DE102013211871A1 - Method and device for operating a vehicle with electric drive - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb. Hierbei wird ein Fahrtziel (15) ausgewählt und eine Funktion und somit eine Leistungsaufnahme mindestens einer Fahrzeugkomponente eingestellt sowie eine Fahrstrecke und eine Fahrdistanz ermittelt. Eine Reichweite (2) des Fahrzeugs sowie ein Reichweitenpuffer wird ermittelt und eine Prioritätsliste erstellt, die beschreibt, welche Änderung des Zustands der mindestens einen Fahrzeugkomponente bevorzugt durchzuführen ist, falls die berechnete Reichweite (2) geringer als die berechnete Fahrdistanz ist. Ein Vorschlag zum Verändern des Betriebszustands durch eine verringerte Leistungsaufnahme wird ausgegeben oder es wird vorgeschlagen, ein zweites Fahrziel, das mit der berechneten Reichweite erreicht werden, anzusteuern.The invention relates to a method and a device for operating a vehicle with an electric drive. A travel destination (15) is selected and a function and thus a power consumption of at least one vehicle component is set, and a travel route and a travel distance are determined. A range (2) of the vehicle and a range buffer are determined and a priority list is created, which describes which change in the state of the at least one vehicle component should be carried out if the calculated range (2) is less than the calculated driving distance. A proposal for changing the operating state by reducing the power consumption is output or it is proposed to control a second destination that can be reached with the calculated range.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb sowie ein Computerprogrammprodukt zum Umsetzen des Verfahrens. The present invention relates to a method and apparatus for operating an electric vehicle and to a computer program product for implementing the method.
Bei momentan erhältlichen Elektrofahrzeugen ist eine Kapazität einer Batterie der bestimmende Parameter für eine Reichweite des Fahrzeugs. Die Reichweite wird allerdings noch von weiteren Faktoren wie Komfort und Performance beeinflusst. Dabei wird eine Energie, die in der Batterie gespeichert ist, entsprechend einem vorher definierten Niveau von Komfort und Performance auf einzelne Fahrzeugsysteme verteilt. Somit ergibt sich das Problem, dass ein Energieverbrauch des Fahrzeugs nur innerhalb eines Dreiecks aus Komfort, Reichweite und Performance optimiert werden kann. For currently available electric vehicles, a capacity of a battery is the determining parameter for a range of the vehicle. However, the range is still influenced by other factors such as comfort and performance. In doing so, an energy stored in the battery is distributed to individual vehicle systems according to a previously defined level of comfort and performance. Thus, there arises the problem that power consumption of the vehicle can be optimized only within a triangle of comfort, range and performance.
Bei vielen Elektrofahrzeugen hat ein Nutzer des Fahrzeugs für seinen zukünftigen Mobilitätswunsch nur die Möglichkeit, aus der Information von Statusanzeigen, wie Batteriekapazität, durchschnittlichem Energieverbrauch, Restreichweite oder anderen Anzeigen, die üblicherweise aus Vergangenheitswerten berechnet wurden, selber Rückschlüsse hinsichtlich einer Verwirklichung des Mobilitätswunsches zu ziehen. Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Restreichweite eines Elektrofahrzeugs zu ermitteln und eine Empfehlung an den Fahrer hinsichtlich von ihm durchzuführender Handlungen auszugeben. Sofern es notwendig erscheint, können derartige Systeme allerdings auch selbständig tätig werden. For many electric vehicles, a user of the vehicle for his future mobility desire only has the opportunity to draw conclusions from the information of status indicators, such as battery capacity, average energy consumption, remaining range or other displays, which were usually calculated from past values, with regard to a realization of the mobility desire. Furthermore, it is known from the prior art to determine a remaining range of an electric vehicle and to issue a recommendation to the driver with regard to actions to be performed by him. However, if necessary, such systems can also operate independently.
So offenbart die Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der die genannten Nachteile überwunden werden können, die es also ermöglichen, die Reichweite, die ein Fahrzeug noch zurücklegen kann, zuverlässig abzuschätzen und eine auf eine Fahrsituation passende Einschränkung eines Energieverbrauchs vorzuschlagen. The object of the present invention is thus to propose a method and a device with which the stated disadvantages can be overcome, which thus make it possible to reliably estimate the range that a vehicle can still cover and a restriction of energy consumption which is suitable for a driving situation propose.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1, einer Vorrichtung nach Anspruch 11 sowie einem Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten. This object is achieved by a method according to claim 1, a device according to claim 11 and a computer program product according to
Ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, umfasst mehrere Schritte: Zunächst wird ein Fahrtziel durch einen Fahrzeuginsassen über eine Eingabeeinheit eingegeben. Außerdem erfolgt ein Einstellen eines Betriebszustands mindestens einer Fahrzeugkomponente, die Leistung verbraucht. Durch das Einstellen des Betriebszustands wird somit auch eine Leistungsaufnahme dieser Fahrzeugkomponente eingestellt. Eine Fahrstecke sowie eine mit der Fahrstrecke verknüpfte Fahrdistanz werden durch eine Recheneinheit berechnet, wobei eine von einer Navigationseinheit ermittelte aktuelle Position des Fahrzeugs Berücksichtigung findet. Die Recheneinheit berechnet ferner eine Reichweite des Fahrzeugs und berücksichtigt hierbei die eingestellte Funktion der Fahrzeugkomponente und die für das Funktionieren der Fahrzeugkomponente benötigte Leistung. Ferner berechnet die Recheneinheit einen Reichweitenpuffer für die Reichweite des Fahrzeugs. In einem weiteren Schritt wird eine Prioritätsliste durch die Recheneinheit berechnet, wobei diese erstellte Prioritätsliste beschreibt, welche Änderung des Zustands der mindestens einen Leistung verbrauchenden Fahrzeugkomponente bevorzugt durchzuführen ist, falls die berechnete Reichweite geringer als die berechnete Fahrdistanz ist. Ein erster Vorschlag zum Verändern des Betriebszustands der mindestens einen Fahrzeugkomponente durch eine verringerte Leistungsaufnahme entsprechend der berechneten Prioritätsliste wird schließlich als ein erster Vorschlag ausgegeben. Alternativ oder zusätzlich wird ein zweiter Vorschlag mit einem zweiten Fahrtziel ausgegeben, wobei das zweite Fahrtziel mit der berechneten Reichweite erreicht werden kann. Die Ausgabe des ersten Vorschlags sowie des zweiten Vorschlags erfolgt durch die Recheneinheit auf einer Ausgabeeinheit, wenn eine Differenz aus Reichweite und Reichweitenpuffer geringer ist als die Fahrstrecke. A method for operating an electric vehicle comprises several steps: First, a destination is entered by a vehicle occupant via an input unit. In addition, setting of an operating state of at least one vehicle component that consumes power occurs. By adjusting the operating state, a power consumption of this vehicle component is thus also set. A driving lane and a driving distance linked to the driving distance are calculated by a computing unit, wherein a current position of the vehicle determined by a navigation unit is taken into account. The arithmetic unit furthermore calculates a range of the vehicle and takes into account the set function of the vehicle component and the power required for the functioning of the vehicle component. Furthermore, the computing unit calculates a range buffer for the range of the vehicle. In a further step, a priority list is calculated by the arithmetic unit, wherein this created priority list describes which change in the state of the at least one power-consuming vehicle component is preferably to be performed if the calculated range is less than the calculated driving distance. A first proposal for changing the operating state of the at least one vehicle component by a reduced power consumption according to the calculated priority list is finally output as a first suggestion. Alternatively or additionally, a second proposal with a second destination is issued, wherein the second destination can be achieved with the calculated range. The output of the first proposal and the second proposal is made by the arithmetic unit on an output unit when a difference between range and range buffer is less than the route.
Durch das Verfahren wird eine Energienutzungsoptimierung durchgeführt, die einen individuellen Mobilitätswunsch von Fahrzeuginsassen berücksichtigt. Dieser Mobilitätswunsch kommt in der gewünschten Einstellung der Funktion von Fahrzeugkomponenten zur Geltung. Über einen Regelsystemansatz wird hierbei die Energienutzung optimiert und priorisiert, wobei der Fahrzeuginsasse in den Regelkreislauf eingebunden wird und bei Abweichungen vom Mobilitätswunsch informiert wird. Durch die Berücksichtigung des Reichweitenpuffers wird eine Gefahr einer ausgehenden Fahrzeugenergie verringert und gleichzeitig der gewünschte Komfort, der durch die eingestellte Funktion der Fahrzeugkomponente seinen Ausdruck findet, nach Möglichkeit aufrechterhalten. Das Fahrzeug fährt immer mit einem Ziel, das anhand eines gewählten Fahrprofils vorgegeben sein kann, und der Fahrzeuginsasse muss nicht vor Beginn einer Fahrt eine aufwändige Eingabe vornehmen oder die Reichweite selbst abschätzen. Es wird vielmehr immer eine Lösung oder eine Alternative angeboten, wenn die Reichweite kleiner als die noch zurückzulegende Distanz ist. Der Fahrzeuginsasse selbst wird durch die Eingabemöglichkeiten in ein Energiemanagement eingebunden, ohne eine Vielzahl von Einstellungen vornehmen zu müssen, und das Verfahren sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens ist stets auf die Bedürfnisse der Fahrzeuginsassen optimiert. Hierzu kann lediglich eine einzelne Fahrzeugkomponente eingestellt werden, typischerweise wird jedoch eine Mehrzahl von Fahrzeugkomponenten eingestellt und in ihrer Funktion bei Bedarf verändert. The method performs an energy usage optimization that takes into account an individual mobility desire of vehicle occupants. This desire for mobility comes in the desired setting of the function of vehicle components to advantage. Using a control system approach, energy use is optimized and prioritized, whereby the vehicle occupant is integrated into the control loop and informed of deviations from the desired mobility. By taking into account the range buffer, a danger of outgoing vehicle energy is reduced and, at the same time, the desired comfort expressed by the set function of the vehicle component is maintained as far as possible. The vehicle always drives with a destination based on a selected driving profile can be predetermined, and the vehicle occupant does not have to make a complex input before starting a journey or estimate the range itself. Rather, a solution or alternative is always offered if the range is smaller than the distance still to be traveled. The vehicle occupant himself is integrated into an energy management system through the input options, without having to make a large number of settings, and the method and a system for carrying out the method are always optimized to the needs of the vehicle occupants. For this purpose, only a single vehicle component can be set, but typically a plurality of vehicle components is adjusted and changed in function as needed.
Die aktuelle Position des Fahrzeugs kann hierbei von der Navigationseinheit durch ein GPS-Signal (Global Positioning System) oder ein anderes satellitengestütztes Signal ermittelt werden. Dies erlaubt einen bestimmungseigenen Aufenthaltsort mit großer Genauigkeit und entsprechend einer großen Genauigkeit der zurückzulegenden Fahrdistanz. Unter "Eingeben des Fahrtziels" soll hierbei sowohl eine explizite, also eine direkte Eingabe des Fahrtziels als auch eine implizite Eingabe über ein Auswählen des gewählten Fahrprofils, in dem das Ziel bereits hinterlegt ist, verstanden werden. Hierbei kann je nach Fahrprofil zum Beispiel eine Heimatadresse als Ziel angenommen werden, oder es kann die Möglichkeit eröffnet werden, entlang von mehreren Ladestationen zu fahren. The current position of the vehicle can be determined by the navigation unit by a GPS signal (Global Positioning System) or another satellite-based signal. This allows a designated whereabouts with great accuracy and according to a high accuracy of the driving distance to be covered. By "inputting the destination", both an explicit, ie a direct input of the destination as well as an implicit input via a selection of the selected driving profile, in which the destination is already stored, are to be understood. Here, depending on the driving profile, for example, a home address may be adopted as the destination, or it may be possible to drive along several charging stations.
Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Verändern des Betriebszustands oder das Ansteuern des zweiten Fahrtziels, d. h. das Umsetzen des ersten Vorschlags oder des zweiten Vorschlags, nur dann durchgeführt, wenn der Fahrzeuginsasse, dem diese Vorschläge unterbreitet wurden, einen der Vorschläge über eine Eingabeeinheit auch auswählt. Indem eine automatische Anpassung in dieser Ausgestaltung des Verfahrens ausgeschlossen ist, behält der Fahrzeuginsasse, wie beispielsweise ein Fahrer, stets volle Kontrolle über die Fahrzeugfunktionen. Eine Eingabe und eine Ausgabe über die Eingabeeinheit und die Ausgabeeinheit können hierbei sowohl akustisch als auch optisch oder haptisch erfolgen, um mehrere Rückmeldungskanäle zum Wahrnehmen der Rückmeldung zur Verfügung zu haben. Alternativ kann natürlich auch eine automatische Anpassung erfolgen. Preferably, the proposed changing of the operating state or the driving of the second destination, i. H. the implementation of the first proposal or the second proposal, performed only if the vehicle occupant to whom these proposals have been submitted also selects one of the suggestions via an input unit. By eliminating automatic adjustment in this embodiment of the method, the vehicle occupant, such as a driver, always retains full control of the vehicle functions. An input and an output via the input unit and the output unit can be done acoustically as well as optically or haptically in order to have several feedback channels for the detection of the feedback available. Alternatively, of course, an automatic adjustment can be made.
Eine Änderung des Zustands kann statisch vorgegeben sein, alternativ oder zusätzlich kann auch ein Wert des Reichweitenpuffers als fester, statischer Wert hinterlegt sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Prioritätsliste und bzw. oder der Wert des Reichweitenpuffers ausgehend von einer statisch vorgegebenen Zustandsänderung bzw. einem statisch vorgegebenen festen Wert des Reichweitenpuffers dynamisch unter Berücksichtigung von Umgebungsvariablen des Fahrzeugs angepasst werden. Hierdurch wird eine auf dem jeweiligen Mobilitätswunsch ausgelegte Anpassung der Fahrzeugfunktionen gewährleistet. A change in the state can be statically predetermined, alternatively or additionally, a value of the range buffer can be stored as a fixed, static value. However, it can also be provided that the priority list and / or the value of the range buffer are adapted dynamically, taking into account environmental variables of the vehicle, on the basis of a statically predetermined state change or a statically predetermined fixed value of the range buffer. As a result, an adapted to the respective mobility request adaptation of the vehicle functions is guaranteed.
Typischerweise umfassen die Umgebungsvariablen bei einer dynamischen Prioritätsliste bzw. einem dynamischen Anpassen des Werts des Reichweitenpuffers eine Umgebungshelligkeit, eine Umgebungstemperatur, eine Windgeschwindigkeit und Windrichtung und bzw. oder eine Umgebungsluftfeuchtigkeit. So kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit eine Fahrzeuginnenraumbeleuchtung in ihrer Intensität angepasst werden, wohingegen die Funktion einer Klimaanlage in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur und Umgebungsluftfeuchtigkeit angepasst werden kann. Die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung können dazu verwendet werden, den Verbrauch des Fahrzeugs genauer abzuschätzen und beispielsweise einen unnötigen Energieverbrauch durch geöffnete Fensterscheiben zu vermindern. Typically, the environment variables in a dynamic priority list dynamically adjust the range buffer value include ambient brightness, ambient temperature, wind speed and wind direction, and / or ambient humidity. Thus, for example, depending on the ambient brightness, a vehicle interior lighting can be adjusted in intensity, whereas the function of an air conditioner can be adjusted depending on the ambient temperature and ambient humidity. The wind speed and wind direction can be used to more accurately estimate the consumption of the vehicle and, for example, reduce unnecessary energy consumption through open windows.
Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu ausgelegt, automatisch alle Fahrzeugkomponenten bis auf den Elektroantrieb auf einen minimalen Leistungsverbrauch einzustellen, sofern festgestellt wird, dass die Fahrdistanz andernfalls die Reichweite übersteigt. Diese Minimierung des Leistungsverbrauchs kann natürlich alternativ auch dem Fahrer vorgeschlagen werden und nur nach Bestätigung von diesem durchgeführt werden. Durch die Minimierung des Leistungsverbrauchs wird sichergestellt, dass mit dem Fahrzeug zumindest Notziele wie Tankstellen oder Aufladestationen noch erreicht werden können, ohne dass das Fahrzeug auf offener Strecke liegenbleibt. Preferably, the arithmetic unit is adapted to automatically set all vehicle components except for the electric drive to a minimum power consumption, if it is determined that the driving distance otherwise exceeds the range. Of course, this minimization of the power consumption can alternatively also be proposed to the driver and be carried out only after confirmation by the driver. By minimizing power consumption, it is ensured that at least emergency goals such as filling stations or charging stations can still be achieved with the vehicle without leaving the vehicle on the open track.
Typischerweise wird ein einzelnes Fahrprofil von einem Fahrzeuginsassen eingestellt, wobei das Fahrprofil definierte Zustände mehrerer Fahrzeugkomponenten umfasst. Hierdurch ist es möglich, einen individuellen Mobilitätswunsch, beispielsweise durch Einstellen bestimmter Funktionen der Klimaanlage oder der Fahrzeuginnenraumbeleuchtung als Beispiele von Fahrzeugkomponenten einzustellen. Typically, a single driving profile is adjusted by a vehicle occupant, wherein the driving profile includes defined states of multiple vehicle components. This makes it possible to set an individual mobility request, for example by setting certain functions of the air conditioner or the vehicle interior lighting as examples of vehicle components.
Die Prioritätsliste kann bestimmt werden, indem ein Reichweitengewinn jeder Zustandsänderung der Fahrzeugkomponenten ermittelt wird und anschließend vorzugsweise diejenige Zustandsänderung ausgewählt wird, die ein vorgegebenes Fahrprofil am wenigsten beeinträchtigt. Ebenso ist es natürlich auch möglich, die Prioritätsliste als aufsteigende oder absteigende Liste der Reichweitengewinne verschiedener Zustandsänderungen auszuführen. Hierdurch wird es möglich, das vom Fahrzeuginsassen eingestellte Fahrprofil weitestgehend umzusetzen und gleichzeitig einen geringen Verbrauch zu erreichen. The priority list may be determined by determining a range gain of each state change of the vehicle components, and then preferably selecting that state change that least affects a given driving profile. Likewise, it is of course also possible to execute the priority list as an ascending or descending list of range gains of various state changes. This makes it possible, as far as possible adjusted by the vehicle occupant driving profile while achieving low consumption.
Die Prioritätsliste kann durch einen Optimierungsvorgang bestimmt werden, wobei der Optimierungsvorgang von einer Ungleichung ausgeht, die mehrere Lösungen aufweist und jede der Lösungen durch eine aus einer Nutzenfunktion erhaltene Kennzahl charakterisiert wird. Die Prioritätsliste umfasst die Lösungen der Ungleichungen in aufsteigender Reihenfolge der Kennzahlen. Durch die Nutzenfunktion kann der Fahrkomfort ausgedrückt werden, wobei durch die Verknüpfung der Optimierungsoperation unter Berücksichtigung des Fahrkomforts durch die Nutzenfunktion nur solche Lösungen als effiziente Lösungen der Ungleichung Berücksichtigung finden, die ein entsprechendes Maß an gewünschtem Fahrkomfort gewährleisten und gleichzeitig den Energieverbrauch minimieren. Typischerweise beschreibt die Nutzenfunktion einen maximalen Komfort oder eine maximale Reichweite als Nutzen. The priority list may be determined by an optimization process, the optimization process assuming an inequality that has multiple solutions and each of the solutions is characterized by a measure obtained from a utility function. The priority list includes the solutions of the inequalities in ascending order of the measures. By the utility function, the ride comfort can be expressed, whereby by linking the optimization operation taking into account the ride comfort by the utility function only those solutions are considered as efficient solutions of inequality, which ensure a corresponding level of desired ride comfort while minimizing energy consumption. Typically, the utility function describes maximum comfort or range as useful.
Es kann vorgesehen sein, dass das Eingeben des Fahrziels, das Eingeben des Betriebszustands und die Ausgabe des ersten Vorschlags und bzw. oder des zweiten Vorschlags im Fahrzeug erfolgt, während zumindest einer der Schritte Berechnen der Fahrstrecke, Berechnen der Reichweite und bzw. oder Berechnen der Prioritätsliste auf einem von dem Fahrzeug räumlich separierten Rechner durchgeführt wird. Im Fahrzeug eingegebene Informationen wie das Fahrziel oder der mindestens eine eingestellte Betriebszustand werden über eine Datenkommunikationsvorrichtung, wie beispielsweise eine Antenne, an den räumlich separierten Rechner übermittelt, und die Fahrstrecke, die Reichweite und bzw. oder die Prioritätsliste werden von dem räumlich separierten Rechner an die Datenkommunikationsvorrichtung übermittelt. Hierdurch wird eine Rechenlast auf der Recheneinheit des Fahrzeugs reduziert und eine zentrale Verwaltung derartiger Daten ermöglicht. It can be provided that inputting the travel destination, inputting the operating state and output of the first suggestion and / or the second suggestion takes place in the vehicle during at least one of the steps of calculating the travel distance, calculating the range and / or calculating the Priority list is performed on a spatially separated from the vehicle computer. In the vehicle input information such as the destination or the at least one set operating state are transmitted via a data communication device, such as an antenna to the spatially separated computer, and the route, the range and or or the priority list are from the spatially separated computer to the Data communication device transmitted. As a result, a computing load on the computing unit of the vehicle is reduced and a central administration of such data is made possible.
Vorzugsweise werden mindestens zwei, besonders vorzugsweise alle der Schritte Berechnen der Fahrstrecke, Berechnen der Reichweite und bzw. oder Berechnen der Prioritätsliste auf dem räumlich separierten Rechner durchgeführt. Typischerweise sind dies die Schritte Berechnen der Reichweite und Ausgabe der Vorschläge. Die Datenkommunikationsvorrichtung kann zur drahtlosen Datenkommunikation ausgelegt sein, so dass die Daten online an eine Cloud-Computing-Umgebung übergeben werden können. Preferably, at least two, particularly preferably all of the steps calculating the route, calculating the range and / or calculating the priority list are performed on the spatially separated computer. Typically, these are the steps of calculating the range and output of the proposals. The data communication device may be configured for wireless data communication so that the data may be transferred online to a cloud computing environment.
Eine Vorrichtung zum Betrieb eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, umfasst eine Eingabeeinheit zum Eingeben eines Fahrtziels, mindestens eine in ihrem Betriebszustand einstellbare und Leistung verbrauchende Fahrzeugkomponente, eine Navigationseinheit zum Ermitteln einer aktuellen Position des Fahrzeugs, eine Recheneinheit zum Berechnen einer Fahrstrecke und einer Fahrdistanz sowie eines Reichweitenpuffers und einer Prioritätsliste, eine Ausgabeeinheit zum Anzeigen eines Vorschlags des Veränderns des Betriebszustands der Fahrzeugkomponente und bzw. oder zum Anzeigen eines Vorschlags eines zweiten Fahrtziels. Die Vorrichtung ist typischerweise dazu eingerichtet, das zuvor bereits beschriebene Verfahren umzusetzen. An apparatus for operating an electric vehicle includes an input unit for inputting a travel destination, at least one vehicle-adjustable and power-consuming vehicle component, a navigation unit for determining a current position of the vehicle, a computing unit for calculating a travel distance and a travel distance, and a range buffer and a priority list, an output unit for displaying a suggestion of changing the operating state of the vehicle component and / or for displaying a suggestion of a second destination. The device is typically adapted to implement the previously described method.
Ein Computerprogrammprodukt enthält eine Befehlsfolge, die nach Eingabe eines Fahrtziels und Einstellen eines Betriebszustands und somit einer Leistungsaufnahme mindestens einer Leistung verbrauchenden Fahrzeugkomponente eine Fahrstrecke und eine Fahrdistanz berechnet. Hierbei wird eine von einer Navigationseinheit ermittelte aktuelle Position des Fahrzeugs berücksichtigt, sowie eine Prioritätsliste berechnet, die beschreibt, welche Änderung des Zustands der mindestens einen Fahrzeugkomponente bevorzugt durchzuführen ist, falls die berechnete Reichweite geringer als die berechnete Fahrdistanz ist. Außerdem wird ein erster Vorschlag des Veränderns des Betriebszustands der Fahrzeugkomponente durch eine verringerte Leistungsaufnahme der mindestens einen Fahrzeugkomponente entsprechend der berechneten Prioritätsliste ausgegeben und bzw. oder ein zweiter Vorschlag ausgegeben, der ein zweites Fahrtziel angibt, das mit der berechneten Reichweite erreicht werden kann, wenn eine Differenz aus einer Reichweite und einem Reichweitenpuffer geringer ist als die Fahrstrecke. A computer program product contains a command sequence which, after entering a destination and setting an operating state and thus a power consumption of at least one power-consuming vehicle component, calculates a route and a driving distance. In this case, a current position of the vehicle determined by a navigation unit is taken into account and a priority list is calculated, which describes which change in the state of the at least one vehicle component is to be performed preferentially, if the calculated range is less than the calculated driving distance. In addition, a first suggestion of changing the operating state of the vehicle component is output by a reduced power consumption of the at least one vehicle component corresponding to the calculated priority list and / or a second suggestion indicative of a second travel destination that can be achieved with the calculated range, if one Difference between a range and a range buffer is less than the distance traveled.
Das Computerprogrammprodukt setzt typischerweise das zuvor beschriebene Verfahren um und kann auf der Recheneinheit der zuvor beschriebenen Vorrichtung gespeichert sein. Alternativ kann das Computerprogrammprodukt auch auf einer externen Speichereinheit gespeichert sein, die mit dem Fahrzeug verbunden werden kann und das Programm in einen Speicher des Fahrzeugs lädt. The computer program product typically implements the previously described method and may be stored on the computing unit of the apparatus previously described. Alternatively, the computer program product may also be stored on an external storage unit that can be connected to the vehicle and loads the program into a memory of the vehicle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der
In
Ein Ablaufdiagramm ist als Systeminformationsflussdiagramm in
Die Funktionsweise ist als Regelkreislauf zu sehen, wobei der gesamte Regelkreislauf ein System von Verbrauchern, also Fahrzeugkomponenten, im Fahrzeug beschreibt. Ein Status der Verbraucher im Fahrzeug wird in einem Verfahrensschritt von einer als Powertracer
Zunächst wird ein Fahrtziel über die Eingabeeinheit eingegeben und nachfolgend, gleichzeitig oder sogar davor die Funktion der Fahrzeugkomponenten eingestellt. So kann beispielsweise eine Klimasteuerung bzw. eine Heizung einen Energiebedarf aufweisen, der zur Erreichung des gewünschten Komfortlevels nötig ist. Dieser Energiebedarf wird ermittelt und der Leistungsbedarf zum Halten dieses Niveaus dem Powertracer
Die Reichweitenberechnung
Die Reichweitenberechnung
Kann das Problem auf diese Weise nicht gelöst werden, kann auch ein anderes Fahrtziel vorgeschlagen werden. In Ausnahmesituationen wird auch ein sogenannter "Limp-Home"-Modus aktiviert. In diesem Modus werden alle Verbraucher bis zum Elektroantrieb, d. h. dem Motor, abgeschaltet oder in einen Modus mit minimaler Leistungsaufnahme versetzt, damit zumindest eine Fahrt nach Hause oder zu einer nächstgelegenen Aufladestation bzw. Tankstelle oder einer anderen Infrastruktur mit Steckdose ermöglicht wird. Unter einem "Fahrprofil" soll hierbei eine Voreinstellung der Funktionen mehrere Fahrzeugkomponenten verstanden werden, beispielsweise eine Einstellung der Klimaanlage auf 21 °C und eine gleichzeitige Einstellung der Innenraumbeleuchtung auf einen Maximalwert. If the problem can not be solved in this way, another destination can be proposed. In exceptional situations, a so-called "limp home" mode is activated. In this mode, all loads are powered up to the electric drive, i. H. the engine is switched off, or put into a mode with minimal power consumption, so that at least a ride home or to a nearest charging station or gas station or other infrastructure with power outlet is possible. A "driving profile" is to be understood here as a presetting of the functions of a plurality of vehicle components, for example a setting of the air conditioning system to 21 ° C. and a simultaneous adjustment of the interior lighting to a maximum value.
Die von dem Lösungsalgorithmus
Unter einer "kritischen Fahrsituation", die durch den Lösungsalgorithmus
Demzufolge entsteht eine kritische Situation, falls
Die Lösung einer kritischen Situation ergibt sich somit wie folgt:
Eine Teilaufgabe und somit eine Nebenbedingung des Lösungsalgorithmus
Ein Reichweitengewinn ergibt sich typischerweise durch ein Ausschalten von Verbrauchern im Fahrzeug oder ein Schalten oder Wechseln eines oder mehrerer der Verbraucher in einen Zustand mit reduzierter Leistungsaufnahme. Ein Zustandswechsel kann als eine Aktion wie folgt definiert werden:
aktion (V1, Z1, Z2): Verbraucher V1 geht von Zustand Z1 in Zustand Z2 über. Range gain typically results from turning off consumers in the vehicle or switching or changing one or more of the loads to a reduced power state. A state change can be defined as an action as follows:
action (V1, Z1, Z2): consumer V1 goes from state Z1 to state Z2.
Die aktion (V1, Z1, Z2) ändert also einen Betriebszustand des Verbrauchers V1 von Z1 nach Z2. Dieser Zustandswechsel kann beispielsweise in einem Ausschalten bestehen, jedoch auch eine Reduzierung einzelner Werte, z. B. einer Temperatureinstellung der Klimaanlage, umfassen. Jeder Aktion können im Rahmen des Lösungsalgorithmus
Zum anderen kann als Bewertungsfunktion convenience(aktion (V1, Z1, Z2)) definiert werden, wobei die Convenience ein Maß ist, das den Zustandswechsel in Abhängigkeit von weiteren Parametern klassifiziert. Die Convenience gibt den erreichbaren Komfort
Der Lösungsalgorithmus
Es ergibt sich somit die Beziehung für statisch festgelegte Werte
Möglich ist auch eine Anpassung einer solchen vorgegebenen Grundeinstellung statischer Werte durch den Fahrer. Für Leistung verbrauchende Fahrzeugkomponenten, deren Leistungsaufnahme durch eine kontinuierliche Größe beschrieben wird, werden Intervalle definiert, innerhalb derer die Funktion eingeschränkt werden soll. So kann z. B. die Heizung oder Kühlung des Fahrzeuginnenraums in Schritten von je 1 °C reduziert oder erhöht werden oder eine maximale Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Schritten von 10km/h oder 20 km/h reduziert werden. Das Aktivieren einer derartigen Einschränkung ist dann gerade der Zustandsübergang des Verbrauchers. It is also possible to adapt such a preset basic setting of static values by the driver. For power-consuming vehicle components whose power consumption is described by a continuous quantity, intervals are defined within which the function is to be restricted. So z. For example, the heating or cooling of the vehicle interior can be reduced or increased in increments of 1 ° C, or a maximum speed of the vehicle can be reduced in increments of 10 km / h or 20 km / h. The activation of such a restriction is then just the state transition of the consumer.
Eine dynamische Anpassung der Zustandsänderungen kann beispielsweise aufgrund äußerer Einflüsse notwendig sein. Diese externen Einflüsse lassen die statisch definierte Bewertung eines der Verbraucher während der Fahrt obsolet werden, beispielsweise indem eine Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums in Abhängigkeit einer Helligkeit im Fahrzeugaußenraum zunimmt oder abnimmt. Ebenso kann eine Heizleistung oder Kühlleistung in Abhängigkeit einer externen Umgebungstemperatur zunehmen oder abnehmen, d. h. die Wichtigkeit dieses Punktes ansteigen oder abfallen und das Verfahren die Funktion der Fahrzeugkomponente entsprechend anpassen. A dynamic adaptation of the state changes may be necessary, for example due to external influences. These external influences make the statically defined evaluation of one of the consumers during the journey obsolete, for example by the lighting of the vehicle interior increasing or decreasing as a function of a brightness in the vehicle exterior. Likewise, a heating power or cooling power may increase or decrease depending on an external ambient temperature, d. H. the importance of this point increase or decrease and the method will adjust the function of the vehicle component accordingly.
Ebenso können in weiteren Ausführungsbeispielen auch interne Systemabhängigkeiten zwischen den Zustandsübergängen durch den Lösungsalgorithmus
In Ergänzung der statischen Prioritäten können diese Regeln zur Berücksichtigung interner und externer Abhängigkeiten getrennt in einem Speicher abgelegt und verwaltet werden sowie durch den Lösungsalgorithmus
Eine dynamische Priorisierung während der Fahrt ergibt sich dann aus der statischen Priorisierung der Zustandsübergänge und der Anwendung der abgelegten Regeln
In letztgenanntem Fall würde dann die Bewertungsfunktion "convenience_dynamic" als Nebenbedingung für die durch den Lösungsalgorithmus
Der Reichweitenpuffer selbst ist typischerweise ein fest vorgegebener Wert, beispielsweise können 10 km, 20 km oder 50 km als Puffer der errechneten Reichweite
Das eigentliche Auffinden der Lösung durch den Lösungsalgorithmus
Hierbei geben i und j Laufindizes zwischen 1 und N an, also 1 ≤ i ≤ N für Verbraucher der gewählten Lösung und 1 ≤ j ≤ M für Verbraucher einer weiteren Lösung. Insgesamt wird somit eine Prioritätsliste erzielt, in der mögliche Zustandsänderungen von Verbrauchern aufgeführt sind. Die möglichen Prioritätslisten können hierbei je nach Fahrprofil unterschiedliche Priorisierungen enthalten, also beispielsweise einen Bewertungsfaktor, mit denen der Reichweitengewinn multipliziert wird, um auf einen fahrprofilspezifischen Reichweitengewinn zu gelangen. So kann in einem auf den Komfort
Nachfolgend wird in dem Verfahren die Größe "Gesamtreichweitengewinn" und der entsprechenden Aktion als Lösung ermittelt, die die Ungleichung
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Lösungsfindung ausgehend von einer in aufsteigender oder absteigender Rangfolge der Werte der Bewertungsfunktion "convenience" einzelner Lösungen sortierten Liste diese so lange durchsucht werden, bis eine Lösung gefunden wird, die sämtliche Nebenbedingungen erfüllt. Nachteilig hieran ist, dass eine Vielzahl möglicher Kombinationen durchsucht werden muss, bis eine Lösung gefunden ist, was zeitaufwändig ist, allerdings wird eine optimale Lösung zuerst gefunden. Es kann auch ausgehend von der sortierten Liste der Reichweitengewinne eine Lösung gefunden werden. Dies ist deutlich weniger zeitaufwändig, d. h. es werden schnell alle möglichen Lösungen gefunden, allerdings muss dann eine Lösung noch ausgewählt werden. In the illustrated embodiment, for solution finding, starting from a list sorted in ascending or descending order of priority of the values of the evaluation function "convenience" of individual solutions, it is searched until a solution is found which satisfies all the constraints. The disadvantage of this is that a variety of possible combinations must be searched until a solution is found, which is time consuming, but an optimal solution is found first. It can also be found based on the sorted list of reach gains a solution. This is much less time consuming, d. H. All possible solutions are quickly found, but then a solution must still be selected.
Eine weitere zu berücksichtigende Nebenbedingung ist, dass jeder Verbraucher nur mit einem Zustandsübergang in der Lösung enthalten sein darf. Das Ermitteln der Lösung durch den Lösungsalgorithmus
Durch den in
Sollte es keine Lösung geben, die durch Reduzierung des Verbrauchs der Fahrzeugkomponenten das Ziel noch erreichen lässt, so wird zunächst von der Recheneinheit vorgeschlagen, eine nahegelegene Ladestation als alternatives weiteres Ziel anzusteuern. Dieser Vorschlag wird dem Fahrer auf der Ausgabeeinheit unterbreitet und der Fahrer kann auswählen, ob er nun dieser neuen Route folgen möchte. Falls sich auch keine Ladestation oder Tankstelle erreichen lässt, wird von der Recheneinheit das Fahrprofil "Limp Home" aktiviert. In diesem Fahrprofil werden alle für den Komfort
Das in
In
In
Im Fahrprofil "Reisen" erfolgt eine explizite Zieleingabe (d. h. ein Fahrtziel wird eingegeben), wohingegen in den Fahrprofilen "Stadt" und "Spaß" eine implizite Zieleingabe erfolgt (d. h., dass die Heimatadresse oder eine nächstgelegene Ladestation als Fahrtziel bereits hinterlegt ist und durch Auswahl des Fahrprofils angesteuert wird). In the driving profile "travel" an explicit destination input (ie a destination is entered), whereas in the driving profiles "city" and "fun" an implicit destination input takes place (ie, that the home address or a nearest charging station is already stored as a destination and by selection the driving profile is controlled).
Eine
Die Recheneinheit des Fahrzeugs, im dargestellten Beispiel eine "Electronic Control Unit (ECU)" berechnet die Fahrstrecke und die Fahrdistanz und legt hierbei die aktuell ermittelte Position des Fahrzeugs und weitere Daten des Navigationssystems wie z. B. Karteninformation oder Stauwarnungen zugrunde. The computing unit of the vehicle, in the example shown, an "Electronic Control Unit (ECU)" calculates the route and the driving distance and sets the currently determined position of the vehicle and other data of the navigation system such. B. map information or congestion warnings based.
Statt die angegebenen Berechnungen und die Lösungen auf der Recheneinheit des Fahrzeugs durchzuführen, können diese auch auf einem Server einer Cloud-Computing-Umgebung durchgeführt werden. Hierzu werden das eingegebene Fahrtziel
Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln beansprucht werden. Only features disclosed in the embodiments of the various embodiments can be combined and claimed individually.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010039675 A1 [0004] DE 102010039675 A1 [0004]
Claims (12)
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