DE102016223981A1

DE102016223981A1 - Intelligentes Energiemanagementsystem im Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016223981A1
Application number: DE102016223981.3A
Authority: DE
Inventors: Tim Endres
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2016-12-01
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: DE102016223981B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung umfasst ein Energiemanagementsystem zum intelligenten Energiemanagement von Energieverbrauchern in einem Fahrzeug. Das Fahrzeug unterstützt zumindest einen zumindest teilweise autonomen Fahrmodus. Das Energiemanagementsystem umfasst ein oder mehrere Sensoren bzw. Berechnungsmodule, die als Energieverbraucher für den Betrieb des zumindest teilweise autonomen Fahrmodus erforderlich sind und ein Navigationssystem, welches Kartendaten umfasst. Zudem umfasst das Fahrzeug ein Steuermodul, welches ausgebildet ist, die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule basierend auf den Kartendaten sowie einer Position des Fahrzeugs entsprechend vorausschauend ein- und/oder abzuschalten bzw. in einen Energiesparmodus zu überführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein intelligentes Energiemanagementsystem im Fahrzeug zur robusten, flexiblen Bereitstellung elektrischer Verbraucher im Energiebordnetz bei gleichzeitiger Minimierung des Energieverbrauchs.
Kraftfahrzeuge umfassen ein Energiebordnetz, welches eine oder mehrere Batterien als Energiespeicher, ein oder mehrere elektrische Geräte als Energieverbraucher und einen Generator als Energiewandler umfasst. Um im Fahrbetrieb von Fahrzeugen zu gewährleisten, dass die elektrischen Geräte (z.B. Steuergeräte, Zünd- und Einspritzanlage, Sicherheitselektronik, Beleuchtung, Komfortelektronik, etc.) mit ausreichend Energie versorgt werden, liefert der Generator hierfür sowie zum Laden der Batterie die benötigte elektrische Energie.
Die Ansprüche an Sicherheit und Komfort im Fahrzeug nehmen stetig zu: einerseits werden ständig weitere Fahrzeugkomponenten, wie z.B. die Sitzverstellung, Lenkhilfen, etc. elektrifiziert, zum anderen wird immer mehr auf Informations- und Kommunikationselektronik sowie Sicherheitselektronik (z. B. Unfallerfassungseinheiten) gesetzt. Andererseits steigt die Anzahl an (externen) Geräten, die mit Strom versorgt werden (z.B. mobiles Endgerät, externes Navigationssystem, etc.). Aus Ressourcengründen reicht die Nennleistung des Generators im Fahrzeug nicht aus, sämtliche Energieverbraucher (im Folgenden auch elektrische Verbraucher genannt) in Summe zu versorgen. Mit anderen Worten muss während des Fahrbetriebs auch die Batterie an die Energieverbraucher liefern, wobei es zu beachten gilt, dass die Ladebilanz der Batterie im Fahrzeugbetrieb immer zumindest ausgeglichen ist. Das bedeutet, dass der Generator (und falls nötig auch die Batterie) im Fahrbetrieb den Energieverbrauchern Energieliefern muss, wobei der Generator im Fahrbetrieb zwischenzeitlich auch die Batterie laden können muss.
Die Anzahl der Energieverbrauchenden Komponenten erhöht sich für Fahrzeuge, die zumindest teil-autonome Fahrmodi unterstützen, enorm, da zusätzliche Energieverbraucher für die Funktionalität der zumindest teil-autonomen Fahrmodi erforderlich sind. Beispiele für die Energieverbraucher können Systeme zur Objekterfassung sein, Kameras, Abstandsmessungssysteme, etc. Die Daten all dieser Energieverbraucher müssen dann aggregiert werden, um die Funktionalität des entsprechenden (teil-) autonomen Fahrmodus zu bilden. Diese Energieverbraucher haben die Eigenschaft, dass sie bei Bedarf (also wenn ein (zumindest teil-) autonomer Fahrmodus gestartet werden soll), nicht sofort funktionsfähig sind. Da es sich um hochsensible Komponenten handelt, die wesentlich für die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer sind, müssen sich die Komponenten zunächst initialisieren bzw. kalibrieren bzw. müssen die Sensoren bzw. Berechnungsmodule zunächst hochfahren. Die Aufnahme des (zumindest teil-) autonomen Fahrmodus wird somit um die Zeit der benötigten Initialisierung/Kalibrierung verzögert. Andererseits ist es für das Energiebordnetz aus vorbenannten Gründen unvorteilhaft, die Komponenten stets eingeschaltet zu lassen, insbesondere wenn der autonome Fahrmodus beispielsweise einigen wenigen Bereichen einer Fahrstrecke möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die eine Lösung zu schaffen, die insbesondere ein intelligentes Energiemanagement von für einen zumindest teil-autonomen Fahrmodus erforderlichen Energieverbrauchern ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Energiemanagementsystem zum intelligenten Energiemanagement von Energieverbrauchern in einem Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Fahrzeug zumindest einen zumindest teilweise autonomen Fahrmodus unterstützt. Das Energiemanagementsystem umfasst:

ein oder mehrere Sensoren bzw. Berechnungsmodule, die als Energieverbraucher für den Betrieb des zumindest teilweise autonomen Fahrmodus erforderlich sind;
ein Navigationssystem, welches Kartendaten umfasst; und
ein Steuermodul, welches ausgebildet ist, die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule basierend auf den Kartendaten sowie einer Position des Fahrzeugs entsprechend vorausschauend ein- und/oder abzuschalten bzw. in einen Energiesparmodus zu überführen.

Die Sensoren bzw. Berechnungsmodule dienen dazu, für den autonomen Fahrmodus geeignete Daten zu erfassen. Die erfassten Daten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule, die unweigerlich Energieverbraucher darstellen, können beispielsweise aggregiert werden, um ein entsprechendes Umfeldmodell zu generieren. Das Umfeldmodell bildet die Grundlage für die Funktion des entsprechenden (teil-) autonomen Fahrmodus. Da es sich bei den Sensoren bzw. Berechnungsmodulen um hochsensible Sensoren bzw. Berechnungsmodule handelt die wesentlich für die Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer verantwortlich sind, müssen sich die Sensoren zunächst initialisieren bzw. kalibrieren bzw. müssen die Sensoren bzw. Berechnungsmodule zunächst hochfahren. Im Beispiel einer Kamera kann diese z.B. zunächst einen Funktionstest durchlaufen indem diese überprüft, ob deren Funktionalität, z.B. Beweglichkeit, Aufnahmefähigkeit, etc. vorhanden ist oder ob zumindest eine der Funktionalitäten nicht vorhanden ist. Beispielsweise kann ein Fremdkörper (z.B. Schneebedeckung) eine Bildaufnahme verhindern, etc. Mit anderen Worten, wenn diese Sensoren bzw. Berechnungsmodule erst bei Bedarf eingeschaltet (oder aus einem Energiesparmodus aufgeweckt) werden, sind diese erst nach Initialisierung und/oder Kalibrierung dieser funktionsfähig. Die Aufnahme des (zumindest teil-) autonomen Fahrmodus wird somit um die Zeit der benötigten Initialisierung/Kalibrierung verzögert. Andererseits ist es für das Energiebordnetz aus vorbenannten Gründen unvorteilhaft, die Sensoren bzw. Berechnungsmodule stets eingeschaltet zu lassen, insbesondere wenn der autonome Fahrmodus beispielsweise nur zum Fahren auf der Autobahn und/oder in Parkhäusern zum autonomen Parken geeignet ist (d.h. nicht für eine gesamte Fahrstrecke).
Das Energiemanagementsystem umfasst zudem ein Navigationssystem, welches Kartendaten umfasst. Das Navigationssystem kann fest im Fahrzeug integriert sein. In einem anderen Beispiel kann es sich um ein externes Navigationssystem handeln, welches dem Fahrzeug zugeordnet bzw. mit diesem gekoppelt ist. In diesem Fall muss das Navigationssystem entsprechend geeignet bzw. zertifiziert sein, um die Funktion des (zumindest einen) autonomen Fahrmodus im Fahrzeug zu unterstützen.
Ferner umfasst das Energiemanagement ein Steuermodul, das ausgebildet ist, die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule, die als Energieverbraucher für den Betrieb des autonomen Fahrmodus erforderlich sind, vorausschauend ein- und/oder auszuschalten bzw. in einen Energiesparmodus zu überführen. So kann der (zumindest teil-) autonome Fahrmodus bereits vorausschauend eingeschaltet werden, wodurch die Zeitverzögerung durch die benötigte Initialisierung/Kalibrierung vermieden wird, ohne dass die Sensoren bzw. Berechnungsmodule als Energieverbraucher zu jeder Zeit (zumindest dieselbe Menge an) Energie aus dem Energiebordnetz ziehen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der autonome Fahrmodus beispielsweise nur zum Fahren auf der Autobahn und/oder in Parkhäusern zum autonomen Parken geeignet ist (d.h. nicht für eine gesamte Fahrstrecke).
Wie bereits erwähnt, kann das Fahrzeug mehrere autonome Fahrmodi unterstützen. Beispielsweise unterstützt das Fahrzeug zwei autonome Fahrmodi, einen autonomen Fahrmodus für bestimmte Streckenabschnitte. Die Streckenabschnitte können zusammen mit Kartendaten auf einer Speichereinheit hinterlegt sein, auf die das Navigationssystem und/oder das Steuermodul zugreifen kann/können. Der zweite autonome Fahrmodus kann beispielsweise ein autonomer Parkmodus sein.
Das Steuermodul und/oder das Navigationssystem kann in vordefinierten Abschnitten eine Position des Fahrzeugs auf der Karte bzw. relativ zur Karte bestimmen und so detektieren, ob sich das Fahrzeug einem für einen autonomen Fahrmodus markierten Streckenabschnitt nähert. Die Bestimmung der Fahrzeugposition kann in vordefinierten Abständen, z.B. alle 1 Sekunde (s), alle 5s, alle 10s, sowie jeden weiteren geeigneten vordefinierten Zeitabstand bzw. Zeitintervall erfolgen. Erkennt das Fahrzeug, dass es sich einem markierten Streckenabschnitt (also einem Streckenabschnitt, für den das Fahrzeug einen autonomen Fahrmodus unterstützt), nähert, kann das Steuermodul die für diesen Fahrmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule einschalten bzw. initialisieren bzw. aus einem Energiesparmodus wecken, so dass diese die entsprechend benötigten Sensordaten bereits zu Beginn des markierten Streckenabschnitts erheben bzw. berechnen können.
Ebenso kann das Steuermodul (und/oder das Navigationssystem) so detektieren, ob sich das Fahrzeug einer Parkeinrichtung nähert, in welcher das Fahrzeug den autonomen Parkmodus unterstützt. Nähert sich das Fahrzeug einer solchen Parkeinrichtung, kann das Steuermodul die für den Parkmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule einschalten bzw. initialisieren, so dass die entsprechend benötigen Sensordaten bei Einfahrt in die Parkeinrichtung zur Verfügung stehen.
Vorteilhafter weise wird so ermöglicht, dass die für den autonomen Fahrmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule funktionsfähig, d.h. entsprechend initialisiert und/oder kalibriert sind, wenn sich das Fahrzeug einer Position auf der Karte nähert, die einen autonomen Fahrmodus unterstützt, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Sensoren bzw. Berechnungsmodule nur dann funktionsbereit sind, wenn das Fahrzeug sich einer Position auf der Karte nähert, die einen autonomen Fahrmodus unterstützt.
Die Funktionalität des Steuermoduls kann in einem eigenen Steuergerät oder zusammen mit anderen Funktionalitäten in einem gemeinsamen Steuergerät realisiert werden. In einem anderen Beispiel kann das Steuermodul als Berechnungsmodul bzw. Teil eines Berechnungsmoduls realisiert werden.
Das Navigationssystem kann stets im Hintergrund ausgeführt werden und unabhängig von einer aktiven Routenführung detektieren, ob sich das Fahrzeug einem markierten Bereich auf der Karte bzw. relativ zur Karte nähert und somit weitere Grundlage für die o.g. Funktionen liefern.
Darüber hinaus kann der Nutzer bzw. Fahrer des Fahrzeugs über eine entsprechende Bedieneinheit im Fahrzeug ein Ziel in das Navigationssystem eingeben und das Navigationssystem berechnet dann die beste Route zu dem Ziel.
In einem anderen Beispiel kann der Nutzer bzw. Fahrer des Fahrzeugs das Ziel über ein mobiles Endgerät eingeben. Das mobile Endgerät kann dann das Ziel über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle, z.B. ein mobiles Netzwerk, lokale Netzwerke bzw. Local Area Networks (LANs), wie z.B. Wireless Fidelity (WiFi), oder über Weitverkehrsnetze bzw. Wide Area Networks (WANs) wie z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Package Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink/Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX) an einen Backend-Server senden. Der Backend-Server kann dann eine Route berechnen und diese über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle an das Navigationssystem im Fahrzeug schicken. Alternativ dazu kann der Backend-Server das Ziel über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle an das Navigationsgerät des Fahrzeugs senden, welches dann eine geeignete Route berechnet.
Bei dem mobilen Endgerät kann es sich z.B. um ein Smartphone, aber auch ein anderes mobiles Telefon bzw. Handy, Personal Digital Assistant (PDA), Tablet PC etc. handeln, welches mit einer Technologie zum Laden und Ausführen von Apps bzw. Applikationen bzw. Anwendungen ausgestattet ist. Insbesondere kann die Kommunikation über das mobile Endgerät mittels einer heruntergeladenen und auf dem mobilen Endgerät installierten, die entsprechende Funktionalität bereitstellenden Anwendung bzw. Applikation bzw. App handeln. Bei der Berechnung bzw. Ermittlung der geeigneten Route kann ein gewünschter Abfahrtszeitpunkt, den der Fahrer des Fahrzeugs mit eingeben kann, berücksichtigt werden. Dem Nutzer bzw. Fahrer des Fahrzeugs kann eine entsprechende Nachricht über eine Ausgabeeinheit im Fahrzeug bzw. über eine Ausgabeeinheit des mobilen Endgeräts angezeigt werden, dass die Eingabe empfangen und weiterverarbeitet wurde.
Vorzugsweise sind in den Kartendaten Bereiche hinterlegt, in denen der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann.
Beispielsweise können Streckenabschnitte auf der Karte bzw. relativ zur Karte, wie z.B. Abschnitte einer Autobahn bzw. bestimmte Parkeinrichtungen, markiert sein. Nähert sich das Fahrzeug einem solchen Streckenabschnitt in vorbestimmter bzw. vorbestimmbarer Weise (siehe oben, z.B. geeignete Kilometeranzahl bzw. geeignete Minutenanzahl), kann (z.B. je nach Initialisierungs-/bzw. Kalibrierungsdauer, siehe oben) die Initialisierung und/oder Kalibrierung der Sensoren bzw. Berechnungsmodule erfolgen.
Vorzugsweise umfasst das vorausschauende ein- oder abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule:

Detektieren einer Position des Fahrzeugs, die sich in einem vorbestimmbaren Abstand zu einem Bereich, in dem der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann, befindet;
falls das Fahrzeug sich auf den Bereich zubewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule abgeschaltet oder in einem Energiesparmodus sind, Einschalten bzw. Aufwecken der Sensoren bzw. Berechnungsmodule;
falls das Fahrzeug sich von dem Bereich wegbewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule angeschaltet sind, Abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule oder überführen der Sensoren bzw. Berechnungsmodule in einen Energiesparmodus.

Wie bereits oben ausgeführt, kann für jeden Sensor bzw. jedes Berechnungsmodul ein vorbestimmbarer bzw. vorbestimmter Abstand zu einem markierten Bereich auf der Karte bzw. relativ zur Karte hinterlegt sein, je nachdem, wie lange die Initialisierung und/oder Kalibrierung des jeweiligen Sensors bzw. Berechnungsmodule dauert. Die Abstände können in der Speichereinheit des Fahrzeugs hinterlegt sein, auf die das Navigationssystem und das Steuermodul des Fahrzeugs zugreifen können. Falls sich das Fahrzeug einem solchen Bereich nähert, initiiert das Steuermodul dann die Initialisierung/Kalibrierung der jeweiligen Sensoren bzw. Berechnungsmodule je nach dem hinterlegten (räumlichen und/oder zeitlichen) Abstand zum markierten Bereich. Falls sich das Fahrzeug von dem markierten Bereich wegbewegt und ein erneuter markierter Bereich sich nicht in einem vorbestimmten Abstand auf der Strecke befindet (z.B. Radius von >= 10 km), kann das Steuermodul ein Ausschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule initiieren oder ein Überführen der Sensoren bzw. Berechnungsmodule in einen Energiesparmodus initiieren. Dabei kann vorher für jeden Sensor bzw. jedes Berechnungsmodul vorbestimmt werden, ob bzw. unter welchen Bedingungen der Sensor bzw. das Berechnungsmodul ausgeschaltet oder in einen Energiesparmodus überführt wird.
Bei einem Energiesparmodus bzw. Bereitschaftsbetriebsmodus bzw. Standby-Betriebsmodus handelt es sich um einen Zustand des entsprechenden Sensors bzw. Berechnungsmoduls, in dem dessen eigentliche Funktion temporär deaktiviert ist, die Funktion aber jederzeit ohne Vorbereitungen oder längere Wartezeiten wieder aktiviert werden kann. Für das Halten des Energiesparmodus ist ein bestimmter, gegenüber dem Normalbetrieb reduzierter Energieverbrauchsbedarf nötig.
Vorzugsweise umfasst das Energiemanagementsystem zudem ein Navigationssatellitensystem zur Erfassung der Position des Fahrzeugs.
Bei dem Navigationssatellitensystem kann es sich um jedes gängige sowie künftige globale Satellitennavigationssystem bzw. Global Navigation Satellite System (GNSS) zur Positionsbestimmung und Navigation durch den Empfang der Signale von Navigationssatelliten und/oder Pseudoliten handeln. Beispielsweise kann es sich dabei handeln um das Global Positioning System (GPS), GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), Galileo, positioning system, und/oder BeiDou Navigation Satellite System, handeln. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Modul umfassen, welches geeignet ist, im jeweiligen System eine Position des Fahrzeugs zu erfassen. Im Beispiel von GPS kann es sich um ein GPS-Modul handeln, das sich im Fahrzeug befindet und eine GPS-Position des Fahrzeugs ermittelt. Die Ermittlung der GPS-Position des Fahrzeugs kann im Fahrbetrieb in vordefinierbaren bzw. vordefinierten Abständen erfolgen, z.B. alle 1 Sekunde (s), alle 5s, alle 10s, alle 15s oder jeden anderen geeigneten vordefinierten Abstand.
Vorzugsweise umfassen die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule:

ein oder mehrere Außen- und/oder Innenkameras;
ein oder mehrere Wärmebildkameras;
ein oder mehrere radio detection and ranging, Radar, Systeme;
ein oder mehrere light detection and ranging, Lidar, Systeme;
redundante brems- und Lenksysteme;
ein oder mehrere Bildverarbeitungsmodule;
ein oder mehrere Module zur Berechnung eines Umfelds des Fahrzeugs;
ein oder mehrere teilweise kamerabasierte Kamerasysteme; und/oder
ein oder mehrere Abstandsmesssysteme.

Wie oben ausgeführt kann das Fahrzeug mehr als nur einen autonomen Fahrmodus umfassen bzw. unterstützen. Beispielsweise kann das Fahrzeug einen autonomen Fahrmodus auf vorbestimmten Streckenabschnitten unterstützen. Die Vorbestimmten Streckenabschnitte können in der Speichereinheit im Fahrzeug hinterlegt sein. Bei diesen Streckenabschnitten kann es sich z.B. um ein oder mehrere Streckenabschnitte auf der Autobahn handeln. Ein weiterer Fahrmodus kann ein autonomer Einparkmodus sein, der ein autonomes Parken in ein oder mehreren Parkeinrichtungen unterstützt. Bei den ein oder mehreren Parkeinrichtungen kann es sich um ein oder mehrere Tiefgaragen, Parkhäuser, Parkplätze, sonstige Parkmöglichkeiten (jeweils öffentlich oder privat) sowie einer beliebigen Kombination daraus handeln. Die Parkeinrichtungen können in der Speichereinrichtung im Fahrzeug hinterlegt sein. Jeder autonome Fahrmodus kann zur korrekten Ausführung Daten von ein oder mehreren der o.g. Sensoren bzw. Berechnungsmodule benötigen (siehe oben). Dabei können (müssen aber nicht) verschiedene autonome Fahrmodi Daten bzw. Berechnungen von verschiedenen Sensoren bzw. Berechnungsmodulen zur korrekten und sicheren Ausführung benötigen. Mit anderen Worten ist es wesentlich, dass zur Funktionsweise jedes autonomen Fahrmodus geeignete Daten von geeigneten Sensoren bzw. Berechnungsmodulen zur korrekten Funktionsweise zur Verfügung stehen. Bei den Sensoren bzw. Berechnungsmodulen kann es sich darüber hinaus um weitere geeignete, nicht oben genannte Sensoren bzw. Berechnungsmodule handeln.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum intelligenten Energiemanagement von intelligenten Energiemanagement von Energieverbrauchern in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug zumindest einen zumindest teilweise autonomen Fahrmodus unterstützt, umfassend:
Vorausschauendes Ein- und/oder Abschalten bzw. Überführen in einen Energiesparmodus, mittels eines Steuermoduls, von ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule, die als Energieverbraucher für den Betrieb des zumindest teilweise autonomen Fahrmodus erforderlich sind, basierend auf

- Kartendaten, die in einem Navigationssystem hinterlegt sind, und
- einer Position des Fahrzeugs.

Vorzugsweise sind in den Kartendaten Bereiche hinterlegt, in denen der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise umfasst das vorausschauende Ein- oder Abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule:

Detektieren einer Position des Fahrzeugs, die sich in einem vorbestimmbaren Abstand zu einem Bereich, in dem der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann, befindet;
falls das Fahrzeug sich auf den Bereich zubewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule abgeschaltet oder in einem Energiesparmodus sind, Einschalten der Sensoren;
falls das Fahrzeug sich von dem Bereich wegbewegt und die Sensoren angeschaltet sind, Ausschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule oder überführen der Sensoren bzw. Berechnungsmodule in einen Energiesparmodus.

Vorzugsweise
wird die Position des Fahrzeugs von einem Navigationssatellitensystem erfasst; und/oder umfassen die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule:

- ein oder mehrere Außen- und/oder Innenkameras;
- ein oder mehrere Wärmebildkameras;
- ein oder mehrere radio detection and ranging, Radar, Systeme;
- ein oder mehrere light detection and ranging, Lidar, Systeme;
- redundante brems- und Lenksysteme;
- ein oder mehrere Bildverarbeitungsmodule;
- ein oder mehrere Module zur Berechnung eines Umfelds des Fahrzeugs;
- ein oder mehrere teilweise kamerabasierte Kamerasysteme; und/oder
- ein oder mehrere Abstandsmesssysteme.

Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug gelöst umfassend ein Energiemanagementsystem gemäß einem der Ansprüche 1-5.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und der beiliegenden Zeichnungen verdeutlich. Es ist ersichtlich, dass - obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden - einzelne Merkmale daraus zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.

1 zeigt ein beispielhaftes Energiemanagementsystem.

1 zeigt ein Energiemanagementsystem zum intelligenten Energiemanagement von Energieverbrauchern 120 in einem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug unterstützt zumindest einen zumindest teilweise autonomen Fahrmodus.
Das Energiemanagementsystem umfasst ein oder mehrere Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A... 120N, die als Energieverbraucher 120 für den Betrieb des zumindest teilweise autonomen Fahrmodus erforderlich sind. Bei den ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodulen 120A... 120N kann es sich um ein oder mehrere der folgenden Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N handeln:

ein oder mehrere Außen- und/oder Innenkameras;
ein oder mehrere Wärmebildkameras;
ein oder mehrere radio detection and ranging, Radar, Systeme;
ein oder mehrere light detection and ranging, Lidar, Systeme;
redundante brems- und Lenksysteme;
ein oder mehrere Bildverarbeitungsmodule;
ein oder mehrere Module zur Berechnung eines Umfelds des Fahrzeugs;
ein oder mehrere teilweise kamerabasierte Kamerasysteme; und/oder
ein oder mehrere Abstandsmesssysteme;
sowie ein oder mehrere andere für einen autonomen Fahrmodus geeignete Sensoren.

Die Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N dienen dazu, für den autonomen Fahrmodus geeignete Daten zu erfassen bzw. auf Basis erfasster Daten Berechnungen vorzunehmen. Die erfassten Daten bzw. die Berechnungen der Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N, die Energieverbraucher 120 sind, können dann beispielsweise aggregiert werden, um ein für den jeweiligen autonomen Fahrmodus entsprechend geeignetes Umfeldmodell zu generieren. Das Umfeldmodell bildet die Grundlage für die Funktion des entsprechenden (teil-) autonomen Fahrmodus.
Zudem umfasst das Energiemanagementsystem ein Navigationssystem 110, welches Kartendaten umfasst. Die Kartendaten können in einer Speichereinheit 115 hinterlegt sein, auf die die Navigationseinheit (und optional das Steuermodul 105, siehe unten) zugreifen kann. In den Kartendaten bzw. mit den Kartendaten können in der Speichereinheit 115 Bereiche hinterlegt sein, in denen der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann. Das Navigationssystem 110 kann fest im Fahrzeug 100 integriert sein. In einem anderen Beispiel kann es sich um ein externes Navigationssystem 110 handeln, welches dem Fahrzeug 110 zugeordnet bzw. mit diesem gekoppelt ist. In diesem Fall muss das Navigationssystem 100 entsprechend geeignet bzw. zertifiziert sein, um die Funktion des (zumindest einen) autonomen Fahrmodus zu unterstützen.
Beispielsweise können Streckenabschnitte, wie Abschnitte einer Autobahn bzw. bestimmte Parkeinrichtungen, zusammen mit den Kartendaten in der Speichereinheit 115 hinterlegt sein. Nähert sich das Fahrzeug 100 einem solchen hinterlegten Streckenabschnitt in vorbestimmter bzw. vorbestimmbarer Weise (z.B. Annäherung bis auf eine vorbestimmte Anzahl an Kilometern bzw. bis auf eine vorbestimmte Zeitdauer, bis der entsprechende Streckenabschnitt erreicht wird), kann (z.B. je nach Initialisierungs-/bzw. Kalibrierungsdauer, siehe oben) die Initialisierung und/oder Kalibrierung der Sensoren bzw. Berechnungsmodule erfolgen.
Das Fahrzeug 100 kann mehr als nur einen autonomen Fahrmodus unterstützen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 verschiedene autonome Fahrmodi auf verschiedenen, vorbestimmten Streckenabschnitten (die als Teil der Kartendaten bzw. mit den Kartendaten in der Speichereinheit 115 hinterlegt sind), unterstützen. Ein erster Fahrmodus kann z.B. für ein oder mehrere markierte Streckenabschnitte auf ein oder mehreren Autobahnen geeignet sein. Mit anderen Worten kann das Fahrzeug 100 auf diesen Streckenabschnitten autonom Fahren. Ein weiterer Fahrmodus kann für autonomes Parken in ein oder mehreren, solche Parkmodi unterstützenden Parkeinrichtungen, geeignet sein. Dieser Fahrmodus kann ein autonomes Parken in den ein oder mehreren Parkeinrichtungen ermöglichen. Bei den ein oder mehreren Parkeinrichtungen kann es sich um ein oder mehrere Tiefgaragen, Parkhäuser, Parkplätze, sonstige Parkmöglichkeiten (jeweils öffentlich oder privat) sowie einer beliebigen Kombination daraus handeln. Die Parkeinrichtungen können als Teil der Kartendaten bzw. zu den Kartendaten in der Speichereinheit 115 hinterlegt sein, auf die das Navigationssystem 110 zugreifen kann. Jeder autonome Fahrmodus kann zur korrekten Ausführung Daten bzw. Berechnungen von ein oder mehreren der o.g. Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N (bzw. weiterer geeigneter Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N) benötigen. Dabei können (müssen aber nicht) verschiedene autonome Fahrmodi Daten bzw. Berechnungen von verschiedenen Sensoren bzw. Berechnungsmodulen 120A...120N bzw. einer verschiedenen Kombination von Sensoren bzw. Berechnungsmodulen 120A...120N zur korrekten und sicheren Ausführung des jeweiligen autonomen Fahrmodus benötigen. Mit anderen Worten kommt es darauf an, dass jedem autonomen Fahrmodus geeignete Daten von geeigneten Sensoren bzw. Berechnungsmodulen 120A...120N zur korrekten Funktionsweise zur Verfügung stehen.
Zudem umfasst das Energiemanagementsystem ein Steuermodul 105, welches ausgebildet ist, die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N basierend auf den Kartendaten sowie einer Position des Fahrzeugs 100 entsprechend vorausschauend ein- und/oder abzuschalten bzw. in einen Energiesparmodus zu überführen.
Beispielsweise unterstützt das Fahrzeug 100 - wie oben beispielhaft ausgeführt - zwei autonome Fahrmodi, einen autonomen Fahrmodus für bestimmte Streckenabschnitte, die entsprechend als Teil der in der Speichereinheit 115 hinterlegten Kartendaten entsprechend markiert sein können, sowie einen autonomen Parkmodus.
Das Steuermodul 105 und/oder das Navigationssystem 110 kann in vordefinierten Abschnitten eine Position des Fahrzeugs 100 auf der Karte bzw. relativ zur Karte bestimmen und so detektieren, ob sich das Fahrzeug 110 einem entsprechend markierten Streckenabschnitt (siehe oben) nähert. Die Bestimmung der Fahrzeugposition kann in vordefinierten Abständen, z.B. alle 1 Sekunde (s), alle 5s, alle 10s, sowie jeden weiteren geeigneten vordefinierten Zeitabstand bzw. Zeitintervall erfolgen.
Zur Erfassung der Position des Fahrzeugs 100 kann beispielsweise ein Navigationssatellitensystem dienen. Bei dem Navigationssatellitensystem kann es sich um jedes gängige sowie künftige globale Satellitennavigationssystem bzw. Global Navigation Satellite System (GNSS) zur Positionsbestimmung und Navigation durch den Empfang der Signale von Navigationssatelliten und/oder Pseudoliten handeln. Beispielsweise kann es sich dabei handeln um das Global Positioning System (GPS), GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), Galileo, positioning system und/oder BeiDou Navigation Satellite System. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 ein Modul umfassen (nicht gezeigt), welches geeignet ist, im jeweiligen System eine Position des Fahrzeugs 110 zu bestimmen. Im Beispiel von GPS kann es sich um ein GPS-Modul handeln, das sich im Fahrzeug 100 befindet und eine GPS-Position des Fahrzeugs 100 ermittelt. Die Ermittlung der GPS-Position des Fahrzeugs 100 kann im Fahrbetrieb in vordefinierbaren bzw. vordefinierten Abständen erfolgen, z.B. alle 1 Sekunde (s), alle 5s, alle 10s, alle 15s oder jeden anderen geeigneten vordefinierten Abstand.
Das Steuermodul 105 und/oder das Navigationssystem 110, dass es sich einem markierten Streckenabschnitt (also einem Streckenabschnitt, für den das Fahrzeug 100 einen autonomen Fahrmodus unterstützt), nähert, kann das Steuermodul 105 die für diesen Fahrmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N einschalten bzw. initialisieren, so dass diese die entsprechend benötigten Sensordaten bzw. Berechnungen bereits zu Beginn des markierten Streckenabschnitts erheben können.
Die Funktionalität des Steuermoduls 105 kann in einem eigenen Steuergerät oder zusammen mit anderen Funktionalitäten in einem gemeinsamen Steuergerät realisiert werden. In einem anderen Beispiel kann das Steuermodul 105 als Berechnungsmodul 120A, ..., 120N bzw. Teil eines Berechnungsmoduls 120A, ..., N realisiert werden.
Ebenso kann das Steuermodul 105 und/oder das Navigationssystem 110 so detektieren, ob sich das Fahrzeug 110 einer Parkeinrichtung nähert, in welcher das Fahrzeug 100 den autonomen Parkmodus unterstützt. Nähert sich das Fahrzeug 100 einer solchen Parkeinrichtung, kann das Steuermodul 105 die für den Parkmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N einschalten bzw. initialisieren, so dass die entsprechend benötigen Sensordaten (von den Sensoren erhobene Daten) bzw. Berechnungen (von den Berechnungsmodulen durchgeführte Berechnungen) bei Einfahrt in die Parkeinrichtung zur Verfügung stehen.
Vorteilhafter weise wird so ermöglicht, dass die für den jeweiligen autonomen Fahrmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N funktionsfähig, d.h. entsprechend initialisiert und/oder kalibriert sind, wenn sich das Fahrzeug 100 einer Position auf der Karte bzw. relativ zur Karte nähert, die einen autonomen Fahrmodus unterstützt, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, dass die Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N nur dann funktionsbereit sind, wenn das Fahrzeug 100 sich einer Position auf der Karte nähert, die einen autonomen Fahrmodus unterstützt.
Mit anderen Worten umfasst das vorausschauende ein- und/oder abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule das Detektieren einer Position des Fahrzeugs 100, die sich in einem vorbestimmbaren Abstand zu einem Bereich, in dem der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann, befindet. Falls das Fahrzeug 100 sich auf den Bereich zubewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N abgeschaltet sind oder in einem Energiesparmodus sind, werden die entsprechend benötigten Sensoren 120A...120N eingeschaltet bzw. initialisiert. Falls das Fahrzeug 100 sich von diesem Bereich wegbewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N angeschaltet sind, werden die Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N ausgeschaltet oder in einen Energiesparmodus überführt. Dabei kann vorher für jeden Sensor bzw. jedes Berechnungsmodul 120A...120N vorbestimmt werden, ob bzw. unter welchen Bedingungen der Sensor bzw. das Berechnungsmodul 120A...120N ausgeschaltet oder in einen Energiesparmodus überführt wird.
Wie bereits oben ausgeführt, kann für jeden Sensor bzw. jedes Berechnungsmodul 120A...120N ein vorbestimmbarer bzw. vorbestimmter Abstand zu einem markierten Bereich auf der Karte bzw. relativ zur Karte in der Speichereinheit 115 hinterlegt sein, je nachdem, wie lange die Initialisierung und/oder Kalibrierung des jeweiligen Sensors 120A...120N dauert. Falls sich das Fahrzeug 100 einem solchen Bereich nähert und die für den zum markierten Bereich entsprechenden autonomen Fahrmodus benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N ausgeschaltet oder in einem Energiesparmodus sind, initiiert das Steuermodul 105 dann die Initialisierung/Kalibrierung der jeweiligen Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N je nach dem hinterlegten (räumlichen und/oder zeitlichen) Abstand zum markierten Bereich. Falls sich das Fahrzeug 100 von dem markierten Bereich wegbewegt und ein erneuter markierter Bereich sich nicht in einem vorbestimmten Abstand auf der (zumindest angenommenen) Strecke befindet (z.B. Radius von >= 10 km), kann das Steuermodul 105 ein Ausschalten der aktivierten, aber nicht mehr benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A...120N initiieren bzw. das Überführen der nicht mehr benötigten Sensoren bzw. Berechnungsmodule 120A ... 120N in einen Energiesparmodus initiieren. Wie bereits oben erwähnt kann vorher für jeden Sensor bzw. jedes Berechnungsmodul 120A... 120N vorbestimmt werden, ob bzw. unter welchen Bedingungen der Sensor bzw. das Berechnungsmodul 120A...120N ausgeschaltet oder in einen Energiesparmodus überführt wird.
Das Navigationssystem 110 kann stets im Hintergrund ausgeführt werden und unabhängig von einer aktiven Routenführung detektieren, ob sich das Fahrzeug 100 einem markierten Bereich auf der Karte bzw. relativ zur Karte nähert und somit die Grundlage für die o.g. Funktionen liefern.
Darüber hinaus kann der Nutzer bzw. Fahrer 140 des Fahrzeugs 100 über eine entsprechende Bedieneinheit 132 im Fahrzeug 100 ein Ziel in das Navigationssystem 110 eingeben, welches weitere Grundlage für die o.g. Funktionen liefern kann.
In einem anderen Beispiel kann der Nutzer bzw. Fahrer 140 des Fahrzeugs 100 das Ziel - beispielsweise im Vorfeld - über ein mobiles Endgerät 142 über eine andere geeignete Kommunikationsschnittstelle, z.B. ein mobiles Netzwerk, lokale Netzwerke bzw. Local Area Networks (LANs), wie z.B. Wireless Fidelity (WiFi), oder über Weitverkehrsnetze bzw. Wide Area Networks (WANs) wie z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Package Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink/Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX) an einen Backend-Server (nicht gezeigt) senden. Der Backend-Server kann dann eine Route berechnen und diese über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle an das Navigationssystem 110 im Fahrzeug 100 schicken. Alternativ dazu kann der Backend-Server das Ziel über eine geeignete Kommunikationsschnittstelle an das Navigationsgerät 110 des Fahrzeugs 100 senden, welches dann eine geeignete Route berechnet.
Bei dem mobilen Endgerät 142 kann es sich z.B. um ein Smartphone, aber auch ein anderes mobiles Telefon bzw. Handy, Personal Digital Assistant (PDA), Tablet PC etc. handeln, welches mit einer Technologie zum Laden und Ausführen von Apps bzw. Applikationen bzw. Anwendungen ausgestattet ist. Insbesondere kann die Kommunikation über das mobile Endgerät mittels einer heruntergeladenen und auf dem mobilen Endgerät installierten, die entsprechende Funktionalität bereitstellenden Anwendung bzw. Applikation bzw. App handeln.
Bei der Berechnung bzw. Ermittlung der geeigneten Route kann ein gewünschter Abfahrtszeitpunkt, den der Fahrer bzw. Nutzer 140 des Fahrzeugs 100 mit eingeben kann, berücksichtigt werden. Dem Nutzer bzw. Fahrer 140 des Fahrzeugs 100 kann eine entsprechende Nachricht über eine Anzeigeeinheit 134 im Fahrzeug 100 bzw. über eine Ausgabeeinheit des mobilen Endgeräts 142 angezeigt werden, dass die Eingabe empfangen und weiterverarbeitet wurde.

Claims

Energiemanagementsystem zum intelligenten Energiemanagement von Energieverbrauchern in einem Fahrzeug (100), wobei das Fahrzeug (100) zumindest einen zumindest teilweise autonomen Fahrmodus unterstützt, umfassend: ein oder mehrere Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N), die als Energieverbraucher für den Betrieb des zumindest teilweise autonomen Fahrmodus erforderlich sind; ein Navigationssystem (110), welches Kartendaten umfasst; und ein Steuermodul (105), welches ausgebildet ist, die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) basierend auf den Kartendaten sowie einer Position des Fahrzeugs (100) entsprechend vorausschauend ein- und/oder abzuschalten bzw. in einen Energiesparmodus zu überführen.
Energiemanagementsystem gemäß Anspruch 1, wobei in den Kartendaten Bereiche hinterlegt sind, in denen der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann.
Energiemanagementsystem gemäß Anspruch 2, wobei das vorausschauende Ein- oder Abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) umfasst: Detektieren einer Position des Fahrzeugs (100), die sich in einem vorbestimmbaren Abstand zu einem Bereich, in dem der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann, befindet; und falls das Fahrzeug (100) sich auf den Bereich zubewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) abgeschaltet sind oder in einem Energiesparmodus sind, Einschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N); falls das Fahrzeug (100) sich von dem Bereich wegbewegt und die Sensoren (120A, ..., 120N) angeschaltet sind, Abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) oder überführen der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) in einen Energiesparmodus.
Energiemanagementsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, zudem umfassend: ein Navigationssatellitensystem zur Erfassung der Position des Fahrzeugs (100).
Energiemanagementsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) umfassen: ein oder mehrere Außen- und/oder Innenkameras; ein oder mehrere Wärmebildkameras; ein oder mehrere radio detection and ranging, Radar, Systeme; ein oder mehrere light detection and ranging, Lidar, Systeme; redundante brems- und Lenksysteme; ein oder mehrere Bildverarbeitungsmodule; ein oder mehrere Module zur Berechnung eines Umfelds des Fahrzeugs (100); ein oder mehrere teilweise kamerabasierte Kamerasysteme; und/oder ein oder mehrere Abstandsmesssysteme.
Verfahren zum intelligenten Energiemanagement von intelligenten Energiemanagement von Energieverbrauchern in einem Fahrzeug (100), wobei das Fahrzeug (100) zumindest einen zumindest teilweise autonomen Fahrmodus unterstützt, umfassend: Vorausschauendes Ein- und/oder Abschalten bzw. Überführen in einen Energiesparmodus, mittels eines Steuermoduls (105), von ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N), die als Energieverbraucher für den Betrieb des zumindest teilweise autonomen Fahrmodus erforderlich sind, basierend auf - Kartendaten, die in einem Navigationssystem (110) hinterlegt sind, und - einer Position des Fahrzeugs (100).
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei in den Kartendaten Bereiche hinterlegt sind, in denen der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das vorausschauende Ein- oder Abschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) umfasst: Detektieren einer Position des Fahrzeugs (100), die sich in einem vorbestimmbaren Abstand zu einem Bereich, in dem der zumindest eine zumindest teilweise autonome Fahrmodus eingesetzt werden kann, befindet; und falls das Fahrzeug (100) sich auf den Bereich zubewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) abgeschaltet sind bzw. in einem Energiesparmodus sind, Einschalten der Sensoren (120A, ..., 120N); falls das Fahrzeug (100) sich von dem Bereich wegbewegt und die Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) angeschaltet sind, Ausschalten der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) oder überführen der Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) in einen Energiesparmodus.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei: die Position des Fahrzeugs (100) von einem Navigationssatellitensystem erfasst wird; und/oder. wobei die ein oder mehreren Sensoren bzw. Berechnungsmodule (120A, ..., 120N) umfassen: - ein oder mehrere Außen- und/oder Innenkameras; - ein oder mehrere Wärmebildkameras; - ein oder mehrere radio detection and ranging, Radar, Systeme; - ein oder mehrere light detection and ranging, Lidar, Systeme; - redundante brems- und Lenksysteme; - ein oder mehrere Bildverarbeitungsmodule; - ein oder mehrere Module zur Berechnung eines Umfelds des Fahrzeugs (100); - ein oder mehrere teilweise kamerabasierte Kamerasysteme; und/oder - ein oder mehrere Abstandsmesssysteme.
Fahrzeug (100) umfassend ein Energiemanagementsystem gemäß einem der Ansprüche 1-5.