DE102010049912A1 - Verfahren zur Information eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Information eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang (1), wobei der Hybridantriebsstrang (1) mindestens eine Verbrennungskraftmaschine (2) und einen elektrischen Fahrantrieb (8) umfasst, welcher im Bremsbetrieb als Generator betrieben wird und elektrische Energie in einem Energiespeicher speichert und im Antriebsbetrieb für den Fahrzeugantrieb genutzt wird, wobei Funktionen der Verbrennungskraftmaschine (2), des elektrischen Fahrantriebs (8) und des Energiespeichers mittels einer Steuereinheit (10) gesteuert werden. Erfindungsgemäß wird der Fahrzeugführer über eine im Hybridantriebsstrang (1) verfügbare Leistungsreserve haptisch informiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Information eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, welche eine Gangempfehlung für ein Getriebe in einem konventionellen Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine erzeugen.
  • Die DE 10 2008 054 703 A1 beschreibt ein Verfahren zum Ausgeben einer Fahrinformation, die einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs auf einen energieverbrauchsoptimierten Fahrzustand hinweist, mit folgenden Schritten: Ermitteln einer verbrauchsoptimalen Fahrzeug-Sollbeschleunigung abhängig von mindestens einer aktuellen Betriebszustandsgröße des Fahrzeugs sowie mindestens einer Fahrwiderstands-Größe; Ermitteln einer Fahrzeug-Istbeschleunigung; Generieren der Fahrinformation abhängig von der ermittelten Fahrzeug-Sollbeschleunigung und der Fahrzeug-Istbeschleunigung; Ausgeben der Fahrinformation.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Information eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs anzugeben, welches einen Fahrzeugführer schnell, intuitiv und somit effektiv über eine im Hybridantriebsstrang verfügbare Leistungsreserve informiert.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Beim Verfahren zur Information eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang, wobei der Hybridantriebsstrang mindestens eine Verbrennungskraftmaschine und einen Elektromotor umfasst, welcher im Bremsbetrieb als Generator betrieben wird und elektrische Energie in einem Energiespeicher speichert und im Antriebsbetrieb für den Fahrzeugantrieb genutzt wird, wobei Funktionen des Verbrennungsmotors, des Elektromotors und des Energiespeichers mittels einer Steuereinheit gesteuert werden, wird der Fahrzeugführer erfindungsgemäß über eine im Hybridantriebsstrang verfügbare Leistungsreserve haptisch informiert. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln eine energieeffiziente Steuerung des Hybridantriebsstrangs durch den Fahrzeugführer selbst ermöglicht, bei der der Fahrzeugführer anhand und/oder in Abhängigkeit einer verfügbaren Leistungsreserve direkt auf eine Verkehrssituation reagieren kann.
  • Durch die haptische Informationsvermittlung ist eine bei herkömmlichen, visuell wahrnehmbaren Anzeigen oder Anzeigesymbolen auftretende Ablenkung des Fahrzeugführers von einer visuellen Beobachtung der Fahrzeugumgebung und/oder des Verkehrsgeschehens sicher vermieden.
  • Es ist allgemein bekannt, dass haptische Rückmeldungen am Fahrpedal des Fahrzeugs, deutlich besser vom Fahrzeugführer angenommen werden als Warnleuchten oder akustische Signale. Zudem werden haptische Signale schneller und intuitiver erfasst als optische oder akustische Signale.
  • Besonders vorteilhafterweise werden durch die Information des Fahrzeugführers über die verfügbare Leistungsreserve die kognitiven Fähigkeiten des Fahrzeugführers zum Steuern und/oder Regeln des Hybridantriebsstrangs genutzt.
  • Der Fahrzeugführer eines Fahrzeugs, welches häufig dieselben Fahrtstrecken befährt, beispielweise ein Linienbus, kennt die Fahrtstrecken und kann, auch in Abhängigkeit eines aktuellen Verkehrgeschehens auf der Fahrtstrecke, die Leistungsreserve des Hybridantriebsstrangs besser nutzen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird eine Reduktion der Einschalthäufigkeit der Verbrennungskraftmaschine im Hybridantriebsstrang erreicht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch ein Blockschaltbild eines Hybridantriebsstrangs und
  • 2 schematisch ein Fahrpedal mit einem elektromotorischen Antrieb.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist schematisch ein Blockschaltbild eines Hybridantriebsstrangs 1, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreibbar ist, dargestellt. Ein solcher herkömmlicher Hybridantriebsstrang 1 umfasst zumindest eine Verbrennungskraftmaschine 2, einen mit dieser mechanisch gekoppelten Generator 3, einen Bremswiderstand 4, zumindest eine Hochvoltbatterie 5, eine Niedervoltbatterie 6, Nebenaggregate 7, zumindest einen elektrischen Fahrantrieb 8, welcher mechanisch mit den Antriebsrädern 9 gekoppelt ist. Der Generator 3, der Bremswiderstand 4, die Hochvoltbatterie 5, die Niedervoltbatterie 6, die Nebenaggregate 7 und der elektrische Fahrantrieb 8 sind untereinander elektrisch gekoppelt.
  • Eine Steuereinheit 10 steuert und/oder regelt den Betrieb des Hybridantriebsstrangs 1 und ist dazu mit Verbrennungskraftmaschine 2, dem Generator 3, der Hochvoltbatterie 5, den Nebenaggregaten 7 und dem elektrischen Fahrantrieb 8 gekoppelt. Zur Momentenvorgabe oder -anforderung an den Hybridantriebsstrang 1 durch den Fahrzeugführer ist die Steuereinheit 10 mit einem Fahrpedalmodul 11 verbunden. Das Fahrpedalmodul 11 ist dabei vorzugsweise als herkömmliches Fahrpedal mit einem integrierten elektromotorischen Antrieb ausgebildet.
  • Ein solches Fahrpedalmodul 11 ist schematisch in der 2 dargestellt. Das Fahrpedalmodul 11 umfasst zumindest ein Fahrpedal 12, welches an einer Koppelstelle 14 schwenkbar mit einer Fahrzeugkarosserie 15 verbunden ist, und einen elektromotorischen Antrieb 13. Das Fahrpedal 12 ist beispielsweise als herkömmliches stehendes oder hängendes Fahrpedal ausgebildet, mittels dessen ein Fahrzeugführer eine Momentenanforderung an den Hybridantriebsstrang 1 steuert und/oder regelt. Diese Momentenanforderung erfolgt durch ein Niederdrücken des Fahrpedals 12 mittel eines Fußes des Fahrzeugführers. Dadurch wirkt eine Pedalbetätigungskraft F auf das Fahrpedal 12 ein. Der elektromotorische Antrieb 13 ist mit der Steuereinheit 10 elektrisch gekoppelt und kann eine Pedalgegenkraft P auf das Fahrpedal 12 aufbringen. Die Pedalgegenkraft P kann mittels der Steuereinheit 10 variiert werden und wirkt der Pedalbetätigungskraft F entgegen.
  • Im Betrieb des Verfahrens wird eine im Hybridantriebsstrang 1 verfügbare Leistungsreserve Preserve ermittelt und der Fahrzeugführer wird haptisch über diese Leistungsreserve Preserve informiert. Dabei wird die verfügbare Leistungsreserve Preserve mittels der Steuereinheit 10 in unten näher beschriebener Weise stetig ermittelt.
  • Dabei wird anhand der ermittelten Leistungsreserve Preserve des Hybridantriebsstrangs 1 eine variabel einstellbare Pedalgegenkraft P auf das Fahrpedal 12 aufgebracht. Die Pedalgegenkraft P wird in Abhängigkeit der ermittelten Leistungsreserve Preserve im Hybridantriebsstrang 1 mittels der Steuereinheit 10 geregelt und/oder gesteuert. Die Pedalgegenkraft P wirkt der Pedalbetätigungskraft F, welche der Fahrzeugführer auf das Fahrpedal 12 aufbringt, entgegen. Der Fahrzeugführer erhält somit eine direkte, haptische Information über die aktuelle Leistungsreserve Preserve und kann deren Wert berücksichtigen und anhand und/oder in Abhängigkeit der verfügbaren Leistungsreserve Preserve direkt auf eine Verkehrssituation reagieren.
  • Ist die Leistungsreserve Preserve groß, besteht also ein großer Leistungsüberschuss im Hybridantriebsstrang 1, so ist die Pedalgegenkraft P klein. Ist die Leistungsreserve Preserve klein, besteht also ein kleiner Leistungsüberschuss oder kein Leistungsüberschuss im Hybridantriebsstrang 1, so ist die Pedalgegenkraft P groß.
  • Besonders vorteilhafterweise werden durch die Information des Fahrzeugführers über die verfügbare Leistungsreserve Preserve die kognitiven Fähigkeiten des Fahrzeugführers zum Steuern und/oder Regeln des Hybridantriebsstrangs 1 genutzt.
  • Der Fahrzeugführer eines Fahrzeugs, welches häufig dieselben Fahrtstrecken befährt, beispielweise eines Linienbusses, kennt die zu befahrenden Fahrtstrecken und kann somit, auch in Abhängigkeit eines aktuellen Verkehrgeschehens auf der Fahrtstrecke, die Leistungsreserve Preserve des Hybridantriebsstrangs 1 besser nutzen.
  • Die im Hybridantriebsstrang 1 verfügbare Leistungsreserve Preserve wird aus der Differenz zwischen einer maximalen Fahrantriebsleistung des Hybridantriebsstrangs 1 und einer aktuell vom Hybridantriebsstrang 1 abgegebenen Leistung ermittelt. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine variiert eine maximale Fahrantriebsleistung des Hybridantriebsstrangs 1 in Abhängigkeit der Betriebszustände der einzelnen Komponenten des Hybridantriebsstrangs 1. Somit ist die maximale Fahrantriebsleistung des Hybridantriebsstrangs 1 im Gegensatz zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor nicht immer gleich groß. Auf Grund dieser variierenden maximalen Fahrantriebsleistung ist eine Information des Fahrzeugführers über die verfügbare Leistungsreserve Preserve besonders vorteilhaft.
  • Die einzelnen Komponenten des Hybridantriebsstrangs 1, beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 2, der Generator 3, der elektrische Fahrantrieb 8, die Hochvoltbatterie 5 und/oder die Nebenaggregate 7, werden mittels der Steuereinheit 10 in Abhängigkeit ihrer Betriebsparameter gesteuert und/oder geregelt.
  • Die maximale Fahrantriebsleistung Pmax,FA wird im dargestellten Ausführungsbeispiel, einem serieller Hybridantrieb, ausschließlich vom elektrischen Fahrantrieb 8 erzeugt. Die maximale Fahrantriebsleistung Pmax,FA ist insbesondere von einer Spannung und/oder einer Temperatur des elektrischen Fahrantriebs 8 abhängig.
  • Eine maximale Batterieentladeleistung Pmax,Bat, welche die von der Hochvoltbatterie 5 maximal abgebbare elektrische Leistung angibt, ist von einem Batterieladezustand, einer Batterietemperatur, einer Batterieleerlaufspannung und/oder einem Batterieinnenwiderstand abhängig.
  • Eine maximale Generatorleistung Pmax,GR, welche die maximal von der aus der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Generator 3 gebildeten Baueinheit abgebbare elektrische Leistung angibt, ist abhängig von einer Öltemperatur und einer Abgastemperatur der Verbrennungskraftmaschine 2 und/oder einer Generatorspannung.
  • Eine Nebenaggregateleistung PNA bezeichnet die gesamte von den Nebenaggregaten 7 aufgenommene Leistung. Eine Höhe dieser aufgenommenen Nebenaggregateleistung PNA ist abhängig von der aufgenommenen Leistung eines Klimakompressors einer Fahrzeugklimaanlage, einer Batteriekühlanlage der Hochvoltbatterie 5, einer Lenkunterstützungspumpe, eines Lüfters, eines Druckluftkompressors in Nutzfahrzeugen und/oder einer Umwälzpumpe eines Kühlkreislaufs.
  • Die im Hybridantriebsstrang 1 verfügbare Leistungsreserve Preserve wird aus der Differenz zwischen einer maximalen Fahrantriebsleistung Pmax,HA des Hybridantriebsstrangs 1 und einer aktuell vom Hybridantriebsstrang 1 abgegebenen Leistung PFA anhand folgender Gleichung ermittelt: Preserve = Pmax,HA – PFA (1)
  • Die maximal verfügbare Fahrantriebsleistung Pmax,HA des elektrischen Fahrantriebs 8 ergibt sich aus dem Minimum einer maximalen Hochvolt-Zwischenkreisleistung Pmax,HV und der maximalen Fahrantriebsleistung Pmax,FA des Hybridantriebsstrangs 1 anhand folgender Gleichung: Preserve = MIN(Pmax,HV, Pmax,FA) – PFA (2)
  • Dabei ergibt sich die maximale Hochvolt-Zwischenkreisleistung Pmax,HV aus der Addition der maximalen Batterieentladeleistung Pmax,Bat und der maximalen Generatorleistung Pmax,GR abzüglich der Nebenaggregateleistung PNA nach folgender Gleichung: Pmax,HV = Pmax,Bat + Pmax,GR – PNA (3)
  • Die Leistungsreserve Preserve ergibt sich nun zu: Preserve = MIN((Pmax,Bat + Pmax,GR – PNA), Pmax,FA) – PFA (4)
  • Die Leistungsreserve Preserve des Hybridantriebsstrangs 1 wird von der Steuereinheit 10 anhand der Gleichung (4) kontinuierlich in Abhängigkeit der Betriebsparameter der einzelnen Komponenten des Hybridantriebsstrangs 1 ermittelt.
  • In einer besonders vorteilhaften, nicht dargestellten Ausführungsvariante können bei der Ermittlung der Leistungsreserve Preserve auch prädiktive Parameter berücksichtigt werden. Befährt das Fahrzeug beispielweise eine längere Steigungsstrecke sinkt die maximale Batterieentladeleistung Pmax,Bat signifikant ab während gleichzeitig die benötigte Nebenaggregateleistung PNA ansteigt. Daraus resultiert eine verringerte Leistungsreserve Preserve.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008054703 A1 [0003]

Claims (6)

  1. Verfahren zur Information eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang (1), wobei der Hybridantriebsstrang (1) mindestens eine Verbrennungskraftmaschine (2) und einen elektrischen Fahrantrieb (8) umfasst, welcher im Bremsbetrieb als Generator betrieben wird und elektrische Energie in einem Energiespeicher speichert und im Antriebsbetrieb für den Fahrzeugantrieb genutzt wird, wobei Funktionen der Verbrennungskraftmaschine (2), des elektrischen Fahrantriebs (8) und des Energiespeichers mittels einer Steuereinheit (10) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugführer über eine im Hybridantriebsstrang (1) verfügbare Leistungsreserve haptisch informiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als haptische Information an einem Fahrpedal (12) des Fahrzeugs eine einer Pedalbetätigungskraft (F) entgegen wirkende Pedalgegenkraft (P) erzeugt wird, wobei die Pedalgegenkraft (P) in Abhängigkeit der ermittelten Leistungsreserve im Hybridantriebsstrang (1) geregelt und/oder gesteuert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Hybridantriebsstrang (1) verfügbare Leistungsreserve aus der Differenz zwischen einer maximalen Fahrantriebsleistung und einer aktuell vom Hybridantriebsstrang (1) abgegebenen Leistung ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Fahrantriebsleistung in Abhängigkeit der Betriebsparameter der einzelnen Komponenten des Hybridantriebsstrangs (1) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verfügbare Leistungsreserve mittels der Steuereinheit (10) stetig oder kontinuierlich ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Leistungsreserve prädiktive Parameter berücksichtigt werden.
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