DE10252292A1

DE10252292A1 - Method for controlling the energy distribution in a means of transport and means of transport that implements this method

Info

Publication number: DE10252292A1
Application number: DE10252292A
Authority: DE
Inventors: Hans-Michael Dr. Graf
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-06-09
Also published as: FR2848032B1; FR2848032A1

Abstract

Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Steuerung der Energieverteilung in einem Verkehrsmittel an mit den Schritten: Aufstellen von Wertigkeit-Mengen-Funktionen für Energiequellen, Aufstellen von Wertigkeit-Mengen-Funktionen für Energiesenken, Übermittlung der Wertigkeit-Mengen-Funktion der Energiequellen und der Energiesenken an eine Berechnungsvorrichtung, Berechnung einer aktuellen Wertigkeit aus den Wertigkeit-Mengen-Funktionen und Übermittlung der aktuellen Wertigkeit an die Energiesenken und -quellen. Die Wertigkeit-Mengen-Funktion gibt bezüglich einer Energiesenke an, wie der Bezug einer bestimmten Leistung ist, während die Wertigkeit-Mengen-Funktion bezüglich einer Energiequelle angibt, wie groß eine definierte Bereitschaft zur Abgabe einer bestimmten Leistung ist und wobei die berechnete Wertigkeit ein Maß für das Angebot und die Nachfrage an Leistung innerhalb des Verkehrsmittels ist unter Berücksichtigung der Bereitschaft zur Abgabe und der Wichtigkeit des Bezugs von Leistung.The invention specifies a method for controlling the energy distribution in a means of transport, comprising the steps of: setting up value-quantity functions for energy sources, setting up value-quantity functions for energy sinks, transmitting the value-quantity function of the energy sources and the energy sinks a calculation device, calculation of a current value from the value-quantity functions and transmission of the current value to the energy sinks and sources. The weight-quantity function specifies, with respect to an energy sink, what the reference is to a specific power, while the weight-quantity function, with respect to an energy source, specifies how large a defined willingness to deliver a specific power is and the calculated weight is a measure for the supply and demand for service within the means of transport, taking into account the willingness to deliver and the importance of the purchase of service.

Description

Verfahren zur Steuerung der Energieverteilung in einem Verkehrsmittel und Verkehrsmittel, das dieses Verfahren umsetzt Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Energieverteilung in einem Verkehrsmittel. Ferner betrifft die Erfindung ein Verkehrsmittel, in dem dieses Verfahren umgesetzt ist.Method of controlling energy distribution in a means of transport and means of transport using this procedure The invention relates to a method for controlling the energy distribution in a mode of transportation. The invention further relates to a means of transport, in which this procedure is implemented.

Ein Verkehrsmittel stellt bezüglich seines Energiehaushaltes ein autarkes System dar, in dem jedem eine Energiesenke bildenden Verbraucher eine Energiequelle gegenübersteht. Im Idealfall stimmen das durch die Energiequelle bereitgestellte Leistungsangebot und die Leistungsnachfrage der Verbraucher überein.A means of transport represents its Energy budget represents a self-sufficient system in which everyone has an energy sink an energy source. Ideally, they are correct the range of services provided by the energy source and match consumer demand.

Heutige Verkehrsmittel werden zunehmend über Zusatzfunktionen vermarktet, die über die Befriedigung des reinen Mobilitätsbedürfnisses weit hinausgehen. Zusatzfunktionen lassen die mittlere Leistungsnachfrage und insbesondere die Spitzennachfrage stark ansteigen. Sollte jede Leistungsnachfrage bedingungslos erfüllt werden, müßten die Leistung der Energiequellen erheblich ausgebaut werden, wobei die Kosten für die Erhöhung des Leistungsangebots die Kosten für die Einrichtung der Zusatzfunktion bei weitem übersteigen würden. Ein weiterer, zusätzlicher Bedarf an Leistungsangebot entsteht durch die Implementierung vorzugsweise elektrisch betriebener sicherheitskritischer Funktionen, die eine redundante Energieversorgung notwendig machen. Um einerseits eine befriedigende Funktion der Komponenten des Verkehrsmittels zu ermöglichen und andererseits die Kosten für die Bereitstellung des erforderlichen Leistungsangebots in einem vertretbaren Rahmen zu halten, werden Systeme zur Energie- bzw. Leistungsverteilung eingesetzt, durch die Leistungsspitzen vermieden werden.Today's means of transport are increasingly using additional functions marketed over the satisfaction of the pure need for mobility goes far. Additional functions leave the middle demand for performance and in particular peak demand is rising sharply. Should any performance demand fulfilled unconditionally would have to be Power sources will be significantly expanded, with the costs for the increase of the range of services, the costs for setting up the additional function exceed by far would. Another, additional The need for a range of services arises from the implementation electrically operated safety-critical functions, the one make redundant energy supply necessary. On the one hand to enable satisfactory functioning of the components of the means of transport and on the other hand the cost of the provision of the required range of services in a reasonable Keeping frameworks becomes systems for energy and power distribution used to avoid peak power.

Für verschiedene Energiearten innerhalb eines Verkehrsmittels existieren unterschiedliche Ansätze. Die mechanische Energie im Antriebsstrang wird meist drehmomentorientiert geregelt. Dieser Ansatz hat jedoch große Schwierigkeiten bei der Berücksichtigung von Energiespeichern. Im elektrischen Bordnetz wird ein Generator auf der Basis der aktuellen Bordnetzspannung geregelt. Kann diese nicht erreicht werden, greift ein Lastmanagement, durch das die Leistungsnachfrage reduziert wird. In Verkehrsmitteln mit fortgeschrittener Technologie wird neben dem Generator eine sogenannte APU (Auxiliary Power Unit) vorgesehen, die zusätzliche Leistung bereitstellen kann. Das Lastmanagement schaltet Verbraucher entsprechend einer festgelegten Priorität ab. Für jede Ausstattungsvariante eines Verkehrsmittels muß eine Prioritätsliste erstellt werden, die dem Lastmanagement als Grundlage für die Abschaltung von Verbrauchern bei zu hoher Leistungsnachfrage dient. Ein solches System ist sehr starr und kann weder auf Änderungen der Verbraucherkonfiguration noch auf Änderung der Umgebungsbedingungen reagieren. Hinzu kommt, daß die Zusammenfassung aller Regelungen von Energiesenken und Energiequellen in einem Zentralrechner des Verkehrsmittels technisch sehr aufwendig ist.For Different types of energy exist within a means of transport different approaches. The Mechanical energy in the drive train is usually torque-oriented regulated. However, this approach has great difficulty in consideration of energy storage. There is a generator in the electrical system regulated on the basis of the current electrical system voltage. Can this cannot be reached, load management takes effect, through which the Performance demand is reduced. In transportation with advanced technology in addition to the generator, a so-called APU (Auxiliary Power Unit) provided the additional Can provide performance. Load management switches consumers according to a set priority. For every equipment variant of a means of transport priority list be created, the load management as the basis for the shutdown by consumers when the demand for performance is too high. Such one System is very rigid and cannot respond to changes in consumer configuration still on change of the environmental conditions react. Add to that the summary all regulations of energy sinks and energy sources in one central computer the means of transport is technically very complex.

Die Komplexität heutiger Verkehrsmittel bezüglich des Energiehaushaltes ist in der 21 dargestellt. Der Energieträger, der die Basis für den gesamten Energiehaushalt ist, ist in der Regel Benzin oder Diesel. Die durch den Energieträger bereitgestellte chemische Energie kann gemäß 21 über einen Benzinmotor als Verbrennungskraftmaschine in mechanische Energie umgewandelt werden. Diese wird einerseits für den Vortrieb eingesetzt, andererseits wird sie auch zum Antrieb von Hydraulikpumpen oder beispielsweise eines Generators eingesetzt. Das mitgeführte Benzin kann aber auch über einen APU direkt in elektrische Energie umgewandelt werden. Sowohl die durch den Generator als auch durch die APU bereitgestellte elektrische Leistung steht in einem Bordnetz 1 zur Verfügung, und wird innerhalb des Verkehrsmittels auf viel fältige Weise verbraucht. Zu nennen sind beispielsweise Antriebsmotoren, elektrische Energiespeicher, elektronische Datenverarbeitungskomponenten und Lampen zur Erzeugung von Licht. Darüber hinaus werden Heizelemente mit elektrischer Energie betrieben. Über einen DC/DC-Wandler wird ein Bordnetz mit einer anderen Betriebsspannung gespeist.The complexity of today's means of transport in terms of energy balance is in the 21 shown. The energy source that is the basis for the entire energy balance is usually petrol or diesel. The chemical energy provided by the energy source can according to 21 can be converted into mechanical energy via a gasoline engine as an internal combustion engine. On the one hand, this is used for propulsion, on the other hand, it is also used to drive hydraulic pumps or, for example, a generator. The petrol carried can also be converted directly into electrical energy via an APU. Both the electrical power provided by the generator and by the APU is available in an on-board electrical system 1 and is consumed in a variety of ways within the means of transport. Examples include drive motors, electrical energy storage devices, electronic data processing components and lamps for generating light. In addition, heating elements are operated with electrical energy. An on-board electrical system is supplied with a different operating voltage via a DC / DC converter.

Die Komplexität des Systems zeigt sich daran, daß Wärme einerseits über elektrisch betriebene Heizelemente erzeugt werden kann, als auch die Abwärme des Verbrennungsmotors als Wärmequelle beispielsweise zur Beheizung des Innenraums verwendbar ist. Ein anderes Beispiel für alternative Energiebereitstellung ist das Hydrauliksystem, dessen Bestandteil unter anderem Hydraulikpumpen sind. Diese können einerseits durch die vom Verbrennungsmotor bereitgestellte mechanische Leistung angetrieben werden, als auch durch elektrische Leistung, die durch die APU oder den Generator erzeugt wurde. Eine weitere Komplizierung des Systems ist dadurch gegeben, daß elektrische Leistung auch wieder in mechanische Leistung umgewandelt werden kann. Einzelnen Komponenten kann dabei eine Doppelfunktion zukommen. Der elektrisch betriebene Startermotor des Verkehrsmittels dient eigentlich zum Antrieb des Verbrennungsmotors beim Startvorgang. Andererseits ist der Startermotor auch als Generator einsetzbar, wobei er in dieser Funktion aus der mechanischen Energie des Verbrennungsmotors elektrische Energie erzeugt. Darüber hinaus sind sogenannte E-Booster einsetzbar, die beispielsweise zur kurzzeitigen Leistungserhöhung des Vortriebs verwendet werden und dabei den Verbrennungsmotor unterstützen. Die dafür erforderliche elektrische Energie kann aus der Batterie bezogen werden, die zuvor über einen Generator gespeist wurde, oder über die APU, die Benzin in elektrische Energie umgewandelt hat.The complexity of the system is shown by that heat on the one hand via electrical operated heating elements can be generated, as well as the waste heat of the Internal combustion engine as a heat source can be used for heating the interior, for example. On another example of alternative energy supply is the hydraulic system, the Components include hydraulic pumps. On the one hand, these can through the mechanical power provided by the internal combustion engine are driven, as well as by electrical power, by the APU or generator was generated. Another complication of the Systems is given by the fact that electrical Power can also be converted back into mechanical power can. Individual components can have a double function. The vehicle's electrically operated starter motor serves actually to drive the internal combustion engine during the starting process. On the other hand, the starter motor can also be used as a generator, in this function from the mechanical energy of the internal combustion engine generates electrical energy. About that So-called e-boosters can also be used, for example for a brief increase in performance of propulsion are used and support the internal combustion engine. The necessary for this electrical energy can be obtained from the battery, which was previously available via a Generator was fed, or via the APU, which has converted gasoline into electrical energy.

Fraglich ist in dem beschriebenen System nun, wie die Energie so verteilt werden kann, daß ein optimierter Betrieb erzielt wird. Die zu optimierenden Parameter müssen dabei nicht statisch sein, sondern können unterschiedlich vorgegeben werden.It is questionable in the system described how the energy can be distributed so that an opti operation is achieved. The parameters to be optimized do not have to be static, but can be specified differently.

Ein Optimierungsparameter sind beispielsweise die Energiekosten, ein weiterer Optimierungsparameter wäre die Umweltbelastung durch Schadstoffausstoß oder der Wunsch des Fahrers nach einer besonders sportlichen Fahrweise durch Bereitstellung maximaler Leistung für den Vortrieb.An optimization parameter are, for example energy costs, a further optimization parameter would be the environmental impact through pollutant emissions or the driver's desire for a particularly sporty driving style by providing maximum performance for propulsion.

Im Betrieb des Verkehrsmittels kann darüber hinaus der Fall auftreten, daß zwar ausreichend Benzin als Energiequelle vorhanden ist, aber zeitweise nicht alle Energiesenken, das heißt Verbraucher ausreichend mit Leistung versorgt werden. Eine zusätzliche Anforderung ist daher, auch die Umwandlung einer nutzbaren Energieart in eine andere nutzbare Energieart zu steuern.In the operation of the means of transport about that addition, the case occur that Sufficient gasoline is available as an energy source, but at times not all energy sinks, that is, consumers with enough Power are supplied. An additional requirement is therefore also the conversion of a usable type of energy into another usable one Control energy type.

Die bisherigen Regelungsansätze sind unzureichend. Sie erfolgen dadurch, daß viele Hochleistungskomponenten ein eigenes Leistungsmanagement besitzen, das die Leistung automatisch nach einer gewissen Zeit reduziert. Dieses Lastmanagement bringt deutliche Vorteile, allerdings bleiben die Möglichkeiten der Energiebereitstellung unberücksichtigt. Deshalb werden vermehrt Überwachungsgeräte für Batterien in Verkehrsmitteln eingesetzt, die diesen Mangel teilweise beheben. Der Generator wird beispielsweise so geregelt, daß die Batterie, soweit möglich, vollgeladen ist. Diese Regelung berücksichtigt allerdings meist nicht die Belastung des Verbrennungsmotors, so daß die potentiell zur Verfügung stehende mechanische Leistung für den Vortrieb in bestimmten Betriebssituationen nicht voll genutzt werden kann, da Leistung gerade für die Ladung der Batterie eingesetzt wird.The previous regulatory approaches are insufficient. They are made by having many high performance components have their own performance management system that automatically performs the performance reduced after a certain time. This load management brings clear advantages, but the possibilities of providing energy remain unconsidered. That is why monitoring devices for batteries are increasingly used used in means of transport that partially remedy this deficiency. The generator is regulated, for example, so that the battery, as far as possible, is fully charged. However, this rule mostly takes into account not the load on the internal combustion engine, so the potentially to disposal standing mechanical performance for the propulsion is not fully used in certain operating situations can be used because power is used to charge the battery becomes.

Es gibt Ansätze, welche die Versorgung von Lasten durch Priorisierung regeln. Reicht die verfügbare Leistung nicht aus, werden nur Lasten mit hoher Priorität zugelassen. Wie oben angesprochen, ist dieses Verfahren recht statisch und kann auf dynamische Bedürfnisse nur ungenügend reagieren.There are approaches to care regulate loads through prioritization. Enough performance available not off, only loads with high priority are allowed. As mentioned above, This procedure is quite static and can be based on dynamic needs insufficient react.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, die Energieflüsse in einem Verkehrsmittel zu steuern und dabei die Auswirkungen von Engpässen bei der Leistungsbereitstellung zu minimieren. Das Verfahren soll einfach sein und sich flexibel in ein Verkehrsmittel integrieren lassen. Darüber hinaus soll ein Verkehrsmittel angegeben werden, das zur Umsetzung des vorgeschlagenen Verfahrens geeignet ist.The object of the invention is a Specify a method that allows the energy flows in a Control modes of transport while taking into account the effects of bottlenecks to minimize the provision of services. The process is said to be simple be and can be flexibly integrated into a means of transport. About that In addition, a means of transport is to be specified that is to be implemented of the proposed method is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Steuerung der Energieverteilung in einem Verkehrsmittel gelöst mit den Schritten: Aufstellen von Wertigkeit-Mengen-Funktionen für Energiequellen, Aufstellen von Wertigkeit-Mengen-Funktionen für Energiesenken, Übermittlung der Wertigkeit-Mengen-Funktionen der Energiequellen und der Energiesenken an eine Berechnungsvorrichtung, Berechnung einer aktuellen Wertigkeit aus den Wertigkeit-Mengen-Funktionen und Übermittlung der aktuellen Wertigkeit an die Energiesenken und – quellen, wobei die Wertigkeit-Mengen-Funktion bezüglich einer Energiesenke angibt, wie wichtig der Bezug einer bestimmten Leistung ist, die Wertigkeit-Mengen-Funktion bezüglich einer Energiequelle angibt, wie groß eine definierte Bereitschaft zur Abgabe einer bestimmten Leistung ist und wobei die berechnete Wertigkeit ein Maß für das Angebot und die Nachfrage an Leistung innerhalb des Verkehrsmittels ist unter Berücksichtigung der Bereitschaft zur Abgabe und der Wichtigkeit des Bezugs von Leistung.This object is achieved according to the invention a method for controlling the energy distribution in a means of transport solved with the steps: setting up value-quantity functions for energy sources, setting up of valence-quantity functions for energy sinks, transmission the value-quantity functions of the energy sources and the energy sinks to a calculation device, calculation of a current value from the value-quantity functions and transmission of the current value to the energy sinks and sources, where the valence-quantity function indicates an energy sink, how important it is to receive a certain service, the value-quantity function in terms of an energy source indicates how large a defined readiness to deliver a particular service and where the calculated Value a measure of the offer and the demand for performance within the means of transportation is considering the willingness to submit and the importance of receiving benefits.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren meldet jede Energiesenke und jede Energiequelle ihre spezifische Wertigkeit-Mengen-Funktion an die Berechnungsvorrichtung, die durch einfaches Aufsummieren aller Funktionen und durch Bestimmung der Nullstelle die aktuelle Wertigkeit ermittelt. Energiequellen und -senken werden dabei mit unterschiedliche Vorzeichen gerechnet. Die ermittelte Wertigkeit des Gesamtsystems wird den Energiequellen und -senken übermittelt, die daraus ihr individuelles Verhalten ableiten. Das vorgeschlagene Verfahren besitzt Parallelen zu einer Marktwirtschaft, in der Waren ange boten und nachgefragt werden. Die Verknüpfung zwischen der Nachfrage und dem Angebot erfolgt in einer Marktwirtschaft über den Preis. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zur Erfüllung dieser Funktion eine Wertigkeit definiert, die dem Preis von Waren in einer Marktwirtschaft entspricht. Bei Energiesenken bedeutet die Wertigkeit die Wichtigkeit des Bezugs einer bestimmten Menge an Leistung. Jede Energiesenke definiert selber, wie wichtig ihr der Bezug einer bestimmten Leistung ist. Über die Wertigkeit-Mengen-Funktion ist beispielsweise festlegbar, daß eine gewisse Grundleistung eine sehr hohe Wichtigkeit hat, der Bezug darüber hinausgehender Leistung dagegen zwar wünschenswert, aber nicht notwendig ist. Beispielsweise ist die Beheizung des Innenraums eines Verkehrsmittels im Winter insoweit eine sicherheitskritische Funktion, daß die Windschutzscheibe eisfrei gehalten wird und freie Sicht bietet. Eine darüber hinausgehende Erwärmung auf eine Temperatur, die von dem Fahrer als angenehm empfunden wird, z.B. 23° C, ist dagegen eine Komfortfunktion, auf die auch verzichtet werden kann.In the method according to the invention each energy sink and each energy source reports its specific Valence amount function to the computing device by simply summing it up all functions and by determining the zero the current one Value determined. Energy sources and sinks are included different signs are calculated. The determined value of the overall system is transmitted to the energy sources and sinks, who derive their individual behavior from this. The proposed Process has parallels to a market economy in which goods offered and asked for. The link between demand and the offer is made in a market economy via the Price. In the method according to the invention is to fulfillment This function defines a value that is the price of goods in a market economy. With energy sinks means the importance the importance of purchasing a certain quantity in performance. Each energy sink defines how important you are is the reference to a specific service. About the weight-quantity function For example, it can be determined that a certain basic benefit Of great importance is the reference to other services however desirable but is not necessary. For example, the interior is heated a means of transport in winter is a safety-critical one Function that the Windscreen is kept ice-free and offers a clear view. One above additional warming to a temperature that the driver finds comfortable, e.g. 23 ° C, is, on the other hand, a comfort function that can also be dispensed with.

Auf der Angebotsseite definieren die Energiequellen eine Wertigkeit-Mengen-Funktion, wobei durch diese die Bereitschaft zur Bereitstellung einer bestimmten Leistung steht. Eine hohe Wertigkeit bedeutet dabei, daß Leistung nur an solche Energiesenken abgegeben werden soll, die dafür einen "hohen Preis" zu zahlen bereit sind, also eine hohe Wertigkeit besitzen. Die Zuordnung einer geringen Wertigkeit zu einer bestimmten Leistung bedeutet, daß dieses Quantum an Leistung auch an Senken mit einer geringen Wertigkeit abgegeben wird.On the supply side, the energy sources define a value-quantity function, whereby this means the willingness to provide a certain service. A high value means that power should only be given to those energy sinks that are willing to pay a "high price" for it, that is, have a high value. The assignment of a low value to a specific one Performance means that this quantum of performance is also given to sinks with a low value.

"Leistung" ist im Rahmen der Erfindung allgemein als Energie pro Zeiteinheit zu verstehen, wobei Energie nicht notwendigerweise in W gemessene elektrische Energie sein muß. Sie kann beispielsweise auch mechanisch in Form von Drehmoment, gemessen in Newtonmeter, oder chemisch in Form von Benzin, gemessen in Gramm, vorliegen."Performance" is part of the To understand the invention generally as energy per unit of time, wherein Energy is not necessarily electrical energy measured in W. have to be. For example, it can also be mechanical in the form of torque, measured in Newton meters, or chemically in the form of petrol in grams.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß nicht die Berechnungsvorrichtung bestimmen muß, wie groß der Leistungsbedarf einzelner Energiesenken sein darf, sondern die Energiesenken bestimmen dies selber. Bei Hinzufügen weiterer Energiesenken regelt sich die neue Leistungsverteilung über eine erhöhte aktuelle Wertigkeit des Systems, die die Berechnungsvorrichtung aus den von den Energiesenken und -quellen übermittelten Wertigkeit-Mengen-Funktionen errechnet. Die Bereitstellung einer zusätzlichen Energiequelle bewirkt ein erhöhtes Angebot an Leistung, das die aktuelle Wertigkeit sinken läßt.The advantage of the method according to the invention is that not the calculation device must determine how large the individual power requirement is Energy sinks may be, but the energy sinks determine this himself. When adding the new power distribution is regulated by a further energy sinks increased current Value of the system that the calculation device from the transmitted to the energy sinks and sources Value-quantity functions are calculated. The provision of a additional Energy source causes an increased Range of services that lower the current value.

Die Berechnungsvorrichtung kann sowohl durch eine zentrale Vorrichtung gebildet werden als auch durch mehrere Schaltungskomponenten, die an verschiedenen Stellen des Verkehrsmittels angeordnet sind. Insbesondere ist auch möglich, zwischen die Energiequellen bzw. -senken und die Berechnungsvorrichtung geschaltete Komponenten einzusetzen, die für mehrere Energiequellen oder -senken jeweils die Wertigkeit-Mengen-Funktion ermitteln oder für mehrere Quellen oder Senken eine gemeinsame Wertigkeit-Mengen-Funktion an die Berechnungsvorrichtung übermitteln.The calculation device can both be formed by a central device as well as by several Circuit components used in various places of transportation are arranged. In particular, it is also possible to use the energy sources or sinks and the computing device switched components use that for several energy sources or sinks each determine the value-quantity function or for multiple sources or sinks have a common valence-quantity function transmit to the calculation device.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bestimmen die Energiesenken und -quellen ihre Wertigkeit-Mengen-Funktionen in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen. Dadurch wird beispielsweise die Umgebungstemperatur für eine Heizung, die Geschwindigkeit oder die aktuelle Luftverschmutzung oder die auch der Füllstand des Kraftstofftanks berücksichtigt.In a particularly advantageous The design of the process determines the energy sinks and sources their valence-quantity functions dependent on of environmental conditions. This will, for example, be the ambient temperature for one Heating, speed or current air pollution or the level of the fuel tank is taken into account.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich die Wertigkeit-Mengen-Funktion einer eine erste Energieart erzeugenden Energiequelle bezüglich einer zweiten Energieart aus der Wertigkeit-Mengen-Funktion bezüglich der ersten Energieart beziehungsweise ein Umwandlungsfaktor berechnen, wobei sich der Umwandlungsfaktor aus dem Kehrwert des Wirkungsgrads der die Umwandlung bewirkenden Komponente ergibt. Dies kann beispielsweise der Wirkungsgrad des Generators sein, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention let yourself the valence-quantity function of a first energy type Energy source regarding a second type of energy from the value-quantity function with respect to the calculate the first type of energy or a conversion factor, where the conversion factor is the reciprocal of the efficiency of the component causing the conversion. For example be the efficiency of the generator, the mechanical energy in converts electrical energy.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine zusätzliche Feinregelung des Leistungsangebots durch Überwachung physikalischer Größen der Energieverteilung innerhalb des Verkehrsmittels und eine davon abhängige Steuerung einzelner Energiequellen oder Umwandlungskomponenten vorgesehen ist. Eine solche physikalische Größe ist beispielsweise die elektrische Spannung.It is also advantageous if a additional Fine control of the range of services by monitoring physical variables of the Energy distribution within the means of transport and a control dependent on it individual energy sources or conversion components is. Such a physical quantity is, for example, the electrical one Tension.

Ein nach der Erfindung aufgebautes Verkehrsmittel besitzt Energiequellen, Energiesenken und eine Berechnungsvorrichtung zur Steuerung der Energieverteilung innerhalb des Verkehrsmittels, die mit den Energiequellen und -senken verbunden ist, wobei die Energiequellen und -senken sowie die Berechnungsvorrichtung dazu eingerichtet sind, das beschriebene Verfahren umzusetzen.A constructed according to the invention Transportation has energy sources, energy sinks and a calculation device to control the energy distribution within the means of transport, which is connected to the energy sources and sinks, the Energy sources and sinks and the calculation device therefor are set up to implement the described method.

Beim Einsatz verschiedener Energieformen regelt sich auch automatisch der Vorrang des Einsatzes einer bestimmten Energieart. Mit zunehmender Knappheit einer Energieart steigt die Wertigkeit dieser Energieart gegenüber einer anderen Energieart. Der Unterschied in der Wertigkeit der Energiearten führt zu einer Durchsatzerhöhung bzw. -erniedrigung vorhandener Transport- bzw. Umwandlungswege.When using different forms of energy the priority of using a certain one is also automatically regulated Of energy. With increasing scarcity of one type of energy, it increases Value of this type of energy compared to another type of energy. The difference in the value of the types of energy leads to an increase in throughput or -Lowering existing transport or conversion routes.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens in seinen verschiedenen Ausgestaltungen sind die Individualität, da der Hersteller des Verkehrsmittels einmalig eine Zuordnungstabelle zwischen der Wichtigkeit und einer numerischen Wertigkeit definiert und jedem kritischen Zustand des Verkehrsmittels eine eigene maximale Wertigkeit zuordnet. Eine beispielhafte Tabelle ist im Ausführungsbeispiel angegeben.Further advantages of the method according to the invention in its various configurations are individuality, since the Manufacturer of the means of transport once a mapping table between the importance and a numerical value defined and everyone critical state of the transport has its own maximum value assigns. An exemplary table is given in the exemplary embodiment.

Darüber hinaus reduziert das erfindungsgemäße Verfahren die Kosten, da Komponentenentwickler ihre Wertigkeit-Mengen-Funktionen an der Zuordnungstabelle orientieren, die durch den Hersteller des Verkehrsmittels bereitgestellt wird. Bei der Lieferung der Komponente an verschiedene Hersteller von Verkehrsmitteln erfolgt lediglich eine Anpassung der Zuordnungstabelle. Gleiches gilt für den Einsatz einer Komponente in verschiedenen Ausstattungsvarianten eines Fahrzeugtyps oder verschiedenen Fahrzeugtypen.In addition, the method according to the invention reduces the cost because component developers use their value-quantity functions at the Orientation table by the manufacturer of the means of transport provided. When delivering the component to various Manufacturers of means of transport only make an adjustment the mapping table. The same applies to the use of a component in different equipment variants of a vehicle type or different Vehicle types.

Für die Implementierung eines Datennetzes innerhalb des Verkehrsmittels erweist es sich als sehr vorteilhaft, wenn die Wertigkeit-Mengen-Funktionen mit sehr wenigen Zahlenwerten übertragen werden können. Weder an die Datenübertragungswege noch an die Berechnungsvorrichtung werden dabei große Anforderungen gestellt.For the implementation of a data network within the means of transport it turns out to be very advantageous if the valence-quantity functions transferred with very few numerical values can be. Neither to the data transmission paths There are still great demands on the calculation device posed.

Besonders vorteilhaft bei dem Verfahren ist, daß zusätzliche Komponenten auch ohne eigene Wert-Mengen-Funktion problemlos integriert werden können, da das erfindungsgemäße Verfahren ohnehin nur eine Grobregelung der Leistungsverteilung bewirkt, während eine zusätzliche Komponenten ohne eigene Wert-Mengen-Funktion ohne Schwierigkeiten in der Feinregelung berücksichtigt werden kann.Particularly advantageous in the process is that additional Components easily integrated even without their own value-quantity function can be since the inventive method anyway only a rough regulation of the power distribution, while one additional Components without their own value-quantity function can be taken into account without difficulty in the fine control.

Besondere Vorteile für die Sicherheit des Verkehrsmittels ergeben sich dadurch, daß die Komponenten, also Energiequellen und -senken, ihre Reaktion dezentral und autonomen berechnen und ein eigenes Notlaufverhalten aufweisen können.Special advantages for security of the means of transport result from the fact that the components, ie energy sources and sinks, calculate their reaction decentrally and autonomously and can have their own emergency running behavior.

Die Aufstellung von Wertigkeit-Mengen-Funktionen ist sehr einfach. Für die Gültigkeit sind lediglich die Kriterien zu erfüllen, daß für Energiequellen, die angebotene Leistungsmenge mit der Wertigkeit stetig ansteigt (dM/dW ≥ 0) und die entsprechende Funktion einer Energiesenke stetig fällt (dM/dW ≤ 0) .The establishment of value-quantity functions is very simple. For the validity the only criteria to be met are that for energy sources, the one offered Power quantity increases steadily with the value (dM / dW ≥ 0) and the corresponding function of an energy sink is constantly falling (dM / dW ≤ 0).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous configurations the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below of embodiments explained in more detail. It shows:

1 eine schematische Darstellung von Energiequellen, -senken und einer Berechnungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 1 shows a schematic representation of energy sources and sinks and a calculation device for carrying out the method according to the invention,

2A bis 2E Diagramme der Wertigkeit-Mengen-Funktionen der Komponenten von 1, 2A to 2E Diagrams of the weight-quantity functions of the components of 1 .

3 und 4 die Berechnung der aktuellen Wertigkeit aus den Wertigkeit-Mengen-Funktionen gemäß 2, 3 and 4 the calculation of the current value from the value-quantity functions according to 2 .

5 ein Ablaufdiagramm bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, 5 2 shows a flowchart when carrying out the method according to the invention,

6 bis 9 die Diskretisierung verschiedener Wertigkeit-Mengen-Funktionen, 6 to 9 the discretization of various valence-quantity functions,

10 und 11 ein weiteres Berechnungsbeispiel bei der Ermittlung der aktuellen Wertigkeit, 10 and 11 another calculation example when determining the current value,

12 ein zweites System mit einer elektrischen Energieversorgung und eine mechanische Energieversorgung, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird und 12 a second system with an electrical energy supply and a mechanical energy supply, in which the inventive method is used and

9 eine schematische Darstellung eines gesamten Energieverteilungssystems innerhalb eines Verkehrsmittels, 9 1 shows a schematic representation of an entire energy distribution system within a means of transport,

13 bis 19 Beispiele von Wertigkeit-Mengen-Funktionen unterschiedlicher Quellen- und Verbrauchertypen, 13 to 19 Examples of value-quantity functions of different source and consumer types,

20 ein Beispiel zu Wertigkeitermittlung unter Berücksichtigung der Bordnetzspannung und 20 an example for determining the value taking into account the vehicle electrical system voltage and

21 eine schematische Darstellung von Energieflüssen in einem Verkehrsmittel. 21 a schematic representation of energy flows in a means of transport.

Die 1 zeigt ein beispielhaftes System innerhalb eines Verkehrsmittels, hier beispielhaft ein Kraftfahrzeug, bei dem zwei Energiequellen Q1 und Q2 sowie drei Energiesenken S1, S2 und S3 vorgesehen sind. Die Quelle Q1 ist in diesem Beispiel ein Generator, die Quelle Q2 eine Batterie. Die Senke S1 ist eine Bremse, die Senke S2 eine Sitzheizung und die Senke S3 ein Gebläse. Sowohl die Energiequellen als auch die Energiesenken sind mit einer Berechnungsvorrichtung 1 verbunden. Es besteht nun die Aufgabe, die Energieverteilung innerhalb des Systems so zu regeln, daß das Leistungsangebot und die Leistungsnachfrage im Gleichgewicht ist. Dazu sind den Energiequellen und -senken Wertigkeit-Mengen-Funktionen zugeordnet, die in den 2A bis 2E dargestellt sind.The 1 shows an example system within a means of transport, here an example a motor vehicle, in which two energy sources Q1 and Q2 and three energy sinks S1, S2 and S3 are provided. In this example, the source Q1 is a generator, the source Q2 is a battery. The S1 depression is a brake, the S2 depression is a seat heater and the S3 depression is a blower. Both the energy sources and the energy sinks are equipped with a calculation device 1 connected. The task now is to regulate the energy distribution within the system in such a way that the range of services and the demand for services are in balance. For this purpose, the energy sources and sinks are assigned valency-quantity functions, which in the 2A to 2E are shown.

Die Quelle Q1 liefert eine maximale Leistung von 3000 W. Bei einer aktuellen Wertigkeit bis 3 steht dabei eine Leistung von 1000 W zur Verfügung, bei einer aktuellen Wertigkeit bis 5 eine Leistung bis 2000 W, bei einer aktuellen Wertigkeit bis 7 eine Leistung von 2500 W und erst bei einer Wertigkeit von 10 steht die maximale Leistung von 3000 W zur Verfügung. Bei der Quelle Q2, der Batterie, ist (vgl. 2B) bis zu einer Wertigkeit von 2 lediglich eine Leistung von 100 W vorgesehen. Erst ab einer Wertigkeit von 8 stehen insgesamt 500 W zur Verfügung und bei einer Wertigkeit von 10 wird eine Leistung von 1000 W bereitgestellt. Eine derartige Wertigkeit-Mengen-Funktion ist sinnvoll, da die gespeicherte Energie in der Batterie für solche Fälle vorbehalten bleiben soll, die von großer Wichtigkeit für die Funktion des Fahrzeuges sind. Energiesenken, die nur eine geringe Bedeutung besitzen, sollen nicht von der in der Batterie gespeicherten Energie profitieren können.The source Q1 delivers a maximum power of 3000 W. With a current value up to 3, a power of 1000 W is available, with a current value up to 5, a power up to 2000 W, with a current value up to 7, a power of 2500 W. and only with a value of 10 is the maximum power of 3000 W. The source Q2, the battery, is (cf. 2 B ) up to a value of 2, only a power of 100 W is provided. A total of 500 W is only available from a value of 8 and a power of 1000 W is provided with a value of 10. Such a value-quantity function makes sense, since the stored energy in the battery should be reserved for those cases that are of great importance for the function of the vehicle. Energy sinks that are of little importance should not be able to benefit from the energy stored in the battery.

Darüber hinaus besitzt die Batterie die Eigenschaft, bei niedriger Wertigkeit des Systems, wenn also verhältnismäßig viel Leistung bei verhältnismäßig geringer Nachfrage bereitgestellt werden kann, eine Energiesenke zu sein und durch andere Energiequellen, beispielsweise den Generator, geladen zu werden. In diesem Fall zeigt sie ein Verhalten wie die übrigen Energiesenken.It also has the battery the property, if the system is of low value, that is if it is relatively large Performance at a relatively low level Demand can be provided to be an energy sink and charged by other energy sources, such as the generator to become. In this case, it behaves like the other energy sinks.

Die 2C zeigt die Wertigkeit-Mengen-Funktion der elektrischen Bremse S1. Die Funktion der Bremse ist von überragender Bedeutung, wobei die Bremse eine Leistung von 500 W benötigt. Daher ist die Wertigkeit-Mengen-Funktion so ausgestaltet, daß die 500 W "um jeden Preis", also auch bei der höchster Wertigkeit von 10, zur Verfügung stehen sollen. Die Funktion der Sitzheizung S2 ist dagegen von geringerer Bedeutung. Auch muß nicht unbedingt immer die volle Leistung zur Verfügung stehen. Wenn möglich, wird zwar eine Leistung von 1000 W angefordert, wenn aber andere Verbraucher vorhanden sind, so gibt sich die Sitzheizung auch mit einer Leistung von 500 W zufrieden, im gezeigten Fall bei einer aktuellen Wertigkeit bis maximal 3. Liegt die aktuelle Wertigkeit über 3, nämlich im Bereich zwischen 3 und 4, so fordert die Sitzheizung noch eine Leistung von 300 W an. Sollte die aktuelle Wertigkeit noch höher liegen, so ist die Sitzheizung S2 vollständig abgeschaltet. Das Gebläse S3 fordert ebenfalls eine maximale Leistung von 1000 W an. Bei einer Knappheit des Leistungsangebotes fordert das Gebläse aber auch bis zu einer aktuellen Wertigkeit bis zu 8 eine Leistung in Höhe von 200 W an. Dies begründet sich dadurch, daß die Funktion des Gebläses nicht nur eine Komfortfunktion ist zur Innenraumheizung, sondern auch einen Sicherheitsaspekt besitzt, da durch das Gebläse die Windschutzscheibe von warmer Luft angeströmt werden soll, um ein Beschlagen oder Eisbildung zu verhindern.The 2C shows the value-quantity function of the electric brake S1. The function of the brake is of paramount importance, with the brake requiring 500 W of power. The value-quantity function is therefore designed in such a way that the 500 W should be available "at any price", even with the highest value of 10. The function of the seat heater S2, however, is of less importance. Also, the full performance does not always have to be available. If possible, an output of 1000 W is requested, but if there are other consumers, the seat heating is also satisfied with an output of 500 W, in the case shown with a current value up to a maximum of 3. If the current value is above 3 , namely in the range between 3 and 4, the seat heating still requires an output of 300 W. If the current value is even higher, the seat heating S2 is completely switched off. The blower S3 also requests a maximum power of 1000 W. If the range of services is scarce, the fan also requests a power of 200 W up to a current value of up to 8. This is due to the fact that the function of the blower is not only a comfort function for interior heating, but also has a safety aspect, since warm air should flow against the windshield by the blower in order to prevent fogging or ice formation countries.

Die dargestellten Wertigkeit-Mengen-Funktionen weisen diskrete Schritte auf. Selbstverständlich wären auch eine kleinere Abstufung möglich, die sich an einen kontinuierlichen Kurvenverlauf sich annähert. Bei der dargestellten Energieverteilungssteuerung, auch "Power-Trading" genannt, handelt es sich um eine Grobregelung. Eine Feinregelung, insbesondere der Energiequellen, gleichen die verbleibenden an physikalischen Größen meßbaren Abweichungen aus.The value-quantity functions shown have discrete steps. Of course, a smaller gradation would be possible, that approximates a continuous curve. In the Power distribution control shown, also called "power trading", is a rough regulation. A fine control, especially of the energy sources, is the same remaining deviations measurable in physical quantities.

Aus den dargestellten Wertigkeit-Mengen-Funktionen berechnet die Berechnungsvorrichtung eine Summe, wobei die Wertigkeit-Mengen-Funktionen der Quellen Q1 und Q2 in diesem Ausführungsbeispiel positiv und die der Senken S1, S2 und S3 negativ sind. Die Summe der in diesem Beispiel fünf Wertigkeit-Mengen-Funktionen weist einen Nulldurchgang auf, wobei die Nullstelle der aktuellen Wertigkeit des Systems entspricht, bei der das Leistungsangebot und die Leistungsnachfrage im Gleichgewicht sind.From the value-quantity functions shown the computing device calculates a sum using the valency-quantity functions the sources Q1 and Q2 in this embodiment are positive and that of the sinks S1, S2 and S3 are negative. The sum of this Example five Valence amount functions has a zero crossing, the zero of the current Value of the system corresponds to the range of services and the demand for performance is in balance.

In den 3 und 4 ist ein Berechnungsbeispiel für das System der 1 und 2 dargestellt. Die 3 zeigt dabei die Werttabelle, wobei in der ersten Spalte die Wertigkeit von 1 bis 10 dargestellt ist und die Spalten Q1, Q2 sowie S1 bis S3 die Werte aus den Funktionen von 2 enthalten. Von den Quellen und den Senken wird jeweils die Summe gebildet und in der letzten Spalte die Summe der Senken von der Summe der Quellen subtrahiert. Die 4 zeigt in einer grafischen Darstellung den Verlauf der beiden Summe sowie der Differenz. Aus der Grafik von 4 ergibt sich, daß der Nulldurchgang bei ca. 3,2 liegt. Dies ist der aktuelle "Marktpreis", also die aktuelle Wertigkeit, zu der Energie geliefert und bezogen wird. Aus der Tabelle von 3 ergibt sich, daß bei einer aktuellen Wertigkeit von 3 die Senke S1 500 W zur Verfügung gestellt bekommt, die Senke S2 ebenfalls 500 W und die Senke S3 700 W. Die Quelle Q1 wird mit 1000 W belastet, während die Quelle Q2 mit 500 W belastet wird.In the 3 and 4 is a calculation example for the system of 1 and 2 shown. The 3 shows the value table, the first column showing the value from 1 to 10 and the columns Q1, Q2 and S1 to S3 the values from the functions of 2 contain. The sum of the sources and the sinks is formed and the sum of the sinks is subtracted from the sum of the sources in the last column. The 4 shows the course of the two sum and the difference in a graphic representation. From the graphic by 4 it follows that the zero crossing is about 3.2. This is the current "market price", ie the current value at which energy is supplied and purchased. From the table of 3 it follows that with a current valence of 3, the S1 sink receives 500 W, the S2 sink also 500 W and the S3 sink 700 W. The source Q1 is loaded with 1000 W, while the source Q2 is loaded with 500 W. becomes.

Der Ausgleich der verbleibenden Differenz von 200 W muß über eine Feinregelung erfolgen. Diese erfolgt von einer Komponente, die einerseits regelbar ist, andererseits aber im Bereich der aktuellen Wertigkeit eine starke Änderung der Wertigkeit aufweist. Beispielsweise ändert sich Q1, also der Generator, zwischen den Wertigkeiten 3 und 4 um 1000 W und kann demzufolge die Feinregelung übernehmen. Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Spannung liefert der Generator also 200 W mehr als vorgesehen.The compensation of the remaining difference of 200 W must have a Fine adjustment take place. This is done by a component, on the one hand is adjustable, but on the other hand in the area of current value one strong change that has value. For example, Q1, the generator, changes between the valences 3 and 4 around 1000 W and can therefore take over the fine control. To maintain the desired The generator delivers 200 W more voltage than intended.

Aus dem dargestellten Beispiel ergibt sich, daß die Schwierigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens darin besteht, eine "faire" Festlegung von Wertigkeit-Mengen-Funktionen bei einzelnen Quellen und Senken zu erstellen. Bei der Entwicklung eines Fahrzeuges müssen die Wertigkeit-Mengen-Funktionen der einzelnen Komponenten vorgegeben werden. Hilfreich erweist sich dabei eine Zuordnung bestimmter Definitionen zu den Wertstufen sowie eine Definition der Folgen, die beim Ausfall einer Funktion einer bestimmten Wertigkeit auftreten könnte. Der Wertstufe 1 ist beispielsweise eine verzögerbare Komfortfunktion zugeordnet, wobei die Folgen bei Ausfall nicht wahrnehmbar wären. Der Wertstufe 6 werden beispielsweise abschaltbare Basisfunktionen zugeordnet, bei deren Ausfall eine Fahrzeugbeschädigung zu befürchten ist. Ein Beispiel für diese Funktion ist der elektrische Fensterheber. Sollte eine Scheibe nicht wieder schließbar sein, so kann es bei Regen zu einer Fahrzeugschädigung kommen. Die höchste Wertigkeit ist für sicherheits- und zeitkritische Funktionen vergeben, wie beispielsweise eine elektrische Bremse oder eine elektrische Lenkunterstützung. Bei ihrem Ausfall ist ein schwerer Unfall zu befürchten.From the example shown yourself that the Difficulty of the proposed method is a "fair" definition of value-quantity functions for individual sources and sinks. When developing of a vehicle the value-quantity functions of the individual components are specified become. Assigning certain definitions proves to be helpful to the value levels as well as a definition of the consequences in the event of failure a function of a certain value could occur. The Value level 1 is assigned a delayable comfort function, for example, the consequences would be imperceptible in the event of failure. The value level 6 will be assigned, for example, switchable basic functions, at their Failure of vehicle damage to fear is. An example for this function is the power window. Should be a disc cannot be closed again may damage the vehicle in the rain. The highest value is for Assign security and time-critical functions, such as an electric brake or an electric steering assist. at a serious accident is to be feared if they fail.

In dem Berechnungsbeispiel wurde die Wertigkeit linear angenommen. Zwischen Stufen 1 bis 10 kann jedoch auch eine stärker ansteigende Wertigkeit angenommen werden, so daß der Stufe 10 eine Wertigkeit von 24 zugeordnet ist.In the calculation example the value is assumed to be linear. Between levels 1 through 10, however also a stronger one increasing value are assumed, so that the level 10 has a value of 24 is assigned.

Eine vollständige Tabelle über die Definitionen von Wertstufen und Wertigkeiten stellt sich wie folgt dar:

A complete table about the definitions of value levels and valences is as follows:

Einige, insbesondere zeit- oder sicherheitskritische Komponenten benötigen eine geringe mittlere Leistung, weisen aber kurzzeitig hohe Pulsleistungen auf. Die Berechnungsvorrichtung kann unter Umständen auf deren Leistungsänderungen nicht ausreichend schnell mit Änderung der Wertigkeit reagieren. Normalerweise werden diese Leistungsänderungen über die Leistungsfeinregelung abgefangen.Some, especially time or security critical Components a low average power, but have high pulse powers for a short time on. Under certain circumstances, the calculation device can be based on changes in its performance not fast enough with change react to the value. Typically, these changes in performance are reflected in the Performance fine control intercepted.

Es kann jedoch vorkommen, daß einige zeit- oder sicherheitskritische Komponenten gleichzeitig Leistung benötigen. Auch in diesem Falle muß die Funktion des Gesamtsystems sichergestellt werden. In der Praxis würde das so funktionieren, daß beispielsweise die Spannung stark absinkt und sich einige Komfortverbraucher bei dieser Spannung selbständig abschalten. Die sich dann einstellende Spannung muß ausreichend hoch sein.However, some time or safety critical components simultaneously performance need. In this case too Function of the overall system can be ensured. In practice would work so that, for example the tension drops sharply and some comfort consumers this tension independently switch off. The voltage then set must be sufficiently high his.

Aus diesem Grunde kann ergänzend zu den normalen Wertigkeit-Mengen-Funktionen eine hypothetische Menge gesendet werden, die im schlimmsten Fall von dieser Komponente aufgenommen oder abgegeben werden würde. Die Summe aller Leistungen der Quellen muß in jedem Zeitpunkt die Summe der Leistungen der Senken übersteigen. Ist dies nicht der Fall, müssen Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Zusätzlich kann die Differenz beider Leistungen beispielsweise dem Speicher übermittelt werden, der seine Wertigkeit-Mengen-Funktion entsprechend anpaßt und so seinen eigenen Ladezustand erhöht.For this reason, can be supplementary the normal valency-quantity functions a hypothetical amount will be sent, the worst case scenario would be picked up or released by this component. The The sum of all services from the sources must be the sum at all times of the benefits of the sinks. If not, you have to countermeasures be taken. In addition can the difference between the two services is transmitted to the memory, for example who adjusts its value-quantity function accordingly and so increases its own charge level.

Die 5 zeigt den Ablauf einer Realisierung des Verfahrens. Bei Änderung der Randbedingungen bezüglich einer Komponente, beispielsweise der Temperatur, einer Schalterstellung oder der Geschwindigkeit müssen eventuell neue Wertigkeit-Mengen-Funktionen festgelegt werden. Eine Änderung bestimmter Randbedingung liefert daher eine Neuberechnung der Wertigkeit-Mengen-Funktionen (WMF) der betroffenen Energiequelle oder Energiesenke. Die geänderte Funktion wird an die Berechnungsvorrichtung 1, den sogenannten Power-Trader, übertragen. Diese addiert die geänderte Wertigkeit-Mengen-Funktion zu einer Summen-Wertigkeit-Mengen-Funktion im Power-Trader. Um nicht alle Funktionen neu addieren zu müssen, ist es vorteilhaft, zunächst die invertierte alte Wertigkeit-Mengen-Funktion zu der bisherigen Summe zu addieren und dann die neue Wertigkeit-Mengen-Funktion zu addieren. Auf diese Weise wird die alte Wertigkeit-Mengen-Funktion durch die neue Wer tigkeit-Mengen-Funktion der betroffenen Energiequelle oder Energiesenke ersetzt. Es kann stattdessen zur Erzielung des gleichen Vorteils auch die Änderung der Wertigkeit-Mengen-Funktion übermittelt werden.The 5 shows the sequence of an implementation of the method. When changing the boundary conditions with regard to a component, for example the temperature, a switch position or the speed, new value-quantity functions may have to be defined. A change in certain boundary conditions therefore provides a recalculation of the value-quantity functions (WMF) of the energy source or energy sink concerned. The changed function is sent to the computing device 1 , the so-called power trader. This adds the changed value-quantity function to a sum-value-quantity function in the power trader. In order not to have to add all functions again, it is advantageous to first add the inverted old valence quantity function to the previous sum and then to add the new valence quantity function. In this way, the old value-quantity function is replaced by the new value-quantity function of the energy source or energy sink concerned. Instead, the change in the value-quantity function can also be transmitted in order to achieve the same advantage.

Anschließend erfolgt eine Neuberechnung der Nullstelle der Summen-Wertigkeit-Mengen-Funktion und die Ausgabe der neuberechneten aktuellen Wertigkeit über einen Fahrzeugdatenbus, beispielsweise CAN. Auf die neue aktuelle Wertigkeit reagieren die einzelnen Komponenten entsprechend der aktuellen Wertigkeit, ihrer Wertigkeit-Mengen-Funktion und ihres Regelungsalgorithmus. Je nach Reaktion der einzelnen Komponenten erfolgt in ihnen eine Neuberechnung der individuellen Wertigkeit-Mengen-Funktion oder es wird auf eine Änderung der Randbedingungen gewartet, wonach das Verfahren wieder von vorne beginnt.The zero point of the sum-valence-quantity function is then recalculated and the newly calculated current valence is output, for example, via a vehicle data bus CAN. The individual components react to the new current value according to the current value, their value-quantity function and their control algorithm. Depending on the reaction of the individual components, the individual valency-quantity function is recalculated in them or a change in the boundary conditions is waited for, after which the process starts again.

Bei der Änderung der Wertigkeit-Mengen-Funktion der einzelnen Energiequellen und -senken kann es zu Unterschieden kommen, je nachdem auf welchem geografischen Markt das entsprechende Fahrzeug verkauft werden soll. So wird beispielsweise ein Mehrverbrauch an Treibstoff in den USA wesentlich unsensibler beurteilt als in Japan und in Europa. In Kalifornien könnten aufgrund der besonders strengen Vorschriften die Emissionen in die Bildung der Wertigkeit einbezogen werden. Weiterhin können sich die Erwartungen an die Heiz/Kühlleistung der Fahrzeugklimatisierung unterscheiden. Für den Fachmann ergeben sich weitere Beispiele.When changing the value-quantity function The individual energy sources and sinks can differ come depending on which geographic market the corresponding Vehicle to be sold. For example, there will be additional consumption of fuel in the US is judged to be much less sensitive than in Japan and Europe. In California, due to the particular strict regulations the emissions in the formation of value be included. Can continue expectations regarding the heating / cooling capacity of the vehicle air conditioning differ. For those skilled in the art will find further examples.

Die Wertigkeit-Mengen-Funktionen können sich ebenfalls an das Fahrverhalten oder das externe Umfeld wie Temperatur und Geografie anpassen. Wird eine Komponente z.B. nur selten benutzt, ist die Erwartung an die Verfügbarkeit wesentlich höher. Eine Batterie ändert ihre Wertigkeit-Mengen-Funktion entsprechend des Ladezustandes und des Alters. Der Füllstand des Treibstofftanks oder detektierte Fehlfunktionen können ebenfalls einen Einfluß auf die aktuelle Definition der Wertigkeit-Mengen-Funktionen haben.The valence-quantity functions can also like driving behavior or the external environment such as Adjust temperature and geography. If a component is e.g. just rarely used, the expectation of availability is much higher. A Battery changes their valence-quantity function according to the state of charge and of age. The fill level of the fuel tank or detected malfunctions can also Influence on have the current definition of valency-quantity functions.

Die Übertragung der Wertigkeit-Mengen-Funktionen an die Berechnungsvorrichtung 1 sollte sehr einfach gestaltet sein. Da die erfindungsgemäße Weise des Energiemanagements nur eine gestalterische Aufgabe hat, kann ohnehin nicht auf das letzte Watt oder Ampere genau geregelt werden. Wie oben angesprochen, erfolgt die Feinregelung weiterhin zwischen Generator und Batterie. Der Wertigkeit-Mengen-Funktionen können daher in diskrete Mengen unterteilt werden, für die dann die Wertigkeit übermittelt wird. Darüber hinaus können die Wertigkeitssprünge diskret sein. Jede Diskretisierung erhöht zwar die Ungenauigkeit der Regelung, vereinfacht aber die Kommunikation. Beispiele für Diskretisierungen sind in den 6 bis 9 dargestellt. 6 zeigt eine normale Energiequelle, 7 eine anormale Energiequelle, 8 eine normale Energiesenke und 9 eine anormale Energiesenke. Im Falle einer Quelle wird die Funktion unterhalb eines Minimums konstant gehalten, im Falle einer Senke unterhalb eines Maximums. Dadurch wir das Auftreten mehrerer Nullstellen bei der Summenbildung vermieden.The transfer of the valence quantity functions to the calculation device 1 should be very simple. Since the method of energy management according to the invention only has a design task, the last watt or ampere cannot be regulated anyway. As mentioned above, the fine control continues to take place between the generator and the battery. The value-quantity functions can therefore be divided into discrete quantities, for which the value is then transmitted. In addition, the leaps in value can be discrete. Each discretization increases the inaccuracy of the regulation, but simplifies communication. Examples of discretizations are in the 6 to 9 shown. 6 shows a normal energy source, 7 an abnormal energy source, 8th a normal energy sink and 9 an abnormal energy sink. In the case of a source, the function is kept constant below a minimum, in the case of a sink below a maximum. This avoids the occurrence of several zeros when forming the sum.

Die Berechnungsvorrichtung legt lediglich eine aktuelle Wertigkeit fest. Die Regelung der tatsächlichen Leistungsaufnahme ist davon unabhängig. So kann beispielsweise eine Energiesenke, die eine hohe Wertigkeit akzeptiert, wie die beschriebene elektrische Bremse, unabhängig von der Berechnungsvorrichtung dem Bordnetz Leistung entnehmen. Hochleistungs-Komfortverbraucher sollten dagegen erst mit einem gewissen Zeitverzug gestartet werden. Erst nach der Neufestsetzung des Preises wird die Komponente gestartet oder, falls die Wertigkeit zu hoch ist, eben nicht gestartet.The computing device merely places a current value. The regulation of the actual power consumption is independent of it. For example, an energy sink that is of high value accepted as the described electric brake, regardless of derive power from the on-board electrical system. High-comfort consumers should only be started after a certain time delay. The component is only started after the price has been set again or, if the value is too high, just not started.

Es ist auch möglich, die Änderungsgeschwindigkeit bestimmter physikalischer Parameter wie Bordnetzspannung oder Motordrehmoment zu limitieren. Ergäbe sich beispielsweise infolge ei ner Änderung der Rahmenbedingung eine Änderung der Wertigkeit von 1 auf 6, so kann die Berechnungsvorrichtung die Wertigkeit in Stufen von 1 auf 6 erhöhen. Zwischen den einzelnen Änderungen vergeht jeweils eine angemessene Zeitdauer.It is also possible to change the rate of change physical parameters such as vehicle electrical system voltage or engine torque to limit. would result changes, for example, as a result of a change in the framework a change the value from 1 to 6, the calculation device can Increase the value in stages from 1 to 6. Between the individual changes a reasonable amount of time passes.

Auch kann die Wertigkeit-Mengen-Funktion nach dem Anlauf einer Komponente erneut geändert werden, was speziell auf Energiesenken mit Mindesteinschaltdauer zutrifft. Dabei wird zunächst eine mittlere Wertigkeit übermittelt. Erlaubt die aktuelle Wertigkeit des Systems einen Anlauf dieser Komponente, wird eine neue Wertigkeit-Mengen-Funktion übermittelt, die eine Abschaltung unwahrscheinlich werden läßt. Der erforderlichen Leistung ist dabei z.B. die maximale Wertigkeit zugeordnet. Erst nach Ablauf der Mindesteinschaltdauer wird die Wertigkeit-Mengen-Funktion wieder normalisiert.The value-quantity function can also after the startup of a component be changed again, what specifically applies to energy sinks with a minimum duty cycle. Doing so first transmitted a medium value. Allows the current value of the system to start up Component, a new weight-quantity function is transmitted, which makes switching off unlikely. The required performance is e.g. assigned the maximum weight. Only after expiration the minimum duty cycle becomes the valence quantity function again normalized.

Wie oben bereits angesprochen, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch angewendet werden, wenn unterschiedliche Energiequellen und -wandlungsmöglichkeiten bestehen. Bei solchen alternativen Wegen, z.B. von Benzin über eine APU in das Bordnetz oder von Benzin über eine Verbrennungskraftmaschine und einen Generator in das Bordnetz, sollten identische Wertigkeiten für eine bestimmte Leistung auch identischem Primärenergieverbrauch entsprechen. Allerdings könnten auch hier Ausnahmen auftreten, wenn beispielsweise Emissionen in die Berechnung einbezogen werden oder die Wärme der Verbrennungskraftmaschine für die Heizung benutzt werden kann.As mentioned above, can the inventive method also be applied when different energy sources and -wandlungsmöglichkeiten consist. In such alternative ways, e.g. of gasoline over a APU in the vehicle electrical system or from petrol via an internal combustion engine and a generator in the vehicle electrical system, should have identical values for one certain output also correspond to identical primary energy consumption. However, could Exceptions also occur here, for example if emissions in the calculation to be included or the heat of the internal combustion engine for the Heating can be used.

Im folgenden werden Fehler betrachtet, die im System auftreten können, und die Reaktion der Energieverteilungssteuerung analysiert. Ein erster "Fehler" in Form einer Störung des Gleichgewichts zwischen Angebot und Nachfrage von Leistung entsteht beispielsweise durch den Einbau zusätzlicher Verbraucher. Die regelnde Quelle erkennt den Mehrbedarf und paßt ihre Wertigkeit-Mengen-Funktion an. Ein anderer möglicher Fehler ist die Störung der Berechnungsvorrichtung oder der Software einzelner Komponenten, also Energiequellen oder Energiesenken. In der Folge schaltet jeder Verbraucher bei Unterschreitung vorgegebener Grenzwerte ab, wobei grobe Störungen an der geregelten Quelle erkannt werden. Bei dem Ausfall der Hardware einer Energiequelle, ohne daß ein Fehler erkannt wird, kann die im System fehlende Leistung durch Absinken beispielsweise der Spannung erkannt werden. Problematisch ist der Ausfall der einzigen versorgenden Quelle, beispielsweise der Batterie bei Stillstand des Fahrzeugs. Bei Ausfall der Batterie ergibt sich eine sehr hohe aktuelle Wertigkeit, die eine sogenannte "limp-home-Funktion" aktiviert.In the following, errors that can occur in the system are considered and the response of the energy distribution control system is analyzed. A first "mistake" in the form of a disturbance in the balance between supply and demand for performance arises, for example, from the installation of additional consumers. The regulating source recognizes the additional demand and adjusts its value-quantity function. Another possible error is the malfunction of the calculation device or the software of individual components, i.e. energy sources or energy sinks. As a result, each consumer switches off when the specified limit values are undershot, whereby gross malfunctions are detected at the regulated source. If the hardware of an energy source fails without an error being recognized, the power which is missing in the system can be detected by a drop in the voltage, for example. The problem is the failure of the only supplying source, for example the battery when the vehicle is stationary. If the battery fails, there is a very high current value, which activates a so-called "limp home function".

Das Zusammenspiel zwischen mehreren Energiequellen in Verbindung mit einer diskreten Gestaltung der Wertigkeit-Mengen-Funktionen kann am Beispiel eines Generators und einer Quelle erläutert werden. Es wird zunächst angenommen, daß das System im ausgeglichenen Zustand ist, wobei der Generator der einzige Energielieferant ist. Bei einem weiteren Ansteigen des Leistungsbedarfs, der nicht zu einem Sprung in der Wertigkeit-Mengen-Funktion führt, wird zusätzliche Leistung aus der Batterie bezogen. Dies erfolgt solange, bis der Ladestand der Batterie soweit abgesunken ist, daß die Batterie eine neue Wertigkeit-Mengen-Funktion an die Berechnungsvorrichtung ausgibt, was zu einer Neuberechnung des System führt.The interaction between several Energy sources combined with a discrete design of the Valence amount functions can be explained using the example of a generator and a source. It will be first assumed that System is in a balanced state, with the generator being the only energy supplier is. With a further increase in the power requirement that does not leads to a jump in the value-quantity function additional Power drawn from the battery. This continues until the The charge level of the battery has dropped so far that the battery has a new value-quantity function the calculation device outputs what leads to a recalculation of the System leads.

Die 10 und 11 zeigen ein weiteres Berechnungsbeispiel für die Berechnung der Energieverteilung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Zur Vereinfachung der Übertragung werden Leistungspakete von 25 W definiert. Weiterhin werden feste Werteinheiten von 1 WE, 2 WE, 4 WE, 8 WE und 16 WE definiert. Es handelt es sich in diesem Fall also um eine exponentielle Stückelung. Jeder Werteinheit WE werden nun eine bestimmte Menge an Leistungspaketen zugeordnet.The 10 and 11 show a further calculation example for the calculation of the energy distribution according to the inventive method. To simplify the transmission, power packages of 25 W are defined. Furthermore, fixed value units of 1 WE, 2 WE, 4 WE, 8 WE and 16 WE are defined. In this case it is an exponential denomination. A certain amount of service packages are now assigned to each value unit WE.

Beispielsweise benötigt eine Komponente zur Grundversorgung unbedingt 200 W (= 16 WE), mehr als 500 W ist nicht erforderlich, dazwischen soll die durchschnittliche Wertigkeit in etwa linear auf 10 WE bei 500 W sinken. Es werden demnach der Werteinheit von 16 WE acht Leistungspakete zugeordnet. Hieraus ergibt sich folgende Aufteilung:

For example, a component for basic supply absolutely requires 200 W (= 16 WE), more than 500 W is not required, in between the average value should decrease approximately linearly to 10 WE at 500 W. Accordingly, eight service packages are assigned to the value unit of 16 WE. This results in the following breakdown:

An die Berechnungsvorrichtung wird ein String übertragen, der wie folgt aussieht: 2-1-1-8-8.To the computing device transfer a string, which looks like this: 2-1-1-8-8.

Eine andere Komponente benötigt genau 650 W mit mittlerer Priorität. Hier werden beispielsweise 26 Leistungspakete mit 2 WE zugewiesen. Übertragen wird hier der folgende String:
0-26-0-0-0.Another component needs exactly 650 W with medium priority. Here, for example, 26 service packages with 2 WE are assigned. The following string is transferred here:
0-26-0-0-0.

In Summe ergibt sich folgende Verteilung:

The total distribution is as follows:

Weiterhin läge eine Quelle vor, welche folgende Aufteilung aufweise:

Furthermore, there is a source that has the following breakdown:

10 zeigt eine Tabelle mit allen charakteristischen Werten des beschriebenen Systems. 10 shows a table with all characteristic values of the described system.

Die 11 zeigt eine grafische Darstellung der Wertigkeit-Mengen-Funktionen sowie die Differenz zur Bestimmung der Nullstelle.The 11 shows a graphical representation of the valency-quantity functions and the difference for determining the zero point.

Demnach liegt die aktuelle Wertigkeit des Systems bei 8 WE. Bei dieser Wertigkeit liefert die Quelle eine Leistung von 375 W, die erste Komponente wird mit einer Leistung von 400 W versorgt, während die andere Komponente keine Leistung aus dem Bordnetz beziehen wird, da sie erst ab einer Wertigkeit von 2 oder geringer eine Leistung von 650 W beansprucht.Accordingly, the current value is of the system at 8 WE. With this value, the source delivers one Power of 375 W, the first component comes with a power powered by 400 W while the other component will not draw any power from the vehicle electrical system, since they only perform when the value is 2 or less of 650 W.

Die 12 zeigt ein weiteres Beispiel eines Energieversorgungssystem eines Fahrzeugs, bei dem mehrere Energiearten berücksichtigt werden. Ein erstes Teilsystem 2 betrifft die mechanische Energieversorgung und ein zweites Teilsystem 3 betrifft die elektrische Energieversorgung. Die Energiequelle für die mechanische Energieversorgung besteht aus einer Verbrennungskraftmaschine, die aus einem Tank 4 Treibstoff entnimmt. Die elektrische Energieversorgung erfolgt entweder über einen Generator 5, der das Teilsystem 2 der mechanischen Energieversorgung mit dem Teilsystem 3 der elektrischen Energieversorgung koppelt. Darüber hinaus ist eine APU 6 vorgesehen, die beispielsweise aus einem Brennstoffzellensystem besteht und aus dem Brennstoff aus dem Tank 4 direkt elektrische Energie erzeugt.The 12 shows another example of a power supply system of a vehicle in which several types of energy are taken into account. A first subsystem 2 concerns the mechanical energy supply and a second subsystem 3 concerns the electrical energy supply. The energy source for the mechanical energy supply consists of an internal combustion engine, which consists of a tank 4 Takes fuel. Electrical energy is supplied either by a generator 5 which is the subsystem 2 mechanical energy supply with the subsystem 3 of the electrical power supply. In addition, an APU 6 provided, which consists for example of a fuel cell system and the fuel from the tank 4 directly generates electrical energy.

Als Verbraucher ist eine Heizung 7 vorgesehen, die entweder die Abwärme aus dem mechanischen Energieversorgungssystem 2 bezieht oder elektrisch betrieben werden kann und dabei ein Verbraucher des elektrischen Energieversorgungssystems 3 ist. Alle genannten Komponenten sind zum Informationsaustausch mit der Berechnungsvorrichtung 1 verbunden. Ob nun die Heizung 7 mit elektrischer oder mechanischer Energie betrieben wird, bestimmt sich aus den Wertigkeit-Mengen-Funktionen der betei ligten Komponenten. Die Rechenweise in Wertigkeiten beinhaltet den Vorteil, daß der Bezug von Energie aus dem mechanischen mit dem Bezug aus dem elektrischen Teilsystem verglichen werden kann.As a consumer is a heater 7 provided that either the waste heat from the mechanical power system 2 relates or can be operated electrically and thereby a consumer of the electrical power supply system 3 is. All components mentioned are for the exchange of information with the calculation device 1 connected. Whether the heating 7 operated with electrical or mechanical energy is determined from the value-quantity functions of the components involved. The calculation in terms of values includes the advantage that the purchase of energy from the mechanical with the purchase from the electrical subsystem can be compared.

Beispielsweise soll die Alternative betrachtet werden, ob die Heizung Energie aus dem mechanischen Energieversorgungssystem 2 oder dem elektrischen Energieversorgungssystem 3 bezieht. Das mechanische Energieversorgungssystem 2 besitzt für eine gewisse Leistung eine erste Wertigkeit, beispielsweise beträgt die Wertigkeit 6. Weiterhin sei angenommen, daß der Generator einen Wirkungsgrad von 80 % besitzt. Würde die gleiche Leistung aus dem elektrischen Energieversorgungssystem 3 bezogen werden, wobei dieses über den Generator 5 gespeist wird, so ergibt sich eine Wertigkeit von 6 * ¹/0,8 = 7,5. Der direkte Bezug aus dem mechanischen Teilsystem 2 ist daher günstiger.For example, the alternative should be considered whether the heating energy from the mechanical energy supply system 2 or the electrical power supply system 3 refers. The mechanical energy supply system 2 has a first value for a certain achievement, for example the value is 6 , It is also assumed that the generator has an efficiency of 80%. Would the same power from the electrical power system 3 can be obtained from the generator 5 is fed, there is a valence of 6 * ¹ / 0.8 = 7.5. The direct reference from the mechanical subsystem 2 is therefore cheaper.

Falls die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs nicht in Betrieb ist, steht keine mechanische Leistung zur Verfügung. Zum Betrieb der Heizung kann daher nur auf das elektrische Energieversorgungssystem 3 zurückgegriffen werden. Die elektrische Energie kann dabei entweder durch die APU 6 bereitgestellt werden, oder aber aus einer Batterie 8. Welche der beiden Komponenten Verwendung findet, hängt von den Wertigkeit-Mengen-Funktionen der Batterie 8, der APU 6 und der Heizung 7 ab. Bezüglich der Batterie ist der Ladezustand und das Alter der Batterie zu berücksichtigen. Bei einer neuen, vollgeladenen Batterie ist die Wertigkeit der Batterie 8 geringer als die der APU 6.If the vehicle's internal combustion engine is not operating, no mechanical power is available. To operate the heater, therefore, only the electrical power supply system 3 be used. The electrical energy can either by the APU 6 be provided, or from a battery 8th , Which of the two components is used depends on the value-quantity functions of the battery 8th , the APU 6 and the heater 7 from. With regard to the battery, the state of charge and the age of the battery must be taken into account. With a new, fully charged battery, the value of the battery 8th less than that of the APU 6 ,

Der Bezug von Energie aus der APU 6 ist allerdings insofern problematisch, als zu ihrem Betrieb eine Vorheizung notwendig ist und diese daher ihre Energie nicht spontan bereitstellen kann. Zunächst ist daher Energie aus der Batterie 8 zu beziehen. Wenn die APU 6 allerdings ihre Betriebstemperatur erreicht hat, ist es vorteilhaft, die elektrische Energie aus der APU zu beziehen, statt aus der Batterie 8, da der Energievorrat in Form von Benzin in dem Tank größer ist als die in der Batterie gespeicherte Energie. Um die entsprechenden Energieflüsse in dem System zu erreichen, gibt die APU 6 nach Erreichen der Betriebsbereitschaft eine neue Wertigkeit-Mengen-Funktion an die Berechnungsvorrichtung 1, die daraufhin die Wertigkeit des Systems so berechnet, daß die Heizung 7 mehr elektrische Energie aus der APU 6 bezieht als aus der Batterie 8.The procurement of energy from the APU 6 is problematic, however, in that a preheater is necessary for its operation and therefore cannot provide its energy spontaneously. First of all, therefore, is energy from the battery 8th to acquire. If the APU 6 However, when it has reached its operating temperature, it is advantageous to obtain the electrical energy from the APU instead of from the battery 8th , because the energy supply in the form of petrol in the tank is larger than the energy stored in the battery. In order to achieve the corresponding energy flows in the system, the APU gives 6 after the operational readiness has been reached, a new value-quantity function is sent to the calculation device 1 , which then calculates the value of the system so that the heating 7 more electrical energy from the APU 6 draws as from the battery 8th ,

Sollten die beiden Möglichkeiten betrachtet werden, elektrische Energie entweder über das mechanische Energieversorgungssystem 2 und den Generator 5 bereitzustellen oder direkt über die APU 6, wobei die APU 6 und die Verbrennungskraftmaschine beide ihre Energie aus dem Tank 4 beziehen, so ist für die Berechnung vergleichbarer Wertigkeit-Mengen-Funktionen der komplette Weg von dem primären Energieträger im Tank 4 bis zur elektrischen Energie zu betrachten. Bei dem Weg über die mechanische Energieversorgung 2 ist der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine sowie der Wirkungsgrad des Generators 5 zu berücksichtigen. Bei der Bereitstellung elektrischer Energie über die APU 6 wird dagegen nur der Wirkungsgrad der APU 6 berücksichtigt.If the two options are considered, electrical energy either through the mechanical energy supply system 2 and the generator 5 to be provided or directly via the APU 6 , with the APU 6 and the internal combustion engine both get their energy from the tank 4 relate, the complete path from the primary energy source in the tank is for the calculation of comparable value-quantity functions 4 to look at electrical energy. On the way via the mechanical energy supply 2 is the efficiency of the internal combustion engine and the efficiency of the generator 5 to consider. When providing electrical energy through the APU 6 on the other hand, only the efficiency of the APU 6 considered.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es insbesondere auch möglich, auf einen Teilausfall der Energieversorgung oder auf einen bevorstehenden Ausfall zu reagieren, indem Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Dies ist vor allem deshalb ein wichtiger Aspekt, weil zukünftig weitere wichtige Komponenten wie Lenkung und Bremse rein elektrisch betrieben werden. Fällt nun die elektrische Versorgung teilweise aus beziehungsweise erleidet eine Funktionseinschränkung, ist die Mobilität gefährdet. Die elektrische Energieversorgung kann in modernen Fahrzeugen zuverlässig überwacht werden (Generatordiagnose, Batteriemonitoring). Somit kann eine Einschränkung der Mobilität zuverlässig angezeigt werden. Um eine möglichst lange Dauer bis zum Komplettausfall der Energieversorgung sicher stellen zu können oder die Konsequenzen eines Komplettausfalls zu minimieren, kann parallel die Verfügbarkeit einzelner Komponenten wie Komfortverbraucher eingeschränkt werden.By the method according to the invention it is in particular also possible a partial failure of the energy supply or an imminent one Respond to failure by taking countermeasures. This is particularly important because there will be more in the future important components such as steering and brakes are operated purely electrically become. falls now the electrical supply partially suffers or suffers a functional restriction, is mobility endangered. The electrical energy supply can be reliably monitored in modern vehicles (generator diagnosis, battery monitoring). Thus a restriction of mobility reliable are displayed. To one if possible Ensure a long period until the complete failure of the energy supply to be able to or to minimize the consequences of a complete failure parallel to availability individual components such as comfort consumers.

Es wird vorgeschlagen ein Fahrzeug bei Detektion einer Funktionseinschränkung der elektrischen Energieversorgung in einen Notlaufbetrieb zu überführen. Die im Notlaufbetrieb erlaubten Funktionen werden einerseits bestimmt durch das Maß der Einschränkung und andererseits durch äußere Parameter. Äußere Parameter sind dabei dadurch definiert, daß sie einerseits im Fahrzeug erfaßt werden können und andererseits vom Fahrzeug selbst unabhängig sind.A vehicle is proposed upon detection of a functional restriction of the electrical energy supply to transfer to an emergency operation. The Functions permitted in emergency operation are determined on the one hand by the measure of restriction and on the other hand by external parameters. External parameters are defined in that they are on the one hand in the vehicle detected can be and on the other hand are independent of the vehicle itself.

Eine Einschränkung einzelner Verbraucher kann kritisch sein. Eine Einschränkung der Kühlung bei einer Fahrt durch eine Wüste oder Abschaltung der Heizung in nordischen Gegenden im Winter birgt große Sicherheitsrisiken. Auch eine Geschwindigkeitsbegrenzung in sehr dünn besiedelten Gebieten ist kritisch. Andererseits ist eine Fortbewegung auf gerader Straße ohne Verkehr auch mit eingeschränkter Funktion von Lenkung und Bremse möglich. Eine Fahrt im Stau ohne voll funktionsfähige Bremse ist dagegen wiederum überkritisch.Restricting individual consumers can be critical. A limitation of cooling in egg Driving through a desert or switching off the heating in northern areas in winter poses great safety risks. Speed limits in very sparsely populated areas are also critical. On the other hand, it is possible to move on a straight road without traffic, even if the steering and brake function are limited. Driving in a traffic jam without a fully functional brake, on the other hand, is again supercritical.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die genannten Einschränungen leicht implementiert werden. Es wird bewirkt, daß auch bei eingeschränkter Verfügbarkeit der elektrischen Energieversorgung in Abhängigkeit des Umfeldes die Funktionalität einzelner elektrischer Komponenten im Fahrzeug aufrechterhalten oder deaktiviert wird.With the help of the method according to the invention can the restrictions mentioned can be easily implemented. It causes even with limited availability the electrical energy supply depending on the environment, the functionality of individual electrical components in the vehicle maintained or deactivated becomes.

Da die elektrische Versorgung nur eingeschränkt ist, muß mit der verfügbaren Leistung verantwortlich umgegangen werden. Einige Funktionen müssen garantiert werden. Es wird daher vorgeschlagen, die Funktionalität der Komponenten in Abhängigkeit folgender Parameter zu steuern:Because the electrical supply only limited is must of the available Performance are handled responsibly. Some functions have to be guaranteed become. It is therefore suggested the functionality of the components dependent on control the following parameters:

- ambient light: In low ambient light, a Vehicle lighting possible his.
- outside temperature: Dependent on the outside temperature becomes cooling or heating allowed. ABS must be possible at low temperatures.
- Incline / descent: functionality of the brake must be guaranteed become.
- Big distance to the next Settlement: High speeds must be possible.
- Near in a settlement: brakes and steering must be fully functional.
- Expected Intersection or curve: Brakes and steering must be able to be activated.
- road surface: ABS, ASR and the like Functions can to be required.

In der Umkehrung bedeutet dies:In reverse, this means:

- ambient light: The lighting of the vehicle can be restricted in strong ambient light.
- outside temperature: Heating and cooling can temporarily switched off for a long time or at moderate temperatures become. At higher Temperatures may the ABS function can be deactivated.
- Slope: At flat street can use the engine brake become.
- Big distance to the next Settlement: speed limits are only permitted before bends or on gradients.
- Near a settlement: The speed is severely limited.
- Expected Intersection or bend: The engine brake can be used on a straight road resorted become.

Die dargestellten Funktionen haben unterschiedliche Priorität.The functions shown have different priority.

Im folgenden werden beispielhafte Wertigkeit-Mengen-Funktionen verschiedener Energiesenken anhand von Figuren dargestellt.The following are exemplary Valence amount functions different energy sinks shown with the help of figures.

Die 13 zeigt die Wertigkeit-Mengen-Funktion des Vortriebs. Abhängig von der Fahrpedalstellung wird für jede Wertigkeit ein Fahrerwunsch in Form von Drehmoment/Leistung berechnet. Je weiter Letzteres durchgedrückt ist, desto höher ist auch die "Preisakzeptanz", also bis zu welcher Wertigkeit eine Leistung beansprucht werden soll.The 13 shows the value-quantity function of the tunneling. Depending on the accelerator pedal position, a driver request in the form of torque / power is calculated for each value. The further the latter is pushed through, the higher is the "price acceptance", up to which value a service should be claimed.

Die Wertigkeit der angebotenen mechanischen Leistung bestimmt sich aus dem Treibstoffverbrauch und den damit verbundenen Emissionen. Zu jeder Abgabemenge von Drehmoment oder Leistung wird eine Wertigkeit berechnet. Diese hat die folgenden Eigenschaften:The value of the offered mechanical Performance is determined from the fuel consumption and thus associated emissions. At any delivery amount of torque or Performance is valued. This has the following Characteristics:

- Maximum Dispensing quantity with maximum value,
- minimal Dispensing quantity with minimum value,
- value proportional to the amount of emissions (any conversion factor),
- value proportional to fuel consumption (any conversion factor) and
- value dependent the condition of the internal combustion engine.

Die 14 zeigt das Diagramm einer Komponente mit Stufenschalter. Solche Komponenten können Gebläse, die Sitzheizung oder eventuell auch Scheibenwischer sein. In Abhängigkeit der Stellung des Stufenschalters wird eine andere Wertigkeit-Mengen-Funktion an die Berechnungsvorrichtung übermittelt.The 14 shows the diagram of a component with tap changer. Such components can be blowers, the seat heating or possibly also wipers. Depending on the position of the tap changer, another valency-quantity function is transmitted to the calculation device.

15 zeigt ein Diagramm einer Komponente mit Relaisschalter. Ein Relaisschalter besitzt nur die zwei Zustände EIN und AUS. Die Komponenten schalten daher abwechselnd zwischen beiden Zuständen. Ein typisches Beispiel für solche Komponenten sind Heizelemente. 15 shows a diagram of a component with relay switch. A relay switch only has two states, ON and OFF. The components therefore alternate between the two states. A typical example of such components are heating elements.

Die Wertigkeit-Mengen-Funktion von pulsbreitenmodulierbaren Komponenten ist in 16 dargestellt. Bei solchen Komponenten ist eine kontinuierliche Veränderung der Aufnahmeleistung in Abhängigkeit der aktuellen Wertigkeit, d.h. dem Preis möglich.The valency-quantity function of pulse width modulatable components is in 16 shown. With such components, a continuous change in the input power depending on the current value, ie the price, is possible.

Die 17 zeigt das Verhalten periodischer Komponenten. Dies sind Komponenten, die in bestimmten Abständen aktiviert werden. Obwohl die Einschaltdauer fest vorgegeben ist, können die Abstände variieren. Beispiel dafür sind Heckscheibenwischer oder evtl. Infotainmentanwendungen.The 17 shows the behavior of periodic components. These are components that are activated at certain intervals. Although the duty cycle is fixed, the distances can vary. Examples of this are rear window wipers or possibly infotainment applications.

Eine weitere typisch vorkommende Komponente sind induktive Komponenten gemäß 18. Diese Komponenten, z.B. Fensterheber oder Stellmotoren, ziehen hohe Einschaltströme und werden außerdem oft gleichzeitig aktiviert, obwohl eine geringe Einschaltverzögerung von Fahrer nicht wahrgenommen werden würde. Solche Komponenten können von einem Steuergerät aus zeitversetzt angesteuert werden oder es können bei hohen Wertigkeiten verschiedene Reaktionszeiten auf Preisänderungen festgesetzt werden. Letzteres funktioniert dadurch, daß ein fester zeitlicher Abstand von Wertigkeits- bzw. Preisänderungen vorgegeben ist, oder daß jede Komponente zu Beginn der Bestromung eine neue Wertigkeit-Mengen-Funktion sendet.Another typically occurring component are inductive components according to 18 , These components, such as window regulators or servomotors, draw high inrush currents and are also often activated at the same time, although the driver would not notice a slight switch-on delay. Components of this type can be controlled with a time delay from a control unit, or different reaction times to price changes can be set for high values. The latter functions in that a fixed time interval between changes in value or price is specified, or in that each component sends a new value-quantity function at the beginning of the current supply.

Die Wertigkeit-Mengen-Funktion einer unterbrechungsfreien Komponente ist in 19 dargestellt. Ansich haben diese Komponenten mit konstanter Leistungsaufnahme keine hohe Priorität. Solange sie aber aktiv benutzt werden, soll eine Abschaltung oder die Aktivierung anderer Komponenten unterbunden werden. Beispiele für diese Komponenten sind Starter, eine APU, ein Telefon oder induktive Lasten. Unterbrechungsfreie Komponenten übermitteln unmittelbar nach ihrer Aktivierung eine sehr hohe Wertigkeit an die Berechnungsvorrichtung. Dadurch haben diese Komponenten Vorrang vor anderen Komponenten mittlerer Wertigkeit. Wenn die Komponenten nicht mehr ak tiv genutzt werden, reduziert sich die Wertigkeit wieder auf einen geringen Wert.The valence-quantity function of an uninterruptible component is in 19 shown. As such, these components with constant power consumption are not a high priority. As long as they are actively used, a shutdown or activation of other components should be prevented. Examples of these components are starters, an APU, a telephone or inductive loads. Uninterrupted components transmit a very high value to the calculation device immediately after their activation. This gives these components priority over other components of medium value. If the components are no longer used actively, the value is reduced to a low value.

Die 20 zeigt eine zweidimensionale Optimierung in einem elektrischen Bordnetz. Die Wertigkeit-Mengen-Funktion ist dabei abhängig von der benötigten elektrischen Spannung. In der 20 sind die tabellarischen Angaben für eine resistive Komponente (oben links), eine geregelte Komponente (oben Mitte), eine entladene Batterie (oben rechts) und einen geregelten Generator (unten links) gemacht. Nach der Summenbildung ergibt sich die rechts unten dargestellte Tabelle. Der Pfeil steht für die aktuelle Wertigkeit im System. Es ist zu erkennen, daß bei einer geringen Spannung von 14,0 V die aktuelle Wertigkeit geringer ist als bei einer höheren Spannung von 15,0 V.The 20 shows a two-dimensional optimization in an electrical system. The value-quantity function depends on the required electrical voltage. In the 20 the tabular information for a resistive component (top left), a regulated component (top center), a discharged battery (top right) and a regulated generator (bottom left) are made. After the totalization, the table shown at the bottom right is obtained. The arrow represents the current value in the system. It can be seen that with a low voltage of 14.0 V the current value is lower than with a higher voltage of 15.0 V.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird hier anhand eines beispielhaften Einsatzes in einem Kraftfahrzeug erläutert. Es kann jedoch auch in anderen Verkehrsmitteln, wie beispielsweise Flugzeugen, Schienenfahrzeugen oder Schiffen Anwendung finden.The method according to the invention is described here an exemplary use in a motor vehicle explained. It can also be used in other modes of transport, such as Aircraft, rail vehicles or ships are used.

Claims

Method of controlling energy distribution in a mode of transport with the steps: - Setting up value-quantity functions for energy sources, - Put up value-quantity functions for energy sinks, - transmission the value-quantity functions of the energy sources and the energy sinks to a computing device, - calculation of a current Value from the value-quantity functions and - transmission the current value of the energy sinks and sources, in which indicates the weight-quantity function with respect to an energy sink, how important it is to receive a certain service, the value-quantity function in terms of an energy source indicates how large a defined readiness to deliver a particular service and where the calculated Value a measure of the offer and the demand for performance within the means of transportation is considering the willingness to submit and the importance of receiving benefits.

A method according to claim 1, characterized in that the Valence amount functions the energy sinks are defined by the energy sinks concerned become.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the Value-quantity functions of the Energy sources defined by the energy source concerned become.

Method according to one of claims 2 or 3, characterized in that that the Energy sinks and sources depending on the value-quantity functions of environmental conditions.

Method according to one of claims 3 or 4, characterized in that that the Valence amount functions the energy sources and sinks can be influenced by a control device.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that valence-quantity function of a one first energy type generating energy source with respect to a second energy type from the value-quantity function in terms of the first type of energy and a conversion factor.

Method according to Claim 1, characterized in that the conversion factor results from the reciprocal of the efficiency, so that the following applies: W E1 = 1 / ηW E2 where W _{E1 is} the value with respect to the first type of energy, W _{E2 is} the value with the second type of energy and η is the efficiency of the energy conversion from the second type of energy to the first type of energy.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that a Fine control of the range of services by monitoring physical variables of the Distribution of energy within the means of transport and dependent control individual energy sources or conversion components.

Transportation with - energy sources, - energy sinks and - one Calculation device for controlling the energy distribution within of means of transport related to energy sources and -reduce connected is, characterized in that the energy sources and -sinks and the calculation device are set up to implement the method according to any one of claims 1 to 8.