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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Batterieleistungsverwaltung in einem Kraftfahrzeug und insbesondere Manipulieren des Zeitpunkts verschiedener Leistungszustände elektrischer Verbraucher (z. B. Fahrzeugschlafzustände), um eine Erschöpfung einer Fahrzeugbatterie zu vermeiden, während ein Fahrzeug geparkt ist, und um eine Batterieentladung zu reduzieren, die sich zu Zeiten ansammeln kann, in denen das Fahrzeug für erhebliche Zeiträume ungenutzt bleibt, während eine schnelle Reaktionszeit für eine Wiederanschaltung der Verbraucher bereitgestellt wird, wenn ein Fahrer auf das Fahrzeug zugreift.
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STAND DER TECHNIK
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Ein typisches elektrisches Kraftfahrzeugsystem ist auf eine Speicherbatterie angewiesen, um elektrische Systemverbraucher während Zeiten mit Leistung zu versorgen, in denen eine elektrische Hauptleistungsquelle inaktiv/unzugänglich ist. In einem benzinbetriebenen Fahrzeug beinhaltet die elektrische Hauptleistungsquelle typischerweise eine Lichtmaschine/einen Generator, die/der durch eine Brennkraftmaschine (die durch einen Startermotor gestartet wird, der ebenfalls durch die Speicherbatterie mit Leistung versorgt wird) angetrieben wird. In einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb beinhaltet die elektrische Hauptleistungsquelle typischerweise einen Hochspannungs-/Hochkapazitätsbatteriepack (auch als Hochspannungstraktionsbatterie bekannt, die elektrisch isoliert ist, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet ist, und die während des Fahrens durch Schließen von Hochspannungsschützen oder -relais, die unter Verwendung der Speicherbatterie mit Energie versorgt werden, zugänglich wird). Typischerweise liefert die Hochspannungsbatterie für einen Fahrzeugantrieb bis zu mehrere hundert Volt und weist eine Energiespeicherfähigkeit von mehreren zehn oder mehreren hundert Kilowattstunden auf. Die Speicherbatterie ist eine Niederspannungsbatterie, typischerweise eine 12-V-Batterie (die mit in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor verwendeten Speicherbatterien identisch sein kann). Die Speicherbatterie weist eine endliche Ladekapazität auf, die viel kleiner als bei der Hochspannungsantriebsbatterie ist, und es ist wichtig, ausreichend Energiespeicher aufrechtzuerhalten, um das Fahrzeug anzulassen (z. B. den Verbrennungsmotor zu starten oder die Hochspannungsschütze zu schließen).
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In einem typischen Fahrzeug mit elektrischem Antrieb wird ein DC/DC-Wandler dazu verwendet, den elektrischen Hochspannungsbus (der durch die Hochspannungsbatterie mit Leistung versorgt wird) an einen Niederspannungsbus zu koppeln, der die meisten herkömmlichen elektrischen Verbraucher (z. B. Radio, Kühllüfter, Beleuchtung und fast alle ECUs, die zur Fahrzeugsteuerung verwendet werden) versorgt. Der DC/DC-Wandler überträgt auch elektrische Energie von der Hochspannungsbatterie an die Niederspannungsspeicherbatterie, wenn der SOC (State of Charge - Ladezustand) der Niederspannungsbatterie unter einem bestimmten Schwellenwert liegt, um die Niederspannungsbatterie wiederaufzuladen und deren Fähigkeit, elektrische Verbraucher auf dem Niederspannungsbus zu unterstützen, wenn das elektrische Antriebssystem ausgeschaltet ist, wiederherzustellen. Ein Relais, das durch die Niederspannungsbatterie mit Leistung versorgt wird, kann dazu verwendet werden, den DC/DC-Wandler ein- und auszuschalten. Zum Beispiel wird der Wandler während eines Fahrzeugschlafes ausgeschaltet. Der Wandler kann automatisch eingeschaltet werden, wenn erkannt wird, dass der SOC der Niederspannungsbatterie unter dem Schwellenwert liegt, sodass die Niederspannungsbatterie auf einen höheren Wert geladen werden kann.
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In diesem Szenario kann der DC/DC-Wandler während des Fahrzeugschlafes häufig eingeschaltet werden, um die Niederspannungsbatterie zu laden. Folglich wird der verbleibende SOC der Hochspannungsbatterie reduziert (wodurch die Fahrzeugfahrentfernung vor dem Wiederaufladen der Hochspannungsbatterie ebenfalls reduziert wird). Zusätzlich wird ein Lade-/Entladedurchsatz der Niederspannungsbatterie durch das häufige Entladen (durch die KOL mit höherer Stromaufnahme) und häufige Wiederaufladen erhöht. Eine Batteriefehlerrate ist direkt proportional zu dem durch eine Batterielebensdauer akkumulierten Lade-/Entladedurchsatz und eine Batteriegarantie wird für Fahrzeuge mit hoher KOL erhöht.
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Viele moderne elektronische Fahrzeugsysteme arbeiten kontinuierlich, selbst wenn sich das Fahrzeug in einem geparkten, unbeaufsichtigten Zustand befindet, wenn die Speicherbatterie die einzige verfügbare Leistungsquelle ist. Beispiele für elektronische Module, die zu jeder Zeit mit Leistung versorgt werden müssen, beinhalten solche, die funktionelle Vorgänge im geparkten Zustand durchführen (z. B. Diebstahlsicherungssysteme und Fernzugangssysteme), und solche, die nur eine reduzierte Leistungsmenge benötigen, um Speicherinhalte beizubehalten oder verschiedene Bedingungen oder elektrische Kommunikationssignale (z. B. in einem Schlafmodus) zu überwachen/zu messen. Andere Module können für eine festgelegte Zeit weiter betrieben werden, nachdem der Fahrer das Fahrzeug abgeschaltet hat, können jedoch nach der festgelegten Zeit ausgeschaltet werden (z. B. Innenbeleuchtung).
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Da ein Fahrzeug für lange Zeiträume geparkt bleiben kann, ist es wichtig, eine Batterieentladung zu begrenzen, sodass ein ausreichender Batterieladezustand noch verfügbar ist, um das Fahrzeug wiederanzuschalten (z. B. den Motor zu starten oder die Schütze zu schließen), wenn der Benutzer zurückkehrt. Daher gibt der Fahrzeughersteller Grenzen für den Strom an, der von verschiedenen Modulen unter jeder der Bedingungen, die auftreten können, aufgenommen wird. Insbesondere werden Ruhestromgrenzen für die Module festgelegt, die während Zeiten gelten, in denen der Fahrzeugzündungsschalter für eine festgelegte Zeit ausgeschaltet war und keine Benutzeraktivität stattgefunden hat. Andererseits können einige Verbraucher, wie etwa ein Fahrerinformationssystem mit großem Bildschirm (z. B. das Ford-Sync®-System), eine unerwünscht lange Zeit zum Anschalten (z. B. Hochfahren) benötigen, wenn sie in einen vollständig abgeschalteten Zustand oder einen Zustand mit niedriger Leistung (Schlafzustand) versetzt wurden, sodass ein Fahrer warten muss, um die Vorrichtung wie vorgesehen zu verwenden. Daher können mehrere Stufen von Schlafzuständen (z. B. von einem leichten Schlafzustand zu einem tiefen Schlafzustand) verwendet werden, die nach längeren Zeiträumen als ein Kompromiss zwischen schneller Verfügbarkeit eines Fahrerinformationssystems und der Aufrechterhaltung von ausreichender Batterieleistung zum Neustarten des Fahrzeugs auf progressiv niedrigere Stromstärken abfallen.
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Um die Zeitspannen zu erhöhen, für die ein leichter Schlafmodus beibehalten werden kann, wird manchmal eine Speicherbatterie mit einer größeren Ladekapazität verwendet. Die größere Batterie ermöglicht eine höhere Aufnahme für einen bestimmten Zeitraum, aber die für den leichten Schlafmodus verfügbare Zeit ist immer noch begrenzt. Darüber hinaus bestehen verschiedene Nachteile in Bezug auf Fahrzeugkosten, Bauraum, Gewicht und Garantiekosten.
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In einem mehrstufigen Verwaltungssystem für Schlüssel-Aus-Verbraucher (Key-Off-Load) kann es einen ersten (tiefsten) KOL-Modus geben, der als KOL-1 bezeichnet wird und einen maximalen Ruhestrom von nicht mehr als 8 Milliampere (mA) ermöglicht. KOL-1 wird typischerweise nur in einem neu hergestellten Fahrzeug während eines Fahrzeugtransportmodus verwendet, wenn es an einen Händler geliefert wird. Ein nächster tiefster KOL-Modus, der als KOL-2 bezeichnet wird, kann einen maximalen Ruhestrom von nicht mehr als 20 mA ermöglichen. Dies kann als ein normaler Schlafzustand betrachtet werden, in dem einige Module während der Schlüssel-Aus-Bedingung noch immer teilweise mit Leistung versorgt werden (um z. B. eine Fähigkeit zu einer Eingabe von Tastenfelderkennung und andere normale Fahrzeugüberwachungsvorgänge bereitzustellen). Ein KOL-3-Modus kann bereitgestellt werden, der einen maximalen Ruhestrom von bis zu 50 mA ermöglicht, um eine vollständige Anschaltung einiger Merkmale zu ermöglichen. Zum Beispiel können Luxusfahrzeuge eine Begrüßungsfunktion, wie etwa Begrüßungsbeleuchtung, auf Grundlage einer Erkennung der Annäherung des Benutzers an das Fahrzeug betreiben (z. B. Abfragen, um eine drahtlose Vorrichtung an dem Benutzer zu erkennen). Ein KOL-4-Modus kann bereitgestellt werden, der einen maximalen Ruhestrom von bis zu 500 mA ermöglicht. Dieses höhere Niveau der Stromaufnahme kann dazu verwendet werden, große Anzeigefelder oder andere ECU- und computergestützte Systeme während des Fahrzeugschlafes teilweise mit Leistung zu versorgen, um ein schnelles Hochfahren bereitzustellen (z. B. einige Sekunden anstelle von 30 Sekunden oder mehr für ein abgeschaltetes Anzeigesystem). Selbst bei verbesserten Speicherbatteriekapazitäten kann ein KOL-4-Modus typischerweise nur für etwa 14 bis 24 Stunden beibehalten werden. Es ist anzumerken, dass nicht alle vier der vorstehenden Modi notwendigerweise in einem beliebigen bestimmten Fahrzeug umgesetzt werden würden und eine geringere Anzahl von Modi verwendet werden kann. Zum Beispiel können der KOL-3-Modus und der KOL-4-Modus, wie vorstehend beschrieben, zu einem einzelnen Modus kombiniert werden (d. h. eine Begrüßungsfunktion und ein Schnellstartmodus eines Anzeigesystems können zusammen gesteuert werden). Darüber hinaus sind die KOL-Modi Teilmengen voneinander, sodass, wenn KOL-4 eingeschaltet ist, dann KOL-1, KOL-2 und KOL-3 ebenfalls eingeschaltet sind, wenn KOL-3 eingeschaltet ist, dann KOL-1 und KOL-2 ebenfalls eingeschaltet sind, und wenn KOL-2 eingeschaltet ist, KOL-1 ebenfalls eingeschaltet ist. Mit anderen Worten kann ein höherer Modus bestimmte Verbraucher bei einer höheren Stromaufnahme anschalten, aber beliebige andere Verbraucher als die, die speziell für diesen Modus modifiziert wurden, arbeiten weiterhin so, wie in den niedrigeren Modi definiert.
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In Anbetracht der Nachteile bekannter Leistungsverwaltungsschemata wäre es wünschenswert, Schlüssel-Aus-Verbraucher auf eine Weise zu verwalten, die Batteriekapazität besser bewahrt, während die Zeitdauer, über die schnelle Hochfahrvorgänge erhalten werden können, verbessert wird.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt der Erfindung umfasst ein elektrisches System in einem Fahrzeug eine Fahrersteuerung, die auf einen Fahrer reagiert, zum Eintreten in einen Schlüssel-Ein-Zustand oder einen Schlüssel-Aus-Zustand. Ein Batterieverwaltungssystem (battery management system - BMS) und ein Fahrzeugsteuersystem sind dazu konfiguriert, elektrischen Strom während des Schlüssel-Aus-Zustands zuzuführen. Eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern ist jeweils konfigurierbar, um den elektrischen Strom, der von der Batterie während des Schlüssel-Aus-Zustands fließt, in Abhängigkeit von vorbestimmten Modi für Schlüssel-Aus-Verbraucher (Key-Off-Load - KOL) zu empfangen. Ein Fahrzeugpositionsgeber bestimmt einen geografischen Standort des Fahrzeugs. Eine Schlafzeitdatenbank zeichnet tägliche Schlüssel-Ein-Ereignisse und Schlüssel-Aus-Ereignisse gemäß Änderungen zwischen dem Schlüssel-Ein-Zustand und dem Schlüssel-Aus-Zustand auf, wobei jedes Schlüssel-Aus-Ereignis mit einem jeweiligen geografischen Standort von dem Fahrzeugpositionsgeber assoziiert ist. Ein Analysator identifiziert Schlüssel-Aus-Ereignisse, die eine sich wiederholende Zeitspanne und einen gemeinsamen geografischen Standort gemeinsam nutzen. Ein Zeitplaner schaltet eine zeitgesteuerte KOL-Sequenz gemäß den identifizierten Schlüssel-Aus-Ereignissen an.
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Ein Schlüssel-Ein- oder Schlüssel-Aus-Zustand, wie hierin verwendet, bezieht sich auf fahrzeugangeschaltete und -abgeschaltete Zustände, die nicht nur unter Verwendung eines physischen Schlüssels und einer physischen Verriegelung gesteuert werden, sondern auch unter Verwendung eines Drucktastenschalters, eines Tastenfelds, von Sprachbefehlen oder von drahtlosen Vorrichtungen, wie etwa eines Funkschlüssels oder eines Smartphones mit einer Phone-as-a-Key-(PaaK-)Anwendung, gesteuert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform einer elektrischen Architektur zum Verteilen von elektrischer Leistung und Multiplex-Kommunikationssignalen zeigt, in der KOL-Leistungsverwaltung umgesetzt ist.
- 2 ist ein Diagramm, das einen Status verschiedener elektrischer Verbraucher für unterschiedliche KOL-Modi zeigt.
- 3 zeigt einen Verlauf einer Fahrzeugnutzung für einen wiederkehrenden Wochentag und eine entsprechende Auswahl von KOL-Modi.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Filtern von Fahrzeugnutzungsdaten gemäß einem geografischen Standort zeigt.
- 5 ist ein Blockdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine beispielhafte Architektur für ein elektrisches System 10, das eine Speicherbatterie 11 aufweist, die mit einem Batterieüberwachungssystem (BMS) 12 verbunden ist. Das BMS 12 kann eine herkömmliche Komponente sein, die unter anderem einen Batteriestromfluss misst, der von der Batterie 11 zu den elektrischen Verbrauchern fließt. Wenn sie Teil eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb ist, kann die Niederspannungsspeicherbatterie 11 aus einem Hochspannungsbatteriepack 5 über einen DC/DC-Wandler 6 wiederaufgeladen werden. Wenn sie Teil eines Fahrzeugs mit Benzinantrieb oder eines Hybridfahrzeugs ist, kann die Speicherbatterie 11 kann durch eine Lichtmaschine 8 wiederaufgeladen werden, die durch eine Brennkraftmaschine 7 angetrieben wird.
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Ein Karosseriesteuermodul (body control module - BCM) 14 und ein BMS 12 sind beide in einem Busnetzwerk enthalten und kommunizieren über ein Busnetzwerk (das die Elektronikmodule innerhalb einer Gruppe 15 verbindet), wie etwa einen CAN-Bus. Das Busnetzwerk 15 ist mit einem Gateway 16 verbunden, das ferner mit zusätzlichen Busnetzwerken 17 und 18 verbunden ist, die unter Verwendung unterschiedlicher Protokolle betrieben werden können. Das Gateway 16 formatiert Nachrichten neu und leitet sie zwischen Netzwerken weiter, sodass Module in unterschiedlichen Busnetzwerken Kommunikationssignale austauschen können, wie auf dem Fachgebiet bekannt. Ein Leistungsbus 13 verteilt eine Ausgabe der Batterie 11 an verschiedene Module, einschließlich des BCM 14 und vieler anderer Module, einschließlich eines Satzes von Modulen 20-22, die durch das Busnetzwerk 15 (z. B. in demselben Busnetzwerk wie das BCM 14) miteinander verbunden sind oder in anderen Busnetzwerken 17 oder 18 sein könnten.
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Ein Modul 23 und ein Antriebsstrangsteuermodul (powertrain control module - PCM) 24 sind ebenfalls innerhalb des Busnetzwerks 15 verbunden. Eine Leistung für die Module 23 und 24 wird durch das BCM 14 als ein Teilnetz 25 gesteuert (z. B. wird ihre Leistung durch das BCM 14 als eine Einheit verwaltet). Wie hierin verwendet, ist ein Teilnetz eine Gruppe von Steuerungsmodulen, die gemeinsam einen Leistungsverwaltungsstatus nutzen, wie er durch das BCM 14 gesteuert wird. Beide Module 23 und 24 empfangen eine Versorgungsspannung direkt über den Leistungsbus 13, empfangen jedoch jeweils gemeinsam genutzte Steuersignale 26 vom BCM 14, um die Leistung für die Module 23 und 24 gleichzeitig anzuschalten oder abzuschalten. Obwohl sie als separate Verbindung gezeigt sind, würden die Steuersignale 26 typischerweise aus Multiplex-Nachrichten bestehen, die über das Busnetzwerk 15 gesendet werden. Steuernachrichten von dem BCM 14 können ferner Befehle beinhalten, die eine Leistungsabgabe an untergeordnete Komponenten eines Steuermoduls steuern, wie etwa Sensoren 27 und Aktoren 28, die Leistung durch das PCM 24 empfangen.
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In einem anderen Beispiel der Leistungsverwaltung ist das BCM 14 mit einem Relais 30 verbunden, das Leistung von dem Leistungsbus 13 empfängt und Leistung selektiv an ein Modul 31 überträgt. Das Relais 30 kann zum Beispiel aus einem Zündrelais bestehen. Das Modul 31 ist ferner mit dem Busnetzwerk 15 verbunden. Das Relais 30 kann durch eine direkte Signalverbindung mit dem BCM 14 oder alternativ über eine Multiplex-Nachricht gesteuert werden. Anstatt jedoch einen Schlafmodus aufzuweisen, wird das Modul 31 gemäß dem EIN/AUS-Zustand des Relais 30 entweder vollständig mit Leistung versorgt oder gar nicht mit Leistung versorgt. Andererseits werden die Module 23 und 24 im Teilnetz 25 jederzeit vom Leistungsbus 13 mit Leistung versorgt, rufen jedoch jeweils einen entsprechenden Modus mit reduzierter Leistung auf, wie etwa einen Schlafzustand. Das elektrische System 10 kann zusätzliche Teilnetze beinhalten, wie etwa ein Teilnetz 32, das ein Modul 33 aufweist, das in diesem Fall Leistung durch das BCM 14 empfängt. Dementsprechend beinhaltet das BCM 14 ein internes Relais zum selektiven Koppeln von Leistung an das Teilnetz 32.
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Die Busnetzwerke 17 und 18 können gleichermaßen verschiedene Steuerungsmodule beinhalten, die Leistung direkt von dem Leistungsbus 13 empfangen, wie gezeigt. Zusätzlich können Module vorhanden sein, wie etwa ein Modul 35, das nur durch ein anderes Modul (z. B. Modul 34) Leistung empfängt. Es ist möglich, dass das BCM 14 einen Modus mit reduzierter Leistung des Moduls 35 entweder direkt über Befehlssignale, die durch das Gateway 16 gesendet werden, oder über Befehle, die an das Modul 34 geliefert werden, steuern könnte, um zu steuern, ob Leistung durch das Modul 34 zu dem Modul 35 geleitet wird oder nicht. In einigen Ausführungsformen (z. B. in einem Fahrzeug mit elektrischem Antrieb) können beliebige hierin beschriebene Funktionen für das BCM 14 stattdessen durch das BMS 12 oder ein beliebiges anderes verfügbares elektronisches Modul zum Umsetzen einer Verbraucherverwaltung durchgeführt werden.
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2 weist eine Tabelle 36 auf, die ein Beispiel für den Status einiger hypothetischer Verbraucher gemäß ausgewählten KOL-Schlafmodi, in denen vier mögliche Zustände des elektrischen Systems bereitgestellt sind, zeigt. Ruhestromgrenzen sind für KOL-1 am niedrigsten und steigen für KOL-4 allmählich auf die höchsten an. Verbraucher, die als Module MODI, MOD2, MOD3 und MOD4 bezeichnet sind, können sich in einem Aus-Zustand ohne Leistung, einem Schlafzustand mit minimaler Leistung, einem Teilzustand mit nur einigen Funktionen, die vollständig mit Leistung versorgt sind, und einem Ein-Zustand mit voller Leistung befinden. Ein mit RELAY1 bezeichneter Relaisverbraucher kann entweder Aus oder Ein sein. In dem in 2 gezeigten willkürlichen Schema sind alle Verbraucher entweder Aus oder befinden sich im Schlafzustand, wenn der KOL-1-Modus aktiv ist. In einem KOL-2-Modus wird ein zusätzliches Modul in einen Schlafzustand angeschaltet und kann die Möglichkeit haben, teilweise noch weiter aufzuwachen, wenn es eine gewisse überwachte Bedingung erkennt. Ein nächster Aufwärtsschritt in einer Stromaufnahme wird durch einen KOL-3-Modus bereitgestellt, in dem einige Module in einen teilweise mit Leistung versorgten Zustand oder einen vollständig mit Leistung versorgten Zustand erhöht wurden, während andere in einem Schlafzustand oder Aus bleiben. In einem KOL-4-Modus ist RELAY1 eingeschaltet, während die Module MOD3 und MOD4 bei einer höheren Stromaufnahme angeschaltet sind (und während der Status anderer Module unverändert bleibt).
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Anstatt wie im Stand der Technik nur zu wählen, auf Grundlage der Zeitdauer, in der sich ein Fahrzeug in einer Schlüssel-Aus-Bedingung befunden hat, von einem KOL-Modus zu einem zunehmend tieferen KOL-Modus überzugehen, wählt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen Zeitpunkt eines Umschaltens zwischen KOL-Modi gemäß einem Nutzungsverlauf jedes bestimmten Fahrzeugs auf einer adaptiven Grundlage. Um Muster einer Fahrzeugnutzung zuverlässig vorherzusagen, wird der geparkte Standort des Fahrzeugs dazu eingesetzt, sicherzustellen, dass Verhaltensweisen, die zu dem Nutzungsverlauf führen, tatsächlich normale Routinen des Fahrzeugbenutzers widerspiegeln.
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Die verlaufsbasierte Steuerung des KOL-Modus kann vorzugsweise zusammen mit der dauerbasierten Steuerung verwendet werden, die auf Grundlage der Zeitdauer seit einem Schlüssel-Aus zunehmend strengere KOL-Modi auferlegt, was zwei wichtige Vorteile bereitstellt. Erstens kann auf Grundlage einer Vorhersage, dass das geparkte Fahrzeug eine Zeit lang nicht verwendet wird, früher in einen strengeren KOL-Modus eingetreten werden, wodurch Batterieladung weiter gespart wird. Zweitens kann in einen weniger strengen KOL-Modus eingetreten werden, wenn sich eine Zeit nähert, zu der das Fahrzeug wahrscheinlich gestartet wird, wodurch eine Reaktionsfähigkeit des Fahrzeugs auf den Benutzer verbessert wird und die Anschaltungszeiten (z. B. Hochfahrzeiten) verkürzt werden.
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3 ist ein Graph, der ein Beispiel für eine verlaufsbasierte Steuerung des KOL-Modus über sich wiederholende Zeiträume zeigt. Die Zeiträume für einen Vergleich können vorzugsweise aus getrennten Wochentagen bestehen. Darüber hinaus müssen die zu vergleichenden Schlaf-/Wachverlaufsdaten an demselben geografischen Standort gesammelt werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der gleiche Standort auf eine Region oder Zone, die groß genug ist, um einen Ort, wie etwa einen Parkplatz an einem Geschäftssitz, zu umfassen. Die Region kann unter Verwendung eines Satzes von geografischen Koordinaten innerhalb eines vorbestimmten Bereichs definiert werden, wobei alle Koordinaten innerhalb des Bereichs als ein gemeinsamer Standort betrachtet werden.
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In diesem Beispiel wird die Fahrzeugnutzung an vorherigen Montagen analysiert, um Fahrzeuganschaltungszeiten an zukünftigen Montagen vorherzusagen. Eine Kurve 40 zeigt Schlafzeiten und Wachzeiten des Fahrzeugs an einem ersten Montag, an dem das Fahrzeug während eines Intervalls 41 schlafend war (d. h. Schlüssel-Aus-Zustand), während eines Intervalls 42 wach war und während eines Intervalls 43 schlafend war. Das Intervall 42 kann sich zum Beispiel aus einem regelmäßigen morgendlichen Pendeln zu einem Arbeitsplatz ergeben. Das Fahrzeug war während Intervallen 44 und 46 wieder wach und während Intervallen 45 und 47 schlafend. Das Intervall 44 kann sich zum Beispiel aus einem regelmäßigen abendlichen Pendeln nach Hause ergeben.
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Eine Kurve 50 zeigt Schlafzeiten und Wachzeiten des Fahrzeugs an einem zweiten Montag, an dem das Fahrzeug während Intervallen 51 und 53 schlafend war und während Intervallen 52 und 48 wach war. Das Wachzeitintervall 52 stimmt ungefähr mit dem Wachzeitintervall 42 des vorherigen Montags überein und das Wachzeitintervall 48 stimmt ungefähr mit dem Wachzeitintervall 44 des vorhergehenden Montags überein. Eine Kurve 54 für einen dritten Montag zeigt, dass das Fahrzeug für mehrere Intervalle, einschließlich Intervallen 55 und 57, schlafend war und für mehrere Intervalle, einschließlich eines Intervalls 56, das ebenfalls ungefähr den Wachintervallen 42 und 52 von vorherigen Montagen entspricht, wach war.
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Auf Grundlage einer Analyse der Schlaf-/Wachverlaufszeiten zeigt eine Kurve 60 einen KOL-Plan, der den KOL-Modus steuert, um eine aggressivste Grenze für die Stromaufnahme während Zeiten bereitzustellen, in denen für das Fahrzeug vorhergesagt wird, dass es nicht verwendet wird, und weniger aggressive Grenzen während Zeiten bereitzustellen, in denen für das Fahrzeug vorhergesagt wird, dass es verwendet wird. Zum Beispiel wird in späten Nachtstunden und frühen Morgenstunden vor der durch die Intervalle 42, 52 und 56 gezeigten Fahrzeugaktivität ein aggressivster KOL-Modus (z. B. KOL-2-Modus) während eines Befehlsintervalls 61 übernommen. Eine Zeitspanne, während der eng zusammenhängende Wachintervalle 42, 52 und 56 auftreten, führt zu einem Befehlsintervall 62, in dem ein am wenigsten aggressiver KOL-Modus (z. B. KOL-4-Modus) übernommen wird. Um Variationen in der tatsächlichen Zeit, in der die Fahrzeugnutzung auftreten kann, zu berücksichtigen, wird das Befehlsintervall 62 über eine Anfangszeit 58 und eine Endzeit 59 der Zeitspanne, die die Intervalle 42, 52 und 56 enthält, hinaus um Pufferzeiträume 63 und 64 erweitert. Die Dauer der Pufferzeiträume 63 und 64 kann fest sein oder dynamisch gesteuert werden. Ein typischer fester Pufferzeitraum kann zum Beispiel etwa eine Stunde betragen. Wenn sie dynamisch gesteuert wird, kann die Dauer eines Pufferzeitraums proportional zu einer Verbreitung der Schlüssel-Ein-Ereignisse entsprechend der sich wiederholenden Zeitspanne sein. Die Verbreitung kann gemäß Faktoren wie etwa 1) der Größe des Datensatzes (z. B. des Satzes der letzten mehreren Ereignisse, wie etwa der Daten, die für die letzten 3 bis 5 Montage aufgezeichnet wurden), der zum Schätzen des Vorhandenseins einer sich wiederholenden Zeitspanne verwendet wurde, oder 2) einer statistischen Verteilung der Wachintervalle innerhalb der Zeitspanne zwischen der Anfangszeit 58 und der Endzeit 59 bestimmt werden.
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Der Plan der Kurve 60 beinhaltet ein Befehlsintervall 65, in dem der KOL-Modus zu der aggressivsten Grenze, seitdem das Fahrzeug während dieser sich wiederholenden Zeitspanne im Verlauf geparkt wurde, zurückkehrt. Die Schlaf-/Wachdaten für Montage zeigen jedoch eine Zeitspanne von einer Anfangszeit 66 bis zu einer Endzeit 67, die viele scheinbar zusammenhängende Wachintervalle beinhaltet. Daher wird ein Befehlsintervall 68 mit Pufferzeiträumen 69 und 73 geplant. Danach kehrt ein Befehlsintervall 72 zum aggressivsten KOL-Modus für den Rest des Montags und den Beginn des darauffolgenden Dienstags zurück. Somit kann in einen aggressiven KOL-Modus eingetreten werden, ohne darauf zu warten, dass die Standardzeit (z. B. 14 Stunden in einer Ruhezeitsequenz) abläuft.
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Ein Übergang zwischen vorhergesagten Schlafzeiten und Wachzeiten kann auch Schritte zwischen Zwischen-KOL-Modi beinhalten. Zum Beispiel stellt ein Befehlsintervall 70 (zwischen dem aggressivsten Befehlsintervall 65 und dem am wenigsten aggressiven Befehlsintervall 68) einen Zwischen-KOL-Modus (z. B. KOL-3-Modus) bereit. Das Befehlsintervall 70 kann zum Beispiel den anfänglichen Pufferzeitraum für das Befehlsintervall 68 in separate Pufferabschnitte 71 und 69 unterteilen. Somit kann, wenn eine statistische Analyse ein mittleres Konfidenzniveau der Fahrzeugnutzung zu einem bestimmten Zeitpunkt bereitstellt, aber nicht genug Konfidenz bereitstellt, um das höchste Niveau der Stromaufnahme zu rechtfertigen, ein Zwischen-KOL-Modus einen besseren Kompromiss zwischen Batterieeinsparungen und Startreaktionszeit bereitstellen.
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4 stellt einen Prozess zum Sammeln und Analysieren von Fahrzeugschlafdaten dar, um einen KOL-Plan zu erstellen. Der Prozess kann vorzugsweise in einer bordeigenen Fahrzeugsteuerung (wie etwa einem BCM oder einem BMS, das bereits an einer Steuerung des KOL-Modus beteiligt ist) durchgeführt werden oder kann außerhalb des Fahrzeugs durchgeführt werden. Schlafdaten (die Schlüssel-Ein- und Schlüssel-Aus-Zeiten und die geografischen Koordinaten oder andere Standortinformationen des Fahrzeugs beinhalten) werden in einen Standortsortierer 75 eingegeben. Die Standortdaten können aus GPS-Koordinaten bestehen und das Sortieren kann einen vorbestimmten Bereich berücksichtigen, über den sich GPS-Koordinaten auf einen gemeinsamen Standort beziehen. Schlafdaten, die sich auf einen Standort # 1 beziehen, werden entlang eines ersten Wegs analysiert, auf dem sich wiederholende Schlafzeitspannen in einem Analyseblock 76 entdeckt werden. Die Schlafzeitspanne(n) kann/können zum Beispiel unter Verwendung von Mustererkennung oder einer Engine für künstliche Intelligenz (KI) gefunden werden. Basierend auf der/den entdeckten sich wiederholenden Zeitspanne(n) werden geeignete Puffergröße(n) in einem Analyseblock 77 gefunden. Wenn Zwischen-KOL-Modi optional beinhaltet sind, dann wird/werden der/die KOL-Modus/Modi, der/die für jedes sich wiederholende Intervall verwendet werden soll(en), in einem Analyseblock 78 ausgewählt. Für Schlafdaten, die einem zweiten Standort (Standort # 2) entsprechen, wird der gleiche Prozess in Analyseblöcken 80, 81 und 82 durchgeführt.
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Immer wenn das Fahrzeug an einem anderen Ort als Standort # 1 oder Standort # 2 ausgeschaltet wird (d. h. an einem beliebigen Standort, für den ein Verlauf nicht verfügbar ist), wie etwa wenn der Benutzer nicht in der Stadt ist, gibt es keine geschätzten „Schlafzeitspannen“. Daher kehrt die BMS-Steuerung zu einem standardmäßigen Absenken von KOL-Niveaus zurück (z. B. eine Wartezeit von 14 Stunden oder länger, um Merkmale mit hohem KOL zu ermöglichen, gefolgt von KOL-Modi mit weiter reduzierten Stromstärken). Außerhalb der Stadt gibt es mehr Batterieentladung, reduzierte Batterielebensdauer und längere Startzeiten, es sei denn, es werden ausreichend Nutzungsdaten zusammengestellt, um eine aussagekräftige Verlaufsanalyse zu unterstützen.
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5 zeigt einen Abschnitt eines elektrischen Kraftfahrzeugsystems mit einem Steuersystem 85 mit einem BMS 86 und einem BCM 87 zum Überwachen und Steuern elektrischer Verbraucher, wie etwa Modulen 88 und 89 und eines Relais 90. Jeder Verbraucher ist konfigurierbar, um elektrischen Strom von der Batterie während des Schlüssel-Aus-Zustands in Abhängigkeit von vorbestimmten Modi für Schlüssel-Aus-Verbraucher (KOL), die durch das BMS 86 und/oder das BCM 87 forciert werden, zu empfangen. In Abhängigkeit von dem KOL-Modus können die Module 88 und 89 über Befehlsnachrichten über einen Bus 96 angewiesen werden, einen Schlafzustand, einen Einschaltzustand oder einen Ausschaltzustand anzunehmen. Die Module 88 und 89 können über den Bus 96 den Steuerungen Leistungsstatusmeldungen zurückgeben.
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Ein Fahrzeugpositionsgeber, um einen geografischen Standort des Fahrzeugs zu bestimmen, kann aus einem GPS-Empfänger 91 bestehen, wie er üblicherweise in Kraftfahrzeugen verfügbar ist. Eine KOL-Steuerung 92 kann in das BMS 86 und/oder das BCM 87 integriert sein oder kann sich in einem eigenständigen Modul oder einem anderen elektronischen Modul in dem Fahrzeug befinden. Die GPS-Koordinaten werden einer Schlafzeitdatenbank 93 in der Steuerung 92 bereitgestellt. Die Datenbank 93 speichert Schlüssel-Aus-Zeiten, Schlüssel-Ein-Zeiten und eine Standortkennung (z. B. Zuhause oder Arbeitsplatz) oder geografische Koordinaten (z. B. Breitengrad und Längengrad), die mit jedem Schlüssel-Aus-Ereignis assoziiert sind. Somit zeichnet jedes Ereignis eine Zeitspanne und einen Standort jedes Mal auf, wenn das Fahrzeug geparkt und ausgeschaltet wird. Ein Analysator 94 empfängt die Ereignisdaten von der Datenbank 93, um ein wiederholtes Tagesmuster zu erkennen. Auf Grundlage des erkannten Musters fügt ein KOL-Planer 95 Pufferzeiträume hinzu, wählt Zwischen-KOL-Modi (falls vorhanden) aus und setzt dann eine Sequenz von KOL-Modus-Befehlen um, wann immer das Fahrzeug tatsächlich während einer vorhergesagten Zeitspanne geparkt ist.
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In einigen Ausführungsformen können Informationen in Bezug auf den KOL-Status an einen Fahrzeugbenutzer übertragen werden. Wenn ein Fahrzeug in den Schlafmodus eintritt (z. B. die Zündung ist ausgeschaltet und das Getriebe ist auf PARKEN geschaltet), werden die geplanten KOL-Modusanpassungsinformationen (z. B. Zeitpunkte, zu denen das Fahrzeug in den KOL-2-Modus eintreten wird und dann den KOL-2-Modus verlassen wird und während dieses Zeitraums kein schnelles Hochfahren des Bildschirms oder keine Annäherungserkennung mehr durchführen wird) bestimmt und können zur gemeinsamen Nutzung verfügbar gemacht werden. Die Informationen können einer entfernten Vorrichtung eines Benutzers (wie etwa einem Smartphone oder Tablet) über eine Cloud-Verbindung oder eine andere drahtlose Verbindung bereitgestellt werden. Die Informationen können auch auf einem Fahrzeugbedienfeld angezeigt werden. Daher wird der Benutzer nicht durch beliebige Verzögerungen (z. B. langsames Hochfahren eines Bildschirms) oder deaktivierte Merkmale (z. B. keine Erkennung einer Annäherung, die zu einer Begrüßungsfunktion führt) überrascht, wenn er zu einer Zeit zu dem Fahrzeug zurückkehrt, die sich von den Zeiten unterscheidet, die aus dem vorherigen Fahrzeugbetrieb gelernt wurden.
