrecke eingibt. Danach erfolgt eine Abfrage der Fahrtroute beim Navigationssystem 15.
Daraufhin schätzt das intelligente Energiemanagementsystem 11 den Energiebedarf für die Hauptfunktionen des Kraftfahrzeuges, wie die elektrische Maschine 2, die Sicherheitssysteme des Kraftfahrzeuges und die Beleuchtung. Auch der Energiebedarf der vom Fahrer eingeschalteten oder automatisch betriebenen elektrischen Zusatzverbraucher, wie Klimaanlage 13, Adaptive Cruise Control 14, Radio oder Sitzheizung, werden abgeschätzt. Dies erfolgt auf der Basis von gespeicherten Informationen wie Fahrzeugbeladung und der Streckenführung, wo insbesondere Steigungen und Gefällstrecken berücksichtigt werden. Weiterhin werden sich dynamisch ändernde Informationen der Verkehrsbedingungen wie Umleitungen oder Staus genauso abgefragt, wie Umweltbedingungen in Form von Regen oder Schnee. Der Energiebedarf wird bis zur Erreichung des geplanten nächsten Ladezyklus unter Berücksichtigung einer vom Fahrer definierten Reserve geschätzt.
Aus dieser Schätzung ergeben sich folgende Möglichkeiten:
Der in der Batterie 10 vorhandene Energievorrat reicht für die geplante Gesamtroute sowohl für die elektrische Maschine 2 als auch für die Versorgung der vom Fahrer eingestellten elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14. Der Fahrer wird über das Fahrerinformationssystem 19 darüber informiert. Unter einer Gesamtroute werden im Folgenden mehrere Streckenpunkte verstanden, an denen potentiell eine Unterbrechung der Fahrt möglich ist. Die Karte des Navigationsgerätes 15 enthält dann auch Informationen über Stromtankstellen, die als solche Streckenpunkte dienen.
In einer zweiten Alternative reicht der Energievorrat zwar für die geplante Gesamtroute jedoch nicht für die vom Fahrer eingestellten elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14. Auch darüber wird der Fahrer mittels des Fahrerinformationssystems 19 informiert. Gleichzeitig wird auf Grund einer vorliegenden Priorisierung die Energieversorgung der Klimaanlage 13 reduziert, während die Energieversorgung der Adaptive Cruise Control 14 weiter voll aufrecht erhalten wird.
In einer dritten Alternative reicht der Energievorrat nicht aus, um die elektrischen Zusatzaggregate zu versorgen. Auch bei einer ausschließlichen Energieversorgung der Hauptfunktionen des Kraftfahrzeuges wird das gewünschte Fahrziel, in dem vorliegenden Fall die Arbeitsstätte, nur erreicht, wenn vorher eine Ladestation angefahren wird. Auch darüber erfolgt eine Information an den Fahrer und die Energieversorgung der elektrischen Zusatzverbraucher 13, 14 wird durch das intelligente Energiemanagementsystem 11 reduziert.
In allen angeführten Fällen hat der Fahrer die Möglichkeit, die Vorgaben des intelligenten Energiemanagementsystems 11 zu überstimmen und weiterzufahren, bis die Batterie 10 leer ist. Während der Fahrt aktualisiert das intelligente Energiemanagementsystem 11 seine Kalkulationen kontinuierlich und informiert den Fahrer bei auftretenden Änderungen entsprechend.
Hat der Fahrer sein Zwischenziel, die Arbeitsstätte erreicht, lässt sich das intelligente Energiemanagementsystem 11 die für die Rückfahrt geplante Fahrstrecke durch den Fahrer noch einmal bestätigen.
Kurz vor Beginn der Rückfahrt startet der Fahrer über eine Fernbedienung die Klimatisierung, zum Beispiel die Standheizung des Fahrzeuges. Basierend auf der zuvor bestätigten Fahrtroute für die Rückfahrt schätzt das intelligente Energiemanagementsystem 11 den Energiebedarf für die Hauptfunktionen des Kraftfahrzeuges wie den elektrischen Antrieb, Sicherheitssysteme und Beleuchtung, genauso wie für die elektrischen Zusatzverbraucher wie Klimaanlage 13, Adaptive Cruise Control 14 und das Radio auf der Basis der gespeicherten Daten wie Fahrzeugbeladung und Streckenführung. Auch die dynamischen Informationen wie Verkehrsbedingungen und Umweltbedingungen werden in die Betrachtungen mit einbezogen. Unter diesen Eingangsinformationen entscheidet das intelligente Energiemanagementsystem 11, ob bei einer frühzeitigen Aktivierung der Klimaanlage 13 das eingegebene Fahrziel noch erreicht werden kann. Gegebenenfalls wird auf Grund der Bewertung durch das intelligente Energiemanagementsystem 11 die frühzeitige Aktivierung der Klimaanlage 13 unterbunden.
Das intelligente Energiemanagementsystem 11 schätzt in jedem Fall den Energiebedarf für die noch geplante Fahrtroute bis zum nächsten geplanten Ladezyklus. Entsprechend des geschätzten erforderlichen Energiebedarfs wird der Einsatz energieintensiver elektrischer Zusatzverbraucher geprüft und gegebenenfalls verworfen bzw. dem Fahrer entsprechend transparent mitgeteilt, so dass der Fahrer über eine weitere Versorgung der Zusatzverbraucher 13, 14 mit Energie entscheiden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/033839 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges, bei welchem die elektrische Maschine (2) von mindestens einer Energiequelle (10) gespeist wird, wobei mit der in der Energiequelle (10) gespeicherten Energie ein vorgegebenes Fahrziel angefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Energiequelle (10) enthaltene Energie ermittelt wird und die ermittelte Energie auf mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) aufgeteilt wird, so dass dem mindestens einem elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) ausreichend Energie zur Erreichung des vorgegebenen Fahrzieles zur Verfügung steht.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einem elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) der geschätzte Energiebedarf für eine gewählte Fahrtroute zum vorgegebenen Fahrziel berücksichtigt wird, wobei insbesondere eine verfügbaren Restenergie in Abhängigkeit von der gewählten Fahrtroute für den Zusatzverbraucher (13, 14) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) die Umgebungsbedingungen der ausgewählten Fahrtroute berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) Verkehrsbedingungen auf der ausgewählten Fahrtroute berücksichtigt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verteilung der Energie zwischen dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und dem mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) ein Fahrzeugzustand berücksichtigt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Fahrtroute und/oder den Umgebungsbedingungen der Fahrtroute und/oder den Verkehrbedingungen auf der Fahrtroute und/oder dem Fahrzeugzustand die Energieversorgung des mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers (13, 14) reduziert oder ganz ausgeschaltet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Abschätzung, welcher Energiebedarf für den Antrieb des Kraftfahrzeuges und welcher Energiebedarf zur Versorgung des mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers zur Verfügung steht, insbesondere kontinuierlich oder in festen, zeitlichen Abständen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Energieversorgung des mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers (13, 14) Fahrtroute, Umgebungsbedingungen der Fahrtroute, Verkehrbedingungen auf der Fahrtroute und der Fahrzeugzustand gewichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges vor der Reduzierung der Energieversorgung für mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) über die Entscheidung informiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer abgefragt wird, ob die Entscheidung über die Reduzierung der Energieversorgung des Zusatzverbrauchers aufrechterhalten werden soll.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer informiert wird, wenn das Fahrziel mit der ermittelten Energie nicht erreicht wird.
Vorrichtung zur optimalen Nutzung der Energie eines mit einer elektrischen Maschine angetriebenen Kraftfahrzeuges, bei welchem die elektrische Maschine (2) von einer Energiequelle (10) gespeist wird, wobei mit der in der Energiequelle (10) gespeicherten Energie ein vorgegebenes Fahrziel angefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (11) vorhanden sind, welche die in der Energiequelle (10) enthaltene Energie ermitteln und die ermittelte Energie auf mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) und mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) aufteilen, so dass dem mindestens einen elektrisch betriebenen Hauptverbraucher (2) ausreichend Energie zur Erreichung des vorgegebenen Fahrzieles zur Verfügung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein intelligentes Energiemanagementsystem (11) mit der Energiequelle (10), einem Navigationssystem (15), einem Fahrerinformationssystem (19) und mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbraucher (13, 14) verbunden ist, deren Informationen und/oder Signale das intelligente Energiemanagementsystem (11) auswertet und die Reduzierung der Energieversorgung des mindestens einen elektrisch betriebenen Zusatzverbrauchers (13, 14) festlegt.
Vorrichtung nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass das intelligente Energiemanagementsystem (11) den Fahrer über das Fahrerinformationssystem (19) über die Entscheidung zur Reduzierung der Energieversorgung informiert, wobei insbesondere der Fahrer die Entscheidung des Fahrerinformationssystems (19) überstimmen kann.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14 dadurch gekennzeichnet, das der mindestens eine elektrisch betriebene Hauptverbraucher (2) als Antrieb des Fahrzeuges und/oder als Sicherheitssystem des Fahrzeuges ausgebildet ist.