DE102018218771A1 - Verfahren zur Energiebudgetierung und Steuereinheit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiebudgetierung von Fahrfunktionen, insbesondere von Brems- und Fahrdynamikfunktionen, in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug für die Bereitstellung der Fahrfunktionen einen elektrischen Motor zum Druckaufbau aufweist und wobei das Fahrzeug eine Bordnetzspannung aufweist, mittels welcher der elektrische Motor antreibbar ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst: Bestimmen des benötigten Stroms (Ibatt) für einen Druckaufbausollwert (Pmax) des Motors, wobei folgende Parameter für die Bestimmung herangezogen werden: Volumenstrom (V), Batteriespannung (Ubatt), Wirkungsgrad (D, H) des Motors und Druckaufbauzeit (t).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiebudgetierung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8 sowie eine Steuereinheit nach Anspruch 10.
  • Durch immer mehr Steuergeräte und Funktionen in Fahrzeugen steigen die Anforderungen an eine Budgetierung und den sinnvollen Einsatz von Energie. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass ein Stromverbrauch für Druckhaltefunktionen vorhergesagt werden kann. Eine Vorhersage für den dynamischen Teil des Motorstellens, also für die Zeit des Druckaufbaus, ist jedoch bisher nicht möglich. Dadurch ist die Bestimmung des Stromverbrauchs im Bremsensteuergerät nicht genau genug und eine Energiebudgetierung - insbesondere bezüglich durchzuführender Fahrfunktionen - kann nur eingeschränkt stattfinden. Es lässt sich beispielsweise nicht beantworten, wieviel Strom in der Druckaufbauphase des Motors benötigt wird oder wie schnell sich der gewünschte Druck einstellen lässt.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiebudgetierung von Fahrfunktionen, insbesondere von Brems- und Fahrdynamikfunktionen, in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug für die Bereitstellung der Fahrfunktionen einen elektrischen Motor zum Druckaufbau aufweist und wobei das Fahrzeug eine Bordnetzspannung aufweist, mittels welcher der elektrische Motor antreibbar ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
    • - Bestimmen des benötigten Stroms für einen Druckaufbausollwert des Motors, wobei folgende Parameter für die Bestimmung herangezogen werden: Volumenstrom, Batteriespannung, Wirkungsgrad des Motors und Druckaufbauzeit.
  • Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Energiebudgetierung von Fahrfunktionen, insbesondere Brems- und Fahrdynamikfunktionen, in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug für die Bereitstellung der Fahrfunktionen einen elektrischen Motor zum Druckaufbau aufweist und wobei das Fahrzeug eine Bordnetzspannung aufweist, mittels welcher der elektrische Motor antreibbar ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
    • - Bestimmen einer Druckaufbauzeit zum Aufbau des Drucks durch den Motor bis zu einem Druckaufbausollwert, wobei folgende Parameter für die Bestimmung herangezogen werden: Volumenstrom, Batteriespannung, Wirkungsgrad des Motors, benötigter Strom zum Druckaufbau.
  • Fahrfunktionen im Rahmen der Erfindung können Bremsfunktionen und/oder Funktionen für die Fahrdynamikregelung umfassen. Der Motor kann insbesondere ein Linearaktuator sein.
  • Anders beschrieben wird für einen vorgegebenen Druckaufbausollwert der dafür benötigte Strom und/oder die Druckaufbauzeit bestimmt. Dafür werden Werte für den Volumenstrom, die Batteriespannung, den Wirkungsgrad des Motors und die Druckaufbauzeit bzw. der benötigte Strom zum Druckaufbau herangezogen. Der Volumenstrom ist dabei die Durchflussrate durch den Motor.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass eine umfassendere Energiebudgetierung vorgenommen werden kann, so dass der Verbrauch von Energie im Fahrzeug reduziert werden kann und eine Verfügbarkeitserhöhung von Fahrfunktionen möglich ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird folgender Schritt durchgeführt:
    • - Bereitstellung des Wirkungsgrads als Durchschnittswirkungsgrad.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Berechnung bzw. Ermittlung für die Druckaufbauzeit bzw. den benötigten Strom vereinfacht wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird folgender Schritt durchgeführt:
    • - Ermitteln des Wirkungsgrads durch einen Lernalgorithmus.
  • Durch die Nutzung eines Lernalgorithmus wird die Berechnung bzw. Ermittlung vorteilhaft an aktuelle Gegebenheiten im Fahrzeug angepasst. Somit wird eine höhere Genauigkeit für die Ermittlung der Werte erzielt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird folgender Schritt durchgeführt:
    • - Ausführen des Lernalgorithmus für die Ermittlung des Wirkungsgrads auf Grundlage eines Druckaufbaus bei Normalfunktion und/oder auf Grundlage eines Druckaufbaus bei einer Testansteuerung.
  • Wenn der Lernalgorithmus auf Grundlage des Druckaufbaus bei einer Testansteuerung basiert, ist es nicht nötig, eine Fahrfunktion unter Normalbedingungen heranzuziehen. Somit ist die Ermittlung der Werte für die Druckaufbauzeit bzw. des benötigten Stroms außerhalb des Betriebs der Fahrfunktionen möglich. Wird der Lernalgorithmus auf Grundlage des Druckaufbaus bei Normalfunktion durchgeführt, so basiert die Ermittlung der Werte vorteilhaft auf aktuellen Fahrzuständen.
  • Im Rahmen der Weiterbildung der Erfindung ist es ebenfalls möglich, dass die Bestimmung der Werte für die Druckaufbauzeit bzw. den benötigten Strom auf Grundlage des Druckaufbaus bei Normalfunktion und bei einer Testansteuerung durchgeführt wird. In diesem Fall werden vorteilhaft mehrere Informationsquellen miteinander kombiniert, so dass eine noch bessere Genauigkeit der Ermittlung erreicht wird.
  • Wird der Wirkungsgrad auf Grundlage des Druckaufbaus bei Normalfunktion ermittelt, werden gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mehrere zeitlich vorausgehende Bremszyklen einbezogen. Dadurch wird eine höhere Genauigkeit bei der Ermittlung bewirkt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden folgende Schritte durchgeführt:
    • - Bestimmen eines Energiebudgets mittels des benötigten Stroms und eines maximal möglichen bereitstellbaren Stroms und
    • - Bestimmen, ob Maßnahmen durchgeführt werden sollen, um das vorhandene Energiebudget bei Betrachtung der durchzuführenden Fahrfunktionen besser auszunutzen.
  • Vorteilhaft wird gemäß dieser Weiterbildung eine Bestimmung durchgeführt, ob das Energiebudget für die geplanten Fahrfunktionen ausreichend ist oder nicht und/oder ob eine bessere Ausnutzung der Energie in Anbetracht der geplanten Fahrfunktionen möglich ist. Wird festgestellt, dass die vorhandene Energie nicht ausreichend für die Durchführung der geplanten Fahrfunktionen ist, so können entsprechende Maßnahmen getroffen werden. Wird hingegen festgestellt, dass eine Verbesserung der Ausnutzung der vorhandenen Energie möglich ist, so werden ebenfalls entsprechende Maßnahmen eingeleitet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden folgende Maßnahmen zur besseren Ausnutzung des Energiebudgets durchgeführt:
    • - Abschalten und/oder nicht Durchführen von Fahrfunktionen und/oder
    • - Ausführen von Fahrfunktionen in einem geringeren Umfang und/oder
    • - Änderung, insbesondere Absenken, der Bordnetzspannung.
  • Wird festgestellt, dass die vorhandene Energie nicht ausreichend für die Durchführung der geplanten Fahrfunktionen ist, so wird bevorzugt eine Abschaltung von Fahrfunktionen durchgeführt oder es wird bestimmt, dass bestimmte geplante Fahrfunktionen nicht ausgeführt werden sollen. Alternativ kann festgelegt werden, dass geplante Fahrfunktionen in einem geringeren Umfang ausgeführt werden als geplant. Somit können Fahrfunktionen beispielsweise in einer Art „Notlauf“ ausgeführt werden, bei denen die Grundfunktion erhalten bleibt, aber auf bestimmte Komfortfunktionen verzichtet wird, um Energie zu sparen. Zudem kann auch das Bordnetz abgesenkt werden, um - kurzzeitig oder langfristig - mehr Energie bereitzustellen.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einer Logikeinheit, wobei die Steuereinheit Mittel aufweist, um eines oder beide der zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen.
  • Die Bestimmung des benötigten Stroms und der Druckaufbauzeit bestimmt wird bevorzugt mittels Berechnung durchgeführt, wobei beispielsweise die Logikeinheit diese Berechnung durchführen kann.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Berechnung des benötigten Stroms anhand folgender Formel durchgeführt: I b a t t = p ∗ d V d t U b a t t ∗ ϑ
    Figure DE102018218771A1_0001
  • Dabei stellt Ibatt den benötigten Strom für den gewünschten Druck dar, p den Systemdruck dar, d V d t
    Figure DE102018218771A1_0002
    den Volumenstrom, Ubatt die Batteriespannung und ϑ den Wirkungsgrad des Linearaktuators, also des Motors. Wenn man davon ausgeht, dass der Druckaufbau linear verläuft, kann man die Formel vereinfachen und durchschnittliche Stromwerte berechnen. Dafür ist beispielsweise folgende Formel geeignet: I b a t t = p ∗ Δ V U b a t t ∗ H ∗ Δ t
    Figure DE102018218771A1_0003
  • Hier ist das benötigte Volumen für den gewünschten Druck mit ΔV dargestellt, der durchschnittliche Wirkungsgrad mit H und die Druckaufbauzeit / der Druckgradient mit Δt. Formel (2) kann genutzt werden, um einen Beobachter / Rechner zu etablieren.
  • Die Formeln können entsprechen umgeformt werden, um die Druckaufbauzeit zu berechnen.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich auch aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand von Figuren.
  • In schematischer Darstellung zeigen beispielhaft:
    • 1 eine Darstellung eines beispielhaften Druck- und Batteriestromverlaufs des Motors.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Druck- und Batteriestromverlaufs des Motors. Der Druck ist dabei im unteren Teil der Grafik aufgetragen (P) und der Batteriestromverlauf im oberen Teil (Ibatt) . Die Zeit nimmt auf der X-Achse nach rechts hin zu.
  • Zunächst findet ein Druckaufbau (D), also eine dynamische Phase, statt. Anschließend wird der Druck in einer statischen Phase (S) gehalten. In der dynamischen Phase (D) ist daher eine starke Druckzunahme zu sehen, während in der statischen Phase (S) der Druck auf einem Niveau, ggf. ein maximales Niveau, bleibt. Gleichzeitig wird während der Druckaufbauphase/dynamischen Phase (D) ein vergleichsweise hoher Strom Ibatt benötigt (lavg), der während der Druckhaltephase (S) stark absinkt. Der hohe benötigte Strom während der Druckaufbauphase kann sich stark auf das Bordnetzbudget auswirken. Durch die Erfindung ist es nun möglich, diesen Strom bzw. die benötigte Zeit für den Druckaufbau vorauszusagen und damit das Bordnetzbudget besser zu planen. Beispielsweise können als Reaktion auf einen hohen benötigten Strom Maßnahmen wie ein Abschalten von Fahrfunktionen oder ein Umverteilen des vorhandenen Strombudgets vorgenommen werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Energiebudgetierung von Fahrfunktionen, insbesondere von Brems- und Fahrdynamikfunktionen, in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug für die Bereitstellung der Fahrfunktionen einen elektrischen Motor zum Druckaufbau aufweist und wobei das Fahrzeug eine Bordnetzspannung aufweist, mittels welcher der elektrische Motor antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgenden Schritt umfasst: - Bestimmen des benötigten Stroms (Ibatt) für einen Druckaufbausollwert (Pmax) des Motors, wobei folgende Parameter für die Bestimmung herangezogen werden: Volumenstrom (V), Batteriespannung (Ubatt), Wirkungsgrad (ϑ, H) des Motors und Druckaufbauzeit (t) .
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgender Schritt durchgeführt wird: - Bereitstellung des Wirkungsgrads (ϑ) als Durchschnittswirkungsgrad (H).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass folgender Schritt durchgeführt wird: - Ermitteln des Wirkungsgrads (ϑ, H) durch einen Lernalgorithmus.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass folgender Schritt durchgeführt wird: - Ausführen des Lernalgorithmus für die Ermittlung des Wirkungsgrads (ϑ, H) auf Grundlage eines Druckaufbaus bei Normalfunktion und/oder auf Grundlage eines Druckaufbaus bei einer Testansteuerung.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass folgender Schritt durchgeführt wird: - Ermitteln des Wirkungsgrads (ϑ, H) auf Grundlage eines Druckaufbaus bei Normalfunktion, wobei mehrere zeitlich vorausgehende Bremszyklen in die Ermittlung einbezogen werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte durchgeführt werden: - Bestimmen eines Energiebudgets mittels des benötigten Stroms (Ibatt) und eines maximal möglichen bereitstellbaren Stroms und - Bestimmen, ob Maßnahmen durchgeführt werden sollen, um das vorhandene Energiebudget bei Betrachtung der durchzuführenden Fahrfunktionen besser auszunutzen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Maßnahmen zur besseren Ausnutzung des Energiebudgets durchgeführt werden - Abschalten und/oder nicht Durchführen von Fahrfunktionen und/oder - Ausführen von Fahrfunktionen in einem geringeren Umfang und/oder - Änderung, insbesondere Absenken, der Bordnetzspannung.
  8. Verfahren zur Energiebudgetierung von Fahrfunktionen, insbesondere Brems- und Fahrdynamikfunktionen, in einem Fahrzeug, wobei das Fahrzeug für die Bereitstellung der Fahrfunktionen einen elektrischen Motor zum Druckaufbau aufweist und wobei das Fahrzeug eine Bordnetzspannung aufweist, mittels welcher der elektrische Motor antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgenden Schritt umfasst: - Bestimmen einer Druckaufbauzeit (t) zum Aufbau des Drucks durch den Motor bis zu einem Druckaufbausollwert (Pmax), wobei folgende Parameter für die Bestimmung herangezogen werden: Volumenstrom (V), Batteriespannung (Ubatt), Wirkungsgrad des Motors (ϑ, H), benötigter Strom (Ibatt) zum Druckaufbau.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen oder mehrere Schritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
  10. Steuereinheit für ein Fahrzeug mit einer Logikeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit Mittel aufweist, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder 8 bis 9 auszuführen.
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