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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieeffizienzanalyse eines elektrischen Verbrauchers eines Fahrzeuges.
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Aus der
DE 10 2019 201 955 A1 ist ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers eines Fahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb bekannt. Bei dem Verfahren wird eine Liste von vorgegebenen Einflussgrößen zum Verbrauch elektrischer Energie des Fahrzeuges erstellt und mit einer Ausgabevorrichtung ausgegeben. Die Einflussgrößen beziehen sich auf Faktoren, die vom Fahrer des Fahrzeuges beeinflussbar sind. Das Verfahren umfasst die Schritte: Abrufen von Kennfeldern, welche einen Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und der jeweiligen Einflussgröße angeben; Bestimmen möglicher Optimierungen des Energieverbrauches bei Ausführen der möglichen Optimierungen der jeweiligen Einflussgröße unter Verwendung der abgerufenen Kennfelder und Sortieren der Einflussgrößen in der Liste.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Energieeffizienzanalyse zumindest eines elektrischen Verbrauchers eines Fahrzeuges anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zur Energieeffizienzanalyse eines elektrischen Verbrauchers eines Fahrzeuges sieht erfindungsgemäß vor, dass zu dem elektrischen Verbraucher Felddaten von gleichartigen elektrischen Verbrauchern einer Anzahl von Fahrzeugen erhoben und zentral gespeichert werden, anhand der Felddaten Datenpunkte aufgezeichnet werden und anhand der Datenpunkte ein verbraucherspezifisches Leistungsdiagramm erstellt wird.
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Durch Anwendung des Verfahrens ist es möglich, einen Energieverbrauch, welcher auch als Leistungsverbrauch bezeichnet wird, eines elektrischen Verbrauchers und eines gesamten Bordnetzes des Fahrzeuges zu ermitteln und vergleichsweise transparent darzustellen.
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Mittels des Verfahrens können ein Nutzungsverhalten eines jeweiligen Fahrzeugnutzers sowie Bordnetz-Extremszenarien identifiziert werden. Somit können beispielsweise nutzerspezifische Einsparpotentiale in Bezug auf einen elektrischen Energieverbrauch des elektrischen Verbrauchers und somit des gesamten Bordnetzes ermittelt werden.
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Auch ist es möglich mehrdimensionale Einflussfaktoren für ein Verhalten des elektrischen Verbrauchers im Feld zu ermitteln und transparent darzustellen.
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Eine Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass die Datenpunkte in Abhängigkeit zu einem Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers sowie des gesamten Bordnetzes als Leistungsdiagramm aufgezeichnet werden. Das heißt, dass ein jeweiliger Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers in Bezug auf weitere Einflussgrößen der erhobenen Felddaten, die relevant für den Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers sind, berücksichtigt werden.
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In einer weiteren Ausführung wird der Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers in Abhängigkeit von einem eingestellten Betriebsmodus, vorherrschenden Umgebungsbedingungen und einem Fahrzeugverhalten ermittelt. Insbesondere werden die Einflussgrößen ermittelt, die sich auf einen Energieverbrauch des elektrischen Verbrauchers auswirken. Beispielsweise ist der elektrische Energieverbrauch von einer vorherrschenden Temperatur in einer unmittelbaren Umgebung des elektrischen Verbrauchers abhängig. Somit sollte die Temperatur als Einflussgröße auch in Bezug auf den jeweiligen Datenpunkt berücksichtigt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausführung des Verfahrens werden als Umgebungsbedingungen ein Straßentyp, eine Temperatur, Niederschlag und/oder ein Umgebungshelligkeitswert erfasst werden. In Abhängigkeit des jeweiligen elektrischen Verbrauchers können sich oder mehrere der Umgebungsbedingungen auf den Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers auswirken.
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Als Fahrverhalten werden in einer Ausführung eine momentane Fahrgeschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder ein eingestellter Fahrmodus des Fahrzeuges erfasst. Auch hierzu ist vorgesehen, dass die Einflussgrößen berücksichtigt werden, die sich auf den elektrischen Energieverbrauch des jeweiligen elektrischen Verbrauchers auswirken. Dadurch ist es möglich, den Leistungsbedarf des elektrischen Verbrauchers vergleichsweise realistisch in Abhängigkeit bestimmter relevanter Einflussgrößen transparent in dem Leistungsdiagramm darzustellen.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Felddaten simultan von der Anzahl der Fahrzeuge erfasst und an eine mit den Fahrzeugen datentechnisch gekoppelte zentrale Rechnereinheit übermittelt. Dadurch, dass die Felddaten simultan erfasst werden, ist es gegebenenfalls möglich, nutzungsspezifische Unterschiede hinsichtlich des elektrischen Verbrauchers zu ermitteln. Somit können Einsparpotentiale bei Nutzung des elektrischen Verbrauchers aufgedeckt und beispielsweise als Information einem jeweiligen Nutzer übermittelt werden.
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Eine mögliche Weiterbildung sieht vor, dass das erstellte Leistungsdiagramm des elektrischen Verbrauchers an einen Nutzer des Fahrzeuges und/oder einen Fahrzeughersteller übermittelt wird. Liegt dem Nutzer des Fahrzeuges ein solches Leistungsdiagramm vor, so kann er seine eigenen Einsparpotentiale identifizieren und bei Bedarf, beispielsweise zur Reichweitenerhöhung nutzen, sofern es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug handelt.
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Wird das Leistungsdiagramm des elektrischen Verbrauchers an einen Fahrzeughersteller übermittelt, so kann dieser basierend auf dem Leistungsdiagramm beispielsweise Optimierungsverfahren entwickeln, um den elektrischen Energieverbrauch des elektrischen Verbrauchers gegebenenfalls zu verringern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt die:
- 1 schematisch ein Leistungsdiagramm mit einer Mehrzahl von Datenpunkten eines elektrischen Verbrauchers eines Fahrzeuges.
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Die einzige Figur zeigt ein Leistungsdiagramm D mit mehreren Betriebspunkten B1 bis Bn eines elektrischen Verbrauchers 1 eines Fahrzeuges.
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Auf einer Hochachse ist eine elektrische Leistung P in Watt (W), das heißt eine elektrische Energie des elektrischen Verbrauchers 1 abgetragen, wobei auf einer Achse eine Beleuchtungsstärke EV in Lux (Ix), das heißt eine Umgebungshelligkeit des Fahrzeuges, und auf einer weiteren Achse eine Außentemperatur T in Grad Celsius (°C) abgetragen ist. Werte der elektrischen Leistung P in den Betriebspunkten B1 bis Bn sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel abhängig von Werten der Beleuchtungsstärke Ev und Werten der Außentemperatur T in einer Umgebung eines Fahrzeuges.
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Wie allgemein bekannt ist, errechnet sich die elektrische Leistung P als Produkt aus der elektrischen Spannung und der elektrischen Stromstärke. Ein solches Leistungsdiagramm D wird insbesondere für sogenannte 12-Volt-Verbraucher in einem Fahrzeug ermittelt. Die elektrische Spannung beträgt also 12 Volt und ist somit bekannt.
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Üblicherweise wird ein Bordnetz des Fahrzeuges als 12-Volt-Bordnetz bezeichnet. Auch in diesem Bordnetz können Spannungsschwankungen auftreten, so dass 13,5 Volt angenommen werden. Insbesondere handelt es sich bei diesem Bordnetz um ein sogenanntes Niedervolt-Bordnetz, wobei alle Spannungen kleiner 60 Volt eingeschlossen sind.
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Die elektrische Spannung kann auch mittels eines Datenpunktes aufgezeichnet werden, so dass die elektrische Spannung nicht angenommen oder geschätzt werden muss. Bei einem derartigen elektrischen Verbraucher 1 des Fahrzeuges kann es sich beispielsweise um Frontscheinwerfer des Fahrzeuges handeln, deren Bedarf an elektrischer Leistung P in Abhängigkeit bestimmter Einflussgrößen variieren kann.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Energieeffizienzanalyse des elektrischen Verbrauchers 1 beschrieben.
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Das Verfahren sieht vor, dass anhand einer Anzahl von Fahrzeugen, insbesondere einer Fahrzeugflotte, Felddaten als Datenpunkte gesammelt und zur Energieeffizienzanalyse des elektrischen Verbrauchers 1, einer Mehrzahl elektrischer Verbraucher 1 und/oder des gesamten Bordnetzes, also des Niedervolt-Bordnetzes, eines jeweiligen Fahrzeuges ausgewertet werden.
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Die erhobenen Felddaten, also Datenpunkte, können beispielsweise fahrzeugseitig gespeichert werden, wobei vorgesehen ist, dass das jeweilige Fahrzeug seine erfassten Felddaten an eine mit dem Fahrzeug datentechnisch verbundene zentrale Rechnereinheit übermittelt.
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Mittels der Datenpunkte, die erfasst und aufgezeichnet werden, wird ein verbraucherspezifisches Leistungsdiagramm D, welches beispielhaft in 1 gezeigt ist, erstellt.
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Die Datenpunkte sind verbraucherspezifisch definiert und in Abhängigkeit zu einem Bedarf elektrischer Leistung P sowie eines gesamten Bordnetzes als Betriebspunkte B1 bis Bn aufgezeichnet. Dabei werden die Werte des Bedarfes an elektrischer Leistung P des elektrischen Verbrauchers 1 simultan aufgezeichnet, wobei für den jeweiligen elektrischen Verbraucher 1, insbesondere für auf dessen Bedarf an elektrischer Leistung P wirkende Einflussgrößen erfasst und als Datenpunkte aufgezeichnet werden.
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Als Einflussgrößen, das heißt als Datenpunkte, werden Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise ein Straßentyp, die Außentemperatur T, Niederschlag, die Beleuchtungsstärke Ev, etc. erfasst und zur Auswertung an die zentrale Rechnereinheit übermittelt.
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Des Weiteren werden Datenpunkte als Einflussgrößen in Bezug auf ein Fahrverhalten des jeweiligen Fahrzeuges berücksichtigt, welches sich auf den Verbrauch elektrischer Energie des elektrischen Verbrauchers 1 auswirkt. So werden beispielsweise eine momentane Fahrgeschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder ein eingestellter Fahrmodus des jeweiligen Fahrzeuges berücksichtigt, welches diese Felddaten als Datenpunkte zur Energieeffizienzanalyse an die zentrale Rechnereinheit übermittelt.
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Darüber hinaus werden nutzerspezifische Einstellungen bei der Energieeffizienzanalyse in Bezug auf den elektrischen Verbraucher 1 berücksichtigt. Beispielsweise werden beziehungsweise wird ein hinsichtlich des elektrischen Verbrauchers 1 eingestellter Betriebsmodus, eine eingestellte Nutzerschnittstelle, eine eingestellte Lautstärke etc. in Abhängigkeit einer Art des für die Energieeffizienzanalyse zu betrachtenden elektrischen Verbrauchers 1 herangezogen.
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Mittels einer derartigen Betrachtung und Aufzeichnung der Datenpunkte und der anhand der Datenpunkte ermittelten Betriebspunkte B1 bis Bn, die in dem Leistungsdiagramm D dargestellt sind, können vergleichsweise komplexe Leistungszusammenhänge transparent abgebildet werden. Insbesondere können Abhängigkeiten des Bedarfes an elektrischer Leistung P zum jeweiligen Betrieb des elektrischen Verbrauchers 1 verhältnismäßig transparent erfasst werden.
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In Bezug auf die Frontscheinwerfer als zu betrachtender elektrischer Verbraucher 1 ist dessen Bedarf an elektrischer Leistung P maßgeblich von folgenden beispielhaften Einflussgrößen abhängig:
- - ein eingestellter Betriebsmodus, das heißt ob ein Fernlicht, eine Abblendlicht oder ein Tagfahrlicht eingeschaltet ist,
- - ob die Frontscheinwerfer helligkeitsabhängig geregelt werden, das heißt dass nachts zumindest mit Abblendlicht gefahren werden muss, wobei Fernlicht bei bestimmten Voraussetzungen eingeschaltet werden kann, und
- - eine vorherrschende Außentemperatur T, da der Bedarf an elektrischer Leistung P temperaturabhängig ist.
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Eine Anzahl der Einflussgrößen in Verbindung mit deren Werten als Datenpunkte, die sich auf den Bedarf an elektrischer Leistung P der Frontscheinwerfer als elektrische Verbraucher 1 auswirken kann, kann dabei variieren. Beispielsweise kann erfasst werden, ob das Fahrzeug in einer Stadt fährt, ein Langstreckenbetrieb absolviert wird, welche Niederschlagsmenge zu verzeichnen ist, welche Fahrdynamikparameter eingestellt sind, welchen Wert die Innentemperatur in dem Fahrzeug beträgt etc.
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Eine Sammlung von Felddaten zur Energieeffizienzanalyse des zu betrachtenden elektrischen Verbrauchers 1 erfolgt dahingehend, dass Fahrzeuge in einem Feldgeschehen jeweils einen Wert eines momentanen Verbrauches an elektrischer Leistung P als Datenpunkt, der jeweils eingestellte Betriebsmodus als Datenpunkt, eine jeweilige Umgebungshelligkeit in Form der Beleuchtungsstärke Ev als Datenpunkt, die jeweilige Außentemperatur T als Datenpunkt und gegebenenfalls weitere Felddaten als relevante weitere Datenpunkte erfassen, speichern und an die zentrale Rechnereinheit übermitteln.
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Eine beispielhafte Erhebung der Felddaten kann folgendermaßen aussehen:
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Bei einer Fahrt beträgt ein Wert an elektrischer Leistung P zum Betrieb des elektrischen Verbrauchers 1 100 W, als Betriebsmodus ist Abblendlicht eingeschaltet, die Außentemperatur T beträgt 15°C, die Beleuchtungsstärke Ev in der Umgebung des Fahrzeuges beträgt 20.000 Ix etc. Ein jeweils erfasster Wert stellt einen Datenpunkt dar.
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Bei einer weiteren Fahrt beträgt der Wert an benötigter elektrischer Leistung P zum Betrieb des elektrischen Verbrauchers 1 150 W, als Betriebsmodus ist Abblendlicht eingeschaltet, die Außentemperatur T beträgt 40°C und die Beleuchtungsstärke EV in der Umgebung des Fahrzeuges beträgt 100.000 Ix etc. Auch hier bildet jeder Wert einen Datenpunkt.
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Mittels der erfassten Datenpunkte wird dann ein verbraucherspezifisches Leistungsdiagramm D mit einer variierbaren Anzahl von Einflussgrößen erstellt, wobei einzelne anhand der Datenpunkte ermittelte Betriebspunkte B1 bis Bn des elektrischen Verbrauchers 1 in dem Leistungsdiagramm D abgebildet sind. Basierend auf den ermittelten Betriebspunkten B1 bis Bn des elektrischen Verbrauchers 1 können Optimierungspotentiale in Bezug auf dessen Energieverbrauch identifiziert werden. Zudem können anhand der Betriebspunkte B1 bis Bn und auch einzelner Datenpunkte nutzerrelevante Betriebsmodi sowie Extremszenarien bestimmt werden.
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In einem ersten Betriebspunkt B1 beträgt die Außentemperatur T beispielsweise 5°C und die Beleuchtungsstärke EV in der Umgebung des Fahrzeuges 2.000 Ix, wobei eine Stromstärke 4 Ampere beträgt. Da, wie oben beschrieben, die elektrische Leistung das Produkt aus elektrischer Spannung und elektrischer Stromstärke ist, beträgt der Bedarf an elektrischer Leistung P in dem ersten Betriebspunkt B1 40 W.
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In einem zweiten Betriebspunkt B2 beträgt die Außentemperatur T beispielsweise 20°C und die Beleuchtungsstärke Ev 1.700 Ix, wobei eine Stromstärke 5 Ampere beträgt. Daraus ergibt sich ein Bedarf an elektrischer Leistung P von 60 W.
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In einem dritten Betriebspunkt B3 beträgt die Außentemperatur T des Fahrzeuges beispielsweise 10°C und eine Beleuchtungsstärke EV in der Umgebung von 1.500 Ix, wobei eine Stromstärke 2,5 Ampere beträgt. Daraus ergibt sich ein Bedarf an elektrischer Leistung P bei gegebenen Bedingungen von 30 W.
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Es wird also ein mehrdimensionales Verbraucherverhalten in Bezug auf den Bedarf an elektrischer Leistung P ermittelt.
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Die Energieeffizienzanalyse kann beispielsweise zur Kalkulation eines Bedarfes an elektrischer Leistung P für ein gesamtes Bordnetz und/oder für die einzelnen elektrischen Verbraucher verwendet werden.
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Zudem ist anhand der Energieeffizienzanalyse möglich, einen elektrischen Verbraucher 1 hinsichtlich eines Bedarfes an elektrischer Energie zu optimieren.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die mittels des Leistungsdiagrammes D abgebildete Energieeffizienzanalyse an einen Nutzer des Fahrzeuges mit einem solchen elektrischen Verbraucher übermittelt wird, so dass dieser gegebenenfalls einen Bedarf an elektrischer Energie abschätzen kann, um beispielsweise mit einer dem Fahrzeug zur Verfügung stehenden elektrischen Energie einen Zielort zu erreichen. Dabei handelt es sich bei dem Fahrzeug beispielsweise um Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, wobei mittels verbrauchsoptimierter Einflussgrößen eine Reichweite des Fahrzeuges erhöht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Verbraucher
- B1 bis Bn
- Betriebspunkt
- D
- Leistungsdiagramm
- EV
- Beleuchtungsstärke
- P
- elektrische Leistung
- T
- Außentemperatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019201955 A1 [0002]
