DE102019129807A1

DE102019129807A1 - Verfahren für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs und System für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019129807A1
Application number: DE102019129807.5A
Authority: DE
Inventors: Tobias Straub; Maxim Sidorov; Mandy Nagy; Esther Alberts
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst Bereitstellen eines Streckenabschnitts, der eine Vielzahl von Segmenten umfasst, wobei die Vielzahl von Segmenten wenigstens ein erstes Segment und wenigstens ein zweites Segment umfasst, wobei dem wenigstens einen ersten Segment wenigstens ein physikalischer Dynamikparameter zugeordnet ist, der durch eine Vielzahl von Flottenfahrzeugen bestimmt wurde, und wobei für das wenigstens eine zweite Segment kein physikalischer Dynamikparameter der Vielzahl von Flottenfahrzeugen verfügbar ist; und ein Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment basierend auf wenigstens einer Streckeneigenschaft des wenigstens einen zweiten Segments und des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters des wenigstens einen ersten Segments.

Description

Die Offenbarung betrifft ein Verfahren für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs, ein System für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit demselben. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere die Energie- und Reichweitenprognose eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs für einen bestimmten Streckenabschnitt.
Stand der Technik
Hybrid- oder Elektrofahrzeuge werden von einem Elektromotor angetrieben, wobei die nötige elektrische Energie beispielsweise in einem Hochvoltspeicher gespeichert wird. Der Hochvoltspeicher kann an einer Ladestation eines Hauses oder an einer (öffentlichen) Ladesäule oder einem Ladepunkt aufgeladen werden.
Für solche Fahrzeuge können Energiebedarfsprognosen bzw. Reichweitenprognosen erstellt werden, um beispielsweise einen Fahrer darüber zu informieren, ob ein Fahrtziel mit dem vorhandenen Energievorrat erreichbar ist. Für die Energiebedarfsprognose bzw. Reichweitenprognose werden in der Regel eine mittlere Geschwindigkeit pro Straßenabschnitt und einzelne Beschleunigungsmanöver (Abzweigung, Vorfahrtszeichen etc.) verwendet, um daraus den Energiebedarf bzw. die Reichweite abzuleiten. Bekannte Prognosen sind dabei oftmals mit großer Unsicherheit behaftet.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs zu verbessern. Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs, ein System für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit demselben bereitzustellen, die eine Energiebedarfsprognose mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs angegeben. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Streckenabschnitts, der eine Vielzahl von Segmenten umfasst bzw. der in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei die Vielzahl von Segmenten wenigstens ein erstes Segment und wenigstens ein zweites Segment umfasst. Dem wenigstens einen ersten Segment ist wenigstens ein physikalischer Dynamikparameter (bzw. ein Wert oder eine Werteverteilung des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters) zugeordnet, der durch eine Vielzahl von Flottenfahrzeugen bestimmt wurde. Für das wenigstens eine zweite Segment ist kein physikalischer Dynamikparameter der Vielzahl von Flottenfahrzeugen verfügbar bzw. vorhanden. Das Verfahren umfasst weiter ein Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment basierend auf wenigstens einer Streckeneigenschaft des wenigstens einen zweiten Segments und des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters des wenigstens einen ersten Segments.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung schließen die Begriffe „nicht verfügbar“ und „nicht vorhanden“ auch Situationen ein, in denen keine Verbindung zu der Ablage der Dynamikparameter vorhanden ist. Wenn zum Beispiel die Dynamikparameter nur im Backend liegen und immer für jede Routenenergiebedarfsprognose abgerufen werden, dann aber keine Verbindung möglich/vorhanden ist, kann das erfindungsgemäße Vorgehen als Backup verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter ein Berechnen eines Energiebedarfs des Fahrzeugs für den Streckenabschnitt durch Aufaddieren von Energiebedarfen der Vielzahl von Segmenten, wobei der Energiebedarf eines jeweiligen Segments unter Verwendung des dem besagten Segment zugeordneten wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters berechnet wird.
Erfindungsgemäß wird der Streckenabschnitt segmentiert, wobei für einige der Segmente Flottendaten des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters vorhanden sind. Für diejenigen Segmente, für die keine Flottendaten vorhanden sind, wird der wenigstens eine physikalische Dynamikparameter mittels der Flottendaten anderer Segmente mittels eines Modells berechnet, so dass der wenigstens eine physikalische Dynamikparameter bzw. Werte desselben für alle Segmente des Streckenanschnitts erhalten werden.
Die Vielzahl von über die Länge des Streckenabschnitts verteilten Werte des physikalischen Dynamikparameters fließen direkt in der Berechnung des Energiebedarfs ein. Hierzu wird ein Energiebedarf für jedes Segment berechnet. Der (Gesamt-)Energiebedarf des Streckenabschnitts wird durch Aufaddieren der Energiebedarfe der Segmente bestimmt. Dadurch kann eine physikalisch korrekte Quantifizierung des Streckenabschnitts für eine Energiebedarfs- bzw. Reichweitenprognose erfolgen. Zudem kann durch die physikalisch korrekte Quantifizierung durch die statistische Erfassung der Dynamikparameterstreuung ein Fahrereinfluss auf die Energiebedarfsprognose quantifiziert und optimiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vollständig durch das Fahrzeug oder eine zentrale Einheit, wie zum Beispiel ein Backend, außerhalb des Fahrzeugs ausgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren teilweise durch das Fahrzeug und teilweise durch die zentrale Einheit ausgeführt werden.
Beispielsweise kann das Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment durch die zentrale Einheit ausgeführt werden. Alternativ kann das Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment im Fahrzeug durchgeführt werden.
Ergänzend oder alternativ kann das Berechnen eines Energiebedarfs des Fahrzeugs für den Streckenabschnitt in der zentralen Einheit durchgeführt werden. Alternativ kann das Berechnen eines Energiebedarfs des Fahrzeugs für den Streckenabschnitt im Fahrzeug durchgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen können die durch die Flotte gesammelten Dynamikparameter für das wenigstens eine erste Segment des Streckenabschnitts und/oder die berechneten Dynamikparameter für das wenigstens eine zweite Segment des Streckenabschnitts dem Fahrzeug bereitgestellt werden, das basierend darauf den Energiebedarf des Fahrzeugs bestimmen kann. Alternativ kann das Backend den Energiebedarf des Fahrzeugs bestimmen. Für die Energieberechnung und/oder die Berechnung des Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment des Streckenabschnitts notwendige Parameter, wie zum Beispiel Fahrzeugparameter (Position, Masse, Luftwiderstand, etc.) können vom Fahrzeug zum Backend für eine dortige Energieberechnung gesendet werden oder umgekehrt.
Die auf den Flottendaten basierenden Dynamikparameter oder Integrale der Dynamikparameter für das wenigstens eine erste Segment können im Backend gesammelt und gespeichert werden. Die auf den Flottendaten basierenden Dynamikparameter oder Integrale der Dynamikparameter für das wenigstens eine erste Segment können an das Fahrzeug übertragen werden, beispielsweise bei der Herstellung und/oder online während des Betriebs des Fahrzeugs. So kann das Navigationssystem regelmäßig mit aktuellen Flottendaten aktualisiert werden. In weiteren Ausführungsformen kann die Flottendynamik online für einen bestimmten Streckenabschnitt beim Backend angefragt werden, wenn der Streckenabschnitt befahren werden soll. Das Fahrzeug kann die erhaltenen Dynamikparameter oder Integrale der Dynamikparameter für die Berechnung des Energiebedarfs abrufen und verwenden.
Typischerweise sind die Flottenfahrzeuge Fahrzeuge vom selben und/oder einem ähnlichen Fahrzeugtyp. Insbesondere kann die Flotte Fahrzeuge desselben und/oder des ähnlichen Typs wie das Fahrzeug, für das der Energiebedarf für den Streckenabschnitt berechnet wird („Eigenfahrzeug“), enthalten. Die Flotte kann insbesondere eine Vielzahl von Fremdfahrzeugen und optional das Eigenfahrzeug umfassen.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine physikalische Dynamikparameter aus der Gruppe ausgewählt, die eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung umfasst, oder die daraus besteht. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und andere geeignete physikalische Dynamikparameter können verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen werden mehr als zwei physikalische Dynamikparameter verwendet, um den Energiebedarf des Fahrzeugs zu berechnen. Beispielsweise können insgesamt fünf verschiedene physikalische Dynamikparameter zur Berechnung des Energiebedarfs verwendet werden.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Streckeneigenschaft aus der Gruppe ausgewählt, die eine Straßenklasse, eine Geschwindigkeitsbegrenzung, eine Straßenkrümmung, eine Steigung und eine Richtung umfasst, oder die daraus besteht. Für die Berechnung des physikalische Dynamikparameters für ein zweites Segment kann basierend auf der wenigstens eine Streckeneigenschaft des zweiten Segments ein erstes Segment und damit dessen wenigstens ein physikalischer Dynamikparameter ausgewählt werden, das dieselbe oder ähnliche wenigstens eine Streckeneigenschaft aufweist. Hierdurch kann eine exaktere Berechnung des physikalische Dynamikparameters für ein zweites Segment erfolgen.
Vorzugsweise ist jedem Segment der Vielzahl von Segmenten eine entsprechende Streckenlänge und ein entsprechender Zeitraum zugeordnet („Space-Time-Bucket“). Die Streckenlänge kann zum Beispiel ein vorbestimmtes Streckenintervall (z.B. 50 Meter) sein. Der Zeitraum kann zum Beispiel ein vorbestimmtes Zeitintervall (z.B. 30 Minuten) und/oder eine Tageszeit sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt und die Streckenlängen und Zeiträume können auf andere geeignete Weisen festgelegt werden. Die Segmente können dieselben Streckenlängen und/oder Zeiträume aufweisen, oder können zumindest teilweise unterschiedliche Streckenlängen und/oder Zeiträume aufweisen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiter ein Verwenden einer jeweiligen Wahrscheinlichkeitsverteilung des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters („Dynamic Parameter Distribution“, DPD) für die einzelnen Segmente des Streckenabschnitts beim Berechnen des Energiebedarfs. Beispielsweise kann für das Berechnen des Energiebedarfs des einzelnen Segments wenigstens derjenige Wert des Segments verwendet werden, der die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist. Anders gesagt kann für ein Segment, und insbesondere für alle Segmente, eine Vielzahl von Werten vorhanden sein. Eine Streuung der Werte innerhalb der einzelnen Segmente erlaubt eine Aussage über ein Dynamikverhalten, beispielsweise die Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit, und damit der Energieprognose im Segment und auf dem Streckenabschnitt. Damit kann eine hohe Zuverlässigkeit der Reichweitenprognose erreicht werden.
Vorzugsweise erfolgt das Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment unter Verwendung eines Regressionsmodelles oder eines Klassifikationsmodells.
Das Regressionsmodell kann verwendet werden, um eine Wahrscheinlichkeitsverteilung des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment zu berechnen, wenn eine Wahrscheinlichkeitsverteilung des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine erste Segment vorhanden ist. Insbesondere erfolgt die Berechnung individuell für jeden physikalischen Dynamikparameter.
Alternativ können für das wenigstens eine erste Segment sogenannte Cluster definiert bzw. vorhanden sein, wenn zwei oder mehr physikalische Dynamikparameter verwendet werden. Insbesondere kann jedem ersten Segment ein entsprechender Cluster zugeordnet sein. Ein Cluster besteht dabei aus Sätzen der zwei oder mehr physikalischen Dynamikparameter. Für das zweite Segment kann dann ein entsprechender Cluster basierend auf dem Cluster des ersten Segments bestimmt werden.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Speichermedium angegeben, umfassend ein Software-Programm, das eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das Verfahren für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auszuführen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt ist ein Software (SW) Programm angegeben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem oder mehreren Prozessoren Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs angegeben. Das System umfasst eine oder mehrere Prozessoreinheiten, die eingerichtet sind, um das Verfahren für eine Energiebedarfsprognose gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.
Vorzugsweise ist das System in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, integriert. Insbesondere kann das Fahrzeug das System umfassen. In anderen Ausführungsformen kann das System ganz oder teilweise in einer Recheneinheit oder einer zentralen Einheit z.B. außerhalb des Fahrzeugs vorhanden sein.
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug angegeben. Das Fahrzeug umfasst das System für eine Energiebedarfsprognose gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen.
Der Begriff Fahrzeug umfasst PKW, LKW, Busse, Wohnmobile, Krafträder, etc., die der Beförderung von Personen, Gütern, etc. dienen. Insbesondere umfasst der Begriff Kraftfahrzeuge zur Personenbeförderung. Ergänzend oder alternativ kann das Hybrid- oder Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsformen ein reines Elektrofahrzeug (BEV) oder ein Plugin-Hybridfahrzeug (PHEV) sein. Es können jedoch auch andere Antriebsformen verwendet werden.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 ein Flussdiagram eines Verfahrens für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
2 ein Schema für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung,
3 eine schematische Darstellung eines Segments eines Streckenabschnitts, für den eine Energiebedarfsprognose erstellt wird,
4 eine schematische Wahrscheinlichkeitsverteilung eines Dynamikparameters für ein Segment eines Streckenabschnitts, für den eine Energiebedarfsprognose erstellt wird, und
5 ein Ablaufschema für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

Ausführungsformen der Offenbarung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens 100 für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Das Verfahren 100 umfasst im Block 110 ein Bereitstellen eines Streckenabschnitts, der eine Vielzahl von Segmenten umfasst bzw. der in eine Vielzahl von Segmenten unterteilt ist, wobei die Vielzahl von Segmenten wenigstens ein erstes Segment und wenigstens ein zweites Segment umfasst. Dem wenigstens einen ersten Segment ist wenigstens ein physikalischer Dynamikparameter (bzw. ein Wert oder eine Werteverteilung des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters) zugeordnet, der durch eine Vielzahl von Flottenfahrzeugen bestimmt wurde. Für das wenigstens eine zweite Segment ist kein physikalischer Dynamikparameter der Vielzahl von Flottenfahrzeugen verfügbar bzw. vorhanden. Das Verfahren 100 umfasst im Block 120 weiter ein Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment basierend auf wenigstens einer Streckeneigenschaft des wenigstens einen zweiten Segments und des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters des wenigstens einen ersten Segments.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren 100 weiter ein Berechnen eines Energiebedarfs des Fahrzeugs für den Streckenabschnitt durch Aufaddieren von Energiebedarfen der Vielzahl von Segmenten, wobei der Energiebedarf eines jeweiligen Segments unter Verwendung des dem besagten Segment zugeordneten wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters berechnet wird.
Damit kann eine physikalisch korrekte Quantifizierung des Streckenabschnitts für eine Energiebedarfs- bzw. Reichweitenprognose erfolgen. Der physikalische Dynamikparameter des wenigstens einen ersten Segments kann auch als „Flottendynamikparameter“ bezeichnet werden.
Werte des physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine erste Segment können für eine Vielzahl von Streckenabschnitten in einem Navigationssystem bzw. einer Karte des Navigationssystems des Fahrzeugs hinterlegt sein. Anders gesagt wird die Routingfunktion eines Fahrzeugs um einen aus einem Flottenverhalten bzw. einer Flottendynamik abgeleiteten Energieparameter ergänzt. Das Navigationssystem kann eine Vielzahl von einzelnen Streckenabschnitten umfassen, wobei zumindest für einige der Vielzahl von einzelnen Streckenabschnitten die Werte des physikalischen Dynamikparameters hinterlegt sein können. Die Werte des physikalischen Dynamikparameters können beispielsweise bei der Herstellung des Fahrzeugs im Navigationssystem hinterlegt werden und/oder können während der Lebensdauer des Fahrzeugs aktualisiert werden, beispielsweise während eines Services oder online.
Für das wenigstens eine zweite Segment ist kein physikalischer Dynamikparameter der Flotte vorhanden und wird gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung berechnet und ergänzt, um Lücken in Streckenabschnitten zu füllen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann das Fahrzeug für die Energiebedarfsberechnung zusätzlich fahrzeugspezifische und/oder fahrerspezifische Parametern verwenden. Die fahrzeugspezifischen Parameter können beispielsweise eine Personenbelegung umfassen. Die fahrerspezifischen Parameter können beispielsweise ein (gelerntes) Fahrerverhalten umfassen.
2 zeigt ein Schema für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs 10 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Der Streckenabschnitt 201 umfasst eine Vielzahl von Segmenten. Die Vielzahl von Segmenten umfasst wenigstens ein erstes Segment 202 und wenigstens ein zweites Segment 203. Dem wenigstens einen ersten Segment 202 ist wenigstens ein physikalischer Dynamikparameter zugeordnet, der durch eine Vielzahl von Flottenfahrzeugen 20 bestimmt wurde. Für das wenigstens eine zweite Segment 203 ist kein physikalischer Dynamikparameter der Vielzahl von Flottenfahrzeugen verfügbar. Anders gesagt stellt das wenigstens eine zweite Segment 203 eine Lücke im Streckenabschnitt 201 dar, die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gefüllt wird.
Eine zentrale Einheit 210 kann zum Sammeln von Werten des wenigstens eines physikalischen Dynamikparameters über eine Länge L des Streckenabschnitts 201 durch eine Vielzahl von Flottenfahrzeugen 20 konfiguriert sein, wobei der Streckenabschnitt 201 in die Vielzahl von Segmenten 202 mit einer Länge ds unterteilt ist. Der Streckenabschnitt 201 kann in m Segmente unterteilt sein. Die zentrale Einheit 210 kann beispielweise beim Hersteller vorhanden sein und die Flottendaten sammeln. Die durch die zentrale Einheit 210 gesammelten Werte können beispielsweise in einem Navigationssystem des Fahrzeugs 10 hinterlegt werden, beispielsweise bei der Herstellung. Die Werte können während der Lebensdauer des Fahrzeugs aktualisiert werden, beispielsweise während eines Services oder online.
Typischerweise sind die Flottenfahrzeuge Fahrzeuge vom selben oder einem ähnlichen Fahrzeugtyp. Insbesondere kann die Flotte eine Vielzahl von Fahrzeugen desselben und/oder ähnlichen Typs wie das Fahrzeug, für das der Energiebedarf für den Streckenabschnitt berechnet wird („Eigenfahrzeug“), enthalten. Die Flotte kann insbesondere eine Vielzahl von Fremdfahrzeugen und optional das Eigenfahrzeug umfassen.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Segments 202 eines Streckenabschnitts, für den eine Energiebedarfsprognose erstellt wird. In der 3 ist bespielhaft ein Segment n gezeigt.
In einigen Ausführungsformen wird der Energiebedarf für ein Segment 202 unter Verwendung wenigstens eines, und insbesondere eines jeden der folgenden Ausdrücke berechnet: ${[\int v^{2} d s]}_{Z u g}, {[\int v^{2} d s]}_{S c h u b}, {[\int a d s]}_{Z u g}, {[\int a d s]}_{S c h u b}, \bar{v},$
wobei v die Geschwindigkeit im Segment 202 des Streckenabschnitts, α die Beschleunigung im Segment 202 und ds das Wegintegral über das Segment 202 angibt. Damit können die Werte bzw. Dynamikinformationen über die Beschleunigung α und die Geschwindigkeit v (z.B. quadrierte Signal und/oder ein Mittel) über einen Streckenabschnitt direkt in die physikalische Energiebedarfsrechnung eingesetzt werden.
Die Ausdrücke sind dabei nach Reku-/Schubstrecke und Zugstrecke getrennt. Die Trennung kann gemäß Ausführungsformen von einer Grenzbeschleunigung abhängen: $a_{G r e n z} (s) \forall (F_{R A D} = 0) = - \frac{f_{R} \cdot g}{e} - \frac{ρ \cdot c_{x} \cdot A}{2 \cdot m \cdot e} \cdot v^{2} (s) - \frac{g \cdot sin (a (s))}{e}$

In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Energiebedarf für den Streckenschnitt unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden: $\begin{matrix} E_{S p e i c h e r} = \\ \sum_{S t a r t}^{Z i e l} [\frac{1}{η_{Z u g}} \int [m \cdot e \cdot a (s) + f_{R} \cdot m \cdot g + \frac{ρ \cdot c_{x} \cdot A}{2} \cdot v^{2} (s) + m \cdot g \\ \cdot sin {(a (s))]}_{a \geq a_{G r e n z}} d s \\ + η_{S c h u b} \int [m \cdot e \cdot a (s) + f_{R} \cdot m \cdot g + \frac{ρ \cdot c_{x} \cdot A}{2} \cdot v^{2} (s) + m \cdot g \\ \cdot sin {(a (s))]}_{a \geq a_{G r e n z}} d s + P_{N V, n} \cdot {Δ t_{n}]}_{n} \end{matrix}$

ηZug:: Wirkungsgrad zwischen Rad und Hochvoltspeicher (HVS) für Energiefluss von HVS zum Rad
m:: Fahrzeuggesamtmasse
e:: Rotationsmassenzuschlagsfaktor
s:: Weg
α (s):: Beschleunigung über den Weg
fR:: Rollwiderstandskoeffizient
g:: Erdbeschleunigung
p:: Dichte der Luft
cx:: Luftwiderstandskoeffizient
A:: Stirnfläche des Fahrzeugs
v(s):: Geschwindigkeit über den Weg
a(s):: Steigung über den Weg
ηSchub:: Wirkungsgrad zwischen Rad und Hochvoltspeicher (HVS) für Energiefluss von Rad zum HVS
ηZug:: Wirkungsgrad zwischen Rad und Hochvoltspeicher (HVS)
PNv,n:: Nebenverbraucherleistung im Segment n
: Benötige Zeit zum Durchfahren des Segmentes n

4 zeigt eine beispielhafte Wahrscheinlichkeitsverteilung der Werte eines Dynamikparameters für das Segment n, und insbesondere Δt, [∫v² ds; ∫ a ds]_Zug/Schub.
Gemäß Ausführungsformen kann für jedes Segment n des Streckenabschnitts eine jeweilige Wahrscheinlichkeitsverteilung, also eine Streuung, der Werte des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters berechnet werden. Für das Berechnen des Energiebedarfs des einzelnen Segments kann beispielsweise nur derjenige Wert des Segments verwendet werden, der die höchste Wahrscheinlichkeit aufweist. In einem anderen Beispiel kann ein Schwellwert für die Wahrscheinlichkeit festgelegt werden, wobei diejenigen Werte des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das Berechnen des Energiebedarfs verwendet werden, die eine Wahrscheinlichkeit aufweisen, die gleich oder größer als der Schwellwert ist. Auf diese Weise kann eine Zuverlässigkeit der Energieprognose für das Segment und damit den gesamten Streckenabschnitt erhöht werden.
5 zeigt ein Ablaufschema für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Schema der 5 umfasst zumindest einige der unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschriebenen Aspekte.
Erfindungsgemäß wird der Streckenabschnitt segmentiert, wobei für einige der Segmente Flottendaten des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters vorhanden sind. Für diejenigen Segmente, für die keine Flottendaten vorhanden sind, wird der wenigstens eine physikalische Dynamikparameter mittels der Flottendaten anderer Segmente mittels eines Modells berechnet, so dass der wenigstens eine physikalische Dynamikparameter bzw. Werte desselben für alle Segmente des Streckenanschnitts erhalten werden.
Die Vielzahl von über die Länge des Streckenabschnitts verteilten Werte des physikalischen Dynamikparameters fließen direkt in der Berechnung des Energiebedarfs ein. Hierzu wird ein Energiebedarf für jedes Segment berechnet. Der (Gesamt-)Energiebedarf des Streckenabschnitts wird durch Aufaddieren der Energiebedarfe der Segmente bestimmt. Dadurch kann eine physikalisch korrekte Quantifizierung des Streckenabschnitts für eine Energiebedarfs- bzw. Reichweitenprognose erfolgen. Zudem kann durch die physikalisch korrekte Quantifizierung durch die statistische Erfassung der Dynamikparameterstreuung ein Fahrereinfluss auf die Energiebedarfsprognose quantifiziert und optimiert werden.

Claims

Verfahren (100) für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs (10), umfassend: Bereitstellen (110) eines Streckenabschnitts (201), der eine Vielzahl von Segmenten (202, 203) umfasst, wobei die Vielzahl von Segmenten (202, 203) wenigstens ein erstes Segment (202) und wenigstens ein zweites Segment (203) umfasst, wobei dem wenigstens einen ersten Segment (202) wenigstens ein physikalischer Dynamikparameter zugeordnet ist, der durch eine Vielzahl von Flottenfahrzeugen (20) bestimmt wurde, und wobei für das wenigstens eine zweite Segment (203) kein physikalischer Dynamikparameter der Vielzahl von Flottenfahrzeugen (20) verfügbar ist; und Berechnen (120) des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment (203) basierend auf wenigstens einer Streckeneigenschaft des wenigstens einen zweiten Segments (203) und des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters des wenigstens einen ersten Segments (202).
Das Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei das Verfahren (100) weiter umfasst: Berechnen eines Energiebedarfs des Fahrzeugs (10) für den Streckenabschnitt (201) durch Aufaddieren von Energiebedarfen der Vielzahl von Segmenten (202, 203), wobei der Energiebedarf eines jeweiligen Segments unter Verwendung des dem besagten Segment zugeordneten wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters berechnet wird.
Das Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Berechnen des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für das wenigstens eine zweite Segment (203) unter Verwendung eines Regressionsmodelles oder eines Klassifikationsmodells erfolgt.
Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedem Segment der Vielzahl von Segmenten (202, 203) eine entsprechende Streckenlänge und ein entsprechender Zeitraum zugeordnet sind.
Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der wenigstens eine physikalische Dynamikparameter aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Geschwindigkeit und einer Beschleunigung besteht.
Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die wenigstens eine Streckeneigenschaft aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Straßenklasse, einer Geschwindigkeitsbegrenzung, einer Straßenkrümmung, einer Steigung und einer Richtung besteht.
Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend: Verwenden einer jeweiligen Wahrscheinlichkeitsverteilung des wenigstens einen physikalischen Dynamikparameters für die einzelnen Segmente (202, 203) des Streckenabschnitts (201) beim Berechnen des Energiebedarfs.
Speichermedium, umfassend ein Software-Programm, das eingerichtet ist, um auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt zu werden, und um dadurch das Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
System für eine Energiebedarfsprognose eines Fahrzeugs (10), umfassend: eine oder mehrere Prozessoreinheiten, die konfiguriert sind, um das Verfahren (100) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Fahrzeug (10), insbesondere Elektro- oder Hybridfahrzeug, umfassend das System nach Anspruch 9.