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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines funktionalen Zusammenhangs einer sich ändernden und eine Vielzahl von vereinzelten zur Auslieferung vorherbestimmten Teilladungen i umfassenden Zuladung madd eines Lieferfahrzeuges umfassend eine Elektromaschine als Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Lieferfahrzeuges und einen Speicher für elektrische Energie über der Zeit tdeliver.
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Bei der Entwicklung von Antrieben für Fahrzeuge ist man ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Zudem wird eine Reduzierung der Schadstoffemissionen angestrebt, um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einhalten zu können.
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Nach dem Stand der Technik kommen daher in Fahrzeugen immer häufiger elektrische Antriebe zum Einsatz und dies regelmäßig in Kombination mit einer Brennkraftmaschine als Hybrid-Antrieb.
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Als emissionsfreier Antrieb hat der elektrische Antrieb im innerstädtischen Verkehr zweifelsohne seine Berechtigung bzw. seine Vorzüge. Für den Einsatz elektrischer Antriebe gibt es aber weitere relevante Gründe, beispielsweise die Reduzierung des Antriebsgeräusches eines Fahrzeuges.
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Problematisch beim Einsatz elektrischer Antriebe ist unter anderem die präzise Vorhersage des Bedarfs bzw. Verbrauchs an elektrischer Energie für eine bevorstehende Fahrt. Dies ist aber eine wichtige bzw. unverzichtbare Vorrausetzung für die Planung einer Fahrt, um sicherzustellen, dass die im Speicher verfügbare elektrische Energie ausreicht, den Bedarf zu befriedigen. Die präzise Vorhersage des Energiebedarfs ist aber auch erforderlich, um unterschiedliche Fahrrouten, d.h. Fahrstrecken, vergleichen zu können und um die im Speicher verfügbare Energie effizient bzw. weitestgehend auszunutzen, bevor der Speicher erneut gefüllt wird.
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Nach dem Stand der Technik kommen unterschiedliche Konzepte für die Vorhersage des Bedarfs an elektrischer Energie zum Einsatz. Der Flottenverbrauch, der durchschnittliche Verbrauch bei bestimmten Fahrzyklen oder der Verbrauch des jeweiligen Fahrzeuges in der Vergangenheit kann als Grundlage herangezogen werden, um den Energiebedarf für eine bevorstehende Fahrt abzuschätzen.
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Der Energiebedarf für eine bevorstehende Fahrt lässt sich auch rechnerisch mittels Simulationsmodellen abschätzen. Dabei werden fahrzeugspezifische Daten, beispielsweise die Masse mveh, der Rollwiderstandbeiwert froll, der Luftwiderstandbeiwert cw und/oder die Fläche A des Kraftfahrzeuges vorgegeben.
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Berücksichtigung finden nach dem Stand der Technik auch sogenannte Ausrollversuche, bei denen das Fahrzeug auf einer ebenen, d.h. nicht geneigten Testbahn ausgehend von einer vorgebbaren Geschwindigkeit und mit unterbrochenem Antriebsstrang ausrollt, wobei die Verzögerung messtechnisch erfasst wird.
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Nachteilig an den Vorgehensweisen nach dem Stand der Technik ist, dass die fahrzeugspezifischen Daten tatsächlich keine Konstanten sind, sondern mehr oder weniger großen Änderungen unterworfen sind und dies keine Berücksichtigung findet.
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Insbesondere die Masse m bzw. die Zuladung madd eines Lieferfahrzeuges kann sich erheblich ändern. Dies hat maßgeblich Einfluss auf den Energieverbrauch des Lieferfahrzeugs. Die vergleichsweise große Änderung der Masse eines Lieferfahrzeuges ist dadurch begründet, dass sich die Zuladung madd des Lieferfahrzeuges im Rahmen der Auslieferung regelmäßig reduziert, d.h. sich mit der Zeit tdeliver stark verändert. Vorteilhaft wäre es, wenn die Veränderung der Zuladung bei der Abschätzung des Energiebedarfs für eine bevorstehende Route des Lieferfahrzeuges berücksichtigt werden könnte.
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Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ermittlung der Zuladung madd eines Lieferfahrzeuges aufzuzeigen, welches berücksichtigt, dass sich die Zuladung madd des Lieferfahrzeuges im Rahmen der Auslieferung ändert.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Ermittlung eines funktionalen Zusammenhangs einer sich ändernden und eine Vielzahl von vereinzelten zur Auslieferung vorherbestimmten Teilladungen i umfassenden Zuladung madd eines Lieferfahrzeuges umfassend eine Elektromaschine als Drehmoment-Quelle zum Antrieb des Lieferfahrzeuges und einen Speicher für elektrische Energie über der Zeit tdeliver unter Berücksichtigung einer oder mehrerer der folgenden Parameter:
- - eine Masse wi jeder einzelnen Teilladung i,
- - ein zu erwartendes Verkehrsaufkommen tr,
- - eine Zustelladresse jeder einzelnen Teilladung i,
- - eine Lieferrate d, und/oder
- - eine Lieferroute r,
bei dem - - ausgehend von den bekannten Massen wi der Teilladungen und den Zustelladressen der einzelnen Teilladungen i der funktionale Zusammenhang der Zuladung madd über der Zeit tdeliver unter Berücksichtigung der Lieferroute r ermittelt wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird berücksichtigt, dass sich die Zuladung madd des Lieferfahrzeuges im Rahmen der Auslieferung ändert. Es wird zu Beginn, d.h. vor der Lieferfahrt, eine Prognose auf der Basis der vorliegenden Daten erstellt, wobei die bekannten Information über die Teilladungen i, nämlich das jeweilige Gewicht wi und die jeweilige zugehörige Zustelladresse, mit den Informationen über die Lieferroute r zusammengeführt werden.
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Die Lieferroute r wiederum hängt regelmäßig von den Zustelladressen der einzelnen Teilladungen i ab und den für sinnvoll erachteten Lieferstopps, die fester Bestandteil der Lieferroute r sind. Die tatsächliche Lieferroute r kann aus einer Vielzahl möglicher Lieferrouten ausgewählt werden und zwar unter Berücksichtigung beispielsweise des zu erwartenden Verkehrsaufkommens tr, der Massen wi der einzelnen Teilladungen i und/oder des zu erwartenden Energiebedarfs bzw. der im Speicher befindlichen und verfügbaren elektrischen Energie. Die Lieferroute r kann auch während der Auslieferung geändert, aktualisiert und optimiert werden. D.h. während der Auslieferungsfahrt wird erneut eine Prognose bzw. eine neue aktuellere Prognose erstellt.
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Die Gewichte, d.h. die Massen wi der einzelnen auszuliefernden Teilladungen i sind bekannt und damit auch die gesamte Zuladung madd,start am Anfang der Lieferroute r bzw. zu Beginn der Lieferfahrt. Die bei jedem Lieferstopp zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i werden im Rahmen der Prognose beim jeweiligen Lieferstopp von der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges subtrahiert, d.h. abgezogen. In Zusammenschau mit der Lieferroute, d.h. der Lieferstrecke über der Zeit t ergibt sich der Verlauf der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Zeit t.
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Diese Vorhersage ist mit gewissen Unsicherheiten behaftet, die insbesondere daraus resultieren, dass nicht sichergestellt werden kann, ob die Lieferroute r und die zugehörigen Teilstrecken wie geplant und in der vorgesehenen Lieferzeit absolviert werden kann und ob sämtliche Teilladungen bzw. Pakete zugestellt, d.h. ausgeliefert werden können.
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Zur Optimierung der Vorhersage können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens grundsätzlich eine Vielzahl von Parametern berücksichtigt werden; beispielsweise die Lieferrate d. Im Weiteren werden noch andere Beispiele genannt.
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Die Lieferrate d berücksichtigt, dass nicht sämtliche bei einem Lieferstopp zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i ausgeliefert werden, sondern im Lieferfahrzeug verbleiben.
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Der funktionale Zusammenhang zwischen der Zuladung madd und der Zeit tdeliver, d.h. die Prognose für die sich während der Auslieferung ändernde Zuladung madd findet vorteilhafterweise Berücksichtigung bei der Abschätzung des Bedarfs an elektrischer Energie für die ausgewählte bzw. zur Auswahl stehende Lieferroute. Der Bedarf an elektrischer Energie kann der im Speicher verfügbaren elektrischen Energie gegenübergestellt werden.
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Damit trägt das erfindungsgemäße Verfahren dem Umstand Rechnung, dass bei unterschiedlichen Randbedingungen der Energiebedarf stark variieren kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren zur Ermittlung der Zuladung madd eines Lieferfahrzeuges aufgezeigt, welches berücksichtigt, dass sich die Zuladung madd des Lieferfahrzeuges im Rahmen der Auslieferung ändert.
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Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten gemäß den Unteransprüchen werden im Folgenden erläutert.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen ausgehend von einer bekannten Zuladung madd,start am Anfang der Lieferroute r die Masse wi der mindestens einen bei einem Lieferstopp zur Auslieferung vorbestimmten Teilladung i bei diesem Lieferstopp von der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges im Rahmen einer Vorhersage subtrahiert wird.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Verfahrensvarianten, bei denen die Lieferrate d in der Weise berücksichtigt wird, dass nicht sämtliche bei einem Lieferstopp zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i ausgeliefert werden und im Lieferfahrzeug verbleiben.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Verfahrensvarianten, bei denen die Lieferrate d angesetzt wird mit d ≥ 90%.
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Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Lieferrate d angesetzt wird mit d ≥ 80%.
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Vorteilhaft sind dabei auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Lieferrate d angesetzt wird mit d ≥ 70%.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen nach einem absolvierten Lieferstopp die Vorhersage der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges unter Berücksichtigung jeder tatsächlich ausgelieferten Teilladung i aktualisiert und rückwirkend angepasst wird.
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Der Lieferstopp, bei dem die vorstehende Aktualisierung durchgeführt wird, kann vorgegeben werden. Eine Aktualisierung kann aber auch nach jedem oder jedem zweiten Lieferstopp vorgenommen werden. Darüber hinaus können sehr relevante Lieferstopps, bei denen viele Teilladungen i zur Auslieferung vorbestimmt sind bzw. mit einer vergleichsweise großen Änderung der Zuladung madd zu rechnen ist, für eine Aktualisierung vorgemerkt werden.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Verkehrsaufkommen tr während der Auslieferung aktualisiert und in der Weise berücksichtigt wird, dass die Auslieferung mehr oder weniger Zeit t in Anspruch nimmt.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Lieferroute r' im Bedarfsfall geändert wird.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die geänderte Lieferroute r' berücksichtigt wird.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der ermittelte funktionale Zusammenhang der Zuladung madd über der Zeit tdeliver verwendet wird, um den Bedarf an elektrischer Energie für eine vorgebbare Lieferroute abzuschätzen.
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Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der Bedarf an elektrischer Energie der im Speicher verfügbaren elektrischen Energie gegenübergestellt wird.
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Daten über den Ladezustand des Energiespeichers für elektrische Energie können in einer Informationseinheit verwaltet und bei Bedarf bereitstellt werden.
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Als Energiespeicher kann beispielsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator dienen, der auch überschüssige von einer Brennkraftmaschine bereitgestellte Leistung, die nicht benötigt wird, aufnehmen und speichern kann, falls die Elektromaschine nicht als Antrieb, sondern als Generator eingesetzt wird. Auf diese Weise lässt sich auch im Schubbetrieb Energie zurückgewinnen und speichern.
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Ein Energiespeicher für elektrische Energie kann im Grunde genommen auch ein Wasserstofftank in Kombination mit einer Brennstoffzelle sein. Diese Kombination stellt bei Bedarf ebenfalls elektrische Energie für die Elektromaschine bereit und speichert elektrische Energie in Form von verfügbarem Wasserstoff.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in äquivalenter Weise auch auf konventionelle Antriebe angewendet bzw. übertragen werden. D.h. beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen mit einer Brennkraftmaschine als alleiniger oder zusätzlicher Drehmoment-Quelle und einem Kraftstofftank als Kraftstoffspeicher für fossile Energieträger.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1, 2 und 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
- 1 in einem Diagramm den funktionalen Zusammenhang der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Zeit tdeliver gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens,
- 2 in einem Diagramm den funktionalen Zusammenhang der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Zeit tdeliver gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens, und
- 3 in einem Diagramm den funktionalen Zusammenhang der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Zeit tdeliver gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens.
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1 zeigt in einem Diagramm den funktionalen Zusammenhang der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Lieferzeit tdeliver gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens.
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Die Kurve A zeigt die Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens, die vor Antritt, d.h. vor Start der Lieferfahrt anhand der vorliegenden Daten erstellt wird. Dabei werden die bekannten Informationen über die Teilladungen i, nämlich das jeweilige Gewicht wi und die jeweilige zugehörige Zustelladresse, mit den Informationen über die Lieferroute r zusammengeführt.
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Berücksichtigt wird, dass sich die Zuladung madd des Lieferfahrzeuges im Rahmen der Auslieferung ändert.
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Die Massen wi der einzelnen auszuliefernden Teilladungen i sind bekannt und damit auch die gesamte Zuladung madd,start zu Beginn der Lieferfahrt. Die bei jedem Lieferstopp Ls zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i werden im Rahmen der Prognose beim jeweiligen Lieferstopp Ls von der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges subtrahiert. In Zusammenschau mit der Lieferroute, d.h. der Lieferstrecke über der Zeit t ergibt sich der Verlauf der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Zeit t.
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Gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens wird davon ausgegangen, dass sämtliche zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i ausgeliefert werden. D.h. die Lieferrate d wird mit d = 100% angesetzt.
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In der Praxis werden aber nicht sämtliche zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i ausgeliefert. Vielmehr verbleiben einige Teilladungen i im Lieferfahrzeug, so dass regelmäßig von einer Lieferrate d < 100% ausgegangen werden muss.
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In 1 ist strichpunktiert ein erstes worst-case Szenario eingezeichnet, bei dem sich die Zuladung mworst,1 über die gesamte Auslieferung hinweg nicht ändert mit madd,1 = mworst,1 = constant. Die Lieferrate ist d1 = 0 und alle Teilladungen i verbleiben im Lieferfahrzeug.
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2 zeigt in einem Diagramm den funktionalen Zusammenhang der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Lieferzeit tdeliver gemäß einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens, bei der eine Lieferrate d < 100% angenommen wird.
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Die Kurve B zeigt strichpunktiert die Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens, wobei vor Antritt der Lieferfahrt bereits davon ausgegangen wird, dass nicht sämtliche zur Auslieferung vorbestimmten Teilladungen i ausgeliefert werden können.
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Die Kurve A zeigt die Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens, d.h. entsprechend 1.
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3 zeigt in einem Diagramm den funktionalen Zusammenhang der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges über der Lieferzeit tdeliver gemäß einer dritten Ausführungsform des Verfahrens.
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Gemäß dieser dritten Verfahrensvariante wird nach dem fünften absolvierten Lieferstopp Ls die Vorhersage der Zuladung madd des Lieferfahrzeuges unter Berücksichtigung jeder tatsächlich ausgelieferten Teilladung i aktualisiert und rückwirkend angepasst wird. Die Kurve C zeigt die tatsächliche Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der abgelaufenen Zeit t.
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Gleichzeitig wird zu der Zeit t = taktuell die Prognose aktualisiert und zwar entsprechend einer der in den 1 und 2 dargestellten Verfahrensvarianten.
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Die Kurve A' zeigt die Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens, d.h. bei einer angenommenen Lieferrate d = 100%, vor Antritt der Weiterfahrt.
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Die Kurve B' zeigt die Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens, d.h. bei einer angenommenen Lieferrate d < 100%, vor Antritt der Weiterfahrt.
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In 3 ist strichpunktiert ein zweites worst-case Szenario eingezeichnet, bei dem sich die Zuladung mworst,2 über die restliche Auslieferung hinweg nicht ändert mit madd,2 = mworst,2 = constant. Die Lieferrate nach dem fünften Lieferstopp Ls ist d2 = 0 und alle bis dahin nicht ausgelieferten Teilladungen i verbleiben im Lieferfahrzeug.
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Die Vorhersagen sind mit einer gewissen Unsicherheit behaftet, die insbesondere daraus resultiert, dass sich die vor Antritt der Lieferfahrt getroffenen Annahmen während der Lieferfahrt ändern.
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Im Einzelfall können die Lieferroute r und die zugehörigen Teilstrecken nicht in der vorgesehenen Lieferzeit absolviert werden, weil das prognostizierte Verkehrsaufkommen tr dem tatsächlichen Verkehrsaufkommen nicht entspricht. Auch die Lieferroute r kann während der Auslieferung geändert werden. Dann wird während der Auslieferungsfahrt eine aktuellere Prognose erstellt.
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Bezugszeichenliste
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- d
- Lieferrate
- i
- Teilladung
- madd
- Zuladung eines Lieferfahrzeuges
- madd,start
- Zuladung am Anfang der Lieferroute
- mworst,1
- Zuladung in einem ersten worst-case Szenario
- mworst,2
- Zuladung in einem zweiten worst-case Szenario
- r
- Lieferroute, Lieferstrecke
- r'
- geänderte Lieferroute, geänderte Lieferstrecke
- t
- Zeit
- taktuell
- aktuelle Zeit
- tdeliver
- Zeit, Lieferzeit
- tr
- Verkehrsaufkommen, Verkehrsdichte
- wi
- Masse einer einzelnen Teilladung
- A
- Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens
- A'
- aktualisierte Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens
- B
- Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens
- B'
- aktualisierte Prognose der Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der Zeit t gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens
- C
- tatsächliche Zuladung madd(t) des Lieferfahrzeuges über der abgelaufenen Zeit t
- Ls
- Lieferstopp