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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Energieeintrages in ein einer Fahrzeugflotte zugeordnetes, parkendes Fahrzeug durch die Sonne, wobei Fahrzeuge der Fahrzeugflotte datentechnisch mit einer zentralen Rechnereinheit gekoppelt oder koppelbar sind.
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Aus der
US 2014/0297072 A1 ist eine Vorrichtung mit einer Gruppe von Mechanismen und mit diesen in Verbindung stehenden Computerfunktionen bekannt, um mit einem Fahrer einen Betrieb eines Elektrofahrzeuges mit einer ausfahrbaren Solaranlage zu optimieren. Dabei wird das Fahrzeug mit der Solaranlage zur Stromerzeugung in Bezug auf die Sonne ausgerichtet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines Energieeintrages in ein Fahrzeug durch die Sonne 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 Steuerung eines Energieeintrages in ein einer Fahrzeugflotte zugeordnetes, parkendes Fahrzeug durch die Sonne, wobei Fahrzeuge der Fahrzeugflotte datentechnisch mit einer zentralen Rechnereinheit gekoppelt oder koppelbar sind, sieht erfindungsgemäß vor, dass anhand von satellitengestützten Daten, Flottendaten der Fahrzeuge und Umgebungsdaten eine Aufheizkarte für verschiedene Zeitpunkte und Abstellorte für Fahrzeuge der Fahrzeugflotte erstellt wird und bei beabsichtigtem Abstellen des jeweiligen Fahrzeuges in Abhängigkeit von einer momentanen Geoposition des Fahrzeuges, einer aktuellen Uhrzeit und einer prognostizierten Stehzeit des Fahrzeuges anhand der Aufheizkarte eine Empfehlung für einen Abstellort zur Verringerung eines Aufheizverhaltens eines Innenraumes des jeweiligen Fahrzeuges oder zur Optimierung einer Solarstromanlage des jeweiligen Fahrzeuges in diesem ausgegeben wird.
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Durch Anwendung des Verfahrens wird ermöglicht, einen Temperaturgradienten für geparkte Fahrzeuge einer Fahrzeugflotte zu optimieren.
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Mittels des Verfahrens kann insbesondere eine Effizienz von Elektrofahrzeugen, so genannten Battery Electric Vehicles (BEV), optimiert werden und da durch Anwendung des Verfahrens ein Verbrauch an elektrischer Energie, insbesondere zum Kühlen des Fahrzeuges, verringert werden kann, kann eine Reichweite des Elektrofahrzeuges erhöht werden.
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Darüber hinaus kann mittels des Verfahrens, insbesondere wenn ein Abstellort für das Fahrzeug ohne oder mit vergleichsweise wenig Sonneneinstrahlung gewünscht ist, eine Alterung von Fahrzeugmaterialen durch übermäßige Hitze- und Ultraviolettstrahlung vermindert werden.
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Für Fahrzeuge mit einem Solardach als Solarstromanlage kann mittels des Verfahrens ein optimaler Abstellort mit einer möglichst hohen Solarenergieausbeute ermittelt werden.
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Das Verfahren ermöglicht, dass die Empfehlung für eine Abstellort des Fahrzeuges auf ein Nutzerbedürfnis angepasst wird und je nach Wunsch, insbesondere in Bezug auf eine Zieldestination oder einen Ort von Interesse, dynamisch angepasst werden kann.
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Weiterhin kann durch einen entsprechenden Abstellort des Fahrzeuges vor einem Fahrtantritt ein Klimatisierungsaufwand sowohl zu Kühlung als auch zur Erwärmung, das heißt zur Beheizung, verringert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Vorrichtung zur Steuerung eines Energieeintrages in ein Fahrzeug durch die Sonne,
- 2 schematisch einen Parkplatz mit Abstellorten zur Mittagszeit und nachmittags,
- 3 schematisch eine Aufheizkarte für die Mittagszeit und den Nachmittag und
- 4 schematisch eine alternative Ausführung der Aufheizkarte.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung eines Energieeintrages in ein Fahrzeug 1 durch die Sonne 2.
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2 zeigt einen Parkplatz P mit Abstellorten A1 bis An zur Mittagszeit und nachmittags.
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In 3 ist eine Aufheizkarte K für den Parkplatz P für die Mittagszeit und den Nachmittag und in 4 ist eine alternative Ausführung der Aufheizkarte K dargestellt.
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Im Allgemeinen ist bekannt, dass eine Temperatursteuerung für einen Innenraum eines Fahrzeuges 1 und auch für Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise für einen elektrischen Energiespeicher, insbesondere für ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug, vergleichsweise wichtig ist.
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Für eine optimierte Effizienz einer Klimatisierung des Innenraumes und der Fahrzeugkomponenten ist ein verhältnismäßig intelligentes Thermomanagement wichtig. Sowohl zu heiße als auch zu kalte Startbedingungen des Fahrzeuges 1, insbesondere in Bezug auf den elektrischen Energiespeicher, können problematisch sein.
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Insbesondere kann eine Intensität einer Sonneneinstrahlung in ein Fahrzeug 1 einen Energieverbrauch des Fahrzeuges 1 beeinflussen. Beispielsweise vergleichsweise heiße Sommertage mit relativ hoher Sonnenstrahlleistung heizen den Innenraum von Fahrzeugen 1 derart auf, dass Temperaturen bis 50° erreicht werden können.
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Sofern der Innenraum des Fahrzeuges 1 nicht zeitnah gekühlt wird, führt eine Aufheizung des Fahrzeuges 1 bei seiner Inbetriebnahme zu einem erhöhten Energieverbrauch, insbesondere in Form einer Kühlleistung. Bei Elektrofahrzeugen oder auch Hybridfahrzeugen kann dieser Umstand eine Reichweite signifikant verringern.
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Um die enorme Aufheizung des Fahrzeuges 1 weitestgehend zu vermeiden, parken vergleichsweise viele Nutzer ihr Fahrzeug 1 bewusst im Schatten S. Problematisch hierbei ist jedoch, dass der Schatten S aufgrund des Sonnenverlaufes wandert, so dass ein im Schatten S geparktes Fahrzeug 1 nach einiger Zeit ungeschützt in der Sonne 2 steht.
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Wie oben beschrieben, muss der elektrische Energiespeicher eines Elektrofahrzeuges im Betrieb eine optimale Temperatur aufweisen, wozu der elektrische Energiespeicher üblicherweise flüssiggekühlt wird. Um einen Energieverbrauch des Elektrofahrzeuges zur Klimatisierung, insbesondere des elektrischen Energiespeichers zu verringern, ist es erforderlich, das Fahrzeug 1 keinen extremen Temperaturen in Bezug auf Hitze und Kälte auszusetzen.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Steuerung des Energieeintrages in ein Fahrzeug 1 durch die Sonne 2 beschrieben, welches mittels der in 1 gezeigten Vorrichtung durchgeführt wird.
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Die Vorrichtung weist das Fahrzeug 1, eine Anzahl von Satelliten 3 und eine zentrale Rechnereinheit 4 mit einer Datenbank DB auf. Das Fahrzeug 1 ist einer Fahrzeugflotte zugehörig und datentechnisch mit der zentralen Rechnereinheit 4 gekoppelt oder situationsbedingt koppelbar. Auch die Satelliten 3 sind datentechnisch mit der zentralen Rechnereinheit 4 gekoppelt. Insbesondere wird mittels der Satelliten 3 eine Erdoberfläche vermessen.
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Mittels verhältnismäßig erdnaher Satelliten 3 und einem Prädiktionsalgorithmus kann ein Schattenverlauf auf der Erdoberfläche, zum Beispiel in Städten und auf Parkplätzen P und Parkflächen mittels hierzu erforderlicher Daten über einen längeren Zeitraum und unter Berücksichtigung der Erdumlaufbahn gezielt vorhergesagt werden.
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Das Verfahren sieht vor, dass basierend auf dem ermittelten Schattenverlauf dem Nutzer des Fahrzeuges 1 ein besonders schattiger Abstellort A1 bis An empfohlen wird, wodurch ein Aufheizen des Innenraumes des Fahrzeuges 1 und eine zum Kühlen erforderliche Kühlleistung einer Klimaanlage des Fahrzeuges 1 verringert werden können. Zudem kann durch das Parken des Fahrzeuges 1 im Schatten S ein Alterungsprozess von verwendeten Materialen in Bezug auf das Fahrzeug 1 verlangsamt werden.
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Weist das Fahrzeug 1 eine Solarstromanlage auf, beispielsweise in Form eines sogenannten Solardaches, so kann mittels des Verfahrens eine eingespeiste Solarenergie optimiert werden. Hierzu werden dem Nutzer des Fahrzeuges 1 Abstellorte A1 bis An mit einer vergleichsweise hohen Sonnenintensität empfohlen.
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Zur Optimierung des Verfahrens wird der mittels des Prädiktionsalgorithmus ermittelte Schattenverlauf, gemeinsam mit Flottendaten, das heißt mit von den Fahrzeugen 1 der Fahrzeugflotte erfassten Daten, und Umgebungsdaten einem in der zentralen Rechnereinheit 4 gespeicherten Rechenmodell als Eingangsdaten zugeführt, um eine Prädiktion über einen Temperaturverlauf, insbesondere ein Aufheizverhalten des Fahrzeuges 1, zu optimieren. Als Umgebungsdaten werden Oberflächenmaterialien, insbesondere in einer Umgebung des Fahrzeuges 1, Kartendaten etc. ermittelt.
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Insbesondere werden als Flottendaten eine Außentemperatur, eine Innentemperatur, eine Orientierung des Fahrzeuges 1, erfasste Signale eines Lichtsensors, ein Temperaturwert des elektrischen Energiespeichers, eine Verglasung der Fahrzeugscheiben etc. ermittelt und an die zentrale Rechnereinheit 4 übermittelt.
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Eine Zielgröße der Prädiktion sind beziehungsweise ist ein Temperaturwert des Innenraumes des Fahrzeuges 1 und/oder ein Temperaturwert des elektrischen Energiespeichers im Stillstand des Fahrzeuges 1.
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Einflussgrößen die den jeweiligen Temperaturwert beeinflussen und zur Optimierung der Prädiktion beitragen können, sind ein Fahrzeugtyp, die Verglasung der Fahrzeugscheiben, eine Windstärke, eine Windrichtung, eine Abstelloberfläche, ein Erdalbedo, eine Ozonverteilung, Schattenverläufe, eine Schattenstärke, reflektierende Oberflächen in einer Umgebung, eine Innenraumausstattung etc.
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Auch werden Wetterstationsdaten, wie eine Temperatur, eine Windrichtung, ein Wetterverlauf etc., sowie Fahrzeug-/Nutzerdaten, beispielsweise eine Geoposition des Fahrzeuges 1, ein Routenverlauf, Parkgewohnheiten, eine Leistung der Solarstromanlage etc., berücksichtigt.
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Basierend auf den satellitengestützten Daten, insbesondere einer Wärmestrahlung, einer Infrarotstrahlung und einer Ultraviolettstrahlung, kann ein Energieeintrag, das heißt ein Wärmeeintrag, in das geparkte Fahrzeug 1 über eine bestimmte Parkdauer berechnet werden. Die prognostizierte Parkdauer wird beispielsweise anhand von Nutzerdaten, beispielsweise in Form einer manuellen Eingabe, vorgegeben.
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Der Temperaturwert im Innenraum des Fahrzeuges 1 kann anhand der Verglasung der Fahrzeugscheiben und einer vorhergesagten Sonnenleistung, wobei Wolken und ihre Bewegungen berücksichtigt werden, prädiziert werden.
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In einer möglichen Ausführung des Verfahrens sind Kennzahlen zu der Verglasung der Fahrzeugscheiben des jeweiligen Fahrzeuges 1 der Fahrzeugflotte in der Datenbank DB gespeichert.
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Beispielhaft können mittels des Rechenmodells besonders schattige Abstellorte A1 bis An für Fahrzeuge 1 der Fahrzeugflotte ermittelt werden.
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Eine Ausgabe einer Empfehlung an den Nutzer des Fahrzeuges 1 wird in Abhängigkeit einer Geoposition des Fahrzeuges 1 oder eines angegebenen Ortes von Interesse sowie in Abhängigkeit von einer Parkdauer dynamisch angepasst. Ein jeweiliges Fahrziel kann von einem Navigationssystem des Fahrzeuges 1 übernommen werden. Die Parkdauer kann beispielsweise auf Basis vergangener Daten automatisch trainiert und übernommen werden. Bevorzugt werden dabei sowohl nahegelegene als auch möglichst schattige Abstellplätze A1 bis An wegen eines geringen Wärmeeintrages, wobei der dynamische Schattenverlauf berücksichtigt wird.
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Die 2 und 3 zeigen beispielhaft eines Anwendung des Verfahrens, wobei ein Parkplatz P mit mehreren Abstellorten A1 bis An, also Stellplätzen, dargestellt ist.
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In Bild B1 der 2 ist der Parkplatz P zur Mittagszeit und in Bild B2 für nachmittags dargestellt.
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In 3 ist in Bild B1 die Aufheizkarte K für die Mittagszeit und in Bild B2 für nachmittags dargestellt.
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Eine Reihe von Bäumen 5 wirft zu verschiedenen Zeitpunkten eines Tages unterschiedliche Schatten S. Das Fahrzeug 1 der Fahrzeugflotte parkt in Richtung der Bäume 5.
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Anhand der satellitengestützten Daten, der Flottendaten und der Umgebungsdaten wird mittels des Rechenmodells eine Aufheizkarte K für verschiedene Zeitpunkte erstellt.
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Mittels des Rechenmodells wird dann ein idealer Abstellort A1 bis An mit einer optimalen Ausrichtung des Fahrzeuges 1 empfohlen, um einen gewünschten minimalen oder maximalen Energieeintrag, je nach gewünschtem Temperaturwert, zu erreichen. Beispielsweise hat ein elektrischer Energiespeicher auch eine untere optimale Temperaturgrenze, so dass der elektrische Energiespeicher unter Umständen vor einem Fahrtantritt erwärmt werden muss.
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Zudem kann basierend auf den satellitengestützten Daten und erfassten Signalen von Wärmesensoren ein Energieeintrag in das Fahrzeug 1 über eine bestimmte Parkdauer ermittelt werden. Dazu wird der Temperaturwert in Innenraum des Fahrzeuges 1 anhand der Kennzahlen der Verglasung der Fahrzeugscheiben und einer prognostizierten Sonnenleistung ermittelt. Dabei wird nicht nur der Sonnenverlauf sondern auch Wolkenbewegungen berücksichtigt und abgeglichen.
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Hierzu kann ein auf Deep Learning basierendes Rechenmodell verwendet werden, in welches alle Daten mit einer vorgegebenen Gewichtung eingehen und mit welchem ein Zieltemperaturwert prädiziert wird. Die Gewichtung wird durch ein sogenanntes Confidence-Level ergänzt.
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Alle Daten, das heißt die satellitengestützten Daten, die Flottendaten und die Umgebungsdaten, werden der Datenbank DB und dem Rechenmodell zum Erstellen der Aufheizkarte K als Umgebungsmodell zugeführt.
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4 zeigt eine alternative Ausführung der Aufheizkarte K.
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In Bild B1 ist die Aufheizkarte K für die Mittagszeit und in Bild B2 ist die Aufheizkarte K für nachmittags dargestellt. Dabei ist die Aufheizkarte K als Umgebungsmodell mit einem Oberflächenraster R versehen. Hierbei wird eine befahrbare Oberfläche, insbesondere des Parkplatzes P mit seinen Abstellorten A1 bis An, in Rasterzellen untergliedert. Jede Rasterzelle, die einen Abstellort A1 bis An umfasst, erhält eine Punktezahl, insbesondere durch farbliche Markierung, welche in 4 mittels Schraffur gezeigt ist. Mittels der Punktezahl wird für eine aktuelle Uhrzeit und eine prognostizierte Parkdauer des Fahrzeuges 1 ein für das Fahrzeug 1 an diesem Abstellort A1 bis An prädizierter Temperaturverlauf oder Energieeintrag in das Fahrzeug 1 angegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Sonne
- 3
- Satellit
- 4
- zentrale Rechnereinheit
- 5
- Baum
- A1 bis An
- Abstellort
- B1, B2
- Bild
- DB
- Datenbank
- K
- Aufheizkarte
- P
- Parkplatz
- R
- Oberflächenraster
- S
- Schatten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0297072 A1 [0002]
