DE102009039373A1

DE102009039373A1 - Energieassistent in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009039373A1
Application number: DE102009039373A
Authority: DE
Inventors: Tom Willmann; Ralf Decke; Christopher Deisler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-08-29
Filing date: 2009-08-29
Publication date: 2011-03-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Energieassistenten in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, dem zum einen Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotors und zum anderen Energie zum Betreiben verschiedener elektrischer Verbraucher im Kraftfahrzeug entnommen wird, und wobei die elektrischen Verbraucher zur Beeinflussung der Reichweite des Kraftfahrzeugs deaktivierbar sind. Erfindungsgemäß ist der Energieassistent zur Beeinflussung der Reichweite des Kraftfahrzeugs derart aufgebaut und ausgestaltet, dass bei Aktivierung des Energieassistenten ein Energiesparmodus aktiviert wird, aufgrund dessen zumindest ein vorgegebener aktuell betriebener elektrischer Verbraucher unabhängig von der Reichweite automatisch deaktivierbar ist oder derart ansteuerbar ist, dass sich ein reduzierter Energieverbrauch einstellt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Energieassistenten für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor zur Beeinflussung der Restreichweite.
Derzeit wird in nahezu jedem Fahrzeug eine Restreichweite (Basis-Restreichweite), die sich aus dem Verhältnis aus aktuellem Tank- bzw. Energiespeicherinhalt zum aktuellen Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch ergibt, ermittelt und bspw. im Rahmen einer Bordcomputerfunktion angezeigt. In der Regel wird bei der Ermittlung der Basis-Restreichweite weder die momentane, noch die zu erwartende Fahrweise berücksichtigt, d. h. die Ermittlung erfolgt unabhängig davon, ob sportlich (hoher absoluter Kraftstoffverbrauch) oder effizient (geringer absoluter Kraftstoffverbrach) gefahren wird. Der Fahrer kann somit auch nur schwer abschätzen, ob seine aktuelle Fahrweise zu einer Kraftstoffeinsparung, d. h. zu einem Reichweiten-Gewinn führt.
Heutige Elektrofahrzeuge (oder Hybridfahrzeuge) haben einen elektrischen Energiespeicher, dem Energie zum Betreiben des Elektromotors für den Antrieb entnommen wird. Gleichzeitig bzw. parallel dazu wird diesem Energiespeicher bei Bedarf auch Energie zum Betreiben diverser elektrischer Verbraucher des Fahrzeugs, wie z. B. der Klimaanlage oder Sitzheizung entnommen. Dem Energiespeicher kann zumindest solange Energie von jedem aktiven elektrischen Verbraucher entnommen werden, bis ein definierter kritischer Ladezustand des Energiespeichers erreicht ist. Aufgrund der Energieentnahme durch elektrische Verbraucher sinkt jedoch die Energiemenge, die für den Antrieb (Elektromotor) zur Verfügung gestellt werden kann. Somit verringert auch die sog. Reichweite des Kraftfahrzeugs.
Da zu Beginn einer Fahrt nicht bekannt ist, welche elektrischen Verbraucher wann aktiv sein werden und dem Energiespeicher wieviel Energie entnehmen, ist die Reichweiteninformation mit einer extremen Unsicherheit behaftet. Gerade bei rein elektrischen Antriebskonzepten kann das nötige Nachladen des Energiespeichers unter Umständen zu mehrstündigen ungewollten Aufenthalten während der Fahrt führen. Solche Nachteile führen zu einer geringen Akzeptanz derartiger Antriebskonzepte.
Aus der DE 103 02 504 A1 ist bereits ein Verfahren zum Ermitteln der Restreichweite eines Elektrofahrzeugs bekannt, bei dem fahrzeug-, fahrstrecken- und/oder umweltbezogene Informationen über das Fahrzeug berücksichtigt werden. Dadurch soll dem Fahrer ermöglicht werden, seine Streckenplanung und/oder seine Fahrbetriebsweise so zu verändern, dass sich eine größere Fahrzeugreichweite ergibt.
Weiter ist aus der DE 101 38 750 B4 ein Fahrzeugrechner-System zur Darstellung des Energieverbrauchs aktiver elektrischer Verbraucher in einem Fahrzeug mit herkömmlicher Antriebseinheit bekannt. Anhand der Darstellung kann der Fahrer durch eine manuelle Auswahl entscheiden, welche elektrischen Verbraucher zur Beeinflussung der Reichweite deaktiviert werden sollen. Alternativ kann durch das System auch ein Vorschlag zur Deaktivierung vorgegebener elektrischer Verbraucher gemacht werden, den der Fahrer durch manuelle Eingabe bestätigen kann. Schließlich können vorgegebene elektrische Verbraucher auch automatisch deaktiviert werden, wenn die aktuell ermittelte Reichweite des Fahrzeugs nicht ausreicht, um die nächstliegende Tankstelle zu erreichen. Nachteilig ist hierbei, dass zur Durchführung einer automatischen Deaktivierung zumindest eine weitere Information vorhanden sein muss bzw. eine weitere Bedingung erfüllt sein muss.
Aufgabe ist es nun, ein System bereitzustellen, welches bei gewünschter energieeffizienter Fahrweise eine einfache und schnelle Umsetzung des Wunsches ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Energieassistenten nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
Grundgedanke der Erfindung ist es, dem Fahrer zumindest bei einem bestimmten Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs, bei dem der Fahrer energieeffizient fahren möchte, durch eine entsprechende automatische Ansteuerung verschiedener Fahrzeugkomponenten zu unterstützen. Insbesondere bei Fahrzeugen, die mit einer elektrischen Antriebseinheit ausgestattet sind, ist dabei wichtig, dass dem Elektromotor möglichst viel Energie zur Verfügung gestellt wird, d. h. die dem Energiespeicher zu entnehmende Energie, die nicht für den Antrieb verwendet wird, ist zu minimieren. Weiter wird davon ausgegangen, dass der Kunde bei gewollter energieeffizienter Fahrweise auf bestimmte Energieverbraucher bzw. Funktionen temporär verzichten kann, auch wenn dies im Einzelfall zu einer spürbaren Komforteinbuße führen könnte, er aber im Gegenzug eine erheblich größere Reichweite erhält. Der Kunde weiß jedoch oft nicht, welche Verbraucher – und in welchem Maße die Verbraucher – die Reichweite reduzieren, da ihm die notwendigen Informationen fehlen.
Erfindungsgemäß wird nun ein Energieassistent in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher vorgeschlagen, wobei dem elektrischen Energiespeicher zum einen Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotor und zum anderen Energie zum Betreiben verschiedener elektrischer Verbraucher im Kraftfahrzeug entnommen wird.
Solange der Fahrer nicht zum Ausdruck bringt, dass er energieeffizient fahren möchte, wird eine herkömmliche Steuerung aller elektrischen Verbraucher gemäß den Einstellungen des Fahrers vorgenommen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Energieassistent zur Beeinflussung der Reichweite des Kraftfahrzeugs derart aufgebaut und ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung des Energieassistenten ein Energiesparmodus aktiviert wird, aufgrund dessen zumindest ein vorgegebener aktuell betriebener elektrischer Verbraucher automatisch und unabhängig von der Reichweite des Fahrzeugs derart ansteuerbar ist bzw. angesteuert wird, dass sich ein reduzierter Energieverbrauch einstellt oder dass der elektrische Verbraucher vollständig deaktivierbar ist bzw. deaktiviert wird. Durch eine manuelle Aktivierung des Energieassistenten gibt der Fahrer zu erkennen, dass er energieeffizient fahren möchte und ggf. auch Komforteinbußen in Kauf nimmt. Durch die automatische Umsetzung des gewünschten „Energiesparens” muss der Fahrer sich um keine Details kümmern und kann sich alleine auf das Fahren konzentrieren. Bei den elektrischen Verbrauchern kann es sich bspw. um ein Infotainmentsystem, eine Klimaanlage, eine Heizung, eine Sitzheizung, ein Fahrerassistenzsystem, oder eine ambiente Beleuchtung handeln.
In einfachster Ausprägung kann der Energieassistent eine Eingabeeinheit, insbesondere einen Taster oder einen Druck- und/oder Drehknopf umfassen, durch dessen Betätigung der Energiesparmodus aktiviert wird. Dadurch wird bewirkt, dass der Fahrer eine möglichst große Reichweite erhält, indem zumindest ein vorgegebener aktuell betriebener und nicht fahrrelevanter elektrischer Verbraucher automatisch deaktiviert wird oder derart angesteuert wird, dass sich ein reduzierter Energieverbrauch einstellt. Um eine maximale Reichweite erzielen zu können, können bei Aktivierung des Energieassistenten und der damit verbundenen Aktivierung des Energiesparmodus alle aktuelle betriebenen elektrischen Komfortverbraucher, d. h. aller nicht fahrrelevanten elektrischen Verbraucher deaktiviert werden.
Um eine weitere Energieeinsparung erreichen zu können, können in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei Aktivierung des Energieassistenten und der damit verbundenen Aktivierung des Energiesparmodus zusätzlich vorgegebene und den Energieverbrauch beeinflussende Stellgröße, insbesondere auch Antriebs-Stellgrößen derart automatisch beeinflusst bzw. verändert werden, dass eine Vergrößerung der Reichweite durch eine Reduzierung des Energiebedarfs erzielt wird. So können bspw. alle potentiellen verbrauchsrelevanten Stellgrößen, wie beispielsweise die maximale Beschleunigung des Fahrzeugs verändert bzw. verringert werden, so dass – am Beispiel der maximalen Beschleunigung – nur noch eine reduzierte maximale Beschleunigung angefordert bzw. vorgenommen werden kann und somit der Energieverbrauch reduziert wird.
In einer alternativen Ausgestaltung des Energieassistenten kann auch eine stufenweise Deaktivierung bzw. verbrauchsgünstige Ansteuerung der elektrischen Verbraucher erfolgen, d. h. in Abhängigkeit von der ausgewählten Stufe werden diejenigen Verbraucher automatisch deaktiviert oder entsprechend verbrauchsgünstig angesteuert, die dieser Stufe zugeordnet sind. Ist der Energiesparmodus z. B. zweistufig ausgebaut, so können bei Aktivierung der ersten Stufe lediglich „unwichtigen” Verbraucher deaktiviert werden, in der zweiten Stufe dann die wichtigeren” elektrischen Verbraucher. Ein Beispiel für eine mehrstufige Deaktivierung bzw. verbrauchsgünstige Ansteuerung wäre auch folgende Ausführung:

1. Stufe: Deaktivierung der Ambiente Beleuchtung, Reduzierung der Leistung der Klimaanlage und der Sitzheizung
2. Stufe: zusätzlich Deaktivierung der Sitzheizung, Infotainmentsystem
3. Stufe: zusätzlich Deaktivierung der Heizung/Klimaanlage
4. Stufe: zusätzlich Deaktivierung der Heckscheibenheizung, Fahrerassistenzsysteme
5. Stufe: zusätzlich reduzierte maximale Beschleunigung

Die verschiedenen Stufen des Energiesparmodus könnten bspw. durch eine Mehrfachbetätigung eines dafür vorgesehenen Bedienelements, insbesondere durch eine mehrmalige Betätigung eines Druckknopfes oder einer Taste oder eines Drehschalter oder einer berührungssensitiven Fläche ausgewählt bzw. aktiviert werden.
Die Vorgabe der zu deaktivierenden Verbraucher und/oder derjenigen Verbraucher, die verbrauchsgünstiger angesteuert werden sollen und/oder der zu beeinflussenden Stellgrößen, sowie die Zuordnung der zu deaktivierende Verbraucher und/oder der Verbraucher, die verbrauchsgünstiger angesteuert werden sollen, und/oder der zu beeinflussenden Stellgrößen zu den jeweiligen Stufen kann werksseitig oder im Rahmen einer Energiesparmodus-Konfiguration vorab durch den Fahrer vorgenommen werden. Die Auswahl und/oder Zuordnung zu den einzelnen Stufen durch den Fahrer gibt ihm die Möglichkeit selbst vorab zu entscheiden, auf welche Funktionen er ggf. gar nicht, eingeschränkt oder nur in der höchsten Stufe verzichten möchte.
In einer Ausprägung der Erfindung könnte der Fahrer auch die gewünschte Reichweite oder Fahrstrecke (durch das Navigationssystem) eingeben, so dass der Energieassistent dann aufgrund der Einstellungen des Fahrers Funktionen zu- oder abschaltet oder geändert ansteuert, so dass die gewünschte Reichweite oder Strecke ohne Nachladen des Energiespeichers erreicht werden kann.
Zusätzlich kann der Energieassistent eine Anzeigeeinheit umfassen, in der zumindest bei Aktivierung des Energiesparmodus vorab alle automatisch deaktivierbaren elektrischen Verbraucher und/oder alle elektrischen Verbraucher die derart angesteuert werden können, dass sich ein reduzierter Leistungsverbrauch einstellt, angezeigt werden. Zusätzlich können auch die durch Deaktivierung oder geänderte Ansteuerung des jeweiligen Verbrauchers zu erreichenden Reichweitengewinne angezeigt werden, so dass der Fahrer darüber informiert wird, welcher Reichweitengewinn durch die automatische Deaktivierung erreicht werden kann. Die Reichweitengewinne können entweder aus den gemessenen Verbrauchsdaten berechnet werden, oder aufgrund eines in einem Kennfeld hinterlegten Verbrauchsdurchschnittswertes und der Sollvorgabe für den jeweiligen Verbraucher unter Berücksichtigung des aktuellen Energievorrats ermittelt werden. Erscheint ihm der Reichweitengewinn in Relation zu seinen Komforteinbußen aufgrund der automatischen Deaktivierung oder geänderten Ansteuerung zu gering, so kann er in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine automatische Deaktivierung bestimmter elektrischer Verbraucher vorab verhindern, oder – falls bereits automatisch deaktiviert – wieder aktivieren.
Zusätzlich können auch andere Informationen angezeigt werden:

– die ermittelte Reichweite im normalen Fahrbetrieb (aktive Verbraucher)
– die „aktuell berechnete” Reichweite unter Berücksichtigung der aktuell automatisch deaktivierten Verbraucher
– die „maximale” Reichweite unter Berücksichtigung aller möglichen zu deaktivierenden elektrischen Verbraucher.

Bei der aktuell berechneten Reichweite bzw. der maximalen Reichweite kann anstelle einer Berechnung aufgrund aktueller Verbrauchsdaten eine Ermittlung auf Basis eines ermittelbaren Reichweitengewinns unter Berücksichtigung vorgegebener Durchschnittsverbrauchswerte, die bspw. für jeden relevanten elektrischen Verbraucher in einem Kennfeld hinterlegt sein können, in Verbindung mit den Sollvorgaben für den Verbraucher erfolgen.
Ist das Fahrzeug mit einem Navigationssystem ausgestattet, können die oben erwähnten Reichweiten bspw. auch in einer Kartenansicht mittels verschiedener Aktionsradien dargestellt werden. Eine zentrale Darstellung der Einsparmöglichkeiten – evtl. in Kombination mit der Reichweite oder des Momentanverbrauchs – hat für den Kunden den Vorteil, dass dieser sehr einfach über die Energieeinsparmaßnahmen informiert werden kann und die Beeinflussung der Aktivität der elektrischen Verbraucher für ihn nachvollziehbarer wird. Die Erfindung ermöglicht es, Einsparpotentiale zu nutzen, von denen der Fahrer womöglich noch gar nichts gewusst hat, da ihm nicht bewusst war, dass und in welcher Höhe bestimmte elektrische Verbraucher den Energiespeicher beanspruchen.
Vorteilhafterweise kann die Anzeigeeinheit auch als Touchscreen ausgestaltet sein, durch dessen Betätigung der Fahrer den Energiesparmodus und/oder die verschiedenen Stufen des Energiesparmodus aktivieren kann und/oder eine Energiesparmodus-Konfiguration vornehmen kann.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Energieassistenten können zusätzlich zur vorgeschlagenen automatischen Deaktivierung bestimmter elektrischer Verbraucher auch noch andere Maßnahmen vorgenommen werden, durch die eine Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht werden 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

DE 10302504 A1 [0005]
DE 10138750 B4 [0006]

Claims

Energieassistent in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, dem zum einen Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mittels eines Elektromotor und zum anderen Energie zum Betreiben verschiedener elektrischer Verbraucher im Kraftfahrzeug entnommen wird, und wobei die elektrischen Verbraucher zur Beeinflussung der Reichweite des Kraftfahrzeugs deaktivierbar sind, dadurch gekennzeichnet dass der Energieassistent zur Beeinflussung der Reichweite des Kraftfahrzeugs derart aufgebaut und ausgestaltet ist, dass bei Aktivierung des Energieassistenten ein Energiesparmodus aktiviert wird, aufgrund dessen zumindest ein vorgegebener aktuell betriebener elektrischer Verbraucher unabhängig von der Reichweite automatisch deaktivierbar ist oder derart ansteuerbar ist, dass sich ein reduzierter Energieverbrauch einstellt.
Energieassistent nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieassistent manuell durch den Fahrer aktivierbar ist.
Energieassistent nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieassistent einen Eingabeeinheit, insbesondere einen Taster oder einen Druck- und/oder Drehknopf umfasst, durch dessen Betätigung der Energiesparmodus aktiviert wird.
Energieassistent nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aktivierung des Energiesparmodus alle aktuell betriebenen elektrischen Komfortverbraucher automatisch deaktivierbar sind.
Energieassistent nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aktivierung des Energiesparmodus zusätzlich vorgegebene und den Energieverbrauch beeinflussende Stellgrößen, insbesondere Antriebs-Stellgrößen derart automatisch beeinflusst werden, dass eine Vergrößerung der Reichweite erreicht wird.
Energieassistent nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiesparmodus zumindest zweistufig aufgebaut ist, und in Abhängigkeit von der aktivierten Stufe des Energiesparmodus die für die jeweilige Stufe vorgegebenen elektrische Verbraucher automatisch deaktivierbar sind oder derart angesteuert werden, dass sich ein reduzierter Energieverbrauch einstellt.
Energieassistent nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Stufen des Energiesparmodus durch Mehrfachbetätigung eines dafür vorgesehenen Bedienelements, insbesondere einer Taste oder eines Druckknopfs oder durch einen Drehschalter oder einer berührungssensitiven Fläche aktivierbar sind.
Energieassistent nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatisch zu deaktivierenden elektrischen Verbraucher werksseitig oder im Rahmen einer Energiesparmodus-Konfiguration vorab durch den Fahrer vorgegeben werden.
Energieassistent nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieassistent eine Anzeigeeinheit umfasst, in der bei Aktivierung des Energiesparmodus alle automatisch deaktivierbaren elektrischen Verbraucher und/oder alle elektrischen Verbraucher, die derart ansteuerbar sind, dass sich ein reduzierter Energieverbrauch einstellt, darstellbar sind.
Energieassistent nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anzeigeeinheit zusätzlich zum jedem dargestellten elektrischen Verbraucher ein Wert für den Reichweitengewinn, der sich durch Deaktivierung des elektrischen Verbrauchers oder durch die geänderte Ansteuerung ergibt und vorteilhafterweise in Abhängigkeit eines in einem Verbraucherkennfeld hinterlegten Wertes und einer Sollvorgabe für den Verbraucher ermitteln lässt, darstellbar ist.
Energieassistenten nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Energiesparmodus eine Anzeigeeinheit umfasst, die zugleich als Touchscreen ausgestaltet ist und durch dessen Betätigung der Fahrer den Energiesparmodus und/oder die verschiedenen Stufen des Energiesparmodus aktivieren kann und/oder eine Energiesparmodus-Konfiguration vornehmen kann.