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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für ein dynamisches Energiemanagement in einem Kraftfahrzeug und ein diesbezügliches System und Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge verfügen über eine weiterhin zunehmende Anzahl an elektrischen Verbrauchern. Dies gilt sowohl für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren als auch für Kraftfahrzeuge, die von elektrischen Antriebsmaschinen fortbewegt werden, sogenannte Elektromobile beziehungsweise Elektrofahrzeuge, und auch für Hybridfahrzeuge.
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Um die vielen elektrischen Verbraucher in Kraftfahrzeugen wirksamen mit elektrischer Energie versorgen zu können, wird ein wirksames Energiemanagement wichtig, um das Bordnetz des Kraftfahrzeuges nicht zu überlasten.
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Eine gängige Methode ist dabei die Nutzung einer statischen Prioritätensteuerung für die elektrischen Verbraucher.
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Eine weitere Methode ist eine Methode, welche den Verbrauchern ihre benötigte Energie statisch nach Angebot und Nachfrage bereitstellt.
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Daher wäre es wünschenswert eine Möglichkeit bereitzustellen, welche ein Energiemanagement für ein Bordnetz im Kraftfahrzeug ermöglicht, das die jeweils vorhandene elektrische Energie bestmöglich den Verbrauchern bereitstellt und Energieengpässe vermeiden beziehungsweise bestmöglich selbst regeln kann.
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Es ist Ziel der Erfindung eine Möglichkeit vorzuschlagen, welche zumindest einen Teil der im Stand der Technik bekannten Nachteile vermeidet oder zumindest vermindert.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, mittels eines Verfahrens gemäß dem Hauptanspruch, sowie mittels eines Systems gemäß einem nebengeordneten Anspruch.
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Der Gegenstand des Hauptanspruches betrifft dabei ein Verfahren für ein dynamisches Energiemanagement in einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine elektrische Energiequelle und elektrische Verbraucher aufweist. Dabei weist das Verfahren auf: Ermitteln einer maximal abgebbaren Leistung der elektrischen Energiequelle. Ermitteln einer aktuell bereitgestellten Leistung der elektrischen Energiequelle an elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeuges. Prädiktieren einer zu einem künftigen Zeitpunkt eintretenden Fahrzeugsituation. Prädiktieren einer zu dem künftigen Zeitpunkt benötigten Leistung für die elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeuges, basierend auf der prädiktierten eintretenden Fahrzeugsituation. Ermitteln, ob die elektrische Energiequelle die für den künftigen Zeitpunkt benötigte Leistung abgeben kann, basierend auf der benötigten Leistung, der aktuell bereitgestellten Leistung und der maximal abgebbaren Leistung. Und falls die elektrische Energiequelle die für den künftigen Zeitpunkt benötigte Leistung nicht abgeben kann, weist das Verfahren ferner auf: Ermitteln eines Leistungsdefizites der elektrischen Energiequelle, basierend auf der benötigten Leistung, der aktuell bereitgestellten Leistung und der maximal abgebbaren Leistung. Ermitteln von abzuschaltenden Leistungsverbrauchern des Kraftfahrzeuges, derart, dass die Leistungssumme der abzuschaltenden Leistungsverbraucher dazu geeignet ist, das Leistungsdefizit zumindest teilweise auszugleichen. Abschalten der ermittelten abzuschaltenden Leistungsverbraucher. Und bereitstellen der benötigten Leistung.
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Die Verfahrensschritte können dabei automatisiert ausgeführt werden.
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Eine elektrische Energiequelle im Sinne der Erfindung kann dabei eine Vorrichtung oder auch eine Vorrichtungsmatrix sein, welche dem Kraftfahrzeug benötigte elektrische Energie zuführen kann. Insbesondere kann die elektrische Energiequelle eine aktive und/oder eine passive elektrische Energiequelle aufweisen. Dabei meint eine passive elektrische Energiequelle einen Energiespeicher. Solch ein Energiespeicher kann im Falle eines Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug eine Fahrzeugbatterie, wie beispielsweise eine Hochvoltbatterie sein. Auch können eine Mehrzahl an Fahrzeugbatterien miteinander verbunden sein, derart, dass sie wie eine einzige Fahrzeugbatterie fungieren. Die Mehrzahl an Fahrzeugbatterien kann auch in einer entsprechenden Matrix angeordnet sein, um als eine Fahrzeugbatterie fungieren zu können. Eine aktive elektrische Energiequelle kann dabei eine Energiequelle sein, die ihre abgebbare elektrische Energie selbst generiert. Ein Beispiel für solch eine aktive elektrische Energiequelle kann eine Brennstoffzelle oder auch eine Anordnung von Brennstoffzellen sein, die gemeinsam als eine Brennstoffzelle fungieren. In beiden Fällen können solche elektrische Energiequellen nur eine endliche maximale elektrische Leistung bereitstellen. Auch können Sie somit auch lediglich eine endliche maximale Energie pro Stunde bereitstellen.
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Ein elektrischer Verbraucher im Sinne der Erfindung kann dabei eine Vorrichtung des Kraftfahrzeuges sein, welcher eine elektrische Leistung und somit eine elektrische Energie benötigt, um ordnungsgemäß funktionieren zu können. Beispiele für solche elektrischen Verbraucher können Steuergeräte, Heizungen, Klimaanlagen, Entertainmentsystem, elektrische Antriebe und dergleichen sein.
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Eine Leistung im Sinne der Erfindung, meint dabei eine elektrische Leistung.
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Eine Prädiktieren im Sinne der Erfindung, kann dabei ein Vorhersagen einer Situation beziehungsweise eines Ereignisses, eines Zeitpunktes, einer abzugebenden elektrischen Leistung und elektrischen Energie sein.
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Ein künftiger Zeitpunkt im Sinne der Erfindung, kann dabei ein Zeitpunkt sein, der lediglich wenige Sekunden in der Zukunft liegt. Bevorzugt kann dies ein Zeitpunkt sein, der innerhalb von 120 Sekunden eintreten wird. Besonders bevorzugt liegt der künftige Zeitpunkt nicht länger als 60 Sekunden in der Zukunft. Insbesondere liegt der künftige Zeitpunkt nicht länger als 10 Sekunden in der Zukunft.
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Eine Fahrzeugsituation im Sinne der Erfindung meint dabei, dass sich ein aktueller Fahrzeugzustand signifikant ändern wird, in Bezug auf einen elektrischen Leistungsbedarf beziehungsweise einen elektrischen Energiebedarf.
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Dabei kann das Prognostizieren des zukünftigen Zeitpunktes dadurch erfolgen, dass Sensorinformationen des Kraftfahrzeuges ausgewertet werden, und dabei die Auswertung ergibt, dass eine Änderung der Fahrzeugsituation zu einem künftigen Zeitpunkt eintreten wird. Solch eine Fahrzeugsituation kann beispielsweise eine stark erhöhte Leistungszufuhr an eine elektrische Vorrichtung oder für eine Fahrzeugfunktion sein, beispielsweise im Fall eines sich abzeichnenden starken Bremsmanövers, bei dem ein Einsatz eines elektronischen Stabilitätssystems prognostiziert wird, eine erhöhte Zufuhr an entsprechende Steuervorrichtungen des Kraftfahrzeuges, zur elektronischen Stabilitätskontrolle einer prognostizierten Kurvenfahrt. Solch eine Prognose kann dadurch erfolgen, dass beispielsweise eine optische Sensorvorrichtung beziehungsweise ein optisches Sensorsystem eine vorausliegende Kurve detektiert, die aktuelle Geschwindigkeit als zu hoch für eine sichere Kurvenfahrt im aktuellen Fahrbetrieb eingestuft wird und kein entsprechendes Bremsmanöver registriert wird. Dadurch kann also beispielsweise die Prognose erfolgen, dass das Kraftfahrzeug die Kurve zu einem bestimmten künftigen Zeitpunkt erreichen wird, und die entsprechenden Fahrerassistenzsysteme, die benötigt werden, um den Fahrer anschließend sicher durch die Kurve zu führen, einen entsprechend erhöhten Leistungsbedarf beziehungsweise Energiebedarf haben werden.
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Der erhöhte Leistungsbedarf kann dabei beispielsweise mittels Expertenwissen situativ in einer Datenbank bereitgestellt werden. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der erhöhte Leistungsbedarf nicht ohne weiteres durch einen Computer kalkulierbar ist. Eine weitere Möglichkeit kann dabei sein, dass ein entsprechend lernfähiger Algorithmus in einem Computer verwendet wird, um den erhöhten Leistungsbedarf auf lange Sicht präziser abschätzen zu können.
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Ein Leistungsdefizit im Sinne der Erfindung meint dabei, in dem Fall, dass eine zum künftigen Zeitpunkt angeforderte prognostizierte erhöhte Leistung von der elektrischen Energiequelle prognostiziert nicht ausreichend bereit gestellt werden kann, jene Differenz, zwischen der zum künftigen Zeitpunkt prognostiziert benötigten Leistung und der prognostiziert von der elektrischen Energiequelle zum künftigen Zeitpunkt abgebbaren Leistung.
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Bei der benötigten Leistung kann es sich um eine Peakleistung handeln.
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Durch das Feststellen des Leistungsdefizites und einem entsprechenden Abschalten von elektrischen Verbrauchern kann eine situativ bestmögliche Betriebsstrategie für das Energiemanagement vorliegen.
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Dabei kann es möglich sein, dass das Leistungsdefizit nicht vollständig ausgeglichen wird beziehungsweise ausgeglichen werden kann. Vorzugsweise kann das Leistungsdefizit durch das entsprechende Abschalten von elektrischen Verbrauchern ausgeglichen werden.
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Ein abzuschaltender Leistungsverbraucher im Sinne der Erfindung, kann dabei einen elektrischen Verbraucher meinen, der elektrisch abgeschaltet werden kann, damit er keine Leistung mehr benötigt. Somit ist also ein elektrischer Verbraucher gemeint, der stromlos geschaltet werden kann.
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Das Abschalten eines abzuschaltenden Leistungsverbrauchers erfolgt für den künftigen Zeitpunkt.
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Dabei kann das Abschalten eines abzuschaltenden Leistungsverbrauchers zu einem Zeitpunkt vor dem künftigen Zeitpunkt erfolgen. Besonders in Fällen, bei denen die prädiktierte Fahrzeugsituation nicht kritisch ist, im Sinne einer Gefahr für das Kraftfahrzeug und/oder einen Insassen des Kraftfahrzeuges und/oder eine sich außerhalb des Kraftfahrzeuges befindlichen Person, kann das Abschalten eines abzuschaltenden Leistungsverbrauchers zu einem Zeitpunkt vor dem künftigen Zeitpunkt erfolgen. In solchen Fällen kann das Abschalten eines abzuschaltenden Leistungsverbrauchers zu einem Zeitpunkt nach dem künftigen Zeitpunkt erfolgen. In Fällen, bei denen die prädiktierte Fahrzeugsituation kritisch ist beziehungsweise kritisch werden kann, kann das Abschalten des abzuschaltenden Leistungsverbrauchers zum künftigen Zeitpunkt erfolgen. Zum zukünftigen Zeitpunkt kann dabei eine geringe zeitliche Abweichung meinen, so dass das Abschalten eines abzuschaltenden Leistungsverbrauchers auch kurz vor oder kurz nach dem künftigen Zeitpunkt erfolgen. Eine Zeit kurz vor oder kurz nach dem künftigen Zeitpunkt kann dabei eine geringe zeitliche Abweichung von bis zu 50% von der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt der Prädiktion des künftigen Zeitpunktes bis zum prädiktierten künftigen Zeitpunkt aufweisen. Vorzugsweise weist die zeitliche Abweichung bis zu 25% dieser Zeitspanne auf. Besonders bevorzugt weist die zeitliche Abweichung bis zu 10% dieser Zeitspanne auf.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass vorausschauendes Energiemanagement bereit gestellt werden kann, um den erhöhten Leistungsanforderungen, bedingt durch eine immer fortschreitende Zunahme an elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug, gerecht werden zu können, um das Bordnetz des Kraftfahrzeuges nicht zu überfordern.
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Der Gegenstand eines nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein System für ein dynamisches Energiemanagement in einem Kraftfahrzeug, das System aufweisend: Eine elektrische Energiequelle. Eine Überwachungsvorrichtung, zur Leistungsüberwachung der elektrischen Energiequelle. Eine Mehrzahl an elektrischen Verbrauchern. Eine weitere Überwachungsvorrichtung, zur Leistungsaufnahmeüberwachung der elektrischen Verbraucher. Eine Steuerungsvorrichtung, zur Steuerung der elektrischen Verbraucher. Ein Prädiktionsmittel, zum Prädiktieren einer zu einem künftigen Zeitpunkt eintretenden Fahrzeugsituation. Und ein weiteres Prädiktionsmittel, zum Prädiktieren einer zu dem künftigen Zeitpunkt benötigten Leistung für die elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeuges, basierend auf der prädiktierten eintretenden Fahrzeugsituation. Und dabei ist das System dazu eingerichtet, irgendein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass ein vorausschauendes Energiemanagementsystem bereit gestellt werden kann, um den erhöhten Leistungsanforderungen, bedingt durch eine immer fortschreitende Zunahme an elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug, gerecht werden zu können, um das Bordnetz des Kraftfahrzeuges nicht zu überfordern.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße System auch als Nachrüst-Kit in bereits im Feld, also auf dem Markt, befindlichen Kraftfahrzeugen, einsetzbar sein kann.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine elektrische Energiequelle, elektrische Verbraucher und irgendein erfindungsgemäßes System, wobei das erfindungsgemäße System nach irgendeinem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass ein Kraftfahrzeug mit einem vorausschauenden Energiemanagementsystem bereit gestellt werden kann, um den erhöhten Leistungsanforderungen, bedingt durch eine immer fortschreitende Zunahme an elektrischen Verbrauchern im Kraftfahrzeug, gerecht werden zu können, um das Bordnetz des Kraftfahrzeuges nicht zu überfordern.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei ein Computerprogrammprodukt für irgendein erfindungsgemäßes System, wobei das System nach irgendeinem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren besonders effizient automatisiert ausgeführt werden kann.
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Der Gegenstand eines weiteren nebengeordneten Anspruches betrifft dabei einen Datenträger aufweisend ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt.
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Durch die erfindungsgemäße Lehre wird der Vorteil erreicht, dass das Verfahren besonders effizient auf die das Verfahren ausführenden Vorrichtungen, Systeme und/oder Kraftfahrzeuge verteilt beziehungsweise vorgehalten werden kann.
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Bevor nachfolgend Ausgestaltungen der Erfindung eingehender beschrieben werden, ist zunächst festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Komponenten oder die beschriebenen Verfahrensschritte beschränkt ist. Weiterhin stellt auch die verwendete Terminologie keine Einschränkung dar, sondern hat lediglich beispielhaften Charakter. Soweit in der Beschreibung und den Ansprüchen der Singular verwendet wird ist dabei jeweils der Plural mit umfasst, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt. Etwaige Verfahrensschritte können, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt, automatisiert ausgeführt werden. Entsprechende Verfahrensabschnitte können zu entsprechenden Vorrichtungseigenschaften führen und umgekehrt, so dass, sofern der Kontext dies nicht explizit ausschließt, ein Wechsel eines Verfahrensmerkmales in ein Vorrichtungsmerkmal ermöglicht wird und umgekehrt.
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Nachfolgend werden weitere exemplarische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
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Entsprechend einer ersten exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf: Ermitteln einer maximal abgebbaren Energie der elektrischen Energiequelle unter Berücksichtigung eines nicht zu unterschreitenden Restenergiewertes der elektrischen Energiequelle. Ermitteln einer aktuell vorhandenen Energie der elektrischen Energiequelle. Prädiktieren einer für einen künftigen Zeitraum benötigten Energie für die elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeuges, basierend auf der prädiktierten eintretenden Fahrzeugsituation, wobei der künftige Zeitraum mit dem künftigen Zeitpunkt beginnt. Ermitteln, ob die elektrische Energiequelle die für den künftigen Zeitraum benötigte Energie abgeben kann, basierend auf der benötigten Energie und der aktuell vorhandenen Energie. Und falls die elektrische Energiequelle die für den künftigen Zeitraum benötigte Energie nicht abgeben kann: Ermitteln eines Energiedefizites der elektrischen Energiequelle, basierend auf der benötigten Energie und der aktuell vorhandenen Energie. Ermitteln von abzuschaltenden Energieverbrauchern des Kraftfahrzeuges, derart, dass die Energiesumme der abzuschaltenden Energieverbraucher bis zum Erreichen des künftigen Zeitpunktes dazu geeignet ist, das Energiedefizit zumindest teilweise auszugleichen. Abschalten der ermittelten abzuschaltenden Energieerbraucher. Und bereitstellen der benötigten Energie für den künftigen Zeitraum.
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Eine Energie im Sinne der Erfindung meint dabei eine elektrische Energie.
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Die auf die Energie bezogenen Merkmale, sind dabei analog wie die entsprechenden auf die Leistung bezogenen Merkmale zu verstehen. Somit meint also beispielsweise ein Energiedefizit ein elektrisches Energiedefizit, welches analog zu dem Leistungsdefizit verstanden wird.
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Dabei kann es möglich sein, dass das Energiedefizit nicht vollständig ausgeglichen wird beziehungsweise ausgeglichen werden kann. Vorzugsweise kann das Energiedefizit durch das entsprechende Abschalten von elektrischen Verbrauchern ausgeglichen werden.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das dynamische Energiemanagement weiter verbessert werden kann, indem nicht nur eine momentane elektrische Leistung zu dem künftigen Zeitpunkt situativ prädiktiert betrachtet wird, sondern diese Leistung über eine Zeitspanne, beginnend mit dem künftigen Zeitpunkt, betrachtet werden kann, somit also nicht lediglich die elektrische Leistung sondern auch die elektrische Energie berücksichtigt wird. Dadurch kann ein noch zuverlässigeres Energiemanagement bereitgestellt werden.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass das Ermitteln von abzuschaltenden Energieverbrauchern des Kraftfahrzeuges, unter einer Einbeziehung der ermittelten künftig abzuschaltenden Leistungsverbraucher erfolgt.
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Dies kann daher sinnvoll sein, da elektrische Verbraucher die aufgrund des Leistungsdefizits abgeschaltet werden sollen, auch zu einem Verringern des Energiedefizits beitragen beziehungsweise nach ihrem elektrischen Abschalten dazu beitragen werden.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass bereits ermittelte abschaltbare Verbraucher berücksichtig werden, so dass nicht zu viele elektrische Verbraucher abgeschaltet werden müssen.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass das Ermitteln von abzuschaltenden Leistungsverbrauchern derart erfolgt, dass zunächst kurzzeitig abschaltbare Verbraucher als abzuschaltende Leistungsverbraucher vorgesehen werden. Und falls deren Leistungssumme nicht ausreicht, um das Leistungsdefizit auszugleichen, werden dann erst zusätzliche abschaltbare Verbraucher als abzuschaltende Leistungsverbraucher vorgesehen.
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Ein kurzzeitig abschaltbarer Verbraucher im Sinne der Erfindung kann dabei ein zum künftigen Zeitpunkt und/oder auch bereits aktuellen Zeitpunkt nicht unmittelbar benötigter elektrischer Verbraucher sein. Bevorzugt kann dies ein Verbraucher sein, der ohne Zufuhr von elektrischer Energie seinen Betriebszustand lediglich träge ändert, also derart, dass ohne oder ohne wesentliche Auswirkung des Verhaltens dieser Verbraucher kurzzeitig abschaltbar ist. Ein mögliches Beispiel für solch einen kurzzeitig abschaltbaren Verbraucher kann eine Sitzheizung sein.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass dadurch ein Energiemanagement bereitgestellt werden kann, welches im Falle eines prognostizierten Leistungsdefizites beziehungsweise Energiedefizites von einem Fahrzeugnutzer als weniger einschränkend wahrgenommen wird.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf: Ermitteln einer Anzahl an im Kraftfahrzeug befindlichen Personen. Ermitteln eines Nutzerleistungsverbrauches einer jeden Person, wobei die Ermittlung des Nutzerleistungsverbrauches basierend auf denjenigen elektrischen Verbrauchern erfolgt, die jeweils der entsprechenden Person zugeordnet sind. Bereitstellen einer Nutzerverhaltensgruppe aufweisend ein erstes Nutzerverhalten und ein weiteres Nutzerverhalten, wobei jedes Nutzerverhalten der Nutzerverhaltensgruppe einen Leistungsverbrauchbereich aufweist. Und eingruppieren der Personen gemäß ihrem Nutzerverhalten in die Nutzerverhaltensgruppe. Und dabei erfolgt das Ermitteln von abzuschaltenden Energieverbrauchern des Kraftfahrzeuges, unter einer Einbeziehung der Eingruppierungen der Personen in die Nutzerverhaltensgruppe.
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Ferner kann auch eine Häufigkeit einer Änderung der Nutzerverbrauchsgruppe eines Fahrzeuginsassen berücksichtigt werden.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass abzuschaltende elektrische Verbraucher besser ermittelt werden können, unter Berücksichtigung der Wahrnehmbarkeit beziehungsweise der Nichtwahrnehmbarkeit des Abschaltens der entsprechenden Verbraucher.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass ein noch präziser dynamisch funktionierendes Energiemanagement bereitgestellt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass das Prädiktieren der zu dem künftigen Zeitpunkt eintretenden Fahrzeugsituation wahrscheinlichkeitsbehaftet erfolgt, unter Berücksichtigung einer Relevanzschwelle. Und das Prädiktieren der zu dem künftigen Zeitpunkt benötigten Leistung und/oder das Prädiktieren der für den künftigen Zeitraum benötigten Energie erfolgt wahrscheinlichkeitsbehaftet erfolgt, unter Berücksichtigung der entsprechenden weiteren Relevanzschwelle.
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Eine Relevanzschwelle im Sinne der Erfindung kann dabei meinen, dass eine Prognose nur berücksichtigt wird, falls ihre Eintrittswahrscheinlichkeit einen Schwellwert überschreitet, somit die Eintrittswahrscheinlichkeit der Prognose als relevant eingestuft wird.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass ein noch zuverlässigeres dynamisches Energiemanagement bereitgestellt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner ein Modifizieren der für den künftigen Zeitraum benötigten Energie auf, falls die aktuell vorhandene Energie der elektrischen Quelle von einem festgelegten Sollenergiebereich der elektrischen Energiequelle abweicht. Dabei ist der festgelegte Sollenergiebereich der elektrischen Energiequelle abhängig von technischen Parametern der elektrischen Energiequelle. Und dabei erfolgt das Modifizieren der für den künftigen Zeitraum benötigten Energie derart, dass sich zum Ende des künftigen Zeitraumes die aktuell vorhandene Energie der elektrischen Energiequelle innerhalb des Sollenergiebereiches befindet.
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Technische Parameter der elektrischen Energiequelle im Sinne der Erfindung können dabei den physikalischen beziehungsweise technischen Aufbau beziehungsweise die Konstruktion der elektrischen Energiequelle berücksichtigen. Beispiele dafür können die zur Verwendung der Energiespeicherung verwendeten Materialien sein.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass der konkrete verwendete elektrische Energiespeicher und dessen tatsächliche physikalische Leistungsfähigkeit für das Energiemanagement berücksichtigt werden kann. Dadurch kann ein noch zuverlässigeres dynamisches Energiemanagement bereitgestellt werden.
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Entsprechend einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung weist das Verfahren ferner auf, dass der festgelegte Sollenergiebereich der elektrischen Energiequelle ferner einen Fahrzeugnutzerwunsch berücksichtigt, insbesondere mittels eines entsprechenden Aufschlages beziehungsweise Abschlages auf denjenigen Sollenergiebereich, welcher sich aufgrund der technischen Parameter der elektrischen Energiequelle ergibt.
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Beispielsweise kann somit berücksichtigt werden, ob ein Fahrzeugnutzer eher sparsamer bezüglich seines Energieverbrauches unterwegs sein möchte, da er beispielsweise mehr Wert auf eine bessere Wiederaufladung des elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeuges Wert legt. Dahingegen kann einem anderen Fahrzeugnutzer die bessere Wiederaufladung nicht so wichtig sein, wie eine schnelle Beschleunigungsfähigkeit seinen Kraftfahrzeuges, beispielsweise weil er nur einen kurzen Weg zurücklegen möchte, bis er die elektrische Energiequelle des Kraftfahrzeuges wieder länger aufladen möchte.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass ein individuelles Nutzungsverhalten eines Fahrzeugnutzers bei dem Energiemanagement berücksichtigt werden kann. Dadurch kann der Komfort des dynamischen Energiemanagements für den Fahrzeugnutzer weiter verbessert werden.
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Die Erfindung erlaubt es somit, sich ändernde Fahrzeugzustände bezüglich der benötigten elektrischen Energie zu prognostizieren und die elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeuges zur Verfügung gestellte elektrische Leistung beziehungsweise elektrische Energie ebenfalls prognostizieren und dynamisch managen beziehungsweise zur Verfügung stellen zu können. Dies kann situativ individuell erfolgen und die Art beziehungsweise funktionsweise der elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeuges berücksichtigen, genauso wie eine individuelle Nutzung des Kraftfahrzeuges und/oder dessen elektrischer Verbraucher durch Nutzer des Kraftfahrzeuges. Dadurch kann ein Energiemanagement für das Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, bei dem besser vermieden werden kann, dass das Bordnetz des Fahrzeuges überlastet wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend eingehender an Hand der Figuren erläutert werden. In diesen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung;
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5 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung; und
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6 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens für ein dynamisches Energiemanagement in einem Kraftfahrzeug 100. Dabei weist das Kraftfahrzeug 100 eine elektrische Energiequelle 110 und elektrische Verbraucher 120 auf. das Verfahren weist dabei auf: Ermitteln 10 einer maximal abgebbaren Leistung Pmax der elektrischen Energiequelle 110. Ermitteln 20 einer aktuell bereitgestellten Leistung PaktV der elektrischen Energiequelle 110 an die elektrischen Verbraucher 120 des Kraftfahrzeuges 100. Prädiktieren 30 einer zu einem künftigen Zeitpunkt t eintretenden Fahrzeugsituation 31. Prädiktieren 40 einer zu dem künftigen Zeitpunkt t benötigten Leistung PtV für die elektrischen Verbraucher 120 des Kraftfahrzeuges 100, basierend auf der prädiktierten 30 eintretenden Fahrzeugsituation 31. Ermitteln 50, ob die elektrische Energiequelle 110 die für den künftigen Zeitpunkt t benötigte Leistung PtV abgeben kann, basierend auf der benötigten Leistung PtV, der aktuell bereitgestellten Leistung PaktV und der maximal abgebbaren Leistung Pmax. Und falls die elektrische Energiequelle 110 die benötigte Leistung PtV nicht abgeben kann, weist das Verfahren ferner auf: Ermitteln 51 eines Leistungsdefizites Pdef der elektrischen Energiequelle 110, basierend auf der benötigten Leistung PtV, der aktuell bereitgestellten Leistung PaktV und der maximal abgebbaren Leistung Pmax. Ermitteln 52 von abzuschaltenden Leistungsverbrauchern 121 des Kraftfahrzeuges 100, derart, dass die Leistungssumme PtotV der abzuschaltenden Leistungsverbraucher 121 dazu geeignet ist, das Leistungsdefizit Pdef zumindest teilweise auszugleichen. Abschalten 53 der ermittelten abzuschaltenden Leistungsverbraucher 121. Und bereitstellen 54 der benötigten Leistung PtV.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 2 eine schematische Darstellung eines bezüglich der 1 weiterentwickelten Verfahrens. Das zuvor für 1 Gesagte, gilt daher auch für 2 fort.
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Der Übersichtlichkeit halber ist das Verfahren der 1 in 2 weggelassen worden.
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2 zeigt das Verfahren aus 1, wobei das Verfahren ferner aufweist: Ermitteln 15 einer maximal abgebbaren Energie Emax der elektrischen Energiequelle 110 unter Berücksichtigung eines nicht zu unterschreitenden Restenergiewertes Emin der elektrischen Energiequelle 110. Ermitteln 25 einer aktuell vorhandenen Energie Eakt der elektrischen Energiequelle 120. Prädiktieren 45 einer für einen künftigen Zeitraum Δt benötigten Energie EtV für die elektrischen Verbraucher 120 des Kraftfahrzeuges 100, basierend auf der prädiktierten eintretenden Fahrzeugsituation 31, wobei der künftige Zeitraum Δt mit dem künftigen Zeitpunkt t beginnt. Ermitteln 55, ob die elektrische Energiequelle 110 die für den künftigen Zeitraum Δt benötigte Energie EtV abgeben kann, basierend auf der benötigten Energie EtV und der aktuell vorhandenen Energie Eakt. Und falls die elektrische Energiequelle 110 die für den künftigen Zeitraum Δt benötigte Energie EtV nicht abgeben kann, weist das Verfahren ferner auf: Ermitteln 56 eines Energiedefizites Edef der elektrischen Energiequelle 110, basierend auf der benötigten Energie EtV und der aktuell vorhandenen Energie Eakt. Ermitteln 57 von abzuschaltenden Energieverbrauchern 122 des Kraftfahrzeuges 110, derart, dass die Energiesumme EtotV der abzuschaltenden Energieerbraucher 122 bis zum Erreichen des künftigen Zeitpunktes Δt dazu geeignet ist, das Energiedefizit Edef zumindest teilweise auszugleichen. Abschalten 58 der ermittelten abzuschaltenden Energieverbraucher 122. Und bereitstellen 59 der benötigten Energie EtV zum künftigen Zeitpunkt t für den künftigen Zeitraum Δt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 3 eine schematische Darstellung eines bezüglich der 2 weiterentwickelten Verfahrens. Das zuvor für 1 und 2 Gesagte, gilt daher auch für 3 fort.
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Der Übersichtlichkeit halber ist das Verfahren der 1 und 2 in 3 weggelassen worden.
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3 zeigt das Verfahren aus 2, wobei das Verfahren ferner aufweist: Ermitteln 60 einer Anzahl an im Kraftfahrzeug 100 befindlichen Personen. Ermitteln 70 eines Nutzerleistungsverbrauches einer jeden Person, wobei die Ermittlung 70 des Nutzerleistungsverbrauches basierend auf denjenigen elektrischen Verbrauchern 120 erfolgt, die jeweils der entsprechenden Person zugeordnet sind. Bereitstellen 80 einer Nutzerverhaltensgruppe, aufweisend ein erstes Nutzerverhalten und ein weiteres Nutzerverhalten, wobei jedes Nutzerverhalten der Nutzerverhaltensgruppe einen Leistungsverbrauchbereich aufweist. Eingruppieren 90 der Personen gemäß ihrem Nutzerverhalten in die Nutzerverhaltensgruppe. Und dabei erfolgt das Ermitteln 57 von abzuschaltenden Energieverbrauchern 122 des Kraftfahrzeuges 100, unter einer Einbeziehung der Eingruppierungen der Personen in die Nutzerverhaltensgruppe.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Verfahrens gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 4 eine schematische Darstellung eines bezüglich der 3 weiterentwickelten Verfahrens. Das zuvor für 1, 2 und 3 Gesagte, gilt daher auch für 4 fort.
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Der Übersichtlichkeit halber ist das Verfahren der 1 und 2 in 4 weggelassen worden.
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4 zeigt das Verfahren aus 3, wobei das Verfahren ferner aufweist: Modifizieren 95 der für den künftigen Zeitraum Δt benötigten Energie PtV, falls die aktuell vorhandene Energie Eakt der elektrischen Energiequelle 110 von einem festgelegten Sollenergiebereich EsollB der elektrischen Energiequelle 110 abweicht. Dabei ist der festgelegte Sollenergiebereich EsollB der elektrischen Energiequelle 110 abhängig von technischen Parametern der elektrischen Energiequelle 110. Und dabei erfolgt das Modifizieren 95 der für den künftigen Zeitraum Δt benötigten Energie EtV derart, dass sich zum Ende des künftigen Zeitraumes Δt die aktuell vorhandene Energie Eakt der elektrischen Energiequelle 110 innerhalb des Sollenergiebereiches EsollB befindet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 5 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Systems 200 für ein dynamisches Energiemanagement in einem Kraftfahrzeug 100. Dabei weist das Kraftfahrzeug 100 eine elektrische Energiequelle 110 und elektrische Verbraucher 120 auf. Das System 200 weist dabei auf: Eine Überwachungsvorrichtung 210, zur Leistungsüberwachung der elektrischen Energiequelle 110. Eine weitere Überwachungsvorrichtung 220, zur Leistungsaufnahmeüberwachung der elektrischen Verbraucher 120. Eine Steuerungsvorrichtung 250, zur Steuerung der elektrischen Verbraucher 120. Ein Prädiktionsmittel 230, zum Prädiktieren 30 einer zu einem künftigen Zeitpunkt t eintretenden Fahrzeugsituation 31. Und ein weiteres Prädiktionsmittel 240, zum Prädiktieren 40 einer zu dem künftigen Zeitpunkt t benötigten Leistung PtV für die elektrischen Verbraucher 120 des Kraftfahrzeuges 100, basierend auf der prädiktierten 30 eintretenden Fahrzeugsituation 31. Und dabei ist das System 200 dazu eingerichtet, irgendein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Kraftfahrzeuges gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung.
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Dabei zeigt 5 eine schematische Darstellung eines vorgeschlagenen Kraftfahrzeuges 100, wobei das Kraftfahrzeug eine elektrische Energiequelle 110, elektrische Verbraucher 120 und ein erfindungsgemäßes System 200 aufweist. Und dabei ist das System 200 dazu eingerichtet, irgendein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
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Die Erfindungsidee kann wie folgt zusammengefasst werden. Es werden ein Verfahren, ein diesbezügliches System und ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wodurch es möglich werden kann, ein Entscheidungssystem bereitzustellen, welches die auszuführende Betriebsstrategie eines elektrischen Energie- und Leistungsmanagements dynamisch auswählt.
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Das Ziel ist die dynamische Zuordnung der Stellgrößen zu einer Zustandssituation, welche sowohl den Systemzustand, das Kundenverhalten, die prädiktiven Informationen für eine Systemkonditionierung und die gegebenenfalls notwendigen betriebsstrategischen Eingriffe bei einem Systemfehler in kausal getrennter Weise berücksichtigen kann.
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Zusätzlich können für die Auswahl der Betriebsstrategie die entsprechenden Zustände mittels einem Offset aus der Nutzung durch die Insassen so verändert werden, dass das Regelverhalten der Betriebsstrategie optimiert werden kann. Die Granularität des Verfahrens hängt dabei wesentlich von der Informationsverfügbarkeit ab, also der im Kraftfahrzeug verbauten Sensorik und der Auswertbarkeit beziehungsweise Interpretierbarkeit der entsprechenden Sensorinformationen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ermitteln einer maximal abgebbaren Leistung der elektrischen Energiequelle
- 15
- Ermitteln einer maximal abgebbaren Energie der elektrischen Energiequelle
- 20
- ermitteln einer aktuell bereitgestellten Leistung an die elektrischen Verbraucher
- 25
- ermitteln einer aktuell bereitgestellten Energie an die elektrischen Verbraucher
- 30
- prädiktieren einer zu einem künftigen Zeitpunkt eintretenden Fahrzeugsituation
- 31
- eintretende Fahrzeugsituation
- 40
- prädiktieren einer zu dem künftigen Zeitpunkt benötigten Leistung für die elektrischen Verbraucher
- 45
- prädiktieren einer zu dem künftigen Zeitraum benötigten Energie für die elektrischen Verbraucher
- 50
- ermitteln, ob die elektrische Energiequelle die für den künftigen Zeitpunkt benötigte Leistung abgeben kann
- 51
- ermitteln eines Leistungsdefizites der elektrischen Energiequelle
- 52
- ermitteln von abzuschaltenden Leistungsverbrauchern
- 53
- abschalten der ermittelten abzuschaltenden Leistungsverbraucher
- 54
- bereitstellen der benötigten Leistung
- 55
- ermitteln, ob die elektrische Energiequelle die für den künftigen Zeitraum benötigte Energie abgeben kann
- 56
- ermitteln eines Energiedefizites der elektrischen Energiequelle
- 57
- ermitteln von abzuschaltenden Energieverbrauchern
- 58
- abschalten der ermittelten abzuschaltenden Energieverbraucher
- 59
- bereitstellen der benötigten Energie für den künftigen Zeitraum
- 60
- Ermitteln einer Anzahl an im Kraftfahrzeug befindlichen Personen
- 70
- ermitteln eines Nutzerleistungsverbrauches einer jeden Person
- 80
- bereitstellen einer Nutzerverhaltensgruppe
- 90
- eingruppieren der Personen gemäß ihrem Nutzerverhalten in die Nutzerverhaltensgruppe
- 95
- modifizieren der für den künftigen Zeitraum benötigten Energie
- 100
- Kraftfahrzeug
- 110
- elektrische Energiequelle
- 120
- elektrischer Verbraucher
- 121
- abzuschaltende Leistungsverbraucher
- 122
- abzuschaltende Energieverbraucher
- 200
- System
- 210
- Überwachungsvorrichtung
- 220
- weitere Überwachungsvorrichtung
- 230
- Prädiktionsmittel
- 240
- weiteres Prädiktionsmittel
- 250
- Steuerungsvorrichtung
- t
- künftiger Zeitpunkt
- Δt
- künftigen Zeitraum
- Pmax
- maximal abgebbare Leistung der elektrischen Energiequelle
- PaktV
- aktuell bereitgestellte Leistung an die elektrischen Verbraucher
- PtV
- benötigte Leistung für die elektrischen Verbraucher
- Pdef
- Leistungsdefizit der elektrischen Energiequelle
- PtotV
- Leistungssumme der abzuschaltenden Leistungsverbraucher
- Emax
- maximal abgebbare Energie der elektrischen Energiequelle
- Emin
- nicht zu unterschreitender Restenergiewert der elektrischen Energiequelle
- Eakt
- aktuell vorhandene Energie der elektrischen Energiequelle
- EtV
- benötigte Energie für die elektrischen Verbraucher
- Edef
- Energiedefizit der elektrischen Energiequelle
- EtotV
- Energiesumme der abzuschaltenden Energieverbraucher
- EsollB
- Sollenergiebereich
