DE102019002739A1 - Method and device for the consumption-optimized operation of a vehicle and vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit, sowie wärmeerzeugenden Systemen für Heiz- und/oder Klimatisierungssysteme, wobei die Leistung der wärmeerzeugenden Systeme auf eine jeweilige maximale Leistung E beschränkt wird, deren Wert von der bevorstehenden Fahrdistanz (FD) des Fahrzeugs abhängt,wobei- im Fahrzeug vom Fahrzeugnutzer auf eine vom Fahrzeug optisch und/oder akustisch durchgeführte Abfrage die bevorstehenden Fahrdistanz (FD) ermittelt wird und/oder- dass anhand vorliegender Fahrzeugdaten (F) eine dem Fahrzeug bevorstehende Fahrdistanz (FD) zwischen einer geografischen momentanen Fahrzeugposition und einem Zielort prognostiziert wird, wobei das Prognoseergebnis von dem Fahrzeugnutzer durch eine entsprechende Abfrage bestätigt oder korrigiert wird,- und/oder die bevorstehende Fahrdistanz (FD) mittels einer App, Computerapplikation oder anderweitigen Fernzugriff auf das Fahrzeug vom Fahrzeugnutzer eingegeben wird, wobei anhand der erfassten bevorstehenden Fahrdistanz (FD) eine Unterteilung in Kurzstrecke, Mittelstrecke oder Langstrecke vorgenommen wird, und in Abhängigkeit hiervon die maximal freigegebenen Leistungen E für die jeweiligen wärmeerzeugenden Systeme festgelegt werden.The invention relates to a method and a device for the consumption-optimized operation of a vehicle with at least one electric drive unit, and heat-generating systems for heating and / or air conditioning systems, the power of the heat-generating systems being limited to a respective maximum power E, the value of which is impending Driving distance (FD) of the vehicle depends, - in the vehicle the vehicle user is determined on a query optically and / or acoustically carried out by the vehicle, the upcoming driving distance (FD) and / or - that, based on the vehicle data (F), an upcoming driving distance ( FD) is predicted between a current geographical vehicle position and a destination, the forecast result being confirmed or corrected by the vehicle user by means of a corresponding query, and / or the upcoming driving distance (FD) by means of an app, computer application or other remote access handle on the vehicle is entered by the vehicle user, based on the detected upcoming driving distance (FD) a division into short distance, medium distance or long distance, and depending on this, the maximum released power E for the respective heat-generating systems are determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit sowie einem Heiz- und Klimatisierungssystem, wobei eine zur gezielten Wärmeerzeugung im Fahrzeug erforderliche elektrische Energie in Abhängigkeit einer Fahrdistanz des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt wird.The invention relates to a method for the consumption-optimized operation of a vehicle with at least one electric drive unit and a heating and air-conditioning system, an electrical energy required for the targeted generation of heat in the vehicle being made available as a function of a driving distance of the vehicle.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges, umfassend zumindest eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, sowie ein Heiz- und Klimatisierungssystem, mit einer Steuereinheit, welche ausgebildet ist, eine zur gezielten Wärmeerzeugung im Fahrzeug erforderliche elektrische Energie in Abhängigkeit einer dem Fahrzeug vorausliegenden Fahrdistanz des Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.Furthermore, the invention relates to a device for the consumption-optimized operation of a vehicle, comprising at least one electric drive unit, in particular an electric vehicle, and a heating and air-conditioning system with a control unit, which is designed to generate electrical energy required for the targeted generation of heat in the vehicle as a function of the one To provide vehicle driving distance of the vehicle and a vehicle with such a device.
In der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit sowie einem Heiz- und Klimatisierungssystem und ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved method and an improved device for the consumption-optimized operation of a vehicle with at least one electric drive unit and a heating and air-conditioning system and a vehicle with such a device.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 1, der Vorrichtung durch die in Anspruch 8 und hinsichtlich des Fahrzeuges durch die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved with regard to the method by the features specified in claim 1, the device by the features specified in claim 8 and with regard to the vehicle by the features specified in claim 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Ein Verfahren zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit sowie thermischen Aggregaten für Heiz- und Klimatisierungssysteme sieht vor, dass eine zur gezielten Wärmeerzeugung im Fahrzeug erforderliche elektrische Energie in Abhängigkeit einer geplanten Fahrdistanz des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt wird.A method for the consumption-optimized operation of a vehicle with at least one electric drive unit and thermal units for heating and air conditioning systems provides that an electrical energy required for the targeted generation of heat in the vehicle is made available as a function of a planned driving distance of the vehicle.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leistung der thermischen Aggregate auf eine jeweilige maximale Leistung
Die vorausliegende Fahrdistanz (
Es kann vorgesehen werden, dass diese im Fahrzeug vom Fahrzeugnutzer auf eine vom Fahrzeug optisch und/oder akustisch durchgeführte Abfrage ermittelt wird und/oder dass anhand vorliegender Fahrzeugdaten (
The driving distance ahead (
It can be provided that this is determined in the vehicle by the vehicle user upon a query carried out optically and / or acoustically by the vehicle and / or that on the basis of available vehicle data (
Erfindungsgemäß wird eine Unterteilung der geplanten Fahrdistanz in Kurzstrecke, Mittelstrecke oder Langstrecke und eine dementsprechende Zurverfügungstellung der elektrischen Energie in Abhängigkeit einer im Fahrzeug vom Fahrzeugnutzer auf eine vom Fahrzeug optisch und/oder akustisch durchgeführte Abfrage angegebenen Kilometerinformation vorgenommen.
Alternativ oder zusätzlich wird anhand fahrzeugseitig vorliegender Fahrzeugdaten eine dem Fahrzeug vorausliegende Fahrdistanz zwischen einer geografischen momentanen Fahrzeugposition und einem Zielort prognostiziert, wobei ein Prognoseergebnis von dem Fahrzeugnutzer durch eine entsprechende Abfrage bestätigt oder korrigiert wird.According to the invention, the planned driving distance is subdivided into short distance, medium distance or long distance and the electrical energy is accordingly made available as a function of a mileage information provided by the vehicle user by the vehicle user based on a query optically and / or acoustically carried out by the vehicle.
As an alternative or in addition, a vehicle driving distance between a current geographical vehicle position and a destination is predicted on the basis of vehicle data available on the vehicle, a result of the forecast being confirmed or corrected by the vehicle user by means of a corresponding query.
Durch Anwendung des Verfahrens können eine Gesamt-Energieeffizienz und eine Reichweite des Fahrzeuges aufgrund einer mittels des Verfahrens optimierten thermischen Betriebsstrategie verbessert werden, die auf einer weitestgehend genauen Klassifizierung der dem Fahrzeug bevorstehenden Fahrdistanz basiert.By using the method, an overall energy efficiency and a range of the vehicle can be improved on the basis of a thermal operating strategy optimized by means of the method, which is largely accurate Classification of the driving distance ahead of the vehicle is based.
Die thermische Betriebsstrategie beruht insbesondere darauf, dass die elektrische Leistung der wärmeerzeugender Aggregate dosiert, beziehungsweise gedrosselt wird.The thermal operating strategy is based in particular on the electrical power of the heat-generating units being metered or throttled.
Die gezielte Wärmeerzeugung wird, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen, u. a. zur Scheiben-Beschlagfreihaltung und Enteisung, zur Erwärmung von Fahrzeuginsassen, zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraums oder zur Erwärmung eines Antriebsstranges des Fahrzeuges benötigt.The targeted heat generation, especially at low outside temperatures, u. a. required for keeping windows from fogging and de-icing, for heating vehicle occupants, for heating the vehicle interior or for heating a drive train of the vehicle.
Mittels des Verfahrens kann elektrische Energie durch ein intelligentes Management, insbesondere eine Reduktion der gezielten Wärmeerzeugung im Kurzstrecken- und Mittelstreckenbetrieb des Fahrzeuges, eingespart werden. Die somit gesparte elektrische Energie kann zum Betrieb des Fahrzeuges verwendet werden und kann so zur Erhöhung seiner Reichweite beitragen.Using the method, electrical energy can be saved through intelligent management, in particular a reduction in the targeted generation of heat in the short-haul and medium-haul operation of the vehicle. The electrical energy thus saved can be used to operate the vehicle and can thus increase its range.
Insbesondere durch Vermeidung, Reduktion, oder Drosselung der elektrischen Leistung für die Wärmeerzeugung im Kurz- und Mittelstreckenbetrieb des Fahrzeuges kann eine sinnvolle Energieersparnis erreicht werden, da im Kurz- und Mittelstreckenbetrieb ein Nutzen-Aufwand-Verhältnis bei der gezielten Wärmeerzeugung im Fahrzeug vergleichsweise ungünstig ist, denn die energieintensiv erzeugte Wärme wird nur für eine relativ kurze Nutzdauer zur Verfügung gestellt wird.In particular, by avoiding, reducing, or throttling the electrical power for heat generation in short and medium-haul operation of the vehicle, meaningful energy savings can be achieved, since in short and medium-haul operation a cost-benefit ratio for targeted heat generation in the vehicle is comparatively unfavorable, because the energy-intensive heat is only made available for a relatively short useful life.
In einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens wird die Abfrage vor einem Fahrtbeginn und/oder während eines Fahrbetriebes des Fahrzeuges durchgeführt, so dass im Wesentlichen sichergestellt werden kann, dass fortlaufend die zur gezielten Dosierung oder Reduktion der Wärmeerzeugung erforderliche Fahrdistanz vorliegt.In one possible embodiment of the method, the query is carried out before the start of a journey and / or while the vehicle is in operation, so that it can essentially be ensured that the driving distance required for the targeted metering or reduction of the heat generation is present continuously.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens gibt der Fahrzeugnutzer entweder die aus seiner Sicht erwartete Kilometerinformation zur direkten Klassifizierung der bevorstehenden Fahrdistanz, und/oder die Bestätigung der prognostizierten bevorstehenden Fahrdistanz, und/oder die Korrektur der prognostizierten bevorstehenden Fahrdistanz zumindest sprachlich ein, so dass die Ermittlung der bevorstehenden Fahrdistanz und die dadurch bedingte Zurverfügungstellung der elektrischen Energie vergleichsweise schnell und ohne großen Aufwand durchgeführt werden kann.In a further possible embodiment of the method, the vehicle user either inputs the mileage information expected from his point of view for the direct classification of the upcoming driving distance, and / or the confirmation of the predicted upcoming driving distance, and / or the correction of the predicted upcoming driving distance, at least in language, so that the Determination of the upcoming driving distance and the resulting provision of electrical energy can be carried out relatively quickly and without great effort.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens gibt der Fahrzeugnutzer entweder die aus seiner Sicht erwartete Kilometerinformation zur direkten Klassifizierung der bevorstehenden Fahrdistanz, und/oder die Bestätigung der prognostizierten bevorstehenden Fahrdistanz, und/oder die Korrektur der prognostizierten bevorstehenden Fahrdistanz vor Betreten des Fahrzeugs mittels einer App, Computerapplikation oder anderweitigen Fernzugriff auf das Fahrzeug ein.In a further possible embodiment of the method, the vehicle user either provides the mileage information expected from him for the direct classification of the upcoming driving distance, and / or the confirmation of the forecast upcoming driving distance, and / or the correction of the forecast upcoming driving distance before entering the vehicle using an app , Computer application or other remote access to the vehicle.
Eine mögliche Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass als Eingangsgrößen für die Prognose der bevorstehenden Fahrdistanz bei passiver Zielführung oder nicht vorhandenem Navigationssystem ein Wochentag, ein Datum und eine momentane Uhrzeit, ein Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeuges, eine Wettervorhersage, die geografische momentane Fahrzeugposition, eine Heimadresse, eine momentane Fahrgeschwindigkeit, eine momentan zurückgelegte Fahrdistanz seit einem Fahrtbeginn, eine bereits absolvierte Fahrtroute, eine Einstellung des Heiz- und Klimatisierungssystems, eine Einstellung einer Sitzheizung/Sitzbelüftung, eine Anzahl von Fahrzeuginsassen, ein Bekanntheitsgrad einer bisher absolvierten Fahrtroute und/oder eine Temperatur von Kühlmedien des Fahrzeuges und/oder eine Temperatur von Antriebskomponenten des Fahrzeuges, ein Beladungszustand des Fahrzeugs berücksichtigt werden.A possible further development of the method provides that a day of the week, a date and a current time, a state of charge of an electrical energy storage device of the vehicle, a weather forecast, the current geographical vehicle position, as input variables for the prediction of the upcoming driving distance in the case of passive route guidance or a lack of navigation system. a home address, a current driving speed, a current driving distance since the start of a trip, a route already completed, an adjustment of the heating and air conditioning system, an adjustment of seat heating / ventilation, a number of vehicle occupants, a level of awareness of an already completed route and / or one Temperature of the cooling media of the vehicle and / or a temperature of drive components of the vehicle, a load state of the vehicle are taken into account.
Durch die Berücksichtigung dieser Eingangsgrößen ist es möglich, die dem Fahrzeug bevorstehende Fahrdistanz trotz nicht aktivierter Zielführung oder nicht vorhandenem Navigationssystem durch eine Prognose zu ermitteln.By taking these input variables into account, it is possible to use a forecast to determine the driving distance ahead of the vehicle despite route guidance not being activated or the navigation system not being available.
Um die bevorstehende Fahrdistanz verhältnismäßig genau zu ermitteln werden in einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens vorgegebene Eingangsgrößen anhand einer Gewichtungslogik gewichtet, wobei mittels der Gewichtungslogik eine Gewichtungszahl zur Prognose der vorausliegenden Fahrdistanz ermittelt wird.In a further possible embodiment of the method, predetermined input variables are weighted on the basis of a weighting logic in order to determine the upcoming driving distance with relative accuracy, the weighting logic being used to determine a weighting number for predicting the driving distance ahead.
Eine weitere mögliche Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass eine Menge der zur Verfügung gestellten Energie in Abhängigkeit einer erfassten Außenlufttemperatur vorgegeben wird. Somit kann weitestgehend sichergestellt werden, dass insbesondere bei vergleichsweise niedrigen Außentemperaturen, ausreichend elektrische Energie zur gezielten Wärmeerzeugung zur Verfügung gestellt wird.Another possible embodiment of the method provides that a quantity of the energy made available is specified as a function of a detected outside air temperature. It can thus be largely ensured that sufficient electrical energy is provided for targeted heat generation, in particular at comparatively low outside temperatures.
Dabei hat jedes wärmeerzeugende System eine maximal mögliche, elektrische Leistung.Every heat-generating system has the maximum possible electrical output.
Die elektrischen Leistungen der einzelnen Energieverbraucher werden im Betrieb des Fahrzeuges mit Algorithmen ermittelt und dosiert freigegeben.
Die Dosierung der elektrischen Leistungen im Betrieb umfasst im normalen Betrieb immer unterschiedliche Zielgrößen, wie zum Beispiel die Regelung auf eine vorgegebene Zieltemperatur des Kraftfahrzeuginnenraums, die Regelung um Überhitzungen zu vermeiden, die Regelung aus besonderen Fahrprogrammen (Economy, Comfort, Sport, etc.) heraus. Diese Zielgrößen werden durch unterschiedliche thermische Aggregate, beziehungsweise wärmeerzeugende Systeme bereitgestellt, wie zum Beispiel Scheibenheizung, Sitzheizung, elektrische Zuheizer, Kältemittelverdichter, Pumpen oder Luftgebläse im Fahrzeug.The electrical outputs of the individual energy consumers are determined with algorithms during operation of the vehicle and released in doses.
The metering of the electrical power in operation always includes different target values in normal operation, such as the regulation to a predetermined target temperature of the Motor vehicle interior, the regulation to avoid overheating, the regulation from special driving programs (Economy, Comfort, Sport, etc.). These target values are provided by different thermal aggregates or heat-generating systems, such as window heating, seat heating, electrical auxiliary heaters, refrigerant compressors, pumps or air blowers in the vehicle.
Diesen Dosierungen der elektrischen Leistung der wärmeerzeugenden Systeme aus regulären Regelungsgründen ist die thermische Betriebsstrategie zum Sparen der elektrischen Energie zur Erhöhung der Reichweite des Fahrzeugs in bestimmten Fällen übergeordnet. Diese thermische Spar-Betriebsstrategie begrenzt die Leistung der wärmeerzeugenden Systeme auf einen vorausberechneten Wert. Für jedes der wärmeerzeugenden Systeme wird eine maximal mögliche elektrische Leistung berechnet und freigegeben, im Folgenden auch freigegebene elektrische Leistung genannt.
Je nach Berechnungsergebnis können die wärmeerzeugenden Systeme unter dieser Leistungsgrenze bleiben oder diese auch voll ausschöpfen.In certain cases, the thermal operating strategy for saving the electrical energy to increase the range of the vehicle is superior to these dosages of the electrical power of the heat-generating systems for regular control reasons. This thermal economy strategy limits the performance of the heat generating systems to a pre-calculated value. A maximum possible electrical power is calculated and released for each of the heat-generating systems, hereinafter also referred to as released electrical power.
Depending on the calculation result, the heat-generating systems can remain below this performance limit or can fully utilize them.
Die Wirkung der thermischen Betriebsstrategie lässt sich an einem Beispiel veranschaulichen.
Ein Hochvolt-PTC-Zuheizer wird verwendet, um als Teil des Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystems, den vom Gebläse kommenden Luftstrom oder das Kühlwasser im Heizkreislauf aufzuheizen.The effect of the thermal operating strategy can be illustrated using an example.
A high-voltage PTC heater is used to heat the air flow coming from the blower or the cooling water in the heating circuit as part of the heating, ventilation and air conditioning system.
Die bauartbedingte Leistung des PTC-Zuheizers liegt bei 5,0 kW maximal möglicher, elektrischer Leistung. Anhand der thermischen Betriebsstrategie wird für den PTC-Zuheizer eine freigegebene elektrische Leistung von beispielsweise 40% ermittelt. Die berechnete und anschließend freigegebene Leistungsgrenze beträgt also absolut 2,0 kW. Der Hochvolt-PTC wird nun in diesem Fall mit maximal 2,0 kW betrieben. Je nach Erfordernis kann der Hochvolt-PTC Zuheizer also 0 bis 2,0 kW Leistung aufnehmen. Seine bauartbedingte, maximal mögliche Leistung von 5,0 kW wird in diesem Fall nicht ausgenutzt.The design-related power of the PTC auxiliary heater is 5.0 kW of maximum possible electrical power. On the basis of the thermal operating strategy, an approved electrical output of, for example, 40% is determined for the PTC auxiliary heater. The calculated and then released power limit is absolutely 2.0 kW. In this case, the high-voltage PTC is operated with a maximum of 2.0 kW. Depending on requirements, the high-voltage PTC auxiliary heater can therefore take up 0 to 2.0 kW of power. Its design-related, maximum possible output of 5.0 kW is not used in this case.
Bevorzugt legt die thermische Betriebsstrategie für jedes wärmeerzeugende System einen einzelnen Wert für die freigegebene Leistung fest.The thermal operating strategy preferably defines an individual value for the released power for each heat-generating system.
Bei einer erfassten Außenlufttemperatur im Bereich von -25°C bis 0°C wird in einer weiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens unabhängig von der ermittelten oder prognostizierten Fahrdistanz zur Scheiben-Beschlagfreihaltung eine maximal mögliche Menge an elektrischer Energie/Leistung zur Verfügung gestellt. In diesem Fall findet durch die thermische Betriebsstrategie keine Drosselung statt und die Scheiben-Beschlagfreihaltung kann über bis zu 100% seiner Leistung verfügen. Somit kann sichergestellt werden, dass der Fahrzeugnutzer zum Fahrbetrieb des Fahrzeuges freie Sicht hat.With a detected outside air temperature in the range of -25 ° C to 0 ° C, a maximum possible amount of electrical energy / power is made available in a further possible embodiment of the method, regardless of the determined or predicted driving distance for keeping windows from fogging. In this case, there is no throttling due to the thermal operating strategy and the anti-fogging feature can have up to 100% of its performance. In this way it can be ensured that the vehicle user has a clear view of the operation of the vehicle.
Die Vorrichtung zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit sowie einem Heiz- und Klimatisierungssystem umfasst eine Steuereinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine zur gezielten Wärmeerzeugung im Fahrzeug erforderliche elektrische Energie in Abhängigkeit einer bevorstehenden Fahrdistanz des Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, beziehungsweise die thermische Betriebsstrategie umzusetzen.The device for the consumption-optimized operation of a vehicle with at least one electric drive unit and a heating and air-conditioning system comprises a control unit which is designed to provide an electrical energy required for the targeted generation of heat in the vehicle depending on an upcoming driving distance of the vehicle, or the implement thermal operating strategy.
Erfindungsgemäß nimmt die Steuereinheit des Fahrzeugs eine Unterteilung der bevorstehenden Fahrdistanz in Kurzstrecke, Mittelstrecke oder Langstrecke und eine dementsprechende Zurverfügungstellung der elektrischen Energie in Abhängigkeit einer vom Fahrzeugnutzer angegebenen zu erwartenden Kilometerinformation vor.
Die Informationen zur bevorstehenden Fahrdistanz beruhen bevorzugt auf vom Fahrzeugnutzer angegebenen bzw. eingegebenen Informationen, wie Kilometerzahl, Distanz oder Angabe eines Zielpunktes im Navigationsgerät. Das Steuergerät ist dabei bevorzugt eine Untereinheit des Navigationsgeräts oder in dieses integriert. Besonders bevorzugt sind die Steuereinheit und das Navigationsgerät in die Headunit des Fahrzeugs integriert.According to the invention, the control unit of the vehicle subdivides the upcoming driving distance into short distance, medium distance or long distance and accordingly makes the electrical energy available as a function of expected mileage information given by the vehicle user.
The information about the upcoming driving distance is preferably based on information given or entered by the vehicle user, such as the number of kilometers, distance or indication of a destination in the navigation device. The control device is preferably a subunit of the navigation device or integrated into it. The control unit and the navigation device are particularly preferably integrated into the head unit of the vehicle.
Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit auch eine Prognose erstellen und sich beim Fahrzeugnutzer durch eine entsprechende Abfrage bestätigen oder korrigieren lassen. Die Prognose beruht insbesondere auf den zurückliegenden in der Steuereinheit erfassten Tageszeit- und Entfernungsdaten.Alternatively or in addition, the control unit can also create a forecast and be confirmed or corrected by the vehicle user by means of a corresponding query. The forecast is based in particular on the past time of day and distance data recorded in the control unit.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine zuvor genannte Vorrichtung, wobei es sich bei dem Fahrzeug insbesondere um ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug handelt, bei denen eine Traktionsbatterie, bzw. eine Batterie zum Antrieb des Fahrzeugs vorliegt.The vehicle according to the invention comprises a previously mentioned device, the vehicle being in particular an electric vehicle, a hybrid vehicle or a vehicle operated with fuel cells, in which there is a traction battery or a battery for driving the vehicle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
-
1 schematisch einen ersten Ablauf eines Verfahrens zum verbrauchsoptimierten Betrieb eines Fahrzeuges mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit sowie einem Heiz- und Klimatisierungssystem, -
2 schematisch einen zweiten Ablauf des Verfahrens, -
3 schematisch einen dritten Ablauf des Verfahrens, -
4 schematisch einen vierten Ablauf des Verfahrens, -
5 schematisch einen fünften Ablauf des Verfahrens und -
6 schematisch einen sechsten Ablauf des Verfahrens.
-
1 schematically a first sequence of a method for the consumption-optimized operation of a vehicle with at least one electric drive unit and a heating and air conditioning system, -
2nd schematically a second sequence of the method, -
3rd schematically a third sequence of the method, -
4th schematically a fourth sequence of the method, -
5 schematically a fifth sequence of the method and -
6 schematically a sixth sequence of the method.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Das Fahrzeug umfasst ein Navigationssystem sowie ein Heiz- und Klimatisierungssystem, wobei alternativ vorgesehen sein kann, dass das Fahrzeug nicht über ein Navigationssystem verfügt.The vehicle comprises a navigation system and a heating and air conditioning system, it being possible as an alternative that the vehicle does not have a navigation system.
Bei einem solchen Fahrzeug führt eine gezielte Wärmeerzeugung im Fahrzeug, insbesondere zur Scheiben-Beschlagfreihaltung und Enteisung, zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen und zur Erwärmung eines Antriebsstranges des Fahrzeuges, zu einem vergleichsweise hohen Energieaufwand. Dieser führt v. a. bei niedrigen Außenlufttemperaturen zu einer signifikanten Reduktion einer zur Verfügung stehenden elektrischen Energie und somit auch zur Reduktion einer Reichweite des Fahrzeuges.In such a vehicle, a targeted generation of heat in the vehicle, in particular for keeping the windows from fogging and defrosting, for heating the vehicle occupants and for heating a drive train of the vehicle, leads to a comparatively high expenditure of energy. This leads v. a. at low outside air temperatures to a significant reduction in available electrical energy and thus to a reduction in the range of the vehicle.
Um einen Betrieb des Fahrzeuges hinsichtlich seines Verbrauches zu optimieren, ist ein im Folgenden beschriebener erster Ablauf
Ist kein Navigationssystem im Fahrzeug vorhanden, wird die dem Fahrzeug bevorstehende Fahrdistanz
Die Erkennung, ob es sich bei der dem Fahrzeug bevorstehende Fahrdistanz
Ist ein Zielort, zu dem das Fahrzeug fährt, in das Navigationssystem eingegeben, handelt es sich um eine aktive Zielführung, bei welcher die dem Fahrzeug bevorstehenden Fahrdistanz
Beispielsweise handelt es sich bei einer vorausliegenden Fahrdistanz
Ist kein Zielort in das Navigationssystem eingegeben, handelt es sich um eine passive Zielführung und es wird eine dem Fahrzeug bevorstehende Fahrdistanz
Insbesondere wird die Prognose der dem Fahrzeug bevorstehenden Fahrdistanz
Dabei können folgende Fahrzeugdaten
- - Wochentag, d. h. ein Datum, und eine momentane Uhrzeit;
- - einen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers;
- - eine Wettervorhersage als weiterer Parameter;
- - die geografische momentane Fahrzeugposition;
- - eine Heimadresse;
- - eine momentane Fahrgeschwindigkeit;
- - eine momentan zurückgelegte Fahrdistanz
FD seit einem Fahrbeginn; - - eine bereits absolvierte Fahrtroute;
- - eine Einstellung des Heiz- und Klimatisierungssystems;
- - eine Einstellung einer Sitzheizung/Sitzbelüftung;
- - eine Anzahl der Fahrzeuginsassen, welche mittels einer Sitzbelegungserkennung ermittelt werden kann;
- - einen Bekanntheitsgrad einer bisher absolvierten Fahrtroute (z. B. Weg zur Arbeit);
- - einer Temperatur von Kühlmedien des Fahrzeuges,
- - einer Temperatur von Antriebskomponenten, insbesondere des Antriebsstranges;
- - Beladungszustand des Fahrzeugs;
- - etc.
- - day of the week, ie a date, and a current time;
- - A state of charge of the electrical energy store;
- - a weather forecast as a further parameter;
- - the current geographical position of the vehicle;
- - a home address;
- - a current driving speed;
- - a current driving distance
FD since the start of a journey; - - a route already completed;
- - an adjustment of the heating and air conditioning system;
- - a setting of a seat heating / seat ventilation;
- - A number of vehicle occupants, which can be determined by means of seat occupancy detection;
- - A level of awareness of a route completed so far (e.g. way to work);
- - a temperature of the vehicle's cooling media,
- - A temperature of drive components, especially the drive train;
- - vehicle load condition;
- - Etc.
Nach der Prognose der dem Fahrzeug bevorstehenden Fahrdistanz
Aus dieser Zuordnung und unter Berücksichtigung, beispielsweise der Außenlufttemperatur, werden anschließend die maximalen freigegebenen Leistungen
Die Fahrzeugdaten
Die Gewichtung hinsichtlich des Wochentages und der momentanen Uhrzeit erhöht sich beispielsweise deutlich, wenn ermittelt wird, dass der Wochentag ein Montag bis Freitag ist und die momentane Uhrzeit zwischen 0 Uhr und 5 Uhr liegt. Bei einem Sonntag als Wochentag und einer momentanen Uhrzeit zwischen 7 Uhr und 10 Uhr beträgt die Gewichtung 0.The weighting with regard to the day of the week and the current time increases significantly, for example, if it is determined that the day of the week is Monday to Friday and the current time is between 0:00 and 5:00. With a Sunday as the day of the week and a current time between 7 a.m. and 10 a.m., the weighting is 0.
Die Gewichtung in Bezug auf den Ladezustand des elektrischen Energiespeichers erhöht sich mit dem Ladezustand, wobei die Gewichtung bei einem Ladezustand zwischen 0 Prozent und 10 Prozent 0 beträgt.The weighting in relation to the state of charge of the electrical energy store increases with the state of charge, the weighting being between 0 percent and 10 percent 0 for a state of charge.
Die Gewichtung ist bei einer momentanen Fahrgeschwindigkeit von mehr als 140 km/h am höchsten, wohingegen die Gewichtung zwischen 0 km/h und 100 km/h 0 beträgt.The weighting is highest at a current driving speed of more than 140 km / h, whereas the weighting is between 0 km / h and 100 km / h 0.
Beträgt die bereits zurückgelegte Fahrdistanz FDZ beispielsweise mehr als 10 km, ist die Gewichtung in Bezug auf diesen Navigationsparameter am höchsten und umso mehr Fahrzeuginsassen im Fahrzeug erfasst werden, desto höher ist die Gewichtung, wobei die Gewichtung 0 beträgt, wenn sich nur ein Fahrer im Fahrzeug befindet.For example, if the driving distance FDZ has already covered more than 10 km, the weighting is the highest in relation to this navigation parameter and the more vehicle occupants are recorded in the vehicle, the higher the weighting, the weighting being 0 if there is only one driver in the vehicle located.
Die jeweils mittels der Gewichtungslogik zutreffende Gewichtung je Fahrzeugparameter und/oder Navigationsparameter werden addiert, so dass eine Gewichtungszahl ermittelt wird. Anhand der Gewichtungszahl erfolgt die Prognose der bevorstehenden Fahrdistanz
Beträgt die Gewichtungszahl bei einem Personenkraftwagen 0,1, 2 oder 3 wird eine Kurzstrecke von 0 km bis 5 Kilometer als dem Fahrzeug bevorstehende Fahrdistanz
Liegt die Gewichtungszahl zwischen 3 und 10, wird eine Kurzstrecke von 5 km bis 10 km prognostiziert. Wird eine Gewichtungszahl zwischen 10 und 20 ermittelt, wird eine Mitteldistanz von 10 km bis 25 km prognostiziert, wohingegen bei einer Gewichtungszahl zwischen 20 und 40 eine Langstrecke ab 25 km prognostiziert wird.If the weighting number is between 3 and 10, a short distance of 5 km to 10 km is forecast. If a weighting number between 10 and 20 is determined, a middle distance of 10 km to 25 km is predicted, whereas with a weighting number between 20 and 40 a long distance from 25 km is predicted.
Ja nach Fahrzeugtyp können die Strecken-Bereiche unterschiedlich ausfallen. Insbesondere bei Vans uns Lastkraftwagen liegen die Werte für Kurzstrecke oder Mitteldistanz bei geringeren Kilometerzahlen.Depending on the vehicle type, the route areas can vary. In the case of vans and trucks in particular, the values for short distances or medium distances are lower in kilometers.
Entsprechend der prognostizierten, dem Fahrzeug bevorstehenden Fahrdistanz
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele in Bezug auf die entsprechend der Außenlufttemperatur maximal freigegebene Leistung
So liegt in einem Außenlufttemperaturbereich zwischen 15°C und 40°C (Sommer) und einer prognostizierten Kurzstrecke bis 5 km die maximal freigegebene Leistung für die Scheiben-Beschlagfreihaltung bei 20% der maximal möglichen, elektrischen Leistung. For example, in an outside air temperature range between 15 ° C and 40 ° C (summer) and a predicted short distance of up to 5 km, the maximum approved power for keeping windows from fogging is 20% of the maximum possible electrical power.
Dabei wird für die Erwärmung der Fahrzeuginsassen und zur Erwärmung des Antriebsstranges keine elektrische Energie zur Verfügung gestellt; d.h. hier beträgt die maximal freigegebene Leistung 0%.No electrical energy is provided for heating the vehicle occupants and for heating the drive train; i.e. here the maximum released power is 0%.
Bei einer prognostizierten Kurzstrecke zwischen 5 km und 10 km wird die maximal freigegebene Leistung der Scheiben-Beschlagfreihaltung auf 30 %, der Erwärmung der Fahrzeuginsassen auf 20% und zur Erwärmung des Antriebsstranges auf 20% eingestellt.For a predicted short distance between 5 km and 10 km, the maximum released performance of the anti-fogging system is set to 30%, the heating of the vehicle occupants to 20% and the heating of the drive train to 20%.
Wird im Sommer (Außenlufttemperaturbereich zwischen 15°C und 40°C) eine Mittelstrecke prognostiziert, werden der Scheiben-Beschlagfreihaltung 40%, der Erwärmung der Fahrzeuginsassen 40% und zur Erwärmung des Antriebsstranges 50% der maximaler elektrischer Leistung zur Verfügung gestellt.
Bei einer im Sommer prognostizierten Langstrecke liegt der Wert für die maximale elektrische Leistung für die Scheiben-Beschlagfreihaltung bei 50%, für die Erwärmung der Fahrzeuginsassen bei 100% und für die Erwärmung des Antriebsstranges 100%.If a middle distance is forecast in summer (outside air temperature range between 15 ° C and 40 ° C), the window fogging is kept 40%, the heating of the vehicle occupants 40% and the heating of the
In the case of a long distance forecast in summer, the value for the maximum electrical power for keeping the windows fog free is 50%, for the heating of the vehicle occupants 100% and for the heating of the drive train 100%.
Zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen werden dabei in der Regel die Heiz/Klimaanlage, die Sitzheizung und weitere Arten von Flächenheizungen genutzt.The heating / air conditioning, the seat heating and other types of surface heating are usually used to heat the vehicle occupants.
Wird die Enteisungstaste, also eine sogenannte Defrost-Taste, im Fahrzeug betätigt, wird die Beschränkung der maximal zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung für die Scheiben-Beschlagfreihaltung aufgehoben und auf 100% an maximaler elektrischer Leistung umgestellt.If the defrost button, i.e. a so-called defrost button, is pressed in the vehicle, the limitation of the maximum electrical power available for the anti-fog protection is lifted and switched to 100% of the maximum electrical power.
Im Frühjahr und im Herbst bei einer Außenlufttemperatur im Bereich von 0 °C bis 15 °C wird bei einer prognostizierten Kurzstrecke bis 5 km der Scheiben-Beschlagfreihaltung 40%, zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen 10% und zur Erwärmung des Antriebsstranges 0% der jeweiligen maximal möglichen, elektrischen Leistung zur Verfügung gestellt.In spring and autumn at an outside air temperature in the range of 0 ° C to 15 ° C, a window shortage of 40% for a forecast short distance of up to 5 km, 10% for heating the vehicle occupants and 0% of the respective maximum possible for heating the drive train , electrical power provided.
Für die im Frühjahr oder Herbst (einer Außenlufttemperatur im Bereich von 0 °C bis 15 °C) prognostizierte Kurzstrecke zwischen 5 Km und 10 km liegt der Wert für die maximale elektrische Leistung zur Scheiben-Beschlagfreihaltung bei 60%, zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen bei 30% und zur Erwärmung des Antriebsstranges bei 20%.For the short distance between 5 km and 10 km predicted in spring or autumn (an outside air temperature in the range of 0 ° C to 15 ° C), the value for the maximum electrical power for keeping windows from fogging is 60%, for heating the vehicle occupants 30 % and for heating the drive train at 20%.
Bei einer im Frühjahr oder Herbst (einer Außenlufttemperatur im Bereich von 0 °C bis 15 °C) prognostizierten Mittelstrecke liegt der Wert zur Scheiben-Beschlagfreihaltung bei 80%, zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen bei 50% und zur Erwärmung des Antriebsstranges bei 50%.With a medium distance forecast in spring or autumn (an outside air temperature in the range of 0 ° C to 15 ° C), the value for keeping the windows fog-free is 80%, for heating the
Für den ermittelten oder prognostizierten Langstreckenbetrieb des Fahrzeuges ist keine Beschränkung oder Reduzierung der elektrischen Leistung der wärmeerzeugenden Systeme vorgesehen.There is no restriction or reduction in the electrical output of the heat-generating systems for the determined or forecasted long-distance operation of the vehicle.
Im Winter, d. h. bei Außenlufttemperaturen im Bereich von -25° bis 0° ist für alle Streckentypen vorgesehen, dass zur Scheiben-Beschlagfreihaltung
Bei einer im Winter ermittelten oder prognostizierten Kurzstrecke bis 5 km wird die maximal freigegebene Leistung zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen auf 10% und zur Erwärmung des Antriebsstranges auf 0% eingestellt.In the case of a short distance of up to 5 km determined or forecast in winter, the maximum released power for heating the vehicle occupants is set to 10% and for heating the drive train to 0%.
Für den Fahrbetrieb einer dem Fahrzeug bevorstehenden Fahrdistanz
Für die im Winter prognostizierte Mittelstrecke ist vorgesehen, dass die maximal freigegebene Leistung zur Erwärmung der Fahrzeuginsassen auf 70% und für die Erwärmung des Antriebsstranges auf 50% eingestellt wird.For the middle distance forecast in winter, it is provided that the maximum approved power for heating the vehicle occupants is set to 70% and for heating the drive train to 50%.
Für eine ermittelte oder prognostizierte Langstrecke wird die Leistung nicht beschränkt, so dass bei jeder Funktion, bzw. allen wärmeerzeugenden Systemen die maximal freigegebene Leistung bei 100% liegt.The performance is not restricted for a determined or forecast long-distance route, so that with each function or all heat-generating systems, the maximum approved performance is 100%.
Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Hybridfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinheit, ist vorgesehen, dass bei einer erkannten oder prognostizierten Kurzstrecke der Fahrbetrieb des Fahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor weitestgehend vermieden wird.If the vehicle is a hybrid vehicle with an electric drive unit, provision is made for driving operation of the vehicle with an internal combustion engine to be largely avoided in the event of a recognized or predicted short distance.
Der Fahrbetrieb mit Verbrennungsmotor wird insbesondere bei einer erkannten oder prognostizierten Langstrecke priorisiert.Driving with an internal combustion engine is given priority, particularly when a long-distance route is recognized or predicted.
Für ein als Elektrofahrzeug ausgeführtes Fahrzeug gilt generell, dass ein oben beschriebener Energiespar-Algorithmus im ECO-Fahrprogramm verwendet wird, wobei dieses ECO-Fahrprogramm unter Umständen einen Fahrkomfort durch die Reduzierung der gezielten Wärmeerzeugung einschränken kann. For a vehicle designed as an electric vehicle, it is generally the case that an energy-saving algorithm described above is used in the ECO driving program, whereby this ECO driving program can possibly restrict driving comfort by reducing the targeted generation of heat.
Eine Fahrsicherheit des Fahrzeuges ist im Fahrbetrieb dessen bei aktiviertem ECO-Fahrprogramm nicht eingeschränkt, da der Funktion der Scheiben-Beschlagfreihaltung jederzeit durch Betätigen der Enteisungstaste dieser Funktion zu 100 Prozent zur Verfügung gestellt werden kann.Driving safety of the vehicle is not restricted when the ECO drive program is activated, since the function of the anti-fog protection can be made available to this function at any time by pressing the defrost button.
Um die dem Fahrzeug vorausliegende Fahrdistanz
Der zweite Ablauf
Eine erste Audioabfrage
- „Beträgt Ihre voraussichtliche Fahrdistanz
FD ab jetzt weniger als 10 Kilometer?“.
- “Is your expected driving distance
FD from now less than 10 kilometers? ".
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in
Dabei sind die Zahlenangaben beispielhaft gewählt.The figures are chosen as examples.
In dem in
- „Beträgt Ihre voraussichtliche Fahrdistanz
FD ab jetzt mehr als 25 Kilometer?“.
- “Is your expected driving distance
FD from now more than 25 kilometers? ".
Antwortet der Fahrzeugnutzer mit „ja“, so wird die bevorstehende Fahrdistanz
Auch in diesem Ausführungsbeispiel stellen die Zahlenangaben Beispielangaben dar.In this exemplary embodiment, too, the numerical data represent exemplary data.
In einem in
Beispielsweise beträgt der mittels des Energieaufwand-Algorithmus ermittelte Wert für
Mittels der Gewichtungslogik wurde eine bevorstehende Fahrdistanz
Zur Erhöhung der Prognosegenauigkeit wird der Fahrzeugnutzer mittels der dritten Audioabfrage
- „Die Analyse Ihrer Fahrzeugdaten
F ergab eine prognostizierte FahrdistanzFD von maximal 10 Kilometer. Ist das aus Ihrer Sicht richtig?“.
- "The analysis of your vehicle data
F resulted in a predicted driving distanceFD of a maximum of 10 kilometers. In your opinion, is that correct? ”.
Antwortet der Fahrzeugnutzer auf die dritte Audioabfrage
Die in dem Ausführungsbeispiel gemäß
In dem in
- „Welche voraussichtliche, ungefähre Fahrdistanz
FD in Kilometern erwarten Sie ab jetzt?“.
- "What is the approximate driving distance
FD in kilometers do you expect from now? ".
Darauf antwortet der Fahrzeugnutzer z. B.: „50 Kilometer“, so dass die Fahrdistanz
Anhand dieser bevorstehenden Fahrdistanz
Auch die in dem sechsten Ablauf
Insbesondere mittels der in den
Alternativ oder zusätzlich zu den ausgegebenen Audioabfragen
Die Durchführung der Abläufe
Im Betrieb des Fahrzeugs kann es vorkommen, dass die Fahrstrecke länger wird, als der Zuordnung zu Kurz- oder Mittelstrecke entspricht. Wird der Bereich der Kurzstrecke überschritten, so wird die entsprechende thermische Betriebsstrategie für die Mittelstrecke eingestellt. Bei Überschreiten der Distanz für die Mittelstrecke wird die entsprechende thermische Betriebsstrategie für die Langstrecke eingestellt.When the vehicle is in operation, the route may become longer than corresponds to the assignment to short or medium range. If the range of the short distance is exceeded, the corresponding thermal operating strategy for the medium distance is set. If the distance for the medium distance is exceeded, the corresponding thermal operating strategy for the long distance is set.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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