DE102021207308A1

DE102021207308A1 - Energieversorgungsmanagementsystem für ein Fahrzeug, Energieversorgungsmanagementverfahren und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102021207308A1
Application number: DE102021207308.5A
Authority: DE
Inventors: Oliver Jundt; Huba NEMETH; Jens-Hauke Müller
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2021-07-09
Publication date: 2023-01-12
Also published as: CN117616654A; WO2023280599A1; EP4367767A1; CA3226292A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungsmanagementsystem (100) für ein Fahrzeug, aufweisend:zumindest ein Energieversorgungssystem (10) mit zumindest einer Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn),zumindest eine Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) mit einem vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c), die zur Energieversorgung mit dem zumindest einen Energieversorgungssystem (10) verbindbar ist, wobeidas Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist,einen Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) für ein vorbestimmtes Fahrmanöver zu bestimmen,eine zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) bereitstellbare Energie zu bestimmen undden vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c) der Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n), das vorbestimmte Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem (10) anzupassen, wenn die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ... , 10Bn) bereitstellbare Energie den Energiebedarf nicht deckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieversorgungsmanagementsystem für ein Fahrzeug, ein Energieversorgungsmanagementverfahren für ein solches Energieversorgungsmanagementsystem sowie ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens.
Durch die zunehmende Elektrifizierung von Fahrzeugen werden vielfach neue Fahrzeugkomponenten und Fahrzeugarchitekturen eingesetzt. Beispielsweise werden pneumatische oder hydraulische Systeme ganz oder teilweise durch elektrische oder elektronische Komponenten oder Funktionsgruppen ersetzt. Darüber hinaus ergeben sich durch automatisierte bis hin zu autonomen Fahranwendungen neue Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf sicherheitsrelevante Funktionen. Hieraus ergibt sich ein Bedarf an einem zuverlässigen Energieversorgungsmanagementsystem für Fahrzeuge, so dass die Aufrechterhaltung der Energieversorgung zumindest für ein Fahrmanöver erforderlicher Funktionen gewährleistet werden kann. Dies betrifft nicht nur eine Energieversorgung mit elektrischer Energie, sondern kann gleichermaßen auf daran angegliederte oder unabhängige pneumatische, hydraulische oder hybride Systeme angewendet werden.
Zur Erhöhung einer Sicherheit in der Aufrechterhaltung einer ausreichenden Energieversorgung, gerade im Hinblick auf sicherheitsrelevante Funktionen, sind elektrische, insbesondere redundant ausgeführte, Energieversorgungssysteme bekannt, die sowohl eine Hauptenergieversorgungseinheit als auch zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit aufweisen. Ein an diese Versorgungseinheiten angebundener Verbraucher kann somit bei Ausfall der Hauptenergieversorgungseinheit zumindest teilweise weiter über die Zusatzenergieversorgungseinheit betrieben werden.
Bei einem Ausfall der Hauptenergieversorgungseinheit und einem Um- oder Zuschalten der Zusatzenergieversorgungseinheit kann ein entsprechendes Fehlersignal an eine übergeordnete Prozessoreinheit weitergeleitet werden. Auf Basis einer solchen Signalweiterleitung kann beispielsweise ein Notprogramm ausgeführt werden, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu überführen und das beispielsweise einen Anhaltevorgang des Fahrzeugs bedingt oder den Fahrer entsprechend hierzu auffordert. Da die Zusatzenergieversorgungseinheit meist nur eine begrenzte Energiemenge bereitstellen kann, wird der Anhaltevorgang unmittelbar oder innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums initiiert, um bis zum Anhalten des Fahrzeugs noch eine ausreichende Energieversorgung zu gewährleisten. Der vorbestimmte Zeitraum kann dabei zur Kapazität der Zusatzenergieversorgungseinheit korrespondieren. Der tatsächliche Energiebedarf wird dabei nicht berücksichtigt.
Das vorstehend beispielhaft beschriebene Notprogramm kann dazu führen, dass ein Anhaltevorgang eingeleitet wird, obwohl noch ausreichend Energie für eine Weiterfahrt gemäß eines aktuell erforderlichen Energiebedarfs zur Verfügung steht. Insbesondere besteht ein Risiko, dass das Anhalten des Fahrzeugs an einer ungünstigen Stelle erfolgt, die im schlimmsten Fall eine Gefahr für die Fahrzeuginsassen oder andere Verkehrsteilnehmer bedeutet. Selbst wenn dies jedoch nicht der Fall sein sollte, so bedeutet das Anhalten des Fahrzeugs in jedem Fall eine Nicht-Erfüllung der Fahraufgabe und damit insbesondere im Nutzfahrzeugbereich die Nichteinhaltung von Terminen oder die Unterbrechung von Lieferketten.
In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Energieversorgungsmanagementsystem für ein Fahrzeug, ein Energieversorgungsmanagementverfahren für ein solches Energieversorgungsmanagementsystem und ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens bereitzustellen, durch das bzw. die die Sicherheit des Fahrzeugbetriebs oder auch eine Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Energieversorgungsmanagementsystem für ein Fahrzeug, ein Energieversorgungsmanagementverfahren für ein solches Energieversorgungsmanagementsystem sowie ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung des Verfahrens gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
Erfindungsgemäß weist ein Energieversorgungsmanagementsystem für ein Fahrzeug zumindest ein Energieversorgungssystem mit zumindest einer Energieversorgungseinheit und zumindest eine Verbrauchereinheit mit einem vorbestimmten Funktionsumfang, die zur Energieversorgung mit dem zumindest einen Energieversorgungssystem verbindbar ist, auf. Das Energieversorgungsmanagementsystem ist dabei dazu konfiguriert, einen Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit für ein vorbestimmtes Fahrmanöver und eine zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie zu bestimmen. Darüber hinaus ist das Energieversorgungsmanagementsystem dazu konfiguriert, den vorbestimmten Funktionsumfang der Verbrauchereinheit, das vorbestimmte Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem anzupassen, wenn die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie den Energiebedarf nicht deckt.
Das Energieversorgungssystem kann eine oder mehrere Energieversorgungseinheiten aufweisen, über die eine elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Energie bereitstellbar ist. Eine Energieversorgungseinheit kann demnach beispielsweise eine Batterie oder auch ein Druckluftspeicher zur Betätigung eines pneumatischen Bremsaktuators als Teil einer Verbrauchereinheit sein. Eine entsprechende Verbrauchereinheit ist entsprechend auch nicht auf eine Elektronikeinheit bzw. elektrisch arbeitende Verbrauchereinheit beschränkt, sondern kann beispielsweise alternativ oder zusätzlich pneumatische Steuersignale verarbeiten. Die Energieversorgungseinheiten können auch kombinierte Energiearten bereitstellen. Das Energieversorgungssystem kann zudem weitere Elemente, wie Gleichrichter oder Umrichter enthalten, um eine Energie in die zur Aufnahme durch die zumindest eine Verbrauchereinheit geeignete Energieform umzuwandeln, und/oder Verknüpfungspunkte zur Verknüpfung mehrerer Energieversorgungseinheiten aufweisen. Die Versorgung der Verbrauchereinheit mit einer entsprechenden Energie durch das Energieversorgungssystem kann durch eine Leitungsverbindung der Verbrauchereinheit mit dem Energieversorgungssystem oder mit zumindest einer der Energieversorgungseinheiten des Energieversorgungssystems erfolgen. Die Leitungsverbindung kann demnach eine direkte Verbindung der Verbrauchereinheit mit zumindest einer der Energieversorgungseinheiten und/oder eine indirekte Verbindung über weitere Komponenten des Energieversorgungssystems, wie beispielsweise über ein Schaltelement, sein. Die Leitungsverbindung kann schaltbar sein, um eine Verbindung des Energieversorgungssystems mit der zumindest einen Verbrauchereinheit wahlweise bzw. bedarfsgerecht verbinden oder trennen zu können. Alternativ oder ergänzend kann der Verbrauchereinheit auch eine induktive Energie zuführbar sein, die direkt durch entsprechende Anordnung des Energieversorgungssystems bzw. zumindest einer derart konfigurierbaren Energieversorgungseinheit oder indirekt über weitere Übertragungsmittel zuführbar ist. Eine Verbindbarkeit der zumindest einen Verbrauchereinheit mit dem zumindest einen Energieversorgungssystem bzw. mit der zumindest einen der Energieversorgungseinheit des zumindest einen Energieversorgungssystems kann somit auch eine Energieübertragungsverbindung durch entsprechende Anordnung umfassen, wie dies zur Versorgung mit induktiver Energie beispielhaft angeführt ist.
Die zumindest eine Verbrauchereinheit umfasst zumindest eine oder mehrere Funktionen. Eine solche Verbrauchereinheit kann dabei beispielsweise eine Lenkungsfunktionseinheit sein, die bestimmte Funktionen zur Steuerung, Regelung und/oder anderweitigen Ausführung einer Lenkaktion umfasst. Mit anderen Worten greift eine Lenkungsfunktionseinheit auf Lenkkomponenten eines Fahrzeugs zu. Alternativ oder ergänzend kann eine Verbrauchereinheit auch als Bremsfunktionseinheit und/oder HAD-Funktionseinheit (Highly Automated Driving Funktionseinheit bzw. Funktionseinheit für hochautomatisiertes Fahren) ausgebildet sein, die entsprechend Funktionen aufweist, um auf Komponenten der Bremseinrichtungen und/oder automatisierter Fahreinrichtungen zuzugreifen bzw. diese zu steuern, zu regeln und/oder zu betätigen. Die Funktionen der zumindest einen Verbrauchereinheit können somit signaltechnische und/oder direkt aktuatorische bzw. mechanische Funktionen sein. Die Funktionen können demnach über Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen, wie Prozessoreinheiten, und/oder Aktuatoren implementiert sein. Der vorbestimmte Funktionsumfang kann beispielwese alle der Verbrauchereinheit zugehörigen Funktionen umfassen, ein Funktionsumfang gemäß einer Grundeinstellung der Verbrauchereinheit sein oder ein jeweils in Abhängigkeit des vorbestimmten Fahrmanövers ausgewählter Funktionsumfang sein. Der Funktionsumfang einer Grundeinstellung oder in Abhängigkeit des vorbestimmten Fahrmanövers korrespondiert somit zu einer vorbestimmten Teilmenge des gesamten Funktionsumfangs der jeweiligen Verbrauchereinheit. Der vorbestimmte Funktionsumfang kann auch durch Bestimmung der jeweils verfügbaren Funktionsumfänge vorbestimmt werden, so dass neben dem vorgesehenen vollen oder teilweisen Funktionsumfang auch der Einfluss von Störungen oder einem Ausfall von Funktionen berücksichtigt werden kann. Der vorbestimmte Funktionsumfang umfasst die verfügbaren oder vermeintlich verfügbaren Funktionen und/oder einen Funktionszustand. Der Funktionszustand bezieht sich auf die Ausprägung einer Funktion, beispielsweise einen Leistungsbereich. Zum Beispiel kann eine Lenkungsfunktion als Funktion in Abhängigkeit des vorbestimmten Fahrmanövers unterschiedliche Lenkleistungen als unterschiedliche Lenkungsfunktionszustände bereitstellen. Der Funktionszustand kann auch durch Störungen beeinflusst sein.
Basierend auf dem vorbestimmten Funktionsumfang kann das Energieversorgungsmanagementsystem einen Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit für ein vorbestimmtes Fahrmanöver bestimmen. Bei mehreren Verbrauchereinheiten kann der Energiebedarf für jede der Verbrauchereinheiten oder auch für alle Verbrauchereinheiten oder zumindest eine Gruppe davon als Summe der einzelnen Energiebedarfe bzw. basierend auf der Summe der jeweiligen Funktionsumfänge bestimmt werden.
Das der Bestimmung des Energiebedarfs zugrunde zu legende vorbestimmte Fahrmanöver bezieht sich auf eine noch zurückzulegende Fahrstrecke und/oder verbleibende Fahrdauer. Das vorbestimmte Fahrmanöver kann sich dabei beispielsweise aus vorgegebenen Navigationsdaten zur Erreichung eines Navigationsziels ergeben oder einer Mindestreichweite. Der Energiebedarf kann dabei zum Beispiel auf Basis aktueller oder durchschnittlicher Fahrdaten, wie einer Fahrzeuggeschwindigkeit, mit entsprechend erwartbaren Energieverbrauchswerten bestimmt werden. Der Energiebedarf kann alternativ oder ergänzend auch gemäß den mit dem Fahrmanöver assoziierten Energieverbrauchswerten bestimmt werden. Die Bestimmung des Energiebedarfs kann anpassbar sein, wenn sich beispielsweise der Bestimmung zugrundeliegende Daten ändern. Der Energiebedarf wird bevorzugt unter Berücksichtigung eines vorbestimmten Sicherheitsfaktors bestimmt. Der Sicherheitsfaktor kann für einen jeweiligen vorbestimmten Funktionsumfang oder auch nur vorbestimmte Funktionen berücksichtigt werden. Der Sicherheitsfaktor kann sich auch funktionsabhängig und/oder in Abhängigkeit eines jeweiligen Fahrmanövers unterscheiden und/oder veränderbar sein. Der Energiebedarf kann somit auf Basis eines tatsächlichen und/oder prognostizierten Energieverbrauchs mit oder ohne Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors bestimmt werden. Die Prognose von Energieverbrauchswerten berücksichtigt insbesondere auch die Wahrscheinlichkeit und Häufigkeit einer jeweiligen Funktionsausübung, einer jeweiligen mit der Funktionsausübung verbundenen Ausprägung und/oder einer Änderung der Wahrscheinlichkeit und Häufigkeit der jeweiligen Funktionsausübung bzw. der jeweiligen mit der Funktionsausübung verbundenen Ausprägung. Eine Funktionsausübung kann beispielsweise das Ausführen einer Lenkfunktion sein, deren Ausprägung wiederum eine Lenkleistung größer einem vorbestimmten Leistungswert ist. Die Ausübung der Lenkfunktion in der genannten Ausprägung kann beispielsweise zu einer Anzahl der Kurven auf einem vorbestimmten Streckenabschnitt oder einer durchschnittlichen Lenkaktivität über eine vorbestimmte Streckenlänge korrespondieren. Gemäß diesem exemplarischen Beispiel kann die Wahrscheinlichkeit der Ausübung der Lenkfunktion mit einem Leistungswert größer dem vorbestimmten Leistungswert ermittelt und zur Bestimmung des Energiebedarfs der Lenkfunktion bzw. der entsprechenden Verbrauchereinheit, ggf. unter Berücksichtigung weiterer vorbestimmter Funktionen der Verbrauchereinheit oder auch weiterer Prognosewerte zur Lenkungsfunktion selbst, herangezogen werden.
Die zur Deckung des Energiebedarfs der zumindest einen Verbrauchereinheit durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie kann anhand einer vorbestimmten Energieversorgungskapazität der zumindest einen Energieversorgungseinheit und/oder einer entsprechenden Zustandsüberwachung bestimmt werden. Auch hier kann eine Anpassung gemäß aktueller Kapazitätsveränderungen der zumindest einen Energieversorgungseinheit vorgesehen sein.
Ist der Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit für ein vorbestimmtes Fahrmanöver größer als die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie, ist das Energieversorgungsmanagement dazu konfiguriert, Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die Gegenmaßnahmen dienen einer möglichen Deckung des Energiebedarfs durch eine bereitstellbare Energie. Entsprechend kann das Energieversorgungsmanagementsystem über eine entsprechende Steuerungseinrichtung und damit verbundene Ansteuerung dazu konfiguriert sein, den vorbestimmten Funktionsumfang der Verbrauchereinheit, das vorbestimmte Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem anzupassen. Eine Steuerungseinrichtung kann sowohl aktive Ansteuerungsfunktionen beinhalten als auch lediglich als Kommunikationseinrichtung vorgesehen sein, die eine Information an andere Systemkomponenten übermittelt, um darauf basierend eigene Steuerungsfunktionen der Systemkomponenten zu triggern. Die vorstehenden Gegenmaßnahmen können somit durch Reduzierung des Energiebedarfs und/oder durch Erhöhung der bereitstellbaren Energie zumindest eine weitestgehende Deckung des Energiebedarfs durch die bereitstellbare Energie ermöglichen.
In einer Ausgestaltung ist das Energieversorgungsmanagementsystem dazu konfiguriert, das vorbestimmte Fahrmanöver zumindest durch Änderung eines Fahrziels, einer Streckenauswahl und/oder einer Fahrgeschwindigkeit auf ein angepasstes Fahrmanöver anzupassen.
Eine Änderung des Fahrziels kann eine Änderung eines vorbestimmten Zielorts oder einer vorbestimmten verbleibenden Strecke sein. Entsprechend kann das Fahrziel auf einen angepassten Zielort oder eine angepasste verbleibende Strecke geändert werden. Eine Änderung der Streckenauswahl kann beispielsweise eine zumindest teilweise Änderung der Streckenart, wie eine Verlegung eines Autobahnabschnitts auf einen Landstraßenabschnitt oder umgekehrt, oder eines Streckenverlaufs, wie eine Verlegung eines kurvigen Streckenabschnitts auf einen vergleichsweise gerade Streckenabschnitt, in Bezug auf die Erreichung desselben Fahrziels sein. Die Fahrgeschwindigkeit kann als weitere Einflussgröße auf das Fahrmanöver beispielsweise durch eine Geschwindigkeitsbegrenzung verändert werden. Die genannten Einflussgrößen auf das Fahrmanöver können als Einzelmaßnahmen oder auch in Kombination geändert werden. Zum Teil bedingt die Änderung einer der Einflussgrößen auch ohnehin eine andere Einflussgröße. Zum Beispiel sollte eine Verlegung eines Autobahnabschnitts auf einen Landstraßenabschnitt bei ordnungsgemäßer Fahrweise direkt mit einer Geschwindigkeitsreduzierung einhergehen. Demnach wird gemäß der Veränderung aus dem vorbestimmten Fahrmanöver ein angepasstes Fahrmanöver.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Energieversorgungsmanagementsystem dazu konfiguriert, den vorbestimmten Funktionsumfang der zumindest einen Verbrauchereinheit auf einen energiereduzierten Funktionsumfang der zumindest einen Verbrauchereinheit zu reduzieren, der durch die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bestimmte bereitstellbare Energie für das vorbestimmte Fahrmanöver oder für das angepasste Fahrmanöver deckbar ist.
Durch die Reduzierung des vorbestimmten Funktionsumfangs auf einen energiereduzierten Funktionsumfang verringert sich hierzu korrespondierend der Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit. Eine solche Reduzierung kann ausreichend sein, um bereits durch die durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie für ein vorbestimmtes Fahrmanöver gedeckt zu werden. Sofern der Energiebedarf für den energiereduzierten Funktionsumfang durch diese Maßnahme weiterhin nicht gedeckt werden kann, kann der energiereduzierte Funktionsumfang weiter reduziert und/oder eine Deckung hinsichtlich eines angepassten Fahrmanövers bestimmt werden. Demzufolge kann durch den energiereduzierten Funktionsumfang eine Ausführung des vorbestimmten oder angepassten Fahrmanövers ermöglicht werden. Die Reduzierung des vorbestimmten Funktionsumfangs auf einen energiereduzierten Funktionsumfang kann durch Abschaltung bestimmter oder aller Funktionen und/oder eine Einschränkung bestimmter Funktionszustände bis hin zu einem Abschalten der zumindest einen Verbrauchereinheit erfolgen.
Insbesondere ist der energiereduzierte Funktionsumfang auf sicherheitsrelevante Funktionen und/oder sicherheitskritische Funktionen limitiert.
Dementsprechend wird der Funktionsumfang auf ein Minimum an Funktionen und/oder Funktionszuständen reduziert, die erforderlich sind, um das vorbestimmte oder angepasste Fahrmanöver sicher ausführen zu können. Sicherheitsrelevante Funktionen tragen zur Sicherheit des Fahrzeugbetriebs bei. Die sicherheitsrelevanten Funktionen erhöhen damit die Sicherheit des Fahrzeugbetriebs, ihr Ausfall macht den Fahrzeugbetrieb jedoch nicht unmöglich. Währenddessen sind sicherheitskritische Funktionen für einen Betrieb eines Fahrzeugs zwingend erforderlich, d.h. bei deren Ausfall ist der Fahrzeugbetrieb einzustellen. Sollte die durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie nicht für den Energiebedarf sicherheitsrelevanter und sicherheitskritischer Funktionen für ein vorbestimmtes oder angepasstes Fahrmanöver ausreichen, wird der energiereduzierte Funktionsumfang zumindest auf sicherheitskritische Funktionen beschränkt. Sicherheitsrelevante Funktionen können je nach dann noch verfügbarem Energieüberschuss weiter Teil des energiereduzierten Funktionsumfangs sein. In einem solchen Fall kann die Aufnahme der sicherheitsrelevanten Funktionen gemäß einer vorbestimmten oder beispielsweise an ein Fahrmanöver angepassten Priorisierung und/oder einem jeweiligen Energiebedarf erfolgen. Die Verfügbarkeit der sicherheitsrelevanten Funktionen kann zeitlich begrenzt werden, um eine Aufrechterhaltung der Deckung des Energiebedarfs der sicherheitskritischen Funktionen zur Ausführung des vorbestimmten oder angepassten Fahrmanövers gewährleisten zu können.
Insbesondere ist das Energieversorgungssystem dazu konfiguriert, die Bestimmung von Funktionen des vorbestimmten Funktionsumfangs als sicherheitsrelevante Funktionen und/oder sicherheitskritische Funktionen in Abhängigkeit des vorbestimmten Fahrmanövers, des angepassten Fahrmanövers, eines Betriebsmodus des Fahrzeugs und/oder anderer aktiver Funktionsumfänge anzupassen.
Zum Beispiel kann ein Fahrassistenzsystem, wie eine Abstandserkennung, in einem autonomen Fahrmodus eines Fahrzeugs als Betriebsmodus sicherheitskritisch sein, während diese bei Übernahme der Fahrzeugkontrolle durch einen Fahrer nur noch sicherheitsrelevant ist, wenn überhaupt. Eine Eingruppierung von Funktionen als sicherheitsrelevante oder sicherheitskritische Funktionen kann auch davon abhängig sein, ob eine bestimmte Funktion durch eine andere Funktion eines aktiven Funktionsumfangs, die verfügbar ist, substituierbar ist. Kann zum Beispiel eine Lenkfunktion eines Lenkaktuators des Fahrzeugs durch eine Bremsfunktion zumindest teilweise substituiert werden, kann die Lenkfunktion zumindest in einem vorbestimmten Bereich nur noch sicherheitsrelevant sein.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Energieversorgungsmanagementsystem mehrere Verbrauchereinheiten auf und ist dazu konfiguriert, den energiereduzierten Funktionsumfang zumindest einer der mehreren Verbrauchereinheiten durch einen vorbestimmten Funktionsumfang oder durch einen angepassten Funktionsumfang zumindest einer anderen der mehreren Verbrauchereinheiten zumindest teilweise zu kompensieren.
Wie vorstehend bereits beschrieben, kann beispielsweise eine Lenkfunktion eines Lenkaktuators des Fahrzeugs durch eine Bremsfunktion zumindest teilweise substituiert werden. Die Lenkfunktion als Funktion eines Funktionsumfangs einer Lenkeinheit als zumindest eine der mehreren Verbrauchereinheiten kann somit zum Beispiel nicht mehr oder nur noch in eingeschränktem Funktionszustand in einem energiereduzierten Funktionsumfang der Lenkeinheit zur Verfügung stehen. Der Wegfall oder der reduzierte Funktionszustand der Lenkfunktion kann dann über die Bremsfunktion der Bremseinheit als zumindest eine andere der mehreren Verbrauchereinheiten kompensiert werden, so das weiterhin ein sicherer Fahrbetrieb ermöglicht werden kann. Die Bremsfunktion an sich ist dabei Teil eines vorbestimmten Funktionsumfangs, kann aber auch hinsichtlich eines auf die Kompensation der Lenkfunktion geänderten Funktionszustands Teil eines angepassten Funktionsumfangs sein.
Ausgehend von einem vorbestimmten Funktionszustand unterscheidet sich ein energiereduzierter Funktionsumfang von einem angepassten Funktionsumfang darin, dass der energiereduzierte Funktionsumfang mit dem Ziel einer Reduzierung des Energiebedarfs der jeweiligen Verbrauchereinheit angepasst wird. Eine Anpassung eines Funktionsumfangs mit dem Ergebnis eines angepassten Funktionsumfangs dient nicht primär der Energiereduzierung der jeweiligen Verbrauchereinheit an sich, sondern kann auch auf eine anderweitige Anpassung gerichtet sein. Beispielsweise kann ein angepasster Funktionsumfang auch an einen geänderten Betriebsmodus und/oder ein angepasstes Fahrmanöver angepasst sein. Der Begriff des angepassten Funktionsumfangs schließt dabei jedoch auch einen energiereduzierten Funktionsumfang nicht aus.
Insbesondere wird der angepasste Funktionsumfang der zumindest einen anderen der mehreren Verbrauchereinheiten zumindest in Abhängigkeit des energiereduzierten Funktionsumfangs der zumindest einen der mehreren Verbrauchereinheiten angepasst, insbesondere erweitert.
Die Anpassung des angepassten Funktionsumfangs zur Kompensation nicht mehr oder nicht in vollem Umfang durch den energiereduzierten Funktionsumfang zur Verfügung stehender Funktionalitäten der einen Verbrauchereinheit durch die zumindest eine andere Verbrauchereinheit erfolgt somit gezielt. Mit anderen Worten ist der angepasste Funktionsumfang hier eine Folge des energiereduzierten Funktionsumfangs oder wird zumindest dadurch maßgeblich mit bestimmt. Letztlich ist aber auch der energiereduzierte Funktionsumfang insofern eine Folge des angepassten Funktionsumfangs, als dass sich der energiereduzierte Funktionsumfang zumindest im Hinblick auf sicherheitskritische oder auch sicherheitsrelevante Funktionen nur soweit reduzieren lässt, wie dies durch einen angepassten Funktionsumfang ausreichend kompensierbar ist.
In einer Ausgestaltung weist das Energieversorgungsmanagementsystem mehrere Verbrauchereinheiten auf und ist dazu konfiguriert, den vorbestimmten Funktionsumfang, den energiereduzierten Funktionsumfang oder den angepassten Funktionsumfang zumindest einer der mehreren Verbrauchereinheiten in Abhängigkeit des vorbestimmten Funktionsumfangs, des energiereduzierten Funktionsumfangs oder des angepassten Funktionsumfangs zumindest einer anderen der mehreren Verbrauchereinheiten anzupassen.
Die jeweiligen Funktionsumfänge können somit auch ungeachtet einer teilweisen Kompensation eines energiereduzierten Funktionsumfangs zumindest einer der mehreren Verbrauchereinheiten durch einen angepassten Funktionsumfang zumindest einer anderen der mehreren Verbrauchereinheiten in Abhängigkeit zueinander angepasst werden. Gerade bei der Betrachtung eines Energieversorgungsmanagementsystems mit mehreren Verbrauchereinheiten können sich weitere Optimierungsziele ergeben. Beispielsweise kann eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Funktionsumfänge der jeweiligen Verbrauchereinheiten ein Optimierungsziel sein, um bei einem Ausfall einer Verbrauchereinheit dem damit verbundenen Funktionsausfall zum Ausfallzeitpunkt besser auffangen zu können. Bei ungleichmäßiger Verteilung der Funktionsumfänge könnte andernfalls der Ausfall der Verbrauchereinheit mit einem verhältnismäßig großen Funktionsumfang zumindest vorübergehend ein maßgebliches Risiko darstellen. Eine wechselseitige Anpassung der jeweiligen Funktionsumfänge im Hinblick auf eine mögliche gegenseitige zumindest teilweise Kompensation ist dabei nicht ausgeschlossen und kann ein alternatives oder ergänzendes Optimierungsziel darstellen. Eine Optimierung kann auch weiterhin alternativ oder ergänzend hinsichtlich eines Gesamtenergiebedarfs vorgenommen werden. Hierzu können verschiedene Kombinationen von Funktionsumfängen mehrerer Verbrauchereinheiten betrachtet werden, die in Summe einen gleichen erforderlichen oder gewünschten Gesamtfunktionsumfang bereitstellen, um eine Kombination mit möglichst geringem Energiebedarf auswählen zu können.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Energieversorgungsmanagementsystem dazu konfiguriert, die Anpassung des vorbestimmten Funktionsumfangs, des energiereduzierten Funktionsumfangs oder des angepassten Funktionsumfangs gemäß einer vorbestimmten Priorisierung von Funktionen der jeweiligen Funktionsumfänge und/oder von Verbrauchereinheiten vorzunehmen.
Durch die vorbestimmte Priorisierung kann die Anpassung des vorbestimmten Funktionsumfangs, des energiereduzierten Funktionsumfangs oder des angepassten Funktionsumfangs beispielsweise derart erfolgen, dass zunächst sicherheitskritische Funktionen, dann sicherheitsrelevante und erst anschließend weitere Funktionen aufrechterhalten werden. Die sicherheitskritischen Funktionen können zudem derart priorisiert werden, dass zunächst in jedem Fall die sicherheitskritischen Funktionen aufrechterhalten werden, die nicht durch andere Funktionen der eigenen und/oder einer anderen Verbrauchereinheit für sich genommen oder in Kombination kompensierbar sind. In vergleichbarer Weise können auch Verbrauchereinheiten priorisiert werden.
Insbesondere ist die vorbestimmte Priorisierung in Abhängigkeit eines vorbestimmten oder angepassten Fahrmanövers anpassbar.
In Abhängigkeit eines jeweiligen vorbestimmten oder angepassten Fahrmanövers kann sich, wie bereits diskutiert, die Eingruppierung von Funktionen in sicherheitskritische, sicherheitsrelevante und sonstige Funktionen ändern. Entsprechend kann die Priorisierung von Funktionen und/oder diese Funktionen beinhaltenden Verbrauchereinheiten anpassbar sein, um veränderten Kriterien gerecht werden zu können.
In einer Ausgestaltung weist das Energieversorgungsmanagementsystem mehrere Energieversorgungseinheiten auf. Die zumindest eine Verbrauchereinheit ist dabei mit einer vorbestimmten Energieversorgungseinheit oder einer Gruppe der mehreren Energieversorgungseinheiten verbunden und das Energieversorgungsmanagementsystem ist dazu konfiguriert, zur Deckung des Energiebedarfs der zumindest einen Verbrauchereinheit das Energieversorgungssystem durch Zuschaltung zumindest einer weiteren Energieversorgungseinheit der mehreren Energieversorgungseinheiten anzupassen.
Demnach kann alternativ oder ergänzend zur Reduzierung des Energiebedarfs und/oder der Anpassung des Fahrmanövers auch durch Zuschaltung zumindest einer weiteren Energieversorgungseinheit der mehreren Energieversorgungseinheiten eine größere Energiemenge zur Deckung des Energiebedarfs bereitstellbar sein. Die Zuschaltung der zumindest einen weiteren Energieversorgungseinheit kann durch eine Aktivierung der zumindest einen weiteren Energieversorgungseinheit, die zur Energieversorgung mit der zumindest einen Verbrauchereinheit verbunden ist, und/oder auch eine Schalteinrichtung zur Verbindung der zumindest einen weiteren Energieversorgungseinheit mit der zumindest einen Verbrauchereinheit erfolgen. Durch eine Schalteinrichtung kann die zumindest eine weitere Energieversorgungseinheit auch wahlweise oder parallel mit mehreren Verbrauchereinheiten verbunden werden.
Insbesondere ist die zumindest eine zugeschaltete Energieversorgungseinheit eine redundante Energieversorgungseinheit oder eine Energieversorgungseinheit, die zumindest einer weiteren Verbrauchereinheit mit energiereduziertem Funktionsumfang oder mit nicht ausschöpfendem Energiebedarf zugeordnet ist.
Eine redundante Energieversorgungseinheit ist in diesem Zusammenhang eine Energieversorgungseinheit, die zunächst nicht zur allgemeinen Energieversorgung vorgesehen ist, sondern lediglich bei Bedarf, insbesondere bei Ausfall einer anderen Energieversorgungseinheit, zuschaltbar ist. Die durch die redundante Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie kann zumindest gleich einer bereitstellbaren Energie zumindest einer anderen Energieversorgungseinheit sein, um diese bei Ausfall gleichzeitig ersetzen zu können. Alternativ kann die redundante Energieversorgungseinheit aber auch eine geringe bereitstellbare Energiekapazität aufweisen, um lediglich als Reserveenergieversorgungseinheit zu fungieren. In einer weiteren Alternative kann die zugeschaltete Energieversorgungseinheit auch eine Energieversorgungseinheit sein, die bereits einer anderen Verbrauchereinheit Energie bereitstellt. Da die andere Verbrauchereinheit in einem solchen Fall einen vorbestimmten, energiereduzierten oder angepassten Funktionsumfang aufweist, der die bereitstellbare Energie der zugeschalteten Energieversorgungseinheit nicht ausschöpft, kann zumindest die Differenz für weitere Verbrauchereinheiten genutzt werden. Sofern die ursprünglich durch diese Energieversorgungseinheit mit Energie versorgte Verbrauchereinheit beispielsweise auch eine geringere Priorisierung hat, kann die entsprechende Verbindung zur Energieversorgung auch getrennt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Energieversorgungsmanagementsystem dazu konfiguriert, den Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit für das vorbestimmte Fahrmanöver oder angepasste Fahrmanöver zumindest basierend auf einer verbleibenden Fahrstrecke zu einem Fahrziel, Streckenarten, einem Streckenprofil, Streckenverläufen, Streckenstörungen und /oder einem Verkehrsaufkommen, insbesondere basierend auf Daten einer Navigationseinrichtung, zu bestimmen.
Die verbleibende Fahrstrecke zu einem Fahrziel kann beispielsweise aus der aktuellen Fahrzeugposition und dem Navigationsziel bestimmt werden. Eine Streckenart kann eine Autobahn, Landstraße, eine Straße in einer Ortschaft oder auch ein Feldweg sein. Streckenarten korrelieren dabei in erster Näherung mit einer anzunehmenden Durchschnittsgeschwindigkeit. Das Streckenprofil enthält Angaben zu einer Steigung, einem im Wesentlichen ebenen Verlauf und/oder einem Gefälle im Hinblick auf einen vorbestimmten Streckenabschnitt. Baustellen, Streckensperrungen und anderweitige Hindernisse auf einem Streckenabschnitt sind Beispiel für Streckenstörungen. Auch kann eine temporäre Öffnung einer Strecke bzw. eines Streckenabschnitts berücksichtigt werden, wie beispielsweise eine Fußgängerzone, die nur zu bestimmten Tageszeiten befahrbar, d.h. für den Fahrzeugverkehr freigegeben, ist. Das Verkehrsaufkommen kann beispielsweise als fließend, stockend oder stehend berücksichtigt werden. Die vorgenannten Kriterien können jeweils Einfluss auf einen zu prognostizierenden Energiebedarf haben, so dass hierdurch der Energiebedarf konkretisierbar ist. Durch weitere Aktualisierungen der veränderbarer Größen der jeweils zu berücksichtigenden Kriterien, wie der Aktualisierung von Streckenstörungen und/oder einem Verkehrsaufkommen, kann der Energiebedarf aktuell anpassbar sein.
In einer Ausgestaltung weist das zumindest eine Energieversorgungssystem zumindest eine Hauptenergieversorgungseinheit und zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit auf. Das Energieversorgungsmanagementsystem ist dabei dazu konfiguriert, die zur Deckung des Energiebedarfs der zumindest einen Verbrauchereinheit für ein vorbestimmtes oder angepasstes Fahrmanöver durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit bereitstellbare Energie zu bestimmen.
Eine solche Zusatzenergieversorgungseinheit ist insbesondere als eine zur Hauptenergieversorgungseinheit redundante Energieversorgungseinheit vorgesehen. Sofern die Hauptenergieversorgungseinheit ausfällt, kann hierdurch zumindest ein Teil der Funktionen der zumindest einen Verbrauchereinheit weiter mit Energie versorgt werden. Der Zeitraum einer über die Zusatzenergieversorgungseinheit bereitstellbaren Weiterversorgung der zumindest einen Verbrauchereinheit ist allerdings dann begrenzt, wenn die Zusatzenergieversorgungseinheit eine im Vergleich zur Hauptenergieversorgungseinheit geringere Kapazität aufweist. Entsprechend ist gerade diesbezüglich die möglichst genaue Abstimmung zwischen Energiebedarf und bereitstellbarer Energie von Vorteil.
Ein Energieversorgungssystem mit einer Hauptenergieversorgungseinheit und einer Zusatzenergieversorgungseinheit kann beispielsweise in Form eines redundanten Energiemanagementsystems betrieben werden. Beispielsweise ist das redundante Energiemanagementsystem mit einer Lenkungs-, einer Brems- und/oder einer HAD-Funktionseinheit verbunden. Das redundante Energiemanagementsystem stellt die Energieversorgung der Funktionseinheiten als Verbrauchereinheiten zur Verfügung. Fällt die Hauptenergieversorgungseinheit aus oder weist sie eine nicht ausreichende bereitstellbare Energie auf, kann die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit zugeschaltet werden oder, wenn möglich, die Energieversorgung anstelle der Hauptenergieversorgungseinheit komplett übernehmen.
Da in einer solchen Konfiguration aus Sicherheitsgründen die bereitstellbare Energie durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit im Hinblick auf einen Ausfall der Hauptenergieversorgungseinheit zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der verfügbaren Funktionen oder zumindest eines vorbestimmten Teils davon maßgeblich ist, wird vorteilhafterweise die zur Deckung dieses Energiebedarfs durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit bereitstellbare Energie bestimmt. Insbesondere wird die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit bereitstellbare Energie erst zu einem Zeitpunkt bestimmt, wenn die Hauptenergieversorgungseinheit ausfällt oder in ihrer Leistung vermindert ist, was kontinuierlich, periodisch oder ereignisabhängig bestimmt werden kann. Dadurch kann die aktuell bereitstellbare Energie durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit angegeben werden, falls aufgrund anderer Vorgänge bereits ein Teilverbrauch erfolgt ist. Alternativ oder ergänzend kann die durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit bereitstellbare Energie auch jeweils zu einem Zeitpunkt bestimmt werden, nachdem eine Zuschaltung der Zusatzenergieversorgungseinheit zu einer Verbrauchereinheit wieder getrennt wurde, um die jeweils dann noch bereitstellbare Energie zu bestimmen. In einem solchen Fall steht direkt die Information über eine diesbezüglich noch bereitstellbare Energie zur Verfügung, ohne dass bei Ausfall der Hauptenergieversorgungseinheit zunächst eine Bestimmung aktueller Werte abgewartet werden muss. Entsprechend bezieht sich auch vorteilhafterweise eine Bestimmung des Energiebedarfs der zumindest einen Verbrauchereinheit gemäß einem vorbestimmten Funktionsumfang auf einen Zeitpunkt, zu dem die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit zugeschaltet oder aktiviert wird, um der zumindest einen Verbrauchereinheit Energie bereitzustellen. Der Energiebedarf kann aber auch schon zuvor ermittelt werden, beispielsweise als Durchschnittsverbrauch, um diesen dann der zur Deckung bereitstellbaren Energie gegenüberzustellen. Insbesondere kann auch die bereitstellbare Energie der Zusatzenergieversorgungseinheit zur zumindest teilweisen Deckung dieses Energiebedarfs zuvor bestimmt werden, was kontinuierlich, periodisch oder ereignisabhängig erfolgen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung ist bzw. sind eine zentrale Prozessoreinheit des Energiemanagementsystems, die zumindest eine Verbrauchereinheit, das zumindest eine Energieversorgungssystem und/oder die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit dazu konfiguriert, den Energiebedarf und/oder die bereitstellbare Energie zu bestimmen und/oder den Funktionsumfang der Verbrauchereinheit, das vorbestimmte oder angepasste Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem anzupassen.
Die zentrale Prozessoreinheit des Energiemanagementsystems kann eine separate Einheit sein, in der der Energiebedarf und/oder die bereitstellbare Energie bestimmt und/oder der Funktionsumfang der Verbrauchereinheit, das vorbestimmte oder angepasste Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem angepasst werden. Die Bestimmung des Energiebedarfs und/oder der bereitstellbaren Energie kann dabei durch die zentrale Prozessoreinheit gemäß hinterlegter Systemdaten und/oder sensorbasiert erfolgen.
Der Funktionsumfang der Verbrauchereinheit, das vorbestimmte oder angepasste Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem kann dann wiederum gemäß dem bestimmten Energiebedarf und der bestimmten bereitstellbaren Energie auf Basis von Datenbankeinträgen und/oder Algorithmen angepasst werden. Die vorstehenden Funktionalitäten der Bestimmung des Energiebedarfs und/oder der bereitstellbaren Energie und Anpassung des Funktionsumfangs, des Fahrmanövers und/oder des Energieversorgungssystems können auch durch die zumindest eine Verbrauchereinheit, das zumindest eine Energieversorgungssystem und/oder die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit ganz oder teilweise abgebildet werden. Bei teilweiser Abbildung durch einzelne der genannten Komponenten kann ein jeweiliger weiterer Datenaustausch zur Bündelung von Informationen gemäß der bedarfsgerechten Zielbestimmung erfolgen. Durch die zentrale Prozessoreinheit kann ein einfacher Datenaustausch unter Berücksichtigung weiterer Schnittstellen, beispielsweise bei Verwendung mehrerer Energieversorgungssysteme, vorgenommen werden. Die weiteren genannten Komponenten können dabei auch einfacher gestaltet werden, insbesondere erfordert dabei nicht jede einzelne Komponente die Integration von Prozessoren oder anderweitigen Elektronikbausteinen. Eine alternative oder ergänzende Ausgestaltung des zumindest einen Energieversorgungssystems und/oder der zumindest einen Zusatzenergieversorgungseinheit kann jedoch vorgesehen werden, um eine Abhängigkeit von der zentralen Prozessoreinheit zu reduzieren oder zumindest eine Redundanz zu bieten.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Energieversorgungsmanagementverfahren für ein vorstehend beschriebenes Energieversorgungsmanagementsystem für ein Fahrzeug, aufweisend die Schritte:

Bestimmung eines Energiebedarfs zumindest einer Verbrauchereinheit mit einem vorbestimmten Funktionsumfang für ein vorbestimmtes Fahrmanöver, wobei die Verbrauchereinheit zur Energieversorgung mit zumindest einem Energieversorgungssystem mit zumindest einer Energieversorgungseinheit verbindbar ist,
Bestimmung einer zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie und
Anpassung des vorbestimmten Funktionsumfangs, des vorbestimmten Fahrmanövers und/oder des Energieversorgungssystems, wenn die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit bereitstellbare Energie den Energiebedarf nicht deckt.

Die Vorteile des Verfahrens ergeben sich analog zu der Beschreibung des hierzu korrespondierenden Energieversorgungsmanagementsystems, das entsprechend zur Ausführung der Verfahrensschritte konfiguriert ist. Insbesondere funktional formulierte Merkmale des korrespondierenden Energieversorgungsmanagementsystems können gesondert als Merkmale des Verfahrens angesehen werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.
Hierüber lassen sich Fahrzeuge insbesondere in einfacher Weise nachrüsten.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 eine schematische Darstellung eines Energieversorgungsmanagementsystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung in einem Normalbetrieb; und
2 eine schematische Darstellung des Energieversorgungsmanagementsystems gemäß 1 in einem Notbetrieb.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Energieversorgungsmanagementsystems 100 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung in einem Normalbetrieb. Das Energieversorgungsmanagementsystem 100 umfasst zudem mehrere Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n, die über eine Leitungsverbindung 30 von dem Energieversorgungssystem 10 mit Energie versorgt werden, und eine zentrale Prozessoreinheit 20.
Das Energieversorgungssystem 10 weist eine Hauptenergieversorgungseinheit 10A sowie mehrere Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1, 10B2, 10B... , 10Bn auf. Das hier gezeigte Energieversorgungssystem 10 ist als redundantes Energiemanagementsystem konfiguriert. Entsprechend werden die Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n in einem Normalbetrieb, d.h. bei einem störungsfreien Zustand der Hauptenergieversorgungseinheit 10A, über die Leitungsverbindung 30 durch die Hauptenergieversorgungseinheit 10A mit Energie versorgt. Bei Ausfall oder einem Energieabfall der Hauptenergieversorgungseinheit 10A kann dann zumindest eine der mehreren Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1, 10B2, 10B..., 10Bn auf die Verbindungsleitung 30 aufgeschaltet werden, was durch die gestrichelte Leitungsanbindung in 1 angezeigt wird. Die Aufschaltung kann beispielsweise durch entsprechende Schaltelemente und/oder eine Aktivierung der jeweilig vorgesehenen Zusatzenergieversorgungseinheit 10B1, 10B2, 10B..., 10Bn erfolgen.
Die Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n weisen im Normalbetrieb einen jeweiligen vorbestimmten Funktionsumfang F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c auf. Der vorbestimmte Funktionsumfang umfasst sowohl die Funktionen F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c als auch einen jeweiligen Funktionszustand, beispielsweise einen Leistungsbereich der jeweiligen Funktion, also deren Funktionsausprägungsbereich. In der exemplarischen Ausführungsform ist die Verbrauchereinheit 1 eine Lenkfunktionseinheit, die Verbrauchereinheit 2 eine HAD-Funktionseinheit (Highly Automated Driving Funktionseinheit bzw. Funktionseinheit für hochautomatisiertes Fahren) und die Verbrauchereinheit n eine Bremsfunktionseinheit. Die Funktionen F1a, F2a, ..., Fna sind jeweils sicherheitskritische Funktionen, die für den jeweiligen Betriebsmodus im Normalbetrieb aus Sicherheitsgründen zwingend erforderlich sind. Zum Beispiel ist die Funktion F1a der Lenkfunktionseinheit als Verbrauchereinheit 1 eine Lenkleistungsfunktion mit einer vorbestimmten Mindestlenkleistung. Die Funktionen F1b, F2b, ..., Fnb sind jeweils sicherheitsrelevante Funktionen, die einen sicheren Fahrbetrieb unterstützen, aber im Notfall nicht zwingend erforderlich sind. Beispielsweise ist die Funktion F1b der Lenkfunktionseinheit als Verbrauchereinheit 1 eine Lenkunterstützungsfunktion (Servolenkung), die einen Lenkvorgang erleichtert. Die Funktionen F1c, F2c, ..., Fnc sind weitere Funktionen die im jeweiligen Betriebsmodus im Normalbetrieb weder sicherheitsrelevant noch sicherheitskritisch sind. Die Funktionen F1d, F2d, ..., Fnd sind in der gezeigten Ausführungsform im aktuellen Betriebsmodus im Normalbetrieb nicht aktiv und stellen Funktionen dar, die hier teilweise erst in einem Notbetrieb zuschaltbar sind, worauf folgend noch unter Bezugnahme auf 2 eingegangen wird. Die Funktionen F1d, F2d, ..., Fnd können aber auch für einen anderen Betriebsmodus in einem Normalbetrieb Teil eines vorbestimmten Funktionsumfangs sein.
Die zentrale Prozessoreinheit 20 ist signaltechnisch, in der exemplarischen Ausführungsform über die Verbindungsleitung 30, mit den jeweiligen Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n sowie der Hauptenergieversorgungseinheit 10A und den Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1, 10B2, 10..., 10Bn verbunden. Die Verbindungsleitung 30 ist somit nicht nur zur Energieversorgung, sondern auch zur Signalübermittlung ausgebildet. Die zentrale Prozessoreinheit 20 überwacht kontinuierlich die Verfügbarkeit der Hauptenergieversorgungseinheit 10A und der Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1, 10B2, 10B..., 10Bn sowie die Menge der jeweils durch diese bereitstellbaren Energie. Ebenso überwacht die zentrale Prozessoreinheit kontinuierlich die Verfügbarkeit der Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n sowie deren vorbestimmten Funktionsumfang F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c. Die Überwachung kann in anderen Ausführungsformen alternativ oder ergänzend im Sinne einer Auswahlmöglichkeit auch periodisch und/oder ereignisabhängig erfolgen. Beispielsweise kann in einer solchen alternativen Ausführungsform die Hauptenergieversorgungseinheit 10A kontinuierlich überwacht werden, während die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1, 10B2, 10B..., 10Bn und/oder die Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n bzw. ihr jeweiliger vorbestimmter Funktionsumfang F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c erst dann überwacht werden, wenn die Hauptenergieversorgungseinheit 10A ausfällt oder einen vorbestimmten Leistungsabfall anzeigt. Die zentrale Prozessoreinheit 20 ist zudem dazu konfiguriert, die Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n anzusteuern, um beispielsweise einen vorbestimmten Funktionsumfang F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c zu verändern. Darüber hinaus ist die zentrale Prozessoreinheit 20 auch dazu konfiguriert, die Hauptversorgungseinheit 10A sowie die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1, 10B2, 10B..., 10Bn zu aktivieren oder zu deaktivieren bzw. der Verbindungsleitung 30 aufzuschalten oder davon zu trennen. Funktionalitäten der zentralen Prozessoreinheit 20 können in alternativen Ausführungsformen alternativ oder ergänzend, beispielsweise aus Redundanzgründen, auch ganz oder teilweise durch entsprechende Prozessoreinheiten der Verbraucher 1, 2, ..., n und/oder des Energieversorgungssystems 10 übernommen werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Energieversorgungsmanagementsystems 100 gemäß 1 in einem Notbetrieb. Als Notbetrieb wird hier ein Fall angenommen, bei dem die zentrale Prozessoreinheit 20 einen Ausfall der Hauptenergieversorgungseinheit 10A detektiert hat. Der Notbetrieb kann aber in anderen Fällen auch durch einen Leistungsabfall der Hauptenergieversorgungseinheit 10A oder einen Fehlerzustand, wie beispielsweise eine Überhitzung, bedingt werden. Die zentrale Prozessoreinheit 20 trennt im Notbetrieb die Hauptenergieversorgungseinheit 10A von der Leitungsverbindung 30, wie dies durch den gestrichelten Linienabschnitt ausgehend von der Hauptenergieversorgungseinheit 10A angedeutet ist. Zur weiteren Energieversorgung werden die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1 und 10B2 aktiviert bzw. auf die Verbindungsleitung 30 aufgeschaltet, was durch die nun im Vergleich zu 1 durchgezogene Linie ausgehend von den Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1 und 10B2 angezeigt wird. Die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B..., 10Bn werden als weitere Reserve vorgehalten. Darüber hinaus bestimmt die zentrale Prozessoreinheit 20 den Energiebedarf der vorbestimmten Funktionsumfänge F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c der Verbrauchereinheiten für ein vorbestimmtes Fahrmanöver und stellt den bestimmten Energiebedarf der Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n der Summe der durch die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1 und 10B2 bereitstellbaren Energie gegenüber. Das vorbestimmte Fahrmanöver entspricht hier der verbleibenden Fahrstrecke bis zu einem vorbestimmten Ziel gemäß einer vorbestimmten Navigationsstrecke.
In der exemplarischen Ausführungsform gemäß 2 ist der Energiebedarf der Verbrauchereinheiten 1, 2, ..., n für das vorbestimmte Fahrmanöver größer als die durch die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1 und 10B2 bereitstellbare Energie. Um das vorbestimmte Fahrmanöver dennoch ausführen zu können, deaktiviert die zentrale Prozessoreinheit 20 nun alle Funktionen F1c, F2c, Fnc, die nicht sicherheitsrelevant oder sicherheitskritisch sind. Deaktivierte Funktionen werden als durchgestrichene Funktionen dargestellt. Verbrauchereinheiten, die keine sicherheitsrelevanten oder sicherheitskritischen Funktionen enthalten, werden gänzlich deaktiviert, wie dies durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist. Zudem bestimmt die zentrale Prozessoreinheit 20, dass die Funktion F1a der Verbrauchereinheit 1, die auf eine Lenkleistung gerichtet ist, teilweise durch die Funktion Fnd der Verbrauchereinheit n substituiert werden kann. Die Funktion Fnd betrifft eine einseitige Bremsfunktion zur Einleitung bzw. Unterstützung eines Lenkvorgangs. Entsprechend kann der Leistungsumfang der Funktion F1a reduziert werden, was zu einer Funktion F1a' korrespondiert. Die Energieeinsparung durch die Leistungsreduzierung von F1a auf F1a' ist größer als der Energiebedarf der Funktion Fnd. Entsprechend wird der vorbestimmte Funktionsumfang F1a, F1b, F1c der Verbrauchereinheit 1 auf einen energiereduzierten Funktionsumfang F1a', F1b, und der vorbestimmte Funktionsumfang F2a, F2b, F2c der Verbrauchereinheit 2 auf einen energiereduzierten Funktionsumfang F2a, F2b angepasst. Der vorbestimmte Funktionsumfang Fna, Fnb, Fnc wird zunächst auf einen energiereduzierten Funktionsumfang Fna, Fnb reduziert, aber zum Ausgleich der Leistungsverringerung der Funktion F1a auf F1a' um die Funktion Fnd auf einen angepassten Funktionsumfang erweitert. Der im Ergebnis der Maßnahmen der Funktionsanpassungen reduzierte Energiebedarf kann nun über die durch die Zusatzenergieversorgungseinheiten 10B1 und 10B2 bereitstellbare Energie gedeckt werden.
Auch wenn in der exemplarischen Ausführungsform lediglich die Anpassung der vorbestimmten Funktionsumfänge als Maßnahme zur Sicherstellung einer Ausführung des vorbestimmten Fahrmanövers beschrieben wird, können alternativ oder ergänzend auch das vorbestimmte Fahrmanöver und/oder das das Energieversorgungssystem 10 angepasst werden. Beispielsweise kann ein neues Fahrziel ausgewählt werden und/oder eine Streckenführung bis zu einem Fahrziel angepasst werden. Alternativ oder ergänzend kann auch eine weitere Zusatzenergieversorgungseinheit 10B.., 10Bn zugeschaltet werden. In der exemplarischen Ausführungsform wird die Anpassung der vorbestimmten Funktionsumfänge F1a-c, F2a-c, ..., Fna-c, gefolgt von einer Anpassung des Energieversorgungssystems 10, priorisiert. Erst wenn durch beide Maßnahmen keine Deckung des Energiebedarfs für ein vorbestimmtes Fahrmanöver mit ausreichender Sicherheit erreicht werden kann, wird das Fahrmanöver selbst angepasst. Die Priorisierung kann durch Eingabe eines Fahrzeugführers anpassbar sein. Die Prozessoreinheit 20 überwacht auch weiterhin die Einhaltung der Deckung der zuvor prognostizierten Energiebedarfe und kann im Bedarfsfall weitere Anpassungen vornehmen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Auch wenn in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform je Verbrauchereinheit mehrere Funktionen angegeben sind, kann zumindest eine Verbrauchereinheit auch nur eine Funktion aufweisen. Auch kann das Energieversorgungsmanagementsystem nur eine Verbrauchereinheit aufweisen. In einer Ausgestaltung kann darüber hinaus beispielsweise die Reihenfolge der Deaktivierung der jeweiligen Funktion oder Minderung des Funktionszustands innerhalb von Gruppen, wie beispielsweise einer Gruppe nicht sicherheitsrelevanter oder sicherheitskritischer Funktionen und/oder einer Gruppe sicherheitsrelevanter Funktionen gemäß einer vorbestimmten Priorisierung erfolgen. Auch kann in einen anderen Fahrbetrieb geschaltet werden, um die Anzahl sicherheitskritischer Funktionen und/oder deren Energiebedarf in Summe zu reduzieren.
Bezugszeichenliste

1, 2, ..., n: Verbrauchereinheit
10: Energieversorgungssystem
10A: Hauptenergieversorgungeinheit
10B1, 10B2, ..., 10Bn: Zusatzenergieversorgungseinheit
20: zentrale Prozessoreinheit
30: Verbindungsleitung
100: Energieversorgungmanagementsystem
F1a-d, F2a-d, ..., Fna-d: Funktionen

Claims

Energieversorgungsmanagementsystem (100) für ein Fahrzeug, aufweisend: zumindest ein Energieversorgungssystem (10) mit zumindest einer Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn), zumindest eine Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) mit einem vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c), die zur Energieversorgung mit dem zumindest einen Energieversorgungssystem (10) verbindbar ist, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, einen Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) für ein vorbestimmtes Fahrmanöver zu bestimmen, eine zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) bereitstellbare Energie zu bestimmen und den vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c) der Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n), das vorbestimmte Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem (10) anzupassen, wenn die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) bereitstellbare Energie den Energiebedarf nicht deckt.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, das vorbestimmte Fahrmanöver zumindest durch Änderung eines Fahrziels, einer Streckenauswahl und/oder einer Fahrgeschwindigkeit auf ein angepasstes Fahrmanöver anzupassen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, den vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c) der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) auf einen energiereduzierten Funktionsumfang (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) zu reduzieren, der durch die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) bestimmte bereitstellbare Energie für das vorbestimmte Fahrmanöver oder für das angepasste Fahrmanöver deckbar ist.
Das Energieversorgungsmanagementsystem nach Anspruch 3, wobei der energiereduzierte Funktionsumfang (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) auf sicherheitsrelevante Funktionen (F1b; F2b; ...; Fnb) und/oder sicherheitskritische Funktionen (F1a; F2a; ...; Fna) limitiert ist.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach Anspruch 4, wobei das Energieversorgungssystem (10) dazu konfiguriert ist, die Bestimmung von Funktionen des vorbestimmten Funktionsumfangs (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c) als sicherheitsrelevante Funktionen (F1b; F2b; ...; Fnb) und/oder sicherheitskritische Funktionen (F1a; F2a; ...; Fna) in Abhängigkeit des vorbestimmten Fahrmanövers, des angepassten Fahrmanövers, eines Betriebsmodus des Fahrzeugs und/oder anderer aktiver Funktionsumfänge anzupassen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) mehrere Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) aufweist und dazu konfiguriert ist, den energiereduzierten Funktionsumfang (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) zumindest einer der mehreren Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) durch einen vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c) oder durch einen angepassten Funktionsumfang (F1a-d; F2a-d; ...; Fna-d) zumindest einer anderen der mehreren Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) zumindest teilweise zu kompensieren.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach Anspruch 6, wobei der angepasste Funktionsumfang (F1a-d; F2a-d; ...; Fna-d) der zumindest einen anderen der mehreren Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) zumindest in Abhängigkeit des energiereduzierten Funktionsumfangs (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) der zumindest einen der mehreren Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) angepasst, insbesondere erweitert wird.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) mehrere Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) aufweist und dazu konfiguriert ist, den vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; .... Fna-c), den energiereduzierten Funktionsumfang (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) oder den angepassten Funktionsumfang (F1a-d; F2a-d; ...; Fna-d) zumindest einer der mehreren Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) in Abhängigkeit des vorbestimmten Funktionsumfangs (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c), des energiereduzierten Funktionsumfangs (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) oder des angepassten Funktionsumfangs (F1a-d; F2a-d; ...; Fna-d) zumindest einer anderen der mehreren Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) anzupassen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, die Anpassung des vorbestimmten Funktionsumfangs (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c), des energiereduzierten Funktionsumfangs (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) oder des angepassten Funktionsumfangs (F1a-d; F2a-d; ...; Fna-d) gemäß einer vorbestimmten Priorisierung von Funktionen der jeweiligen Funktionsumfänge und/oder von Verbrauchereinheiten (1, 2, ..., n) vorzunehmen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach Anspruch 9, wobei die vorbestimmte Priorisierung in Abhängigkeit eines vorbestimmten oder angepassten Fahrmanövers anpassbar ist.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) mehrere Energieversorgungseinheiten (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) aufweist, die zumindest eine Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) mit einer vorbestimmten Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) oder einer Gruppe der mehreren Energieversorgungseinheiten (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) verbunden ist und das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, zur Deckung des Energiebedarfs der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) das Energieversorgungssystem (10) durch Zuschaltung zumindest einer weiteren Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) der mehreren Energieversorgungseinheiten (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) anzupassen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem nach Anspruch 11, wobei die zumindest eine zugeschaltete Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) eine redundante Energieversorgungseinheit oder eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn), die zumindest einer weiteren Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) mit energiereduziertem Funktionsumfang (F1a-b; F2a-b; ...; Fna-b) oder mit nicht ausschöpfendem Energiebedarf zugeordnet ist.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, den Energiebedarf der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) für das vorbestimmte Fahrmanöver oder angepasste Fahrmanöver zumindest basierend auf einer verbleibenden Fahrstrecke zu einem Fahrziel, Streckenarten, einem Streckenprofil, Streckenverläufen, Streckenstörungen und /oder einem Verkehrsaufkommen, insbesondere basierend auf Daten einer Navigationseinrichtung, zu bestimmen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das zumindest eine Energieversorgungssystem (10) zumindest eine Hauptenergieversorgungseinheit (10A) und zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit (10B1, 10B2, ..., 10Bn) aufweist, und wobei das Energieversorgungsmanagementsystem (100) dazu konfiguriert ist, die zur Deckung des Energiebedarfs der zumindest einen Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) für ein vorbestimmtes oder angepasstes Fahrmanöver durch die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit (10B1, 10B2, ..., 10Bn) bereitstellbare Energie zu bestimmen.
Das Energieversorgungsmanagementsystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine zentrale Prozessoreinheit (20) des Energiemanagementsystems (100), die zumindest eine Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n), das zumindest eine Energieversorgungssystem (10) und/oder die zumindest eine Zusatzenergieversorgungseinheit (10B1, 10B2, ..., 10Bn) dazu konfiguriert ist/sind, den Energiebedarf und/oder die bereitstellbare Energie zu bestimmen und/oder den Funktionsumfang der Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n), das vorbestimmte oder angepasste Fahrmanöver und/oder das Energieversorgungssystem (10) anzupassen.
Energieversorgungsmanagementverfahren für ein Energieversorgungsmanagementsystem (100) für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, aufweisend die Schritte: Bestimmung eines Energiebedarfs zumindest einer Verbrauchereinheit (1, 2, ..., n) mit einem vorbestimmten Funktionsumfang (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c) für ein vorbestimmtes Fahrmanöver, wobei die Verbrauchereinheit zur Energieversorgung mit zumindest einem Energieversorgungssystem (10) mit zumindest einer Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) verbindbar ist, Bestimmung einer zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) bereitzustellende Energie und Anpassung des vorbestimmten Funktionsumfangs (F1a-c; F2a-c; ...; Fna-c), des vorbestimmten Fahrmanövers und/oder des Energieversorgungssystems (10), wenn die zur Deckung des Energiebedarfs durch die zumindest eine Energieversorgungseinheit (10A, 10B1, 10B2, ..., 10Bn) bereitstellbare Energie den Energiebedarf nicht deckt.
Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 16.