DE102015014176A1

DE102015014176A1 - Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energiemanagements in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015014176A1
Application number: DE102015014176.7A
Authority: DE
Inventors: Stefan Cytrynski; Bernd Heintel; Jan Kipping; Kan Xu
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-04-13
Also published as: DE102015013302A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energie- und Leistungsmanagements (M) in einem Fahrzeug, wobei erfindungsgemäß Informationen einer Fahrbahn, einer Fahrzeugumgebung und einer Trajektorie eines Fahrzeugs mit aktivem Fahrzeugfahrwerk (2) erfasst und prädiziert und zur Ermittlung eines elektrischen Energiebedarfs verwendet werden und in Abhängigkeit des ermittelten elektrischen Energiebedarfs das elektrische Energie- und Leistungsmanagement (M) gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energiemanagements in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2008 047 446 A1 ist eine Streckenlängenberechnungsvorrichtung zur Berechnung der kürzesten Streckenlänge zwischen einer Vielzahl von Punkten mit aufgetretenen Ereignissen, die sich auf ein mobiles Objekt beziehen, bekannt. Weiterhin ist ein Streckenlängenberechnungsverfahren, ein Streckenlängenberechnungsprogramm und eine Fahrzeugklimaanlage und Steuerung für in mobilem Objekt montierte Vorrichtung bekannt.
Aus der DE 10 2009 013 175 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Energiemanagements in einem Fahrzeug bekannt. Hierbei werden Prognosen von zu erwartenden Verkehrszuständen erstellt und Parameter des Energiemanagements des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den erstellten Prognosen gesteuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energiemanagements in einem Fahrzeug anzugeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
In dem Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energiemanagements in einem Fahrzeug werden erfindungsgemäß Fahrbahndaten einer vorausliegenden Fahrbahn, Umgebungsdaten einer Fahrzeugumgebung und Trajektoriedaten einer prädizierten Trajektorie des Fahrzeugs erfasst, wobei anhand der erfassten Daten, wie Fahrbahndaten, Umgebungsdaten und/oder Trajektoriedaten ein elektrischer Energiebedarf eines aktiven Fahrzeugfahrwerks ermittelt wird und in Abhängigkeit des ermittelten elektrischen Energiebedarfs das elektrische Energie- und Leistungsmanagement vorausschauend gesteuert wird.
Das aktive Fahrzeugfahrwerk ist ein Federungs-Dämpfungssystem, welches übliche Wank-, Nick- und Vertikalbewegungen einer Karosserie des Fahrzeugs bei unterschiedlichen Fahrsituationen kompensiert oder bei Seitenwind stabilisiert.
Zur Deckung des elektrischen Energiebedarfs des aktiven Fahrzeugfahrwerks ist das elektrische Energie- und Leistungsmanagement in vorausschauender Weise steuerbar. Hierbei ist zumindest eine elektrische Energieversorgung im Fahrzeug derart steuerbar, dass der zu erwartende oder erforderliche Energie- und Leistungsbedarf des aktiven Fahrzeugfahrwerks vorausschauend ausgeglichen wird.
Insbesondere ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Auftrittshäufigkeit von Spannungs- und Leistungsschwankungen und/oder Spannungs- und Leistungseinbrüchen verringert. Solche elektrischen Schwankungen und/oder Einbrüche erfolgen, wenn das aktive Fahrzeugfahrwerk kurzfristig einen hohen elektrischen Energiebedarf zur Kompensation der Wank-, Nickt- oder Vertikalbewegungen abruft.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung eines elektrischen Energie- und Leistungsmanagements.
Die einzige 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Steuerung eines elektrischen Energie- und Leistungsmanagements M und zum Betrieb eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs mit einem aktiven Fahrzeugfahrwerk 2.
Das aktive Fahrzeugfahrwerk 2 ist ein Federungs-Dämpfungssystem, welches übliche Wank- und Nickbewegungen einer Karosserie des Fahrzeugs beim Anfahren, Lenken, in Kurven und beim Bremsen kompensiert oder bei Seitenwind stabilisiert. Zudem gleicht das aktive Fahrzeugfahrwerk 2 Vertikalbewegungen, wie zum Beispiel beim Überfahren einer Boden-, Tempo-, und/oder Bremsschwelle, durch aktive Federung und passive Dämpfung aus. Insbesondere sind eine Fahrdynamik und ein Fahrkomfort durch automatische Anpassung einer Fahrzeugfahrwerkeinstellung an unterschiedliche Fahrsituationen optimiert.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Anzahl von Fahrerassistenzvorrichtungen zur Unterstützung eines Fahrers in unterschiedlichen Fahrsituationen. Zum Beispiel sind die Fahrerassistenzvorrichtungen mit einer Bilderfassungseinheit zur Erfassung von Fahrbahndaten E1 einer Fahrbahn, insbesondere einer Fahrbahnoberfläche, gekoppelt.
Beispielsweise ist die Bilderfassungseinheit eine Kameraeinheit, insbesondere eine Stereokamera, die zusätzlich Umgebungsdaten E2 einer Umgebung des Fahrzeugs erfasst. Zudem werden Trajektoriedaten E3 einer Trajektorie des Fahrzeugs, insbesondere Daten einer Spur- und/oder Abstandsregelung, prädiziert und/oder geplant. Alternativ kann eine andere geeignete Erfassungs- und/oder Sensoreinheit zur Ermittlung der Daten E1 bis E3 verwendet werden.
Beispielsweise umfassen die Fahrerassistenzvorrichtungen einen Abstandsregeltempomat, eine Lenkassistenzvorrichtung, eine Notbremsassistenzvorrichtung, eine Spur- und/oder Objekterkennungsvorrichtung, eine Spurhalteassistenzvorrichtung, einen Spurregler und eine Nachtsichtassistenzvorrichtung. Diese Fahrerassistenzvorrichtungen sind insbesondere zur Unterstützung eines teilautomatisierten, automatisierten oder autonomen Fahrens vorgesehen.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung 1 sind Änderungen einer Längs- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs anhand von Fahrervorgaben am Fahrpedal und Bremspedal in einem vorgegebenen Zeitraum erfassbar bzw. prädizierbar.
Zusätzlich sind bevorstehende Eingriffe, insbesondere Brems- und Lenkeingriffe, kollisionsvermeidender Fahrerassistenzvorrichtungen bereits während einer Warnkaskade dieser Fahrerassistenzvorrichtungen erfassbar und prädizierbar.
Zusätzlich sind bevorstehende Eingriffe, insbesondere Brems- und Lenkeingriffe, der Spur- und Längsregelung vorausschauend erfassbar bzw. prädizierbar. Zur Verarbeitung und Auswertung der erfassten und prädizierten Fahrbahndaten E1, Umgebungsdaten E2 und Trajektoriedaten E3 umfasst die Vorrichtung 1 zumindest eine Steuereinheit 3. Beispielsweise ist die Steuereinheit 3 eine Bordnetzsteuereinheit.
Die Steuereinheit 3 verarbeitet die erfassten und prädizierten Fahrbahndaten E1, Umgebungsdaten E2 und Trajektoriedaten E3 und ermittelt anhand dieser einen elektrischen Energiebedarf des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2.
Des Weiteren ist die Steuereinheit 3 zur Steuerung und Durchführung des elektrischen Energie- und Leistungsmanagements M im Bordnetz des Fahrzeugs vorgesehen. Das elektrische Energie- und Leistungsmanagement M steuert elektrische Energieflüsse und stellt gleichzeitig die elektrische Energieversorgung und einen elektrischen Energie- und Leistungsbedarf für unterschiedliche elektrische Verbraucher V im Fahrzeug sicher. Hierbei kann mittels koordinierten Schaltens, insbesondere Zu- oder Abschaltens von elektrischen Verbrauchern V beispielsweise Spitzenlasten reduziert werden. Dies wird insbesondere im elektrischen Energie- und Leistungsmanagement M koordiniert.
In Abhängigkeit des ermittelten elektrischen Energiebedarfs des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 wird das elektrische Energie- und Leistungsmanagement M im Bordnetz gesteuert. Insbesondere können ein elektrischer Energie- und Leistungsbedarf des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 für vorgegebene Fahrsituationen vorausschauend bestimmt werden. Hierbei werden mittels der Steuerung des elektrischen Energie- und Leistungsmanagements M zu erwartende elektrische Leistungsschwankungen aufgrund gezielter Steuerung der elektrischen Energieflüsse ausgeglichen.
Diese Leistungsschwankungen treten auf, wenn sich das aktive Fahrzeugfahrwerk 2 kurzfristig an unterschiedliche Fahrsituationen anpasst, wobei zur kurzfristigen Kompensation unterschiedlicher Wank-, Nick- und/oder Vertikalbewegungen ein hoher elektrischer Leistungsbedarf anfällt. Zur Verringerung und/oder gar Vermeidung dieser Leistungsschwankungen wird das elektrische Energie- und Leistungsmanagement M vorausschauend gesteuert.
Somit sind in vorteilhafter Weise elektrische Spannungsschwankungen und/oder Spannungseinbrüche des Bord- bzw. eines elektrischen Versorgungsnetzes des Fahrzeugs verringert.
Nachfolgend wird ein Beispiel für die Steuerung des elektrischen Energie- und Leistungsmanagements M des Fahrzeugs unter Berücksichtigung des Leistungsprofils L des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 näher beschrieben.
Durch die Bilderfassungseinheit werden Fahrbahndaten E1 der Fahrbahnoberfläche, insbesondere eines Fahrbahnoberflächenverlaufs, in Fahrtrichtung ermittelt. Hierbei werden die Fahrbahndaten E1 beispielsweise in der Steuereinheit 3 zur Ermittlung einer Fahrbahnbeschaffenheit ausgewertet.
Weiterhin werden die Umgebungs- und Trajektoriedaten E2, E3 zur Ermittlung anstehender Änderungen der Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeugs verarbeitet. Zudem werden Objekte, wie zum Beispiel Bremsschwellen und/oder Straßenschäden, in der Fahrspur des Fahrzeugs erkannt und eine zu erwartende Änderung der Vertikalbewegung des Fahrzeugs ermittelt.
Die ermittelten Daten E1 bis E3, wie erfasste Fahrbahndaten E1 und Umgebungsdaten E2 sowie die prädizierten bzw. geplanten Trajektoriedaten E3, werden durch die Steuereinheit 3 an ein Steuergerät 2.1 für das aktive Fahrzeugfahrwerk 2 übermittelt. Anschließend wird vom aktiven Fahrzeugfahrwerk 2, insbesondere vom Steuergerät 2.1, in Abhängigkeit von den erfassten Fahrbahndaten E1, Umgebungsdaten E2 und Trajektoriedaten E3 der zu erwartende elektrische Energiebedarf des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 ermittelt. Hierbei wird ein vorausschauendes Leistungsprofil L zur Bestimmung des zu erwartenden elektrischen Energiebedarfs generiert.
Dieses Leistungsprofil L wird der Steuereinheit 3 zur Regelung des elektrischen Energiemanagements M und damit dem elektrischen Energie- und Leistungsmanagement M übermittelt.
Das Leistungsprofil L umfasst generierte Werte, insbesondere eine erforderliche elektrische Leistung und elektrischen Strom, zum Ausgleich der zu erwartenden Wank-, Nick und/oder Vertikalbewegungen des Fahrzeugs. Insbesondere werden mögliche Leistungs- und Spannungsschwankungen aufgrund einer zu erwartenden Aktivität des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 ermittelt und ausgewertet.
Das elektrische Energie- und Leistungsmanagement M des Bordnetzes wird somit unter Berücksichtigung des elektrischen Leistungsprofils L des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 und des Energiebedarfs zum Ausgleich erwartender elektrischer Leistungs- und Spannungsschwankungen im Bordnetz mittels der Steuereinheit 3 gesteuert.
Beispielsweise wird zum Ausgleich von Leistungs- und/oder Spannungsschwankungen eine Generatorleistung und/oder -spannung erhöht oder verringert. Zusätzlich können bzw. kann die Leistungs- und/oder Spannungsschwankungen mittels Abschaltung und/oder Leistungsreduzierung unterschiedlicher elektrischer Verbraucher V ausgeglichen werden.
Mittels des beschriebenen Verfahrens zur Steuerung des elektrischen Energiemanagements M kann der elektrische Energiebedarf des aktiven Fahrzeugfahrwerks 2 in vorausschauender Weise gedeckt werden.
Zudem ist dieses Verfahren in unterschiedlichen Fahrzeugen mit Fahrerassistenzvorrichtungen und aktivem Fahrzeugfahrwerk 2 anwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: aktives Fahrzeugfahrwerk
2.1: Steuergerät
3: Steuereinheit
L: Leistungsprofil
M: elektrisches Energie- und Leistungsmanagement
E1: Fahrbahndaten
E2: Umgebungsdaten
E3: Trajektoriedaten
V: elektrischer Verbraucher

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 102008047446 A1 [0002]
DE 102009013175 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Energie- und Leistungsmanagements (M) in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass – Fahrbahndaten (E1) einer vorausliegenden Fahrbahn, Umgebungsdaten (E2) einer Fahrzeugumgebung und/oder Trajektoriedaten (E3) einer Trajektorie eines Fahrzeugs mit aktivem Fahrzeugfahrwerk (2) erfasst und prädiziert werden, wobei – anhand der erfassten Fahrbahndaten (E1), der Umgebungsdaten (E2) und/oder der Trajektoriedaten (E3) ein elektrischer Energiebedarf ermittelt wird und – in Abhängigkeit des ermittelten elektrischen Energiebedarfs das elektrische Energie- und Leistungsmanagement (M) gesteuert wird,
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erfassten Fahrbahndaten (E1), Umgebungsdaten (E2) und/oder Trajektoriedaten (E3) zumindest eine zu erwartende Wank-, Nick- und/oder Vertikalbewegung des aktiven Fahrzeugfahrwerks (2) erfasst werden bzw. wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der erfassten Fahrbahndaten (E1), Umgebungsdaten (E2) und/oder Trajektoriedaten (E3) ein vorausschauendes Leistungsprofil (L) für das aktive Fahrzeugfahrwerk (2) ermittelt wird.