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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs, das ein Niedervoltbordnetz und ein Hochvoltbordnetz mit einem Hochvoltenergiespeicher umfasst, wobei zur Bereitstellung zumindest einer Stand-Funktion in einem abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs eine die Stand-Funktion ausführende Komponente des Kraftfahrzeugs mit Energie aus dem Niedervoltbordnetz versorgt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
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Die Verbreitung von Elektrofahrzeugen nimmt gegenwärtig stark zu. Bei Elektrofahrzeugen ergeben sich nunmehr Anwendungsfälle, die bei normalen verbrennungsmotorisch betriebenen Fahrzeugen nicht denkbar waren. Vor allem Anwendungsfälle im Stand eines verbrennungsmotorisch betriebenen Kraftfahrzeugs oder bei abgestellten Fahrzeugen sind generell aufgrund der CO2-Bilanz schwer zu argumentieren, da die primäre Energiequelle bei Verbrenner-Fahrzeugen auf fossilen Brennstoffen beruht und die 12-Volt-Batterie in ihrem Einsatz beschränkt ist, um einen Motorstart garantieren zu können. Elektrofahrzeuge sind grundlegend anders konzipiert als Verbrenner und damit sind viele Anwendungsfälle möglich, welche bei Verbrenner-Fahrzeugen undenkbar sind. Allerdings sind bisherige Elektrofahrzeuge, insbesondere batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge (BEV) derzeit so ausgelegt, dass die Reichweite des Fahrzeugs maximiert wird. Ebenso ist das Hochvolt-System für Entertainment-Funktionen oder andere Funktionen im Stand typischerweise nicht vorgesehen. Damit haben bisherige Elektrofahrzeuge im Stand ebenfalls nur beschränkte Einsatzmöglichkeiten und einen beschränkten Kundennutzen. Zudem ist das System auf Basis der 12-Volt-Batterie alleine auch für viele Anwendungsfälle nicht hinreichend ausgelegt. Im 12-Volt-Bordnetz besteht nämlich typischerweise nur eine stark limitierte Energiespeichermöglichkeit, und die im Hochvoltenergiespeicher gespeicherte Energie kann nicht genutzt werden, da das Hochvolt-System im abgestellten Zustand des Fahrzeugs typischerweise abgeschaltet ist.
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Die
DE 10 2012 220 549 A1 beschreibt ein Elektrofahrzeug mit einer Akkumulatoreinheit, an welcher über ein erstes Anschlusspaar eine erste Spannung von mindestens 200 Volt abgreifbar ist, und an einem zweiten Anschlusspaar eine zweite Spannung, die kleiner ist als 20 Prozent der ersten Spannung. Weiterhin umfasst das Elektrofahrzeug ein Bordnetz, das über das zweite Anschlusspaar mit der kleineren Spannung gespeist werden kann. Dadurch kann eine separate Bordnetzbatterie eingespart werden.
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Die
DE 10 2013 205 638 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einem elektrischen Bordnetz, welches ein erstes Teil-Bordnetz mit einem ersten Energiespeicher und ein zweites Teil-Bordnetz mit einem zweiten Energiespeicher und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Steller zwischen den beiden Teil-Bordnetzen umfasst. Außerdem umfasst das Fahrzeug eine Spannungswandlungseinheit, die elektrische Leistung unidirektional von der Nennspannungslage der Hochvoltbatterie zu einer Spannungslage wandelt, welche zu einem elektrochemischen Überpotential an der Niedervolt-Batterie führt, um diese laden zu können. Dabei kann die Niedervolt-Batterie im Ruhezustand des Fahrzeugs, das heißt wenn das Fahrzeug betriebslos gestellt ist, über die Spannungswandlungseinheit nachgeladen werden, sowie auch ein Verbraucher, der der Niedervolt-Batterie parallel geschaltet ist, mit elektrischer Leistung versorgt werden, während das Fahrzeug geladen wird oder sich im Standbetrieb befindet. Während des Ladebetriebs können damit Verbraucher wie Steuergeräte zur Steuerung des Ladens, Wasserpumpen zur Kühlung versorgt werden. Der Ladestrom dient dann zur direkten Versorgung dieser Komponenten. Im Standbetrieb, der von einem Ruhezustand des Fahrzeugs verschieden ist, können Verbraucher wie Lichtmodule für Funktionen wie Warnblinker, Standlicht oder Parklicht oder Entertainment-Komponenten wie Radio oder Musikwiedergabegeräte versorgt werden.
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Selbst wenn ein Hochvoltenergiespeicher zum Nachladen eines Niedervoltenergiespeichers genutzt werden kann, so ist die Umsetzung von Stand-Funktionen immer noch dahingehend problematisch, als diese unter Umständen sehr viel Energie verbrauchen können, was die verbleibende mit dem Elektrofahrzeug noch zu fahrende Restreichweite stark reduzieren kann. Die Bereitstellung solcher Stand-Funktionen kann also unter Umständen zu unschönen Überraschungen eines Benutzer führen, der nach Verwendung solcher Stand-Funktionen dann mit einem leeren oder nahezu leeren Hochvoltenergiespeicher konfrontiert ist. Dies mindert wiederum den Benutzerkomfort stark.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren, eine Steuervorrichtung und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, die es ermöglichen, zumindest eine Stand-Funktion eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen ohne dabei den Komfort eines Benutzers zu mindern, insbesondere im Hinblick auf eine durch die Verwendung der Stand-Funktion reduzierte Reichweite des Kraftfahrzeugs.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, eine Steuervorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern eines Betriebs eines Kraftfahrzeugs, das ein Niedervoltbordnetz und ein Hochvoltbordnetz mit einem Hochvoltenergiespeicher umfasst, wird zur Bereitstellung zumindest einer Stand-Funktion in einem abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs eine die Stand-Funktion ausführende Komponente des Kraftfahrzeugs mit Energie aus dem Hochvoltbordnetz versorgt. Weiterhin wird mindestens ein Energieprofil, welches die Nutzung der mindestens einen Stand-Funktion durch einen Benutzer des Kraftfahrzeugs betrifft, bereitgestellt und der Betrieb des Kraftfahrzeugs wird in Abhängigkeit von dem Energieprofil gesteuert.
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Ein solches Energieprofil ermöglicht es vorteilhafterweise, die Steuerung des Betriebs des Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die mindestens eine Stand-Funktion situationsabhängig und/oder nutzerspezifisch zu gestalten. Beispielsweise können im Energieprofil Vorlieben oder Prioritäten abgelegt sein, was die Nutzung der Stand-Funktion betrifft. Das Vorsehen eines solchen Energieprofils ermöglicht es damit vorteilhafterweise, Präferenzen eines Benutzers zu berücksichtigen. Damit können letztendlich speziell die Bedürfnisse eines Benutzers im Hinblick auf eine solche Stand-Funktion berücksichtigt werden, und dieser wird dann entsprechend weniger oft oder gar nicht mehr unschönen Überraschungen zum Beispiel bezüglich des Ladezustands des Hochvoltenergiespeichers nach Nutzung der Stand-Funktion konfrontiert. Beispielsweise kann in einem solchen Energieprofil abgelegt sein, ob ein Benutzer die Nutzung einer solchen Stand-Funktion priorisiert oder stattdessen eine möglichst große Reichweite des Kraftfahrzeugs. Auch vielzählige andere Daten und Informationen können in einem solchen Energieprofil Berücksichtigung finden, wodurch zudem die Nutzung der Stand-Funktion verbessert werden kann und energieeffizienter gestaltet werden kann. Vor allen Dingen ermöglicht die Bereitstellung und Verwendung eines solchen Energieprofils ein deutlich vorausschauenderes Energiemanagement des gesamten Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die Verwendung der Stand-Funktion. Ist zum Beispiel auf Basis des Energieprofils bekannt, dass ein Benutzer sehr häufig Stand-Funktionen nutzt, so kann zum Beispiel vorsorglich bereits deutlich mehr Energie vom Hochvolt-System in das Niedervoltbordnetz geladen werden, und zum Beispiel nicht erst, wenn das Niedervoltbordnetz ein entsprechendes Energiedefizit aufweist. Ein Nachladen des Niedervoltbordnetzes kann damit in deutlich günstigeren Situationen erfolgen. Ein solches Energieprofil erlaubt es damit vorteilhafterweise, einerseits Stand-Funktionen für das Kraftfahrzeug bereitzustellen, ohne dabei den Komfort für einen Benutzer im Hinblick auf eine reduzierte Reichweite des Kraftfahrzeugs zu mindern, da es ein solches Energieprofil erlaubt, das Energiemanagement des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von den Vorgaben, Bedürfnissen und Wünschen des Benutzers auszuführen und auf diese abzustimmen.
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Bei einem Kraftfahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Elektrofahrzeug oder um ein Hybrid-Fahrzeug handeln. Bevorzugt stellt das Kraftfahrzeug dabei ein rein batterieelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug dar. Der Hochvoltenergiespeicher des Hochvoltbordnetzes kann zum Beispiel durch eine Hochvoltbatterie bereitgestellt sein. Der abgestellte Zustand des Kraftfahrzeugs ist so definiert, dass in diesem Zustand kein Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs stattfindet. Das Kraftfahrzeug ist also geparkt. Außerdem ist eine dem Kraftfahrzeug zugeordnete Antriebseinheit, zum Beispiel ein Elektromotor, inaktiv beziehungsweise abgeschaltet. Die „Zündung“ des Kraftfahrzeugs kann dabei optional aktiv sein oder nicht. Insbesondere kann das Niedervoltbordnetz im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs aktiv sein oder sich ebenfalls in einem Ruhemodus befinden. Bei der Stand-Funktion handelt es sich bevorzugt um eine Entertainment-Funktion. Es können aber auch andere Stand-Funktionen in gleicher Weise im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs ausgeführt und definiert sein. Als Stand-Funktion kommen auch Sicherheitsdienste in Betracht, wie zum Beispiel die Verwendung des Kraftfahrzeugs als mobile Straßenlaterne, zum Beispiel durch Aktivierung der Scheinwerfer, und Funktionen wie zum Beispiel eine Nutzererkennungsfunktion, die eine Früherkennung eines außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Fahrzeugnutzers erlaubt, insbesondere anhand der Identifikation des Benutzers anhand seiner Gangart mittels Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs, insbesondere ohne die Notwendigkeit des Vorhandenseins eines Fahrzeugschlüssels. Auch Überwachungsfunktionen des Kraftfahrzeugs können zu solchen Stand-Funktionen zählen. Zu diesem Zweck kann das Kraftfahrzeug eine Umfeldüberwachung vornehmen, ähnlich einer Alarmanlage. Auch die Überwachung interner Systeme und Komponenten auf ihre ordnungsgemäß Funktionalität und das Detektieren von Fehlerzuständen kann als solche Stand-Funktion aufgefasst werden. Generell ist es nun möglich, deutlich energieaufwendigere Stand-Funktionen, die durch Niedervoltbordnetzkomponeten bzw. Niedervoltbordnetzverbraucher ausgeführt werden, auch im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs umzusetzen, zumindest wenn dies gemäß dem Energieprofil erlaubt ist oder in einem gewissen Rahmen, der durch das Energieprofil vorgegeben werden kann. Darunter, dass der Betrieb des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von dem Energieprofil gesteuert wird, kann dabei umfassen, dass der Betrieb des Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die Ausführung der Stand-Funktion gesteuert wird, aber die Steuerung des Betriebs ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können auch Ladevorgänge des Kraftfahrzeugs zum Laden des Hochvoltenergiespeichers, bestimmte vorgehaltene Energiereserven im Hochvoltenergiespeicher oder ähnliches abhängig vom Energieprofil gesteuert werden. Vor allen Dingen werden also im Allgemeinen das Energiemanagement betreffende Funktionen des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einem solchen Energieprofil gesteuert.
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Bei der die Stand-Funktion ausführenden Komponente des Kraftfahrzeugs handelt es sich um einen Niedervoltbordnetzverbraucher. Dieser ist also an das Niedervoltbordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen und wird entsprechend aus dem Niedervoltbordnetz versorgt.
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Bei einer Stand-Funktion des Kraftfahrzeugs handelt es sich um eine Funktion, die im Stand des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann. Die Verwendungsmöglichkeit dieser Stand-Funktion muss dabei nicht auf den Stand des Fahrzeugs beschränkt sein sondern kann optional auch während der Fahrt genutzt werden.
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Bei dem Niedervoltbordnetz kann es sich zum Beispiel um ein 12-Volt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs handeln. Dem Hochvoltbordnetz ist dabei eine deutlich höhere Spannungslage zugeordnet, zum Beispiel mindestens 60 Volt oder mehr, wie beispielsweise 400 Volt oder auch 800 Volt.
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Dabei ist es zudem auch möglich, dass das Niedervoltbordnetz durch das Hochvoltbordnetz gespeist werden kann. Dies ist insbesondere nicht nur während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs möglich, sondern kann auch zumindest temporär im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs möglich sein. Beispielsweise kann das Hochvoltbordnetz im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs zeitweise, z.B. bei Bedarf, aktiviert werden, um Energie in das Niedervoltbordnetz zu transferieren. Dabei ist also insbesondere im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs auch ein temporäres Zuschalten beziehungsweise Aktivieren des Hochvoltsystems möglich, um zum Beispiel einen dem Niedervoltbordnetz zugeordneten Niedervoltenergiespeicher, zum Beispiel eine Niedervolt-Batterie, mit Energie aus dem Hochvoltenergiespeicher zu versorgen, zum Beispiel über einen DC-DC-Wandler. Auch dieses Nachladen des Niedervoltenergiespeichers durch den Hochvoltenergiespeicher kann dabei deutlich situationsangepasster erfolgen, und insbesondere im Einklang mit den durch das Energieprofil spezifizierten Bedürfnissen des Benutzers oder dessen Prioritäten, z.B. im Hinblick auf eine maximal erlaubte Energiemenge, die aus dem Hochvoltenergiespeicher in das Niedervoltbordnetz übertragen werden darf.
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Grundsätzlich ist es also bevorzugt, dass das Kraftfahrzeug so ausgelegt ist, dass auch im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs Energie aus dem Hochvoltbordnetz in das Niedervoltbordnetz transferiert werden kann, wenn zumindest eine Nachladebedingung erfüllt ist, zum Beispiel der aktuelle Ladezustand des Niedervoltspeichers einen bestimmten Grenzwert unterschreitet und/oder die Verwendung der Stand-Funktion weiterhin gewünscht ist, wenn die definierte Rest-Reichweite beziehungsweise Rest-Energiemenge im Hochvoltenergiespeicher noch nicht erreicht ist. Es kann also vorgesehen sein, dass zumindest dann, wenn eine solche Nachladebedingung erfüllt ist, im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs Energie aus dem Hochvoltbordnetz in das Niedervoltbordnetz transferiert wird. Die Nachladebedingung kann dabei umfassen, dass ein Ladezustand eines Niedervoltenergiespeichers des Niedervoltbordnetzes kleiner ist als ein Grenzwert und/oder in Abhängigkeit vom Energieprofil ein Energiebedarf für die Ausführung der mindestens einen Stand-Funktion prognostiziert wird, der höher ist als ein Grenzwert beziehungsweise höher ist, als die aktuell im Niedervoltspeicher gespeicherte Energiemenge.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere unterschiedliche Energieprofile für die Nutzung der mindestens einen Stand-Funktion für einen Benutzer zur Auswahl bereitgestellt, und das bestimmte Energieprofil wird aus den mehreren Energieprofilen in Abhängigkeit von einer Benutzereingabe ausgewählt. Dadurch kann der Benutzer vorteilhafterweise selbst, insbesondere manuell, bestimmen, wie das Energiemanagement des Kraftfahrzeugs im Hinblick auf die Ausführung der mindestens einen Stand-Funktion gehandhabt werden soll. Beispielsweise kann durch die unterschiedlichen Energieprofile eine bestimmte Gewichtung zwischen der Ausführung der Stand-Funktionen und der Reichweite des Kraftfahrzeugs festgelegt sein. Beispielsweise kann ein Energieprofil festgelegt sein, welches die Reichweite des Kraftfahrzeugs als oberste Priorität spezifiziert, ein weiteres Energieprofil, welches die Ausführung von Stand-Funktionen als oberste Priorität spezifiziert, ein weiteres Energieprofil, welches eine näherungsweise gleiche Gewichtung von Reichweite und der Ausführung von Stand-Funktionen spezifiziert, und so weiter. Dabei sind nach Belieben noch weitere Energieprofile für andere Gewichtungen möglich. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass ein Energieprofil dadurch gewählt wird, indem ein Gewichtungsfaktor zwischen Reichweite und Nutzung der Stand-Funktion kontinuierlich wählbar und einstellbar ist. Durch die Auswahl eines der mehreren Energieprofile kann der Benutzer also beispielsweise festlegen, ob viel Energie für die Ausführung von Stand-Funktionen verwendet werden darf oder nicht. Somit können die Benutzerwünsche, Vorlieben und Prioritäten in das Energiemanagement des Kraftfahrzeugs einfach eingebunden werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das bestimmte Energieprofil benutzerspezifisch für einen bestimmten Benutzer erstellt, insbesondere mittels eines künstlichen neuronalen Netzes, und als diesem Benutzer zugeordnet gespeichert. Es kann also im Kraftfahrzeug nicht nur ein allgemeines Energieprofil, zum Beispiel durch manuelle Auswahl, aktiviert und gespeichert werden, welches dann in gleicher Weise für alle Benutzer verwendet wird, sondern es kann vorteilhafterweise auch ein benutzerspezifisches Energieprofil bereitgestellt werden. Dies lässt sich wiederum auf unterschiedliche Arten und Weisen bewerkstelligen. Im Allgemeinen ist es dabei auch denkbar, dass jeder Benutzer selbst sein eigenes Energieprofil aus mehreren vorgegebenen Energieprofilen auswählen kann, wie z.B. oben beschrieben. Dann wird für jeden Benutzer das ausgewählte Energieprofil gespeichert und z.B. einem Benutzerprofil des Benutzers zugeordnet. Benutzt der entsprechende Benutzer das Kraftfahrzeug, so wird das Kraftfahrzeug gemäß dem für diesen Benutzer gespeicherten Energieprofil betrieben. Besonders vorteilhaft ist es dabei vor allem, wenn ein solches benutzerspezifisches Energieprofil nicht manuell vom Benutzer ausgewählt werden muss, sondern beispielsweise auch automatisch benutzerspezifisch erstellt werden kann. Dies schließt jedoch bestimmte manuelle Auswahlmöglichkeiten durch den Benutzer für ein solches Energieprofil nicht aus. Beispielsweise können auch bei der automatischen Erstellung eines solchen bestimmten benutzerspezifischen Energieprofils bestimmte Benutzervorlieben oder Prioritäten berücksichtigt werden, die der Benutzer manuell in das System, insbesondere in das Kraftfahrzeug, eingegeben hat. Die Erstellung eines solchen Energieprofils, insbesondere unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzes kann dabei auf einem lernenden Verfahren beruhen, und ist dabei zudem besonders vorteilhaft, da dies im Hintergrund auch ohne das Zutun des Benutzers erfolgen kann, wodurch die Bedürfnisse, Vorlieben und Prioritäten des Benutzers auch ohne manuelle Eingaben vom System gelernt werden können.
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Ein entsprechendes Energieprofil kann beispielsweise verschiedene Optionen festlegen, und ein Benutzer kann durch Auswahl eines der Energieprofile die gewünschte Energieoption festlegen. Andererseits kann auch ein Energieprofil benutzerspezifisch und damit benutzerindividuell erstellt werden, sei es automatisch, zum Beispiel durch Lernen des Benutzerverhaltens oder durch Ableiten von Informationen aus dem Benutzerverhalten in Bezug auf das Kraftfahrzeug und die Verwendung der Stand-Funktion, oder durch alternatives oder zusätzliches Nutzen manueller Benutzereingaben, um bestimmte Vorlieben, Prioritäten oder ähnliches zu spezifizieren beziehungsweise Optionen festzulegen. Im Allgemeinen kann also mindestens eine Information erfasst werden und in Abhängigkeit von der Information eine Profilinformation im Energieprofil gespeichert werden. Hierbei gibt es nun mehrere Möglichkeiten, wie eine solche Information erfasst werden kann und auf welche Weise in Abhängigkeit von dieser erfassten Information eine Profilinformation gespeichert werden kann.
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Dabei stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn mindestens eine Information durch eine Benutzereingabe spezifiziert wird und in Abhängigkeit von der Information eine Profilinformation im bestimmten Energieprofil gespeichert wird. Eine solche Benutzereingabe kann durch einen Benutzer getätigt werden. Diese kann zum Beispiel direkt im Kraftfahrzeug getätigt werden oder über eine dem Kraftfahrzeug zugeordnete App, das heißt, ein auf einem mobilen Kommunikationsgerät ablauffähigen Anwendungsprogramm, welches dem Kraftfahrzeug zugeordnet ist. Gleiches gilt im Übrigen auf für jede manuell Eingabe des Benutzers, z.B. auch für die oben beschriebene manuelle Auswahl eines Energieprofils. Über eine solche Benutzereingabe kann der Benutzer beispielsweise Vorlieben, Prioritäten oder ähnliches spezifizieren. Auch kann er dem Kraftfahrzeug beziehungsweise die dem Betrieb des Kraftfahrzeugs steuernden Steuervorrichtung weitere Informationen, wie Kalendereinträge eingeben, aus denen sich zum Beispiel zukünftige Nutzungsdaten des Fahrzeugs durch den Benutzer von einer Steuervorrichtung des Kraftahrzeugs ableiten lassen. Die so durch das Kraftfahrzeug beziehungsweise dessen Steuervorrichtung erfassten Informationen, die durch die Benutzereingabe mitgeteilt wurden, können dann entweder direkt als Profilinformationen im Energieprofil, welches dem Benutzer zugeordnet ist, gespeichert werden, oder es können daraus auch wiederum weitere Informationen abgeleitet werden, die dann entsprechend als Profilinformationen gespeichert werden, wie beispielhaft anhand der Kalendereinträge erläutert.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das bestimmte Energieprofil und/oder mindestens eine Information, in Abhängigkeit von welcher eine Profilinformation im bestimmten Energieprofil gespeichert wird, eine Prioritätsangabe bezogen auf die Verwendung der Stand-Funktion, insbesondere gegenüber einer Maximierung einer Reichweite des Kraftfahrzeugs. Eine solche Prioritätsangabe kann zum Beispiel gemäß einem ersten Beispiel spezifizieren, dass die Verwendung der Stand-Funktion Priorität gegenüber einer Maximierung der Reichweite des Kraftfahrzeugs haben soll, gemäß einem zweiten Beispiel spezifizieren, dass die Maximierung der Reichweite des Kraftfahrzeugs Priorität über die Verwendung der Stand-Funktion haben soll, oder gemäß einem dritten Beispiel spezifizieren, dass die Verwendung der Stand-Funktion und die Maximierung der Reichweite näherungsweise gleich gewichtet sein sollen. Ein Benutzer kann zum Beispiel zwischen diesen drei Priorisierungsmöglichkeiten, die vorliegend als Beispiele bezeichnet wurden, auswählen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Steuervorrichtung selbst diese Prioritäten aus historischen Daten, bezogen auf das bisherige Nutzungsverhalten des Benutzers, insbesondere in Bezug auf das Kraftfahrzeug und/oder in Bezug auf die Verwendung der Stand-Funktion, ableitet und speichert.
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Durch eine solche Prioritätsangabe ist es vorteilhafterweise möglich, die Prioritäten des Benutzers im Energieprofil abzulegen und das Fahrzeug gemäß den Prioritäten des Benutzers zu betreiben, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung der Stand-Funktionen. Dadurch kann der Benutzungskomfort deutlich gesteigert werden und das Energiemanagement ist mit deutlich höherer Wahrscheinlichkeit im Einklang mit den Vorstellungen des Benutzers.
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Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das bestimmte Energieprofil und/oder eine Profilinformation, die im Energieprofil gespeichert wird und die von einer erfassten Information abgeleitet wird, benutzerspezifische, historische Verwendungsdaten der Verwendung des Kraftfahrzeugs, insbesondere bestimmter KraftfahrzeugFunktionen, durch den Benutzer. Diese Verwendungsdaten müssen dabei nicht notwendigerweise benutzerspezifisch sein, sondern können grundsätzlich auch über mehrere Benutzer hinweg erfasst und verwendet werden. Zur Erstellung eines benutzerspezifischen Energieprofils ist es jedoch sehr vorteilhaft, auch derartige historische Verwendungsdaten benutzerspezifisch zu betrachten. Zwischen unterschiedlichen Nutzern des Kraftfahrzeugs kann zum Beispiel anhand der jeweiligen den Nutzern zugeordneten Schlüsseln unterschieden werden, die im Fahrzeug oder in dessen Nähe bei der Verwendung des Fahrzeugs durch das Fahrzeug detektiert werden und identifiziert werden. Alternativ kann auch ein Benutzerprofil im Kraftfahrzeug erstellt sein und der Benutzer kann bei Verwendung des Kraftfahrzeugs sein Benutzerprofil auswählen und dadurch dem Fahrzeug mitteilen, dass er nun der aktuelle Benutzer des Fahrzeugs ist. Auch dadurch wird dem Kraftfahrzeug automatisch mitgeteilt, welcher von mehreren Benutzern nunmehr das Kraftfahrzeug aktuell benutzt.
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Aus historischen Verwendungsdaten lassen sich vorteilhafterweise zahlreiche nützliche Informationen zur Erstellung eines Energieprofils beziehungsweise zur Verwendung als im Energieprofil zu speichernden Profilinformationen ableiten. Anhand der historischen Verwendungsdaten kann im übertragenen Sinne durch die Steuervorrichtung also beobachtet werden, welche Prioritäten der Benutzer hinsichtlich der Verwendung der Stand-Funktion setzt, wie oft er diese gerne benutzen möchte, welche Strecken er typischerweise fährt, und so weiter. Dies ermöglicht es, das Energiemanagement auf die Verwendung der Stand-Funktion deutlich besser anzupassen. Insbesondere erlaubt auch dies wiederum ein deutlich vorausschauenderes Energiemanagement, da aufgrund der historischen Verwendungsdaten deutlich einfacher auch Vorhersagen über das zukünftige Verhalten des Benutzers getroffen werden können. Damit können zum Beispiel einfacher und den Bedürfnissen des Benutzers besser entsprechende Restreichweiten ermittelt werden, die nach der Verwendung der Stand-Funktion beispielsweise noch zur Verfügung stehen sollen, damit der Benutzer das Kraftfahrzeug noch wunschgemäß verwenden kann, und zum Beispiel noch bis zur nächsten, gewohnten Ladestation oder nach Hause gelangen kann.
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Für diese historischen Verwendungsdaten gibt es nun vielzählige verschiedene miteinander kombinierbare Möglichkeiten. Um einige Beispiele zu nennen, können sich die Verwendungsdaten zum Beispiel auf die Verwendung der mindestens einen Stand-Funktion beziehen, und/oder auf ein Fahrverhalten, umfassend Streckendaten gefahrener Strecken und/oder einen den Energieverbrauch pro Streckeneinheit beeinflussenden Fahrstil, und/oder sie können sich auf eine zeitabhängige Verwendung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise bestimmter Funktionen des Kraftfahrzeugs beziehen, d.h. wann und wie lange das Kraftfahrzeug in welcher Weise verwendet wird und wann und wie lange dabei welche Kraftfahrzeugfunktionen genutzt werden, und/oder die historischen Verwendungsdaten können sich auf eine Durchführung von Ladevorgängen beziehen, insbesondere auf eine vom Benutzer typischerweise verwendete Lagestrategie und/oder ein zeitliches Ladeverhalten, typische Ladezeiten, typische Ladeorte, und so weiter.
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Wird aus den historischen Verwendungsdaten, die sich beispielsweise auf die Ladestrategie beziehen, ermittelt, dass der Benutzer typischerweise sein Kraftfahrzeug bei einem Ladevorgang nicht vollständig volllädt, sondern nur soweit, um eine ausreichende Reichweite bis zum nächsten Ladevorgang sichergestellt zu haben, zum Beispiel typischerweise bis zu einem Ladezustand von 80 Prozent, und wird gleichzeitig beobachtet, dass der Benutzer sehr häufig die Stand-Funktion nutzt oder spezifiziert hat, dass er dieses gerne sehr häufig nutzen möchte, so kann bei zukünftigen Ladevorgängen automatisch etwas mehr geladen werden, zum Beispiel bis zu einem Ladezustand von 90 oder 95 Prozent, wobei die zusätzlich geladenen 10 bzw. 15 Prozent Ladezustand dann zum Beispiel für die Benutzung der Stand-Funktion reserviert werden können. Dies kann auch vollkommen im Hintergrund ablaufen, ohne dass der Benutzer dies merkt oder aktiv in irgendeiner Weise einen Beitrag leisten muss. Er kann sein Kraftfahrzeug wie üblich laden und es wird automatisch durch die beschriebene Vorgehensweise für den Betrieb der Stand-Funktion eine ausreichende Energiereserve reserviert.
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Möchte ein Benutzer beispielsweise die Stand-Funktion länger nutzen, obwohl die hierfür vorgesehen Energiereserve bereits aufgebraucht ist, so kann zum Beispiel auf Grundlage der historischen Verwendungsdaten, zum Beispiel der typischerweise nach der Verwendung der Stand-Funktion gefahrenen Strecken bis zum nächsten Ladestopp ermittelt werden, wie viel Rest-Reichweite noch gewährleistet werden muss, um dies auch vorliegend nach der Verwendung der Stand-Funktion noch zu ermöglichen. Ist hierfür noch ausreichend Energie im Hochvoltenergiespeicher gespeichert, so kann die Stand-Funktion dennoch länger betrieben werden, zum Beispiel bis die entsprechend auf Basis der historischen Verwendungsdaten ermittelten Rest-Reichweite erreicht ist. So gibt es zahlreiche Möglichkeiten, um den Betrieb des Kraftfahrzeugs und das Energiemanagement noch besser an die Bedürfnisse eines Benutzers anzupassen, insbesondere hinsichtlich der Verwendung der Stand-Funktion.
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Wie bereits oben erwähnt, gibt es auch zahlreiche vorteilhafte Möglichkeiten, wie konkret nunmehr das Energieprofil zur Steuerung der Betriebsweise des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann. Darüber hinaus gibt es noch vielzählige weitere vorteilhafte Möglichkeiten, dieses Energieprofil in dem Betrieb des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in die Steuerung des Betriebs des Kraftfahrzeugs einzubinden. Daher stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn in Abhängigkeit vom Energieprofil mindestens eine der folgenden Betriebsfunktionen ausgeführt wird:
- - Es wird ein Ladevorgang zum Laden des Hochvoltenergiespeichers in Abhängigkeit vom Energieprofil gesteuert;
- - Es wird Energie vom Hochvoltbordnetz in das Niedervoltbordnetz, insbesondere in einen Niedervoltenergiespeicher in Abhängigkeit vom Energieprofil geladen;
- - Es wird eine bestimmte im Hochvoltenergiespeicher gespeicherte erste Energiemenge für die Ausführung der mindestens einen Stand-Funktion in Abhängigkeit vom Energieprofil reserviert;
- - Es wird in Abhängigkeit vom Energieprofil eine bestimmte Rest-Energiemenge des Hochvoltenergiespeichers bestimmt, die nicht für die Ausführung der Stand-Funktion nutzbar ist beziehungsweise es wird ein Mindest-Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers bestimmt, bei dessen Erreichen oder Unterschreiten die mindestens eine Stand-Funktion nicht mehr ausführbar ist und/oder deaktiviert wird;
- - Es wird ein dem Benutzer anzuzeigender Rest-Ladezustand und/oder eine dem Benutzer anzuzeigende Rest-Reichweite in Abhängigkeit vom Energieprofil ermittelt bzw. gegenüber dem tatsächlichen Rest-Ladezustand bzw. der tatsächlichen Restreichweite modifiziert und angezeigt.
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In Abhängigkeit vom Energieprofil kann also z.B. ein Ladevorgang zum Laden des Hochvoltenergiespeichers gesteuert werden. Dies ist zumindest im oben bereits erwähnten Beispiel möglich, gemäß welchem der Benutzer sein Fahrzeug beziehungsweise den Hochvoltenergiespeicher nicht volllädt. Dies ermöglicht es, eine gewisse Mehrladung als Energiereserve für die Stand-Funktion automatisch vorzusehen. Wenn zum Beispiel anhand des Energieprofils ersichtlich ist, dass der Benutzer in nächster Zeit oder allgemein sehr häufig die Stand-Funktion benutzen möchte, so kann des Weiteren auch bereits vorab Energie vom Hochvoltbordnetz in das Niedervoltbordnetz geladen werden, zum Beispiel noch bevor sich das Kraftfahrzeug im abgestellten Zustand befindet. Dadurch kann es unter Umständen sogar vollständig vermieden werden, das Hochvoltbordnetz im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs zum Nachladen des Niedervoltenergiespeichers aufwecken zu müssen beziehungsweise aktivieren zu müssen. Ist dennoch im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs mehr Energie erforderlich, um die Stand-Funktion auszuführen, als aktuell im Niedervoltenergiespeicher gespeichert, so kann auch im abgestellten Zustand des Kraftfahrzeugs zum Beispiel temporär das Hochvoltbordnetz aktiviert werden, der Hochvoltenergiespeicher also wieder zugeschaltet werden und über den DC-DC-Wandler Energie vom Hochvoltbordnetz in das Niedervoltbordnetz zum Aufladen des Niedervoltenergiespeichers eingespeist werden, insbesondere sofern eine gewisse Rest-Reichweite, die durch das Energieprofil vorgegeben werden kann, noch gewährleistet ist und/oder dieses Nachladen im Einklang mit den sonstigen im Energieprofil abgelegten Profildaten, zum Beispiel hinsichtlich einer Priorisierung zwischen Nutzung der Stand-Funktion und Maximierung der Reichweite des Kraftfahrzeugs im Einklang ist.
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Abhängig von der typischen Nutzungshäufigkeit der Stand-Funktion sowie der typischen Nutzungsdauer, was wiederum aus den historischen Verwendungsdaten abgeleitet werden kann, und im Energieprofil abgelegt sein kann, kann entsprechend auch eine gewisse Energiemenge des Hochvoltenergiespeichers für die Ausführung der Stand-Funktion reserviert werden. Dies kann beispielsweise auch für den Nutzer „unsichtbar“ erfolgen. Diese reservierte Energiemenge kann zum Beispiel dem Benutzer gar nicht aktiv als zur Rest-Reichweite des Kraftfahrzeugs beitragend angezeigt werden. Bewegt sich zum Beispiel der normale Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers im Bereich zwischen 0 Prozent und 100 Prozent, und werden dann beispielsweise 20 Prozent für die Nutzung der Stand-Funktion reserviert, so können die verbleibenden 80 Prozent dem Benutzer als 100 Prozent angezeigt werden. Hat sich beispielsweise der tatsächliche Ladezustand auf 50 Prozent SOC (State of Charge) erniedrigt, so werden dem Benutzer nicht die tatsächlichen 50 Prozent angezeigt, sondern lediglich ein Ladezustand von 30 Prozent, da die verbleibenden 20 Prozent „unsichtbar“ für den Benutzer für die Nutzung der Stand-Funktion reserviert sind. Dies hat den großen Vorteil, dass wenn ein Benutzer dann letztendlich die Stand-Funktion nutzt und zum Beispiel die 20 Prozent Ladezustand des Energiespeichers hierfür aufbraucht, er dann nicht mit einem veränderten, z.B. um 20% reduzierten Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers konfrontiert wird, wenn er im Anschluss an die Nutzung der Stand-Funktion das Kraftfahrzeug wieder fahren möchte. Parkt der Benutzer also beispielsweise sein Kraftfahrzeug bei einem Ladezustand, das heißt einem angezeigten Ladezustand von 50 Prozent, nutzt dann entsprechend die Stand-Funktion und fährt dann im Anschluss daran wieder weiter, so wird zu Beginn der Weiterfahrt immer noch ein Ladezustand von 50 Prozent angezeigt, obwohl bereits ein gewisser Energieanteil des Hochvoltenergiespeichers für die Nutzung der Stand-Funktion verbraucht wurde. Es ist also besonders vorteilhaft, in Abhängigkeit von dem Energieprofil einen dem Benutzer anzuzeigenden Rest-Ladezustand und/oder eine dem Benutzer anzuzeigende Rest-Reichweite zu ermitteln und anzuzeigen. Dieser anzuzeigende Rest-Ladezustand beziehungsweise die anzuzeigende Rest-Reichweite entspricht dann jedoch nicht dem tatsächlichen Rest-Ladezustand beziehungsweise der tatsächlichen Rest-Reichweite, die unter Umständen mehr betragen kann, aufgrund der noch vorhandenen zur Verfügung stehenden Energie, die jedoch für die Nutzung der Stand-Funktion reserviert ist. Diese reservierte Energie stellt sozusagen eine unsichtbare Reserve dar. Dies hat einen weiteren sehr großen Vorteil, denn eine solche unsichtbare Reserve ermöglicht es, in einer Notsituation diese zum Beispiel dennoch aufzubrauchen. Liegt zum Beispiel ungewollt der nächste Ladestopp erst in sehr großer Entfernung, so dass dieser mit der angezeigten Rest-Reichweite des Kraftfahrzeugs nicht mehr erreichbar ist, so kann der Benutzer zum Beispiel manuell die Freigabe der unsichtbaren Reserve aktivieren, wodurch ihm zusätzliche, zum Beispiel 20 Prozent SOC zur Verfügung gestellt werden. Zwar ist dann eine Nutzung der Stand-Funktion in nächster Zeit nicht mehr möglich, jedoch wird hierdurch das sichere Erreichen des nächsten Ladestopps sichergestellt. Auch im Falle anderer Notsituationen, zum Beispiel Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Erdbeben, Vulkanausbrüchen, und dergleichen, bei denen es zum Beispiel erforderlich ist, möglichst schnell das betreffende Risikogebiet zu verlassen, ist es vorteilhaft, auf eine gewisse Reserve zurückgreifen zu können. In solchen Situationen kann also die für die Stand-Funktion reservierte Energiemenge freigeben werden. Zudem ist auch ein so genannter externer Override denkbar, zum Beispiel analog zu einem Smart Grit. Im Falle eines Eintretens eines definierten Ereignisses, zum Beispiel eine Notfallsituation wie oben erwähnt, kann zum Beispiel auch von Behörden oder einer anderen autorisierten Einrichtung oder übergeordneten Institution über eine drahtlose Kommunikationsverbindung zum Kraftfahrzeug bzw. zur Steuervorrichtung eine maximale Standfunktionalität der verfügbaren Instanzen angeordnet werden, so dass beispielsweise bei einer Verfolgungsjagd der Polizei das Licht des Fahrzeugs als Stand-Funktion zugeschaltet und die Umgebung mit den Kamerasystemen als weiteres Beispiel einer Stand-Funktion aufgezeichnet wird. So kann zum Beispiel auch die eigentlich für die Weiterfahrt reservierte Rest-Energiemenge, die nicht, zumindest nicht im Normalfall, für die Ausführung der Stand-Funktion genutzt werden darf, in einer solchen Notsituation durch Override für die Nutzung der Stand-Funktion zur Verfügung gestellt werden.
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Gerade die Ermittlung einer bestimmten Rest-Energiemenge, die nicht für die Ausführung der Stand-Funktion nutzbar ist beziehungsweise genutzt werden darf, in Abhängigkeit vom Energieprofil ist besonders vorteilhaft, da dies eine flexible Anpassung der Rest-Energiemenge je nach Situation und Nutzerbedürfnissen ermöglicht. Es muss also nicht immer eine gleiche Rest-Energiemenge, wie beispielsweise 20 Prozent SOC, definiert sein, sondern diese Rest-Energiemenge kann flexibel in Abhängigkeit vom Energieprofil variiert werden, zum Beispiel auf Basis historischer Verwendungsdaten des Kraftfahrzeugs, und mal mehr und mal weniger betragen und zum Beispiel auch von Benutzer zu Benutzer gemäß den jeweiligen benutzerspezifischen Energieprofilen variieren.
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Ist dann diese Rest-Energiemenge oder Rest-Reichweite, die für die Weiterfahrt reserviert sein soll, erreicht, so wird die Stand-Funktion deaktiviert oder kann nicht (erneut) ausgeführt werden, zumindest nicht im abgestellten Zustand des Fahrzeugs, falls diese noch nicht aktiviert ist. Dies gilt zumindest für nicht sicherheitsrelevante Stand-Funktionen. Vor allem gilt dies für Stand-Funktionen im Entertainmentbereich, d.h. Unterhaltungs-Stand-Funktionen. Wird das Fahrzeug wieder in Betrieb genommen bzw. aktiviert, d.h. der Motor angeschaltet, so können auch diese Funktionen wieder genutzt werden. Denkbar ist es auch, wenn sich die noch im Energiespeicher, das heißt im Hochvoltenergiespeicher befindliche Energiemenge dieser Rest-Energiemenge nähert, die Ausführung der Stand-Funktion sukzessive abzuschalten beziehungsweise bei der Ausführung mehrerer Stand-Funktionen diese gemäß einer gewissen Reihenfolge zu deaktivieren. Schaut der Benutzer zum Beispiel gerade Film, so kann zum Beispiel zunächst die Lautstärke etwas reduziert werden, die Bildschirmhelligkeit sukzessive reduziert werden, bis letztendlich die Rest-Energiemenge tatsächlich erreicht ist, wodurch dann die Anzeige eines solchen Films inklusive der Tonausgabe beendet wird.
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Die Rest-Energiemenge kann zum Beispiel nicht nur darauf basierend ermittelt werden, wie weit der Fahrer beziehungsweise Benutzer durchschnittlich nach Verwendung der Stand-Funktion noch fahren möchte, sondern beispielsweise auch anhand der Priorisierung zwischen Stand-Funktion und Reichweite des Kraftfahrzeugs. Ist zum Beispiel die Stand-Funktion sehr hoch priorisiert, so kann die Rest-Energiemenge geringer bemessen sein, als im Falle, dass die Verwendung der Stand-Funktion der Maximierung der Reichweite des Kraftfahrzeugs untergeordnet ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Steuervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine seiner Ausführungsformen auszuführen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung oder eine ihrer Ausführungsformen.
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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 eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.
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Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung 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. Die Prozessoreinrichtung kann z.B. auf zumindest einer Schaltungsplatine und/oder auf zumindest einem SoC (System on Chip) basieren.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und des Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und des Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Programmcode, der bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlasst, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann 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) bereitgestellt sein. Das Speichermedium kann in dem Computer oder Computerverbund angeordnet sein. Das Speichermedium kann aber auch beispielsweise als sogenannter Appstore-Server und/oder Cloud-Server im Internet betrieben sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit beispielsweise zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Der Programmcode kann als Binärcode und/oder als Assembler-Code und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) und/oder als Programmskript (z.B. Python) bereitgestellt sein.
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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.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Steuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Steuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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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.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 und 2 zeigen dabei jeweils eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Steuervorrichtung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 10 weist dabei ein Hochvoltbordnetz 14 mit einem Hochvoltenergiespeicher 16 in Form einer Hochvoltbatterie 16 auf. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug 10 ein Niedervoltbordnetz 18 mit einem Niedervoltenergiespeicher 20. Der Niedervoltenergiespeicher 20 kann zum Beispiel als eine 12-Volt-Batterie ausgebildet sein. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug 10 eine Komponente 22 zur Ausführung einer Stand-Funktion F. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Entertainment-Komponente, zum Beispiel einen Bildschirm oder ähnliches handeln, mit welchem Videoinhalte, Musik oder ähnliches ausgegeben werden können. Auch diese Komponente 22 ist Teil des Niedervoltbordnetzes 18 und wird entsprechend zum Betrieb durch den Niedervoltenergiespeicher 20 versorgt.
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Das Kraftfahrzeug 10 befindet sich vorliegend exemplarisch in einem abgestellten Zustand A. Üblicherweise ist in einem solchen Zustand das Hochvoltbordnetz eines Kraftfahrzeugs abgeschaltet. Dadurch steht dem Niedervoltbordnetz in diesem abgestellten Zustand nur äußerst begrenzt Energie zur Verfügung. Um nun vorteilhafterweise die Ausführung solcher Stand-Funktionen F in Einklang mit den Bedürfnissen eines Benutzers zu ermöglichen, ist es einerseits vorgesehen, dass auch im abgestellten Zustand A ein Nachladen des Niedervoltenergiespeichers 20 durch das Hochvoltbordnetz 14 unter Verwendung der im Hochvoltenergiespeicher 16 gespeicherten Energie möglich ist. Das Nachladen des Niedervoltenergiespeichers 20 aus dem Hochvoltenergiespeicher 16 ist durch den Pfeil 26 veranschaulicht. Dies ermöglicht gerade im abgestellten Zustand A des Kraftfahrzeugs 10 deutlich flexiblere Nutzungsmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf die Verwendung solcher Stand-Funktionen F. Um dabei jedoch nicht Gefahr zu laufen, dass ein Benutzer 24 des Kraftfahrzeugs 10 dann nach der Verwendung einer solchen Stand-Funktion F mit einem extrem niedrigen Ladezustand des Hochvoltenergiespeichers 16 konfrontiert wird, und davon überrascht wird, ist es nun vorteilhafterweise vorgesehen, den Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 mittels der Steuervorrichtung 12 in Abhängigkeit von einem Energieprofil P1, P2, P3 zu steuern. Im vorliegenden Beispiel sind drei solcher Energieprofile P1, P2, P3 exemplarisch dargestellt. Diese können zum Beispiel in einem Speicher der Steuervorrichtung 12 abgelegt sein. Grundsätzlich kann aber auch nur ein einziges solches Energieprofil P1, P2, P3 vorgesehen sein. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, ein solches Energieprofil P1, P2, P3 zu erstellen und/oder zu verwenden.
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Beispielsweise kann für jeden Benutzer 24 des Kraftfahrzeugs 10 individuell ein solches Energieprofil P1, P2, P3 erstellt und gespeichert werden. Denkbar ist es auch, dass mehrere solcher Energieprofile P1, P2, P3, die sich hinsichtlich der Steuerung des Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 unterscheiden, insbesondere hinsichtlich des Energiemanagements des Kraftfahrzeugs unter Verwendung der Stand-Funktion F, vorgegeben sind und von einem Benutzer 24 auswählbar sind oder in Abhängigkeit von anderen Parametern automatisch ausgewählt werden. Jedes dieser Energieprofile P1, P2, P3 liegt damit eine bestimmte Betriebsweise des Kraftfahrzeugs 10 hinsichtlich des Energiemanagements fest beziehungsweise bestimmte Regeln für den Betrieb des Kraftfahrzeugs 10. Ein solches Energieprofil P1, P2, P3 kann dabei zum Beispiel in Abhängigkeit von einer manuellen Eingabe M des Benutzers 24 ausgewählt werden. Dadurch kann der Benutzer 24 zum Beispiel selbst festlegen, wie die Verwendung der Stand-Funktion F in das Energiemanagement des Fahrzeugs 10 eingebettet werden soll beziehungsweise welchen Stellenwert die Verwendung der Stand-Funktion F zuzuordnen ist. Beispielsweise kann der Benutzer 24 durch eine solche manuelle Eingabe M spezifizieren, ob die Verwendung der Stand-Funktion F gegenüber einer Maximierung der Reichweite des Kraftfahrzeugs 10 Priorität haben soll oder nicht. Beispielsweise kann er durch die Auswahl eines entsprechenden Profils P1, P2, P3 mittels einer solchen manuellen Eingabe M auch festlegen, ob er die Stand-Funktion F häufig, selten oder durchschnittlich nutzen möchte. Abhängig von einer solchen manuellen Eingabe M kann dann entsprechend ein bestimmtes der mehreren vorgesehenen Profile P1, P2, P3 ausgewählt werden. Abhängig von einer solchen manuellen Eingabe M kann beispielsweise alternativ auch erst ein benutzerspezifisches Profil P1, P2, P3 erstellt werden und dem Benutzer 24 zugeordnet gespeichert werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen manuellen Eingabe M kann die Steuervorrichtung 12 ein solches Profil P1, P2, P3 auch automatisch erstellen und/oder auswählen, abhängig zum Beispiel von einem erlernten Benutzerverhalten des Benutzers 24 in Bezug auf die Verwendung des Kraftfahrzeugs 10 und/oder der Stand-Funktion F. Zu diesem Zweck kann die Steuervorrichtung 12 historische Verwendungsdaten V nutzen. Diese können während der Verwendung des Kraftfahrzeugs 10 im Allgemeinen durch den Benutzer 24, sowie während der Verwendung der Stand-Funktion F, quasi kontinuierlich erfasst werden. Zu diesen Verwendungsdaten V zählen zum Beispiel, wie oft der Benutzer 24 das Kraftfahrzeug 10 fährt, zu welchen Tageszeiten, wohin der Benutzer 24 typischerweise fährt beziehungsweise wie lange die gefahrenen Strecken typischerweise sind, wann der Benutzer 24 typischerweise das Kraftfahrzeug 10 lädt, gemäß welcher Ladestrategie er das Kraftfahrzeug 10 lädt, ob er eine dynamische Weise mit hohem Energieverbrauch an den Tag legt oder eine sehr sparsame Fahrweise, ob er die Stand-Funktion F sehr häufig aktiviert, sehr lange verwendet, welche von mehreren möglichen Stand-Funktionen F er verwendet, wann er diese verwendet, wie weit er anschließend noch fährt, und so weiter. Im Laufe der Zeit können damit zahlreiche Informationen gesammelt werden, die es erlauben, das Energiemanagement des Kraftfahrzeugs 10, gerade im Hinblick auf die Verwendung der Stand-Funktion F, möglichst optimal an die Verhaltensweisen und Bedürfnisse des Benutzers 24 anzupassen. Dies hat den Vorteil, dass der Benutzer 24 aller Wahrscheinlichkeit ja nur noch selten mit Situationen konfrontiert wird, in denen er beispielsweise die Stand-Funktion F nutzen möchte, dies aufgrund einer zu geringen vorhandene Energiereserve nicht möglich ist, oder der Benutzer nach Verwendung der Stand-Funktion F mit einer überraschend geringen Rest-Reichweite des Kraftfahrzeugs 10 konfrontiert wird, die ihm für die Strecke, die er noch fahren wollte, nun nicht mehr ausreicht.
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Zu 1 und 2 werden nun zwei unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten dieser Energieprofile P1, P2, P3 erläutert.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Beispiel wird nun anhand des ermittelten Energieprofils P1, P2, P3, in diesem Beispiel das zweite Energieprofil P2, welches zum Beispiel anhand der manuellen Benutzereingabe M und/oder auf Basis der Verwendungsdaten V ausgewählt und/oder erstellt wurde, eine Energiemenge E1 bestimmt, die als Energiereserve zur Verwendung der Stand-Funktion F vorgesehen werden soll. Diese Energiemenge E1 ist dann sozusagen für den Hochvoltenergiespeicher 16 als Energiereserve zur Ausführung der Stand-Funktion F reserviert. Die restliche im Hochvoltenergiespeicher 16 speicherbare Energie kann dann entsprechend wie üblich zur Ausführung von Fahrfunktionen oder anderen Funktionen des Kraftfahrzeugs 10 genutzt werden.
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Zur Ermittlung einer anzuzeigenden Rest-Reichweite oder einem anzuzeigenden Rest-Ladezustand kann beispielsweise auch vom tatsächlichen Rest-Ladezustand beziehungsweise von der tatsächlichen Rest-Reichweite ein bestimmter Anteil abgezogen werden, der zu dieser für die Stand-Funktion F reservierten Energiereserve E1 korrespondiert. Damit lässt die Ausführung der Stand-Funktion F den angezeigten Rest-Ladezustand beziehungsweise die angezeigte Rest-Reichweite des Kraftfahrzeugs 10 unberührt.
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Das erste Profil P1 kann zum Beispiel eine sehr geringe Priorisierung der Ausführung der Stand-Funktion F spezifizieren, das zweite Profil P2 eine mittlere Priorisierung, und das dritte Profil P3 eine sehr hohe Priorisierung. Entsprechend kann es zum Beispiel vorgesehen sein, dass bei Auswahl des ersten Profils P1 eine geringere Energiemenge als die hier dargestellte Energiemenge E1 für das zweite Profil P2 reserviert werden würde, und bei Auswahl des dritten Profils P3 würde eine entsprechend größere Energiemenge als die dargestellte Energiemenge E1 für die Ausführung der Stand-Funktion F reserviert werden.
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Gemäß dem in 2 dargestellten Beispiel wird in Abhängigkeit vom ausgewählten Profil P1, P2, P3, welches vorliegend das erste Profil P1 darstellt, eine Rest-Energiemenge E2 des Energiespeichers 16 bestimmt, die auf jeden Fall noch zum Ausführen einer Fahraufgabe des Kraftfahrzeugs 10 zur Verfügung stehen soll, und entsprechend nicht zum Betrieb beziehungsweise zur Ausführung der Stand-Funktion F verwendet werden darf. Die übrige, restliche im Energiespeicher 16 gespeicherte oder speicherbare Energie, kann dagegen zur Ausführung der Stand-Funktion F verwendet werden.
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Ist also bis auf diese Rest-Energiemenge E1 bei der Ausführung der Stand-Funktion F keine weitere Energie mehr im Hochvoltenergiespeicher 16 vorhanden, und ist die im Niedervoltenergiespeicher 20 gespeicherte Energie ebenfalls bereits aufgebraucht, so kann die Ausführung der Stand-Funktion F abgebrochen werden beziehungsweise eine Aktivierung oder erneute Aktivierung dieser unterbunden werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die verbleibende Rest-Energiemenge E2 noch eine gewisse Rest-Reichweite für das Kraftfahrzeug 10 gewährleistet. Diese kann wiederum abhängig vom gewählten Energieprofil P1, P2, P3 bestimmt werden. Spezifiziert das erste Energieprofil P1 wiederum die niedrigste Priorisierung der Stand-Funktion F, während das dritte Energieprofil P3 wiederum die höchste Priorisierung dieser Stand-Funktion F spezifiziert, so wäre zum Beispiel bei Auswahl des zweiten Profils P2 diese Rest-Energiemenge E2 noch geringer als vorliegend dargestellt, und im Falle der Auswahl des dritten Profils P3 noch geringer als bei Auswahl des zweiten Profils P2.
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Diese Ausführungsbeispiele lassen sich zudem in beliebiger Weise miteinander kombinieren und können zudem auch in beliebiger Weise noch durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen ergänzt werden.
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Grundsätzlich ist es möglich, durch die Verwendung eines oder mehrerer solcher Energieprofile ein vorausschauendes und vor allem an die Bedürfnisse eines Benutzers angepasstes Energiemanagement hinsichtlich der Bereitstellung von Stand-Funktionen zu ermöglichen.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Nutzung des HV-Systems eines BEVs für Use Cases, d.h. Anwendungsfälle, im Stand bereitgestellt werden kann. Vorteilhaft ist dabei die Software-gesteuerte Energiebereitstellung der Hochvoltbatterie für das 12-Volt-System auf Basis von Nutzerbedürfnissen für Aktivitäten und Dienste eines abgestellten BEVs. Dabei kann der Benutzer ein Energieprofil von maximaler Reichweite bis höchste Kapazität für Dienste im Stand wählen, was zu einer statischen Profilbelegung führt. Denkbar ist auch ein KI (künstliche Intelligenz)-generiertes Energieprofil, wodurch eine automatisierte Lösung bereitgestellt werden kann. Beides ermöglicht eine optimierte Nutzung des Fahrzeugs im Stand und ein gesteigertes Produkterlebnis und das Schaffen einer Grundlage neuer diversifizierender Use Cases. Vorteilhaft ist dabei eine fahrzeugintegrierte Vorrichtung, welche die Spannung des Hochvoltsystems wandelt und die verfügbare Energie im 12-Volt-System bereitstellt. Die Vorrichtung agiert auf Basis des Kundenwunsches beziehungsweise des Benutzerwunsches, nämlich je nach Profilwahl beziehungsweise orchestriert eine Fahrzeugvorrichtung, das Load-Balancing-System, mittels KI-Algorithmen auf Basis von Nutzerverhalten und Gewohnheiten. Implementiert werden kann eine systemseitige Sicherstellung, dass eine Mindestreichweite garantiert ist. Der Benutzer wird dann zum Beispiel optional darauf hingewiesen, falls der Hochvoltenergiespeicher für die Dienste nicht mehr genutzt werden kann und die Funktionen werden nach einem definierten Ablaufplan abgeschaltet. Ebenso ist bei beiden Varianten, nämlich manueller Profilwahl und automatischer Profilgenerierung, ein externer Override denkbar. Im Falle des Eintretens eines definierten Events, zum Beispiel einer Notfallsituation, kann von Behörden oder anderen autorisierten Einrichtungen eine maximale Stand-Funktion der verfügbaren Instanzen angeordnet werden, so dass beispielsweise bei einer Verfolgungsjagd der Polizei das Licht des Fahrzeugs zugeschaltet und die Umgebung mit den Kamerasystemen aufgezeichnet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012220549 A1 [0003]
- DE 102013205638 A1 [0004]
