DE102011056688A1

DE102011056688A1 - Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102011056688A1
Application number: DE102011056688A
Authority: DE
Inventors: Daniel Große-Budde; Rainer Jöst
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug mit jeweils einem Elektromotor und einer Signalerzeugungseinrichtung, die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors ein akustisches Signal erzeugt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Signalerzeugungseinrichtung zumindest ein einem Motorbetrieb und einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt. Hierdurch soll insbesondere ein umweltverträgliches Fahren akustisch unterstützt und damit gefördert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor oder ein Elektrofahrzeug, jeweils mit einer Signalerzeugungseinrichtung, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 3 und 6. Zusätzlich betrifft die Erfindung jeweilige Verfahren zum Betrieb der zuvor genannten Kraftfahrzeuge.
Aus der DE 10 2009 047 930 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und mit einer Signalerzeugungseinrichtung bekannt, die in Abhängigkeit eines jeweiligen Betriebszustands des Elektromotors ein akustisches Signal erzeugt. Hierdurch soll insbesondere eine erhöhte Unfallgefahr für Passanten, insbesondere wenn derartige Passanten beim Annähern eines Kraftfahrzeugs ein lautes Geräusch eines Verbrennungsmotors erwarten, reduziert werden können.
Aus der US 2010/0289663 A1 ist ein akustisches Signalsystem für ein Kraftfahrzeug ohne lärmemittierenden Verbrennungsmotor, bspw. ein muskel- oder elektromotorisch betriebenes Kraftfahrzeug, bekannt, mit die Bewegung des Kraftfahrzeugs erfassenden Sensoren und einer Auswerteeinheit, welche in Abhängigkeit der Bewegung ein akustisches Signal erzeugt.
Aus der US 2011/0202210 A1 ist ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches insbesondere eine Bewegung des Kraftfahrzeugs überwachen soll. Insbesondere überwacht wird von dem bekannten Kontrollsystem der Betriebszustand eines Elektromotors.
Schließlich ist aus der EP 1 731 372 A1 ein Elektro- oder Hybridfahrzeug bekannt, bei welchem mittels einer Signalerzeugungseinrichtung ein akustisches Signal erzeugt wird, mittels welchem der Betrieb des Elektromotors akustisch angezeigt wird.
Sowohl Hybridfahrzeuge, d. h. Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, als auch lediglich rein elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge sind insbesondere bei langsamer Fahrt im Vergleich zu rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen sehr leise, wodurch sich eine erhöhte Unfallgefahr für Passanten ergibt, insbesondere wenn diese beim Annähern des Kraftfahrzeuges das vergleichsweise laute Geräusch eines Verbrennungsmotors erwarten. Die aus dem Stand der Technik bekannten Anmeldungen schlagen dabei individuelle Lösungen bzgl. des Hörbarmachens von derartigen elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen vor, wobei neben der reinen Warnwirkung das akustische Empfinden eines Fahrers eines derartigen Kraftfahrzeugs unberücksichtigt bleibt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Kraftfahrzeug sowie ein zugehöriges Verfahren anzugeben, mittels welchem neben einer rein akustischen Warnfunktion auch das akustische Empfinden eines Fahrers eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs beeinflusst werden kann.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit jeweils einem Elektromotor und einer Signalerzeugungseinrichtung, die in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Elektromotors ein akustisches Signal erzeugt, die genannte Signalerzeugungseinrichtung derart auszubilden, dass diese zumindest ein einem Motorbetrieb und einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt. Hierdurch ist es möglich, dem Fahrer die Umweltverträglichkeit seines Fahrstils akustisch anzuzeigen und ihn dadurch zu einem umweltbewussten Fahren zu lenken, wobei die Signalerzeugungseinrichtung insbesondere bei sich im Rekuperationsbetrieb befindlichem Elektromotor ein Signal erzeugt, das angenehmer klingt, als bei sich im Motorbetrieb befindlichem Elektromotor. Der Elektromotor des erfindungsgemäßen Kraftfahrfahrzeuges kann dabei in bekannter Weise zum Antrieb oder zur Erzeugung von elektrischer Energie im Sinne eines Generators (Rekuperationsbetrieb) verwendet werden. Da im Rekuperationsbetrieb elektrische Energie erzeugt und nicht verbraucht wird, ist dieser Betriebszustand unter dem Gesichtspunkt der Umweltverträglichkeit anzustreben, sodass der Fahrer aufgrund des im Rekuperationsbetrieb angenehm klingenden akustischen Signals unterschwellig dazu hingeführt wird, das Kraftfahrzeug möglichst lange im Rekuperationsbetrieb und möglichst kurz im Motorbetrieb zu fahren.
Denkbar ist dabei, dass die Signalerzeugungseinrichtung im Motorbetrieb ein akustisch eher unangenehmes Signal, wie bspw. einen brummenden Grundton oder einen höheren Piepton erzeugt, wogegen das akustische Signal im Rekuperationsbetrieb bspw. als angenehm summender Ton wahrgenommen wird. Selbstverständlich können diese beiden Betriebszustände auch durch „Dur“ oder „Moll“-Tonlagen unterstrichen werden, wodurch der Fahrer des Hybridfahrzeugs intuitiv dazu veranlasst wird, das Fahrzeug im angenehmeren Klangmodus und damit umweltverträglicher zu bewegen.
Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor und einer Signalerzeugungseinrichtung, die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors ein akustisches Signal erzeugt, diese Signalerzeugungseinrichtung derart auszubilden, dass sie einen Wechsel von einem rein elektromotorischen Fahren zu einem verbrennungsmotorischen Fahren, bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors insbesondere währen des Fahrens, akustisch überdeckt. Aus der DE 10 2009 047 930 A1 ist dabei ein System bekannt, bei welchem nach dem Einschalten des Verbrennungsmotors die Signalerzeugungseinrichtung und damit die künstlich erzeugten akustischen Signale, deaktiviert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrfahrzeug kann alternativ hierzu über eine entsprechende, beispielsweise mittels CAN-Bussystems übermittelten Botschaft gesteuerte Bedatung erfolgen, wodurch ein bisher vergleichsweise harter Übergang zwischen dem elektromotorischen Fahren und dem verbrennungsmotorischen Fahren, d. h. zwischen reinem „E-Sound“ und Verbrennungsmotorgeräuschen, vermieden werden und dadurch dem Fahrer ein angenehmeres Fahren ermöglicht werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist die Signalerzeugungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie ein von einem Drehmoment des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors abhängiges Signal erzeugt, sodass das künstlich, d. h. durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugte akustische Signal bspw. anschwillt, sofern das Drehmoment des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors ebenfalls ansteigt. Hierdurch kann dem Fahrer des Hybridfahrzeugs ein bei bisher rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen ähnliches akustisches Verhalten geboten werden, wodurch der Umstieg auf ein Hybridfahrzeug auch für konservative Fahrer vereinfacht werden soll. Alternativ wird das Signal abhängig von der Stellung eines Fahrpedals erzeugt, was für einen Fahrer besonders einfach nachvollziehbar ist.
Zweckmäßig ist dabei die Signalerzeugungseinrichtung zusätzlich derart ausgebildet, dass bei Erreichen oder Überschreiten eines Drehmomentgrenzwertes das akustische Signal reduziert oder gänzlich ausgeschaltet wird. Beim Erreichen bzw. Überschreiten eines gewissen Drehmoments des Verbrennungsmotors ist dessen Geräuschentwicklung üblicherweise so groß, dass das zusätzlich durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugte akustische Signal eher als unangenehm empfunden und insbesondere für eine Warnfunktion nicht mehr benötigt wird. Aus diesem Grund kann nach Überschreiten des vordefinierten Drehmomentgrenzwertes das von der Signalerzeugungseinrichtung erzeugte akustische Signal zumindest reduziert oder gänzlich abgeschaltet werden. Eine für einen Fahrer besonders einfach nachvollziehbare Realisierung stellt wiederum die Reduzierung des akustischen Signals bei Erreichen oder Überschreiten eines Grenzwertes des Fahrpedalwinkels, d.h. bei der Stellung eines Fahrpedals, dar. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, insbesondere um einen sportlichen Motorcharakter im Rahmen einer „Emotionalisierung“ des Klanges zu unterstreichen, wozu das von der Signalerzeugungseinrichtung erzeugte akustische Signal auch oberhalb des Drehmomentgrenzwertes vollständig oder zumindest teilweise beizubehalten und dadurch bspw. den Klang des Verbrennungsmotors kräftiger wirken zu lassen.
Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem insbesondere als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor und einer Signalerzeugungseinrichtung, letztere derart auszubilden, dass sie in einem Motorbetrieb des Elektromotors, d. h. bei das Kraftfahrzeug antreibendem Elektromotor, ein Fahrgeräusch mit einem Drehzahl-Offsetwert erzeugt und beim Einschalten und/oder Ausschalten des Elektromotors ein gegenüber diesem Drehzahl-Offsetwert drehzahlüberhöhtes Signal. Hierdurch kann bspw. die Betriebsbereitschaft des Elektromotors sowie dessen Start bzw. Stopp eindeutig signalisiert werden, wobei bei vorliegender Betriebsbereitschaft bzw. bei Betätigen des Anlassers bspw. eine CAN-Botschaft („Startsound“) initiiert werden kann. Dies kann bspw. dadurch erfolgen, dass ein akustisches Drehzahlsignal generiert wird, welches von null bis zu einem definierten Drehzahlwert während einer definierten Zeit ansteigt. In einem nächsten Schritt wird anschließend das Drehzahlsignal dann auf den zuvor genannten Drehzahl-Offsetwert, also auf das normale Fahrgeräusch, abgesenkt. Diese Möglichkeit besteht selbstverständlich auch für den Abschaltvorgang.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs kann ein elektrodynamischer Wandler vorgesehen sein, der über ein Karosserieelement die betriebszustandsabhängigen akustischen Signale erzeugt. Der elektrodynamische Wandler kann dabei insbesondere im schwingungsübertragenden Kontakt mit einem Karosseriebauteil, bspw. einer Front- oder einer Heckhaube, stehen und dadurch diese Karosseriebauteile zu Schwingungen anregen, wodurch diese in der Art einer Lautsprechermembran genutzt werden können. Dabei ist selbstverständlich auch die Anregung unterschiedlichster Karosseriebauteile denkbar, insbesondere für eine Schallabstrahlung nach außen und eine Schallabstrahlung in einen Fahrzeuginnenraum. Generell ist alternativ selbstverständlich auch lediglich eine Art Lautsprecher vorstellbar.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder ein Elektrofahrzeugs mit jeweils einem Elektromotor und einer Signalerzeugungseinrichtung anzugeben, bei dem die Signalerzeugungseinrichtung zumindest ein einem Motorbetrieb und einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt. Dieses Signal kann insbesondere als von der Umweltverträglichkeit, d. h. von einem umweltverträglichen Fahren, abhängiges Signal erzeugt werden, wobei das akustische Signal bei sich im Rekuperationsbetrieb befindlichem Elektromotor vorzugsweise angenehmer klingt als bei sich im Motorbetrieb befindlichem Elektromotor. Durch dieses Verfahren wird der Fahrer des Kraftfahrzeugs gezielt akustisch in Richtung eine umweltverträglichen Fahrens gelenkt, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren mit dazu beitragen kann, die Umweltbelastung durch das Autofahren zu reduzieren.
Bei einem weiteren Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung ein akustisches Signal, das zumindest einen Wechsel von einem rein elektromotorischen Fahren zu einem verbrennungsmotorischen Fahren bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors akustisch überdeckt. Hierdurch soll insbesondere ein akustisch "weicher" Übergang vom rein elektromotorischen Fahren in das verbrennungsmotorische Fahren erzielt werden. Die Signalerzeugungseinrichtung kann dabei ein von dem Drehmoment des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors abhängiges Signal erzeugen, wobei insbesondere auch vorstellbar ist, dass die Signalerzeugungseinrichtung die Lautstärke des von ihr erzeugten akustischen Signals bei Erreichen oder Überschreiten eines Drehmomentgrenzwertes zumindest reduziert. Hierdurch soll die gesamte Emissionsbelastung des Hybridfahrzeuges reduziert werden. Alternativ ist auch vorstellbar, dass selbst beim rein verbrennungsmotorischen Fahren die Signalerzeugungseinrichtung zusätzlich akustische Signale erzeugt, wodurch das akustische Empfinden des Fahrers gesteigert und insbesondere die vom Verbrennungsmotor erzeugten Geräusche verstärkt bzw. ergänzt werden können. Anstelle des Drehmomentgrenzwertes kann selbstverständlich auch ein Drehzahlgrenzwert treten. In diesem Fall erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung ein von der Drehzahl des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors abhängiges Signal. Auch hier ist eine, für einen Fahrer besonders einfach nachvollziehbare, Alternative wiederum die Verwendung eines Grenzwertes des Fahrpedalwinkels, d.h. bei der Stellung eines Fahrpedals. In diesem Fall erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung ein vom Fahrpedalwinkel abhängiges Signal.
Bei einem weiteren Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung in einem Motorbetrieb eines Elektromotors ein Fahrgeräusch mit einem Drehzahl-Offsetwert, wogegen sie beim Einschalten und/oder Ausschalten des Elektromotors ein gegenüber diesem Drehzahl-Offsetwert drehzahlüberhöhtes Signal erzeugt. Beim Starten des Elektromotors kann somit auch ein drehzahlabhängiges Signal erzeugt werden, welches beginnend bei null bis zu einem vordefinierten Drehzahlgrenzwert in einer definierten Zeit ansteigt, wobei in einem darauf folgenden Schritt das Drehzahlsignal dann auf den genannten Drehzahl-Offsetwert, d.h. das normale Fahrgeräusch, abgesenkt wird. Hierdurch lässt sich besonders das Starten bzw. Abschalten des Elektromotors akustisch vom normalen Fahrgeräusch unterscheiden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:
1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, welches bspw. als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein kann,
2 eine Abhängigkeit eines drehmomentabhängigen akustischen Signals von einem tatsächlichen Drehmoment eines Elektromotors bzw. Verbrennungsmotors,
3 die Abhängigkeit eines drehzahlabhängigen akustischen Signals in verschiedenen Betriebszuständen, insbesondere während eines Start und Stopp sowie eines Normalbetriebs,
4 die Abhängigkeit der Lautstärke des von der Signaleinrichtung erzeugten akustischen Signals von der Lautstärke des Verbrennungsmotors,
5 eine prinzipielle Arbeitsweise der Signalerzeugungseinrichtung. Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 einen Elektromotor 2 sowie optional einen Verbrennungsmotor 3 auf. Bei einer Ausbildung des Kraftfahrzeugs 1 sowohl mit Verbrennungsmotor 3 als auch mit Elektromotor 2 ist dieses als Hybridfahrzeug 4 ausgebildet und sowohl für einen rein elektromotorischen als auch für einen rein verbrennungsmotorischen sowie für einen Kombinationsantrieb ausgebildet. Besitzt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 lediglich einen Elektromotor 2, so ist dieses als reines Elektrofahrzeug 5 ausgebildet. Bei allen Ausführungsformen besitzt das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 eine Signalerzeugungseinrichtung 6 die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors 2 ein akustisches Signal erzeugt.
Bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Signalerzeugungseinrichtung 6 derart ausgebildet, dass sie zumindest ein einem Motorbetrieb und einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors 2 eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt. Unter Motorbetrieb wird dabei der Antrieb des Kraftfahrzeugs 1 durch den Elektromotor 2 bezeichnet, wogegen im Rekuperationsbetrieb der Elektromotor 2 als Generator betrieben wird und dadurch elektrische Energie erzeugt.
Die Signalerzeugungseinrichtung 6 kann darüber hinaus derart ausgebildet sein, dass sie ein von der Umweltverträglichkeit des Fahrens abhängiges akustisches Signal erzeugt, das insbesondere bei sich im Rekuperationsbetrieb befindlichem Elektromotor 2 angenehmer klingt als bei sich im Motorbetrieb befindlichem Elektromotor 2. Hierdurch kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 bzw. des Hybridfahrzeugs 4 oder des Elektrofahrzeugs 5 bereits während des Fahrens akustisch auf die Umweltverträglichkeit seines Fahrstils hingewiesen und in Richtung eines umweltverträglichen Fahrens gelenkt werden. Hierbei ist es denkbar, über die Abfrage der Motor- bzw. Rekuperationsmomente am Elektromotor 2 den von der Signalerzeugungseinrichtung 6 erzeugten Klang im Rekuperationsbetrieb gezielt mit einem positiv assoziierbaren Signal zu belegen, wodurch eine akustische Rückmeldung unter Umweltverträglichkeitsgesichtspunkten ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 kann auch mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, bei dem die Signalerzeugungseinrichtung 6 zumindest einen Motorbetrieb und den Rekuperationsbetrieb des Elektromotors 2 eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt, insbesondere ein von der Umweltverträglichkeit des Fahrens abhängiges Signal, welches bei sich im Rekuperationsbetrieb befindlichem Elektromotor 2 angenehmer anhört als bei sich im Motorbetrieb befindlichem Elektromotor 2.
Eine weitere alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 ist durch ein Hybridfahrzeug 4 mit einem Verbrennungsmotor 3 und einem Elektromotor 2 sowie mit einer Signalerzeugungseinrichtung 6 gebildet, die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors 2 ein akustisches Signal erzeugt. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs 4 ist die Signalerzeugungseinrichtung 6 derart ausgebildet, dass sie einen Wechsel von einem rein elektromotorischen Fahren zu einem verbrennungsmotorischen Fahren bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors 3 akustisch überdeckt. Hierdurch soll insbesondere ein bisher „harter“ akustischer Übergang zwischen einem rein „E-Sound“ (elektronisches Geräusch) und einem Verbrennungsmotorgeräusch vermieden, zumindest aber abgemildert werden. Die Signalerzeugungseinrichtung 6 kann dabei derart ausgebildet sein, dass sie ein von dem Drehmoment und/oder der Drehzahl des Elektromotors 2 und/oder des Verbrennungsmotor 3 abhängiges, insbesondere frequenzabhängiges, Signal erzeugt. Bei Erreichen oder Überschreiten eines Drehmomentgrenzwertes M_G (vgl. 4) kann dabei das von der Signalerzeugungseinrichtung 6 erzeugte akustische Signal zumindest reduziert oder gänzlich abgeschaltet werden. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Signalerzeugungseinrichtung 6 auch oberhalb des Drehmomentgrenzwertes M_G (vgl. 4) ein akustisches Signal zur Unterstützung oder Verstärkung des Geräuschs des Verbrennungsmotors 3 erzeugt.
Schließlich ist auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 1 als Elektrofahrzeug 5 oder als Hybridfahrzeug 4 denkbar, bei welchem die Signalerzeugungseinrichtung 6 in einem Motorbetrieb des Elektromotors 2 ein Fahrgeräusch mit einem Drehzahl-Offsetwert 7 erzeugt und beim Einschalten und/oder Ausschalten des Elektromotors 2 ein gegenüber diesem Drehzahl-Offsetwert 7 drehzahlüberhöhtes Signal 9 (vgl. 3).
Gemäß der 2 ist auf der Ordinate die von der Signalerzeugungseinrichtung 6 akustisch erzeugte Drehzahl D_E abgebildet, wogegen auf der Abszisse die tatsächliche mechanische Drehzahl D_M des Elektromotors 2 und/oder des Verbrennungsmotors 3 abgetragen ist. Die von der Signalerzeugungseinrichtung 6 elektronisch erzeugte Drehzahl D_E sind dabei mit der Kurve 8 und die tatsächliche Drehzahl D_M mit der Kurve 8' bezeichnet. Hierbei kann man bereits erkennen, dass bis zu einem bestimmten Drehzahlwert D_M1 die Signaleinrichtung 6 einen konstanten akustischen Drehzahl-Offsetwert 7 erzeugt. Darüber hinausgehend steigt nicht nur die mechanische Drehzahl D_M des Elektromotors 2 und/oder des Verbrennungsmotors 3, sondern zugleich auch die von der Signaleinrichtung 6 erzeugte akustische Drehzahl D_E an.
In dem Diagramm in 3 ist auf der Ordinate wiederum die von der Signaleinrichtung 6 erzeugte akustische Drehzahl D_E abgetragen, wogegen auf der Abszisse die Zeit t abgetragen ist. Die 3 soll dabei dasjenige Kraftfahrzeug 1, insbesondere das Elektrofahrzeug 5 oder das Hybridfahrzeug 4 darstellen, bei welchem die Signalerzeugungseinrichtung 6 in der Zeit zwischen t₂ und t₃ ein akustisches Signal und zwar den Drehzahl-Offsetwert 7 erzeugt. Zum Zeitpunkt t₀ wird das Kraftfahrzeug 1 gestartet bzw. die Betriebsbereitschaft hergestellt, wobei die Signalerzeugungseinrichtung 6 ein gegenüber dem Drehzahl-Offsetwert 7 drehzahlüberhöhtes Signal 9 erzeugt und zwar bis zum Zeitpunkt t₁.
Zwischen dem Zeitpunkt t₁ und dem Zeitpunkt t₂ sinkt das drehzahlüberhöhte Signal 9, insbesondere hinsichtlich seiner Frequenz, auf den Drehzahl-Offsetwert 7 ab und wird in diesem während des normalen Fahrbetriebs (t₂ bis t₃) beibehalten. Zum Zeitpunkt t₃ wird der Elektromotor 2 abgeschaltet, woraufhin die Signalerzeugungseinrichtung 6 wiederum ein drehzahlüberhöhtes Signal 9 erzeugt, mittels welchem der Abschaltvorgang des Elektromotors 2 akustisch angezeigt wird. Die Verläufe sind dabei zwischen den einzelnen Zeitpunkten t stets linear aufgezeichnet, wobei selbstverständlich auch kurvige bzw. parabelförmige Verläufe denkbar sind.
Schließlich ist aus der 4 ein Diagramm zu entnehmen, bei welchem auf der Ordinate die Lautstärke L über dem Motormoment und auf der Abszisse das mechanische Drehmoment M des Elektromotors 2 bzw. Verbrennungsmotors 3 abgetragen sind. Bei Erreichen eines Drehmomentgrenzwertes M_G schaltet sich der Verbrennungsmotor 3 zu, wobei die Signalerzeugungseinrichtung 6 einen Wechsel von einem rein elektromotorischen Fahren, welches rein theoretisch bis zum Erreichen des maximalen Drehmoments des Elektromotors 2 denkbar ist, zu einem verbrennungsmotorischen Fahren, bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors 3 akustisch überdeckt. Danach nimmt die Lautstärke L der Motormomente allein durch die Geräuschentwicklung des Verbrennungsmotors 3 weiter zu, sodass das von der Signalerzeugungseinrichtung 6 erzeugte Motorgeräusch, welches gemäß der 4 mit der Kurve 10 bezeichnet ist, oberhalb des Drehmomentgrenzwertes M_G reduziert oder ganz abgeschaltet werden kann. Mit der Kurve 10' hingegen ist die Lautstärke L des Elektromotors 2 und/oder des Verbrennungsmotors 3 dargestellt, die nahezu linear verläuft.
Selbstverständlich ist auch noch eine Unterstützung des seitens des Verbrennungsmotors 3 erzeugten Geräusches durch die erfindungsgemäße Signaleinrichtung 6 denkbar, wobei dann die vom Verbrennungsmotor 3 erzeugten Geräusche durch die Signalerzeugungseinrichtung 6 verstärkt oder zumindest unterstützt werden. Hierdurch lässt sich insbesondere ein sportlicher Motorcharakter im Rahmen einer Emotionalisierung des Klangs unterstreichen.
Zur Erzeugung der von der Signalerzeugungseinrichtung 6 erzeugten akustischen Signale kann zusätzlich ein elektrodynamischer Wandler 11 vorgesehen sein, der über ein Karosserieelement, bspw. über eine Front- oder Heckhaube, die betriebszustandsabhängigen, akustischen Signale erzeugt.
Mit den erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugen 1, 4, 5 bzw. den zugehörigen Verfahren lässt sich der bei Hybridfahrzeugen 4 in manchen Situationen und bei Elektrofahrzeugen 5 in nahezu allen Situationen fehlende Sound, der für einen hohen emotionalen Wiedererkennungswert steht und der zusätzlich eine wichtige Warn- und Hinweisfunktion erfüllt, erzeugen.
In 5 sind zusätzliche Neuerungen gegenüber bisher in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Hybridfahrzeugen, eingesetzten Signalerzeugungseinrichtungen detailliert dargestellt.
Gemäß der 5 ist erkennbar, dass die Signalerzeugungseinrichtung 6 im Normalbetrieb, das heißt im normalen Fahrbetrieb, die Signale in Abhängigkeit von unterschiedlichen CAN-Signalen erzeugt, bzw. anpasst. So ist beispielsweise eine Anpassung der Lautstärke L der erzeugten Signale in Abhängigkeit der am Fahrpedal vorgegebenen Last denkbar. Auch denkbar ist eine Anpassung der Frequenz der von der Signalerzeugungseinrichtung 6 erzeugten Signale in Abhängigkeit der Drehzahl des Elektromotors 2 und/oder des Verbrennungsmotors 3. Die Lautstärke L der erzeugten Signale kann zusätzlich oder alternativ auch in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
Zusätzlich wird bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 auch die Betriebsbereitschaft akustisch durch Ausgeben entsprechender Signale angezeigt. Betriebsbereitschaft heißt im vorliegenden Fall bei einem Hybridfahrzeug 4, dass die Zündschlüsselposition "Zündung ein" überdreht wurde und der Zündschlüssel sich nun in der Position "Betriebsbereitschaft" befindet. Alternativ kann die Betriebsbereitschaft auch über einen Schalter oder einen Startknopf hergestellt werden. Beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1, bzw. dem Hybridfahrzeug 4, wird bereits diese Betriebsbereitschaft mittels E-Sound unterlegt und damit angezeigt. Voraussetzung hierfür ist, dass sowohl eine Klemme 15 (Zündung) als auch eine Klemme 50 (Anlasser) bestromt sind. Alternativ können die Zustände „Zündung ein“ und „Anlasser“ auch als reine Dateninformationen auf einem Bus-System vorliegen. Das Startgeräusch kann dabei analog zu 3 mittels einer Signalüberhöhung 9 akustisch ausgegeben werden. Nach dem eigentlichen Startvorgang, das heißt nach spätestens 1500 ms, wechselt das Kraftfahrzeug 1 in den Normalbetrieb, in welchem die Signalerzeugungseinrichtung 6 ein Geräusch mit dem Drehzahl-Offsetwert 7 emittiert. Wie der 5 dabei zu entnehmen ist, erfolgt eine Signalausgabe jedoch erst mit Herstellung der Betriebsbereitschaft. Beim Abschalten des Elektromotors 2 und/oder des Verbrennungsmotors 3 erfolgt ebenfalls eine akustische Anzeige in der Art der Signalüberhöhung 9, welche nach dem Unterbrechen der Klemme 15 (Zündung) noch ca. 150–1000 ms andauert.
Selbstverständlich können die Signalerzeugungseinrichtung 6 und damit der "E-Sound" auch komplett abgeschaltet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009047930 A1 [0002, 0011]
US 2010/0289663 A1 [0003]
US 2011/0202210 A1 [0004]
EP 1731372 A1 [0005]

Claims

Kraftfahrzeug (1), insbesondere ein Hybridfahrzeug (4) oder ein Elektrofahrzeug (5), mit einem Elektromotor (2) und einer Signalerzeugungseinrichtung (6), die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors (2) ein akustisches Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass sie zumindest ein einem Motorbetrieb und einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors (2) eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass sie ein von einem Fahrstil abhängiges akustisches Signal erzeugt, das insbesondere bei sich im Rekuperationsbetrieb befindlichem Elektromotor (2) angenehmer klingt als bei sich im Motorbetrieb befindlichem Elektromotor (2).
Kraftfahrzeug (1), insbesondere ein Hybridfahrzeug (4) mit einem Verbrennungsmotor (3) und einem Elektromotor (2) und mit einer Signalerzeugungseinrichtung (6), die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors (2) ein akustisches Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass sie zumindest einen Wechsel von einem rein elektromotorischen Fahren zu einem verbrennungsmotorischen Fahren, bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors (3) akustisch überdeckt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass sie ein von einem Drehmoment des Elektromotors (2) und/oder des Verbrennungsmotors (3) und/oder von einer Fahrpedalstellung abhängiges akustisches Signal erzeugt.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen oder Überschreiten eines Drehmomentgrenzwertes (M_G) und/oder eines Grenzwertes des Fahrpedalwinkels das akustische Signal reduziert wird.
Kraftfahrzeug (1), insbesondere ein Hybridfahrzeug (4) oder ein Elektrofahrzeug (5) mit einem Elektromotor (2) und einer Signalerzeugungseinrichtung (6), die in Abhängigkeit eines Betriebszustandes des Elektromotors (2) ein akustisches Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalerzeugungseinrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass sie in einem Motorbetrieb des Elektromotors (2) ein Fahrgeräusch mit einem Drehzahloffsetwert (7) erzeugt und beim Einschalten und/oder Ausschalten des Elektromotors (2) ein gegenüber diesem Drehzahl- Offsetwert (7) drehzahlüberhöhtes Signal (9).
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrodynamischer Wandler (10) vorgesehen ist, der über ein Karosserieelement, insbesondere eine Fronthaube oder eine Heckhaube, die betriebszustandsabhängigen, akustischen Signale erzeugt.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 7, bei dem die Signalerzeugungseinrichtung (6) zumindest ein einem Motorbetrieb und einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors (2) eindeutig zuordenbares akustisches Signal erzeugt, das als von einem umweltverträglichen Fahren abhängiges akustisches Signal erzeugt werden kann und das insbesondere bei sich im Rekuperationsbetrieb befindlichem Elektromotor (2) angenehmer klingt als bei sich im Motorbetrieb befindlichem Elektromotor (2).
Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 oder 7, bei dem die Signalerzeugungseinrichtung (6) ein akustisches Signal erzeugt, das einen Wechsel von einem rein elektromotorischen Fahren zu einem verbrennungsmotorischen Fahren, bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors (3) akustisch überdeckt.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die Signalerzeugungseinrichtung (6) in einem Motorbetrieb des Elektromotors (2) ein Fahrgeräusch mit einem Drehzahloffsetwert (7) erzeugt und beim Einschalten und/oder Ausschalten des Elektromotors (2) ein gegenüber diesem Drehzahloffsetwert (7) drehzahlüberhöhtes Signal (9).
Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Signalerzeugungseinrichtung (6) ein akustisches Signal erzeugt, das einen Wechsel von einem Motorbetrieb oder einem Rekuperationsbetrieb des Elektromotors (2) zu einem verbrennungsmotorischen Fahren, bzw. ein Starten des Verbrennungsmotors (3), akustisch verstärkt bzw. ergänzt.