Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Planung einer Betriebsstrategie für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb, wobei die Energiespeichervorrichtung während einer Nutzbremsung und an einer fahrzeugexternen Ladestation aufladbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb, wobei die Energiespeichervorrichtung während einer Nutzbremsung und an einer fahrzeugexternen Ladestation aufladbar ist, und ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb und mit einem Steuergerät.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf elektrisch antreibbare Fahrzeuge (Battery Electric Vehicle, BEV), insbesondere Nutzfahrzeuge, die einen Typ ll-A Test gemäß ‘Regelung Nr. 13 der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen (UNECE) — Einheitliche Vorschriften für die Typgenehmigung von Fahrzeugen der Klassen M, N, und 0 hinsichtlich der Bremsen [2016/194]' (ECE R 13) erfüllen müssen. Dabei ist ein Halten einer Geschwindigkeit von 30 km / h über eine 6 km lange Gefällestrecke mit 7 % Steigung ohne Einsatz der Reibbremsen gefordert.

Der Typ ll-A Test kann von BEVs erfüllt werden, wenn ein Ladezustand einer Batteriespeichervorrichtung des BEVs die Aufnahme der durch Rekuperation (Nutzbremsung) rückgewonnenen Energie erlaubt. Anderenfalls kann die Erfüllung des Typ ll-A Test nicht garantiert werden. Die Energiespeichervorrichtung hat durch eine Nutzbremsung eines elektrischen Antriebs aufladbar zu sein, insbesondere ohne dass die Gefahr besteht, die Energiespeichervorrichtung zu überladen und so zu schädigen. Daher sind für BEVs gesonderte Maßnahmen zu implementieren. Dabei sieht eine Option die Implementierung einer intelligenten Energiemanagement- Funktion vor, die prädiktiv arbeiten kann und den Ladezustand gegebenenfalls in einem geeigneten Bereich hält. Dafür kann es notwendig sein, dass die Energiespeichervorrichtung an einer fahrzeugexternen Ladestation nur bis zu einem bestimmbaren Ziel-Ladezustand geladen wird, wobei der Ziel-Ladezustand unterhalb einer Ladekapazität der Energiespeichervorrichtung liegt.

Das grundsätzliche Problem für eine derartige sogenannte prädiktive Lösung liegt darin, dass die zu erwartende Energiebilanz, also der Energieverbrauch durch Fahren unter Berücksichtigung der Energierückgewinnung durch Rekuperation, im Fahrzeug aufgrund der Rechenleistung einer Datenverarbeitungsvorrichtung des Fahrzeugs und der Verfügbarkeit von Daten nicht effektiv vorhersagbar ist. Auch eine beispielsweise eingegebene Route in ein Navigationssystem und die prädiktive Vorausberechnung eines Energieverbrauchs beim Fahren entlang der Route ist allein nicht zielführend, da das Folgen der Route jederzeit durch den Fahrer abgebrochen werden kann. Ferner kann bei einem prädiktiven Verfahren unberücksichtigt bleiben, dass sich die für eine potenzielle Energie des Fahrzeugs maßgebliche Fahrzeugmasse jederzeit während der Fahrt, also entlang einer Route, ändert, wenn das Fahrzeug be- und/oder entladen wird.

Daher wird im Stand der Technik zum Ermitteln eines Ziel-Ladezustands, auf den die Energiespeichervorrichtung an einem Ladepunkt zu laden ist, ein sogenanntes Worst-Case-Szenario betrachtet. Das Worst-Case-Szenario geht von Position der Ladestation, also einer durch die Ladestation bestimmten Position des Fahrzeugs, aus. Von der Position aus werden sämtliche mögliche beziehungsweise potentiell befahrbaren Routen ermittelt und entlang jeder der Routen wird ein auf die jeweilige Route bezogener erlaubter Ladezustand bestimmt, wobei sich der erlaubte Ladezustand unter Berücksichtigung einer Nutzbremsung bei einer Bergabfahrt entlang der jeweiligen Route ergibt. Das Worst-Case-Szenario ist das Szenario, bei dem am meisten und/oder gehäuft Energie durch Nutzbremsung rückgewonnen werden kann. Der erlaubte Ladezustand kann derart bestimmt werden, dass der erlaubte Ladezustand im Worst-Case-Szenario die Ladekapazität der Energiespeichervorrichtung während der Fahrt nicht übersteigt.

DE 10 2020 133 118 A1 offenbart ein solches prädiktives Verfahren zur Bereitstellung einer Speicherkapazitätsreserve in einer Traktionsbatterie für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, für eine bevorstehende Gefällefahrt. Das Verfahren umfasst ein Erkennen, ob ein elektrischer Ladevorgang der Traktionsbatterie mittels einer externen Ladequelle bevorsteht, und ein Bestimmen einer oder mehrerer möglicher Gefällestrecken für eine nach dem elektrischen Ladevorgang bevorstehende Gefällefahrt. Das Verfahren umfasst ferner ein Vorhersagen oder Abschätzen einer oder mehrerer Mengen an rekuperierter Energie, die durch das Kraftfahrzeug entlang jeweils einer der bestimmten Gefällestrecken rekuperiert werden, und ein Festlegen, z. B. ein Absenken, eines maximalen Batterieladezustands der Traktionsbatterie für den Ladevorgang mittels der externen Ladequelle in Abhängigkeit von der vorhergesagten Menge oder den vorhergesagten Mengen an rekuperierter Energie. Dabei kann unter den vorhergesagten Mengen an rekuperierter Energie die höchste Menge ausgewählt und der maximale Batterieladezustand in Abhängigkeit von der höchsten Menge festgelegt werden. Der maximale Batterieladezustand kann sich aus einer Speicherkapazität oder aus einem Sollwert für den maximalen Batterieladezustand der Traktionsbatterie abzüglich der ausgewählten höchsten Menge ergeben. Damit kann ein rekuperatives Dauerbremsen bei der bevorstehenden Gefällefahrt entlang jeder der bestimmten Gefällestrecken gewährleistet werden, ohne die Traktionsbatterie zu überladen und den Einsatz von Bremswiderständen zu vermeiden. So kann der festgelegte maximale Batterieladezustand der geringste unter den möglichen maximalen Batterieladezuständen der möglichen Gefällestrecken sein. Es wird damit der maximale Batterieladezustand ausgewählt, der die größte Speicherkapazitätsreserve der Traktionsbatterie bereitstellt, um ein Überladen der Traktionsbatterie zu vermeiden, unabhängig davon, welche der möglichen Gefällestrecken der Fahrer letztendlich für die Weiterfahrt wählt.

Die an dem Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 102022 108 592.9 beschreibt ein Verfahren für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb, wobei die Energiespeichervorrichtung während einer Nutzbremsung aufladbar ist und die Energiespeichervorrichtung an einer fahrzeugexternen Ladestation aufladbar ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ermitteln eines Ladestatus, wobei der Ladestatus die Information umfasst, ob die Energiespeichervorrichtung durch die fahrzeugexterne Ladestation geladen wird; Erfassen, in Abhängigkeit von dem Ladestatus, von einer das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, betreffender Fahrzeuginformation und einer die Position des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, betreffender Positionsinformation; Übermitteln der Fahrzeuginformation und der Positionsinformation an einen fahrzeugexternen Server; und Empfangen eines Ziel-Ladezustands von dem fahrzeugexternen Server.

Ferner ist in DE 102022 108 592.9 beschrieben, eine geplante Route gewichtet oder absolut in die Worst-Case Betrachtung der möglichen Routen einfließen zu lassen.

Die Verwendung des elektrischen Antriebs zur Nutzbremsung dient jedoch nicht allein dem effizienten Betrieb des Fahrzeugs, sondern ist Bestandteil eines Sicherheitssystems zum sicheren Betreiben des Fahrzeugs. Die Betrachtung einer geplanten Route beim Bestimmen eines erlaubten Ladezustands könnte jedoch beispielsweise aufgrund gesetzlicher Vorgaben nicht zulässig sein, da die Betriebsführung des Fahrzeugs keinen Einfluss auf die Funktionsweise eines Sicherheitssystems haben darf.

Mit anderen Worten soll ein prädiktives Lademanagement zur Sicherstellung der Dauerleistungsperformance des elektrischen Antriebs über das Management der maximalen Aufladung an einer Ladestation auf Basis von Worst-Case Routen und deren Vorausberechnetem Ladeverlauf nicht die tatsächliche Route (oder weiter gefasst „Betriebsstrategie“) des Fahrzeugs derart berücksichtigen, dass am Punkt der Ladung, also an der Ladestation, eine Route die zur Überschreitung des Ladezustands führen würde ausgeschlossen wird, da sie nicht geplant ist.

Dies kann jedoch insbesondere zu einer erheblichen Beschränkung des erlaubten Ladezustands führen, obwohl die Worst-Case-Route möglicherweise nicht befahren wird und/oder praktisch irrelevant ist. Die Beschränkung kann einen Einfluss auf eine Betriebsstrategie des Fahrzeugs, eine Reichweite des Fahrzeugs, eine Routenplanung und/oder eine Zufriedenheit eines Nutzers und/oder Betreibers des Fahrzeugs haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern und eine verbesserte Ermittlung eines Ziel-Ladezustands zu ermöglichen, um eine effektivere Planung der Betriebsstrategie zu erzielen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Planung einer Betriebsstrategie für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb, wobei die Energiespeichervorrichtung während einer Nutzbremsung und an einer fahrzeugexternen Ladestation aufladbar ist, bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren die Schritte auf: Bestimmen einer Position entlang einer durch das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, befahrbaren Route mit einer Ladestation; Ermitteln eines ersten erlaubten Ladezustands zum Laden der Energiespeichervorrichtung an der Ladestation zum Befahren der Route und eines zweiten erlaubten Ladezustands zum Laden der Energiespeichervorrichtung an der Ladestation zum Befahren einer von der ersten Ladestation aus befahrbaren Worst- Case-Route; Ermitteln einer Limitierung des ersten erlaubten Ladezustands bei einem Befahren der Route, wobei die Limitierung auf dem zweiten erlaubten Ladezustand basiert; und Planung der Betriebsstrategie unter Berücksichtigung der Limitierung.

Das elektrisch antreibbare Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Die Energiespeichervorrichtung und der elektrische Antrieb sind derart eingerichtet, dass die Energiespeichervorrichtung einen elektrischen Strom für den elektrischen Antrieb bereitstellt, um das Fahrzeug anzutreiben. Der elektrische Antrieb ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug durch eine Nutzbremsung zu verzögern, wobei bei einer Verzögerung des Fahrzeugs Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird. Der elektrische Antrieb und die Energiespeichervorrichtung sind dazu eingerichtet, die durch die Nutzbremsung umgewandelte Energie in der Energiespeichervorrichtung zu speichern.

Die Energiespeichervorrichtung ist durch die fahrzeugexterne Ladestation aufladbar. Die fahrzeugexterne Ladestation und das Fahrzeug weisen jeweils eine entsprechende Schnittstelle auf, um das Fahrzeug bzw. dessen Energiespeichervorrichtung zum Laden der Energiespeichervorrichtung an die fahrzeugexterne Ladestation anzuschließen. Die fahrzeugexterne Ladestation und das Fahrzeug sind dazu eingerichtet, die Energiespeichervorrichtung auf einen erlaubten Ladezustand aufzuladen. Der erlaubte Ladezustand kann beispielsweise durch einen Anteil einer maximalen Ladekapazität der Energiespeichervorrichtung angegeben werden. Die Differenz aus maximalem Ladezustand und Ziel- Ladezustand wird als Puffer bezeichnet.

Die Position und die Ladestation sind entlang der Route angeordnet. Die Ladestation ist von dem Fahrzeug von der Position aus anfahrbar. Der erste erlaubte Ladezustand charakterisiert den Ladezustand, auf den das Fahrzeug an der Ladestation aufgeladen werden könnte, wenn das Fahrzeug zum Befahren der Route ohne Betrachtung der Worst-Case-Route geladen werden würde, und ohne dass der Ladezustand beim Rekuperieren entlang der Route die Ladekapazität übersteigt. Der zweite erlaubte Ladezustand charakterisiert den Ladezustand, auf den das Fahrzeug an der Ladestation aufzuladen ist, damit sichergestellt ist, dass der erlaubte Ladezustand im Worst-Case-Szenario, also beim Befahren der Worst-Case-Route, die Ladekapazität der Energiespeichervorrichtung nicht übersteigt. Dabei ist die Worst-Case-Route die Route, die beim Befahren von der Ladestation aus zu einem durch Rekuperation herbeigeführten maximalen Ladezustand führt.

Es wurde erkannt, dass der erste erlaubte Ladezustand durch das Worst-Case- Szenario, also den zweiten erlaubten Ladezustand, limitiert werden muss, um Anforderungen an Sicherheit zu erfüllen. Die Limitierung des ersten Ladezustands durch den zweiten Ladezustand charakterisiert somit die Notwendigkeit den ersten erlaubten Ladezustand wegen einer Betrachtung des Worst-Case-Szenario an der Ladestation zu reduzieren. Damit kann die Limitierung auf eine bestimmte Ladestation bezogen sein.

Ferner wurde erkannt, dass diese Limitierung bei einer Planung der Betriebsstrategie zu berücksichtigen ist, um ein zuverlässiges und sicheres Betreiben des Fahrzeugs zu ermöglichen und gleichzeitig bei der Planung der Betriebsstrategie einen negativen Einfluss der Limitierung auf die Betriebsstrategie des Fahrzeugs zu minimieren.

Vorteilhaft weist das Verfahren auf: Bestimmen einer Mehrzahl von Routen zwischen der Position und einem gemeinsamen Zielpunkt der Routen, wobei entlang mehrerer der Routen jeweils eine Ladestation angeordnet ist. Mit anderen Worten sind durch die Position ein Start und durch den Zielpunkt ein Ziel gegeben, wobei der Start und das Ziel für die mehreren Routen gleich ist. Durch das Bestimmen der Mehrzahl der Routen kann die Planung der Betriebsstrategie mehr als nur eine mögliche Route umfassen und so einen vergrößerten Raum an Möglichkeiten zum Planen der Betriebsstrategie eröffnen. Da entlang mehrerer der Route eine Ladestation angeordnet ist, können das Ermitteln des ersten erlaubten Ladezustands und des zweiten erlaubten Ladezustands, das Ermitteln der Limitierung und die Planung der Betriebsstrategie unter Berücksichtigung der Limitierung für jede der Routen durchgeführt werden. Zusätzlich ist es möglich, dass entlang einer oder mehrerer der Routen eine Mehrzahl von Ladestationen angeordnet ist.

Vorteilhaft ist entlang der Route eine Mehrzahl von Ladestationen angeordnet und für mehrere der Ladestationen wird das Ermitteln der Limitierung durchgeführt. Damit kann ein vergrößerter Raum an Möglichkeiten zum Planen der Betriebsstrategie bereitgestellt werden. Da mehrere Ladestationen entlang der Route angeordnet sind, können das Ermitteln des ersten erlaubten Ladezustands und des zweiten erlaubten Ladezustands, das Ermitteln der Limitierung und die Planung der Betriebsstrategie unter Berücksichtigung der Limitierung für jede der Ladestationen durchgeführt werden.

Vorteilhaft wird die Position derart bestimmt, dass die Position eine Position des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, ist. Damit ist es möglich, dass die Planung der Betriebsstrategie on-line, also während einer Fahrt des Fahrzeugs durchgeführt wird, wobei die aktuelle Position des Fahrzeugs betrachtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist die Position eine Position der Ladestation. Damit kann Planung der Betriebsstrategie vorausschauend erfolgen, da eine potentielle Limitierung bereits vor einem Erreichen der Ladestation durch das Nutzfahrzeug ermittelt werden kann.

Vorteilhaft umfasst die Limitierung eine Differenz zwischen dem ersten erlaubten Ladezustand und dem zweiten erlaubten Ladezustand. Damit kann die Limitierung effektiv quantifiziert werden. Anhand der Differenz kann die Limitierung anschaulich ausgegeben und/oder effektiv zur Planung weiterverarbeitet werden.

Vorteilhaft weist das Verfahren auf: Veranlassen einer Ausgabe der Limitierung an einen Nutzer und/oder Fahrer des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs und/oder an ein Flottenmanagementsystem. Insbesondere durch die Ausgabe an den Nutzer und/oder Fahrer kann eine on-line Information erfolgen. Insbesondere durch die Ausgabe an das Flottenmanagementsystem kann die Limitierung bei einer Planung eines Betreibens einer Flotte von Fahrzeugen umfassend berücksichtigt werden.

Vorteilhaft umfasst die Planung der Betriebsstrategie eine Routenplanung, eine Planung des Ladens der Energiespeichervorrichtung an der Ladestation und/oder eine Planung einer Nutzlast. Dabei wurde erkannt, dass die Limitierung bei der Planung einer Route, des Ladens und/oder der Nutzlast, also der Be- und Entladung des Fahrzeugs, einen Einfluss haben kann. Beispielsweise können Routen vermieden und/oder weniger gewichtet in die Routenplanung einfließen, wenn eine vergleichsweise große Limitierung erfolgen müsste, währen eine Route ohne und/oder mit einer vergleichsweise geringen Limitierung bevorzugt werden kann.

Vorteilhaft wird die Planung der Betriebsstrategie unter Berücksichtigung einer Gesamtreichweite, einer Lenkzeit und/oder von Ladekosten durchgeführt. Dabei wurde erkannt, dass die Limitierung einen Einfluss auf die Gesamtreichweite, die Lenkzeit und/oder die Ladekosten haben kann. Beispielsweise kann es für eine Summer der Ladekosten vorteilhaft sein, zunächst eine vergleichsweise große Limitierung bei vergleichsweise hohen Ladekosten an einer ersten Ladestation hinzunehmen, um an einer entlang der Route folgenden zweiten Ladestation eine vergleichsweise geringe Limitierung bei vergleichsweise geringen Ladekosten wahrnehmen zu können.

Vorteilhaft weist das Verfahren auf: Ermitteln eines Vorschlags zum Laden der Energiespeichervorrichtung an einer zweiten Ladestation. Dabei kann die zweite Ladestation entlang der Route und/oder entlang einer Alternativroute angeordnet sein. Es wurde erkannt, dass es effizienter sein kann, die Energiespeichervorrichtung an der zweiten Ladestation zu laden als an der ursprünglich angedachten Ladestation. Der Vorschlag kann auf Basis einer auf die zweiten Ladestation bezogenen zweiten Limitierung erfolgen, wobei die zweite Limitierung kleiner sein kann als die Limitierung an der ersten Ladestation. Alternativ kann die zweite Limitierung auch gleich oder größer als die Limitierung an der ersten Ladestation sein. Damit kann berücksichtigt werden, dass Energie beim Fahren zwischen der ersten Ladestation und der zweiten Ladestation verbraucht wird und dabei ein Szenario möglich ist, gemäß dem an der zweiten Ladestation mehr geladen werden kann als der ersten Ladestation, obwohl an der zweiten Ladestation die zweite Limitierung sogar größer sein kann als die Limitierung an der ersten Ladestation. Damit kann berücksichtigt werden, dass für das Befahren des Teilstücks einer Route zwischen der ersten Ladestation und der zweiten Ladestation zusätzlich verbrauchte Energie nachzuladen ist.

Vorteilhaft erfolgt die Planung der Betriebsstrategie unter Berücksichtigung einer die Limitierung und/oder einer anhand der Limitierung festgestellten Reichweitenverminderung betreffenden Schwellwertbedingung erfolgt. Dabei wurde erkannt, dass nicht jede Limitierung und/oder Reichweitenverminderung einen wesentlichen Einfluss auf die Planung hat. Beispielsweise kann die Limitierung und/oder Reichweitenverminderung bei der Planung außer Acht bleiben, wenn die Limitierung und/oder Reichweitenverminderung unterhalb eines die Schwellwertbedingung definierenden Schwellwerts liegt. Anderenfalls, wenn die die Limitierung und/oder Reichweitenverminderung oberhalb des Schwellwerts liegt, wird die Limitierung und/oder Reichweitenverminderung bei der Planung der Betriebsstrategie berücksichtigt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder ein computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium umfassen Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung und/oder Schritte davon durchzuführen. Optional umfasst das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb bereitgestellt, wobei die Energiespeichervorrichtung während einer Nutzbremsung aufladbar ist und die Energiespeichervorrichtung an einer fahrzeugexternen Ladestation aufladbar ist. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Optional ist das Steuergerät dazu eingerichtet, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Energiespeichervorrichtung und einem zur Nutzbremsung fähigen elektrischen Antrieb und mit dem oben beschriebenen Steuergerät bereitgestellt. Dabei ist die Energiespeichervorrichtung während einer Nutzbremsung aufladbar und die Energiespeichervorrichtung ist an einer fahrzeugexternen Ladestation aufladbar. Optional ist das Steuergerät des Fahrzeugs und/oder das Fahrzeug dazu eingerichtet, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine exemplarische Ladezustandskurven einer Energiespeichervorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs; und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Szenario;

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei sind optionale Schritte des Verfahrens 1 mit einer Box mit einer gestrichenen Linie dargestellt.

Das Verfahren 1 ist ein Verfahren 1 zur Planung einer Betriebsstrategie für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug 100a, insbesondere Nutzfahrzeug 100b, mit einer Energiespeichervorrichtung 20 und einem zur Nutzbremsung NB fähigen elektrischen Antrieb 21 , wobei die Energiespeichervorrichtung 20 während einer Nutzbremsung NB und an einer fahrzeugexternen Ladestation 200 aufladbar ist. Das Fahrzeug 100a, insbesondere Nutzfahrzeug 100b, wird im Folgenden als Fahrzeug 100a, 100b bezeichnet. Ein derartiges Fahrzeug 100a, 100b ist mit Bezug zu Figuren 2 bis 4 beschrieben.

Das Verfahren 1 gemäß Figur 1 weist auf: Bestimmen S10 einer Position 112 entlang einer durch das Fahrzeug 100a, 100b befahrbaren Route 121 mit einer Ladestation 200. Dabei ist es, je nach Route möglich, dass entlang der Route 121 eine Mehrzahl von Ladestationen 200 angeordnet ist.

Die Position 112 wird derart bestimmt, dass die Position 112 eine Position 112' des Fahrzeugs 100a, 100b ist und/oder die Position 112 eine Position 112“ der Ladestation 200 ist. Die Position 112' des Fahrzeugs 100a, 100b ist die Geoposition des Fahrzeugs 100a, 100b. Die Position 112' des Fahrzeugs 100a, 100b kann anhand eines GPS-Systems erfasst und/oder anhand eines drahtlosen Netzwerks ermittelt werden. Die Position 112“ der Ladestation 200 kann beispielsweise anhand eines Kartenmaterials ermittelt werden, wobei in dem Kartenmaterial Ladestationen 200 verzeichnet sind.

Es erfolgt ein Bestimmen S11 einer Mehrzahl von Routen 121 zwischen der Position 112 und einem gemeinsamen Zielpunkt 122 der Routen 121 , wobei entlang mehrerer der Routen 121 jeweils eine Ladestation 200 angeordnet ist. Der Zielpunkt 122 kann dabei der Zielpunkt 122 einer ursprüngliche geplanten Route 121 sein und/oder durch eine Eingabe ermittelt werden. Dabei wird die Mehrzahl der Routen 121 beispielsweise anhand eines Korridors um die ursprüngliche geplanten Route 121 ermittelt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Mehrzahl der Routen 121 anhand eines von der Position 112 ausgehendes Kreissektors und/oder eines von dem Zielpunkt ausgehendes Kreissektors zu ermitteln.

Es erfolgt ein Ermitteln S20 eines ersten erlaubten Ladezustands 114 zum Laden der Energiespeichervorrichtung 20 an der Ladestation 200 zum Befahren der Route 121 und eines zweiten erlaubten Ladezustands 115 zum Laden der Energiespeichervorrichtung 20 an der Ladestation 200 zum Befahren einer von der ersten Ladestation 200 aus befahrbaren Worst-Case-Route 125. Dabei wird der erste erlaubte Ladezustand 114 mit Hinblick auf das Befahren der Route 121 als solche von der Ladestation 200 aus ermittelt, also isoliert von einer Betrachtung eines anderen Szenarios, insbesondere eines Worst-Case-Szenarios (siehe auch Figur 4). Beim Ermitteln des ersten erlaubten Ladezustands 114 wird die Route 121 mit Hinblick auf zu verbrauchende und zu rekuperierende Energie beim Befahren der Route 121 untersucht. Der erste erlaubte Ladezustand 114 wird dabei derart ermittelt, dass ein Ladezustand SoC der Energiespeichervorrichtung 20 bei einer Rekuperation beim Befahren der Route 121 eine Ladekapazität 26 der Energiespeichervorrichtung 20 nicht übersteigt. Der zweite erlaubte Ladezustand 115 wird ermittelt, in dem von der Ladestation 200 aus sämtliche mögliche beziehungsweise potentiell befahrbaren Routen ermittelt und entlang jeder der Routen ein auf die jeweilige Route bezogener erlaubter Ladezustand bestimmt wird, wobei sich der erlaubte Ladezustand unter Berücksichtigung einer oder mehrerer Nutzbremsungen bei einer Bergabfahrt entlang der jeweiligen Route ergibt. Dabei ist das Worst-Case-Szenario das Szenario, bei dem am meisten und/oder gehäuft Energie durch Nutzbremsung rückgewonnen werden kann. Der zweite erlaubte Ladezustand 115 wird dabei derart bestimmt, dass der zweite erlaubte Ladezustand im Worst-Case-Szenario die Ladekapazität der Energiespeichervorrichtung nicht übersteigt.

Es erfolgt ein Ermitteln S30 einer Limitierung 116 des ersten erlaubten Ladezustands 114 bei einem Befahren der Route 121 , wobei die Limitierung 116 auf dem zweiten erlaubten Ladezustand 115 basiert. Die Limitierung 116 umfasst eine Differenz zwischen dem ersten erlaubten Ladezustand 114 und dem zweiten erlaubten Ladezustand 115. Dabei kann das Ermitteln S30 der Limitierung 116 für mehrere der Ladestationen 200 durchgeführt werden, sofern mehrere Ladestationen 200 entlang der Route 121 und/oder entlang der Mehrzahl der Routen 121 angeordnet sind.

Es erfolgt eine Planung S40 der Betriebsstrategie unter Berücksichtigung der Limitierung 116.

Die Planung S40 der Betriebsstrategie umfasst dabei eine Routenplanung, eine Planung des Ladens der Energiespeichervorrichtung 20 an der Ladestation 200 und/oder eine Planung einer Nutzlast. Die Routenplanung umfasst die Planung der Route 121 beziehungsweise Strecke, die von dem Fahrzeug 100a, 100b zu einem Zielpunkt 122 zu befahren ist. Die Planung des Ladens der Energiespeichervorrichtung 20 umfasst wieviel Energie an welcher Ladestation 200 geladen werden soll. Die Planung der Nutzlast umfasst, wieviel Last und/oder Waren an welchem Ort und/oder wann be- und/oder entladen werden soll. Die Planung S40 der Betriebsstrategie erfolgt unter Berücksichtigung einer Gesamtreichweite, einer Lenkzeit und/oder von Ladekosten.

Die Planung S40 der Betriebsstrategie erfolgt unter Berücksichtigung einer die Limitierung 116 und/oder einer anhand der Limitierung 116 festgestellten Reichweitenverminderung betreffenden Schwellwertbedingung. Beispielsweise kann die Schwellwertbedingung einen Schwellwert für die Limitierung 116 von 5 % bezogen auf die Ladekapazität 26 und/oder für die Reichweitenverminderung von 20 km umfassen. Unterhalb des Schwellwerts kann die Planung S40 der Betriebsstrategie derart erfolgen, als ob keine Limitierung 116 auftreten würde. Anderenfalls, also oberhalb des Schwellwerts, kann die Planung S40 der Betriebsstrategie unter expliziter Berücksichtigung der Limitierung 116 erfolgen.

Es erfolgt ein Veranlassen S50 einer Ausgabe der Limitierung 116 an einen Nutzer und/oder Fahrer des Fahrzeugs 100a, insbesondere Nutzfahrzeugs 100b und/oder an ein Flottenmanagementsystem 301 .

Es erfolgt ein Ermitteln S60 eines Vorschlags 126 zum Laden der Energiespeichervorrichtung 20 an einer zweiten Ladestation 201 . Dabei kann die zweite Ladestation 201 entlang der Route 121 angeordnet sein und/oder entlang einer alternativen Route, die von der Mehrzahl der Routen 121 umfasst ist.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs 100a, insbesondere Nutzfahrzeugs 100b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Das Fahrzeug 100a, 100b ist vorzugsweise ein Landfahrzeug. Das Fahrzeug 100a, 100b ist dazu eingerichtet, dass mit Bezug zu Figur 1 beschriebene Verfahren 1 durchzuführen.

Das Fahrzeug 100a, 100b gemäß Figur 2 umfasst eine Zugmaschine 101 und einen Anhänger 102. Das Fahrzeug 100a, 100b bzw. die Zugmaschine 101 des Fahrzeugs 100a, 100b umfasst eine Energiespeichervorrichtung 20 und einen zur Nutzbremsung NB fähigen elektrischen Antrieb 21. Die Energiespeichervorrichtung 20 ist während einer Nutzbremsung NB aufladbar und die Energiespeichervorrichtung 20 ist an der fahrzeugexternen Ladestation 200 aufladbar (siehe Figur 4). Die Energiespeichervorrichtung 20 ist ein Akkumulator beziehungsweise eine wiederaufladbare Batterie. Die Energiespeichervorrichtung 20 weist einen Ladezustand SoC auf, der die Menge der von der Energiespeichervorrichtung 20 in elektrische Energie umwandelbare Energie angibt. Der Ladezustand SoC ist durch die Energiespeichervorrichtung 20, insbesondere durch eine Ladekapazität 26 der Energiespeichervorrichtung 20 beschränkt. Die Ladekapazität 26 gibt dabei den maximal möglichen Ladezustand SoC an. Die fahrzeugexterne Ladestation 200 ist dazu eingerichtet, die Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs 100a, 100b gemäß einer Ladeanfrage zu laden.

In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform umfassen die Zugmaschine 101 und der Anhänger 102 jeweils ein Steuergerät 14 mit einer Fahrzeugschnittstelle 15, einer Datenverarbeitungsvorrichtung 16 und einer Kommunikationsschnittstelle 17.

Die Fahrzeugschnittstelle 15 ist dazu eingerichtet, Fahrzeuginformationen bezüglich des Fahrzeugs 100a, 100b, also entsprechend der Zugmaschine 101 beziehungsweise des Anhängers 102 zu ermitteln bzw. zu erfassen. Mit den Fahrzeugschnittstellen 15 kann eine fahrzeuginterne Kommunikationsverbindung 123 zwischen der Zugmaschine 101 und dem Anhänger 102 hergestellt werden. Genauer wird die Kommunikationsverbindung 123 zwischen der Fahrzeugschnittstelle 15 der Zugmaschine 101 und der Fahrzeugschnittstelle 15 des Anhängers 102 hergestellt. Damit kann eine den Anhänger 102 betreffende Fahrzeuginformation von dem Anhänger 102 an die Zugmaschine 101 übertragen werden.

Die Datenverarbeitungsvorrichtung 16 ist dazu eingerichtet, Daten zu verarbeiten und/oder zu speichern. Dafür weist die Datenverarbeitungsvorrichtung einen nichtgezeigten Speicher und einen nicht-gezeigten Prozessor auf. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 16 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere der mit Bezug zu Figur 1 beschriebenen Schritte des Verfahrens 1 durchzuführen.

Die Kommunikationsschnittstellen 17 sind jeweils Mobilfunkschnittstellen 17a, beispielsweise Schnittstellen zur Kommunikation in einem GSM- (3G-), LTE- (4G-) und/oder 5G-Netzwerk. Die Kommunikationsschnittstellen 17 sind jeweils dazu eingerichtet, mit einem fahrzeugexternen Server 300 und/oder einem Flottenmanagementsystem 301 zu kommunizieren. Damit kann das Fahrzeug 100a, 100b Informationen bzw. Daten an den fahrzeugexternen Server 300 und/oder ein Flottenmanagementsystem 301 übermitteln und von dem fahrzeugexternen Server 300 und/oder dem Flottenmanagementsystem 301 empfangen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug 100a, 100b an einer durch ein Kreuz illustrierten Position angeordnet und das Fahrzeug 100a, 100b sendet die Position 112 an den Server 300. Der Server 300 kann beispielsweise das mit Bezug zu Figur 1 beschriebene Bestimmen S11 der Mehrzahl von Routen, das Ermitteln S20 des ersten erlaubten Ladezustands 114 und des zweiten erlaubten Ladezustands 115, das Ermitteln S30 der Limitierung 116, die Planung S40 der Betriebsstrategie, das Veranlassen S50 der Ausgabe und/oder das Ermitteln S60 des Vorschlags 126 durchführen. Der Server 300 übermittelt die Limitierung 116 zum Veranlassen S50 der Ausgabe der Limitierung 116 an das Fahrzeug 100a, 100b und an das Flottenmanagementsystem 301 . Der Server 300 übermittelt den Vorschlag 126 an das Fahrzeug 100a, 100b. Dabei kann ausgenutzt werden, dass der Server 300 beziehungsweise die Cloud eine höhere Rechenleistung als die Datenverarbeitungsvorrichtung 16 des Fahrzeugs 100a, 100b und/oder umfassendere Daten zum Durchführen der Verfahrensschritte als das Fahrzeug 100a, 100b aufweist.

In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) umfasst der Server 300 das Flottenmanagementsystem 301 oder umgekehrt. Dabei ist das Übermitteln der Limitierung 116 an das Flottenmanagementsystem 301 entbehrlich.

In einer anderen Ausführungsform (nicht gezeigt) ist das Steuergerät 14 und/oder die Datenverarbeitungsvorrichtung 16 dazu eingerichtet, das Bestimmen S11 der Mehrzahl von Routen, das Ermitteln S20 des ersten erlaubten Ladezustands 114 und des zweiten erlaubten Ladezustands 115, das Ermitteln S30 der Limitierung 116, die Planung S40 der Betriebsstrategie, das Veranlassen S50 der Ausgabe und/oder das Ermitteln S60 des Vorschlags 126 durchführen. Dann kann die gezeigte Kommunikation mit dem Server 300 entbehrlich sein.

Figur 3 zeigt eine Ladezustandskurve 500 einer Energiespeichervorrichtung 20 eines Fahrzeugs 100a, insbesondere Nutzfahrzeugs 100b. Ein derartiges Fahrzeug 100a, 100b ist mit Bezug zu Figur 2 beschrieben. Die Ladezustandskurve 500 gemäß Figur 3 zeigt den Ladezustand SoC der Energiespeichervorrichtung 20 in Abhängigkeit von der Zeit bzw. der Strecke, die das Fahrzeug 100a, 100b fährt. Beim Fahren wird die in der Energiespeichervorrichtung 20 gespeicherte Energie durch den elektrischen Antrieb 21 in kinetische Energie des Fahrzeugs 100a, 100b umgewandelt. Damit sinkt der Ladezustand SoC in Abhängigkeit von der Zeit bzw. der Strecke. Energie kann durch Rekuperation bzw. durch Nutzbremsung NB durch den elektrischen Antrieb 21 umgewandelt und der Energiespeichervorrichtung 20 zugeführt werden. Dadurch kann der Ladezustand SoC der Energiespeichervorrichtung 20 steigen. Die Ladekapazität 26 der Energiespeichervorrichtung 20 ist durch eine horizontale gepunktete Linie angedeutet.

Die Ladezustandskurve 500 umfasst zwei Optionen Optionl , Option2. Die erste Option Optionl ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt und würde dazu führen, dass der Ladezustand SoC die Ladekapazität 26 der Energiespeichervorrichtung 20 übersteigt. Die zweite Option Option2 ist mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und erlaubt einen effizienten und sicheren Betrieb des Fahrzeugs 100a, 100b. Der fahrzeugexterne Server 300 kann mit einem Disponenten über ein Flottenmanagementsystem 301 in Verbindung stehen und dem Disponenten über das Flottenmanagementsystem 301 die beiden Optionen Optionl und Option2 übermitteln. Der Disponent kann über das Flottenmanagementsystem 301 die zweite Option Option2 wählen, wobei der fahrzeugexterne Server 300 daraufhin einen entsprechenden erlaubten Ladezustand 114, einen entsprechenden Routenvorschlag und/oder einen Beladungsvorschlag zum Anpassen der Nutzlast an das Fahrzeug 100a, 100b übermittelt.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100a, insbesondere Nutzfahrzeugs 100b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem Szenario 600.

Das Szenario 600 zeigt das mit Bezug zu Figuren 2 und 3 beschriebene Fahrzeug 100a, 100b und ein das Szenario 600 definierendes Streckenprofil, also eine Auftragung einer Höhe gegen eine Strecke. Das Szenario 600 illustriert somit eine Route 121 entlang einer Steigung beziehungsweise eines Gefälles. Entlang der mit Pfeilen mit je einer durchgezogenen Linie dargestellten Route 121 ist an einer Position 112' des Fahrzeugs 100a, 100b das Fahrzeug 100a, 100b angeordnet. Die Route 121 endet an einem Zielpunkt 122 der Route 121. Entlang der Route 121 sind eine Ladestation 200 und eine zweite Ladestation 201 angeordnet. Die Ladestation 200 ist an einer Position 112“ der Ladestation 200 angeordnet. Jede der fahrzeugexternen Ladestation 200, 201 kann hierfür beispielsweise eine stationäre oder mobile Ladesäule sein.

Das Szenario 600 illustriert eine Worst-Case-Route 125. Die Worst-Case-Route 125 stimmt an der Position 112‘ des Fahrzeugs 100a, 100b bis zu der Position 112“ der Ladestation 200 mit der Route 121 überein. Da jedoch der Zielpunkt 122 oberhalb der Ladestation 200 angeordnet ist und das Szenario 600 ausgehend von der Position 112“ der Ladestation 200 ein Gefälle aufweist, entspricht die Route 121 nicht der Worst-Case-Route 125. Die Worst-Case-Route 125 umfasst stattdessen ein Befahren des Gefälles, also in dem Fall ein Zurückfahren zu der Position 112' des Fahrzeugs 100a, 100b, wobei die Position 112' des Fahrzeugs 100a, 100b unterhalb der Ladestation 200 angeordnet ist. In dem Worst-Case-Szenario, also beim Befahren der Worst-Case-Route 125 ist die Menge an rekuperierter Energie maximal. Das Worst-Case-Szenario wird jedoch typischerweise nicht befahren.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):

1 Verfahren zur Planung einer Betnebsstrategie

14 Steuergerät

15 Fahrzeugschnittstelle

16 Datenverarbeitungsvorrichtung

17 Kommunikationsschnittstelle

17a Mobilfunkschnittstelle

20 Energiespeichervorrichtung

21 elektrischer Antrieb

26 Ladekapazität

100a elektrisch antreibbares Fahrzeug

100b elektrisch antreibbares Nutzfahrzeug

101 Zugmaschine

102 Anhänger

110 Ladestatus

111 Fahrzeuginformation

112 Position

112‘ Position eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug

112“ Position einer Ladestation

114 erster erlaubter Ladezustand

115 zweiter erlaubter Ladezustand

116 Limitierung

121 Route

122 Zielpunkt

123 fahrzeuginterne Kommunikationsverbindung

125 Worst-Case-Route

126 Vorschlag

200 Ladestation 201 zweite Ladestation

300 fahrzeugexterner Server

301 Flottenmanagementsystem

500 Ladezustandskurve

600 Szenario

NB Nutzbremsung

SoC Ladezustand

510 Bestimmen einer Position

511 Bestimmen einer Mehrzahl von Routen

S20 Ermitteln eines ersten erlaubten Ladezustands und eines zweiten erlaubten Ladezustands

S30 Ermitteln einer Limitierung

S40 Planung

S50 Veranlassen einer Ausgabe

S60 Ermitteln eines Vorschlags