DE102020216548A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug gemäß eines Betriebsmodus betreibbar ist, der abhängig von einer meteorologischen Vorhersage ist, wobei eine Vielzahl von Erfassungseinheiten meteorologische Messdaten erfassen, die erfassten meteorologischen Messdaten an eine zentrale Auswerteeinheit übermittelt werden, die zentrale Auswerteeinheit basierend auf den erfassten meteorologischen Messdaten eine meteorologische Karte erstellt, basierend auf der meteorologischen Karte eine lokale meteorologische Vorhersage für das Kraftfahrzeug ermittelt wird und das Kraftfahrzeug basierend auf der lokalen meteorologische Vorhersage betrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug abhängig von einer lokalen meteorologischen Vorhersage betrieben wird.
  • Stand der Technik
  • Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über eine Vielzahl von Sensoren, die physikalische Umgebungsparameter des jeweiligen Kraftfahrzeugs, wie z.B. einen Luftdruck oder eine Temperatur, erfassen können.
  • Umgebungsdruck, Temperatur aber auch lokale Windverhältnisse können Eingangsgrößen für verschiedene Betriebsprogramme von Kraftfahrzeugen darstellen. So kann eine Betriebsstrategie eines Kraftfahrzeugs beispielsweise in Bezug auf vorherrschende Umgebungsbedingungen optimiert werden. Insbesondere im Fall von Elektrofahrzeugen kann eine Reichweite des Fahrzeugs optimiert werden, wenn das Thermalsystem des Elektrofahrzeugs in Bezug auf äußere Parameter wie Temperatur u.ä. optimiert wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug gemäß eines Betriebsmodus betreibbar ist, der abhängig von einer meteorologischen Vorhersage ist, hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Erfassungseinheiten meteorologische Messdaten erfassen, die erfassten meteorologischen Messdaten an eine zentrale Auswerteeinheit übermittelt werden, die zentrale Auswerteeinheit basierend auf den erfassten meteorologischen Messdaten eine meteorologische Karte erstellt, wobei basierend auf der meteorologischen Karte eine lokale meteorologische Vorhersage für das Kraftfahrzeug ermittelt wird und das Kraftfahrzeug basierend auf der lokalen meteorologische Vorhersage betrieben wird. Somit kann eine höhere Vorhersagegüte der lokalen meteorologischen Vorhersage erreicht werden. Bei den Erfassungseinheiten kann es sich insbesondere um Temperatursensoren, Drucksensoren, Sensoren zur Erfassung einer Beleuchtungsstärke, Feuchtesensoren oder Windsensoren handeln. Bei den Erfassungseinheiten kann es sich auch um Steuereinheiten handeln, die zur umgebungsbedingungsabhängigen Ansteuerung von Komponenten von Fahrzeugen verwendet werden, wobei z.B. aus einer Ansteuergröße der Komponente Rückschlüsse auf die Umgebungsbedingungen gezogen werden können. So kann eine Ansteuergröße eines Scheibenwischers oder eines Nebelscheinwerfers eines Fahrzeugs z.B. verwendet werden, um meteorologische Messdaten zu erfassen.
  • Bei der zentralen Auswerteeinheit kann es sich insbesondere um eine Cloud handeln. Somit steht für die Erstellung der meteorologischen Karte ausreichend Rechenleistung zur Verfügung.
  • Unter einer lokalen meteorologischen Vorhersage für ein Kraftfahrzeug soll insbesondere eine meteorologische Vorhersage für einen Aufenthaltsort, an dem sich das Kraftfahrzeug derzeit befindet oder in unmittelbarer Zukunft befinden wird, verstanden werden. Der Aufenthaltsort, an dem sich das Kraftfahrzeug in unmittelbarer Zukunft befinden wird, kann dabei beispielsweise jeder beliebige Punkt auf einer geplanten Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs sein.
  • Vorteilhaft ist, dass die meteorologische Karte an des Kraftfahrzeug übermittelt wird und die Ermittlung der lokalen meteorologischen Vorhersage durch eine Recheneinheit des Kraftfahrzeugs erfolgt. Bei der Recheneinheit des Kraftfahrzeugs kann es sich insbesondere um einen Fahrzeugführungsrechner oder eine Vehicle-Control-Unit (VCU) handeln.
  • Vorteilhaft ist, dass die Vielzahl von Erfassungseinheiten Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und stationäre Erfassungseinheiten umfasst. Alternativ können die Erfassungseinheit auch durch verschiedene Sensoren von Landfahrzeugen, Luftfahrzeugen, Wasserfahrzeugen und stationären Erfassungseinheiten realisiert werden. Stationäre Erfassungseinheiten sind dabei Vorrichtungen zur Erfassung von meteorologischen Daten, die üblicherweise ortsfest betrieben werden, wie z.B. (private) Wetterstationen, Außentemperaturfühler von Heizungsanlagen, usw.
  • Vorteilhaft ist, dass die durch die Vielzahl von Erfassungseinheiten erfassten meteorologischen Messdaten zusammen mit einer Ortsinformation und einer Zeitinformation erfasst werden.
  • Vorteilhaft ist, dass die erfassten meteorologischen Messdaten durch die Erfassungseinheiten zwischengespeichert werden und abhängig von einem Übertragungstrigger zusammen mit den Ortsinformationen und den Zeitinformationen an die zentrale Auswerteeinheit übermittelt werden, wobei der Übertragungstrigger insbesondere das Vorhandensein einer drahtlosen Datenverbindung zwischen den Erfassungseinheiten und der zentralen Auswerteeinheit umfassen kann. Für den Fall, dass es sich bei den Erfassungseinheiten um Landfahrzeuge, beispielsweise Kraftfahrzeuge, handelt, können die durch die Landfahrzeuge erfassten meteorologischen Messdaten an die zentrale Auswerteeinheit übertragen werden, wenn die Landfahrzeuge über eine Funkanbindung mit ausreichender Konnektivität verfügen, sodass die Messdaten störungsfrei übertragen werden können. Alternativ oder zusätzlich kann der Übertragungstrigger aus einem Zeitplan abgeleitet werden, sodass die meteorologischen Messdaten beispielsweise in einem vorgegebenen Zeitraster übertragen werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Übertragungstrigger ausgehend von einer verfügbaren Bandbreite bestimmt werden. Somit kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass die Übertragung der Messdaten nicht mit der Übertragung anderer Daten zwischen den Erfassungseinheiten und der zentralen Auswerteeinheit konkurriert und deren Übertragung unter Umständen stört.
  • Vorteilhaft ist, dass die zentrale Auswerteeinheit bei der Erstellung der meteorologischen Karte maschinelle Lernmethoden verwendet.
  • Vorteilhaft ist, dass die lokale meteorologische Vorhersage des Kraftfahrzeugs eine Prädiktion einer Umgebungstemperatur und/oder eine Prädiktion einer Fahrbahnfeuchte entlang einer geplanten Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs umfasst. Die Umgebungstemperatur stellt eine wichtige Eingangsgröße für die Reichweitenoptimierung von z.B. Elektrofahrzeugen dar. Die Fahrbahnfeuchte stellt insbesondere in Hinblick auf Sicherheitsaspekte eine wichtige Eingangsgröße für den Betrieb von Kraftfahrzeugen dar. So kann z.B. eine (empfohlene) Kurvengeschwindigkeit in Abhängigkeit einer erhöhten Fahrbahnfeuchte reduziert werden, um gefährliche Situationen für das Kraftfahrzeug zu vermeiden.
  • Vorteilhaft ist, dass der Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs einen Betrieb eines Thermomanagementsystems umfasst. Insbesondere wenn es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Elektrofahrzeug handelt, kann somit die effektive Reichweite des Elektrofahrzeugs durch einen optimierten Betrieb des Thermomanagementsystems erhöht werden, beispielsweise indem eine Traktionsbatterie des Elektrofahrzeugs ausgehend von der Vorhersage der Umgebungstemperatur entlang der geplanten Fahrstrecke des Elektrofahrzeugs in einem optimalen Temperaturbereich gehalten wird.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgestellt. Dabei zeigt:
  • Figurenliste
    • 1 Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Erfassungseinheiten (20, 30), bei denen es sich im in 1 illustrierten Bespiel um ein Landfahrzeug (20) und eine stationäre Erfassungseinheit (30) handelt, erfassen meteorologische Messdaten wie z.B. eine Außentemperatur, einen Luftdruck, eine Luftfeuchte usw. Hierbei können die unterschiedlichen Erfassungseinheiten (20, 30) unterschiedlichen meteorologische Messdaten erfassen.
  • Beispielsweise kann es sich bei der stationären Erfassungseinheit (30) um ein Wohngebäude mit vernetzter Heizungsanlage (Smart Home) handeln, wobei die Heizungsanlage über einen Außentemperaturfühler verfügt. Die stationäre Erfassungseinheit (30) kann somit die lokale Außentemperatur messen und über ein Kommunikationsmodul (31) an eine zentrale Auswerteeinheit (40) übertragen.
  • Das Landfahrzeug (20) kann beispielsweise einen Drucksensor, einen Temperatursensor, einen Feuchtesensor und einen Body-Computer umfassen. Der Body-Computer kann eingerichtet sein, einen Scheibenwischer oder einen Nebelscheinwerfer des Landfahrzeugs (20) anzusteuern. Das Landfahrzeug (20) kann daher eine Umgebungstemperatur, eine Luftfeuchte und einen Luftdruck direkt messen und aus Informationen des Body-Computers eine Regenmenge oder eine Opazität der Umgebungsluft des Landfahrzeugs (20) bestimmen und diese über ein Kommunikationsmodul (21) an die zentrale Auswerteeinheit (40) übermitteln.
  • Bei der zentralen Auswerteeinheit (40) kann es sich insbesondere um eine Cloud handeln, die eingerichtet ist, ausgehend von den empfangenen meteorologischen Messdaten eine meteorologische Karte zu ermitteln. Hierfür verwendet die zentrake Auswerteeinheit (40) bevorzugt maschinelle Lernmethoden.
  • Ein Kraftfahrzeug (10), das eine Recheneinheit (12) umfasst, kann die von der zentralen Auswerteeinheit (40) ermittelte meteorologische Karte mittels eines Funkmoduls (14) empfangen. Die Recheneinheit (12) kann ausgehend von der meteorologischen Karte eine lokale meteorologische Vorhersage für das Kraftfahrzeug (10) ermitteln. Beispielsweise kann die meteorologische Vorhersage für das Kraftfahrzeug (10) eine Prognose für eine Lufttemperatur entlang einer geplanten Fahrtstrecke des Kraftfahrzeugs (10) umfassen, sodass ein Thermomanagementsystem des Kraftfahrzeugs (10) basierend auf der prognostizierten Lufttemperatur optimiert werden kann. Somit kann z.B. die Temperatur einer Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs (10) effizient in einem optimalen Temperaturbereich gehalten werden, was eine Reichweite des Kraftfahrzeugs (10) erhöht.
  • Ausgehend von der meteorologischen Karte kann die Recheneinheit (12) des Kraftfahrzeugs (10) eine Prädiktion einer Fahrbahnfeuchte entlang der geplanten Fahrtroute vornehmen und somit ein die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs (10) beeinflussendes System dahingehend betreiben, dass z.B. eine Höchstgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (10) insbesondere in Kurven begrenzt wird.
  • Die Ermittlung der meteorologischen Karte durch die zentrale Auswerteeinheit (40) stellt sicher, dass hierfür eine ausreichende Rechenleistung zur Verfügung gestellt werden kann. Die Bestimmung der lokalen meteorologischen Vorhersage, beispielsweise entlang der geplante Fahrtstrecke, ausgehend von der meteorologischen Karte durch die Recheneinheit (12) des Kraftfahrzeugs (10) hat den Vorteil, dass die geplante Fahrtstrecke lediglich der Recheneinheit (12) des Kraftfahrzeugs (10) bekannt sein muss. Das vorgestellte Verfahren ermöglichst daher die Nutzung der Rechenleistung einer Cloud ohne Datenschutzerfordernisse aufzugeben.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (10), wobei das Kraftfahrzeug (10) gemäß eines Betriebsmodus betreibbar ist, der abhängig von einer meteorologischen Vorhersage ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Erfassungseinheiten (20, 30) meteorologische Messdaten erfassen, die erfassten meteorologischen Messdaten an eine zentrale Auswerteeinheit (40) übermittelt werden, die zentrale Auswerteeinheit (40) basierend auf den erfassten meteorologischen Messdaten eine meteorologische Karte erstellt, basierend auf der meteorologischen Karte eine lokale meteorologische Vorhersage für das Kraftfahrzeug (10) ermittelt wird und das Kraftfahrzeug (10) basierend auf der lokalen meteorologische Vorhersage betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die meteorologische Karte an des Kraftfahrzeug (10) übermittelt wird und die Ermittlung der lokalen meteorologischen Vorhersage durch eine Recheneinheit (12) des Kraftfahrzeugs (10) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Erfassungseinheiten (20, 30) Landfahrzeuge (20), Luftfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und stationäre Erfassungseinheiten (30) umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Vielzahl von Erfassungseinheiten (20, 30) erfassten meteorologischen Messdaten zusammen mit einer Ortsinformation und einer Zeitinformation erfasst werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten meteorologischen Messdaten durch die Erfassungseinheiten (20, 30) zwischengespeichert werden und abhängig von einem Übertragungstrigger zusammen mit den Ortsinformationen und den Zeitinformationen an die zentrale Auswerteeinheit übermittelt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertragungstrigger das Vorhandensein einer drahtlosen Datenverbindung zwischen den Erfassungseinheiten und der zentralen Auswerteeinheit umfasst.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Auswerteeinheit (40) bei der Erstellung der meteorologischen Karte maschinelle Lernmethoden verwendet.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale meteorologische Vorhersage des Kraftfahrzeugs (10) eine Prädiktion einer Umgebungstemperatur entlang einer geplanten Fahrstrecke umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale meteorologische Vorhersage des Kraftfahrzeugs (10) eine Prädiktion einer Fahrbahnfeuchte entlang einer geplanten Fahrstrecke umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs (10) einen Betrieb eines Thermomanagementsystems umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 8 und 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kraftfahrzeug (10) um ein Elektrofahrzeug handelt und der Betriebsmodus des Elektrofahrzeugs einen Betrieb eines elektrischen Energiespeichers umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs (10) eine Einwirkung auf eine Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs (10) umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkung auf eine Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs (10) eine Vorsteuerung einer Fahrdynamikregelung und/oder eine Begrenzung einer Höchstgeschwindigkeit umfasst.
  14. Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.
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