CN102951104B - 用于交通运输工具至少一个电能消耗设备的能量管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于交通运输工具尤其汽车的至少一个电能消耗设备的能量管理装置和方法，该能量管理装置包括：接收设备，其设计用于接收所述交通运输工具的位置数据和关于通过交通运输工具内部导航系统预测的所述交通运输工具到预定目的地路线的路程数据；处理设备，其设计用于根据所接收的位置数据和路程数据计算所述交通运输工具到达预定目的地的行驶时间并且根据所述计算出的行驶时间计算在已计算的行驶时间结束前关闭至少一个电能消耗设备的关闭时间；操作设备，其设计用于在计算出的关闭时间关闭至少一个电能消耗设备。本发明还涉及一种具有所述能量管理装置的汽车。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于交通运输工具、尤其是汽车的至少一个电能消耗设备的能量管理装置。
背景技术
在DE 102008021045A1中描述了一种取决于行驶路线的能量管理系统。在此，在较长的上山行驶中，空调设备的功率按预先确定的比例降低。因此，在预先计算出的上山行驶的时长中发动机具有较高的功率消耗，较大比例的电能被转化成驱动能或也可以留给之后的路程支配。若之后例如因为开始下山行驶消耗较少的驱动功率，则可以再升高空调设备的功率。
发明内容
在这种技术背景下，本发明所要解决的技术问题是提供一种改进的用于交通运输工具尤其汽车的至少一个电能消耗设备的能量管理装置。
所述技术问题通过一种用于交通运输工具尤其汽车的至少一个电能消耗设备的能量管理装置解决，该能量管理装置包括：接收设备，其设计用于接收所述汽车的位置数据和关于通过汽车内部导航系统预测的所述汽车到预定目的地路线的路程数据；处理设备，其设计用于根据所接收的位置数据和路程数据计算所述汽车到达预定目的地的行驶时间并且根据所述计算出的行驶时间计算在已计算的行驶时间结束前关闭至少一个电能消耗设备的关闭时间；操作设备，其设计用于在计算出的关闭时间关闭至少一个电能消耗设备。
所述技术问题还通过一种汽车解决，其具有导航系统、至少一个电能消耗设备和按照本发明的能量管理装置。
用于关闭交通运输工具尤其汽车的至少一个电能消耗设备的方法具有以下步骤：接收所述汽车的位置数据和关于通过汽车内部导航系统预测的所述汽车到预定目的地路线的路程数据；根据所接收的位置数据和路程数据计算所述汽车到达预定目的地的行驶时间并且根据所述计算出的行驶时间计算在已计算的行驶时间结束前关闭至少一个电能消耗设备的关闭时间；在计算出的关闭时间关闭至少一个电能消耗设备。
本发明的基础理念在于，在汽车到达预定目的地之前关闭电能消耗设备(例如车内暖气设备)并且充分利用电能消耗设备的惯性运行时间或反应时间。这种电能消耗设备(例如暖气设备)在反应前(亦即在通过关闭完全被冷却前)需要惯性运行时间或反应时间。
按照本发明的能量管理装置具有的优点是，在达到预定目的地之前关闭电能消耗设备，并非在汽车已经到达其目的地并且关闭汽车点火设备后才关闭电能消耗设备。由此可以减少能量和燃料的消耗。
本发明优选的结构设计和扩展设计参照附图来描述。
在一种优选的实施形式中，能量管理装置或其处理设备根据至少一个其他参数确定关闭时间。所述参数例如是电能消耗设备的惯性运行时间或反应时间，汽车的内部温度、照在汽车上的阳光、汽车的外部温度、下雨、电能消耗设备的状态。由此可以从额外的方面考虑合理地延长或缩短各个电能消耗设备的使用，因此相应地调整关闭时间以保证电能消耗设备给乘客的舒适作用。例如阳光较强时汽车舱内被加热，作为电能消耗设备的空调设备的冷却设备的关闭时间相应地被缩短，因此其被较晚地关闭。
在另一种按照本发明的实施形式中，用于确定至少一个其他参数的处理设备例如与至少一个光线传感器、车内温度传感器、外部温度传感器、雨水传感器、雨刷设备和/或用于确定电能消耗设备实际温度的温度传感器耦连。这些传感器以及雨刷设备通常已经存在于汽车中，因此电能消耗设备和其处理设备必要时可以采用这些传感器的结果以及雨刷设备的各种工作状态，用于确定用于相关联的电能消耗设备的合适的关闭时间。由此不必附加额外的传感器并且可以节省额外的成本。
按照另一种按照本发明的实施形式，所述关闭时间保存在存储设备中，并且可以被处理设备读取，其中，所述存储设备例如是能量管理装置的部件或与之耦连。通过在存储设备中保存关闭时间或至少一个用于计算关闭时间的方程，处理设备可以非常简单地确定适用于电能消耗设备的关闭时间。
在另一种按照本发明的实施形式中，所述处理设备借助导航系统检测汽车到达其目的地延误的时长，或汽车到达其目的地所需的延迟时间，确定所述汽车是否延迟达到预定的目的地。这具有的优点是，当汽车例如由于堵车比之前计算地较晚地到达所述目的地时，并且在确定关闭时间时相应地考虑延迟时，则不会过早地关闭所述电能消耗设备。
在另一种实施形式中，所述操作装置重新打开至少一个之前关闭的电能消耗设备或所述处理设备根据由导航系统确定的汽车的延迟为至少一个打开的电能消耗设备确定新的关闭时间。这具有的优点是，通过重新打开电能消耗设备或为又打开的电能消耗设备确定新的关闭时间不会给乘客的舒适度造成损失。
在一种按照本发明的汽车的实施形式中，所述电能消耗设备设计为座椅加热装置、座椅冷却装置、玻璃加热装置、方向盘加热装置、空调设备、尤其是车内暖气、车内冷却设备或通风风扇。
在一种实施形式中，所述汽车设计为混合动力汽车、电动车、燃气驱动汽车、燃料电池汽车、和/或具有内燃机的汽车。
上述结构设计和扩展设计在合理的情况下能够彼此任意组合。本发明其它可行的结构设计、扩展设计和实施形式也包括之前或之后参照实施例所述的本发明的特征的没有明确提及的各种组合。在此，本领域技术人员尤其还可以将单个方面作为改进或补充而加入本发明的各基本形式中。
附图说明
以下结合在示意附图中说明的实施例进一步解释本发明。在附图中：
图1示意显示了用于关闭交通运输工具尤其汽车的多个电能消耗设备的按照本发明的实施例的能量管理装置；和
图2显示了时间轴，其中显示了交通运输工具尤其汽车到预定目的地的行驶时间和两个电能消耗设备的关闭时间tE；和
图3显示了按照本发明的实施例控制电能消耗设备的流程图。
上述附图应该传递出对本发明实施形式的其他理解。它们图解了实施形式并且结合说明解释了本发明的原理和构思。其他实施形式和许多所述优点可基于附图得出。附图中的元件没有依照相互的真实尺寸比例关系示出。
在附图中相同的、功能相同和作用相同的元件、特征和部件-只要没有其他说明-分别标以相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中示意显示了用于关闭交通运输工具尤其汽车的至少一个或多个电能消耗设备(E1，E2)等的按照本发明的实施形式的能量管理装置。此外，在其附属的图2中显示了时间轴的示例，其中显示了交通运输工具尤其汽车到预定目的地的行驶时间TZ和两个电能消耗设备E1，E2的关闭时间tE。
汽车中的电能消耗设备2通常是这样的设备E1、E2，它们消耗电能并且在关闭时具有惯性运行时间或反映时间。
汽车中属于这类电能消耗装置2的尤其是舒适设备，例如座椅加热设备、车窗加热设备(例如加热车尾窗)、方向盘加热设备、空调设备(例如车内暖气设备和/或车内冷却设备)、通风设备等等。当这种电能消耗设备2被关闭时，例如车内加热设备，其会持续一段确定的时长或惯性运行时间或反映时间直到车内加热设备完全冷却。当这种电能消耗设备2是通风设备时，其持续一段确定的时长或惯性运行时间直到通风设备2的风扇静止。
按照本发明，这种电能消耗设备2在汽车到达目的地前被关闭并且不会象迄今那样只是在汽车到达目的地和关闭汽车点火装置时才关闭。这样做的优点是降低燃料和能量的消耗。本发明在此尤其指汽车，例如电动车、混合动力汽车、燃料电池汽车、燃气驱动汽车、具有内燃机(例如汽油机或柴油机)的汽车等或具有至少两种所述汽车驱动的组合的汽车。
如图1和图2中的实施例所示，用于控制至少一个能量消耗设备的能量管理装置1具有用于接收交通运输工具尤其汽车的导航系统3和例如两个电能消耗设备E1和E2的数据的接收设备10。此外，能量管理装置1具有用于处理导航系统3和例如两个电能消耗设备(E1，E2)2的数据的处理设备11，以及用于根据处理设备11的结果操作或打开和关闭两个电能消耗设备(E1，E2)2的操作设备12。
处理设备11确定是否各个电能消耗设备2被开启并且此外基于从汽车导航系统3获得的数据确定汽车到达预设目的地的行驶时间，例如TZ=1小时。
附加可选的，处理设备11可以确定，当通过接收设备10从导航系统3中获知汽车例如由于堵车或路线改变延迟达到其目的地，汽车是否会迟到。处理设备11根据从导航系统3获得的数据确定延误时长TV，例如TV=0.5小时，汽车需要延迟和/或延迟时间TZ+V=TZ+TV，例如1.5小时=1小时+0.5小时，汽车才能到达目的地。
处理设备11根据行驶时间TZ或必要时延迟时间TZ+V和/或延误时长TV确定操作设备12在到达行驶目的地之前关闭各个打开的电能消耗设备2的关闭时间tE。
能量管理装置1或其操作设备12因此可以在预定的关闭时间tE之后关闭各个电能消耗设备2，这在汽车例如行驶TZ=1小时或TZ+V=1.5小时后到达其目的地之前发生。
在此，通过电能消耗设备在关闭时间tE立刻或直接完全被操作设备12关闭，或者通过电能消耗设备从关闭时间tE起被操作设备12关小，电能消耗设备2可以被关闭。通过操作设备12的关小可以连续或非连续地进行。
如图2所示，能量管理装置1的操作设备12在预定的关闭时间tE1，例如在经过时间TZ例如TZ=1小时到达目的地之前的3分钟(tE1=3分钟)时关闭第一电能消耗设备E1。相应地操作设备在预定的关闭时间tE2，例如在经过时间TZ例如TZ=1小时到达目的地之前的2分钟(tE2=2分钟)时关闭第二电能消耗设备E2。
也就是说，能量管理装置1的操作设备12在57分钟的行驶时间之后关闭电能消耗设备E1并且在58分钟的行驶时间之后关闭电能消耗设备E2。
当处理设备11还附加地在行驶中通过导航系统3确定，汽车迟到了延误时长TV，例如TV=0.5小时，并且因此在延迟时间TZ＋V=TZ+TV之后才能到达目的地，则相应地电能消耗设备E1在关闭时间tE1，例如在延迟地(在时间TZ＋V=1.5小时之后)到达预定目的地之前的3分钟(tE1=3分钟)时被操作设备12关闭，也就是在行驶1小时27分钟之后关闭。
预定关闭时间tE1或tE2在此可以通过处理设备11根据至少一个参数，例如各个电能消耗设备2的参数，例如电能消耗设备2的惯性运行时间或反应时间来确定。如下继续解释，作为电能消耗设备2的惯性运行时间或反应时间的补充或备选也可以根据至少一个参数，例如汽车的内部温度、太阳光线、汽车的外部温度、下雨、电能消耗设备的状态确定关闭时间tE。为此，接收设备10附加地这样设计，即，其除了接收导航系统3和电能消耗设备2的数据之外还接收至少一个其他传感器的数据，例如温度传感器，雨水传感器等的数据。
第一电能消耗设备E1例如是内部暖气设备，其从最高温度冷却到初始温度的惯性运行时间为5分钟。在这5分钟的惯性运行时间中内部暖气设备因此完全地冷却。预定的关闭时间tE1现在可以这样选择，即，当汽车在之前确定的时间TZ例如TZ=1小时后到达行驶目的地，内部暖气设备在关闭时间tE1之后部分地或全部地被冷却。关闭时间tE1例如可以这样选择，内部暖气设备仅一定程度地冷却并且因此汽车内部的温度下降，使得汽车乘客直到到达行驶目的地也不会或几乎不会感觉到内部空间的冷却。
电能消耗设备2的关闭时间tE尤其也可以由处理设备这样选择，一方面通过蓄能设备在到达目的地之前关闭来节省能量，另一方面通过关闭电能消耗设备2不对汽车乘客的舒适度造成损失或影响汽车乘客的安全性。
用于各个电能消耗设备En(n=1,2…)的关闭时间tE可以被预先保存在存储设备4中并且由处理设备11从存储设备4中读取。在此，存储设备4可以是能量管理设备1的零件或与其耦合。
处理设备11可以除了各个电能消耗设备2的参数，例如电能消耗设备2的惯性运行时间或反应时间，附加或备选地考虑至少另一个参数，用于确定各个电能消耗设备2的关闭时间tE。
这种参数例如之前所述，可以是汽车内部温度或客舱内部温度、太阳光线、汽车外部温度、降雨、电能消耗设备的状态等。本发明不局限于所述举例。
电能消耗设备2的状态在此可以指电能消耗设备2，例如暖气设备，是否已经达到其额定温度或还在额定温度上被加热。若暖气设备还未达到额定温度，则能量管理装置1例如不关闭暖气设备。只有当暖气设备已经达到其额定温度，关闭时间tE才可通过能量管理装置2确定和调节。
备选地可以根据暖气设备的额定温度调节关闭时间tE。对此，可以将与已达到的额定温度相应的缩短或延长的关闭时间tE预先保存在存储设备中，并且由处理设备读取，以调整关闭时间tE。
为了确定车内温度，如图1所示，能量管理装置1或其接收设备10与至少一个温度传感器5耦连，温度传感器5确定汽车内部的温度。此外，接收设备例如与至少一个用于确定汽车是否通过雨水附加地冷却的雨水传感器6，用于确定雨刷器的工作状态和降雨的雨刷设备7，用于确定射到汽车上的阳光和因而汽车通过阳光升温的光线传感器8，用于确定汽车外部温度并因而额外地冷却或加热汽车的外部温度传感器9，用于确定暖气设备(例如车内加热设备或车内冷却设备)的实际温度的温度传感器耦连。
根据已检测的车内温度、通过雨水传感器6检测的降雨和/或雨刷设备7的工作状态(由于降雨的间歇刷雨运行或由于没有雨的静止位置)、太阳光线、外部温度、暖气设备的实际温度，处理设备可以确定电能消耗设备2的关闭时间tE是否需要设定或备选地根据检测到的参数予以适配。为此，关闭时间tE根据各个参数可由处理设备11读取地预先保存在存储设备4中。
当考虑这些附加地直接或间接影响电能消耗设备2的功率或电能消耗的参数时，具有的优点是关闭时间tE额外地被优化了。因此，当处理设备11确定，汽车附加地通过阳光加热了并且因此如果关闭冷却设备则乘客会不舒服，则电能消耗设备2(如作为冷却内部空间的空调设备的部件的冷却设备)不通过操作设备关闭。能量管理装置1在这种情况下备选地也可以附加地由该参数(在此为确定的阳光)确定，并且选择对应该阳光缩短或延长的关闭时间tE，该关闭时间例如保存在存储设备4中。
如前所述，作为其他的参数附加或备选地可选择由处理设备11考虑延误时长TV和延迟时间TZ＋V，因此可以阻止电能消耗设备2因为汽车较晚地到达其目的地，例如由于绕道或堵车，过早地被操作设备12关闭。处理设备11可以借助与其耦连的导航系统3确定延误预测(路程)，即例如延误时长TV和延迟时间TZ+V，如图1和2所示。
此外，当在时刻tE关闭电能消耗设备2后通过处理设备11确定，例如会出现延误时长为TV的不期望的延迟，或借助传感器6或雨刷设备7的工作状态由处理设备11确定汽车处于暴雨中并由此迅速冷却，则能量管理装置1以其操作设备12也可以额外可选地根据需要重启或打开电能消耗设备2。在这种情况下，操作设备12重新打开之前在时刻tE关闭的车内暖气设备。
在此，处理设备11确定各个电能消耗设备2是否被打开或关闭。为此，接收设备可以接收各个电能消耗设备2的数据，处理设备结合这些数据确定，电能消耗设备是否被打开或关闭。如果评估设备11确定电能消耗设备2关闭并且汽车还要延迟达到目的地，则评估设备11可以确定，在汽车延迟地最终达到目的地之前，操作设备12首先再次打开电能消耗设备2并且根据汽车的延迟情况在重新确定的关闭时刻tE较晚地关闭电能消耗设备2。
在图3中显示了用于通过按照本发明的实施形式的能量管理装置操作电能消耗设备的流程图的实施例。
在第一步骤S1中，处理设备借助由接收设备接收的汽车导航系统的数据确定汽车到达预定目的地所需的行驶时间TZ。
接下来，处理设备在步骤S2中确定电能消耗设备是否已被打开，如果是确定打开，则确定电能消耗设备在达到目的地前必须被关闭的关闭时刻tE。
在步骤S3中，电能消耗设备在时刻tE被操作设备关闭，也即直接关闭或通过逐渐关小被关闭。
在可选的步骤S4中，处理设备检查是否有必要重新打开或激活电能消耗设备，例如由于汽车的延误和/或其它麻烦如暴雨，以及强阳光等等。如果汽车出现了延迟，则操作设备在步骤S5中再次启动电能消耗设备。
在步骤S3中，在本发明的实施形式中为确定关闭时间tE考虑至少一个或多个参数，例如，电能消耗设备的惯性运行时间、太阳光线、汽车的内部温度、客舱温度、汽车外部温度、下雨、电能消耗设备的状态等，并且处理设备确定取决于这些参数的电能消耗设备的关闭时间tE，例如从存储设备中读取或计算出。
本发明不局限于所述的电能消耗设备并且尤其也不局限于所述的舒适设备。此外，本发明也不局限于步骤次序和如图3所示的流程图的步骤。
处理设备基于由导航系统计算或确定的参数，例如到达时间、外部温度、汽车内部温度、行驶时间和延迟预测(路程)，确定或计算用于单独地关闭各个电能消耗设备或降低各个电能消耗设备的功率的关闭时间tE。电能消耗设备消耗电能并且常常具有缓慢的反应时间或惯性运行时间，因此可以在到达目的地之前的预定时刻tE关闭电能消耗设备。时刻或时间tE在此尤其这样选择，即不影响电能消耗设备提供的舒适度或汽车的安全性。
如之前所述，作为补充也可以选择在未能预测的延迟或延误中重启或再激活电能消耗设备。
这种系统的优点在于，可以降低能量或燃料的消耗，此外可以延长电池的寿命。
虽然以上结合了优选的实施例完整地描述了本发明，但是本发明并不局限于此，而是可以通过多种方式方法修改。
附图标记清单
1 能量管理装置
2 电能消耗设备
3 导航系统
4 存储设备
5 用于汽车内部空间的温度传感器
6 雨水传感器
7 雨刷设备
8 光线传感器
9 外部温度传感器
10 接收设备
11 处理设备
12 操作设备
E1 第一电能消耗设备
E2 第二电能消耗设备
Claims (12)
1.一种用于交通运输工具的至少一个电能消耗设备(2)的能量管理装置(1)，该能量管理装置(1)包括：
接收设备(10)，其设计用于接收所述交通运输工具的位置数据和关于通过所述交通运输工具内部导航系统(3)预测的所述交通运输工具到预定目的地路线的路程数据；
处理设备(11)，其设计用于根据所接收的位置数据和路程数据计算所述交通运输工具到达预定目的地的行驶时间(TZ，TZ+V)并且根据所述计算出的行驶时间(TZ，TZ+V)计算在已计算的行驶时间(TZ，TZ+V)结束前关闭所述至少一个电能消耗设备(2)的关闭时间(tE)；
操作设备(12)，其设计用于在计算出的关闭时间(tE)关闭所述至少一个电能消耗设备(2)，
其中，所述操作设备(12)这样设计，即，当所述处理设备(11)确定所述交通运输工具延迟地到达所述预定目的地时，重新打开至少一个已关闭的电能消耗设备(2)，以及
其中，所述处理设备(11)设计成能够为所述重新打开的电能消耗设备(2)确定新的关闭时间(tE)，
其中，所述处理设备(11)还设计用于根据至少一个其他参数确定所述关闭时间，其中，所述至少一个其他参数是所述电能消耗设备(2)的惯性运行时间或反应时间，所述交通运输工具上的太阳光照、所述交通运输工具的内部温度、所述交通运输工具的外部温度、下雨和/或所述至少一个电能消耗设备(2)的实际状态。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交通运输工具是汽车。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理设备(11)为确定所述至少一个其他参数与至少一个光线传感器(8)、车内温度传感器(5)、外部温度传感器(9)、雨水传感器(6)、雨刷设备(7)和/或用于确定所述至少一个电能消耗设备(2)实际温度的温度传感器耦连。
4.按照前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设置有与所述处理设备(11)耦连的存储设备(4)，所述关闭时间(tE)保存在所述存储设备(4)中并且能够被所述处理设备(11)读取，其中，所述存储设备(4)是所述能量管理装置(1)的部件或与所述能量管理装置(1)耦连。
5.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述处理设备(11)设计成能够根据所接收的导航系统(3)的数据确定所述交通运输工具是否延迟到达所述预定的目的地。
6.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述接收设备(10)设计用于接收所述至少一个电能消耗设备(2)的数据，并且所述处理设备(11)设计用于根据已接收的所述至少一个电能消耗设备(2)的数据确定所述至少一个电能消耗设备(2)是否被打开或关闭。
7.一种汽车，其具有
-导航系统(3)，
-至少一个电能消耗设备(2)，
-按照权利要求1至6之一所述的能量管理装置(1)。
8.按照权利要求7所述的汽车，其特征在于，所述电能消耗设备(2)设计为座椅加热装置、座椅冷却装置、玻璃加热装置、方向盘加热装置、空调设备。
9.按照权利要求8所述的汽车，其特征在于，所述空调设备是车内暖气、车内冷却设备或通风风扇。
10.按照权利要求7或8所述的汽车，其特征在于，所述汽车设计为混合动力汽车、电动车、燃气驱动汽车、燃料电池汽车、和/或具有内燃机的汽车。
11.一种用于关闭交通运输工具的至少一个电能消耗设备(2)的方法，具有以下步骤：
接收所述交通运输工具的位置数据和关于通过所述交通运输工具内部导航系统(3)预测的所述交通运输工具到预定目的地路线的路程数据；
根据所接收的位置数据和路程数据计算所述交通运输工具到达预定目的地的行驶时间(TZ，TZ+V)；
根据所述计算出的行驶时间(TZ，TZ+V)计算在已计算的行驶时间(TZ，TZ+V)结束前关闭所述至少一个电能消耗设备(2)的关闭时间(tE)；
在计算出的关闭时间(tE)关闭所述至少一个电能消耗设备(2)，
其中，当确定所述交通运输工具延迟地到达所述预定目的地时，重新打开至少一个已关闭的电能消耗设备(2)，以及
其中，能够为所述重新打开的电能消耗设备(2)确定新的关闭时间(tE)，
其中，根据至少一个其他参数确定所述关闭时间，其中，所述至少一个其他参数是所述电能消耗设备(2)的惯性运行时间或反应时间，所述交通运输工具上的太阳光照、所述交通运输工具的内部温度、所述交通运输工具的外部温度、下雨和/或所述至少一个电能消耗设备(2)的实际状态。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述交通运输工具是汽车。
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