WO2024104817A1 - Method for a vehicle, in particular utility vehicle, computer program and/or computer-readable medium, control unit, and electrically drivable vehicle, in particular utility vehicle - Google Patents

Method for a vehicle, in particular utility vehicle, computer program and/or computer-readable medium, control unit, and electrically drivable vehicle, in particular utility vehicle Download PDF

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WO2024104817A1 PCT/EP2023/080944 EP2023080944W WO2024104817A1 WO 2024104817 A1 WO2024104817 A1 WO 2024104817A1 EP 2023080944 W EP2023080944 W EP 2023080944W WO 2024104817 A1 WO2024104817 A1 WO 2024104817A1
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vehicle
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storage device
energy
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PCT/EP2023/080944
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Philip MEYER-RÖSSLER
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Zf Cv Systems Global Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for a vehicle, in particular a commercial vehicle, with an electric drive configured for regenerative braking and an energy storage device.
  • the invention also relates to a computer program and/or computer-readable medium, a control device for an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, with an energy storage device and an electric drive capable of regenerative braking, and an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, with an energy storage device and an electric drive capable of regenerative braking.
  • the invention relates in particular to electrically powered vehicles (Battery Electric Vehicle, BEV), in particular commercial vehicles, which must meet a Type ll-A test in accordance with 'Regulation No. 13 of the United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) - Uniform provisions for the type-approval of vehicles of categories M, N and 0 with regard to braking [2016/194]' (ECE R 13).
  • BEV Battery Electric Vehicle
  • UNECE Economic Commission for Europe
  • the Type II-A test can be met by BEVs if the battery charge level allows the energy recovered through recuperation to be absorbed. Otherwise, compliance with the Type II-A test cannot be guaranteed. This means that an energy storage device must be able to be charged by regenerative braking of an electric drive without the risk of overcharging and thus damaging the energy storage device.
  • Option 1 includes the addition of an additional wear-free continuous brake (brake resistor, Retarder or similar)
  • Option 2 includes the implementation of a brake performance estimator that warns a driver at two warning thresholds if a friction brake can no longer guarantee certain decelerations.
  • Option 3 envisages the implementation of intelligent energy management functions that work predictively and keep the battery charge level in a suitable range if necessary.
  • the energy storage device may be charged at an external vehicle charging station only up to a definable target charge level, i.e. to maintain a buffer.
  • the buffer can be a difference between the maximum capacity of the energy storage device and the target charge level.
  • the fundamental problem for a predictive solution according to the state of the art is that the expected energy balance, i.e. the energy consumption through driving taking into account energy recovery through recuperation, cannot be reliably predicted in the vehicle.
  • the expected energy balance i.e. the energy consumption through driving taking into account energy recovery through recuperation
  • a route entered into a navigation system and the predictive advance calculation of energy consumption when driving along the route is not effective on its own, as the driver can stop following the route at any time.
  • the vehicle mass which is decisive for the vehicle's potential energy, can change at any time during the journey, i.e. along a route, when the vehicle is loaded and/or unloaded.
  • the problem lies primarily in the data availability and the computing power in the vehicle due to the complexity of the variants in the forecast and also the storage space required for the information required.
  • a calculation for a predictive solution is therefore typically carried out by a server external to the vehicle.
  • There are algorithms or methods for finding routes for navigation systems that can efficiently calculate the shortest and/or fastest connections between two points by taking into account additional criteria, such as excluding certain route types and/or motorways and/or including additional waypoints.
  • Such methods can be expanded to determine energetically optimal routes, particularly for electric vehicles.
  • navigation data and/or route information are memory-intensive and including this data in the method means that the complexity of the calculation increases exponentially with the number of possible nodes on the route.
  • US 2020/0011687 A1 discloses a system and method for tracking energy consumption in a vehicle.
  • the method includes, in one implementation, creating an energy consumption prediction model, obtaining a planned route for a vehicle that includes one or more planned route segments, applying the energy consumption prediction model to each planned route segment of the one or more planned route segments of the planned route to obtain an energy consumption plan, receiving onboard data from the vehicle, constructing an actual route based on the onboard data, and performing a correspondence analysis between the planned route and the actual route based on the onboard data.
  • the onboard data may include elevation data, such as an elevation of an actual route segment.
  • Offboard data may include map elevation data.
  • An energy consumption prediction plan is generated based on the offboard and onboard data.
  • a heat map represents energy consumption information from multiple vehicles and/or trips.
  • Option 1 of a braking performance estimator permitted under ECE R 13 is complex to implement, since a concrete prediction of the possible deceleration of the friction brakes to a target value or target value threshold is subject to many unknown variables and is therefore difficult to realize.
  • the invention is therefore based on the object of enriching the prior art.
  • One embodiment can in particular solve the problem of making it possible to effectively and objectively determine a defined amount of energy generated by regenerative braking for a battery charge and to dynamically maintain a corresponding charge level buffer.
  • a method for a vehicle, in particular a commercial vehicle, with an electric drive set up for regenerative braking and an energy storage device, the method comprising: detecting a geo-position of the vehicle, in particular a commercial vehicle; retrieving within the vehicle, based on the geo-position, an elevation profile zone map with a set of areally extended zones, each of the zones being assigned characteristic elevation information; and determining a charge state buffer of the energy storage device based on the geo-position and the elevation profile zone map, taking into account an amount of energy that can be converted by regenerative braking in accordance with the elevation information.
  • the electrically driven vehicle in particular a commercial vehicle, is referred to below as the vehicle.
  • the energy storage device and the electric drive are designed such that the energy storage device can provide an electric current for the electric drive to power the vehicle. In the process, the state of charge of the energy storage device can decrease.
  • the electric drive is designed to decelerate the vehicle by means of regenerative braking, whereby the kinetic energy of the vehicle is converted into electrical energy when the vehicle decelerates.
  • the electric drive and the energy storage device are designed to store the energy converted by regenerative braking in the energy storage device and thus increase the charge state of the energy storage device.
  • the method is an internal vehicle procedure for determining the maximum buffer to be maintained, or the state of charge buffer or charging buffer.
  • the geo-position of the vehicle is recorded.
  • the geo-position can include position information and describe a position or a location where the vehicle is located.
  • the geo-position can be assigned to a coordinate on a topographical map.
  • the geo-position therefore provides the potential for operating the vehicle's electric drive, for example to drive uphill and reduce the charge level and/or to drive downhill using regenerative braking by the electric drive and thereby increase the charge level.
  • the elevation profile zone map is retrieved.
  • the elevation profile zone map can reflect a topographic map, whereby each of the zones can correspond to a flat area in a topographic map through a predetermined resolution.
  • a flat extension can describe a non-linear extension.
  • the height information provides information about a characteristic height of the area.
  • the elevation profile zone map can be derived from the topographic map. Instead of the exact height of the area of the topographic map, the elevation profile zone map includes the height information of the zones. This enables an efficient reduction in the amount of data compared to, for example, a road network map and/or a topographic map.
  • the zones can be stored as geoobjects in the Elevation profile zone map.
  • the elevation profile zone map can have a comparatively low storage requirement compared to a topographical map and can thus be stored and retrieved within the vehicle.
  • the charge level buffer can be determined with less computing effort. This makes it possible to determine the charge level buffer dynamically within the vehicle, i.e. on-board.
  • the charge level buffer is determined.
  • the amount of convertible energy can be determined based on the geoposition and the altitude information in one or more zones.
  • the amount of energy can be an estimate of the amount of convertible energy that can be calculated more precisely using a topographical map. For example, instead of the altitude in an area of the topographical map, the altitude information of the corresponding zone of the elevation profile zone map can be used to estimate a vehicle's descent and thus the amount of energy.
  • the resolution of the elevation profile zone map can be selected so that the requirements for accuracy and storage space can be balanced.
  • the elevation profile zone map makes it possible to avoid having to use a navigation system permanently installed in the vehicle to calculate the charge level buffer to be maintained. This means that the navigation system is not relevant for vehicle homologation. Changing the data in the navigation system when the road network changes is unnecessary.
  • the process is inexpensive and can be easily implemented as an internal vehicle process, and a connection to an external vehicle server is not necessary. The process can be sufficient for the vehicle to pass a Type II-A test and to avoid inefficient and unecological conversion of electrical energy into heat, for example.
  • the zones are limited by a zone edge.
  • the zone edge can also be referred to as an edge.
  • the zone edge can completely or partially surround a zone, for example when several Zones.
  • the zone edge enables a well-defined separation between two or more zones.
  • the height information can change according to the zones adjacent to the zone edge, whereby the change in the height information between two zones, i.e. at the zone edge, can be used to effectively determine the amount of energy that can be converted and thus the charge state buffer.
  • the height information of one of the zones corresponds to an average height of a topographic map.
  • the average height is a characteristic height of an area in the topographic map.
  • the average height can be determined, for example, based on an altitude recorded in the topographic map or based on contour lines, in particular as an arithmetic mean.
  • the charge state buffer is preferably determined depending on crossing a zone edge of one of the zones.
  • a zone edge can define the border between two zones.
  • the height information can therefore change at the zone edge. Based on a change in the height information, an amount of energy can be determined that can be converted when crossing the zone edge, for example when the vehicle drives from a zone with height information defining a higher height to a zone with height information defining a lower height.
  • Crossing a zone edge means that the vehicle drives through the zone edge and/or driving through a zone edge is planned or forecast.
  • the charge state buffer is determined depending on the area shares of different zones within a radius around the geo-position.
  • the radius can indicate a range of the vehicle that can be determined by the charge state of the energy storage device. It was recognized that there can be several zones with different height information within the radius.
  • the probability of driving through the zones can be taken into account by taking the area shares of the zones into account.
  • the method preferably comprises: detecting vehicle height information of the vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the charge state buffer is determined taking into account the vehicle height information.
  • the vehicle height information can be used in particular to check the plausibility and verify the determined charge state buffer if, based on the geoposition of the vehicle, the height information of the zone in which the vehicle is located is used to determine the charge state buffer.
  • the vehicle height information can be used to determine the charge state buffer instead of the height information of the zone in which the vehicle is located.
  • the method preferably comprises: detecting a vehicle parameter and/or a mass of the vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the determination of the charge state buffer takes place taking into account the vehicle parameter and/or the mass.
  • the mass of the vehicle can be used to calculate the amount of energy.
  • the permissible total weight can be considered as a vehicle parameter in order to estimate the amount of energy.
  • the vehicle parameter can alternatively or additionally include further information that can be called up internally by the vehicle and that can have an influence on consumption and/or recuperation.
  • the method preferably comprises: receiving vehicle information, road information and/or traffic information, wherein the determination of the charge state buffer takes place taking into account the vehicle information, the road information and/or the traffic information.
  • vehicle information, road information and/or traffic information is externally provided information that the vehicle can retrieve, for example, from a server external to the vehicle. This allows the amount of energy and thus the charge state buffer to be determined more precisely, since the aforementioned information can have an influence on consumption and/or recuperation.
  • the method comprises: determining a route candidate, wherein the amount of energy for increasing a state of charge of the energy storage device is determined for the route candidate based on the altitude profile I zone map; and Output of a route based on the route candidate, taking into account the amount of energy and the charge level buffer. This allows the charge level buffer to be used when planning and/or driving routes.
  • the route is output taking into account the amount of energy and the charge state buffer such that the charge state of the energy storage device satisfies a threshold condition.
  • a threshold condition can indicate whether, for a given charge state buffer, the sum of the charge state and the amount of energy would exceed the capacity of the energy storage device, which can lead to the exclusion of a route candidate and the failure to output the route candidate as a route.
  • a computer program and/or a computer-readable medium comprise instructions which, when the program or the instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention and/or steps thereof.
  • the computer program and/or the computer-readable medium comprises instructions which, when the program or the instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
  • a control device for an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, with an energy storage device and an electric drive capable of regenerative braking.
  • the control device is designed to carry out the method described above.
  • the control device is designed to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
  • an electrically driven vehicle in particular a commercial vehicle, is provided with an energy storage device, an electric drive capable of regenerative braking and with the control unit described above.
  • the control unit of the vehicle and/or the vehicle is configured to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a flow chart of a method according to an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of an overview of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention
  • Fig. 3 is a schematic representation of a topographical map
  • Fig. 4 is a schematic representation of an elevation profile zone map
  • Fig. 5 is a schematic representation of an elevation profile zone map with a geo-position of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a flow chart of a method 100 according to an embodiment of the invention.
  • the method 100 is a method 100 for a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, with an electric drive 21 set up for regenerative braking NB and an energy storage device 20
  • the vehicle 100a in particular commercial vehicle 100b, is referred to below as vehicle 100a, 100b.
  • vehicle 100a, 100b is described in more detail with reference to Figure 2.
  • the method 100 according to Figure 1 comprises: detecting 110 a geo-position 210 of the vehicle 200a, 200b.
  • the geo-position 210 describes the local position or coordinates of the vehicle 200a, 200b.
  • the method 100 includes detecting 115 a vehicle height information 215 of the vehicle 200a, 200b.
  • the vehicle height information 215 describes the altitude of the vehicle 200a, 200b, for example the height of the vehicle 200a, 200b above sea level as a reference.
  • the method 100 comprises: recording 116 a vehicle parameter 220 and a mass M of the vehicle 200a, 200b.
  • the vehicle parameter 220 can be retrieved, for example, via a control unit 14 (electronic control unit, ECU), a particularly electromechanical, electropneumatic braking system (electronic braking system, EBS) and/or via a battery control unit (battery management system, BMS) and characterize the ability and/or possibility of the vehicle 200a, 200b for regenerative braking NB.
  • the mass M can be determined from measurement data of an on-board weighing system, which is connected, for example, to a chassis of the vehicle 200a, 200b.
  • the vehicle parameter 220 is recorded and/or retrieved locally, i.e. within the vehicle.
  • the method 100 comprises: receiving 117 vehicle information 221, road information 222 and/or traffic information 223.
  • the vehicle information 221, road information 222 and/or traffic information 223 can be received from an external server by a communication device 18.
  • the external information can take into account further vehicle information 221 and, for example, information about traffic jams and/or construction sites.
  • An internal vehicle retrieval 120 based on the geo-position 210, of an elevation profile zone map 300 with a set of areally extended zones 301 takes place, with each of the zones 301 being assigned characteristic elevation information 302.
  • Such an elevation profile zone map 300 is described with reference to Figures 4 and 5.
  • a cut can be made between a current position of the vehicle 200a, 200b and one of the zones 301 in order to estimate the vehicle altitude information 215.
  • the method 100 comprises: determining 125 a route candidate RK, wherein the amount of energy EE for increasing a state of charge SOC of the energy storage device 20 is determined for the route candidate RK based on the altitude profile zone map 300.
  • the route candidate RK can be a route that can be traveled from the geo-position 210.
  • the amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB for increasing a state of charge SOC of the energy storage device 20 can then be determined based on the altitude difference resulting from the crossing 310.
  • a route RE is output 126 based on the route candidate RK, taking into account the energy quantity EE and the charge state buffer SOCP.
  • the route RE is output taking into account the energy quantity EE and the charge state buffer SOCP in such a way that the charge state SOC of the energy storage device 20 satisfies a threshold condition 230.
  • the route candidates RK are output as routes that do not lead to the energy storage device 20 being charged too strongly.
  • the threshold condition 230 is therefore met if the sum of the charge state SOC and the energy quantity EE does not exceed a maximum capacity of the energy storage device 20.
  • a charge state buffer SOCP of the energy storage device 20 is determined 130 based on the geo-position 210 and the elevation profile zone map 300, taking into account an amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB according to the elevation information 302.
  • the charge state buffer SOCP is determined 130 depending on a crossing 310 of a zone edge 303 of one of the zones 301.
  • the charge state buffer SOCP is determined 130 depending on area proportions 305a, 305b of different zones 301 within a radius R around the geo-position 210 (see Figure 5).
  • the determination 130 of the state of charge buffer SOCP is determined taking into account the vehicle height information 215.
  • the state of charge buffer SOCP is determined taking into account the vehicle parameter 220 and the mass M.
  • the state of charge buffer SOCP is determined taking into account the vehicle information 221, the road information 222 and/or the traffic information 223.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an overview of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, according to an embodiment of the invention.
  • the vehicle 200a, 200b is an electrically driven vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, with an energy storage device 20, an electric drive 21 capable of regenerative braking NB and with a control unit 14.
  • the vehicle 200a, 200b or the control unit 14 is configured to carry out the method 100 according to Figure 1.
  • Figure 2 is described with reference to Figure 1.
  • the electric drive 21 according to Figure 2 is set up to convert an amount of energy EE through the regenerative braking NB and thus to charge the energy storage device 20.
  • a state of charge SOC of the energy storage device 20 is increased.
  • a state of charge buffer SOCP of the energy storage device 20 is provided.
  • the state of charge buffer SOCP describes a state of charge SOC below a maximum capacity of the energy storage device.
  • the vehicle 200a, 200b is arranged at a geo-position 210 indicated with a cross.
  • the vehicle 200a, 200b has a position sensor 13, for example a GNSS sensor (global navigation satellite system sensor).
  • the position sensor 13 is set up to determine the geo-position 210 and to transmit the geo-position 210 to the control unit 14.
  • the vehicle 200a, 200b comprises a height sensor 17 for detecting vehicle height information 215 and for transmitting it to the control unit 14.
  • the control unit 14 can retrieve a vehicle parameter 220 and a mass M of the vehicle 200a, 200b, for example via a CAN bus (not shown), and transmit them to the control unit 14.
  • the vehicle 200a, 200b comprises a communication device 18.
  • the communication device 18 can, for example, query and/or retrieve vehicle information 221, road information 222 and/or traffic information 223 from an external server (not shown) via a wireless local area network (WLAN) and/or via a cellular network such as 3G, 4G, 5G and transmit it to the control unit 14.
  • WLAN wireless local area network
  • the vehicle 200a, 200b has a navigation system 19.
  • the navigation system 19 is connected to the control unit 14 and can receive route candidates RK and routes RE from the control unit 14 for outputting planning and/or navigation information.
  • control unit 14 In order for the control unit 14 to be able to carry out the steps of the method 100 according to Figure 1, the control unit 14 has a processor 15 for processing data and performing calculations and a memory 16 for storing data.
  • the elevation profile zone map 300 and the threshold condition 230 are stored in the memory 16.
  • the elevation profile zone map 300 or a section thereof can be retrieved from the memory 16 within the vehicle.
  • control unit 14 determines the charge state buffer SOCP, taking into account an amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB in accordance with the altitude information 302.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a topographic map 400.
  • the topographic map 400 also includes a road network 401.
  • the A vehicle 200a, 200b can drive along the road network 401. This allows routes RE to lead along the road network 401.
  • the topographic map 400 includes detailed information regarding the height H, i.e. regarding a height level above sea level.
  • the topographic map 400 can be divided into areas 402 as desired. In such an area 402, the height H can change.
  • an amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB along a route RE can be calculated precisely.
  • this calculation is complex due to the level of detail of the topographic map 400.
  • the topographic map 400 requires such a large amount of storage space that the topographic map 400 typically cannot be stored internally in the vehicle.
  • FIG 4 shows a schematic representation of an elevation profile zone map 300.
  • the elevation profile zone map 300 is derived from the topographic map 400 of Figure 3.
  • the elevation profile zone map 300 thus reflects the topographic map 400 or its characteristics.
  • the elevation profile zone map 300 comprises a plurality, i.e. a set greater than one, of areally extended zones 301. Each of the zones 301 can be assigned to an area 402 in the topographic map 400.
  • Each of the zones 301 is assigned a characteristic height information 302.
  • the zones 301 can be assigned a discrete height information 302.
  • the height information 302 can have a numerical value (not shown) or a qualitative value (high, middle, low).
  • a zone 301 is a section of the height profile zone map 300 with constant height information 302.
  • the zones 301 are limited by a zone edge 303. Two different zones 301 border on each other at the zone edge 303.
  • the height information 302 therefore changes at the zone edge 303.
  • the height information 302 corresponds to one of the zones 301 of an average height H of a topographic map 400.
  • the average height H is a characteristic height H of the corresponding area 402 and thus describes the potential for converting an amount of energy EE through regenerative braking when leaving the zone 301 corresponding to the area 402.
  • the computational effort for determining the energy quantity EE can be reduced.
  • the storage space required for the elevation profile zone map 300 can be in the range of 100 MB to 150 MB for an elevation profile zone map 300 representing Europe at a suitable resolution.
  • Figure 5 shows a schematic representation of an elevation profile zone map 300 with a geo-position 210 of a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to an embodiment of the invention.
  • Figure 5 shows a section of Figure 4.
  • Figure 5 is described with reference to Figure 4.
  • the radii R can indicate an estimate of a range of the vehicle 200a, 200b at a given state of charge SOC, taking into account that the state of charge SOC can increase due to regenerative braking NB.
  • zone edges cross 310.
  • the height information 302 changes.
  • the change in the height information 302 is taken into account to determine 130 the state of charge buffer SOCP.
  • area portions 305a, 305b of different zones 301 within the respective radius R around the geo-position 210 are included in order to take into account a probability of driving through the zones 301.

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Abstract

The invention relates to a method (100) for a vehicle (200a), in particular a utility vehicle (200b), having an electric drive (21) designed for regenerative braking (NB) and an energy storage device (20), the method (100) comprising: acquiring (110) a geoposition (210) of the vehicle (200a), in particular the utility vehicle (200b); retrieving (120), within the vehicle, an elevation-profile zone map (300) on the basis of the geoposition (210), said map having a set of zones (301) which extend areally, each of the zones (301) being assigned characteristic elevation information (302); and determining (130), on the basis of the geoposition (210) and the elevation-profile zone map (300), a state-of-charge buffer (SOCP) of the energy storage device (20) in view of an amount of energy (EE) which, according to the elevation information (302), can be converted by regenerative braking (NB).

Description

Verfahren für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, Steuergerät und elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug Method for a vehicle, in particular commercial vehicle, computer program and/or computer-readable medium, control device and electrically driven vehicle, in particular commercial vehicle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb und einer Energiespeichervorrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb, und ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb. The invention relates to a method for a vehicle, in particular a commercial vehicle, with an electric drive configured for regenerative braking and an energy storage device. The invention also relates to a computer program and/or computer-readable medium, a control device for an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, with an energy storage device and an electric drive capable of regenerative braking, and an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, with an energy storage device and an electric drive capable of regenerative braking.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektrisch antreibbare Fahrzeuge (Battery Electric Vehicle, BEV), insbesondere Nutzfahrzeuge, die einen Typ ll-A Test gemäß ‘Regelung Nr. 13 der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UNECE) — Einheitliche Vorschriften für die Typgenehmigung von Fahrzeugen der Klassen M, N, und 0 hinsichtlich der Bremsen [2016/194]' (ECE R 13) erfüllen müssen. Dabei ist ein Halten einer Geschwindigkeit von 30 km / h über eine 6 km lange Gefällestrecke mit 7 % Steigung ohne Einsatz der Reibbremsen gefordert. The invention relates in particular to electrically powered vehicles (Battery Electric Vehicle, BEV), in particular commercial vehicles, which must meet a Type ll-A test in accordance with 'Regulation No. 13 of the United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) - Uniform provisions for the type-approval of vehicles of categories M, N and 0 with regard to braking [2016/194]' (ECE R 13). This requires maintaining a speed of 30 km / h over a 6 km long downhill stretch with a 7% gradient without using the friction brakes.
Der Typ ll-A Test kann von BEVs erfüllt werden, wenn der Batterieladezustand die Aufnahme der durch die Rekuperation rückgewonnenen Energie erlaubt. Anderenfalls kann die Erfüllung des Typ ll-A Test nicht garantiert werden. Damit muss eine Energiespeichervorrichtung durch eine Nutzbremsung eines elektrischen Antriebs aufladbar sein, ohne dass die Gefahr besteht, die Energiespeichervorrichtung zu überladen und so zu schädigen. The Type II-A test can be met by BEVs if the battery charge level allows the energy recovered through recuperation to be absorbed. Otherwise, compliance with the Type II-A test cannot be guaranteed. This means that an energy storage device must be able to be charged by regenerative braking of an electric drive without the risk of overcharging and thus damaging the energy storage device.
Daher sind für BEVs gesonderte Maßnahmen zu implementieren: Option 1 umfasst eine Hinzunahme einer weiteren verschleißfreien Dauerbremse (Bremswiderstand, Retarder o.ä.), Option 2 umfasst eine Implementation eines Bremsleistungsschätzers (Brake Performance Estimators) der in zwei Warnschwellen einen Fahrer warnt, sofern eine Reibbremse bestimmte Verzögerungen nicht mehr garantieren kann. Option 3 sieht die Implementierung intelligenter Energiemanagement-Funktionen vor, die prädiktiv arbeiten und den Batterieladezustand gegebenenfalls in einem geeigneten Bereich halten. Therefore, special measures must be implemented for BEVs: Option 1 includes the addition of an additional wear-free continuous brake (brake resistor, Retarder or similar), Option 2 includes the implementation of a brake performance estimator that warns a driver at two warning thresholds if a friction brake can no longer guarantee certain decelerations. Option 3 envisages the implementation of intelligent energy management functions that work predictively and keep the battery charge level in a suitable range if necessary.
Für Option 3, also für intelligente Energiemanagement-Funktionen, kann es notwendig sein, dass die Energiespeichervorrichtung an einer fahrzeugexternen Ladestation nur bis zu einem bestimmbaren Ziel-Ladezustand geladen wird, also einen Puffer vorzuhalten. Der Puffer kann eine Differenz zwischen der maximalen Kapazität der Energiespeichervorrichtung und dem Ziel-Ladezustand sein. For option 3, i.e. for intelligent energy management functions, it may be necessary for the energy storage device to be charged at an external vehicle charging station only up to a definable target charge level, i.e. to maintain a buffer. The buffer can be a difference between the maximum capacity of the energy storage device and the target charge level.
Die Notwendigkeit eines Puffervorhalts ist jedoch nur in sehr wenigen Fällen überhaupt notwendig. Es ist daher nicht sinnvoll einen solchen Puffer als vorbestimmten Offset der möglichen Batterienutzung aufzuwenden. Dies ist insbesondere relevant, da dies die Kosten für dieselbe Reichweite des Fahrzeugs signifikant erhöhen würden und das Fahrszenario einer zu vollen Batterie nach Stand des Wissens in der Realität typischerweise eher selten auftritt. However, the need for a buffer reserve is only necessary in very few cases. It therefore does not make sense to use such a buffer as a predetermined offset of the possible battery usage. This is particularly relevant because this would significantly increase the costs for the same range of the vehicle and, according to current knowledge, the driving scenario of a battery that is too full typically occurs rather rarely in reality.
Zum Ermitteln eines Puffers gibt es prädiktive Verfahren. Das grundsätzliche Problem für eine prädiktive Lösung gemäß dem Stand der Technik liegt darin, dass die zu erwartende Energiebilanz, also der Energieverbrauch durch Fahren unter Berücksichtigung der Energierückgewinnung durch Rekuperation, im Fahrzeug nicht zuverlässig vorhersagbar ist. Auch eine beispielsweise eingegebene Route in ein Navigationssystem und die prädiktive Vorausberechnung eines Energieverbrauchs beim Fahren entlang der Route ist allein nicht zielführend, da das Folgen der Route jederzeit durch den Fahrer abgebrochen werden kann. Ebenso kann sich die für eine potenzielle Energie des Fahrzeugs maßgebliche Fahrzeugmasse jederzeit während der Fahrt, also entlang einer Route, ändern, wenn das Fahrzeug be- und/oder entladen wird. There are predictive methods for determining a buffer. The fundamental problem for a predictive solution according to the state of the art is that the expected energy balance, i.e. the energy consumption through driving taking into account energy recovery through recuperation, cannot be reliably predicted in the vehicle. For example, a route entered into a navigation system and the predictive advance calculation of energy consumption when driving along the route is not effective on its own, as the driver can stop following the route at any time. Likewise, the vehicle mass, which is decisive for the vehicle's potential energy, can change at any time during the journey, i.e. along a route, when the vehicle is loaded and/or unloaded.
Das Problem liegt dabei vor allem in der Datenverfügbarkeit und in der Rechenkraft im Fahrzeug aufgrund der Komplexität der Varianten in der Vorausberechnung und auch dem Speicherplatzbedarf der benötigen Informationen. Eine derartige Berechnung für eine prädiktive Lösung wird daher typischerweise von einem fahrzeugexternen Server durchgeführt. Es existieren Algorithmen beziehungsweise Verfahren zum Finden von Routen für Navigationssysteme, die unter Einbezug weiterer Kriterien, wie beispielsweise einen Ausschluss von bestimmten Routentypen und/oder Autobahnen und/oder das Einbeziehen zusätzlicher Wegpunkte, effizient kürzeste und/oder schnellste Verbindungen zwischen zwei Punkten berechnen können. Derartige Verfahren können erweitert werden, um insbesondere für elektrische Fahrzeuge energetisch optimale Routen zu ermitteln. Jedoch sind Navigationsdaten und/oder Routeninformationen speicherintensiv und das Einbeziehen dieser Daten in das Verfahren führt dazu, dass die Komplexität der Berechnung exponentiell mit der Anzahl der möglichen Knotenpunkte des Routenverlaufs steigt. The problem lies primarily in the data availability and the computing power in the vehicle due to the complexity of the variants in the forecast and also the storage space required for the information required. Such a calculation for a predictive solution is therefore typically carried out by a server external to the vehicle. There are algorithms or methods for finding routes for navigation systems that can efficiently calculate the shortest and/or fastest connections between two points by taking into account additional criteria, such as excluding certain route types and/or motorways and/or including additional waypoints. Such methods can be expanded to determine energetically optimal routes, particularly for electric vehicles. However, navigation data and/or route information are memory-intensive and including this data in the method means that the complexity of the calculation increases exponentially with the number of possible nodes on the route.
US 2020/0011687 A1 offenbart ein System und Verfahren zum Verfolgen des Energieverbrauchs in einem Fahrzeug. Das Verfahren beinhaltet in einer Implementierung das Erstellen eines Modells zur Vorhersage des Energieverbrauchs, das Erhalten einer geplanten Strecke für ein Fahrzeug, die ein oder mehrere geplante Streckensegmente enthält, das Anwenden des Modells zur Vorhersage des Energieverbrauchs auf jedes geplante Streckensegment der einen oder mehreren geplanten Streckensegmente der geplanten Strecke, um einen Energieverbrauchsplan zu erhalten, das Empfangen von Onboard-Daten vom Fahrzeug, das Konstruieren einer tatsächlichen Strecke basierend auf den Onboard- Daten und das Durchführen einer Übereinstimmungsanalyse zwischen der geplanten Strecke und der tatsächlichen Strecke basierend auf den Onboard-Daten. Die Onboard-Daten können Höhendaten enthalten, wie etwa eine Höhe eines tatsächlichen Streckensegments. Dabei können Offboard-Daten Kartenhöhendaten enthalten. Ein Energieverbrauchvorhersageplan wird basierend auf den Off-Board- und Onboard-Daten erzeugt. Eine Wärmekarte stellt eine Energieverbrauchsinformationen von mehreren Fahrzeugen und/oder Fahrten dar. US 2020/0011687 A1 discloses a system and method for tracking energy consumption in a vehicle. The method includes, in one implementation, creating an energy consumption prediction model, obtaining a planned route for a vehicle that includes one or more planned route segments, applying the energy consumption prediction model to each planned route segment of the one or more planned route segments of the planned route to obtain an energy consumption plan, receiving onboard data from the vehicle, constructing an actual route based on the onboard data, and performing a correspondence analysis between the planned route and the actual route based on the onboard data. The onboard data may include elevation data, such as an elevation of an actual route segment. Offboard data may include map elevation data. An energy consumption prediction plan is generated based on the offboard and onboard data. A heat map represents energy consumption information from multiple vehicles and/or trips.
Es sind weiterhin Lösungsansätze bekannt, bei denen in einer Fahrsituation beim Erkennen eines zu hohen Ladezustands der Energieverbrauch des Fahrzeugs temporär gesteigert wird, z.B. durch Hinzuschaltung von Verbrauchern oder durch das Erhöhen von Verlusten, beispielsweise durch das Betreiben eines Kompressors, einer Kühlung und/oder eines Elektromotors an einem ineffizienten Betriebspunkt. Damit wird die Energiespeichervorrichtung künstlich geleert, um eine Nutzbremsung zu ermöglichen. Das künstliche Leeren der Energiespeichervorrichtung ist jedoch ineffizient und ökonomisch und ökologisch nachteilig. There are also known solutions in which the energy consumption of the vehicle is temporarily increased when a too high charge level is detected in a driving situation, e.g. by switching on consumers or by increasing losses, for example by operating a compressor, a cooler and/or an electric motor at an inefficient operating point. This artificially empties the energy storage device to enable regenerative braking. However, artificially emptying the energy storage device is inefficient and economically and ecologically disadvantageous.
Die nach ECE R 13 zulässige Option 1 eines Bremsleistungsschätzers ist nach derzeitigem Wissenstands aufwändig umzusetzen, da eine konkrete Vorhersage der möglichen Verzögerung der Reibbremsen auf einen Zielwert bzw. Zielwertschwelle zu vielen nicht bekannten Variablen unterliegt und daher schwer zu realisieren ist. According to the current state of knowledge, Option 1 of a braking performance estimator permitted under ECE R 13 is complex to implement, since a concrete prediction of the possible deceleration of the friction brakes to a target value or target value threshold is subject to many unknown variables and is therefore difficult to realize.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern. Eine Ausführungsform kann insbesondere die Aufgabe lösen, zu ermöglichen, dass eine definierte durch Nutzbremsung generierte Energiemenge für eine Batterieladung effektiv objektiv ermittelbar ist und ein entsprechender Ladezustandspuffer dynamisch vorgehalten werden kann. The invention is therefore based on the object of enriching the prior art. One embodiment can in particular solve the problem of making it possible to effectively and objectively determine a defined amount of energy generated by regenerative braking for a battery charge and to dynamically maintain a corresponding charge level buffer.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an. The object is achieved by a method according to claim 1 and the subject matter according to the further independent claims. The subclaims specify preferred developments of the invention.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb und einer Energiespeichervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen einer Geo-Position des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs; fahrzeuginternes Abrufen, anhand der Geo-Position, einer Höhenprofil-Zonen-Karte mit einer Menge von flächig ausgedehnten Zonen, wobei jeder der Zonen eine charakteristische Höheninformation zugeordnet ist; und Ermitteln eines Ladezustandspuffers der Energiespeichervorrichtung anhand der Geo-Position und der Höhenprofil-Zonen- Karte unter Berücksichtigung einer gemäß der Höheninformation durch Nutzbremsung wandelbaren Energiemenge. According to the invention, a method is provided for a vehicle, in particular a commercial vehicle, with an electric drive set up for regenerative braking and an energy storage device, the method comprising: detecting a geo-position of the vehicle, in particular a commercial vehicle; retrieving within the vehicle, based on the geo-position, an elevation profile zone map with a set of areally extended zones, each of the zones being assigned characteristic elevation information; and determining a charge state buffer of the energy storage device based on the geo-position and the elevation profile zone map, taking into account an amount of energy that can be converted by regenerative braking in accordance with the elevation information.
Das elektrisch antreibbare Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Die Energiespeichervorrichtung und der elektrische Antrieb sind derart eingerichtet, dass die Energiespeichervorrichtung einen elektrischen Strom für den elektrischen Antrieb bereitstellen kann, um das Fahrzeug anzutreiben. Dabei kann sich der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung verringern. The electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, is referred to below as the vehicle. The energy storage device and the electric drive are designed such that the energy storage device can provide an electric current for the electric drive to power the vehicle. In the process, the state of charge of the energy storage device can decrease.
Der elektrische Antrieb ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug durch eine Nutzbremsung zu verzögern, wobei bei einer Verzögerung des Fahrzeugs kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird. Der elektrische Antrieb und die Energiespeichervorrichtung sind dazu eingerichtet, die durch die Nutzbremsung umgewandelte Energie in der Energiespeichervorrichtung zu speichern und so den Ladezustand der Energiespeichervorrichtung zu erhöhen. The electric drive is designed to decelerate the vehicle by means of regenerative braking, whereby the kinetic energy of the vehicle is converted into electrical energy when the vehicle decelerates. The electric drive and the energy storage device are designed to store the energy converted by regenerative braking in the energy storage device and thus increase the charge state of the energy storage device.
Das Verfahren ist ein fahrzeuginternes Verfahren zum Bestimmen des maximal vorzuhalten Puffers beziehungsweise Ladezustandspuffers oder Ladepuffers. The method is an internal vehicle procedure for determining the maximum buffer to be maintained, or the state of charge buffer or charging buffer.
Dafür erfolgt das Erfassen der Geo-Position des Fahrzeugs. Die Geo-Position kann dabei eine Positionsinformation umfassen und eine Position bzw. einen Ort beschreiben, an dem sich das Fahrzeug befindet. Die Geo-Position kann dabei einer Koordinate auf einer topographischen Karte beziehungsweise Landkarte zuordenbar sein. Damit ergibt sich aus der Geo-Position das Potential für den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs zu betreiben, um beispielsweise bergauf zu fahren und den Ladezustand zu vermindern und/oder unter Nutzbremsung durch den elektrischen Antrieb bergab zu fahren und dabei den und den Ladezustand zu erhöhen. For this purpose, the geo-position of the vehicle is recorded. The geo-position can include position information and describe a position or a location where the vehicle is located. The geo-position can be assigned to a coordinate on a topographical map. The geo-position therefore provides the potential for operating the vehicle's electric drive, for example to drive uphill and reduce the charge level and/or to drive downhill using regenerative braking by the electric drive and thereby increase the charge level.
Es erfolgt das Abrufen der Höhenprofil-Zonen-Karte. Die Höhenprofil-Zonen-Karte kann dabei eine topographische Karte widerspiegeln, wobei jede der Zonen durch eine vorbestimmte Auflösung einem flächig ausgedehnten Gebiet in einer topographischen Karte entsprechen kann. Eine flächige Ausdehnung kann dabei eine nicht linienförmige Ausdehnung beschreiben. Die Höheninformation gibt Aufschluss über eine charakteristische Höhe des Gebiets. Dabei kann die Höhenprofil-Zonen-Karte von der topographischen Karte abgeleitet sein. Anstelle der genauen Höhe des Gebiets der topographischen Karte umfasst die Höhenprofil- Zonen-Karte die Höheninformation der Zonen. Damit ist eine effiziente Reduzierung der Datenmenge gegenüber beispielsweise einer Straßennetzkarte und/oder einer topographischen Karte möglich. Die Zonen können dabei als Geoobjekt in der Höhenprofil-Zonen-Karte gespeichert sein. Die Höhenprofi I-Zonen-Karte kann einen mit einer topographischen Karte vergleichsweise geringen Speicherplatzbedarf aufweisen und so fahrzeugintern gespeichert sein und somit abgerufen werden. Durch das Verwendung der Zonen und der Höheninformation anstelle der detaillierten Höhenlinien einer topographischen Karte und optional das Betrachten der Zonen als Geoobjekte kann das Ermitteln des Ladezustandspuffers mit einem geringeren Rechenaufwand erfolgen. Damit ist das Ermitteln des Ladezustandspuffers dynamisch fahrzeugintern, also on-board, möglich. The elevation profile zone map is retrieved. The elevation profile zone map can reflect a topographic map, whereby each of the zones can correspond to a flat area in a topographic map through a predetermined resolution. A flat extension can describe a non-linear extension. The height information provides information about a characteristic height of the area. The elevation profile zone map can be derived from the topographic map. Instead of the exact height of the area of the topographic map, the elevation profile zone map includes the height information of the zones. This enables an efficient reduction in the amount of data compared to, for example, a road network map and/or a topographic map. The zones can be stored as geoobjects in the Elevation profile zone map. The elevation profile zone map can have a comparatively low storage requirement compared to a topographical map and can thus be stored and retrieved within the vehicle. By using the zones and the elevation information instead of the detailed contour lines of a topographical map and optionally viewing the zones as geoobjects, the charge level buffer can be determined with less computing effort. This makes it possible to determine the charge level buffer dynamically within the vehicle, i.e. on-board.
Es erfolgt das Ermitteln des Ladezustandspuffers. Dabei kann ausgehend von der Geo-Position und der Höheninformation in einer oder mehrere Zonen die wandelbare Energiemenge ermittelt werden. Die Energiemenge kann dabei eine Schätzung der anhand einer topographischen Karte genauer berechenbaren wandelbaren Energiemenge sein. Dabei kann beispielsweise anstelle der Höhe in einem Gebiet der topographischen Karte die Höheninformation der entsprechenden Zone der Höhenprofil-Zonen-Karte verwendet werden, um eine Bergabfahrt des Fahrzeugs und somit die Energiemenge schätzen zu können. Die Auflösung der Höhenprofil- Zonen-Karte kann dabei so gewählt werden, dass Anforderungen an Genauigkeit und Speicherplatzbedarf ausgewogen werden können. The charge level buffer is determined. The amount of convertible energy can be determined based on the geoposition and the altitude information in one or more zones. The amount of energy can be an estimate of the amount of convertible energy that can be calculated more precisely using a topographical map. For example, instead of the altitude in an area of the topographical map, the altitude information of the corresponding zone of the elevation profile zone map can be used to estimate a vehicle's descent and thus the amount of energy. The resolution of the elevation profile zone map can be selected so that the requirements for accuracy and storage space can be balanced.
Durch die Höhenprofil-Zonen-Karte kann vermieden werden, dass ein im Fahrzeug fest verbautes Navigationssystem zur Berechnung des vorzuhaltenden Ladezustandspuffers herangezogen werden muss. Damit kann eine Relevanz des Navigationssystems für die Fahrzeughomologation vermieden werden. Eine Änderung der Daten im Navigationssystem bei einer Änderung des Straßennetzes ist entbehrlich. Das Verfahren ist kostengünstig und einfach als fahrzeuginternes Verfahren realisierbar, wobei auf eine Verbindung zu einem fahrzeugexternen Server verzichtet werden kann. Das Verfahren kann hinreichend sein, damit das Fahrzeug einen Typ ll-A Test bestehen kann, und um eine ineffiziente und unökologische Umwandlung von elektrischer Energie in beispielsweise Wärme zu vermeiden. The elevation profile zone map makes it possible to avoid having to use a navigation system permanently installed in the vehicle to calculate the charge level buffer to be maintained. This means that the navigation system is not relevant for vehicle homologation. Changing the data in the navigation system when the road network changes is unnecessary. The process is inexpensive and can be easily implemented as an internal vehicle process, and a connection to an external vehicle server is not necessary. The process can be sufficient for the vehicle to pass a Type II-A test and to avoid inefficient and unecological conversion of electrical energy into heat, for example.
Vorzugsweise sind die Zonen durch einen Zonenrand beschränkt. Der Zonenrand kann auch als Kante bezeichnet werden. Der Zonenrand kann eine Zone vollumfänglich oder teilumfänglich, beispielsweise beim Aneinandergrenzen mehrerer Zonen, beschränken. Der Zonenrand ermöglicht eine wohldefinierte Trennung zwischen zwei oder mehreren Zonen. An einem Zonenrand kann sich die Höheninformation entsprechend der an den Zonenrand angrenzenden Zonen ändern, wobei insbesondere die Änderung der Höheninformation zwischen zwei Zonen, also an dem Zonenrand, zum effektiven Ermitteln der wandelbaren Energiemenge und somit des Ladezustandspuffers herangezogen werden kann. Preferably, the zones are limited by a zone edge. The zone edge can also be referred to as an edge. The zone edge can completely or partially surround a zone, for example when several Zones. The zone edge enables a well-defined separation between two or more zones. At a zone edge, the height information can change according to the zones adjacent to the zone edge, whereby the change in the height information between two zones, i.e. at the zone edge, can be used to effectively determine the amount of energy that can be converted and thus the charge state buffer.
Vorzugsweise entspricht die Höheninformation einer der Zonen einer mittleren Höhe einer topographischen Karte. Die mittlere Höhe ist eine charakteristische Höhe eines Gebiets in der topographischen Karte. Die mittlere Höhe kann beispielsweise anhand einer in der topographischen Karte verzeichneten Höhe beziehungsweise anhand von Höhenlinien als insbesondere arithmetischer Mittelwert bestimmt werden. Preferably, the height information of one of the zones corresponds to an average height of a topographic map. The average height is a characteristic height of an area in the topographic map. The average height can be determined, for example, based on an altitude recorded in the topographic map or based on contour lines, in particular as an arithmetic mean.
Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Ladezustandspuffers in Abhängigkeit von einem Kreuzen eines Zonenrands einer der Zonen. Ein Zonenrand kann das Aneinandergrenzen zweier Zonen definieren. An dem Zonenrand kann sich somit die Höheninformation ändern. Anhand einer Änderung der Höheninformation kann eine Energiemenge bestimmt werden, die bei dem Kreuzen den Zonenrands gewandelt werden kann, beispielsweise wenn das Fahrzeug von einer Zone mit einer eine größere Höhe definierenden Höheninformation in eine Zone mit einer eine kleinere Höhe definierenden Höheninformation fährt. Das Kreuzen eines Zonenrands bedeutet, dass das Fahrzeug durch den Zonenrand fährt und/oder ein Durchfahren eines Zonenrands geplant beziehungsweise prognostiziert ist. The charge state buffer is preferably determined depending on crossing a zone edge of one of the zones. A zone edge can define the border between two zones. The height information can therefore change at the zone edge. Based on a change in the height information, an amount of energy can be determined that can be converted when crossing the zone edge, for example when the vehicle drives from a zone with height information defining a higher height to a zone with height information defining a lower height. Crossing a zone edge means that the vehicle drives through the zone edge and/or driving through a zone edge is planned or forecast.
Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln des Ladezustandspuffers in Abhängigkeit von Flächenanteilen verschiedener Zonen innerhalb eines Radius um die Geo-Position. Der Radius kann dabei eine durch einen Ladezustand der Energiespeichervorrichtung ermittelbare Reichweite des Fahrzeugs angeben. Dabei wurde erkannt, dass sich innerhalb des Radius mehrere Zonen mit voneinander verschiedenen Höheninformationen befinden können. Um den Ladezustandspuffer effektiv zu ermitteln, kann durch das Berücksichtigen der Flächenanteile der Zonen eine Wahrscheinlichkeit eines Befahrens der Zonen berücksichtigt werden. Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Erfassen einer Fahrzeug-Höheninformation des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, wobei das Ermitteln des Ladezustandspuffers unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Höheninformation erfolgt. Die Fahrzeug-Höheninformation kann insbesondere zur Plausibilisierung und Verifizierung des ermittelten Ladezustandspuffers verwendet werden, wenn ausgehend von der Geo-Position des Fahrzeugs die Höheninformation der Zone, in der sich das Fahrzeug befindet, zum Ermitteln des Ladezustandspuffers verwendet wird. Alternativ kann die Fahrzeug-Höheninformation anstelle der Höheninformation der Zone, in der sich das Fahrzeug befindet, zum Ermitteln des Ladezustandspuffers verwendet werden. Preferably, the charge state buffer is determined depending on the area shares of different zones within a radius around the geo-position. The radius can indicate a range of the vehicle that can be determined by the charge state of the energy storage device. It was recognized that there can be several zones with different height information within the radius. In order to effectively determine the charge state buffer, the probability of driving through the zones can be taken into account by taking the area shares of the zones into account. The method preferably comprises: detecting vehicle height information of the vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the charge state buffer is determined taking into account the vehicle height information. The vehicle height information can be used in particular to check the plausibility and verify the determined charge state buffer if, based on the geoposition of the vehicle, the height information of the zone in which the vehicle is located is used to determine the charge state buffer. Alternatively, the vehicle height information can be used to determine the charge state buffer instead of the height information of the zone in which the vehicle is located.
Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Erfassen eines Fahrzeugparameters und/oder einer Masse des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, wobei das Ermitteln des Ladezustandspuffers unter Berücksichtigung des Fahrzeugparameters und/oder der Masse erfolgt. Die Masse des Fahrzeugs kann dabei zum Berechnen der Energiemenge verwendet werden. Alternativ kann als Fahrzeugparameter beispielsweise das zulässige Gesamtgewicht betrachtet, um die Energiemenge zu schätzen. Der Fahrzeugparameter kann alternativ oder zusätzlich weitere durch das Fahrzeug fahrzeugintern abrufbare Informationen umfassen, die einen Einfluss auf den Verbrauch und/oder Rekuperation haben können. The method preferably comprises: detecting a vehicle parameter and/or a mass of the vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the determination of the charge state buffer takes place taking into account the vehicle parameter and/or the mass. The mass of the vehicle can be used to calculate the amount of energy. Alternatively, the permissible total weight can be considered as a vehicle parameter in order to estimate the amount of energy. The vehicle parameter can alternatively or additionally include further information that can be called up internally by the vehicle and that can have an influence on consumption and/or recuperation.
Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Empfangen von Fahrzeuginformationen, Straßeninformationen und/oder Verkehrsinformationen, wobei das Ermitteln des Ladezustandspuffers unter Berücksichtigung der Fahrzeuginformationen, der Straßeninformationen und/oder der Verkehrsinformationen erfolgt. Die Fahrzeuginformationen, Straßeninformationen und/oder Verkehrsinformationen sind extern bereitgestellte Informationen, die das Fahrzeug beispielsweise von einem fahrzeugexternen Server abrufen kann. Damit kann die Energiemenge und somit der Ladezustandspuffer genauer ermittelt werden, da die vorgenannten Informationen einen Einfluss auf den Verbrauch und/oder Rekuperation haben können. The method preferably comprises: receiving vehicle information, road information and/or traffic information, wherein the determination of the charge state buffer takes place taking into account the vehicle information, the road information and/or the traffic information. The vehicle information, road information and/or traffic information is externally provided information that the vehicle can retrieve, for example, from a server external to the vehicle. This allows the amount of energy and thus the charge state buffer to be determined more precisely, since the aforementioned information can have an influence on consumption and/or recuperation.
Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Bestimmen eines Routenkandidaten, wobei für den Routenkandidat anhand der Höhenprofi I-Zonen-Karte die Energiemenge zum Erhöhen eines Ladezustands der Energiespeichervorrichtung ermittelt wird; und Ausgeben einer Route anhand des Routenkandidaten unter Berücksichtigung der Energiemenge und des Ladezustandspuffers. Damit kann der Ladezustandspuffer beim Planen und/oder Befahren von Routen verwendet werden. Preferably, the method comprises: determining a route candidate, wherein the amount of energy for increasing a state of charge of the energy storage device is determined for the route candidate based on the altitude profile I zone map; and Output of a route based on the route candidate, taking into account the amount of energy and the charge level buffer. This allows the charge level buffer to be used when planning and/or driving routes.
Vorzugsweise wird die Route derart unter Berücksichtigung der Energiemenge und des Ladezustandspuffers ausgegeben, dass der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung eine Schwellwertbedingung erfüllt. Damit ist es möglich, dass eine Route gefunden wird, die auf einem Teilstück der Route zu einer Überladung der Energiespeichervorrichtung führen kann und so ausgeschlossen werden kann. Beispielsweise kann die Schwellwertbedingung angeben, ob bei einem gegebenen Ladezustandspuffer die Summe aus Ladezustand und Energiemenge die Kapazität der Energiespeichervorrichtung übersteigen würde, was zu einem Ausschluss eines Routenkandidaten und ein Unterbleiben einer Ausgabe des Routenkandidaten als Route führen kann. Preferably, the route is output taking into account the amount of energy and the charge state buffer such that the charge state of the energy storage device satisfies a threshold condition. This makes it possible to find a route that can lead to an overload of the energy storage device on a section of the route and can thus be excluded. For example, the threshold condition can indicate whether, for a given charge state buffer, the sum of the charge state and the amount of energy would exceed the capacity of the energy storage device, which can lead to the exclusion of a route candidate and the failure to output the route candidate as a route.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder ein computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium umfassen Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung und/oder Schritte davon durchzuführen. Optional umfasst das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen. According to one aspect of the invention, a computer program and/or a computer-readable medium is provided. The computer program and/or the computer-readable medium comprise instructions which, when the program or the instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention and/or steps thereof. Optionally, the computer program and/or the computer-readable medium comprises instructions which, when the program or the instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb bereitgestellt. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Optional ist das Steuergerät dazu eingerichtet, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung, einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb und mit dem oben beschriebenen Steuergerät bereitgestellt. Optional ist das Steuergerät des Fahrzeugs und/oder das Fahrzeug dazu eingerichtet, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen. According to one aspect of the invention, a control device is provided for an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, with an energy storage device and an electric drive capable of regenerative braking. The control device is designed to carry out the method described above. Optionally, the control device is designed to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect. According to one aspect of the invention, an electrically driven vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided with an energy storage device, an electric drive capable of regenerative braking and with the control unit described above. Optionally, the control unit of the vehicle and/or the vehicle is configured to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen Further advantages and features of the invention as well as its technical effects emerge from the figures and the description of the preferred embodiments shown in the figures.
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 1 is a schematic representation of a flow chart of a method according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer topographischen Karte; Fig. 2 is a schematic representation of an overview of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention; Fig. 3 is a schematic representation of a topographical map;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Höhenprofil-Zonen-Karte; und Fig. 4 is a schematic representation of an elevation profile zone map; and
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Höhenprofil-Zonen-Karte mit einer Geo- Position eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5 is a schematic representation of an elevation profile zone map with a geo-position of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 für ein Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, mit einem zur Nutzbremsung NB eingerichteten elektrischen Antrieb 21 und einer Energiespeichervorrichtung 20 Figure 1 shows a schematic representation of a flow chart of a method 100 according to an embodiment of the invention. The method 100 is a method 100 for a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, with an electric drive 21 set up for regenerative braking NB and an energy storage device 20
Das Fahrzeug 100a, insbesondere Nutzfahrzeug 100b, wird im Folgenden als Fahrzeug 100a, 100b bezeichnet. Das Fahrzeug 100a, 100b ist mit Bezug zu Figur 2 genauer beschrieben. Das Verfahren 100 gemäß Figur 1 weist auf: Erfassen 110 einer Geo-Position 210 des Fahrzeugs 200a, 200b. Die Geo-Position 210 beschreibt die örtliche Position beziehungsweise Koordinaten des Fahrzeugs 200a, 200b. The vehicle 100a, in particular commercial vehicle 100b, is referred to below as vehicle 100a, 100b. The vehicle 100a, 100b is described in more detail with reference to Figure 2. The method 100 according to Figure 1 comprises: detecting 110 a geo-position 210 of the vehicle 200a, 200b. The geo-position 210 describes the local position or coordinates of the vehicle 200a, 200b.
Das Verfahren 100 weist auf Erfassen 115 einer Fahrzeug-Höheninformation 215 des Fahrzeugs 200a, 200b. Die Fahrzeug-Höheninformation 215 beschreibt den Höhenstand des Fahrzeugs 200a, 200b, also beispielsweise die Höhe des Fahrzeugs 200a, 200b über dem Meeresspiegel als Referenz. The method 100 includes detecting 115 a vehicle height information 215 of the vehicle 200a, 200b. The vehicle height information 215 describes the altitude of the vehicle 200a, 200b, for example the height of the vehicle 200a, 200b above sea level as a reference.
Das Verfahren 100 weist auf: Erfassen 116 eines Fahrzeugparameters 220 und einer Masse M des Fahrzeugs 200a, 200b. Der Fahrzeugparameter 220 kann beispielsweise über ein Steuergerät 14 (electronic control unit, ECU), ein insbesondere elektromechanisches, elektropneumatisches Bremssystem (electronic braking system, EBS) und/oder über ein Batteriesteuergerät (battery management system, BMS) abrufbar sein und die Fähigkeit und/oder Möglichkeit des Fahrzeugs 200a, 200b zur Nutzbremsung NB charakterisieren. Die Masse M kann aus Messdaten eines fahrzeugseitigen Gewichtsmesssystem (on-board-weighing system), das beispielsweise mit einem Fahrwerk des Fahrzeugs 200a, 200b verbunden ist, ermittelt werden. Der Fahrzeugparameter 220 wird lokal, also fahrzeugintern, erfasst und/oder abgerufen. The method 100 comprises: recording 116 a vehicle parameter 220 and a mass M of the vehicle 200a, 200b. The vehicle parameter 220 can be retrieved, for example, via a control unit 14 (electronic control unit, ECU), a particularly electromechanical, electropneumatic braking system (electronic braking system, EBS) and/or via a battery control unit (battery management system, BMS) and characterize the ability and/or possibility of the vehicle 200a, 200b for regenerative braking NB. The mass M can be determined from measurement data of an on-board weighing system, which is connected, for example, to a chassis of the vehicle 200a, 200b. The vehicle parameter 220 is recorded and/or retrieved locally, i.e. within the vehicle.
Das Verfahren 100 weist auf: Empfangen 117 von Fahrzeuginformationen 221 , Straßeninformationen 222 und/oder Verkehrsinformationen 223. Die Fahrzeuginformationen 221 , Straßeninformationen 222 und/oder Verkehrsinformationen 223 können von einem externen Server durch eine Kommunikationsvorrichtung 18 empfangen werden. Durch die externen Informationen können weitere Fahrzeuginformationen 221 und beispielsweise Informationen über Stau und/oder Baustelle berücksichtigt werden. The method 100 comprises: receiving 117 vehicle information 221, road information 222 and/or traffic information 223. The vehicle information 221, road information 222 and/or traffic information 223 can be received from an external server by a communication device 18. The external information can take into account further vehicle information 221 and, for example, information about traffic jams and/or construction sites.
Es erfolgt ein fahrzeuginternes Abrufen 120, anhand der Geo-Position 210, einer Höhenprofil-Zonen-Karte 300 mit einer Menge von flächig ausgedehnten Zonen 301 , wobei jeder der Zonen 301 eine charakteristische Höheninformation 302 zugeordnet ist. Eine derartige Höhenprofil-Zonen-Karte 300 ist mit Bezug zu Figuren 4 und 5 beschrieben. Anhand der aktuellen Geo-Position 210 kann ein Schnitt aus einer aktuellen Position des Fahrzeugs 200a, 200b und einer der Zonen 301 erfolgen, um die Fahrzeug- Höheninformation 215 zu schätzen. An internal vehicle retrieval 120, based on the geo-position 210, of an elevation profile zone map 300 with a set of areally extended zones 301 takes place, with each of the zones 301 being assigned characteristic elevation information 302. Such an elevation profile zone map 300 is described with reference to Figures 4 and 5. Based on the current geo-position 210, a cut can be made between a current position of the vehicle 200a, 200b and one of the zones 301 in order to estimate the vehicle altitude information 215.
Das Verfahren 100 weist auf: Bestimmen 125 eines Routenkandidaten RK, wobei für den Routenkandidat RK anhand der Höhenprofi I-Zonen-Karte 300 die Energiemenge EE zum Erhöhen eines Ladezustands SOC der Energiespeichervorrichtung 20 ermittelt wird. Der Routenkandidaten RK kann dabei eine von der Geo-Position 210 befahrbare Route sein. Für den Routenkandidat RK kann dann unter Berücksichtigung der Höhenprofil-Zonen-Karte 300 und insbesondere einem Kreuzen 310 von Zonenrändern 303 anhand der sich aus dem Kreuzen 310 ergebenden Höhendifferenz die durch Nutzbremsung NB wandelbare Energiemenge EE zum Erhöhen eines Ladezustands SOC der Energiespeichervorrichtung 20 ermittelt werden. The method 100 comprises: determining 125 a route candidate RK, wherein the amount of energy EE for increasing a state of charge SOC of the energy storage device 20 is determined for the route candidate RK based on the altitude profile zone map 300. The route candidate RK can be a route that can be traveled from the geo-position 210. For the route candidate RK, taking into account the altitude profile zone map 300 and in particular a crossing 310 of zone edges 303, the amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB for increasing a state of charge SOC of the energy storage device 20 can then be determined based on the altitude difference resulting from the crossing 310.
Es erfolgt ein Ausgeben 126 einer Route RE anhand des Routenkandidaten RK unter Berücksichtigung der Energiemenge EE und des Ladezustandspuffers SOCP. Die Route RE wird derart unter Berücksichtigung der Energiemenge EE und des Ladezustandspuffers SOCP ausgegeben, dass der Ladezustand SOC der Energiespeichervorrichtung 20 eine Schwellwertbedingung 230 erfüllt. Dabei werden die Routenkandidaten RK als Route ausgegeben, die nicht zu einem zu starken Laden der Energiespeichervorrichtung 20 führen. Die Schwellwertbedingung 230 wird also erfüllt, wenn die Summe aus Ladezustand SOC und Energiemenge EE eine maximale Kapazität der Energiespeichervorrichtung 20 nicht übersteigt. A route RE is output 126 based on the route candidate RK, taking into account the energy quantity EE and the charge state buffer SOCP. The route RE is output taking into account the energy quantity EE and the charge state buffer SOCP in such a way that the charge state SOC of the energy storage device 20 satisfies a threshold condition 230. The route candidates RK are output as routes that do not lead to the energy storage device 20 being charged too strongly. The threshold condition 230 is therefore met if the sum of the charge state SOC and the energy quantity EE does not exceed a maximum capacity of the energy storage device 20.
Es erfolgt ein Ermitteln 130 eines Ladezustandspuffers SOCP der Energiespeichervorrichtung 20 anhand der Geo-Position 210 und der Höhenprofil- Zonen-Karte 300 unter Berücksichtigung einer gemäß der Höheninformation 302 durch Nutzbremsung NB wandelbaren Energiemenge EE. Dabei erfolgt das Ermitteln 130 des Ladezustandspuffers SOCP in Abhängigkeit von einem Kreuzen 310 eines Zonenrands 303 einer der Zonen 301 . Das Ermitteln 130 des Ladezustandspuffers SOCP erfolgt in Abhängigkeit von Flächenanteilen 305a, 305b verschiedener Zonen 301 innerhalb eines Radius R um die Geo-Position 210 (siehe Figur 5). Das Ermitteln 130 des Ladezustandspuffers SOCP erfolgt unter Berücksichtigung der Fahrzeug- Höheninformation 215. Das Ermitteln 130 des Ladezustandspuffers SOCP erfolgt unter Berücksichtigung des Fahrzeugparameters 220 und der Masse M. Das Ermitteln 130 des Ladezustandspuffers SOCP erfolgt unter Berücksichtigung der Fahrzeuginformationen 221 , der Straßeninformationen 222 und/oder der Verkehrsinformationen 223. A charge state buffer SOCP of the energy storage device 20 is determined 130 based on the geo-position 210 and the elevation profile zone map 300, taking into account an amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB according to the elevation information 302. The charge state buffer SOCP is determined 130 depending on a crossing 310 of a zone edge 303 of one of the zones 301. The charge state buffer SOCP is determined 130 depending on area proportions 305a, 305b of different zones 301 within a radius R around the geo-position 210 (see Figure 5). The determination 130 of the state of charge buffer SOCP is determined taking into account the vehicle height information 215. The state of charge buffer SOCP is determined taking into account the vehicle parameter 220 and the mass M. The state of charge buffer SOCP is determined taking into account the vehicle information 221, the road information 222 and/or the traffic information 223.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figure 2 shows a schematic representation of an overview of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, according to an embodiment of the invention.
Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein elektrisch antreibbares Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, mit einer Energiespeichervorrichtung 20, einem zur Nutzbremsung NB fähigen elektrischen Antrieb 21 und mit einem Steuergerät 14. The vehicle 200a, 200b is an electrically driven vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, with an energy storage device 20, an electric drive 21 capable of regenerative braking NB and with a control unit 14.
Das Fahrzeug 200a, 200b beziehungsweise das Steuergerät 14 ist dazu eingerichtet, das Verfahren 100 nach Figur 1 durchzuführen. Figur 2 wird unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben. The vehicle 200a, 200b or the control unit 14 is configured to carry out the method 100 according to Figure 1. Figure 2 is described with reference to Figure 1.
Dafür ist der elektrische Antrieb 21 gemäß Figur 2 dazu eingerichtet, durch die Nutzbremsung NB eine Energiemenge EE zu wandeln und damit die Energiespeichervorrichtung 20 zu laden. Dabei wird ein Ladezustand SOC der Energiespeichervorrichtung 20 erhöht. Damit die Nutzbremsung NB durchgeführt werden kann, ist ein Ladezustandspuffer SOCP der Energiespeichervorrichtung 20 vorgesehen. Der Ladezustandspuffer SOCP beschreibt einen Ladezustand SOC unterhalb einer maximalen Kapazität der Energiespeichervorrichtung. For this purpose, the electric drive 21 according to Figure 2 is set up to convert an amount of energy EE through the regenerative braking NB and thus to charge the energy storage device 20. In the process, a state of charge SOC of the energy storage device 20 is increased. In order for the regenerative braking NB to be carried out, a state of charge buffer SOCP of the energy storage device 20 is provided. The state of charge buffer SOCP describes a state of charge SOC below a maximum capacity of the energy storage device.
Das Fahrzeug 200a, 200b ist an einer mit einem Kreuz indizierten Geo-Position 210 angeordnet. Das Fahrzeug 200a, 200b weist einen Positionssensor 13, beispielsweise einen GNSS-Sensor (globales Navigationssatellitensystem-Sensor) auf. Der Positionssensor 13 ist zum Ermitteln der Geo-Position 210 und zum Übermitteln der Geo-Position 210 an das Steuergerät 14 eingerichtet. The vehicle 200a, 200b is arranged at a geo-position 210 indicated with a cross. The vehicle 200a, 200b has a position sensor 13, for example a GNSS sensor (global navigation satellite system sensor). The position sensor 13 is set up to determine the geo-position 210 and to transmit the geo-position 210 to the control unit 14.
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst einen Höhensensor 17 zum Erfassen einer Fahrzeug-Höheninformation 215 und zum Übermitteln an das Steuergerät 14. Das Steuergerät 14 kann einen Fahrzeugparameter 220 und eine Masse M des Fahrzeugs 200a, 200b beispielsweise durch einen CAN-Bus (nicht gezeigt) abrufen und an das Steuergerät 14 übermitteln. The vehicle 200a, 200b comprises a height sensor 17 for detecting vehicle height information 215 and for transmitting it to the control unit 14. The control unit 14 can retrieve a vehicle parameter 220 and a mass M of the vehicle 200a, 200b, for example via a CAN bus (not shown), and transmit them to the control unit 14.
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst eine Kommunikationsvorrichtung 18. Die Kommunikationsvorrichtung 18 kann beispielsweise über ein drahtloses lokales Netzwerk (wireless local area network, WLAN) und/oder über ein Mobilfunknetzwerk wie 3G, 4G, 5G von einem externen Server (nicht gezeigt) Fahrzeuginformationen 221 , Straßeninformationen 222 und/oder Verkehrsinformationen 223 abfragen und/oder abrufen und an das Steuergerät 14 übermitteln. The vehicle 200a, 200b comprises a communication device 18. The communication device 18 can, for example, query and/or retrieve vehicle information 221, road information 222 and/or traffic information 223 from an external server (not shown) via a wireless local area network (WLAN) and/or via a cellular network such as 3G, 4G, 5G and transmit it to the control unit 14.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist ein Navigationssystem 19 auf. Das Navigationssystem 19 ist mit dem Steuergerät 14 verbunden und kann von dem Steuergerät 14 Routenkandidaten RK und Routen RE zum Ausgeben von Planungs- und/oder Navigationsinformationen empfangen. The vehicle 200a, 200b has a navigation system 19. The navigation system 19 is connected to the control unit 14 and can receive route candidates RK and routes RE from the control unit 14 for outputting planning and/or navigation information.
Damit das Steuergerät 14 die Schritte des Verfahren 100 gemäß Figur 1 durchführen kann, weist das Steuergerät 14 einen Prozessor 15 zum Verarbeiten von Daten und zum Durchführen von Rechnungen und einen Speicher 16 zum Speichern von Daten auf. In dem Speicher 16 sind die Höhenprofil-Zonen-Karte 300 und die Schwellwertbedingung 230 gespeichert. In order for the control unit 14 to be able to carry out the steps of the method 100 according to Figure 1, the control unit 14 has a processor 15 for processing data and performing calculations and a memory 16 for storing data. The elevation profile zone map 300 and the threshold condition 230 are stored in the memory 16.
Anhand der Geo-Position 210 kann die Höhenprofil-Zonen-Karte 300 beziehungsweise ein Ausschnitt davon fahrzeugintern aus dem Speicher 16 abgerufen werden. Using the geo-position 210, the elevation profile zone map 300 or a section thereof can be retrieved from the memory 16 within the vehicle.
Anhand der Geo-Position 210 und der Höhenprofil-Zonen-Karte 300 ermittelt das Steuergerät 14 unter Berücksichtigung einer gemäß der Höheninformation 302 durch Nutzbremsung NB wandelbaren Energiemenge EE den Ladezustandspuffer SOCP. Based on the geo-position 210 and the altitude profile zone map 300, the control unit 14 determines the charge state buffer SOCP, taking into account an amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB in accordance with the altitude information 302.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer topographischen Karte 400. Die topographische Karte 400 umfasst auch ein Straßennetz 401 . Entlang des Straßennetzes 401 kann ein Fahrzeug 200a, 200b fahren. Damit können Routen RE entlang des Straßennetzes 401 führen. Figure 3 shows a schematic representation of a topographic map 400. The topographic map 400 also includes a road network 401. Along the A vehicle 200a, 200b can drive along the road network 401. This allows routes RE to lead along the road network 401.
Die topographische Karte 400 umfasst detaillierte Informationen bezüglich der Höhe H, also bezüglich eines Höhenniveaus über dem Meeresspiegel. Die topographische Karte 400 ist beliebig in Gebiete 402 einteilbar. In einem derartigen Gebiet 402 kann sich die Höhe H ändern. The topographic map 400 includes detailed information regarding the height H, i.e. regarding a height level above sea level. The topographic map 400 can be divided into areas 402 as desired. In such an area 402, the height H can change.
Anhand der in der topographische Karte 400 verzeichneten Höhe H kann eine durch Nutzbremsung NB entlang einer Route RE wandelbare Energiemenge EE genau berechnet werden. Diese Berechnung ist jedoch auf Grund der Detailliertheit der topographische Karte 400 komplex. Die topographische Karte 400 weist einen derart großen Speicherplatzbedarf auf, dass die topographische Karte 400 typischerweise nicht fahrzeugintern speicherbar ist. Based on the height H recorded in the topographic map 400, an amount of energy EE that can be converted by regenerative braking NB along a route RE can be calculated precisely. However, this calculation is complex due to the level of detail of the topographic map 400. The topographic map 400 requires such a large amount of storage space that the topographic map 400 typically cannot be stored internally in the vehicle.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Höhenprofil-Zonen-Karte 300. Die Höhenprofil-Zonen-Karte 300 ist aus der topographischen Karte 400 der Figur 3 abgeleitet. Die Höhenprofil-Zonen-Karte 300 spiegelt somit die topographischen Karte 400 beziehungsweise deren Charakteristik wider. Figure 4 shows a schematic representation of an elevation profile zone map 300. The elevation profile zone map 300 is derived from the topographic map 400 of Figure 3. The elevation profile zone map 300 thus reflects the topographic map 400 or its characteristics.
Die Höhenprofil-Zonen-Karte 300 umfasst eine Mehrzahl, also eine Menge größer als eins, von flächig ausgedehnten Zonen 301. Jeder der Zonen 301 ist dabei einem Gebiet 402 in der topographischen Karte 400 zuordenbar. The elevation profile zone map 300 comprises a plurality, i.e. a set greater than one, of areally extended zones 301. Each of the zones 301 can be assigned to an area 402 in the topographic map 400.
Jeder der Zonen 301 ist eine charakteristische Höheninformation 302 zugeordnet. Beispielsweise kann den Zonen 301 eine diskrete Höheninformation 302 zugeordnet werden. Die Höheninformation 302 kann einen numerischen Wert (nicht gezeigt) oder einen qualitativen Wert (high, middle, low) aufweisen. Eine Zone 301 ist ein Ausschnitt aus der Höhenprofil-Zonen-Karte 300 mit konstanter Höheninformation 302. Each of the zones 301 is assigned a characteristic height information 302. For example, the zones 301 can be assigned a discrete height information 302. The height information 302 can have a numerical value (not shown) or a qualitative value (high, middle, low). A zone 301 is a section of the height profile zone map 300 with constant height information 302.
Die Zonen 301 sind durch einen Zonenrand 303 beschränkt. An dem Zonenrand 303 grenzen zwei verschiedenen Zonen 301 aneinander. An dem Zonenrand 303 ändert sich somit die Höheninformation 302. Die Höheninformation 302 entspricht einer der Zonen 301 einer mittleren Höhe H einer topographischen Karte 400. Die mittleren Höhe H ist eine charakteristische Höhe H des entsprechenden Gebiets 402 und beschreibt somit das Potential zum Wandeln einer Energiemenge EE durch eine Nutzbremsung bei einem Verlassen der dem Gebiet 402 entsprechenden Zone 301 . The zones 301 are limited by a zone edge 303. Two different zones 301 border on each other at the zone edge 303. The height information 302 therefore changes at the zone edge 303. The height information 302 corresponds to one of the zones 301 of an average height H of a topographic map 400. The average height H is a characteristic height H of the corresponding area 402 and thus describes the potential for converting an amount of energy EE through regenerative braking when leaving the zone 301 corresponding to the area 402.
Durch eine Abstraktion der topographischen Karte 400 zu der Höhenprofil-Zonen- Karte 300 kann ein Rechenaufwand zum Ermitteln der Energiemenge EE vermindert werden. Der Speicherplatzbedarf der Höhenprofil-Zonen-Karte 300 kann, je nach Auflösung, bei einer geeigneten Auflösung im Bereich von 100 MB bis 150 MB für eine Europa darstellende Höhenprofil-Zonen-Karte 300 aufweisen. By abstracting the topographic map 400 into the elevation profile zone map 300, the computational effort for determining the energy quantity EE can be reduced. Depending on the resolution, the storage space required for the elevation profile zone map 300 can be in the range of 100 MB to 150 MB for an elevation profile zone map 300 representing Europe at a suitable resolution.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Höhenprofil-Zonen-Karte 300 mit einer Geo-Position 210 eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 5 zeigt einen Ausschnitt der Figur 4. Figur 5 wird unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben. Figure 5 shows a schematic representation of an elevation profile zone map 300 with a geo-position 210 of a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to an embodiment of the invention. Figure 5 shows a section of Figure 4. Figure 5 is described with reference to Figure 4.
In Figur 5 sind zusätzlich zwei Radien R eingezeichnet. Die Radien R können eine Schätzung einer Reichweite des Fahrzeugs 200a, 200b bei einem gegebenen Ladezustand SOC angeben, wobei berücksichtigt ist, dass der Ladezustand SOC durch Nutzbremsung NB steigen kann. In Figure 5, two additional radii R are shown. The radii R can indicate an estimate of a range of the vehicle 200a, 200b at a given state of charge SOC, taking into account that the state of charge SOC can increase due to regenerative braking NB.
Innerhalb der Radien R erfolgt ein Kreuzen 310 von Zonenrändern. An den Zonenrändern 310 ändert sich die Höheninformation 302. Die Änderung der Höheninformation 302 wird zum Ermitteln 130 des Ladezustandspuffers SOCP berücksichtigt. Dabei werden Flächenanteilen 305a, 305b verschiedener Zonen 301 innerhalb des jeweiligen Radius R um die Geo-Position 210 einbezogen, um eine Wahrscheinlichkeit eines Befahrens der Zonen 301 zu berücksichtigen. Bezugszeichen (Teil der Beschreibung): Within the radii R, zone edges cross 310. At the zone edges 310, the height information 302 changes. The change in the height information 302 is taken into account to determine 130 the state of charge buffer SOCP. In this case, area portions 305a, 305b of different zones 301 within the respective radius R around the geo-position 210 are included in order to take into account a probability of driving through the zones 301. Reference symbol (part of the description):
100 Verfahren 100 procedures
110 Erfassen einer Geo-Position110 Capturing a geo-position
115 Erfassen einer Höheninformation115 Acquiring altitude information
116 Erfassen 116 Capture
117 Empfangen 117 Receive
120 Abrufen 120 Retrieve
125 Bestimmen 125 Determine
126 Ausgeben 126 Issue
130 Ermitteln 130 Investigate
13 Positionssensor 13 Position sensor
14 Steuergerät 14 Control unit
15 Prozessor 15 processor
16 Speicher 16 Storage
17 Höhensensor 17 Altitude sensor
18 Kommunikationsvorrichtung 18 Communication device
19 Navigationsvorrichtung 19 Navigation device
20 Energiespeichervorrichtung 20 Energy storage device
21 elektrischer Antrieb 21 electric drive
200a Fahrzeug 200a vehicle
200b Nutzfahrzeug 200b commercial vehicle
210 Geo-Position 210 Geo-Position
215 Fahrzeug-Höheninformation215 Vehicle altitude information
220 Fahrzeugparameter 220 vehicle parameters
221 Fahrzeuginformation 221 Vehicle information
222 Straßeninformation 222 Street information
223 Verkehrsinformation 223 Traffic information
230 Schwellwertbedingung 230 Threshold condition
300 Höhenprofi I-Zonen-Karte 300 Höhenprofi I-Zone Map
301 Zone 302 Höheninformation301 Zone 302 Altitude information
303 Zonenrand 303 Zone border
305a Flächenanteil305a Area share
305b Flächenanteil 305b Area share
310 Kreuzen 310 Crosses
400 topographische Karte400 topographic map
401 Straßennetz 401 Road network
402 Gebiet 402 Area
H Höhe H Height
EE Energiemenge EE energy quantity
M Masse M mass
NB Nutzbremsung NB regenerative braking
R Radius R Radius
RE Route RE Route
RK RoutenkandidatRK route candidate
SOC LadezustandSOC state of charge
SOCP Ladezustandspuffer SOCP charge state buffer

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Verfahren (100) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einem zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antrieb (21 ) und einer Energiespeichervorrichtung (20), wobei das Verfahren (100) aufweist: 1. Method (100) for a vehicle (200a), in particular a commercial vehicle (200b), with an electric drive (21) designed for regenerative braking (NB) and an energy storage device (20), the method (100) comprising:
- Erfassen (110) einer Geo-Position (210) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b); - detecting (110) a geo-position (210) of the vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b);
- fahrzeuginternes Abrufen (120), anhand der Geo-Position (210), einer Höhenprofil- Zonen-Karte (300) mit einer Menge von flächig ausgedehnten Zonen (301 ), wobei jeder der Zonen (301 ) eine charakteristische Höheninformation (302) zugeordnet ist; und - vehicle-internal retrieval (120), based on the geo-position (210), of an elevation profile zone map (300) with a set of areally extended zones (301), each of the zones (301) being assigned characteristic elevation information (302); and
- Ermitteln (130) eines Ladezustandspuffers (SOCP) der Energiespeichervorrichtung (20) anhand der Geo-Position (210) und der Höhenprofil-Zonen-Karte (300) unter Berücksichtigung einer gemäß der Höheninformation (302) durch Nutzbremsung (NB) wandelbaren Energiemenge (EE). - Determining (130) a state of charge buffer (SOCP) of the energy storage device (20) based on the geo-position (210) and the altitude profile zone map (300) taking into account an amount of energy (EE) that can be converted by regenerative braking (NB) according to the altitude information (302).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zonen (301) durch einen Zonenrand (303) beschränkt sind. 2. The method according to claim 1, wherein the zones (301) are limited by a zone edge (303).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Höheninformation (302) einer der Zonen (301 ) einer mittleren Höhe (H) einer topographischen Karte (400) entspricht. 3. Method according to claim 1 or 2, wherein the height information (302) corresponds to one of the zones (301) of a mean height (H) of a topographic map (400).
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ermitteln (130) des Ladezustandspuffers (SOCP) in Abhängigkeit von einem Kreuzen (310) eines Zonenrands (303) einer der Zonen (301 ) erfolgt. 4. Method according to one of the preceding claims, wherein the determination (130) of the state of charge buffer (SOCP) takes place as a function of a crossing (310) of a zone edge (303) of one of the zones (301).
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ermitteln (130) des Ladezustandspuffers (SOCP) in Abhängigkeit von Flächenanteilen (305a, 305b) verschiedener Zonen (301 ) innerhalb eines Radius (R) um die Geo-Position (210) erfolgt. 5. Method according to one of the preceding claims, wherein the determination (130) of the state of charge buffer (SOCP) takes place as a function of area proportions (305a, 305b) of different zones (301) within a radius (R) around the geo-position (210).
6. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: 6. Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (100) comprises:
- Erfassen (115) einer Fahrzeug-Höheninformation (215) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), wobei - das Ermitteln (130) des Ladezustandspuffers (SOCP) unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Höheninformation (215) erfolgt. - detecting (115) vehicle height information (215) of the vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), wherein - the determination (130) of the state of charge buffer (SOCP) takes into account the vehicle height information (215).
7. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: 7. Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (100) comprises:
- Erfassen (116) eines Fahrzeugparameters (220) und/oder einer Masse (M) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), wobei - detecting (116) a vehicle parameter (220) and/or a mass (M) of the vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), wherein
- das Ermitteln (130) des Ladezustandspuffers (SOCP) unter Berücksichtigung des Fahrzeugparameters (220) und/oder der Masse (M) erfolgt. - the determination (130) of the state of charge buffer (SOCP) takes into account the vehicle parameter (220) and/or the mass (M).
8. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: 8. Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (100) comprises:
- Empfangen (117) von Fahrzeuginformationen (221 ), Straßeninformationen (222) und/oder Verkehrsinformationen (223), wobei - receiving (117) vehicle information (221), road information (222) and/or traffic information (223), wherein
- das Ermitteln (130) des Ladezustandspuffers (SOCP) unter Berücksichtigung der Fahrzeuginformationen (221 ), der Straßeninformationen (222) und/oder der Verkehrsinformationen (223) erfolgt. - the determination (130) of the state of charge buffer (SOCP) takes place taking into account the vehicle information (221), the road information (222) and/or the traffic information (223).
9. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: 9. Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the method (100) comprises:
- Bestimmen (125) eines Routenkandidaten (RK), wobei für den Routenkandidat (RK) anhand der Höhenprofil-Zonen-Karte (300) die Energiemenge (EE) zum Erhöhen eines Ladezustands (SOC) der Energiespeichervorrichtung (20) ermittelt wird; und- determining (125) a route candidate (RK), wherein the amount of energy (EE) for increasing a state of charge (SOC) of the energy storage device (20) is determined for the route candidate (RK) based on the altitude profile zone map (300); and
- Ausgeben (126) einer Route (RE) anhand des Routenkandidaten (RK) unter Berücksichtigung der Energiemenge (EE) und des Ladezustandspuffers (SOCP). - Outputting (126) a route (RE) based on the route candidate (RK) taking into account the amount of energy (EE) and the state of charge buffer (SOCP).
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Route (RE) derart unter Berücksichtigung der Energiemenge (EE) und des Ladezustandspuffers (SOCP) ausgegeben wird, dass der Ladezustand (SOC) der Energiespeichervorrichtung (20) eine Schwellwertbedingung (230) erfüllt. 10. The method according to claim 9, wherein the route (RE) is output taking into account the energy quantity (EE) and the state of charge buffer (SOCP) such that the state of charge (SOC) of the energy storage device (20) satisfies a threshold condition (230).
11. Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen 11. Computer program and/or computer-readable medium comprising instructions which, when the program or instructions are executed by a computer, cause the latter to carry out the method (100) and/or the steps of the method (100) according to one of the preceding claims
12. Steuergerät (14) für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einer Energiespeichervorrichtung (20) und einem zur Nutzbremsung (NB) fähigen elektrischen Antrieb (21 ), wobei das Steuergerät (14) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen. 12. Control device (14) for an electrically driven vehicle (200a), in particular a commercial vehicle (200b), with an energy storage device (20) and an electric drive (21) capable of regenerative braking (NB), wherein the control device (14) is configured to carry out the method (100) according to one of claims 1 to 10.
13. Elektrisch antreibbares Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einer Energiespeichervorrichtung (20) und einem zur Nutzbremsung (NB) fähigen elektrischen Antrieb (21 ) und mit einem Steuergerät (14) nach Anspruch 12. 13. Electrically driven vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), with an energy storage device (20) and an electric drive (21) capable of regenerative braking (NB) and with a control device (14) according to claim 12.
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