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Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fahrzustandsermittlung eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Energiespeichereinheit.
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Stand der Technik
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Der Stand der Technik bei der Fahrzustandsermittlung wird durch eine Bereitstellung des Zustands der Zündung (Klemme 15) im Fahrzeug per Buskommunikation, beispielsweise mittels CAN oder LIN, gebildet. Dieses Signal nutzen Steuergeräte, um den Klemmenzustand zu unterscheiden. Wenn die Klemme 15 für eine gewisse Zeit durchgehend nicht aktiv war, dann wird das Fahrzeug für die Fahrzustandserkennung als „stehend“ angenommen. In allen anderen Fällen muss das Fahrzeug als potentiell „in Bewegung“ angenommen werden.
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Hierzu ist jedoch eine Buskommunikation beziehungsweise eine Kommunikation mit einem externen Steuergerät erforderlich.
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Das Dokument
DE 10 2006 028 275 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges. Das Fahrzeug umfasst einen Motor und einen mit dem Motor gekoppelten Generator. Hierbei wird ein durch den Generator erzeugter Bordnetzspannungsverlauf mittels Fourier-Transformation über einen Zeitraum in ein Frequenzspektrum transformiert. Innerhalb des Frequenzspektrums wird ein absolutes oder relatives Amplitudenmaximum detektiert, dessen Frequenz mit der Drehzahl des Generators korreliert. Mittels fester Verhältnisse zwischen Generator-, Motor- und Räderdrehzahl kann auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geschlossen werden.
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Das Dokument
DE 10 2012 102 172 B9 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen eine Drehzahl eines Generators eines Fahrzeugs. Dabei wird die Spannung oder der Strom einer Fahrzeugbatterie gemessen. Durch eine Fast-Fourier-Transformation wird die Spannung oder der Strom der Fahrzeugbatterie analysiert. Unter Untersuchung eines durch die Fast-Fourier-Transformation erhaltenen Frequenzspektrums wird eine höchste Ausschlag-Frequenz identifiziert, welche der Drehzahl des Generators entspricht.
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Das Dokument
DE 10 2004 038 185 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kraftstoffeinsparung durch elektrisches Energiemanagement. Dabei wird ein Zustand, in dem das Fahrzeug abgestellt und ein Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, durch Überwachung eines Zündungssignals (Klemme KL15) erkannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Offenbart wird ein Verfahren zur Fahrzustandsermittlung eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Energiespeichereinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs.
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Dabei wird die Klemmenspannung der elektrischen Energiespeichereinheit erfasst. Somit steht sie für eine Auswertung zur Verfügung. Dies kann beispielsweise mittels eines Spannungssensors erfolgen.
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Weiterhin wird der Fahrzustand des Fahrzeugs zumindest in Abhängigkeit der Klemmenspannung ermittelt.
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Dies ist vorteilhaft, da hierbei keine Kommunikation mit dem Fahrzeug erfolgt, sondern nur an der elektrischen Energiespeichereinheit messbare Größen ausgewertet werden. Somit kann auch im Falle einer Nachrüstung des Fahrzeugs, beispielsweise bei Austausch einer Blei-Säure-Batterie gegen eine Lithiumionen-Batterie, welche eine elektronische Steuereinheit besitzt, der Fahrzustand ermittelt werden. Dies ist vorteilhaft, um beispielsweise in einen Ruhemodus, der wenig Strom verbraucht, zu wechseln. Somit wird die Nutzungszeit der elektrischen Energiespeichereinheit erhöht.
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Das Verfahren kann beispielsweise computerimplementiert umgesetzt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßigerweise wird zumindest ein Teil der erfassten Klemmenspannung in den Frequenzbereich transformiert. Dies kann beispielsweise mittels einer Fourier-Transformation erfolgen. Dabei erfolgt das Ermitteln des Fahrzustandes dann in Abhängigkeit der transformierten klemmenspannung. Dies ist vorteilhaft, da sich am Frequenzspektrum besonders gut die Nutzung der elektrischen Energiespeichereinheit ermitteln lässt durch die Sichtbarmachung der unterschiedlichen Frequenzanteile.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Analyse der KLemmenspannung für ein Zeitfenster mit vordefinierter Länge. Somit kann eine Abwägung zwischen Fensterlänge, Rechenaufwand und Ermittlungsdauer erfolgen.
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Zweckmäßigerweise wird der Fahrzustand des Fahrzeugs bei Unterschreiten eines vordefinierten Grenzwertes, welcher auf der Klemmenspannung basiert, als stehend ermittelt. Dabei umfasst der Grenzwert insbesondere einen Amplitudengrenzwert eines Frequenzspektrums. Dies ist vorteilhaft, da somit auch der im stehenden Zustand des Fahrzeugs erforderliche Energiebededarf mittels des grenzwertes berücksicht werden kann. Der Grenzwert kann beispielsweise mittels Versuchen mit unterschiedlichen elektrischen Lasten an der elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt werden.
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Zweckmäßigerweise werden die Verfahrenschritte, insbesondere das Erfassen und das Ermitteln, von einer an oder in der elektrischen Energiespeichereinheit angebrachten elektronischen Steuereinheit durchgeführt. Dies ist vorteilhaft, da somit keine Komunikation innerhalb des Fahrzeugs erforderlich ist, insbesondere keine Komunikation über einen fahrzeuginternen Bus. Diese Möglichkeiten stehen beispielsweise bei einer nachgerüsteten elektrischen Energiespeichereinheit nicht zur Verfügung.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung eine Vorrichtung zur Fahrzustandsermittlung eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Energiespeichereinheit, welche mindestens ein Mittel umfasst, wobei das Mittel eingerichtet ist, die vorstehend beschriebenen Schritte des Verfahrens auszuführen. Dabei umfasst das mindestens eine Mittel beispielsweise eine elektronische Steuereinheit. Somit können die vorgenannten Vorteile erzielt werden.
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Das mindestens eine Mittel kann beispielsweise ein Batteriemanagementsteuergerät und einen Spannungssensor und/oder Temperatursensoren umfassen. Auch eine elektronische Steuereinheit, insbesondere in der Ausprägung als Batteriemanagementsteuergerät, kann solch ein Mittel sein. Unter einer elektronischen Steuereinheit kann insbesondere ein elektronisches Steuergerät, welches beispielsweise einen Mikrocontroller und/oder einen applikationsspezifischen Hardwarebaustein, z.B. einen ASIC, umfasst, verstanden werden.
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Unter einer elektrischen Energiespeichereinheit kann insbesondere eine elektrochemische Batteriezelle und/oder ein Batteriemodul mit mindestens einer elektrochemischen Batteriezelle und/oder ein Batteriepack mit mindestens einem Batteriemodul verstanden werden. Zum Beispiel kann die elektrische Energiespeichereinheit eine lithiumbasierte Batteriezelle oder ein lithiumbasiertes Batteriemodul oder ein lithiumbasiertes Batteriepack sein. Insbesondere kann die elektrische Energiespeichereinheit eine Lithium-Ionen-Batteriezelle oder ein Lithium-Ionen-Batteriemodul oder ein Lithium-Ionen-Batteriepack sein. Weiterhin kann die Batteriezelle vom Typ Lithium-Polymer-Akkumulator, Lithium-Luft-Akkumulator oder Lithium-Schwefel-Akkumulator sein.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, die vorstehend offenbarten Schritte des Verfahrens auszuführen. Somit können die genannten Vorteile realisiert werden. Insbesondere kann das Computerprogramm Befehler umfassen, die bewirken, das die offenbarte Vorrichtung alle offenbarten Verfahrensschritte ausführt.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das offenbarte Computerprogramm gespeichert ist. Somit können die genannten Vorteile realisiert werden.
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Weiterhin ist Gegenstand der Offenbarung ein Fahrzeug, umfassend mindestens eine elektrische Energiespeichereinheit und die offenbarte Vorrichtung. Somit können die genannten Vorteile realisiert werden.
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Figurenliste
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher ausgeführt.
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Es zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung mehrerer Frequenzspektren samt entsprechendem Grenzwert; sowie
- 4 eine schematische Darstellung des offenbarten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren gleiche Vorrichtungskomponenten oder gleiche Verfahrensschritte.
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1 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens zur Ermittlung eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Energiespeichereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform.
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Dabei wird in einem ersten Schritt S11 eine Klemmenspannung der elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt. Dies kann beispielsweise mittels eines Spannungssensors erfolgen.
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In einem zweiten Schritt S12 wird der Fahrzustand des Fahrzeugs in Abhängigkeit der erfassten Klemmenspannung ermittelt.
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2 zeigt ein Flussdiagramm des offenbarten Verfahrens zur Ermittlung eines Fahrzustandes eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Energiespeichereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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Dabei wird in einem ersten Schritt S21 eine Klemmenspannung der elektrischen Energiespeichereinheit ermittelt. Dies kann beispielsweise mittels eines Spannungssensors erfolgen.
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In einem zweiten Schritt S22 wird zumindest ein Teil der erfassten Klemmenspannung in den Frequenzbereich transformiert. Dies kann beispielsweise mittels einer Fouriertransformation erfolgen.
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In einem dritten Schritt S23 wird der Fahrzustand des Fahrzeugs in Abhängigkeit der transformierten Klemmenspannung ermittelt. Dies kann beispielsweise mittels eines vordefinierten Amplitudengrenzwertes im Frequenzspektrum erfolgen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung mehrerer Frequenzspektren 32, 33 samt entsprechendem Grenzwert 31. Dabei ist auf der Abszissenachse die Frequenz f abgetragen und auf der Ordinatenachse A(f) die Amplitude, die sich bei der entsprechenden Frequenz f aus der transformierten Klemmenspannung ergibt. Weiterhin ist ein entsprechender Amplitudengrenzwert 31 dargestellt.
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Dabei ist ersichtlich, dass das erste Frequenzspektrum 32 teilweise oberhalb des Amplitudengrenzwertes 31 liegt. Somit wird hier ein Fahrzeug, aus dessen elektrischer Energiespeichereinheit das transformierte Klemmenspannungsspektrum resultiert, nicht als stehend ermittelt, sondern als im Fahrbetrieb.
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Im Gegensatz dazu liegt das zweite Frequenzspektrum 33 vollständig unterhalb des Amplitudengrenzwertes 31. Somit wird hier ein Fahrzeug als stehend ermittelt. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, dass eine elektrische Energiespeichereinheit in einen Energiesparmodus wechselt und somit beispielsweise nur noch perdiodisch, im Abstand mehrerer Minuten, die Klemmenspannung überwacht wird.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des des offenbarten Fahrzeugs 40 gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 40 umfasst eine elektrische Energiespeichereinheit 41 und eine offenbarte Vorrichtung 42 zur Fahrzustandermittlung des Fahrzeugs. Dabei umfasst die Vorrichtung 42 ein Mittel, das eingerichtet ist, das offenbarte Verfahren auszuführen. Das Mittel ist nicht explizit dargestellt, kann aber beispielsweise eine elektronische Steuereinheit mit einem Spannungssensor umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006028275 A1 [0004]
- DE 102012102172 B9 [0005]
- DE 102004038185 A1 [0006]
