DE102022115358A1

DE102022115358A1 - Verfahren zum Energiemanagement und Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE102022115358A1
Application number: DE102022115358.4A
Authority: DE
Inventors: Serge Volodarski; Simon Brandl
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2023-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Energiemanagement einer ersten Gruppe (G1) von mehreren ersten Kraftfahrzeugen (K1, K2, K3), wobei mindestens ein einen Energieverbrauch beeinflussender Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) eines jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs (K1, K2, K3) der mehreren ersten Kraftfahrzeuge (K1, K2, K3) der ersten Gruppe (G1) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ziel (Z1, Z2, Z3) durch eine Steuereinrichtung (12) unter Verwendung einer künstlichen Intelligenz (14) gesteuert wird. Dabei wird die erste Gruppe (G1) gemäß einem vorgegebenen ersten Gruppenparameter (A1, A2, A3) definiert und das vorgegebene Ziel (Z1, Z2, Z3) als mindestens ein erstes Gruppenziel (Z1, Z2, Z3) in Abhängigkeit von dem der ersten Gruppe (G1) zugeordneten Gruppenparameter (A1, A2, A3) festgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Energiemanagement einer ersten Gruppe von mehreren ersten Kraftfahrzeugen, wobei mindestens ein einen Energieverbrauch beeinflussender Betriebsparameter eines jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs der mehreren ersten Kraftfahrzeuge der ersten Gruppe in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ziel durch eine Steuereinrichtung unter Verwendung einer künstlichen Intelligenz gesteuert wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung.
Üblicherweise hängt die Ladeleistung, mit welcher ein Elektrofahrzeug an einer Ladesäule geladen werden kann, unter anderem von der genutzten Ladesäule, dem on-Board-Lader des Elektrofahrzeugs, der Traktionsbatterie, dem Füllstand der Fahrzeugbatterie, das heißt dem aktuellen Ladezustand der Fahrzeugbatterie, und der Temperatur des Akkus, das heißt der Fahrzeugbatterie, ab. Des Weiteren ist auch die Leistung eines Fahrzeugs an die jeweilige Bauart des Gesamtfahrzeugs geknüpft. Wenn beispielsweise zu viele Fahrzeuge gleichzeitig laden, kann dies zum Problem des Netzbetreibers werden, da dieser gegebenenfalls allen Kunden die geforderte Ladeleistung nicht zur Verfügung stellen kann.
Die DE 10 2013 217 740 A1 beschreibt ein System zum Laden eines Elektrofahrzeugs, wobei ermöglicht werden soll, die Belastung einer Phase des Energieversorgungsnetzes automatisch zu reduzieren, wenn diese durch das Laden einer Vielzahl von Elektrofahrzeugen überlastet wird. Dazu ist vorgesehen, dass das System eine Abstimmung des Ladevorgangs zwischen den einzelnen Elektrofahrzeugen ermöglicht.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2020 203 199 A1 ein Verfahren und ein entsprechendes System zum Verteilen einer Last in einem elektrischen Netz. Die dabei verwendete Optimierung kann von einer beliebigen möglichen Optimierungstechnik, wie lineare Programmierung, dynamische Programmierung, stochastische dynamische Programmierung oder KI-Techniken wie etwa Verstärkungslernen implementiert werden.
Nichtsdestoweniger ist es weiterhin generell wünschenswert, Fahrzeuge situationsangepasst oder allgemein möglichst energieeffizient zu betreiben, ohne dabei den Komfort der Fahrer beziehungsweise Nutzer zu stark zu beeinträchtigen. Energieeffizienz und Umweltaspekte rücken dabei immer weiter in den Vordergrund. Wünschenswert wäre daher ein möglichst situationsangepasster und energieeffizienter Betrieb von Fahrzeugen, insbesondere auch unabhängig von einer aktuellen Netzauslastung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Steuereinrichtung bereitzustellen, die es erlauben, Betriebsparameter von Fahrzeugen zur Bereitstellung eines möglichst flexibel anpassbaren Energieressourcenmanagements zu steuern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figur.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Energiemanagement einer ersten Gruppe von mehreren ersten Kraftfahrzeugen wird mindestens ein einen Energieverbrauch beeinflussender Betriebsparameter eines jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs der mehreren ersten Kraftfahrzeuge der ersten Gruppe in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ziel durch eine Steuereinrichtung unter Verwendung einer künstlichen Intelligenz gesteuert. Dabei wird die erste Gruppe gemäß einem vorgegebenen ersten Gruppenparameter definiert und das vorgegebene Ziel wird als mindestens ein erstes Gruppenziel in Abhängigkeit von dem der ersten Gruppe zugeordneten Gruppenparameter festgelegt.
Für jede Fahrzeuggruppe, die auch als Fahrzeugflotte bezeichnet werden kann, können somit vorteilhafterweise individuelle Gruppenziele festgelegt werden. Damit besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, Fahrzeuggruppen unter unterschiedlichen Aspekten in ihrem Betrieb zu optimieren. Dies bietet deutlich mehr Flexibilität und eine deutlich situationsangepasstere Steuerungsmöglichkeit des Betriebs der Kraftfahrzeuge.
Einen den Energieverbrauch beeinflussender Betriebsparameter kann sich dabei sowohl auf den Bezug von Energie bei einem Ladevorgang beziehen als auch auf den Verbrauch von Energie durch das Kraftfahrzeug während der Fahrt. Bei den Kraftfahrzeugen kann es sich dabei um Elektrofahrzeuge handeln, aber auch um verbrennungsmotorisch betriebene Kraftfahrzeuge. Im Falle eines Elektrofahrzeugs weist ein solches Fahrzeug eine Batterie, z.b. eine Hochvoltbatterie auf, welche durch eine externe Energiequelle geladen werden kann, zum Beispiel an einer Ladesäule. Ist eines oder mehrere der ersten Kraftfahrzeuge also als Elektrofahrzeug oder auch als Hybridfahrzeug ausgebildet, so kann entsprechend unter der Steuerung des Betriebsparameters auch ein Parameter verstanden werden, der den Ladevorgang zum elektrischen Laden des Energiespeichers des Elektro- oder Hybridfahrzeugs beeinflusst. Bei rein verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen dagegen bezieht sich der Betriebsparameter dann vorzugsweise auf einen Parameter, welcher den Energieverbrauch des Fahrzeugs während der Fahrt beeinflusst, wie später noch näher erläutert wird. Damit ist das Verfahren vorteilhafterweise nicht nur für Elektrofahrzeuge einsetzbar, sondern kann den Energieverbrauch einer Fahrzeuggruppe auch unter Berücksichtigung von verbrennungsmotorisch betriebenen Kraftfahrzeugen optimieren.
Dabei ist es zudem sehr vorteilhaft, dass die Steuereinrichtung eine künstliche Intelligenz aufweist beziehungsweise eine solche zur Steuerung des jeweiligen Betriebsparameters verwendet. Durch die Verwendung einer künstlichen Intelligenz lassen sich Optimierungsaufgaben einfach lösen, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, und zudem können hierbei vielzählige Eingangsdaten, z.B. in Form von Big Data, Berücksichtigung finden, wie diese später noch näher erläutert werden. Außerdem kann durch eine künstliche Intelligenz auch ein lernendes Verfahren umgesetzt sein, sodass die Steuerstrategie zur Einhaltung des vorgegebenen Gruppenziels durch Steuerung der Betriebsparameter im Laufe der Zeit anpassbar und optimierbar ist.
Die Steuereinrichtung ist dabei bevorzugt als eine kraftfahrzeugexterne, zentrale Steuereinrichtung ausgebildet. Jedes der ersten Kraftfahrzeuge kann dabei zudem eine eigene Steuereinheit aufweisen, die mit der zentralen Steuereinrichtung kommunizieren kann, z.B. über Funk. Durch Kommunikation der Steuereinrichtung mit den einzelnen Steuereinheiten der betreffenden ersten Kraftfahrzeuge kann die Steuereinrichtung die entsprechenden Steuerbefehle zur Steuerung der Betriebsparameter der jeweiligen ersten Kraftfahrzeuge an diese übermitteln. Auch kann die Steuereinrichtung aktuelle Werte von Betriebsparametern der ersten Kraftfahrzeuge empfangen, oder auch andere Daten, die bei der Steuerung berücksichtig werden können. Durch die Steuerung der jeweiligen Betriebsparameter, die wiederum einen Energieverbrauch der jeweiligen Kraftfahrzeuge beeinflussen, kann wiederum der Energieverbrauch der gesamten ersten Fahrzeuggruppe beeinflusst werden, wodurch ein Energiemanagement bereitgestellt ist.
Ein Fahrzeuggruppe, wie vorliegend die erste Gruppe, kann zum Beispiel dadurch bereitgestellt sein, dass die dieser ersten Gruppe zugeordneten Kraftfahrzeuge gerade zum elektrischen Laden an ein Stromnetz angeschlossen sind. Eine Fahrzeuggruppe kann aber auch auf vielfältige andere Weise definiert sein. Die Gruppe definiert sozusagen den Aspekt, unter welchem die mehreren Kraftfahrzeuge zu einer Gruppe zusammengeschlossen werden. Die Gruppe kann z.B. alle Fahrzeuge umfassen, die sich in einem definierten räumlichen Gebiet befinden oder zu einer bestimmten Organisation gehören, wie die später näher erläutert wirdd.
Die Gruppe kann auch durch einen Gruppeninitialisator initialisiert werden, der auch als Einheitenverantwortlicher bezeichnet werden kann.
Die Steuereinrichtung kann dann entsprechend nicht nur die erste Gruppe steuern, sondern insbesondere auch mehrere verschiedene Fahrzeuggruppen, mit jeweils mehreren Kraftfahrzeugen. Dabei kann ein Kraftfahrzeug auch Teil zweier verschiedener Gruppen sein. Die Beispiele und weiteren Ausgestaltungen, die vorliegend exemplarisch in Bezug auf die erste Gruppe von mehreren ersten Kraftfahrzeugen erläutert werden, sollen dabei ganz analog auch für jede weitere definierte Fahrzeuggruppe gelten.
Zu einer Gruppe können im Allgemeinen nicht nur Kraftfahrzeuge gehören, sondern auch andere energieverbrauchende Einheiten, z.B. Haushalte bzw. Häuser oder Ähnliches. Auch deren Energieverbrauch, der zwar nicht durch die Steuereinrichtung steuerbar sein muss, kann bei der Steuerung der Betriebsparameter zum Erreichen des Gruppenziels berücksichtigt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung definiert der Gruppenparameter eine Zugehörigkeit der ersten Kraftfahrzeuge zu einem geografischen Gebiet oder einem Unternehmen oder einer Organisation oder einem Verein, oder einer Privatperson oder Personengruppe, oder einem politisch räumlichen Zusammenschluss, insbesondere einem Länderzusammenschluss und/oder einem Land und/oder einer Region und/oder einer Stadt, oder einem Energieversorger oder Netzbetreiber. Damit sind vielfältige Möglichkeiten gegeben, um Fahrzeuggruppen zu definieren und jeweilige Gruppenziele individuell für jede Gruppe festzulegen.
Beispielsweise können alle Fahrzeuggruppe, welche sich innerhalb eines definierten geografischen Gebiets befinden, als erste Fahrzeuge der ersten Gruppe zugehörig definiert werden. Dies ermöglicht es, für diese ersten Fahrzeuge in diesem bestimmen geografischen Gebiet ein bestimmtes Gruppenziel festzulegen. Handelt es sich bei dem geografischen Gebiet zum Beispiel um ein Naturschutzgebiet, so können für die ersten Kraftfahrzeuge spezielle Vorgaben bezüglich der CO₂-Emission, maximaler erlaubter Beschleunigungswerte oder ähnliches festgelegt werden. Weitere Beispiele für Gruppenziele und Betriebsparameter werden später noch näher erläutert. Auch politisch räumliche Zusammenschlüsse, wie zum Beispiel Länder oder Bundesländer oder bestimmte Regionen oder Bezirke oder auch Städte können ihre eigenen Gruppenziele festlegen. Die Kraftfahrzeuge, die sich dann in dem entsprechenden Gebiet dieses politisch-räumlichen Zusammenschlusses bewegen, können entsprechend einer solchen Gruppe zugeordnet und im Hinblick auf die Erfüllung des für diese Gruppe festgelegten Gruppenziels betrieben werden. Beispielsweise können so auch bestimmte Vorgaben bezüglich des CO₂-Ausstoßes in manchen Städten gemacht werden, oder die maximal erlaubte Geschwindigkeit limitiert werden oder ähnliches. Dies ermöglicht es beispielsweise auch, Gruppenziele, wie zum Beispiel betreffend den CO₂-Ausstoß, für eine bestimmte Fahrzeuggruppe dynamisch nachzuregeln, um beispielsweise neue Gesetzesanforderungen zu erfüllen. Durch die Steuereinrichtung gesteuert kann somit der Betrieb der betreffenden Kraftfahrzeuge einer solchen Gruppe, für welche ein solches Gruppenziel definiert ist, nur noch eingeschränkt erlaubt sein. Die Einschränkungen können jedoch nur für manche der Fahrzeuge der Gruppe gelten oder auch unterschiedlich für die jeweiligen Kraftfahrzeuge ausfallen, wie dies später näher erläutert wird. Somit können auch Gebiete gemäß einer gemeinsamen geltenden Gesetzgebung definiert sein, die gleichzeitig auch ein Gruppenziel festlegen kann, und eine entsprechende Gruppe kann eine Zugehörigkeit zu einem solchen Gesetzes-Geltungsbereich definieren. Der Betriebsparameter der Kraftfahrzeuge dieser Gruppe kann dann entsprechend so gesteuert werden, dass die Gesetzesanforderungen als Gruppenziel eingehalten werden, die für dieses spezielle Gebiet gelten. Fährt ein Kraftfahrzeug von einem definierten Gebiet, zum Beispiel mit einer bestimmten Gesetzgebung oder einem Geberit, welches einen politisch-räumlichen Zusammenschluss definiert, oder einem anderweitig definierten geografischen Gebiet in ein anderes Gebiet, welches einer anderen Gruppe zugeordnet ist, so kann das betreffende Kraftfahrzeug auch entsprechend die Gruppenzugehörigkeit wechseln. Dann wird das Kraftfahrzeug entsprechend dem für die neue Gruppe geltenden Gruppenziel betrieben beziehungsweise dessen Betriebsparameter in Abhängigkeit von dem neuen Gruppenziel gesteuert. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine dynamische Regelung der Lade- und/oder Fahrzeugleistung für jedes einzelne Fahrzeug zum Einhalten von Flottenzielen beziehungsweise Gruppenzielen. Auch Unternehmen oder Organisationen beziehungsweise Vereine oder sogar Privatpersonen oder Personengruppen können eine solche Gruppe initialisieren. Bei dem Unternehmen kann es sich zum Beispiel um ein Einkaufsgeschäft handeln, welches zum Beispiel auch ein Gruppenziel für die Gruppe der auf dem Kundenparkplatz parkenden Kraftfahrzeuge festlegt. Für auf dem Kundenparkplatz vorhandene Lademöglichkeiten können dann zum Beispiel Einschränkungen bezüglich der maximalen Ladeleistung gemacht werden. Bei der Privatperson oder Personengruppe kann es sich zum Beispiel auch um eine Familie oder einen Haushalt handeln. Die Kraftfahrzeuge, die dieser Familie zugeordnet sind, bilden entsprechend eine Gruppe. Für diese Gruppe können ebenfalls individuelle Gruppenziele festgelegt werden. So kann zum Beispiel ein Laden an einem Hausstromnetz an die Energieerzeugung des Hauses, zum Beispiel mittels einer Photovoltaikanlage, angepasst ausgeführt werden oder Eltern können Limitierungen bezüglich des maximal erlaubten Energiebezugs durch das Kraftfahrzeug oder auch Beschränkungen für maximale Beschleunigung oder ähnliches für ihre Kinder festlegen. Folglich kann es also verschiedene Gruppeninitialisatoren geben, die Gruppen erzeugen können. Diese können die Gruppenziele beispielsweise jeweils auch selbst festlegen.
Die Gruppenziele können zum Beispiel auch hierarchisch geordnet sein, sodass individuelle Gruppenziele, die zum Beispiel von Privatpersonen oder Unternehmen festgelegt werden, konform mit übergeordneten Gruppenzielen, die zum Beispiel durch eine geltende Gesetzgebung festgelegt sind, oder diesen im Falle eines Wiederspruchs untergeordnet sind. Für die jeweiligen Gruppenziele, insbesondere einer gleichen Gruppe oder auch verschiedener Gruppen, kann also auch eine vorbestimmte Hierarchie festgelegt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt das mindestens eine erste Gruppenziel mindestens eines der folgenden dar: Eine Optimierung einer Netzauslastung eines Stromnetzes oder eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich der Netzauslastung, eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich eines Strombezugs aus einem Stromnetz, insbesondere in Bezug auf eine bezogene Energiemenge oder auf eine Uhrzeit oder auf eine Stromart, eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich eines CO₂-Ausstoßes, insbesondere während der Fahrt und eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich eines mittleren Energieverbrauchs, insbesondere Gesamtenergieverbrauchs oder elektrischen Energieverbrauchs, insbesondere während der Fahrt. Zum einen kann also der Betrieb der Kraftfahrzeuge zur Optimierung einer Netzauslastung gesteuert werden. Hierdurch lässt sich vermeiden, dass ein Stromnetz überlastet wird, wenn zu viele Fahrzeuge gleichzeitig laden möchten. Es gibt aber noch anderweitige Steuermöglichkeiten der Steuerung des Ladevorgangs beziehungsweise zur Definition von Gruppenzielen. Beispielsweise können auch Vorgaben bezüglich der maximal von einem Kraftfahrzeug aus dem Stromnetz beim Ladevorgang zu beziehenden Energiemenge gemacht werden, zum Beispiel bezogen auf ein bestimmtes Zeitintervall oder dem Gesamtladevorgang. Auch können Vorgaben bezüglich der Uhrzeit gemacht werden, zu welcher geladen werden darf. Ebenso können Vorgaben bezüglich der Stromart, zum Beispiel aus regenerativer Energie oder nicht-regenerativer Energie oder ähnliches gemacht werden. Besonders vorteilhaft ist es zudem, das Vorgaben bezüglich eines CO₂-Ausstoßes gemacht werden können. Somit können vorteilhafter Weise die Kraftfahrzeuge so gesteuert werden, dass solche Vorgaben bezüglich des CO₂-Ausstoßes eingehalten werden. Solche Vorgaben können auch situationsangepasst und flexibel geändert werden, zum Beispiel je nach lokaler Luftqualität oder Region, zum Beispiel Naturschutzgebiet oder ähnlichem. Weiterhin können nun vorteilhafterweise auch Vorgaben bezüglich eines Gesamtenergieverbrauchs oder zumindest des Energieverbrauchs der elektrischen Energie während der Fahrt gemacht werden. Dies erlaubt einen situationsangepassten und Energieeffizienten Betrieb einer Fahrzeuggruppe. Gerade bei Energieknappheit ist es beispielsweise so möglich, den Energieverbrauch durch Kraftfahrzeuge allgemein zu deckeln.
Entsprechend stellt es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn der mindestens eine Betriebsparameter einen Energieverbrauch des jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs während der Fahrt beeinflusst. Somit kann der Betrieb von Kraftfahrzeugen nicht nur beim Laden gesteuert werden, sondern die Kraftfahrzeuge können auch hinsichtlich ihres Betriebs während der Fahrt geeignet beeinflusst werden, um entsprechende Gruppenziele zu erreichen. Dadurch sind deutlich mehr Optimierungsmöglichkeiten gegeben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als der mindestens eine Betriebsparameter mindestens einer der folgenden gesteuert: Ein Ladeparameter, insbesondere eine maximale oder durchschnittliche Ladeleistung, eine Ladedauer oder maximal ladbare Energiemenge, einen sich auf einen von einem Ladevorgang verschiedenen Betriebszustand beziehender Betriebsparameter, eine maximale während der Fahrt abrufbare Beschleunigung oder Leistung, eine maximale Geschwindigkeit und ein Aktivierungszustand oder eine Leistungsstufe mindestens eines Verbrauchers des jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines von einem Motor verschiedenen Verbrauchers. Der Ladeparameter bezieht sich dabei auf ein elektrisches Laden eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs. Das Laden kann dabei an einer öffentlichen Ladestation erfolgen oder aber auch an einem privaten Hausanschluss oder einer privaten Wallbox. Gerade die Steuerung der Ladeleistung ist dabei sehr vorteilhaft, da typischerweise eine hohe Ladeleistung auch immer mit erhöhten Energieverlusten einhergeht. Damit kann durch die Steuerung der Ladeleistung Energie gespart werden. Nichtsdestoweniger können zum Beispiel auch Ladedauer oder die maximal ladbare Energiemenge limitiert werden und entsprechend gesteuert werden.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, gerade einen sich auf einen von einem Ladevorgang verschiedenen Betriebszustand beziehenden Betriebsparameter zu steuern, wie beispielsweise die abrufbare Beschleunigung oder Leistung oder auch die maximale Geschwindigkeit. Hierdurch kann ebenfalls der Energieverbrauch während der Fahrt limitiert werden, um zum Beispiel geeignete Gruppenziele zu erreichen und zum Beispiel den CO₂ im Allgemeinen zu reduzieren. Derartige Maßnahmen sind dabei nicht nur für Elektrofahrzeuge sondern entsprechend auch für verbrennungsmotorisch betriebene Fahrzeuge umsetzbar. Auch können andere Verbraucher einer Kraftfahrzeugs, das heißt neben dem Motor, hinsichtlich ihres Betriebs oder Aktivierungszustands gesteuert werden. Um zum Beispiel Energie zu sparen, kann auch eine Klimaanlage des Kraftfahrzeug deaktiviert werden oder in ihrer Leistungsfähigkeit reduziert werden, oder die Möglichkeit der Standklimatisierung des Kraftfahrzeugs kann eingeschränkt oder deaktiviert werden, oder ähnliches.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuereinrichtung den mindestens einen Betriebsparameter zur Erreichung des mindestens einen Gruppenziels in Abhängigkeit von mindestens einem Prioritätsparameter, wobei der Betriebsparameter eines bestimmten ersten Kraftfahrzeugs, welches gemäß dem Prioritätsparameter eine höhere Priorität hat als ein weiteres Kraftfahrzeug der ersten Kraftfahrzeuge, derart gesteuert wird, dass der Betrieb des bestimmten ersten Kraftfahrzeugs keiner Beschränkung oder einer geringeren Beschränkung unterliegt als der des weiteren ersten Kraftfahrzeugs. Der Betriebsparameter kann also den einzelnen Kraftfahrzeugen eine jeweilige Priorität, zum Beispiel aus mehreren vorbestimmten Prioritätsklassen, zuordnen. Der Betrieb der Kraftfahrzeuge muss also zur Erreichung eines bestimmten Gruppenziels nicht für alle Kraftfahrzeuge der gleichen Gruppe gleich gesteuert werden. Limitierungen, die vorgenommen werden, um ein bestimmtes Gruppenziel zu erreichen, müssen damit nicht für alle Kraftfahrzeuge der gleichen Gruppe in gleicher Weise gelten. Somit können individuelle Unterschiede zwischen den Kraftfahrzeugen ebenfalls vorteilhafterweise berücksichtigt werden. Einzelne Individuen können dabei zum Beispiel beim Laden eine höhere Leistung abrufen, um z.B. einen Schnellladevorgang durchzuführen, während die Leistung der anderen Kraftfahrzeuge der gleichen Gruppe beim Laden um den entsprechenden Wert reduziert wird, um in Summe ein gewisses Gesamtleistungsziel als Gruppenziel zu erreichen oder zu gewährleisten. Welche Kraftfahrzeuge dann entsprechend mit einer höheren Ladeleistung geladen werden dürfen und welche nicht, kann gemäß dem Prioritätsparameter festgelegt werden.
In diesem Prioritätsparameter können wiederum verschiedenste andere Daten einfließen. Beispielsweise können Rettungsfahrzeuge oder Einsatzfahrzeuge, Krankenwagen, Löschfahrzeuge der Feuerwehr oder ähnliches höher priorisiert sein als andere Kraftfahrzeuge. Auch kann dies davon abhängen, ob sich diese Einsatzfahrzeuge gerade im Einsatz befinden oder nicht. Ein Fahrer, der gleich einen Termin hat, kann bei der Durchführung eines Ladevorgangs priorisiert gegenüber anderen Kraftfahrzeugen von Fahrern behandelt werden, die keinen Termin haben oder anderweitige eilige Verpflichtungen. Denkbar ist es auch, höhere Prioritäten käuflich zu erwerben oder eine Ausgleichszahlung oder andere Vergütung zu erhalten, wenn man zum Beispiel beim Laden eine geringere Ladeleistung zu Gunsten eines anderen Fahrzeugs in Kauf nehmen muss. Benutzer von Kraftfahrzeugen können zum Beispiel auch Benutzerprofile oder persönliche Kalender mit ihrem Termin als Eingangsdaten für die Steuereinrichtung hinterlegen, sodass all diese Informationen von der Steuereinrichtung verwendet und zur Optimierung herangezogen werden können. Dies ermöglicht es, eine Steuerstrategie beim Steuern des mindestens einen Betriebsparameters zu entwickeln und umzusetzen, um das Gruppenziel zu erreichen und dabei gleichzeitig die Kompromisse für die jeweiligen Benutzer möglichst gering zu halten. Insbesondere können nicht nur die genannten Daten Berücksichtigung finden, sondern noch vielzählige weitere Daten in Form von Big Data, zum Beispiel Wetterdaten, Umgebungsdaten, Verkehrsinformationen, Versicherungsdaten der Benutzer, geographische Daten, Kartendaten, Daten aus diversen Informationsdiensten, Infrastrukturdaten, Ladestationsdaten, Stromnetzdaten, und so weiter.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung legt die Steuereinrichtung den mindestens einen Prioritätsparameter für jedes erste Kraftfahrzeug der ersten Gruppe initial fest und/oder ermittelt diesen in Abhängigkeit von aktuellen Daten und/oder aktualisiert diesen wiederholt. Der Prioritätsparameter kann also zumindest initial einmal auf einen bestimmten Wert festgelegt werden. Diese Festlegung kann auch in Abhängigkeit der bereits beschriebenen Daten erfolgen. Damit wird also jedem ersten Kraftfahrzeug eine initiale Priorität zugeordnet. Diese kann unveränderbar bleiben, oder, so wie dies bevorzugt ist, auch veränderbar sein. Eine Veränderung kann zum Beispiel situationsabhängig erfolgen. Ein Rettungsfahrzeug kann im Einsatz eine höherer Priorität aufweisen als wenn sich dieses nicht im Einsatz befindet. Das Fahrzeug eines Benutzers kann eine höhere Priorität aufweisen, wenn der Benutzer in Kürze einen dringenden Termin hat, als andernfalls. Auch kann der Prioritätsparameter beispielsweise auf Anfrage der entsprechenden Benutzer angepasst oder verändert werden. Somit kann die Steuereinrichtung überprüfen, ob solche Anfragen vorliegen und ob diese im Rahmen der Erreichung des Gruppenziels bewilligbar sind und falls ja kann eine, z.B. temporäre, Anpassung des Prioritätsparameters erfolgen. Damit ist eine besonders gute Situationsanpassung bereitgestellt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuereinrichtung für den Fall, dass mindestens eine zweite Gruppe mit mehreren zweiten Kraftfahrzeugen und mindestens einem zweiten Gruppenziel definiert ist, den mindestens einen den Energieverbrauch beeinflussenden Betriebsparameter des jeweiligen zweiten Kraftfahrzeugs der zweiten Gruppe in Abhängigkeit von dem für die zweite Gruppe festgelegten mindestens einen zweiten Gruppenziel. Das zweite Gruppenziel kann dabei gleich dem ersten Gruppenziel sein oder auch vom ersten Gruppenziel verschieden sein. Insbesondere können das erste und das zweite Gruppenziel bei Bedarf unabhängig voneinander festgelegt werden. Somit kann für unterschiedliche Fahrzeuggruppen vorteilhafterweise ein unterschiedliches Gruppenziel festgelegt werden. Ein Kraftfahrzeug kann dabei auch Teil von zwei Gruppen sein, wie bereits erwähnt. Das heißt, dass eines der zweiten Kraftfahrzeuge zum Beispiel auch gleichzeitig eines der ersten Kraftfahrzeuge darstellen kann. Sofern die Gruppenziele nicht oder zumindest zeitweise nicht miteinander vereinbar sind, können ihnen ebenfalls entsprechende Prioritäten zugeordnet sein. Dann kann die Steuerung des Betriebsparameters dergestalt erfolgen, dass das höher priorisierte Gruppenziel erreicht wird, aber das niedriger priorisierte Gruppenziel nicht notwendigerweise erreicht werden muss.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Betriebsparameter der ersten und zweiten Kraftfahrzeuge durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem der ersten und zweiten Gruppe gemeinsam zugeordneten, übergeordneten Gruppenziel gesteuert. Somit können Energieressourcen sowohl lokal als auch global und gruppenübergreifend gemanagt werden. So, wie die Kraftfahrzeuge einer gleichen Gruppe zum Erreichen eines bestimmten Gruppenziels gesteuert werden können, so können auch verschiedene Gruppen untereinander gesteuert werden, um ein korrespondierendes, übergeordnetes Gruppenziel zu erreichen. Dabei kann das übergeordnete Gruppenziel beispielsweise eine höhere Priorität aufweisen als die den einzelnen Gruppen jeweils zugeordneten Gruppenziele. Auch eine umgekehrte Priorisierung ist denkbar. Außerdem können dann wiederum den Gruppen, analog wie zu den Fahrzeugen einer gemeinsamen Gruppe beschrieben, ebenfalls Prioritäten, z.B. in Form zweiter Prioritätsparameter, zugeordnet werden und die Gruppen können untereinander zur Erreichung des übergeordneten Ziels gemäß ihren Prioritäten gesteuert werden.
Somit sind vorteilhafterweise vielzählige Optimierungsmöglichkeiten bereitgestellt. Energieressourcen lassen sich damit besonders vorteilhaft, situationsangepasst und flexibel managen. Zudem können Energieeinsparungen sehr einfach und flexibel umgesetzt werden und dabei die Beeinträchtigung der jeweiligen Benutzer so gering wie möglich gehalten werden.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuereinrichtung mit einer künstlichen Intelligenz, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine seiner Ausführungsformen durchzuführen.
Auch ein System mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen, sowie mit zumindest einer Gruppe von mehreren Fahrzeugen, soll als zur Erfindung gehörend angesehen werden.
Die S Steuereinrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlassen, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann z.B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) ausgestaltet sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Die Befehle können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) bereitgestellt sein.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 10 mit einer Steuereinrichtung 12 für ein Energiemanagement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Steuereinrichtung 12 weist zudem eine künstliche Intelligenz 14 auf. Die Steuereinrichtung 12 steuert dabei eine Gruppe G1 von Fahrzeugen zur Erreichung eines bestimmten Gruppenziels. Die Fahrzeuge einer Gruppe G1 können zum Beispiel unter unterschiedlichen Aspekten zu einer gemeinsamen Gruppe zusammengefasst sein. Diese Aspekte A können durch Gruppenparameter A1, A2, A3 repräsentiert sein, wobei ein jeweiliger Gruppenparameter A1, A2, A3 die Zugehörigkeit eines entsprechenden Kraftfahrzeugs zu einem bestimmten geografischen Gebiet oder eines politisch-räumlichen Verbands oder ähnliches spezifizieren kann. Grundsätzlich können diese Gruppenparameter A1, A2, A3 die Anforderung oder Selbstverpflichtung der Flotte beziehungsweise Fahrzeuggruppe definieren. Diese kann zum Beispiel legalen Hintergrund haben, das heißt durch ein Gebiet mit gemeinsamer Gesetzgebung oder gemeinsamen Gesetzen definiert sein, einen Flottenbetreiber darstellen, einen Energiebetreiber, eine Selbstverpflichtung aufgrund einer Ideologie darstellen und so weiter. Außerdem kann jeder Gruppe G1 ein entsprechendes Gruppenziel Z1, Z2, Z3 zugeordnet sein. Dieses kann durch den Gruppeninitialisator beziehungsweise Einheitenverantwortlichen selbst definiert werden. Die Steuereinrichtung 12 kann dann die Betriebsparameter B der einzelnen Einheiten beziehungsweise Kraftfahrzeuge der Gruppe G1 derart steuern, dass die dieser Gruppe G1 zugeordneten Gruppenziele Z1, Z2, Z3 eingehalten werden. Die Steuereinrichtung 12 kann dabei auch mehrere definierte Gruppen G1, G2, G3, G4 gleichzeitig steuern, zum Beispiel gemäß einem übergeordneten Gruppenziel. Bei der Steuerung der einzelnen Einheiten beziehungsweise der Betriebsparameter B der einzelnen Einheiten, die vorliegend vereinfacht mit „0“ für eine Deaktivierung einer aktiven Einheit und mit „1“ für eine Aktivierung einer deaktivierten Einheit veranschaulicht ist, kann die Steuereinrichtung 12 noch zahlreiche weitere Daten berücksichtigen. Dies sind zum einen Daten 16, die auch als Big Data 16 bezeichnet werden können, und die der Steuereinrichtung 12 aus unterschiedlichen Quellen bereitgestellt werden können beziehungsweise welche die Steuereinrichtung 12 auch aktiv von sich aus beziehen kann, zum Beispiel aus dem Internet oder diversen anderen Datenquellen. Dabei handelt es sich zum Beispiel um Wetterdaten, Verkehrsdaten, Infrastrukturdaten, aber auch gruppenspezifische Daten, zum Beispiel Daten über die jeweiligen Kraftfahrzeuge der Gruppe G1, Benutzerdaten oder Benutzerprofile, Terminkalender von Benutzern und so weiter. Die Daten 16 können dabei auch wiederholt aktualisiert werden und die Steuereinrichtung 12 kann die wiederholt aktualisierten Daten 16 berücksichtigen.
Eine weitere Einflussgröße kann durch den Einheitenverantwortlichen 18 einer jeweiligen Gruppe G1, G2, G3, G4 selbst bereitgestellt sein. Auch dieser kann bestimmte Vorgaben, zum Beispiel durch die Festlegung der Gruppenziele Z1, Z2, Z3 machen.
Weiterhin ist in der einzigen Fig. auch ein Steuerbeispiel zum Steuern eines jeweiligen Betriebsparameters B1, B2, B3 für exemplarisch drei Kraftfahrzeuge K1, K2, K3 einer Gruppe G1, welcher ein Gruppenziel Z1 zugeordnet ist, dargestellt. Dargestellt ist insbesondere ein Vorgang, bei welchem die Kraftfahrzeuge K1, K2, K3, insbesondere deren Energiespeicher, zum Beispiel Hochvoltbatterie, geladen oder die Kraftfahrzeuge K1, K2, K3 anderweitig betrieben werden. Den jeweiligen Kraftfahrzeugen K1, K2, K3 ist zudem eine entsprechende Priorität in Form eines Prioritätsparameters P1, P2, P3 zugeordnet. Dem ersten Kraftfahrzeug K1 ist dabei in dieser gegebenen Situation eine höherer Priorität P1 zugeordnet als den übrigen beiden Kraftfahrzeugen K2 und K3. Die Betriebsparameter B1, B2, B3, die durch die Steuereinrichtung 12 gesteuert werden, stellen in diesem Beispiel die Ladeleistung oder maximale Fahrleistung dar. Da dem ersten Kraftfahrzeug K1 eine höhere Priorität P1 zugeordnet ist, kann dieses beim Laden beziehungsweise beim Fahren mit einer höheren Ladeleistung geladen oder Fahrleistung betrieben werden, während die Leistung B2, B3 für die beiden anderen Kraftfahrzeuge K2, K3 zur Einhaltung des Gesamtgruppenziels Z1 entsprechend reduziert wird. Für das erste Fahrzeug K1 kann somit eine Boostfunktion im Rahmen des Gruppenziels Z1 bereitgestellt werden, während die den übrigen Fahrzeugen K2 und K3 zugeordneten Leistungen B2, B3, entsprechend reduziert werden. Somit ist es vorteilhafterweise trotz bestimmter Vorgaben, die durch die Gruppenziele Z1, Z2, Z3 gegeben sein können, möglich, für einzelne Einheiten oder Kraftfahrzeuge bestimmte Ausnahmen vorzusehen.
Dies ermöglicht vorteilhafterweise, dass die künstliche Intelligenz 14 die Ladeleistung beziehungsweise Fahrzeugleistung dynamisch steuert. Dies erlaubt eine dynamische Regelung der Lade- und Fahrzeugleistung für jedes einzelne Fahrzeug beziehungsweise jede einzelne Einheit zum Einhalten von Flottenzielen beziehungsweise Gruppenzielen. Einzelne Individuen können dabei mit Ausgleich durch die gesamte Flotte höhere Leistungen abrufen.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Ressourcensteuerung mit künstlicher Intelligenz bereitgestellt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013217740 A1 [0003]
DE 102020203199 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Energiemanagement einer ersten Gruppe (G1) von mehreren ersten Kraftfahrzeugen (K1, K2, K3), wobei mindestens ein einen Energieverbrauch beeinflussender Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) eines jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs (K1, K2, K3) der mehreren ersten Kraftfahrzeuge (K1, K2, K3) der ersten Gruppe (G1) in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ziel (Z1, Z2, Z3) durch eine Steuereinrichtung (12) unter Verwendung einer künstlichen Intelligenz (14) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Gruppe (G1) gemäß einem vorgegebenen ersten Gruppenparameter (A1, A2, A3) definiert wird; und - das vorgegebene Ziel (Z1, Z2, Z3) als mindestens ein erstes Gruppenziel (Z1, Z2, Z3) in Abhängigkeit von dem der ersten Gruppe (G1) zugeordneten Gruppenparameter (A1, A2, A3) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gruppenparameter (A1, A2, A3) eine Zugehörigkeit der ersten Kraftfahrzeuge (K1, K2, K3) zu - einem geographisches Gebiet; oder - einem Unternehmen oder einer Organisation oder einem Verein; oder - einer Privatperson oder Personengruppe; oder - einem politisch räumlichen Zusammenschluss, insbesondere einem Länderzusammenschluss und/oder einem Land und/oder einer Region und/oder einer Stadt; oder - einem Energieversorger oder Netzbetreiber; definiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Gruppenziel (Z1, Z2, Z3) mindestens eines der folgenden darstellt: - eine Optimierung einer Netzauslastung eines Stromnetzes oder eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich der Netzauslastung; - eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich eines Strombezugs aus einem Stromnetz, insbesondere in Bezug auf eine bezogene Energiemenge oder auf eine Uhrzeit oder auf eine Stromart; - eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich eines CO2-Ausstoßes, insbesondere während der Fahrt; und - eine Einhaltung einer Vorgabe bezüglich eines mittleren Energieverbrauchs, insbesondere Gesamtenergieverbrauchs oder elektrischen Energieverbrauchs, insbesondere während der Fahrt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) einen Energieverbrauch des jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs (K1, K2, K3) während der Fahrt beeinflusst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als der mindestens eine Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) mindestens einer der Folgenden gesteuert wird: - ein Ladeparameter, insbesondere eine maximale oder durchschnittliche Ladeleistung, eine Ladedauer oder maximal ladbare Energiemenge; - einen sich auf einen von einem Ladevorgang verschiedenen Betriebszustand beziehender Betriebsparameter (B; B1, B2, B3); - eine maximale während der Fahrt abrufbare Beschleunigung oder Leistung; - eine maximale Geschwindigkeit; und - ein Aktivierungszustand oder eine Leistungsstufe mindestens eines Verbrauchers des jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs (K1, K2, K3), insbesondere eines von einem Motor des jeweiligen ersten Kraftfahrzeugs (K1, K2, K3) verschiedenen Verbrauchers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) den mindestens einen Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) zur Erreichung des mindestens einen Gruppenziels (Z1, Z2, Z3) in Abhängigkeit von mindestens einem Prioritätsparameter (P1, P2, P3) steuert, wobei der Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) eines bestimmten ersten Kraftfahrzeugs (K1), welches gemäß dem Prioritätsparameter (P1, P2, P3) eine höhere Priorität (P1) hat als ein weiteres der ersten Kraftfahrzeuge (K2, K3), derart gesteuert wird, dass der Betrieb des bestimmten ersten Kraftfahrzeugs (K1) keiner Beschränkung oder einer geringeren Beschränkung unterliegt als der des weiteren ersten Kraftfahrzeugs (K2, K3).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (12) den mindestens einen Prioritätsparameter (P1, P2, P3) für jedes erste Kraftfahrzeug (K1, K2, K3) der ersten Gruppe (G1) initial festlegt und/oder in Abhängigkeit von aktuellen Daten ermittelt und/oder wiederholt aktualisiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass mindestens eine zweite Gruppe (G2, G3, G4) mit mehreren zweiten Kraftfahrzeugen und mindestens einem zweiten Gruppenziel (Z1, Z2, Z3) definiert ist, die Steuereinrichtung (12) den mindestens einen den Energieverbrauch beeinflussenden Betriebsparameter (B) des jeweiligen zweiten Kraftfahrzeugs der zweiten Gruppe (G2, G3, G4) in Abhängigkeit von dem für die zweite Gruppe (G2, G3, G4) festgelegten mindestens einen zweiten Gruppenziel (Z1, Z2, Z3) steuert.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter (B; B1, B2, B3) der ersten und zweiten Kraftfahrzeuge (K1, K2, K3) durch die Steuereinrichtung (12) in Abhängigkeit von einem der ersten und zweiten Gruppe (G1, G2, G3, G4) gemeinsam zugeordneten, übergeordneten Gruppenziel gesteuert werden.
Steuereinrichtung (12) mit einer künstlichen Intelligenz (14), welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.