WO2013034729A1 - Method for controlling energy distribution processes in a vehicle - Google Patents

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WO2013034729A1
WO2013034729A1 PCT/EP2012/067564 EP2012067564W WO2013034729A1 WO 2013034729 A1 WO2013034729 A1 WO 2013034729A1 EP 2012067564 W EP2012067564 W EP 2012067564W WO 2013034729 A1 WO2013034729 A1 WO 2013034729A1
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Alexander Augst
Christian Raubitschek
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling energy management processes in a vehicle, in particular for controlling energy distribution processes between energy converters and energy storage devices in a motor vehicle.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved method for controlling energy distribution processes in a vehicle, which eliminates or at least reduces the disadvantages mentioned.
  • the described method for controlling energy distribution processes is to be understood as part of an energy management of the vehicle. In this case, it is determined in which way currently gained or future recoverable energy can be stored as optimally as possible. In addition, a control for discharging is provided in order to optimize in this way the energy management of the vehicle in its entirety.
  • a method for controlling the charging and / or discharging of the at least one energy store as a function of the determined anticipated energy requirement of at least one or more consumers in the vehicle in a future driving state.
  • control of the charging and discharging comprises a selection of energy stores from a number of energy stores available in the vehicle.
  • wall Activated activation measures and the thereby recoverable energy to be used for conversion or charging.
  • the energy store which is most suitable for the respective future driving state it is already possible to select the energy store which is most suitable for the respective future driving state.
  • several future driving states can also be determined and a corresponding control of the loading and / or unloading can be adapted accordingly. In this way, multi-level energy conversion processes and complex future driving conditions can be taken into account and the process adapted to it.
  • situation-dependent and in particular situation-adapted energy management decisions can be made automatically and optimally adapted to a prospective energy requirement so that energy, in particular in the form of fuel, can be saved and exhaust gases and pollutant emissions can be reduced.
  • the consumer (s) can also be controlled in order to vary his or her energy demand according to the situation.
  • a control can provide that the consumer (s) can also be controlled in a "forward-looking" manner, thus optimizing, or in particular lowering, their energy consumption Further examples of such a predictive control will be presented in detail below.
  • the detection of the current environment takes place by means of near field and / or surroundings detection devices.
  • near-field or surroundings detection devices include, for example, a radar system for distance and object detection, as well as a lidar sensor system and cameras and / or ultrasound for Nahfelderfas- solution.
  • systems for communication between vehicles are already known, so that the information obtained by means of these systems can be used for the stated purpose.
  • vehicles or other road users or objects in the environment in particular their position and / or speed, can be detected.
  • a determination of a future, suitably adapted driving condition for example, an adapted braking, a continued stoppage or an adapted start of the vehicle.
  • a future, suitably adapted driving condition for example, an adapted braking, a continued stoppage or an adapted start of the vehicle.
  • a driving condition for example, an adapted braking, a continued stoppage or an adapted start of the vehicle.
  • other states are possible as well.
  • the described method can be used to control an energy distribution as a function of a longitudinal dynamics of the vehicle.
  • a vehicle in front and / or a stationary vehicle can be detected and a corresponding future driving state can be determined. If the preceding vehicle has a lower speed or stands still, the control step for the loading and / or unloading can be adapted accordingly.
  • the control step includes, for example, a waiver of measures or even allows a discharge of selected energy stores to increase drive power, as far as the driver desires.
  • energy storage devices that can be accessed quickly can be used for such "spontaneous" energy consumption, and to ensure their availability at this moment, the process may also include a step of redistributing energy between the individual energy storage devices of energy distribution processes depending on the expected
  • the method can be configured such that in a control of these Energyverottisvone.die achievable within the vehicle efficiencies of occurring energy conversion processes during charging and discharging the energy storage or redistributing the energy and / or the speed of these energy conversion processes and / or by at least an energy storage of the vehicle is still considered absorbable amount of energy.
  • the efficiency of the method can be further increased since losses inherent in energy conversion can be reduced.
  • the battery of an at least partially electrically driven vehicle has a much higher capacity compared to supercapacitors, but can not store the energy as fast as the supercapacitors.
  • the battery By taking into account the achievable speed of the energy conversion processes when storing the energy in the respective energy storage, here: the battery, or redistributing the energy, a higher efficiency of the method can be achieved according to the invention.
  • the energy which has been precalculated by means of the method according to the invention and which is released when an imminent recuperation is detected can be largely completely absorbed if the energy is calculated on the basis of its predicted energy For example, amount is divided between the battery of the vehicle and the super capacitors.
  • supercapacitors are charged by another electrical energy store of the vehicle as part of the redistribution step, or are charged by regenerative power of an electric machine.
  • Capacitors and in particular the supercapacitors are characterized by the fact that they release their stored energy content very quickly and can very quickly absorb a large amount of energy. However, they are limited in their capacity.
  • a situationadaptive charging according to the described method thus provides quickly available energy for an imminent acceleration, in which for a short time a large amount of energy is needed, and is therefore very useful.
  • the supercapacitors can be emptied, for example, by "reloading" the stored electrical energy into another electrical storage or “discharging” by supplying electrical energy to an electric motor to return a large amount of energy to the condenser thus emptied be able to record a short time, for example, in an upcoming braking situation.
  • supercapacitors also other capacitors, so-called Ultracaps or similar energy storage can be used.
  • the future or anticipated energy requirement for one, two or more consumers is determined for at least two future times.
  • the step of determining a prospective energy demand comprises determining an anticipated energy requirement for at least two future driving states or times.
  • the energy conversion can also take place in two or more stages. For example, in a planned or imminently determined energy conversion, it is determined in the step of controlling the charging or discharging which energy storage devices of the vehicle are to be used for receiving the converted energy. If, for example, an imminent recuperation is detected as an energy conversion process, which provides a very high energy flow and thus a large amount of energy within a short time, several energy stores of the vehicle can preferably be filled or emptied beforehand.
  • the control of energy distribution processes can take place on the basis of the detection of the current environment of the vehicle and / or the determination of a future driving state of the vehicle.
  • a presumed energy requirement of at least one consumer determined as a function of the detected current environment, is taken into consideration for at least two future times or for at least two future driving states.
  • the control of a charging and discharging of the at least one energy storage device can be effected as a function of at least two different future driving states or the respectively associated anticipated energy requirement. This is to be understood such that the at least two future driving states are provided in chronological succession.
  • the energy distribution Processes are controlled in such a way that the required distribution of the energy at these times is achieved and / or the total energy conversion losses in energy conversion processes are minimized. Determining the respective energy demand at these times, which are in a nonlinear or logarithmic distance, is advantageous because the accuracy of the prediction typically decreases with increasing a forecast horizon in a similar manner.
  • the electrical energy which can not be absorbed by the battery at the required rate, can be temporarily stored in the supercapacitors and then "transhipped" into the battery, so that the amount of energy not “reused” in the process can be reused. or less efficiently, must be kept to a minimum.
  • vehicles are recognized and taken into account, which move or are located laterally, behind, transversely to the vehicle or in front of the vehicle.
  • information from other road users or the infrastructure can be transmitted to the vehicle and used there in particular for the step of detecting the environment.
  • information about a driving situation of another road user and / or an engine driver can be transmitted to the vehicle.
  • Examples include traffic lights and railroad crossing systems, which send wireless signals about their condition, in particular over a remaining period of a red phase. This allows, for example, to estimate the duration of the vehicle standstill. If this is imminent, in particular the rapidly accessible energy stores (eg supercapacitors) can be selected for loading or unloading in the context of this method. your thumb If, on the other hand, the probable service life lasts longer, other types of storage may be preferred. If, on the other hand, the vehicle approaches a green traffic light, it can be estimated over a remaining period of the green phase whether energy has to be absorbed by impending braking, which would require discharging a rapidly rechargeable storage in preparation for the imminent energy intake.
  • the rapidly accessible energy stores eg supercapacitors
  • a current energy conversion can continue to be operated in a defined scope for providing the current energy surplus for charging the at least one energy store.
  • an energy converter can advantageously continue to be operated at least for a short time to a defined extent, the defined scope providing more usable energy than is currently required.
  • An energy surplus generated as a result can be used to at least partially fill the at least one energy store. This can be done for example by continuing the operation of an already running drive motor.
  • the defined scope is defined such that the energy converter is operated at a current operating state or at a lower energy operating state for a defined period of time to provide the desired energy surplus.
  • the predictive control determines a future vehicle state that is within a time interval of 0.1 to 60 seconds in the future. This interval depends on the devices used for near or
  • the predictive control differs from known systems based on navigation data, and rather for an estimate of the "global" energy consumption on a longer
  • Routes are suitable, but can not take into account the real environment of the vehicle in periods of a few seconds to a few minutes.
  • the method may include selecting a drive type of a hybrid drive of the vehicle. Accordingly, depending on the future driving state of each optimal driving mode is selected. In this case, the environment can be taken into account, but also additionally or alternatively the current or expected future state of the energy storage.
  • retrieval of the stored energy by the consumer may be in parallel with a primary energy converter and / or energy storage.
  • a consumer can be supplied with energy for its operation both via the energy store and a primary energy converter, such as the drive motor, or other energy storage devices. Retrieving the stored energy in this case is supported by the other energy flows.
  • electrochemical and / or electrostatic energy storage can be used as energy storage electrochemical and / or electrostatic energy storage.
  • These include in particular rechargeable batteries (accumulators), capacitors and / or the already mentioned supercapacitors, so-called supercaps or ultracaps.
  • accumulators rechargeable batteries
  • capacitors capacitors
  • supercaps or ultracaps so-called supercaps or ultracaps.
  • it can be calculated in advance whether a charging of supercaps will be anticipated makes sense and whether the energy stored therein is sufficient for the supply of the electrical system during the service life, for example if this is not the case Appropriate combustion engine and / or other energy storage, such as the battery to claim.
  • the consumers include mechanical, hydraulic, pneumatic, thermal and electrical systems of the vehicle.
  • consumers can use a vehicle electrical system and / or actuators and / or heating and air conditioning systems.
  • consumers also include groups of consumers, such as consumers who are used for electric driving, power-assisted steering, lighting of the vehicle, or for various aspects of traction control, for heating or air conditioning, or for the execution of others Functions that are operated automatically or by a driver action.
  • groups of consumers such as consumers who are used for electric driving, power-assisted steering, lighting of the vehicle, or for various aspects of traction control, for heating or air conditioning, or for the execution of others Functions that are operated automatically or by a driver action.
  • a summary of the individual actuators, heating elements, motors, etc. in consumer groups offers the advantage that their anticipated energy requirements for these groups can be calculated more easily and taken into account.
  • a use of the method can be provided for the consumers who have a maximum power consumption of more than 100 watts and / or at least 2% of a total energy demand of the vehicle.
  • the step of determining a future driving state and / or the step of determining takes place an estimated energy demand, middle calculation, approximation and / or probability calculation.
  • a corresponding probability of occurrence can be determined for one or more future driving states and / or the respectively anticipated energy requirement of the at least one consumer of the vehicle in the respective driving state.
  • a known from the probability calculation so-called statement probability which is indicative of the methods for determining the probabilities, determined and taken into account in the control of the energy conversion processes.
  • the method may advantageously be configured such that a sum of two or more products is minimized, each product comprising a pre-determined or estimated energy demand E, for a possible future driving state and an associated probability Pj for entry of this future driving state. At least one of the associated probabilities P, can be determined by means of the said probability calculation.
  • a high statistical energy saving eg over a longer drive or the useful life of the vehicle is achieved.
  • the described probability calculation for the occurrence of a possible future driving state for example, from the detection of the current environment of the vehicle, for example by the above-described sensors of the vehicle, taking into account an input navigation route, automatic traffic sign recognition, consideration of geStenden traffic rules, and / or a Considering the information collected about a particular driver to his driving still be determined.
  • the determination of the respective anticipated energy requirement of the at least one consumer can take place by means of fuzzy logic and / or by means of neural networks.
  • detecting an up-to-date environment may include recognizing prospective driving actions and / or anticipated behavior of other road users. This includes, in particular, the recognition of a turning intent on the basis of a set turn signal of the other traffic operator, or on the basis of a particular position of the wheels, or on the basis of information or a message with corresponding content, which the vehicle sends with turning intention.
  • a hammered front wheel taking into account the overall situation, may indicate a turning vehicle or an imminent lane change.
  • Delay intentions may also occur due to detection of relative accelerations or relative movements or on the basis of light signals of the road user. This information can thus also be used for the step of the environmental detection.
  • Analog parking situations can be handled by an intention of the person in front of the car park is detected.
  • a recognition can, for example, be detected by recognizing a specific behavior, in particular a slow or varying speed profile of the Vordermanns done. It can also be provided that an exchange of information takes place between the vehicles, so that the following vehicle is informed, for example, via an activated parking assistant.
  • the step of recognizing an anticipated behavior of other road users may include an automatic determination of a number and / or size as well as their respective speed and direction of movement. Based on this information, a probable behavior can then be determined. For example, large vehicles, especially trucks, will have lower acceleration from a standstill than smaller vehicles, so this information may be taken into account in determining the future driving condition.
  • the initial steps of detecting the current environment of the vehicle, determining the future driving state of the vehicle, and the anticipated energy needs of consumers may include several functions and steps, which are exemplified below and may be used in any combination with each other:
  • the anticipated energy requirement of the vehicle in the future driving state as already indicated, by detecting at least one leading and / or leading road user or obstacle.
  • another road user can be detected at a traffic signal.
  • the future driving state is thus defined as a standstill.
  • the time of occurrence of the future driving state over the determined distance and the relative speed can be estimated.
  • the described near-field and environment-detecting devices of the vehicle can optionally be detected by means of the described near-field and environment-detecting devices of the vehicle whether there are other road users in front of the vehicle. It is initially irrelevant whether these road users are on the move or not. With the prediction of the anticipated energy requirement based on this future driving state, the described control of the charging and discharging can then be adapted.
  • driver assistance systems such as a deceleration assistant, traffic light phase assistant, sailing assistant or a green wave assistant, for example
  • FAS driver assistance systems
  • a deceleration assistant traffic light phase assistant
  • sailing assistant sailing assistant
  • a green wave assistant for example
  • LSA red traffic signal
  • the step of detecting a current environment may be configured such that by means of an automatic determination of a number, a size and / or a speed of preceding road users an estimated breakpoint for the vehicle at an LSA, a stop sign or another stop condition is determined can be determined and thus the estimated energy demand in the associated future driving condition can be determined. This could be defined in this case as a standstill of the vehicle at the determined breakpoint.
  • the controller can rather be made ready to be able to provide a spontaneous discharge of the energy store. An availability of the corresponding energy storage can be done by a redistribution process of energy between the energy storage.
  • the point can be determined according to the invention where the vehicle will come to a halt.
  • an energy balance can be estimated and a corresponding control of the charging of the energy store can be carried out so that an energy surplus generated during the delay can be used for charging.
  • it can be estimated which energy storage is to be used.
  • Nahfeldsensorik not only a location point between the vehicle and a stop line, as already described at a stop sign or a traffic light, are determined at which the vehicle is expected to come to a halt. Rather, an available shorter way to delay can be taken into account by other road users and used in the determination of the future driving state or the associated prospective energy requirement.
  • Green Wave Assistants who gives the driver a case-by-case recommendation to reach the green traffic light during a (partially) automated approach to a green traffic light. Can now be detected by means of the current environment detection one or more preceding road users who have a lower speed than the own vehicle, this information can be used to calculate the future driving condition. If, due to the other road users, it is no longer possible to reach the green traffic light, an appropriate control of the charging, for example by recuperation, can be undertaken at an early stage and the corresponding energy stores can be selected based on the expected future driving state.
  • an automatic determination of a number, a size and a speed of the detected road users can be determined, in order to draw conclusions about the future driving actions or an anticipated behavior of these road users close as suggested above.
  • the following road users may also be taken into account and based on the vehicle.
  • a charge of energy storage is made for example by recuperation, which would slow down the vehicle and possibly make it an obstacle for subsequent faster road users.
  • the method may be performed in one or more computing units of the vehicle.
  • the control of the energy distribution processes can take place by means of semiconductors installed separately in the vehicle.
  • an apparatus for the predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle comprising means which are designed to carry out the described method.
  • the device comprises at least one Means, which is designed to carry out at least one of the described method steps.
  • the device can be connected to the described devices and sensors, in particular the described near field and / or environment detection devices communication technology for the exchange of signals or information. Likewise, these may be formed by the device for controlling energy distribution processes or may be formed as part of this device for controlling energy distribution processes.
  • the invention also includes a computing unit for carrying out the method according to the invention as well as the vehicle in which the corresponding method is carried out.
  • a computer program product with a data carrier with program code and / or an executable program which is or is designed to carry out the described method if the program code or the executable program is executed on a correspondingly designed computer unit.
  • a method for predictively controlling energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle comprising the following steps:
  • Detecting an actual environment of the vehicle Determining a plurality of future driving states of the vehicle as a function of the detected current environment, determining an anticipated energy requirement of at least one consumer of the vehicle for at least two future driving states,
  • each product comprising a prespecified or estimated energy demand (Ej) for a possible future driving state and an associated probability (Pj) for entry of this future driving state, wherein the probability (P,) is determined by means of the probability calculation.
  • Ej prespecified or estimated energy demand
  • Pj probability for entry of this future driving state
  • a respective energy requirement is also determined for a plurality of future times or future driving states, wherein the driving states or the associated points in time are in a linear temporal relationship or a logarithmic relationship to each other.
  • the probability calculation for the occurrence of a possible future driving state from the detection of the current environment of the vehicle by an automatic traffic sign recognition and / or a consideration of applicable traffic rules and / or a consideration of information collected about a particular driver information on his driving style can be done.
  • a current energy conversion can continue to be operated in a defined scope for providing a current energy surplus for charging the at least one energy store.
  • Another embodiment provides that the predictive control determines at least one future vehicle state that wins in a time interval of 0.1 to 60 seconds in the future.
  • a retrieval of the stored energy by the consumer can take place in parallel to a primary energy converter and / or energy storage.
  • the consumers may include mechanical, hydraulic, pneumatic, thermal and electrical systems of the vehicle.
  • the consumers have a maximum power consumption of more than 100 watts and / or at least 2% of a total energy requirement of the vehicle.
  • the step of determining at least one future driving state and / or the step of determining an anticipated energy requirement also to be carried out by means of calculation and / or approximation.
  • the detection of a current environment comprises a recognition of anticipated driving actions and / or an anticipated behavior of other road users.
  • a device for the predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle, the device comprising means which are designed to carry out the described method.
  • a computer program product with a data carrier with program code, which is designed to carry out the method described, when the program code is executed on a correspondingly designed computer unit.
  • the current environment or the surroundings of the vehicle is detected by means of a sensor system (near field or surroundings detection device) which is present anyway in the vehicle and serves as sensor system for driver assistance systems and active safety systems.
  • Driving states for a plurality of points in time will be determined in the near future, wherein a plurality of different possible driving states, for example 2 to 10, are determined at each point in time.
  • These driving conditions can be described by means of odometric parameters of the vehicle (speed, acceleration, steering angle, gear states or position as well as rotational speeds, measure of power transmission, etc.) or corresponding parameter value ranges.
  • Individual driving states can be driving states which have already been selected according to one or more criteria for reducing energy consumption. It will depending on the result of
  • Umweis established a, two or more driving conditions determined that are given or influenced by other priorities or influencing factors than the energy savings, such as a time savings, a speed offered, traffic rules and / or an actual traffic events.
  • An anticipated energy requirement of several consumers such as an internal combustion engine, electric motor, power steering motors, hydraulic system, is determined in the vehicle for selected driving conditions.
  • An energy demand is expressed in this example as the required retrieval speed of a certain amount of energy and as the value of that amount of energy. Both of these parameters or their combination are provided with a corresponding probability value which indicates with which probability these values or value ranges, which comprise these values, will occur for a certain driving state.
  • the selection of at least one energy storage can already take place which is most suitable for the respective future driving state in order to save the energy or an automatic Decide on the allocation or redistribution of a given amount of energy.
  • a discrete function for optimally controlling a charging and / or discharging of the at least one energy store as a function of these energy requirements and their probabilities in the form of parameters is determined.
  • the parameters include the amount of redistributed energy relative to respective times and / or the respective speed of the energy conversion processes. In this case, the amount of energy that can still be absorbed by at least one energy store of the vehicle is also taken into account.
  • One or more values for a potential energy saving for one or more times which can be achieved by controlling the charging and / or discharging of the at least one energy store, and the probability that these will actually occur, have already been determined , The cumulative savings from multiple points in time for a near future is maximized.
  • the amount of energy which can be saved by a possible energy distribution process is, in this example, the saving of the charge and / or discharge losses of energy storage, which occurs in comparison to the failure to take into account the probability calculation.
  • each product comprises a predetermined or estimated energy demand (E,) for one, two, three or more possible future driving conditions and an associated probability (Pj) for entry of this future driving condition , where the probability (Pj) is determined by means of the probability calculation.
  • the minimization of the sum preferably takes place taking into account driving conditions for two, three or more times, in particular within a period greater than 5, 10, 20, 30, 100 and / or 200 seconds.
  • the charging and / or discharging of the at least one energy storage device is automatically controlled by means of the vehicle depending on this function. These measures include the division, redistribution of electrical, mechanical, hydraulic energy, thermal energy, as well as the control of individual parameters of the energy conversion processes.
  • a probability calculation for events namely the driving states or the energy demands (in particular more than 3 or 10 events or parameter values), is carried out.
  • probabilities can be determined depending on the time and the driving condition.
  • the following probabilities can be determined:
  • Another means of probability calculation in this example is a determination of probability distribution functions or a so-called “cumulative distribution function" (CDF) for at least one parameter of a driving state, of which the energy requirement, in particular for energy consumers of the vehicle, for example, more than 2, 5 , 10, 20, 30, 40, 50% of the total average energy demand of the vehicle.
  • CDF cumulative distribution function
  • a determination and / or consideration of probability distribution functions is meant, which describes a distribution of the probability, for example, between more than 2, 3, 4 or 10 different parameter values and / or possible events.
  • the determination of a probability distribution function is here done as a discrete or one, e.g. piecewise linear, interpolated function representation.
  • the functional representation is represented in this example as an LUT (Lock Up Table) representing a map of at least more than 2, 3, 5, 10, or 20 values or parameters to the probabilities for the occurrence of that one value or parameter, or vice versa ,
  • the probability distribution function to various parameters used here, these parameters or parameter functions, will be stored in this case in the memory of the system according to the invention or of the corresponding computer product.
  • the following parameters can advantageously be taken into account when determining the said probability distribution functions further influencing variables, such as, for example, time, calendar data, weather conditions, traffic information.
  • Some of the occurring parameters are parameters that are complementary to each other in time or timings at a particular time interval or in mathematical correlation relationship with each other.
  • the probability calculation may also relate to a prediction about the validity of certain traffic rules in certain locations and areas - the known or likely route of the vehicle.
  • a probability for - at least two different - possible right-of-way regulations can be established for an intersection detected in the course of detecting a current environment of the vehicle.
  • At least one of the probabilities to be determined can be determined or estimated by taking into account complementary relationships between individual partial probabilities.
  • the likelihood of a speed range, for example 40-50 km / h, at which the vehicle will move at a particular location or time may be determined from a statistical value for the speed limits in the particular environment (here, for example, FIG 30 km / h), with the probability of an existing construction site (for example, with the limit of 40 km / h) and the substantially secure knowledge of the speed limit (eg throughout the city to 50 km / h) are determined.
  • a lack of likelihood for a driving condition and / or energy demand for that driving condition and / or the amount of energy that can be saved by a possible energy distribution process is at least one probability of complementary driving conditions, energy demands, and / or amounts of energies determined.
  • one or more probabilities for driving conditions in events requiring additional emergency strategies are also determined and taken into account. This concerns e.g. the driving conditions resulting from the vehicle having to carry out an unplanned avoidance maneuver or an unplanned braking with an ascertainable probability depending on external events. Thus, an energy requirement for a quickly executed kick-down, acceleration energy after an unplanned braking intervention or the amount of quickly retrievable energy for the power steering system of the vehicle can be considered.
  • the probability calculation is considered in this example in the form of probability distribution function in the form of the amount of energy that can be used in the event of a security emergency and the likelihood that this emergency will occur.
  • a mathematical connection eg in the form of a function, between the probability calculation for certain driving conditions, in particular already selected driving conditions according to some energetic criteria, the probability of energy demand for these driving conditions with the probability calculation for the amount the energy that can be saved through a potential energy conversion process.
  • the step of determining a future driving state or the step of determining an anticipated energy demand it may be determined as a resulting probability distribution function that combines saving a certain amount of energy with the probability of that saving.
  • the connection or concatenation of a plurality of probability values for driving conditions, energy requirements and amounts of energy that can be saved is determined.
  • the resulting function expresses the probabilities for energy saving depending on the parameters of charging and / or discharging energy storage of the vehicle.
  • the control of the charging of at least one, two or more energy stores - including the amount of charged energy and / or the respective charging function or their parameters - then takes place in dependence on this function.
  • well-known mathematical operations of the so-called discrete convolution and / or discrete Fourier transformation can be used.
  • Detecting an actual environment of the vehicle determining a plurality of future driving states of the vehicle in dependence on the detected current environment, determining an anticipated energy requirement of at least one consumer of the vehicle for at least two future driving states,
  • step of determining a future driving condition and / or the step of determining a prospective energy requirement by means of probability calculation optimally taking into account both the energy demand or the amount of energy that can be saved by a potential energy distribution process and the likelihood that it will Saving or the energy requirement actually borrowed.
  • FIG. 1 therefore shows a sequence of the method according to a possible embodiment for the predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle with the following steps:
  • Detecting a current environment of the vehicle determining a future driving state of the vehicle in dependence on the detected current environment, determining an anticipated energy demand of consumers of the vehicle for the future driving state,

Abstract

The invention relates to a method for the anticipatory control of processes for distributing energy between at least one energy transducer and at least one energy store in a vehicle, comprising the following steps: registering the present surroundings of the vehicle, determining a plurality of future vehicle driving states in accordance with the present surroundings that have been registered, determining an estimated energy requirement for at least one consumer of the vehicle and for at least two future driving states, and controlling the charging and/or discharging of the at least one energy store in accordance with the determined estimated energy requirement of the at least one consumer in the at least one future driving state. The step of determining a future driving state and/or that of determining an estimated energy requirement is/are implemented using a probability calculation in order to arrive at an optimum estimation for the energy requirement or amount of energy able to be saved by a potential energy distribution process, as well as for the probability of this saving actually being achieved.

Description

Verfahren zum Steuern von Energieverteilungsprozessen in einem  Method for controlling energy distribution processes in one
Fahrzeug  vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Energiemanagementprozessen in einem Fahrzeug, insbesondere zum Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen Energiewandlern und Energiespeichern in einem Kraftfahrzeug. The invention relates to a method for controlling energy management processes in a vehicle, in particular for controlling energy distribution processes between energy converters and energy storage devices in a motor vehicle.
In zunehmendem Maße erhalten Maßnahmen zum Energiesparen und zur Energieumverteilung Einzug in Kraftfahrzeuge, um einen Energieverbrauch zu senken und somit Rohstoffe und Kosten einzusparen. Zusätzlich werden große Anstrengungen unternommen einen Schadstoffausstoß, insbesondere von C02, zu reduzieren. Increasingly, measures to save energy and redistribute energy are being introduced into motor vehicles in order to reduce energy consumption and thus save raw materials and costs. In addition, great efforts are being made to reduce pollutant emissions, especially C0 2 .
Diese Maßnahmen lassen sich unter dem Oberbegriff des Energiemanagements im Fahrzeug zusammenfassen und umfassen Maßnahmen, wie beispielsweise Motor-Start-Stopp Funktionen zum Ausschalten des Antriebsmotors bei Stillstand des Fahrzeugs, einen Segelbetrieb des Fahrzeugs zum energiearmen„Gleiten" des Fahrzeugs oder Systeme zur Bremsenergierückgewinnung und viele mehr. These measures can be summarized under the generic term of the energy management in the vehicle and include measures such as engine start-stop functions for switching off the drive motor when the vehicle is at rest, a sail operation of the vehicle for low-energy "gliding" of the vehicle or systems for regenerative braking and many more.
Besondere Bedeutung gewinnt hierbei eine Steuerung bzw. eine gegenseitige Abstimmung dieser Maßnahmen, um ein möglichst optimales Einsparergebnis zu erzielen. So ist es zwar bekannt verschiedene Energiespeicher mit unterschiedlichenParticular importance here gains a control or mutual coordination of these measures in order to achieve the best possible savings. So it is known different energy storage with different
Eigenschaften zur Speicherung von überschüssiger bzw. rückgewonnener Energie in einem Fahrzeug vorzusehen. Jedoch erfolgt eine Auf- und Entladung lediglich anhand fest vordefinierter Steuerungsalgorithmen. Provide properties for storing excess or recovered energy in a vehicle. However, a loading and unloading takes place only on the basis of predefined control algorithms.
Dies bedeutet, dass die Energiespeicher unabhängig von einem tatsächlichen Bedarf gefüllt werden, sobald überschüssige Energie bereit steht. Dies führt dazu, dass Akkus unnötige Ladungszyklen erleben und auf diese Weise schneller altern oder Kondensatoren Energie zugeführt wird, die in diesen bis zu einem Abruf prinzipbedingt nicht Sange genug gespeichert werden können, so dass dieser Energieanteil verloren geht. This means that the energy stores will be filled independently of an actual need, as soon as excess energy is available. As a result, rechargeable batteries experience unnecessary charge cycles and thus age faster or energy is supplied to capacitors, which in principle can not be stored as long as enough to save them, so that this proportion of energy is lost.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein verbessertes Verfahren zum Steuern von Energieverteilungsprozessen in einem Fahrzeug bereitzustellen, welches die genannten Nachteile beseitigt oder zumindest reduziert. The object of the invention is therefore to provide an improved method for controlling energy distribution processes in a vehicle, which eliminates or at least reduces the disadvantages mentioned.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved by means of a method according to the patent claim 1. Advantageous further developments emerge from the dependent claims.
Demnach wird ein Verfahren zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug mit den nachfolgenden Schritten vorgeschlagen: Accordingly, a method for predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle is proposed with the following steps:
Erfassen einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs,  Detecting an actual environment of the vehicle,
Ermitteln mindestens eines zukünftigen Fahrzustandes des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Umgebung, Ermitteln eines voraussichtlichen Energiebedarfs von zumindest einem Verbraucher des Fahrzeuges für den mindestens einen zukünftigen Fahrzustand, Steuern einer Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem ermittelten voraussichtlichen Energiebedarf des zumindest einen Verbrauchers in dem zumindest einen zukünftigen Fahrzustand. Determining at least one future driving state of the vehicle as a function of the detected current environment, determining an anticipated energy requirement of at least one consumer of the vehicle for the at least one future driving state, Controlling a charge and / or discharge of the at least one energy storage in dependence on the estimated energy demand of the at least one consumer in the at least one future driving state.
Das beschriebene Verfahren zum Steuern von Energieverteüungsprozessen ist als Teil eines Energiemanagements des Fahrzeugs zu verstehen. Hierbei wird bestimmt, auf welche Weise momentan gewonnene bzw. zukünftig gewinnbare Energie möglichst optimal gespeichert werden kann. Zusätzlich wird hiermit eine Steuerung zur Entladung vorgesehen, um auf diese Weise das Energiemanagement des Fahrzeugs in seiner Gesamtheit zu optimieren. The described method for controlling energy distribution processes is to be understood as part of an energy management of the vehicle. In this case, it is determined in which way currently gained or future recoverable energy can be stored as optimally as possible. In addition, a control for discharging is provided in order to optimize in this way the energy management of the vehicle in its entirety.
Es wird also ein Verfahren zum Steuern der Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem ermittelten voraussichtlichen Energiebedarf von zumindest einem oder mehreren Verbrauchern im Fahrzeug in einem zukünftigen Fahrzustand bereitgestellt. Thus, a method is provided for controlling the charging and / or discharging of the at least one energy store as a function of the determined anticipated energy requirement of at least one or more consumers in the vehicle in a future driving state.
Demnach erfolgt also eine Auf- und/oder Entladung mindestens eines Energiespeichers in Abhängigkeit von einem momentanen und tatsächlichen Umfeld des Fahrzeugs. Dies geschieht dadurch, dass anhand der erfassten Informationen zu der aktuellen Umgebung der mindestens eine zukünftige Fahrzustand ermittelt wird. Hieraus lassen sich Rückschlüsse auf den zukünftigen Energieverbrauch der Verbraucher ziehen. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse erfolgt sodann die Steuerung der Aufladung des bzw. der Energiespeicher. Accordingly, there is thus an up and / or discharge of at least one energy store as a function of a current and actual environment of the vehicle. This happens because the at least one future driving state is determined on the basis of the acquired information about the current environment. From this it is possible to draw conclusions about the future energy consumption of consumers. On the basis of these findings, the control of the charging of the energy store (s) then takes place.
Insbesondere umfasst die Steuerung der Auf- und Entladung eine Auswahl von Energiespeichern aus einer Anzahl von in dem Fahrzeug verfügbaren Energiespeichern. Dies bedeutet, dass beispielsweise erkannt werden kann, dass aufgrund des mindestens einen zukünftigen Fahrzustandes ein Energieverbauch des Fahrzeugs bzw. einzelner Verbraucher gegenüber einem aktuellen Verbrauch reduziert wird. Es können basierend hierauf Wand- lungsmaßnahmen aktiviert und die hierbei gewinn bare Energie zur Wandlung bzw. Aufladung genutzt werden. Aufgrund des ermittelten zukünftigen Fahrzustandes kann bereits die Auswahl desjenigen Energiespeichers erfolgen, der für den jeweiligen zukünftigen Fahrzustand am geeignetsten ist. Wie beschrieben, können aber auch mehrere zukünftige Fahrzustände ermittelt und eine entsprechende Steuerung der Auf- und/oder Entladung entsprechend angepasst sein. Es können auf diese Weise mehrstufige Energiewandlungsprozesse und komplexe zukünftige Fahrzustände berücksichtigt und das Verfahren hieran angepasst werden. In particular, the control of the charging and discharging comprises a selection of energy stores from a number of energy stores available in the vehicle. This means that, for example, it can be recognized that an energy consumption of the vehicle or individual consumers is reduced compared to a current consumption due to the at least one future driving state. Based on this, wall Activated activation measures and the thereby recoverable energy to be used for conversion or charging. On the basis of the determined future driving state, it is already possible to select the energy store which is most suitable for the respective future driving state. As described, however, several future driving states can also be determined and a corresponding control of the loading and / or unloading can be adapted accordingly. In this way, multi-level energy conversion processes and complex future driving conditions can be taken into account and the process adapted to it.
Mit dem beschriebenen Verfahren können situationsabhängige und insbesondere situationsangepasste Entscheidungen für ein Energiemanagement automatisch getroffen und an einen voraussichtlichen Energiebedarf optimal angepasst werden, so dass Energie, insbesondere in Form von Kraftstoff, eingespart und Abgase sowie Schadstoffemissionen reduziert werden können. With the described method, situation-dependent and in particular situation-adapted energy management decisions can be made automatically and optimally adapted to a prospective energy requirement so that energy, in particular in the form of fuel, can be saved and exhaust gases and pollutant emissions can be reduced.
Selbstverständlich können anhand der gewonnenen Informationen zu dem mindestens einen zukünftigen Fahrzustand und der Steuerung der Auf- und Entladung darüber hinaus auch der bzw. die Verbraucher gesteuert werden, um dessen bzw. deren Energiebedarf situationsangepasst zu variieren. Insbesondere kann eine derartige Steuerung vorsehen, dass der bzw. die Verbraucher ebenfalls„vorausschauend" gesteuert und somit dessen bzw. deren Energieverbrauch optimiert, insbesondere gesenkt, werden kann. Weitere Beispiele für eine derartige vorausschauende Steuerung werden nachfolgend im Detail dargestellt. Of course, on the basis of the information obtained about the at least one future driving state and the control of the charging and discharging, the consumer (s) can also be controlled in order to vary his or her energy demand according to the situation. In particular, such a control can provide that the consumer (s) can also be controlled in a "forward-looking" manner, thus optimizing, or in particular lowering, their energy consumption Further examples of such a predictive control will be presented in detail below.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Erfassen der aktuellen Umgebung mittels Nahfeld- und/oder Umfelderfassungsvorrichtungen. Derartige Nahfeld- bzw. Umfelderfassungsvorrichtungen umfassen beispielsweise ein Radarsystem zur Abstands- und Objekterkennung, ebenso eine Lidarsensorik sowie Kameras und/oder Ultraschall zur Nahfelderfas- sung. Außerdem sind bereits Systeme zur Kommunikation zwischen Fahrzeugen (sogenannte Car2Car-Kommunikation) bzw. zwischen Fahrzeugen und einer Infrastruktur (sogenannte Car2X-Kommunikation) bekannt, so dass die mittels dieser Systeme gewonnenen Informationen für den genannten Zweck eingesetzt werden können. According to a preferred embodiment, the detection of the current environment takes place by means of near field and / or surroundings detection devices. Such near-field or surroundings detection devices include, for example, a radar system for distance and object detection, as well as a lidar sensor system and cameras and / or ultrasound for Nahfelderfas- solution. In addition, systems for communication between vehicles (so-called Car2Car communication) or between vehicles and an infrastructure (so-called Car2X communication) are already known, so that the information obtained by means of these systems can be used for the stated purpose.
Es können somit Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer bzw. Objekte in der Umgebung, insbesondere deren Position und/oder Geschwindigkeit er- fasst werden. In Abhängigkeit von den erkannten Objekten erfolgt sodann eine Ermittlung eines zukünftigen, entsprechend angepassten Fahrzustandes, beispielsweise ein angepasstes Abbremsen, ein weiter andauernder Stillstand oder ein angepasstes Anfahren des Fahrzeugs. Selbstverständlich sind ebenso auch andere Zustände möglich. Thus, vehicles or other road users or objects in the environment, in particular their position and / or speed, can be detected. Depending on the detected objects then takes place a determination of a future, suitably adapted driving condition, for example, an adapted braking, a continued stoppage or an adapted start of the vehicle. Of course, other states are possible as well.
Beispielsweise lässt sich mit dem beschriebenen Verfahren eine Energieverteilung in Abhängigkeit von einer Längsdynamik des Fahrzeugs steuern. So kann beispielsweise ein vorausfahrendes und/oder ein stehendes Fahrzeug erkannt und ein entsprechender zukünftiger Fahrzustand ermittelt werden. Weist das vorausfahrende Fahrzeug eine niedrigere Geschwindigkeit auf oder steht still, so kann der Steuerschritt für die Auf- und/oder Entladung entsprechend angepasst werden. For example, the described method can be used to control an energy distribution as a function of a longitudinal dynamics of the vehicle. Thus, for example, a vehicle in front and / or a stationary vehicle can be detected and a corresponding future driving state can be determined. If the preceding vehicle has a lower speed or stands still, the control step for the loading and / or unloading can be adapted accordingly.
Wird dagegen ein vorausfahrendes Fahrzeug mit gleicher Geschwindigkeit oder höherer Geschwindigkeit als das Fahrzeug erkannt, so umfasst der Steuerschritt beispielsweise ein Verzicht auf Maßnahmen oder ermöglicht sogar eine Entladung von ausgewählten Energiespeichern zum Erhöhen einer Antriebsleistung, soweit dies der Fahrer wünscht. Insbesondere können für einen derartigen„spontanen" Energieverbrauch schnell abrufbare Energiespeicher zum Einsatz kommen. Um deren Verfügbarkeit in diesem Moment zu gewährleisten, kann das Verfahren außerdem einen Schritt des Umverteilens von Energie zwischen den einzelnen Energiespeichern im Rahmen von Energieverteilungsprozessen in Abhängigkeit von dem voraussichtlichenIf, on the other hand, a preceding vehicle is detected at the same speed or higher than the vehicle, the control step includes, for example, a waiver of measures or even allows a discharge of selected energy stores to increase drive power, as far as the driver desires. In particular, energy storage devices that can be accessed quickly can be used for such "spontaneous" energy consumption, and to ensure their availability at this moment, the process may also include a step of redistributing energy between the individual energy storage devices of energy distribution processes depending on the expected
Energiebedarf durchführen. Perform energy demand.
Als Energieverteilungsprozesse sind im Folgenden neben der beschriebenen Umverteilung von Energie zwischen den einzelnen Energiespeichern auch eine Auswahl von Energiespeichern im Rahmen des Steuerschrittes zur Auf- und/oder Entladung der Energiespeicher zu verstehen. In addition to the described redistribution of energy between the individual energy stores, a selection of energy stores in the context of the control step for charging and / or discharging the energy stores is to be understood below as energy distribution processes.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren derart ausgestaltet sein, dass bei einer Steuerung dieser Energieverteilungsprozesse.die innerhalb des Fahrzeugs erzielbaren Wirkungsgrade von stattfindenden Energiewandlungsprozessen beim Auf- und Entladen der Energiespeicher bzw. beim Umverteilen der Energie und/ oder die Geschwindigkeit dieser Energiewandlungsprozesse und/ oder die durch zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeug noch aufnehmbare Energiemenge berücksichtigt wird. Somit kann die Wirksamkeit des Verfahrens weiter erhöht werden, da Verluste die einer Energiewandlung typischerweise eigen sind, verringert werden können. Advantageously, the method can be configured such that in a control of these Energieverteilungsprozesse.die achievable within the vehicle efficiencies of occurring energy conversion processes during charging and discharging the energy storage or redistributing the energy and / or the speed of these energy conversion processes and / or by at least an energy storage of the vehicle is still considered absorbable amount of energy. Thus, the efficiency of the method can be further increased since losses inherent in energy conversion can be reduced.
Unterschiedliche Energiespeicher des Fahrzeugs besitzen unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf die Speicherung und Wandlung der bereitgestellten Energie. So besitzt beispielsweise die Batterie eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs im Vergleich zu Superkondensatoren eine sehr viel höhere Kapazität, kann aber die Energie nicht so schnell speichern, wie die Superkondensatoren. Durch die Berücksichtigung der erzielbaren Geschwindigkeit der Energiewandlungsprozesse beim Speichern der Energie in dem jeweiligen Energiespeicher, hier: der Batterie, bzw. beim Umverteilen der Energie, kann erfindungsgemäß eine höhere Wirksamkeit des Verfahrens erzielt werden. So kann beispielsweise die durch eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vorausberechnete und bei einer ermittelten bevorstehenden Rekuperation frei werdende Energie weitgehend vollständig aufgenommen werden, wenn die Energie aufgrund ihrer vorausberechneten Menge beispielsweise zwischen der Batterie des Fahrzeugs und den Super- kondensatoren aufgeteilt wird. Different energy stores of the vehicle have different characteristics with respect to the storage and conversion of the energy provided. For example, the battery of an at least partially electrically driven vehicle has a much higher capacity compared to supercapacitors, but can not store the energy as fast as the supercapacitors. By taking into account the achievable speed of the energy conversion processes when storing the energy in the respective energy storage, here: the battery, or redistributing the energy, a higher efficiency of the method can be achieved according to the invention. Thus, for example, the energy which has been precalculated by means of the method according to the invention and which is released when an imminent recuperation is detected can be largely completely absorbed if the energy is calculated on the basis of its predicted energy For example, amount is divided between the battery of the vehicle and the super capacitors.
In einem Beispiel werden Superkondensatoren im Rahmen des Umvertei- lungsschrittes von einem anderen elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs aufgeladen, oder werden durch generatorische Leistung einer E- Maschine aufgeladen. Kondensatoren und speziell die Superkondensatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie ihren gespeicherten Energieinhalt sehr schnell abgeben und auch sehr schnell eine hohe Energiemenge aufnehmen können. Allerdings sind sie in ihrer Kapazität begrenzt. Eine situationsadap- tive Aufladung gemäß dem beschriebenen Verfahren stellt somit schnell abrufbare Energie für eine bevorstehende Beschleunigung bereit, bei der für kurze Zeit eine hohe Energiemenge benötigt wird, und ist deswegen sehr sinnvoll. In one example, supercapacitors are charged by another electrical energy store of the vehicle as part of the redistribution step, or are charged by regenerative power of an electric machine. Capacitors and in particular the supercapacitors are characterized by the fact that they release their stored energy content very quickly and can very quickly absorb a large amount of energy. However, they are limited in their capacity. A situationadaptive charging according to the described method thus provides quickly available energy for an imminent acceleration, in which for a short time a large amount of energy is needed, and is therefore very useful.
In der Komplementärsituation einer bevorstehenden Rekuperation können die Superkondensatoren entleert werden, beispielsweise durch„Umladen" der gespeicherten elektrischen Energie in einen anderen elektrischen Speicher oder„Entladen" durch Zuführen von elektrischer Energie an einen Elektromotor, um mit dem somit entleerten Kondensator wieder eine hohe Energiemenge in kurzer Zeit aufnehmen zu können, beispielsweise bei einer bevorstehenden Bremssituation. Es versteht sich, dass neben den explizit genannten Superkondensatoren auch andere Kondensatoren, sogenannte Ult- racaps oder ähnliche Energiespeicher verwendbar sind. In the complementary situation of an imminent recuperation, the supercapacitors can be emptied, for example, by "reloading" the stored electrical energy into another electrical storage or "discharging" by supplying electrical energy to an electric motor to return a large amount of energy to the condenser thus emptied be able to record a short time, for example, in an upcoming braking situation. It is understood that in addition to the explicitly mentioned supercapacitors also other capacitors, so-called Ultracaps or similar energy storage can be used.
Vorteilhafterweise wird der künftige bzw. voraussichtliche Energiebedarf für einen, zwei oder mehrere Verbraucher zu mindestens zwei künftigen Zeitpunkten ermittelt. Mit anderen Worten umfasst der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs ein Ermitteln eines voraussichtlichen Energiebedarfs für mindestens zwei zukünftige Fahrzustände bzw. Zeitpunkte. Somit kann die Energiewandlung auch zwei- oder mehrstufig erfolgen. Beispielsweise wird bei einer geplanten bzw. als bevorstehend ermittelten Energiewandlung im Schritt des Steuerns des Auf- bzw. Entladens bestimmt, welche Energiespeicher des Fahrzeugs zur Aufnahme der gewandelten Energie genutzt werden sollen. Wird als Energiewandiungsprozess beispielsweise eine bevorstehende Rekuperation erkannt, die einen sehr hohen Energie- fluss und somit innerhalb kurzer Zeit eine große Energiemenge bereitstellt, so können mehrere Energiespeicher des Fahrzeugs bevorzugt gefüllt bzw. vorab geleert werden. Advantageously, the future or anticipated energy requirement for one, two or more consumers is determined for at least two future times. In other words, the step of determining a prospective energy demand comprises determining an anticipated energy requirement for at least two future driving states or times. Thus, the energy conversion can also take place in two or more stages. For example, in a planned or imminently determined energy conversion, it is determined in the step of controlling the charging or discharging which energy storage devices of the vehicle are to be used for receiving the converted energy. If, for example, an imminent recuperation is detected as an energy conversion process, which provides a very high energy flow and thus a large amount of energy within a short time, several energy stores of the vehicle can preferably be filled or emptied beforehand.
Mit anderen Worten kann also die Steuerung von Energieverteilungsprozessen, also das gezielte Auf- und Entladen bzw. Umverteilen, aufgrund des Erfassens der aktuellen Umgebung des Fahrzeugs und/oder des Ermittelns eines zukünftigen Fahrzustandes des Fahrzeugs erfolgen. Zusätzlich findet jeweils ein in Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Umgebung ermittelter voraussichtlicher Energiebedarf mindestens eines Verbrauchers zu mindestens zwei künftigen Zeitpunkten bzw. zu mindestens zwei zukünftigen Fahrzuständen Berücksichtigung. Somit kann die Steuerung einer Aufladung und Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von mindestens zwei unterschiedlichen zukünftigen Fahrzuständen bzw. dem jeweils zugehörigen voraussichtlichen Energiebedarf erfolgen. Dies ist derart zu verstehen, dass die mindestens zwei zukünftigen Fahrzustände zeitlich aufeinanderfolgend vorgesehen sind. In other words, the control of energy distribution processes, that is to say the targeted charging and discharging or redistribution, can take place on the basis of the detection of the current environment of the vehicle and / or the determination of a future driving state of the vehicle. In addition, in each case a presumed energy requirement of at least one consumer, determined as a function of the detected current environment, is taken into consideration for at least two future times or for at least two future driving states. Thus, the control of a charging and discharging of the at least one energy storage device can be effected as a function of at least two different future driving states or the respectively associated anticipated energy requirement. This is to be understood such that the at least two future driving states are provided in chronological succession.
Somit kann ein jeweiliger Energiebedarf auch für mehrere künftige Zeitpunkte bzw. zukünftige Fahrzustände bestimmt werden, wobei die Fahrzustände bzw. die zugehörigen Zeitpunkte in einem linearen zeitlichen Zusammenhang bzw. zeitlichen Abstand, wie beispielsweise 1 sec, 2 sec, 3 sec, ... (sec = Sekunde) oder in einem logarithmischen Zusammenhang bzw. Abstand, wie beispielsweise 0,5 sec, 0,7 sec, 1 sec, 1 ,4 sec, 2 sec, 2,8 sec, 4 sec, 5,6 sec, 8 sec, 11 sec, 16 sec, 22 sec, zueinander stehen. Die Energieverteilungspro- zesse werden derart gesteuert, dass die erforderliche Verteilung der Energie zu diesen Zeitpunkten erreicht wird und/oder die gesamten Energiewandlungsverluste bei Energiewandlungsprozessen minimiert werden. Die Ermittlung des jeweiligen Energiebedarfs zu diesen Zeitpunkten, die in einem nichtlinearen oder logarithmischen Abstand zueinander stehen, ist vorteilhaft, da die Genauigkeit der Vorhersage typischerweise mit Vergrößerung eines Prognosehorizonts in einer ähnlichen Weise abnimmt. Thus, a respective energy requirement can also be determined for a plurality of future times or future driving states, wherein the driving conditions or the associated times in a linear temporal relationship or time interval, such as 1 sec, 2 sec, 3 sec, ... ( sec = second) or in a logarithmic relationship or distance, such as 0.5 sec, 0.7 sec, 1 sec, 1, 4 sec, 2 sec, 2.8 sec, 4 sec, 5.6 sec, 8 sec, 11 sec, 16 sec, 22 sec, each other. The energy distribution Processes are controlled in such a way that the required distribution of the energy at these times is achieved and / or the total energy conversion losses in energy conversion processes are minimized. Determining the respective energy demand at these times, which are in a nonlinear or logarithmic distance, is advantageous because the accuracy of the prediction typically decreases with increasing a forecast horizon in a similar manner.
Außerdem kann die elektrische Energie, die nicht in der erforderlichen Geschwindigkeit von der Batterie aufgenommen werden kann, kurzfristig in die Superkondensatoren zwischengespeichert und dann in die Batterie„umgeladen" werden. Somit kann die Menge der Energie, die im Rahmen des Verfahrens nicht„wiederverwendet" werden kann oder weniger effizient gewandelt werden muss, auf ein Minimum reduziert werden. In addition, the electrical energy, which can not be absorbed by the battery at the required rate, can be temporarily stored in the supercapacitors and then "transhipped" into the battery, so that the amount of energy not "reused" in the process can be reused. or less efficiently, must be kept to a minimum.
Im Rahmen des Verfahrens werden insbesondere Fahrzeuge erkannt und berücksichtigt, die sich seitlich, hinter, quer zu dem Fahrzeug oder vor dem Fahrzeug bewegen oder befinden. In the context of the method, in particular vehicles are recognized and taken into account, which move or are located laterally, behind, transversely to the vehicle or in front of the vehicle.
Mittels der beschriebenen Car2Car bzw. Car2X-Kommunikation können Informationen von anderen Verkehrsteilnehmern oder der Infrastruktur an das Fahrzeug übermittelt und dort insbesondere für den Schritt des Erfassens der Umgebung eingesetzt werden. Hierbei können insbesondere Informationen zu einer Fahrsituation eines anderen Verkehrsteilnehmers und/oder einer I nf rastru ktu rvorrichtu ngen zu dem Fahrzeug übertragen werden. Beispiele hierfür sind Ampel- und Bahnüberganganlagen, die drahtlos Signale über ihren Zustand versenden, insbesondere über eine verbleibende Dauer einer Rot- Phase. Dies ermöglicht beispielsweise die Dauer des Fahrzeugstillstands abzuschätzen. Steht dieser unmittelbar bevor, können insbesondere die schnell abrufbaren Energiespeicher (z.B. Superkondensatoren) im Rahmen dieses Verfahrens für ein Auf- bzw. Entladen ausgewählt werden. Dau- ert die voraussichtliche Standzeit dagegen längere Zeit so können gegebenenfalls andere Speicherarten bevorzugt werden. Erfolgt dagegen eine Annäherung des Fahrzeugs an eine grüne Ampel, so kann über eine Restdauer der Grünphase abgeschätzt werden, ob Energie durch ein bevorstehendes Bremsen aufgenommen werden muss, was ein Entladen eines schnell aufladbaren Speichers zur Vorbereitung der bevorstehenden Energieaufnahme erfordern würde. By means of the described Car2Car or Car2X communication, information from other road users or the infrastructure can be transmitted to the vehicle and used there in particular for the step of detecting the environment. In particular, information about a driving situation of another road user and / or an engine driver can be transmitted to the vehicle. Examples include traffic lights and railroad crossing systems, which send wireless signals about their condition, in particular over a remaining period of a red phase. This allows, for example, to estimate the duration of the vehicle standstill. If this is imminent, in particular the rapidly accessible energy stores (eg supercapacitors) can be selected for loading or unloading in the context of this method. your thumb If, on the other hand, the probable service life lasts longer, other types of storage may be preferred. If, on the other hand, the vehicle approaches a green traffic light, it can be estimated over a remaining period of the green phase whether energy has to be absorbed by impending braking, which would require discharging a rapidly rechargeable storage in preparation for the imminent energy intake.
Des Weiteren kann eine aktuelle Energiewandlung in einem definierten Umfang weiterbetrieben werden zum Bereitstellen des aktuellen Energieüberschusses zum Aufladen des mindestens einen Energiespeichers. Furthermore, a current energy conversion can continue to be operated in a defined scope for providing the current energy surplus for charging the at least one energy store.
Wird also beispielsweise durch Veränderung des aktuellen Fahrzustandes ein Bedarf der Verbraucher an Energie reduziert, kann in vorteilhafter Weise ein Energiewandler zumindest kurzzeitig in einem definierten Umfang weiterbetrieben werden, wobei der definierte Umfang mehr nutzbare Energie zur Verfügung stellt, als aktuell benötigt wird. Ein hierdurch erzeugter Energie- überschuss kann genutzt werden, um den mindestens einen Energiespeicher zumindest teilweise zu füllen. Dies kann beispielsweise durch eine Fortsetzung des Betriebs eines bereits laufenden Antriebsmotors erfolgen. Vorzugsweise ist der definierte Umfang derart definiert, dass der Energiewandler auf einem aktuellen Betriebszustand oder auf einem energetisch günstigeren Betriebszustand für einen definierten Zeitraum betrieben wird, um den gewünschten Energieüberschuss bereitzustellen. If, for example, a change in the current driving state reduces a consumer's demand for energy, an energy converter can advantageously continue to be operated at least for a short time to a defined extent, the defined scope providing more usable energy than is currently required. An energy surplus generated as a result can be used to at least partially fill the at least one energy store. This can be done for example by continuing the operation of an already running drive motor. Preferably, the defined scope is defined such that the energy converter is operated at a current operating state or at a lower energy operating state for a defined period of time to provide the desired energy surplus.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ermittelt die vorausschauende Steuerung einen zukünftigen Fahrzeugzustand, der in einem zeitlichen Intervall von 0,1 bis 60 Sekunden in der Zukunft liegt. Dieses Intervall hängt von den eingesetzten Vorrichtungen zur Nah- oder According to another preferred embodiment, the predictive control determines a future vehicle state that is within a time interval of 0.1 to 60 seconds in the future. This interval depends on the devices used for near or
Umfelderkennung ab, sowie der Umgebung und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit. Somit unterscheidet sich die vorausschauende Steuerung von bekannten Systemen, welche auf Navigationsdaten basieren und vielmehr für eine Abschätzung des„globalen" Energieverbrauchs auf einer längerenEnvironment detection, as well as the environment and the current vehicle speed. Thus, the predictive control differs from known systems based on navigation data, and rather for an estimate of the "global" energy consumption on a longer
Strecke geeignet sind, aber nicht das reale Umfeld des Fahrzeugs in Zeiträumen von einigen Sekunden bis einigen Minuten berücksichtigen können. Route are suitable, but can not take into account the real environment of the vehicle in periods of a few seconds to a few minutes.
Des Weiteren kann das Verfahren ein Auswählen einer Antriebsart eines als Hybridantrieb ausgebildeten Antriebs des Fahrzeugs umfassen. Demnach wird in Abhängigkeit des zukünftigen Fahrzustandes der jeweils optimale Fahrmodus ausgewählt. Hierbei kann die Umgebung berücksichtigt werden, aber auch zusätzlich oder alternativ der aktuelle oder der zukünftig zu erwartende Zustand der Energiespeicher. Furthermore, the method may include selecting a drive type of a hybrid drive of the vehicle. Accordingly, depending on the future driving state of each optimal driving mode is selected. In this case, the environment can be taken into account, but also additionally or alternatively the current or expected future state of the energy storage.
Außerdem kann ein Abrufen der gespeicherten Energie durch den Verbraucher parallel zu einem primären Energiewandler und/oder Energiespeicher erfolgen. Dies bedeutet, dass ein Verbraucher gleichzeitig sowohl über den Energiespeicher als auch einen primären Energiewandler, wie beispielsweise den Antriebsmotor, oder weitere Energiespeicher mit Energie zu dessen Betrieb versorgt werden kann. Das Abrufen der gespeicherten Energie wird in diesem Fall durch die anderen Energieströme unterstützt. In addition, retrieval of the stored energy by the consumer may be in parallel with a primary energy converter and / or energy storage. This means that a consumer can be supplied with energy for its operation both via the energy store and a primary energy converter, such as the drive motor, or other energy storage devices. Retrieving the stored energy in this case is supported by the other energy flows.
Beispielsweise können als Energiespeicher elektrochemische und/oder elektrostatische Energiespeicher eingesetzt werden. Hierzu zählen insbesondere wiederaufladbare Batterien (Akkumulatoren), Kondensatoren und/oder die bereits genannten Superkondensatoren, sogenannte Supercaps bzw. Ultra- caps. Letztere ermöglichen eine kurzzeitige und vorteilhafte Energiespeiche- rung mit einer„schnellen" Abrufbarkeit der gespeicherten Energie im Sinne dieser Erfindung. So kann je nach einem voraussichtlichen Energiebedarf beispielsweis für einen Fahrzeugstillstand an einer Ampel und gegebenenfalls einer abgeschätzten Standzeit vorausberechnet werden, ob eine Aufladung von Supercaps sinnvoll ist und ob die darin gespeicherte Energie zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes während der Standzeit ausreichend ist. Falls dies nicht der Fall ist, kann beispielsweise vorgesehen werden den Verbrennungsmotor entsprechend anzusteuern und/oder andere Energiespeicher, wie beispielsweise die Batterie, in Anspruch zu nehmen. For example, can be used as energy storage electrochemical and / or electrostatic energy storage. These include in particular rechargeable batteries (accumulators), capacitors and / or the already mentioned supercapacitors, so-called supercaps or ultracaps. According to this invention, depending on an anticipated energy requirement, for example for a vehicle standstill at a traffic light and, if appropriate, an estimated service life, it can be calculated in advance whether a charging of supercaps will be anticipated makes sense and whether the energy stored therein is sufficient for the supply of the electrical system during the service life, for example if this is not the case Appropriate combustion engine and / or other energy storage, such as the battery to claim.
Beispielsweise umfassen die Verbraucher mechanische, hydraulische, pneumatische, thermische und elektrische Systeme des Fahrzeugs. Insbesondere können als Verbraucher ein Bordnetz und/oder Aktuatoren und/oder Heizungs- und Klimaanlagen des Fahrzeugs eingesetzt werden. For example, the consumers include mechanical, hydraulic, pneumatic, thermal and electrical systems of the vehicle. In particular, consumers can use a vehicle electrical system and / or actuators and / or heating and air conditioning systems.
Als Verbraucher sind im Sinne der Erfindung auch Gruppen von Verbrauchern zu verstehen, wie beispielsweise Verbraucher, die zum elektrischen Fahren, zum kraftunterstützten Lenken, zur Beleuchtung des Fahrzeugs, oder für verschiedene Aspekte einer Traktionskontrolle, zur Heizung bzw. Klimatisierung genutzt werden oder zur Ausführung weiterer Funktionen dienen, die automatisch oder durch eine Fahreraktion betätigt werden. Eine Zusammenfassung der einzelnen Aktoren, Heizelemente, Motoren, etc. in Verbrauchergruppen bietet hierbei den Vorteil, dass deren voraussichtlicher Energiebedarf für diese Gruppen einfacher vorausberechnet und berücksichtigt werden kann. For the purposes of the invention, consumers also include groups of consumers, such as consumers who are used for electric driving, power-assisted steering, lighting of the vehicle, or for various aspects of traction control, for heating or air conditioning, or for the execution of others Functions that are operated automatically or by a driver action. A summary of the individual actuators, heating elements, motors, etc. in consumer groups offers the advantage that their anticipated energy requirements for these groups can be calculated more easily and taken into account.
Insbesondere kann eine Nutzung des Verfahrens vorgesehen werden für die Verbraucher, die eine maximale Leistungsaufnahme von mehr als 100 Watt und/oder mindestens 2% eines gesamten Energiebedarfs des Fahrzeugs aufweisen. Hierunter fallen insbesondere die voranstehend genannten Systeme und Verbrauchergruppen als Verbraucher im Sinne der Erfindung. Diese weisen einen signifikanten Beitrag zum gesamten Energieverbrauch des Fahrzeugs bei. Bei kleineren Systemen sind entsprechende Maßnahmen zwar möglich, jedoch fällt ein zu erzielendes Einsparpotential vergleichsweise gering aus. In particular, a use of the method can be provided for the consumers who have a maximum power consumption of more than 100 watts and / or at least 2% of a total energy demand of the vehicle. This includes in particular the above-mentioned systems and consumer groups as consumers within the meaning of the invention. These contribute significantly to the overall energy consumption of the vehicle. For smaller systems, appropriate measures are possible, but a savings potential to be achieved is comparatively small.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgen der Schritt des Ermitteins eines zukünftigen Fahrzustandes und/oder der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs mitteis Berechnung, Näherung und/oder Wahrscheinlichkeitsberechnung. According to an advantageous embodiment, the step of determining a future driving state and / or the step of determining takes place an estimated energy demand, middle calculation, approximation and / or probability calculation.
Bevorzugt kann für einen oder mehrere künftige Fahrzustände und / oder den jeweils voraussichtlichen Energiebedarf des zumindest einen Verbrauchers des Fahrzeugs in dem jeweiligen Fahrzustand eine entsprechende Eintrittswahrscheinlichkeit ermittelt werden. Zudem kann auch eine aus der Wahrscheinlichkeitsberechnung bekannte sogenannte Aussagewahrscheinlichkeit, die für die Verfahren zur Ermittlung der Wahrscheinlichkeiten kennzeichnend ist, ermittelt und bei der Steuerung der Energiewandlungsprozessen berücksichtigt werden. Preferably, a corresponding probability of occurrence can be determined for one or more future driving states and / or the respectively anticipated energy requirement of the at least one consumer of the vehicle in the respective driving state. In addition, a known from the probability calculation so-called statement probability, which is indicative of the methods for determining the probabilities, determined and taken into account in the control of the energy conversion processes.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise derart ausgestaltet sein, dass eine Summe von zwei oder mehreren Produkten minimiert wird, wobei jedes Produkt einen vorausermittelten oder geschätzten Energiebedarf E, für einen möglichen künftigen Fahrzustand und einer zugehörigen Wahrscheinlichkeit Pj für einen Eintritt dieses künftigen Fahrzustandes umfasst. Zumindest eine der zugehörigen Wahrscheinlichkeiten P, kann mittels der genannten Wahrscheinlichkeitsberechnung ermittelt werden. The method may advantageously be configured such that a sum of two or more products is minimized, each product comprising a pre-determined or estimated energy demand E, for a possible future driving state and an associated probability Pj for entry of this future driving state. At least one of the associated probabilities P, can be determined by means of the said probability calculation.
+ P2 * E2 + P3 * E3+P4 * E4+... = min + P 2 * E 2 + P 3 * E 3 + P 4 * E 4 + ... = min
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Erfindungsgemäß findet dadurch eine optimale Berücksichtigung sowohl des Energiebedarfs oder der Menge der Energie die durch einen möglichen Energieverteilungsprozess gespart werden kann, als auch der Wahrscheinlichkeit, dass diese Einsparung tatsächlich eintritt. Somit wird eine hohe statistische Energieeinsparung, z.B. über eine längere Fahrt oder die Nutzungsdauer des Fahrzeugs erzielt. Die beschriebene Wahrscheinlichkeitsberechnung für das Eintreten eines möglichen zukünftigen Fahrzustands kann beispielsweise aus der Erfassung der aktuellen Umgebung des Fahrzeugs, z.B. durch die voranstehend beschriebene Sensorik des Fahrzeugs, eine Berücksichtigung einer eingegebenen Navigationsroute, eine automatische Verkehrszeichenerkennung, eine Berücksichtigung von geStenden Verkehrsregeln, und/oder eine Berücksichtigung der über einen bestimmten Fahrer gesammelten Informationen zu seinem Fahrstill ermittelt werden. According to the invention, this results in an optimal consideration of both the energy requirement or the amount of energy that can be saved by a possible energy distribution process, as well as the probability that this saving actually occurs. Thus, a high statistical energy saving, eg over a longer drive or the useful life of the vehicle is achieved. The described probability calculation for the occurrence of a possible future driving state, for example, from the detection of the current environment of the vehicle, for example by the above-described sensors of the vehicle, taking into account an input navigation route, automatic traffic sign recognition, consideration of geStenden traffic rules, and / or a Considering the information collected about a particular driver to his driving still be determined.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen des Verfahrens, die Ermittlung des jeweiligen voraussichtiichen Energiebedarfs des zumindest einen Verbrauchers mittels Fuzzy Logic und / oder mittels neuronaler Netze erfolgen. Advantageously, in the context of the method, the determination of the respective anticipated energy requirement of the at least one consumer can take place by means of fuzzy logic and / or by means of neural networks.
Des Weiteren kann das Erfassen einer aktuellen Umgebung ein Erkennen von voraussichtlichen Fahraktionen und/oder eines voraussichtlichen Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer umfassen. Hierzu zählt insbesondere das Erkennen einer Abbiegeabsicht aufgrund eines gesetzten Blinkers des anderen Verkehrsteiinehmers, oder anhand einer besonderen Stellung der Räder, oder anhand von Informationen oder einer Nachricht mit entsprechendem Inhalt, die das Fahrzeug mit Abbiegeabsicht versendet. Beispielsweise kann ein eingeschlagenes Vorderrad unter Berücksichtigung der Gesamtsituation auf ein abbiegendes Fahrzeug oder einen bevorstehenden Spurwechseln hindeuten. Auch können Verzögerungsabsichten aufgrund einer Erkennung von Relativbeschleunigungen bzw. Relativbewegungen oder auf Basis von Lichtzeichen des Verkehrsteilnehmers erfolgen. Diese Informationen können somit ebenfalls für den Schritt der Umgebungserfassung genutzt werden. Furthermore, detecting an up-to-date environment may include recognizing prospective driving actions and / or anticipated behavior of other road users. This includes, in particular, the recognition of a turning intent on the basis of a set turn signal of the other traffic operator, or on the basis of a particular position of the wheels, or on the basis of information or a message with corresponding content, which the vehicle sends with turning intention. For example, a hammered front wheel, taking into account the overall situation, may indicate a turning vehicle or an imminent lane change. Delay intentions may also occur due to detection of relative accelerations or relative movements or on the basis of light signals of the road user. This information can thus also be used for the step of the environmental detection.
Analog können Einparksituationen gehandhabt werden, indem eine Absicht des Vordermanns zur Parkplatzsuche erkannt wird. Ein derartiges Erkennen kann beispielsweise über ein Erkennen eines speziellen Verhaltens, insbesondere eines langsamen bzw. variierenden Geschwindigkeitsverlaufs des Vordermanns erfolgen. Ebenso kann vorgesehen werden, dass ein Austausch von Informationen zwischen den Fahrzeugen erfolgt, so dass das nachfolgende Fahrzeug beispielsweise über einen aktivierten Parkassistenten informiert wird. Analog parking situations can be handled by an intention of the person in front of the car park is detected. Such a recognition can, for example, be detected by recognizing a specific behavior, in particular a slow or varying speed profile of the Vordermanns done. It can also be provided that an exchange of information takes place between the vehicles, so that the following vehicle is informed, for example, via an activated parking assistant.
Auch kann der Schritt eines Erkennens eines voraussichtlichen Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer eine automatische Ermittlung einer Anzahl und/oder Größe sowie deren jeweilige Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung umfassen. Anhand dieser Informationen kann sodann ein voraussichtliches Verhalten ermittelt werden. Beispielsweise werden große Fahrzeuge, insbesondere LKW, eine geringere Beschleunigung aus einem Stillstand aufweisen als kleinere Fahrzeuge, so dass diese Information bei der Ermittlung des zukünftigen Fahrzustands berücksichtigt werden kann. Also, the step of recognizing an anticipated behavior of other road users may include an automatic determination of a number and / or size as well as their respective speed and direction of movement. Based on this information, a probable behavior can then be determined. For example, large vehicles, especially trucks, will have lower acceleration from a standstill than smaller vehicles, so this information may be taken into account in determining the future driving condition.
Somit kann der künftige Energiebedarf bestimmter Verbraucher oder Verbrauchergruppen des eigenen Fahrzeugs besser vorausberechnet oder abgeschätzt werden. Thus, the future energy needs of certain consumers or consumer groups of the own vehicle can be better calculated or estimated beforehand.
Zusammenfassend wird somit ein Verfahren für ein verbessertes vorausschauendes Energiemanagement eines Fahrzeugs bereitgestellt, bei weichem Einflussfaktoren aus der Umgebung, d.h. dem Umfeld, des Fahrzeugs mittels Nahfeld- und Umgebungssensorik erfasst und berücksichtigt werden. Basierend hierauf werden mittels des Verfahrens Energieressourcen im Zusammenspiel mit den genannten Verbrauchern sowie den Energiewandlern und Energiespeichern verwaltet. In summary, there is thus provided a method for an improved predictive power management of a vehicle in which environmental factors, i. the environment of the vehicle by means of near-field and environmental sensors are detected and taken into account. Based on this, energy resources are managed by the process in interaction with the named consumers as well as the energy converters and energy stores.
Die initialen Schritte des Erfassens des aktuellen Umfelds des Fahrzeugs, des Ermitteins des zukünftigen Fahrzustands des Fahrzeugs und des voraussichtlichen Energiebedarfs von Verbrauchern können mehrere Funktionen und Schritte umfassen, die nachfolgend beispielhaft aufgeführt sind und in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden können: So kann beispielsweise der voraussichtliche Energiebedarf des Fahrzeugs in dem zukünftigen Fahrzustand, wie bereits angedeutet, mittels Erkennung zumindest eines vorausfahrenden und/oder vorausstehenden Verkehrsteilnehmers oder Hindernisses erfolgen. Zum Beispiel kann ein anderer Verkehrsteilnehmer an einer Lichtsignalanlage erkannt werden. Dies bedeutet für die Bestimmung des zukünftigen Fahrzustandes, dass das Fahrzeug bei Annäherung an das stehende Fahrzeug hinter diesem ebenfalls zum Stillstand kommen wird. Der zukünftige Fahrzustand wird also als Stillstand definiert. Zusätzlich kann der Zeitpunkt des Eintritts des zukünftigen Fahrzustandes über den ermittelten Abstand und die Relativgeschwindigkeit abgeschätzt werden. The initial steps of detecting the current environment of the vehicle, determining the future driving state of the vehicle, and the anticipated energy needs of consumers may include several functions and steps, which are exemplified below and may be used in any combination with each other: Thus, for example, the anticipated energy requirement of the vehicle in the future driving state, as already indicated, by detecting at least one leading and / or leading road user or obstacle. For example, another road user can be detected at a traffic signal. This means for the determination of the future driving state that the vehicle will also come to a standstill when approaching the stationary vehicle behind this. The future driving state is thus defined as a standstill. In addition, the time of occurrence of the future driving state over the determined distance and the relative speed can be estimated.
Zusätzlich kann optional mittels der beschriebenen Nahfeld- und Umge- bungserfassungsvorrichtungen des Fahrzeugs erkannt werden, ob sich vor dem Fahrzeug andere Verkehrsteilnehmer befinden. Dabei ist es zunächst nicht relevant, ob diese Verkehrsteilnehmer in Bewegung sind oder nicht. Mit der auf diesem zukünftigen Fahrzustand basierenden Voraussage des voraussichtlichen Energiebedarfs kann dann die beschriebene Steuerung der Auf- und Entladung angepasst durchgeführt werden. In addition, it can optionally be detected by means of the described near-field and environment-detecting devices of the vehicle whether there are other road users in front of the vehicle. It is initially irrelevant whether these road users are on the move or not. With the prediction of the anticipated energy requirement based on this future driving state, the described control of the charging and discharging can then be adapted.
Ebenso können beispielsweise Fahrer-Assistenz-Systeme (FAS) wie z.B. ein Verzögerungsassistent, Ampelphasenassistent, Segelassistent oder ein Grüne-Welle-Assistent mit den erfassten Informationen zur aktuellen Umgebung versorgt und somit eine effiziente Fahrstrategie für die Längsdynamik des Fahrzeugs ermittelt werden. Mit dieser Kombination ist es möglich den zukünftigen Fahrzustand nicht nur auf die Umgebungsinformationen zu stützen sondern zusätzlich um weitere Informationen zu ergänzen und auf diese Weise eine verbesserte Annäherung zwischen dem vorhergesagten zukünftigen Fahrzustand und einem tatsächlich eintretenden zukünftigen Fahrzustand zu erhalten, wodurch verbesserte Energieeinsparungen möglich sind. Insbesondere lassen sich auf diese Weise genauere Geschwi nd ig keitsver- läufe vorhersagen und optimieren und für das beschrieben Verfahren nutzen. Ein Beispiel hierfür ist eine Optimierung des Energieverbrauchs des Fahrzeugs, insbesondere des Antriebs, an einem derart erkannten Rückstau an einem Stopp-Schild oder einer roten Lichtsignalanlage (im Folgenden kurz: LSA). Hieraus lassen sich für den zukünftigen Fahrzustand insbesondere zu erwartende Wartezeiten bzw. Stillstandszeiten, Anfahrszenarien usw. ermitteln, die im Rahmen des Verfahrens berücksichtig werden können. Likewise, driver assistance systems (FAS), such as a deceleration assistant, traffic light phase assistant, sailing assistant or a green wave assistant, for example, can be supplied with the acquired information about the current environment and thus an efficient driving strategy for the longitudinal dynamics of the vehicle can be determined. With this combination, it is possible not only to base the future driving state on the surrounding information but to supplement it with further information and thus obtain an improved approximation between the predicted future driving state and an actually occurring future driving state, whereby improved energy savings are possible. In particular, this allows more accurate and predictable volatility progressions to be used for the described method. An example of this is an optimization of the energy consumption of the vehicle, in particular of the drive, at such a detected backwater at a stop sign or a red traffic signal (in the following: LSA). From this it is possible to determine in particular expected waiting times or downtimes, start-up scenarios, etc., which can be taken into account in the context of the method for the future driving state.
Des Weiteren kann der Schritt des Erfassens einer aktuellen Umgebung derart ausgestaltet sein, dass mittels einer automatischen Ermittlung einer Anzahl, einer Größe und/oder einer Geschwindigkeit vorausfahrender Verkehrsteilnehmer ein voraussichtlicher Haltepunkt für das Fahrzeug an einer LSA, einem Stopp-Schild oder eine andere Anhaltebedingung ermittelt werden kann und somit der voraussichtliche Energiebedarf in dem zugehörigen zukünftigen Fahrzustand ermittelbar ist. Dieser könnte in diesem Fall als Stillstand des Fahrzeugs an dem ermittelten Haltepunkt definiert werden. Furthermore, the step of detecting a current environment may be configured such that by means of an automatic determination of a number, a size and / or a speed of preceding road users an estimated breakpoint for the vehicle at an LSA, a stop sign or another stop condition is determined can be determined and thus the estimated energy demand in the associated future driving condition can be determined. This could be defined in this case as a standstill of the vehicle at the determined breakpoint.
Beispielsweise kann somit neben der Vorausberechnung des Zeitpunktes zu dem die LSA auf rot schaltet, ermittelt werden, wie viele und wie große Verkehrsteilnehmer vor dem Fahrzeug fahren und daraus die Abschätzung ob eine Durchfahrt in der Grünphase noch möglich ist. Falls die Durchfahrt in der Grünphase noch möglich ist, wird von einer tatsächlichen Durchfahrt ausgegangen und keine Verzögerung des Fahrzeugs angenommen. Es wird in diesem Fall keine oder lediglich eine beschränkte Aufladung vorgenommen. Gegebenenfalls kann die Steuerung vielmehr in Bereitschaft versetzt werden eine spontane Entladung der Energiespeicher bereitsteilen zu können. Eine Verfügbarkeit der entsprechenden Energiespeicher kann durch einen Umverteilungsprozess von Energie zwischen den Energiespeichern erfolgen. For example, in addition to the precalculation of the time at which the LSA switches to red, it can thus be determined how many and how large road users drive in front of the vehicle and from this the estimation of whether a transit in the green phase is still possible. If the passage is still possible in the green phase, an actual transit is assumed and no deceleration of the vehicle is assumed. There is no or limited charge in this case. If appropriate, the controller can rather be made ready to be able to provide a spontaneous discharge of the energy store. An availability of the corresponding energy storage can be done by a redistribution process of energy between the energy storage.
Falls die Durchfahrt in der Grünphase der Ampel oder an einer anderen Haltebedingung nach der automatischen Abschätzung nicht mehr möglich sein wird, kann erfindungsgemäß der Punkt ermittelt werden wo das Fahrzeug zum Stehen kommen wird. Dadurch kann eine Energiebalance abgeschätzt und eine entsprechende Steuerung der Aufladung der Energiespeicher vorgenommen werden, so dass ein bei der Verzögerung erzeugter Energieüber- schuss zum Aufladen genutzt werden kann. Insbesondere kann abgeschätzt werden, welcher Energiespeicher genutzt werden soll. If the passage in the green phase of the traffic light or at another holding condition after the automatic estimation will no longer be possible, the point can be determined according to the invention where the vehicle will come to a halt. As a result, an energy balance can be estimated and a corresponding control of the charging of the energy store can be carried out so that an energy surplus generated during the delay can be used for charging. In particular, it can be estimated which energy storage is to be used.
Dies bedeutet, dass somit auch ein optimierter Geschwindigkeitsverlauf bezogen auf die vorliegende Situation ermittelt werden kann. This means that thus also an optimized speed profile can be determined based on the present situation.
Außerdem kann durch die Umfeldsensorik, insbesondere die In addition, by the environment sensors, in particular the
Nahfeldsensorik nicht nur ein Ortspunkt zwischen Fahrzeug und einer Haltelinie, wie bereits beschrieben an einem Stopp-Zeichen oder einer Ampel, ermittelt werden, an dem das Fahrzeug voraussichtlich zum Stehen kommen soll. Vielmehr kann ein durch andere Verkehrsteilnehmer verkürzter zur Verfügung stehender Weg zur Verzögerung berücksichtigt werden und bei der Ermittlung des zukünftigen Fahrzustandes bzw. des damit verbundenen voraussichtlichen Energiebedarfs herangezogen werden. Nahfeldsensorik not only a location point between the vehicle and a stop line, as already described at a stop sign or a traffic light, are determined at which the vehicle is expected to come to a halt. Rather, an available shorter way to delay can be taken into account by other road users and used in the determination of the future driving state or the associated prospective energy requirement.
Ein weiteres Beispiel betrifft den bereits genannten "Grüne Welle Assistenten", der dem Fahrer bei einer (teil-) automatisieren Annäherung an eine grüne Ampel eine Einzelfallempfehlung zum Erreichen der grünen Ampel gibt. Können nun mittels der aktuellen Umgebungserfassung ein oder mehrere vorausfahrende Verkehrsteilnehmer erkannt werden, die eine niedrigere Geschwindigkeit aufweisen, als das eigene Fahrzeug, kann diese Information zur Berechnung des zukünftigen Fahrzustandes verwendet werden. Ist aufgrund der anderen Verkehrsteilnehmer das Erreichen der grünen Ampel nicht mehr möglich, so kann frühzeitig eine entsprechende Steuerung der Aufladung, beispielsweise durch einsetzende Rekuperation, vorgenommen werden und die entsprechenden Energiespeicher basierend auf dem zukünftig zu erwartenden Fahrzustand ausgewählt werden. Werden an einer grünen LSA auf der eigenen Fahrspur stehende Verkehrsteilnehmer detektiert, müssen diese ebenfalls für das Verfahren berücksichtigt werden, da das Fahrzeug die LSA erst dann passieren kann, sobald diese Fahrzeuge die Durchfahrt freigeben. Die Erfassung des aktuellen Umgebung ermöglicht also nicht allein eine Berechnung der Schaltzeit der LSA sondern kann auch derart ausgestaltet sein, dass erkannte Fahrzeuge vor dem eigenen Fahrzeug, egal ob fahrend oder stehend, berücksichtig werden. Another example concerns the already mentioned "Green Wave Assistants", who gives the driver a case-by-case recommendation to reach the green traffic light during a (partially) automated approach to a green traffic light. Can now be detected by means of the current environment detection one or more preceding road users who have a lower speed than the own vehicle, this information can be used to calculate the future driving condition. If, due to the other road users, it is no longer possible to reach the green traffic light, an appropriate control of the charging, for example by recuperation, can be undertaken at an early stage and the corresponding energy stores can be selected based on the expected future driving state. If road users stationary on a green LSA are detected on their own lane, these must also be taken into account for the procedure since the vehicle can only pass the LSA as soon as these vehicles clear the passage. The detection of the current environment thus not only allows a calculation of the switching time of the LSA but can also be designed so that detected vehicles in front of their own vehicle, whether driving or standing, are taken into account.
Darüber hinaus kann im Rahmen der Erfassung der aktuellen Umgebung und der Ermittlung des zukünftigen Fahrzustandes auch eine automatische Ermittlung einer Anzahl, einer Größe und einer Geschwindigkeit der erfass- ten Verkehrsteilnehmer ermittelt werden, um hieraus Rückschlüsse auf die künftigen Fahraktionen oder ein voraussichtliches Verhalten dieser Verkehrsteilnehmer zu schließen, wie voranstehend vorgeschlagen. In addition, within the framework of the detection of the current environment and the determination of the future driving state, an automatic determination of a number, a size and a speed of the detected road users can be determined, in order to draw conclusions about the future driving actions or an anticipated behavior of these road users close as suggested above.
Vorzugsweise können bei dem Schritt des Erfassens einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs ebenso dem Fahrzeug nachfolgende Verkehrsteilnehmer berücksichtigt werden und diesem zugrunde gelegt werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass in dichtem Verkehr eine Aufladung der Energiespeicher beispielsweise durch Rekuperation vorgenommen wird, welche das Fahrzeug verlangsamen und gegebenenfalls zu einem Hindernis für nachfolgende schnellere Verkehrsteilnehmer machen würde. Preferably, in the step of detecting a current environment of the vehicle, the following road users may also be taken into account and based on the vehicle. In this way it can be prevented that in dense traffic, a charge of energy storage is made for example by recuperation, which would slow down the vehicle and possibly make it an obstacle for subsequent faster road users.
Das Verfahren kann in einer oder mehreren Recheneinheiten des Fahrzeugs ausgeführt werden. Die Steuerung der Energieverteilungsprozesse kann mittels getrennt im Fahrzeug verbauter Halbleiter erfolgen. The method may be performed in one or more computing units of the vehicle. The control of the energy distribution processes can take place by means of semiconductors installed separately in the vehicle.
Es wird also eine Vorrichtung zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, die zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens ausgebildet sind. Insbesondere umfasst die Vorrichtung mindestens ein Mittel, das zum Ausführen mindestens eines der beschriebenen Verfahrensschritte ausgebildet ist. Außerdem kann die Vorrichtung mit den beschriebenen Vorrichtungen und Sensoren, insbesondere den beschriebenen Nahfeld- und/oder Umfelderkennungsvorrichtungen kommunikationstechnisch zum Austausch von Signalen bzw. Informationen verbunden sein. Ebenso können diese von der Vorrichtung zum Steuern von Energieverteilungsprozessen umfasst bzw. als Teil dieser Vorrichtung zum Steuern von Energieverteilungsprozessen ausgebildet sein. Thus, an apparatus for the predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle is proposed, wherein the apparatus comprises means which are designed to carry out the described method. In particular, the device comprises at least one Means, which is designed to carry out at least one of the described method steps. In addition, the device can be connected to the described devices and sensors, in particular the described near field and / or environment detection devices communication technology for the exchange of signals or information. Likewise, these may be formed by the device for controlling energy distribution processes or may be formed as part of this device for controlling energy distribution processes.
Außerdem wird ein Fahrzeug mit der beschriebenen Vorrichtung zum Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug vorgeschlagen. In addition, a vehicle with the described device for controlling energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle is proposed.
Des Weiteren umfasst die Erfindung auch eine Recheneinheit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie das Fahrzeug in dem das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Es kann somit also ein Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger mit Programmcode und/oder einem ausführbaren Programm bereitgestellt werden, der bzw. das dazu ausgebildet ist, das beschriebene Verfahren durchzuführen, wenn der Programmcode bzw. das ausführbare Programm auf einer entsprechend ausgebildeten Recheneinheit ausgeführt wird. Furthermore, the invention also includes a computing unit for carrying out the method according to the invention as well as the vehicle in which the corresponding method is carried out. Thus, it is therefore possible to provide a computer program product with a data carrier with program code and / or an executable program which is or is designed to carry out the described method if the program code or the executable program is executed on a correspondingly designed computer unit.
Ergänzend zu den vorhergehenden Ausführungen Iässt sich die Erfindung wie folgt mit anderen Worten nochmals zusammenfassen: In addition to the preceding statements, the invention can be summarized in other words as follows:
Es wird ein Verfahren zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug bereitgestellt, mit den nachfolgenden Schritten: A method is provided for predictively controlling energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle, comprising the following steps:
Erfassen einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs, Ermitteln von mehreren zukünftigen Fahrzuständen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Umgebung, Ermitteln eines voraussichtlichen Energiebedarfs von zumindest einem Verbraucher des Fahrzeuges für mindestens zwei zukünftige Fahrzustände, Detecting an actual environment of the vehicle, Determining a plurality of future driving states of the vehicle as a function of the detected current environment, determining an anticipated energy requirement of at least one consumer of the vehicle for at least two future driving states,
Steuern einer Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem ermittelten voraussichtlichen Energiebedarf des zumindest einen Verbrauchers in dem mindestens einen zukünftigen Fahrzustand, wobei der Schritt des ErmitteSns eines zukünftigen Fahrzustandes und/oder der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs mittels Wahrscheinlichkeitsberechnung erfolgt, zu einer optimalen Berücksichtigung sowohl des Energiebedarfs oder der Menge der Energie, die durch einen möglichen Energieverteilungsprozess gespart werden kann als auch der Wahrscheinlichkeit, dass diese Einsparung tatsächlich eintritt.  Controlling a charging and / or discharging of the at least one energy store in dependence on the estimated energy demand of the at least one consumer in the at least one future driving state, the step of determining a future driving state and / or the step of determining an estimated energy demand by means of probability calculation for optimally taking into account both the energy demand or the amount of energy that can be saved by a possible energy distribution process as well as the likelihood that this saving will actually occur.
Vorzugsweise kann vorgesehen werden, dass eine Summe von zwei oder mehreren Produkten minimiert wird, wobei jedes Produkt einen vorausermittelten oder geschätzten Energiebedarf (Ej) für einen möglichen künftigen Fahrzustand und eine zugehörigen Wahrscheinlichkeit (Pj) für einen Eintritt dieses künftigen Fahrzustandes umfasst, wobei die Wahrscheinlichkeit (P,) mittels der Wahrscheiniichkeitsberechnung ermittelt wird. Preferably, it can be provided that a sum of two or more products is minimized, each product comprising a prespecified or estimated energy demand (Ej) for a possible future driving state and an associated probability (Pj) for entry of this future driving state, wherein the probability (P,) is determined by means of the probability calculation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein jeweiliger Energiebedarf auch für mehrere zukünftige Zeitpunkte bzw. zukünftige Fahrzustände bestimmt, wobei die Fahrzustände bzw. die zugehörigen Zeitpunkte in einem linearen zeitlichen Zusammenhang oder einem logarithmischen Zusammenhang zueinander stehen. Außerdem kann die Wahrscheinlichkeitsberechnung für das Eintreten eines möglichen zukünftigen Fahrzustandes aus der Erfassung der aktuellen Umgebung des Fahrzeuges durch eine automatische Verkehrszeichenerkennung und/oder eine Berücksichtigung von geltenden Verkehrsregeln und/oder eine Berücksichtigung von über einen bestimmten Fahrer gesammelten Informationen zu seinem Fahrstil erfolgen. According to a further embodiment, a respective energy requirement is also determined for a plurality of future times or future driving states, wherein the driving states or the associated points in time are in a linear temporal relationship or a logarithmic relationship to each other. In addition, the probability calculation for the occurrence of a possible future driving state from the detection of the current environment of the vehicle by an automatic traffic sign recognition and / or a consideration of applicable traffic rules and / or a consideration of information collected about a particular driver information on his driving style can be done.
Ferner kann eine aktuelle Energiewandlung in einem definierten Umfang weiterbetrieben werden zum Bereitstellen eines aktuellen Energieüberschusses zum Aufladen des mindestens einen Energiespeichers. Furthermore, a current energy conversion can continue to be operated in a defined scope for providing a current energy surplus for charging the at least one energy store.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die vorausschauende Steuerung mindestens einen zukünftigen Fahrzeugzustand ermittelt, der in einem zeitlichen Intervall von 0,1 bis 60 Sekunden in der Zukunft Siegt. Another embodiment provides that the predictive control determines at least one future vehicle state that wins in a time interval of 0.1 to 60 seconds in the future.
Des Weiteren kann ein Abrufen der gespeicherten Energie durch den Verbraucher parallel zu einem primären Energiewandler und/oder Energiespeicher erfolgen. Furthermore, a retrieval of the stored energy by the consumer can take place in parallel to a primary energy converter and / or energy storage.
Außerdem können die Verbraucher mechanische, hydraulische, pneumatische, thermische und elektrische Systeme des Fahrzeugs umfassen. In addition, the consumers may include mechanical, hydraulic, pneumatic, thermal and electrical systems of the vehicle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Verbraucher eine maximale Leistungsaufnahme von mehr als 100 Watt und/oder mindestens 2% eines gesamten Energiebedarfs des Fahrzeugs auf. According to a preferred embodiment, the consumers have a maximum power consumption of more than 100 watts and / or at least 2% of a total energy requirement of the vehicle.
Es ist ebenfalls möglich, dass der Schritt des Ermitteins mindestens eines zukünftigen Fahrzustandes und/oder der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs außerdem mittels Berechnung und/oder Näherung erfolgt. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Erfassen einer aktuellen Umgebung ein Erkennen von voraussichtlichen Fahraktionen und/oder eines voraussichtlichen Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer umfasst. It is also possible for the step of determining at least one future driving state and / or the step of determining an anticipated energy requirement also to be carried out by means of calculation and / or approximation. A further embodiment provides that the detection of a current environment comprises a recognition of anticipated driving actions and / or an anticipated behavior of other road users.
Außerdem wird eine Vorrichtung zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, die zum Ausführen des beschriebenen Verfahrens ausgebildet sind. In addition, a device is proposed for the predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle, the device comprising means which are designed to carry out the described method.
Ebenso wird ein Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger mit Programmcode vorgeschlagen, der dazu ausgebildet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen, wenn der Programmcode auf einer entsprechend ausgebildeten Recheneinheit ausgeführt wird. Likewise proposed is a computer program product with a data carrier with program code, which is designed to carry out the method described, when the program code is executed on a correspondingly designed computer unit.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend beschrieben. Diese sind mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen in beliebiger Kombination kombinierbar. Further embodiments of the invention are described below. These can be combined with the features described above in any combination.
Demnach wird in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform die aktuelle Umgebung bzw. das Umfeld des Fahrzeugs mittels einer im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Sensorik (Nahfeld- bzw. Umfelderfassungsvorrichtung), die als Sensorik für Fahrerassistenzsysteme und Systeme aktiver Sicherheit dient, erfasst. Es werden Fahrzustände für mehrere Zeitpunkte in der nahen Zukunft ermitteln, wobei zu jedem Zeitpunkt mehrere, beispielsweise 2 bis 10, unterschiedliche mögliche Fahrzustände ermittelt werden. Diese Fahrzustände können mittels odometrischer Parameter des Fahrzeugs (Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkwinkel, Getriebezustände bzw. Position sowie Drehzahlen, Maß für Kraftübertragung, etc.), oder entsprechender Parameterwertebereiche beschrieben werden. Bei einzelnen Fahrzuständen kann es sich um Fahrzustände handeln, die bereits nach einer oder mehreren Kriterien zur Senkung eines Energieverbrauchs ausgewählt worden sind. Es werden je nach Ergebnis der Accordingly, in another exemplary embodiment, the current environment or the surroundings of the vehicle is detected by means of a sensor system (near field or surroundings detection device) which is present anyway in the vehicle and serves as sensor system for driver assistance systems and active safety systems. Driving states for a plurality of points in time will be determined in the near future, wherein a plurality of different possible driving states, for example 2 to 10, are determined at each point in time. These driving conditions can be described by means of odometric parameters of the vehicle (speed, acceleration, steering angle, gear states or position as well as rotational speeds, measure of power transmission, etc.) or corresponding parameter value ranges. Individual driving states can be driving states which have already been selected according to one or more criteria for reducing energy consumption. It will depending on the result of
Umfelderfassung ein, auch zwei oder mehrere Fahrzustände ermittelt, die anhand anderer Prioritäten oder Einflussgrößen als die Energieeinsparung, wie beispielweise eine Zeitersparnis, eine gebotene Geschwindigkeit, Verkehrsregeln und/oder ein tatsächliches Verkehrsgeschehen, vorgegeben oder beeinflusst sind. Umweisfassung a, two or more driving conditions determined that are given or influenced by other priorities or influencing factors than the energy savings, such as a time savings, a speed offered, traffic rules and / or an actual traffic events.
Dabei wird mittels Wahrscheinlichkeitsberechnung ermittelt, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein oder mehrere dieser Fahrzustände sich tatsächlich aktiv realisieren lassen bzw. welche wegen äußerer Einflussfaktoren eintreten werden. In this case, it is determined by means of probability calculation with which probability one or more of these driving states can actually be actively realized or which will occur because of external influencing factors.
Es wird ein voraussichtlicher Energiebedarf von mehreren Verbrauchern, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor, Elektromotor, Servolenkungsmotoren, Hydrauliksystem, im Fahrzeug für ausgewählte Fahrzustände ermittelt. An anticipated energy requirement of several consumers, such as an internal combustion engine, electric motor, power steering motors, hydraulic system, is determined in the vehicle for selected driving conditions.
Ein Energiebedarf wird in diesem Beispiel als erforderliche Abrufgeschwindigkeit einer bestimmten Energiemenge und als Wert dieser Energiemenge ausgedrückt. Beide dieser Parameter oder deren Kombination sind mit einem entsprechenden Wahrscheinlichkeitswert versehen, der angibt mit welcher Wahrscheinlichkeit diese Werte bzw. Wertebereiche, die diese Werte umfassen, für einen bestimmten Fahrzustand vorkommen werden. An energy demand is expressed in this example as the required retrieval speed of a certain amount of energy and as the value of that amount of energy. Both of these parameters or their combination are provided with a corresponding probability value which indicates with which probability these values or value ranges, which comprise these values, will occur for a certain driving state.
Aufgrund der ermittelten zukünftigen Fahrzustände, der Wahrscheinlichkeiten, dass diese eintreffen, bzw. der Wahrscheinlichkeitsverteilungen zu den jeweiligen Parametern der Fahrzustände, kann bereits die Auswahl zumindest eines Energiespeichers erfolgen, der für den jeweiligen zukünftigen Fahrzustand am geeignetsten ist, um die Energie einzusparen oder eine automatische Entscheidung über die Aufteilung oder Umverteilung einer bestimmten Energiemenge zu treffen. Hierfür wird beispielsweise eine diskrete Funktion zum optimierten Steuern einer Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von diesen Energiebedarfen und deren Wahrscheinlichkeiten in Form von Parametern ermittelt. In diesem Beispiel beinhalten die Parameter die Menge der umverteilten Energie im Bezug auf entsprechende Zeitpunkte und / oder die jeweilige Geschwindigkeit der Energiewandlungsprozesse. Dabei wird auch die durch zumindest einen Energiespeicher des Fahrzeugs noch aufnehmbare Energiemenge berücksichtigt. On the basis of the determined future driving conditions, the probabilities that these arrive or the probability distributions for the respective parameters of the driving conditions, the selection of at least one energy storage can already take place which is most suitable for the respective future driving state in order to save the energy or an automatic Decide on the allocation or redistribution of a given amount of energy. For this purpose, for example, a discrete function for optimally controlling a charging and / or discharging of the at least one energy store as a function of these energy requirements and their probabilities in the form of parameters is determined. In this example, the parameters include the amount of redistributed energy relative to respective times and / or the respective speed of the energy conversion processes. In this case, the amount of energy that can still be absorbed by at least one energy store of the vehicle is also taken into account.
Es werden jeweils ein oder mehrere Werte für eine potentielle Energieeinsparung für einen oder mehrere Zeitpunkte ermittelt, die durch eine Steuerung der Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers erreichbar ist, sowie der Wahrscheinlichkeit, dass diese tatsächlich eintreten werden, die bereits ermittelt worden ist. Dabei wird die kumulierte Einsparung aus mehreren Zeitpunkten für eine nahe Zukunft maximiert. One or more values for a potential energy saving for one or more times, which can be achieved by controlling the charging and / or discharging of the at least one energy store, and the probability that these will actually occur, have already been determined , The cumulative savings from multiple points in time for a near future is maximized.
Die Menge der Energie, die durch einen möglichen Energieverteilungspro- zess gespart werden kann, ist in diesem Beispiel die Einsparung der Lade- und/oder Entladeverlusten von Energiespeicher, die sich im Vergleich zur Nichtberücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsberechnung einstellt. The amount of energy which can be saved by a possible energy distribution process is, in this example, the saving of the charge and / or discharge losses of energy storage, which occurs in comparison to the failure to take into account the probability calculation.
Alternativ oder zusätzlich wird eine Summe von zwei oder mehreren Produkten minimiert, wobei jedes Produkt einen vorausermittelten oder geschätzten Energiebedarf (E,) für einen, zwei, drei oder mehrere möglichen künftigen Fahrzustände und eine zugehörigen Wahrscheinlichkeit (Pj) für einen Eintritt dieses künftigen Fahrzustandes umfasst, wobei die Wahrscheinlichkeit (Pj) mittels der Wahrscheinlichkeitsberechnung ermittelt wird. Dabei erfolgt die Minimierung der Summe bevorzugt unter Berücksichtigung von Fahrzustände für zwei, drei oder mehrere Zeitpunkte, insbesondere innerhalb einer Zeitraums größer als 5, 10, 20, 30, 100 und/oder 200 Sekunden. Die Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers wird in Abhängigkeit von dieser Funktion automatisch durch Mittel des Fahrzeugs gesteuert. Diese Maßnahmen beinhalten das Aufteilen, Umverteilen der elektrischen, mechanischen, hydraulischen Energie, Wärmeenergie, sowie der Steuerung einzelner Parameter der Energiewandlungsprozesse. Alternatively or additionally, a sum of two or more products is minimized, wherein each product comprises a predetermined or estimated energy demand (E,) for one, two, three or more possible future driving conditions and an associated probability (Pj) for entry of this future driving condition , where the probability (Pj) is determined by means of the probability calculation. In this case, the minimization of the sum preferably takes place taking into account driving conditions for two, three or more times, in particular within a period greater than 5, 10, 20, 30, 100 and / or 200 seconds. The charging and / or discharging of the at least one energy storage device is automatically controlled by means of the vehicle depending on this function. These measures include the division, redistribution of electrical, mechanical, hydraulic energy, thermal energy, as well as the control of individual parameters of the energy conversion processes.
Es wird also mittels der beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens je nach Fahrzustand und Zeitpunkt eine Wahrscheinlichkeitsberechnung für Ereignisse, nämlich die Fahrzustände oder die Energiebedarfe (insbesondere mehr als 3 oder 10 Ereignisse oder Parameterwerte} beeinflussen, ausgeführt. Thus, by means of the described embodiment of the method, depending on the driving state and time, a probability calculation for events, namely the driving states or the energy demands (in particular more than 3 or 10 events or parameter values), is carried out.
Bei der Ermittlung der Eintrittswahrscheinlichkeit von Ereignissen können je nach Zeitpunkt und Fahrzustand unterschiedliche Wahrscheinlichkeit ermittelt werden. Anschaulich können beispielsweise unter Anderem folgende Wahrscheinlichkeiten ermittelt werden: In determining the probability of occurrence of events, different probabilities can be determined depending on the time and the driving condition. Illustratively, among other things, the following probabilities can be determined:
1. ) eine Wahrscheinlichkeit, dass ein anderes, insbesondere ein querendes Fahrzeug, insbesondere bei einem bestehenden Vorfahrtsrecht gegenüber dem eigenen Fahrzeug, tatsächlich zu einem bestimmten Zeitpunkt oder einer Zeitspanne erscheinen wird.  1.) a probability that another vehicle, in particular a crossing vehicle, in particular in the case of an existing right of access to the own vehicle, will actually appear at a certain point in time or a period of time.
2. ) eine Wahrscheinlichkeit, dass ein Fußgänger die Straße, insbesondere an einer bestimmten Stelle zu einem bestimmten Zeitpunkt, insbesondere bei einer Ampel und/oder Zebrastreifen überqueren wird. 2.) a probability that a pedestrian will cross the road, in particular at a certain point at a certain time, in particular at a traffic light and / or zebra crossing.
Ein weiteres Mittel der Wahrscheinlichkeitsberechnung ist in diesem Beispiel eine Ermittlung von Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen bzw. einer sogenannten„Cumulative Distribution Function" (CDF) für zumindest einen Parameter eines Fahrzustands, von dem der Energiebedarf, insbesondere für Energieverbraucher des Fahrzeugs, die beispielsweise mehr als 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50% des gesamten durchschnittlichen Energiebedarfs des Fahrzeugs beanspruchen. Insbesondere sind im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels eine Ermittlung und/oder Berücksichtigung von Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen gemeint, die eine Verteilung der Wahrscheinlichkeit beispielsweise zwischen mehr als 2, 3, 4 oder 10 verschiedenen Parameterwerten und/oder möglichen Ereignissen beschreibt. Another means of probability calculation in this example is a determination of probability distribution functions or a so-called "cumulative distribution function" (CDF) for at least one parameter of a driving state, of which the energy requirement, in particular for energy consumers of the vehicle, for example, more than 2, 5 , 10, 20, 30, 40, 50% of the total average energy demand of the vehicle. In particular, in the context of this exemplary embodiment, a determination and / or consideration of probability distribution functions is meant, which describes a distribution of the probability, for example, between more than 2, 3, 4 or 10 different parameter values and / or possible events.
Die Ermittlung bzw. Darstellung einer Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion erfolgt hier als ein diskrete oder als eine, z.B. stückweise linear, interpolierte Funktionsdarstellung. Die Funktionsdarstellung wird in diesem Beispiel als eine LUT (Lock Up Table) dargestellt, die eine Abbildung von zumindest mehr als 2, 3, 5, 10 oder 20 Werten oder Parametern zu der Wahrscheinlichkeiten für den Auftritt dieses einen Werts oder Parameters bzw. umgekehrt darstellt. The determination of a probability distribution function is here done as a discrete or one, e.g. piecewise linear, interpolated function representation. The functional representation is represented in this example as an LUT (Lock Up Table) representing a map of at least more than 2, 3, 5, 10, or 20 values or parameters to the probabilities for the occurrence of that one value or parameter, or vice versa ,
Die Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion, zu diversen hier genutzten Parameter, diese Parameter oder Parameterfunktionen, wird in diesem Fall im Speicher des erfindungsgemäßen Systems oder des entsprechenden Computerprodukts abgelegt werden. The probability distribution function, to various parameters used here, these parameters or parameter functions, will be stored in this case in the memory of the system according to the invention or of the corresponding computer product.
Zusätzlich können vorteilhafterweise folgende Parameter bei der Ermittlung der genannten Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen weitere Einflussgrößen, wie zum Beispiel Uhrzeit, Kalenderdaten, Wetterbedingungen, Verkehrsinformationen, berücksichtigt werden. In addition, the following parameters can advantageously be taken into account when determining the said probability distribution functions further influencing variables, such as, for example, time, calendar data, weather conditions, traffic information.
Bei einigen der vorkommenden Parametern handelt es sich um Parameter, die im Bezug auf einen Zeitpunkt oder auf Zeitpunkte in einem bestimmten zeitlichen Abstand komplementär zueinander sind, bzw. in einer mathematischen Korrelationsbeziehung untereinander stehen. Some of the occurring parameters are parameters that are complementary to each other in time or timings at a particular time interval or in mathematical correlation relationship with each other.
Mittels Wahrscheinlichkeitsberechnung wird in dieser beispielhaften Ausführungsform der Erfindung die Ermittlung und Berücksichtigung der Korrelation zwischen zumindest zwei Eintrittswahrscheinlichkeiten und/oder Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen für denselben Zeitpunkt oder für unterschiedliche Zeitpunkte berücksichtigt. Dies kann mit einigen konkreten Beispielen veranschaulicht werden. By means of probability calculation, in this exemplary embodiment of the invention, the determination and consideration of the correlation between at least two occurrence probabilities and / or probability distribution functions for the same time or for different times. This can be illustrated with some concrete examples.
Wenn beispielsweise die letzten 3 durchfahrenen Ampeln auf einer Straße sich nach dem Prinzip der„grünen Welle" verhalten haben, so steigt die angenommene Wahrscheinlichkeit, dass auch die nächste Ampel bei der Ankunft des Fahrzeugs sich in einer grünen Phase befindet. For example, if the last 3 traffic lights on a road have behaved according to the "green wave" principle, the assumed probability that the next traffic light will be in a green phase at the arrival of the vehicle increases.
Zum Beispiel kann sich die Wahrscheinlichkeitsberechnung auch derart auf eine Voraussage über die Geltung bestimmter Verkehrsregeln in bestimmten Orten und Gebieten - für die bekannte oder wahrscheinliche Route des Fahrzeugs - beziehen. Insbesondere kann für eine im Rahmen des Erfassens einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs erfasste Kreuzung eine Wahrscheinlichkeit für - zumindest zwei verschiedene - mögliche Vorfahrtsregelungen aufgestellt werden. Diese Wahrscheinlichkeiten werden bei der Ermittlung der Wahrscheinlichkeiten mindesten zweier möglichen Zustände, bzw. deren Parameter und der voraussichtlichen Energiebedarfe berücksichtigt. For example, the probability calculation may also relate to a prediction about the validity of certain traffic rules in certain locations and areas - the known or likely route of the vehicle. In particular, a probability for - at least two different - possible right-of-way regulations can be established for an intersection detected in the course of detecting a current environment of the vehicle. These probabilities are taken into account in determining the probabilities of at least two possible states, or their parameters, and the anticipated energy demand.
Zumindest eine der zu ermittelnden Wahrscheinlichkeiten kann mittels Berücksichtigung von Komplementärzusammenhängen zwischen einzelnen Teilwahrscheinlichkeiten ermittelt oder geschätzt werden. Die Wahrscheinlichkeit für einen Geschwindigkeitsbereich, zum Beispiel von 40-50 km/h, mit der sich das Fahrzeug an einer bestimmten Stelle oder zu einer bestimmten Zeit bewegen wird, kann aus einem statistischen Wert für die Geschwindigkeitsbegrenzungen in der jeweiligen Umgebung (hier zum Beispiel auf 30 km/h), mit der Wahrscheinlichkeit einer beispielsweise vorhandenen Baustelle (zum Beispiel mit der Begrenzung auf 40 km/h) und der im Wesentlichen sicheren Kenntnis der Geschwindigkeitsbeschränkung (z.B. im gesamten Ort auf 50 km/h) ermittelt werden. In einem weiteren Beispiel wird eine fehlende Wahrscheinlichkeit für einen Fahrzustand und/oder Energiebedarf für diesen Fahrzustand und/oder der Menge der Energie, die durch einen möglichen Energieverteilungsprozess gespart werden kann, aus mindestens einer Wahrscheinlichkeit für komplementäre Fahrzustände, Energiebedarfe und/oder Mengen der Energien ermittelt. At least one of the probabilities to be determined can be determined or estimated by taking into account complementary relationships between individual partial probabilities. The likelihood of a speed range, for example 40-50 km / h, at which the vehicle will move at a particular location or time may be determined from a statistical value for the speed limits in the particular environment (here, for example, FIG 30 km / h), with the probability of an existing construction site (for example, with the limit of 40 km / h) and the substantially secure knowledge of the speed limit (eg throughout the city to 50 km / h) are determined. In another example, a lack of likelihood for a driving condition and / or energy demand for that driving condition and / or the amount of energy that can be saved by a possible energy distribution process is at least one probability of complementary driving conditions, energy demands, and / or amounts of energies determined.
Somit kann sich im Vergleich zu einer Ermittlung oder Abschätzung der Wahrscheinlichkeit nur eines Fahrzustands oder nur eines Energiebedarfs bzw. nur Fahrzustände oder Energiebedarfe zu nur einem künftigen Zeitpunkt eine wesentlich optimierte Berücksichtigung des Energiebedarfs oder der Menge der Energie, die durch einen möglichen Energiewandlungspro- zess gespart werden kann oder der Wahrscheinlichkeit, dass diese Einsparung tatsächlich eintritt, ausgestaltet sein. Thus, in comparison to a determination or estimation of the probability of only one driving condition or only one energy requirement or only driving conditions or energy demands at a future time, a substantially optimized consideration of the energy requirement or the amount of energy saved by a possible energy conversion process can be saved or the likelihood of this saving actually taking place.
Beispielhaft werden auch eine oder mehrere Wahrscheinlichkeiten für Fahrzustände bei Ereignissen die zusätzlichen Notfallstrategien erfordern, ermittelt und berücksichtigt. Dies betrifft z.B. die Fahrzustände, die daraus resultieren, dass das Fahrzeug in Anhängigkeit von äußeren Ereignissen mit einer ermittelbaren Wahrscheinlichkeit ein ungeplantes Ausweichmanöver oder eine ungeplante Bremsung ausführen muss. Somit kann auch ein Energiebedarf für einen schnell auszuführenden Kick-Down, Beschleunigungsenergie nach einem ungeplanten Bremseingriff oder die Menge der schnell abrufbaren Energie für die Servolenkungssystem des Fahrzeugs berücksichtigt werden. By way of example, one or more probabilities for driving conditions in events requiring additional emergency strategies are also determined and taken into account. This concerns e.g. the driving conditions resulting from the vehicle having to carry out an unplanned avoidance maneuver or an unplanned braking with an ascertainable probability depending on external events. Thus, an energy requirement for a quickly executed kick-down, acceleration energy after an unplanned braking intervention or the amount of quickly retrievable energy for the power steering system of the vehicle can be considered.
Die Wahrscheinlichkeitsberechnung wird in diesem Beispiel in Form von Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion in Form der Menge Energie die im Falle eines Sicherheitsnotfalls gebraucht werden kann und der Wahrscheinlichkeit, dass dieser Notfall eintritt, berücksichtigt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann zur Ausführung des Verfahrens eine mathematische Verbindung, z.B. in Form einer Funktion, zwischen der Wahrscheinlichkeitsberechnung für bestimmte Fahrzustände, insbesondere bereits nach einigen energetischen Kriterien ausgewählter oder optimierter Fahrzustände, der Wahrscheinlichkeit für Energiebedarfe für diese Fahrzustände mit der Wahrscheinlichkeitsberechnung für die Menge der Energie, die durch einen möglichen Energiewandlungsprozess gespart werden kann, hergestellt werden. The probability calculation is considered in this example in the form of probability distribution function in the form of the amount of energy that can be used in the event of a security emergency and the likelihood that this emergency will occur. According to an exemplary embodiment, for carrying out the method, a mathematical connection, eg in the form of a function, between the probability calculation for certain driving conditions, in particular already selected driving conditions according to some energetic criteria, the probability of energy demand for these driving conditions with the probability calculation for the amount the energy that can be saved through a potential energy conversion process.
Dabei kann im Schritt des Ermitteins eines zukünftigen Fahrzustandes oder des Schrittes des Ermittelns eines voraussichtlichen Energiebedarfs als eine resultierende Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion ermittelt werden, die das Einsparen einer bestimmten Menge Energie mit der Wahrscheinlichkeit für diese Einsparung verbindet. In doing so, in the step of determining a future driving state or the step of determining an anticipated energy demand, it may be determined as a resulting probability distribution function that combines saving a certain amount of energy with the probability of that saving.
Bei der Wahrscheinlichkeitsberechnung wird in diesem Beispiel die Verbindung bzw. Verkettung mehrerer Wahrscheinlichkeitswerte für Fahrzustände, Energiebedarfe und Mengen der Energie, die gespart werden können, ermittelt. In the probability calculation, in this example, the connection or concatenation of a plurality of probability values for driving conditions, energy requirements and amounts of energy that can be saved is determined.
Die resultierende Funktion drückt die Wahrscheinlichkeiten für Energieeinsparung in Anhängigkeit von den Parametern der Aufladung und/oder Entladung von Energiespeicher des Fahrzeugs aus. The resulting function expresses the probabilities for energy saving depending on the parameters of charging and / or discharging energy storage of the vehicle.
Die Steuerung der Aufladung von mindestens einem, zweien oder mehreren Energierspeichern - einschließlich der Menge der aufgeladenen Energie und/oder der jeweiligen Aufladefunktion bzw. deren Parameter - erfolgt dann in Abhängigkeit von dieser Funktion. Bei der Wahrscheinlichkeitsberechnung können allgemein bekannte mathematische Operationen der sogenannten diskreten Faltung und/oder diskreten Fourier-Transformation eingesetzt werden. The control of the charging of at least one, two or more energy stores - including the amount of charged energy and / or the respective charging function or their parameters - then takes place in dependence on this function. In the probability calculation, well-known mathematical operations of the so-called discrete convolution and / or discrete Fourier transformation can be used.
Beispielsweise lässt sich ein weiteres Ausführungsbeispiel wie folgt zusammenfassen, wobei dieses in beliebiger Kombination mit den voranstehend beschriebenen Merkmalen kombinierbar ist: For example, another embodiment can be summarized as follows, wherein this can be combined in any combination with the features described above:
Demnach wird ein Verfahren zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug mit den nachfolgenden Schritten beschrieben: Accordingly, a method for predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle is described with the following steps:
Erfassen einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs, Ermitteln von mehreren zukünftigen Fahrzuständen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Umgebung, Ermitteln eines voraussichtlichen Energiebedarfs von zumindest einem Verbraucher des Fahrzeuges für mindestens zwei zukünftige Fahrzustände,  Detecting an actual environment of the vehicle, determining a plurality of future driving states of the vehicle in dependence on the detected current environment, determining an anticipated energy requirement of at least one consumer of the vehicle for at least two future driving states,
Steuern einer Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem ermittelten voraussichtlichen Energiebedarf des zumindest einen Verbrauchers in dem mindestens einen zukünftigen Fahrzustand,  Controlling a charging and / or discharging of the at least one energy store as a function of the determined prospective energy requirement of the at least one consumer in the at least one future driving state,
wobei der Schritt des Ermittelns eines zukünftigen Fahrzustandes und/oder der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs mittels Wahrscheiniichkeitsberechnung erfolgt, zu einer optimalen Berücksichtigung sowohl des Energiebedarfs oder der Menge der Energie, die durch einen möglichen Energieverteilungsprozess gespart werden kann als auch der Wahrscheinlichkeit, dass diese Einsparung bzw. der Energiebedarf tatsäch- lieh eintritt. wherein the step of determining a future driving condition and / or the step of determining a prospective energy requirement by means of probability calculation, optimally taking into account both the energy demand or the amount of energy that can be saved by a potential energy distribution process and the likelihood that it will Saving or the energy requirement actually borrowed.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the drawing with reference to an embodiment.
Fig. 1 zeigt demnach einen Ablauf des Verfahrens gemäß einer möglichen Ausführungsform zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug mit den nachfolgenden Schritten: 1 therefore shows a sequence of the method according to a possible embodiment for the predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle with the following steps:
Erfassen einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs, Ermitteln eines zukünftigen Fahrzustandes des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Umgebung, Ermitteln eines voraussichtlichen Energiebedarfs von Verbrauchern des Fahrzeuges für den zukünftigen Fahrzustand,  Detecting a current environment of the vehicle, determining a future driving state of the vehicle in dependence on the detected current environment, determining an anticipated energy demand of consumers of the vehicle for the future driving state,
Steuern einer Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem ermittelten voraussichtlichen Energiebedarf der Verbraucher in dem zukünftigen Fahrzustand, d.h. der Energieverteilungsprozesse.  Controlling a charging and / or discharging of the at least one energy storage device in dependence on the estimated estimated energy consumption of the consumers in the future driving state, i. the energy distribution processes.

Claims

Patentansprüche claims
1.) Verfahren zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug mit den nachfolgenden Schritten: 1) A method for predictive control of energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy storage in a vehicle with the following steps:
Erfassen einer aktuellen Umgebung des Fahrzeugs, Ermitteln von mehreren zukünftigen Fahrzuständen des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erfassten aktuellen Umgebung, Ermitteln eines voraussichtlichen Energiebedarfs von zumindest einem Verbraucher des Fahrzeuges für mindestens zwei zukünftige Fahrzustände,  Detecting an actual environment of the vehicle, determining a plurality of future driving states of the vehicle in dependence on the detected current environment, determining an anticipated energy requirement of at least one consumer of the vehicle for at least two future driving states,
Steuern einer Aufladung und/oder Entladung des mindestens einen Energiespeichers in Abhängigkeit von dem ermittelten voraussichtlichen Energiebedarf des zumindest einen Verbrauchers in dem mindestens einen zukünftigen Fahrzustand, wobei der Schritt des Ermitteins eines zukünftigen Fahrzustandes und/oder der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs mittels Wahrscheinlichkeitsberechnung erfolgt, zu einer optimalen Berücksichtigung sowohl des Energiebedarfs oder der Menge der Energie, die durch einen möglichen Ener- gieverteilungsprozess gespart werden kann als auch der Wahrscheinlichkeit, dass diese Einsparung tatsächlich eintritt.  Controlling a charging and / or discharging of the at least one energy storage device as a function of the estimated energy requirement of the at least one consumer in the at least one future driving state, the step of determining a future driving state and / or the step of determining an anticipated energy requirement by means of probability calculation , to optimally take into account both the energy demand or the amount of energy that can be saved by a possible energy distribution process and the likelihood of this saving actually occurring.
2.) Verfahren nach Anspruch 1 , wobei eine Summe von zwei oder mehreren Produkten minimiert wird, wobei jedes Produkt einen vorausermittelten oder geschätzten Energiebedarf (E,) für einen möglichen künftigen Fahrzustand und eine zugehörigen Wahrscheinlichkeit (P,) für einen Eintritt dieses künftigen Fahrzustandes umfasst, wobei die Wahr- scheinlichkeit (Ρ,) mittels der Wahrscheinlichkeitsberechnung ermittelt wird. 2.) The method of claim 1, wherein a sum of two or more products is minimized, each product having a prespecified or estimated energy demand (E,) for a possible future driving state and an associated probability (P,) for entry of that future driving state including the truth probability (Ρ,) is determined by means of the probability calculation.
3. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ein jeweiliger3.) Method according to one of claims 1 or 2, wherein a respective
Energiebedarf auch für mehrere zukünftige Zeitpunkte bzw. zukünftige Fahrzustände bestimmt wird, wobei die Fahrzustände bzw. die zugehörigen Zeitpunkte in einem linearen zeitlichen Zusammenhang oder einem logarithmischen Zusammenhang zueinander stehen. Energy requirement is also determined for several future times or future driving conditions, the driving conditions or the associated times are in a linear temporal context or a logarithmic relationship to each other.
4. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 wobei die Wahrscheinlichkeitsberechnung für das Eintreten eines möglichen zukünftigen Fahrzustandes aus der Erfassung der aktuellen Umgebung des Fahrzeuges durch eine automatische Verkehrszeichenerkennung und/oder eine Berücksichtigung von geltenden Verkehrsregeln und/oder eine Berücksichtigung von über einen bestimmten Fahrer gesammelten Informationen zu seinem Fahrstil erfolgt. 4.) Method according to one of claims 1 to 3 wherein the probability calculation for the occurrence of a possible future driving condition from the detection of the current environment of the vehicle by an automatic traffic sign recognition and / or a consideration of applicable traffic rules and / or a consideration of a specific Driver collected information about his driving style is done.
5. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine aktuelle 5.) Method according to one of claims 1 to 4, wherein a current
Energiewandlung in einem definierten Umfang weiterbetrieben wird zum Bereitstellen eines aktuellen Energieüberschusses zum Aufladen des mindestens einen Energiespeichers.  Energy conversion continues to operate in a defined scope for providing a current energy surplus for charging the at least one energy storage.
6. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die vorausschauende Steuerung mindestens einen zukünftigen Fahrzeugzustand ermittelt, der in einem zeitlichen Intervall von 0,1 bis 60 Sekunden in der Zukunft liegt. 6.). The method of claim 1, wherein the predictive controller determines at least one future vehicle state that is within a time interval of from 0.1 to 60 seconds in the future.
7. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Abrufen der gespeicherten Energie durch den Verbraucher parallel zu einem primären Energiewandler und/oder Energiespeicher erfolgt. 7.) Method according to one of claims 1 to 6, wherein a retrieval of the stored energy by the consumer takes place in parallel to a primary energy converter and / or energy storage.
8. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verbraucher mechanische, hydraulische, pneumatische, thermische und elektrische Systeme des Fahrzeugs umfassen. 8.) Method according to one of claims 1 to 7, wherein the consumers comprise mechanical, hydraulic, pneumatic, thermal and electrical systems of the vehicle.
9. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Verbraucher eine maximale Leistungsaufnahme von mehr als 100 Watt und/oder mindestens 2% eines gesamten Energiebedarfs des Fahrzeugs aufweisen. 9.) Method according to one of claims 1 to 8, wherein the consumers have a maximum power consumption of more than 100 watts and / or at least 2% of a total energy demand of the vehicle.
10. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt des Ermitteins mindestens eines zukünftigen Fahrzustandes und/oder der Schritt des Ermitteins eines voraussichtlichen Energiebedarfs außerdem mittels Berechnung und/oder Näherung erfolgen. 10.) Method according to one of claims 1 to 9, wherein the step of determining at least one future driving state and / or the step of determining an anticipated energy requirement also take place by means of calculation and / or approximation.
11. ) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Erfassen einer aktuellen Umgebung ein Erkennen von voraussichtlichen Fahraktionen und/oder eines voraussichtlichen Verhaltens anderer Verkehrsteilnehmer umfasst. 11.) Method according to one of claims 1 to 10, wherein the detection of a current environment comprises recognizing expected driving actions and / or a probable behavior of other road users.
12. ) Vorrichtung zum vorausschauenden Steuern von Energieverteilungsprozessen zwischen mindestens einem Energiewandler und mindestens einem Energiespeicher in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, die zum Ausführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind. 12.) An apparatus for predictively controlling energy distribution processes between at least one energy converter and at least one energy store in a vehicle, the apparatus comprising means adapted to carry out a method according to one of claims 1 to 11.
13. ) Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger mit Programmcode, der dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn der Programmcode auf einer entsprechend ausgebildeten Recheneinheit ausgeführt wird 13.) Computer program product with a data carrier with program code, which is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 11, when the program code is executed on a correspondingly formed computing unit
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