DE102005008150B4

DE102005008150B4 - Anzeigevorrichtung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102005008150B4
Application number: DE102005008150.9A
Authority: DE
Inventors: Lixin Situ; Joseph Valascho; Venkateswa Sankaran
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: GB2411873B; GB2411873A; GB0504191D0; JP2005255158A; US7091839B2; DE102005008150A1; US20050200463A1; JP4440145B2

Abstract

Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweist, wobei die Anzeigevorrichtung einen Drehzahlmesser (62) zum Anzeigen der Motorumdrehungszahl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung einen Nur-Elektro-Anzeiger (80) zum Anzeigen, ob das Fahrzeug in einem Nur-Elektro-Modus betrieben wird, aufweist, wobei dieser Nur-Elektro-Anzeiger (80) als in den Drehzahlmesser (62) integriertes Teil ausgebildet ist, und wobei ferner eine Zeigernadel (96) vorhanden ist, um auf Skalenwerte des Drehzahlmessers (62) zum Anzeigen der Motordrehzahl zu zeigen, und um auf den Nur-Elektro-Anzeiger (80) zum Anzeigen eines Betriebs in dem Nur-Elektro-Modus zu zeigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Anzeigevorrichtungen zur Verwendung in Hybrid-Elektrofahrzeugen, welche einen Verbrennungsmotor und wenigstens einen Elektro-Fahrmotor aufweisen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Hybrid-Elektrofahrzeuge weisen typischerweise einen Verbrennungsmotor und einen Elektro-Fahrmotor auf, welche in Reihenschaltungs-, Parallelschaltungs- oder Parallelschaltungs-/Reihenschaltungs-Konfigurationen angeordnet sind.
Bei derartigen Fahrzeugen ist es wünschenswert, dass ein Benutzer weiß, ob der Verbrennungsmotor und/oder der Elektromotor laufen. Wegen des von dem Verbrennungsmotor erzeugten Geräuschs kann der Fahrer leicht sagen, ob der Motor läuft. Im Gegensatz dazu kann es das schwache Geräusch des Elektromotors für den Fahrer schwierig machen, zu sagen, ob der Elektromotor läuft. In einigen Fällen kann das Geräusch des Elektromotors so schwach sein, dass der Fahrer ihn noch nicht einmal laufen hört.
Aus der JP H11-220 808 A ist eine Anzeigevorrichtung für ein Hybrid-Elektrofahrzeug bekannt, welche wenigstens drei unabhängige Indikatoren für den Benzinvorrat, den Batterieladezustand und die Motordrehzahl aufweist, jedoch keine dedizierte Komponente zu einer Anzeige aufweist, ob das Fahrzeug in einem Nur-Elektro-Modus betrieben wird.
Die JP H09-98 501 A betrifft eine zu vorstehend diskutierter Schrift vergleichbare Fahrzustandsanzeige für ein Elektrofahrzeug.
Aus der DE 102 11 474 A1 ist eine Vorrichtung zur Anzeige einer Start/Stopp-Funktion eines Startergenerators - ohne Bezug zu Hybrid-Elektrofahrzeugen - bekannt, wobei eine Stopp-Funktion (bei welcher die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist) und eine Aus-Funktion (bei welcher Brennkraftmaschine und Fahrzeug im Parkzustand sind) als zusätzliche Anzeige-Funktion eines Anzeigeelementes, insbesondere in einem Drehzahlinstrument, vorgesehen sind.
Die DE 20 2004 006 652 U1 betrifft ein Drehzahlwarngerät mit einstellbarem Schwellenwert.
Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, dem Fahrer anzuzeigen, ob bzw. dass der Elektromotor läuft.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Instrumentengruppen, die für ein Elektro-Fahrzeug konfiguriert sind, welches einen Verbrennungsmotor und einen Elektro-Fahrmotor aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Instrumentengruppe einen Drehzahlmesser und einen Nur-Elektro-Anzeiger aufweisen.
Der Drehzahlmesser kann mit einer gekrümmten Form bzw. bogenförmig ausgestaltet sein und eine Zeigernadel aufweisen, welche die Anzahl der Umdrehungen pro Minute (RPM= „revolutions per minute“) des Verbrennungsmotors anzeigt, indem sie auf einen Abschnitt des Drehzahlmessers zeigt.
Die Instrumentengruppe kann auch einen Nur-Elektro-Anzeiger aufweisen. Der Nur-Elektro-Anzeiger ist aktiv, wenn sich das Fahrzeug im Nur-Elektro-Modus befindet, um anzuzeigen, dass der Motor läuft.
Der Nur-Elektro-Anzeiger kann unterhalb eines Null-Skalenwertes des Drehzahlmessers angeordnet sein, so dass er von der Zeigernadel erreicht wird, um einen Nur-Elektro-Modus anzuzeigen. Die Zeigernadel kann dann so gesteuert werden, dass sie auf den Drehzahlmesser zeigt, um einen Nur-Elektro-Modus anzuzeigen. Alternativ kann der Nur-Elektro-Anzeiger eine LED aufweisen, um zur Anzeige eines Nur-Elektro-Modus eine Grafik bzw. ein graphisches Symbol zu beleuchten.
Die Instrumentengruppe kann auch einen Controller aufweisen. Der Controller kann zum Empfangen eines RPM-Signals und eines Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signals von einem Fahrzeugcontroller konfiguriert sein. Der Controller kann dann eine Positionierung der Zeigernadel so steuern, dass diese auf gewünschte Bereiche des Drehzahlmessers zeigt. Außerdem kann der Controller die Zeigernadel so steuern, dass die Zeigernadel auf den Nur-Elektro-Anzeiger zeigt oder dass die LED leuchtet. Dies ermöglicht es dem Controller, die Zahl der Umdrehungen pro Minute anzuzeigen oder den Nur-Elektro-Modus anzuzeigen.
Der Controller kann so konfiguriert sein, dass er den Nur-Elektro-Modus anzeigt, wenn irgendeine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: die Anzahl der Umdrehungen pro Minute ist geringer als ein vorbestimmter Schwellenwert; das RPM-Signal fehlt für eine vorbestimmte Zeitdauer und ein Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal zeigt an, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist; oder das RPM-Signal ist für eine vorbestimmte Zeitdauer ungültig und das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal zeigt an, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist.
Es ist daher ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass die Anzeigevorrichtung verwendet werden kann, um dem Fahrer anzuzeigen, dass der Elektromotor läuft, selbst wenn der Fahrer den Motor möglicherweise nicht laufen hört.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Instrumentengruppen-Tafel gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine Steuerung der Instrumententafel gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Anzeigen eines Nur-Elektro-Modus gemäß der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine Instrumentengruppe 10. Die Instrumentengruppe 10 übermittelt dem Fahrer Informationen mittels einer Mehrzahl von Anzeigevorrichtungen. Der Fahrer kann die Anzeigevorrichtungen verwenden, um den Betrieb des Fahrzeuges zu überwachen und zu steuern.
Die Instrumentengruppe 10 kann bei einem Elektrofahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektro-Fahrmotor verwendet werden, bei welchem entweder nur der Verbrennungsmotor oder der Elektro-Fahrmotor oder beide verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Eine verbreitete Ausführung von Elektrofahrzeugen, welche für die vorliegende Erfindung geeignet sind, sind so genannte Hybrid-Elektrofahrzeuge, zu denen Reihenschaltungs-Hybrid-Elektrofahrzeuge, (SHEV= „series hybrid electric vehicles“), Parallelschaltungs-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV = „parallel hybrid electric vehicles“), und Parallelschaltungs-/Reihenschaltungs- (powersplit) -Elektrofahrzeuge (PSHEV= „parallel/series hybrid electric vehicles“) gehören.
Die Instrumententafel 10 weist einen Bremsen-Antiblockiersystem-Anzeiger (ABS-Anzeige) 18, einen Sicherheitsgurt-Anzeiger 20, einen Airbag-Anzeiger 22, einen Traktions-Anzeiger 24, einen Temperatur-Anzeiger 26, einen Links-Abbiege-Anzeiger 30, einen Informations-Anzeiger 32, einen Fernlicht-Anzeiger 36, einen Motorwarnlicht-Anzeiger 38, einen Rechts-Abbiege-Anzeiger 40, einen Handbremse-Anzeiger 44, einen Service-Anzeiger 46, einen Transmissions-Anzeiger 48, einen Ölwechsel-Anzeiger 50, einen Batterie-Anzeiger 52 und einen Diebstahlsicherungs-Anzeiger 54 auf.
Die Instrumententafel 10 weist ferner eine Temperaturanzeige 60, einen Drehzahlmesser 62, eine Geschwindigkeitsanzeige 64 und eine Ölanzeige 66 auf. Diese Anzeigen zeigen Werte bezogen auf die darauf angegebenen Wertebereiche an. Der Drehzahlmesser 62 und die Geschwindigkeitsanzeige 64 weisen außerdem alphanumerische Anzeigen 70 und 72 auf, um alphanumerische Hinweise bzw. Mitteilungen zu liefern.
Die alphanumerische Anzeige 72 weist eine Motorbereitschaftsanzeige 74 und PRND-Anzeigen 76 auf. Die Anzeigen 70 und 72 werden digital gesteuert und erzeugen die Anzeigedarstellungen mittels Beleuchtung von Leuchtdioden (LEDs) oder Flüssigkristallen. Mittels der alphanumerischen Anzeigen kann praktisch jede Mitteilung geliefert werden.
Der Drehzahlmesser 62 weist einen Nur-Elektro-Anzeiger 80 auf. Der Nur-Elektro-Anzeiger 80 ist vorzugsweise ein binärer Anzeiger, welcher eine Graphik aufweist, die die Form eines Motors hat. Der Nur-Elektro-Anzeiger 80 kann einen (nicht gezeigten) Geräusch- bzw. Ton-Generator („Chim“) zum Erzeugen eines Tons bzw. zum Läuten bei einer ersten Aktivierung des Nur-Elektro-Modus aufweisen.
Der Nur-Elektro-Anzeiger 80 zeigt an, ob der Nur-Elektro-Modus ein- oder ausgeschaltet ist. Der „Nur-Elektro-Modus“ entspricht einem Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor das Fahrzeugs abgeschaltet ist, aber das Fahrzeug immer noch imstande ist, von einem Elektro-Fahrmotor angetrieben zu werden.
Der Nur-Elektro-Anzeiger ermöglicht es dem Fahrer, zu wissen, dass der Elektromotor läuft und dass das Fahrzeug immer noch angetrieben werden kann, selbst wenn der Fahrer den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor nicht hört. Dies ist vorteilhaft, weil der Elektromotor dazu neigt, ein schwaches Geräusch zu erzeugen, welches so schwach sein kann, dass der Fahrer es während der Fahrt nicht hören kann. Der Nur-Elektro-Anzeiger 80 beseitigt das Problem der Unsicherheit des Fahrers bei der Bestimmung, ob der Elektromotor verwendet werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben.
2 zeigt schematisch die Steuerung der Instrumententafel 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Controller 82 ist vorgesehen, um die Instrumentengruppe 10 und die darin enthaltenen Anzeiger zu steuern. Ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt ist, empfängt der Controller 82 wenigstens Signale von einem Fahrzeugsystem-Controller 84, um den Drehzahlmesser 62 und den Nur-Elektro-Anzeiger 80 zu steuern.
Der Controller 82 empfängt vorzugsweise Verbrennungsmotor-Umdrehungszahl-Signale in Form eines RPM-Signals („Umdrehungen-pro-Minute“-Signal) 88 und eines Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signals 90. Das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal 90 zeigt an, ob der Motor Verbrennungsmotor ein- oder ausgeschaltet ist, d.h. ob der Verbrennungsmotor Gas für die Verbrennung empfängt. Von dem Controller 82 können auch andere Signale zum Steuern der anderen Anzeiger und Messvorrichtungen empfangen werden; diese Signale sind jedoch nicht gezeigt.
Das RPM-Signal 88 und das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal 90 werden an den Fahrzeugsystem-Controller 84 mittels eines Verbrennungsmotor-Controllers 94 übertragen. Der Verbrennungsmotor-Controller 94 steuert den Verbrennungsmotor, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Alternativ können das RPM-Signal 88 und das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal 90 direkt von dem Verbrennungsmotor-Controller 94 an den Controller 82 übermittelt werden.
Der Controller 82 steuert die Positionierung einer Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 während des Motorbetriebs auf Basis des RPM-Signals 88. Wie gezeigt ist, weist der Drehzahlmesser 62 eine bogenförmige Messwertskala auf, die von 0 bis 6,000 RPM (Umdrehungen pro Minute) reicht. Die Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 wird mittels des Controllers 82 auf einen der RPM-Skalenwerte positioniert, um dem Fahrer den gegenwärtigen RPM-Wert des Verbrennungsmotors anzuzeigen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Controller 82 auch die Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 so ansteuern, dass ein Nur-Elektro-Modus angezeigt wird. Dies geschieht, indem die Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 auf eine Position unterhalb des Null-Skalenwertes positioniert wird, welche dem Nur-Elektro-Anzeiger 80 entspricht. Dies geschieht, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und um anzuzeigen, dass das Fahrzeug immer noch mittels des Elektro-Fahrmotors betrieben werden kann, d.h. dann, wenn sich das Fahrzeug in dem Nur-Elektro-Modus befindet.
Der Controller 82 überprüft periodisch das RPM-Signal 88, um zu bestimmen, ob der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist. Vorzugsweise überprüft der Controller 82 das RPM-Signal 88 alle 100 ms, um zu bestimmen, ob der Motor abgeschaltet werden soll, wenn das RPM-Signal 88 unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes, typischerweise 100 Umdrehungen pro Minute, abfällt. Zur Ermittlung des Nur-Elektro-Modus können auch andere Bedingungen gefordert werden, anstatt lediglich zu ermitteln, dass der Motor abgeschaltet ist. Vorzugsweise muss der Controller einen erfolgreichen Motorstart ermitteln sowie bestimmen, ob eine zur Versorgung des Elektromotors verwendete Batterie ausreichend geladen ist. Dies wird durchgeführt, um Fehlanzeigen im Falle eines ersten Anlassens des Fahrzeugs oder einer zum Antrieb des Fahrzeugs unzureichenden Batterieladung zu verhindern.
Unter manchen Bedingungen kann die Übermittlung des RPM-Signals 88 an den Controller 82 verhindert werden. Unter anderen Bedingungen kann eine ungültige Übermittlung des RPM -Signals 88 an den Controller 82 verursacht werden. Der Controller 82 ist immer noch in der Lage, in solchen Situationen den Nur-Elektro-Modus auf Basis des Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signals 90 zu ermitteln. Vorzugsweise wird der Nur-Elektro-Modus ermittelt, wenn das RPM-Signal 88 für länger als eine vorbestimmte Zeitdauer fehlt und das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal 90 anzeigt, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, oder wenn das RPM-Signal 88 für eine vorbestimmte Zeitdauer ungültig ist und das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal 90 anzeigt, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist. Die Zeitdauer beträgt in beiden Fällen typischerweise 1 Sekunde.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Controller 82 auch eine Nur-Elektro-Modus-Aktivierung anzeigen, ohne dass hierzu die Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 gesteuert wird. In diesem Falle ist eine (nicht gezeigte) LED vorgesehen, um den Nur-Elektro-Anzeiger 80 zu beleuchten. Das Fahrzeug befindet sich im Nur-Elektro-Modus, wenn der Nur-Elektro-Anzeiger 80 beleuchtet ist, und es befindet sich nicht im Nur-Elektro-Modus, wenn der Nur-Elektro-Anzeiger 80 nicht beleuchtet ist. Die Bestimmungen, ob sich das Fahrzeug im Nur-Elektro-Modus befindet oder nicht, werden wie oben beschrieben durchgeführt.
3 zeigt ein Flussdiagramm 100. Das Flussdiagramm 100 zeigt ein Verfahren zum Anzeigen eines Verbrennungsmotor- und Elektromotor-Betriebs in Elektrofahrzeugen, welche einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweisen.
Block 102 bezieht sich auf den Empfang von Signalen von dem Fahrzeugsystem-Controller 84. Vorzugsweise werden die Signale von dem Controller 82 empfangen und umfassen zumindest das RPM-Signal 88, sowie optional das Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal 90. Das zusätzliche Vorsehen von Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signalen 90 kann vorteilhaft sein, um den Nur-Elektro-Modus anzuzeigen, wenn das RPM-Signal 88 fehlt oder ungültig ist.
Block 104 bezieht sich auf das Anzeigen der Anzahl von Umdrehungen pro Minute mittels des Drehzahlmessers 62 auf Basis der Signale, welche in Block 102 empfangen wurden. Die Anzahl der Umdrehungen pro Minute kann durch Ansteuerung der Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 des Drehzahlmessers 62, wie oben beschrieben, angezeigt werden. Alternativ kann eine (nicht gezeigte) digitale Anzeige den bogenförmigen Bereich ersetzen.
Block 108 bezieht sich auf das Anzeigen des Nur-Elektro-Modus in einer binären Anzeige, wenn die Zahl der Umdrehungen pro Minute unter einen vorbestimmten Schwellenwert abfällt. Dies kann mittels des Controllers 82 durchgeführt werden, entweder indem die Drehzahlmesser-Zeigernadel 96 des Drehzahlmessers 62 auf den Nur-Elektro-Anzeiger 80 positioniert wird, oder indem der Nur-Elektro-Anzeiger 80 beleuchtet wird, wie oben beschrieben wurde. Diese kann ferner beinhalten, dass der Controller 82 bei erster Aktivierung des Nur-Elektro-Anzeigers 80 einen Laut („Chim“) aktiviert.

Claims

Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweist, wobei die Anzeigevorrichtung einen Drehzahlmesser (62) zum Anzeigen der Motorumdrehungszahl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung einen Nur-Elektro-Anzeiger (80) zum Anzeigen, ob das Fahrzeug in einem Nur-Elektro-Modus betrieben wird, aufweist, wobei dieser Nur-Elektro-Anzeiger (80) als in den Drehzahlmesser (62) integriertes Teil ausgebildet ist, und wobei ferner eine Zeigernadel (96) vorhanden ist, um auf Skalenwerte des Drehzahlmessers (62) zum Anzeigen der Motordrehzahl zu zeigen, und um auf den Nur-Elektro-Anzeiger (80) zum Anzeigen eines Betriebs in dem Nur-Elektro-Modus zu zeigen.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Anzeiger (80) ein graphisches Symbol aufweist und unterhalb eines Null-Skalenwerts des Drehzahlmessers (62) positioniert ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Anzeiger (80) eine Binäranzeige ist.
Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Binäranzeige zum Anzeigen des Nur-Elektro-Modus beleuchtet wird.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Steuereinheit (82) zum Steuern des Drehzahlmessers (62) und des Nur-Elektro-Anzeigers (80) vorhanden ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Modus nur angezeigt wird, wenn die Motorumdrehungszahl unter einen vorbestimmten Schwellenwert abfällt.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Modus angezeigt wird, wenn ein Motorumdrehungszahl-Signal (88) für eine vorbestimmte Zeitdauer nicht empfangen wird und ein Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal (90) anzeigt, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Modus angezeigt wird, wenn ein Motorumdrehungszahl-Signal (88) für eine vorbestimmte Zeitdauer ungültig ist und ein Verbrennungsmotor-Ein/Aus-Signal (90) anzeigt, dass der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Anzeiger (80) nur nach einem erfolgreichen Motorstart aktiviert wird.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Anzeiger (80) nur aktiviert wird, wenn die Batterieladung einer zum Antreiben des Elektromotors verwendeten Batterie größer als ein vorbestimmter Batterieladungsschwellenwert ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräusch-Generator zum hörbaren Aktivieren des Nur-Elektro-Anzeigers (80) vorhanden ist.
Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Nur-Elektro-Anzeiger (80) nicht die zum Antreiben des Elektromotors zur Verfügung stehende Energie anzeigt.