DE102011116184A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1). Bei dem Verfahren wird ein erster Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern (6, 7) des Fahrzeugs (1) bestimmt. Der erste Leistungsbedarf ist unabhängig von einem für einen Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) benötigten zweiten Leistungsbedarf. In Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf wird eine Fahrbetriebsart, welche eine voraussichtliche Reisezeit beeinflusst, für das Fahrzeug (1) bestimmt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie eine entsprechende Vorrichtung und ein Fahrzeug mit der Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei welchen eine Betriebsart für einen Betrieb des Fahrzeugs automatisch bestimmt wird.
  • Bei Fahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ist bekannt, dass durch eine vorausschauende Fahrweise Energie eingespart werden kann. Dementsprechend können Fahrprogramme oder Fahrbetriebsarten, welche beispielsweise ein automatisches Schaltgetriebes des Fahrzeuges oder eine automatische Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs beeinflussen, über eine vorausschauende Fahrweise Energien einsparen. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen mit mindestens einem elektrischen Antrieb trägt eine energiesparende Fahrweise nicht nur zu einer Verringerung von Kosten für
  • Energie und einer Verringerung der Umweltbelastung bei, sondern kann darüber hinaus die Reichweite des Fahrzeugs erhöhen.
  • Vor diesem Hintergrund ist aus der DE 10 2010 016 188 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs bekannt. Das Fahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsmaschine, einen elektrischen Energiespeicher und eine Stromerzeugungseinrichtung. Die Stromerzeugungseinrichtung wird ab einem definierten Ladezustand des elektrischen Energiespeichers aktiviert. Um die Kosten des Elektrofahrzeugs zu verringern und Bauraum einzusparen, ist vorgesehen, dass die Stromerzeugungsvorrichtung für einen mittleren Leistungsbedarf der elektrischen Antriebsmaschine ausgelegt wird und dass die Stromerzeugungseinrichtung noch vor Erreichen einer unteren technischen Betriebsgrenze des Ladezustandes des elektrischen Energiespeichers bei einem definierten Einschaltladezustand aktiviert wird.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2006 000 397 A1 ein Antriebsstrangbatterie-Lebensdauervorhersagegerät bekannt. Eine Datenverarbeitungseinheit erhält und verarbeitet Daten bezüglich eines Fahrzeugs mit einer Batterie. Die Daten erfassen Batterieumgebungsdaten, Energieverbrauchsdaten und Fahrzeugfahrdaten. Eine Aufzeichnungseinheit zeichnet Fahrzeugscharakteristikdaten und Verläufe der erhaltenen und verarbeiteten Daten auf. Die Daten bezüglich eines Batterieverschleißes, die in einem Fahrzeugfahrtest erhalten werden, werden zum Schätzen eines Batterieverschleißgrads und zur Berechnung der Restlebensdauer der Batterie verwendet. Die Restlebensdauer der Batterie wird einem Fahrer auf einer Anzeigeeinrichtung gezeigt.
  • Neben der Energie zum Antreiben des Fahrzeugs wird in einem Fahrzeug weitere Energie für sogenannte Nebenverbraucher, wie z. B. eine Klimaanlage, eine Musikanlage, eine Beleuchtungsanlage und eine elektrische Heizungsanlage, verbraucht.
  • In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2010 010 620 A1 eine integrierte Reichweitenanzeige zur kombinierten Anzeige einer Energiebevorratungsmenge und einer Reichweite in einem Kraftfahrzeug unter Berücksichtigung eines individuellen Fahrstils des Kraftfahrzeugs und eines Einflusses von Nebenverbrauchern bekannt. Auf der kombinierten Anzeige wird als Informationsgehalt der Zeitpunkt kenntlich gemacht, von dem an eine Rückkehr des Fahrzeuges zu einem vorbestimmten Ausgangspunkt aufgrund einer unzureichenden Energiebevorratungsmenge nicht mehr möglich ist.
  • Weiterhin ist aus der DE 10302504 A1 ein Verfahren zum Ermitteln der Reichweite eines Elektrofahrzeugs bekannt. Bei dem Verfahren werden fahrzeug-, fahrstrecken- und/oder umweltbezogene Informationen über das Fahrzeug und eine geplante oder aktuell zu befahrende Strecke von einem Fahrzeugcomputer mittels geeigneter Informationserfassungsgeräte erfasst und verarbeitet. Dazu werden diese Informationen vor Beginn und/oder beim Befahren einer Fahrstrecke miteinander verknüpft und hinsichtlich einer vorgegebenen oder sich variabel ändernden Fahrzeugsbetriebsweise bewertet. Aus diesen Informationen wird die verbleibende Reichweite des Elektrofahrzeugs errechnet und in einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige gebracht. Weiterhin kann der Fahrzeugcomputer eine Fahrkomfortfunktion beispielsweise abschalten oder eine solche Abschaltung anregen, wenn eine für eine Wegstrecke aktuell errechnete Restreichweite des Elektrofahrzeugs zur Zielerreichung nicht ausreicht oder das elektrische Bordnetz diese starke Belastung nicht verträgt. Beispielsweise kann eine Klimaanlage oder eine Zusatzheizung kurzfristig bei Steigungsstrecken abgeschaltet und bei Gefällstrecken oder anderen antriebslosen Fahrzeugbewegungen wieder eingeschaltet werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, eine Reichweite zu erhöhen und einen Energieverbrauch zu verringern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs nach Anspruch 7, eine Vorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 8, eine Vorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 10 und ein Fahrzeug nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird ein erster Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern des Fahrzeugs bestimmt. Der erste Leistungsbedarf ist unabhängig von einem zweiten Leistungsbedarf, welcher für einen Antrieb des Fahrzeugs benötigt wird. In Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf wird eine Fahrbetriebsart für das Fahrzeug bestimmt; wobei die Fahrbetriebsart eine voraussichtliche Reisezeit beeinflusst.
  • Wenn beispielsweise im Hochsommer ein erheblicher Leistungsbedarf zum Betreiben einer Klimaanlage des Fahrzeugs benötigt wird oder wenn beispielsweise im Winter ein erheblicher Leistungsbedarf zum Betreiben einer elektrischen Heizungsanlage, einer Beleuchtungsanlage und/oder einer Scheibenwischanlage des Fahrzeugs benötigt wird, kann durch eine Verkürzung der gesamten Reisezeit ein Energieverbrauch dieser Nebenverbraucher verringert werden. Die dadurch eingesparte Energie kann größer sein, als eine Energieeinsparung durch eine vorausschauende und ökonomische Fahrweise. Demzufolge kann insgesamt weniger Energie verbraucht werden und somit die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden, wenn das Fahrzeug in einer zügigen oder sportlichen Fahrbetriebsart betrieben wird. Haben die Nebenverbraucher des Fahrzeugs hingegen nur eine geringe Leistungsaufnahme, beispielsweise bei einer Tagfahrt mit ausgeschalteter Beleuchtung bei gemäßigtem Klima, so dass weder Heizung noch Klimaanlage aktiv sind, kann eine vorausschauende und ökonomische Fahrbetriebsart den Energieverbrauch des Fahrzeugs verringern und somit die Reichweite des Fahrzeugs erhöhen.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird zum Bestimmen der Fahrbetriebsart eine Betriebsart aus einer Betriebsartengruppe ausgewählt. Die Betriebsartengruppe umfasst eine antriebsenergieoptimierte Betriebsart, eine reisezeitoptimierte Betriebsart und eine gesamtenergieoptimierte Betriebsart. Bei der antriebsenergieoptimierten Betriebsart wird ein Energiebedarf für den Antrieb des Fahrzeugs über die voraussichtliche Reisezeit optimiert. Der Energiebedarf für den Antrieb umfasst den über die Reisezeit integrierten zweiten Leistungsbedarf, welcher für den Antrieb des Fahrzeugs benötigt wird. Die antriebsenergieoptimierte Betriebsart kann beispielsweise verwendet werden, wenn der Leistungsbedarf der Nebenverbraucher des Fahrzeugs verglichen mit dem Leistungsbedarf für den Antrieb des Fahrzeugs verhältnismäßig gering ist. Die antriebsenergieoptimierte Betriebsart kann beispielsweise eine vorausschauende und ökonomische Betriebsart umfassen. Bei der reisezeitoptimierten Betriebsart wird die voraussichtliche Reisezeit zum Erreichen eines vorbestimmten Ziels optimiert. Die reisezeitoptimierte Betriebsart kann beispielsweise ausgewählt werden, wenn der Leistungsbedarf der Nebenverbraucher des Fahrzeugs verglichen mit dem Leistungsbedarf für den Antrieb des Fahrzeugs verhältnismäßig hoch ist, wenn beispielsweise bei sehr hohen Außentemperaturen eine Klimaanlage des Fahrzeuges voraussichtlich über die gesamte Reisezeit eingeschaltet ist oder wenn bei sehr niedrigen Außentemperaturen eine Heizungsanlage des Fahrzeugs voraussichtlich über die gesamte Reisezeit eingeschaltet sein wird. Um die Reisezeit zu verringern, kann die Betriebsart eine zügige oder sogar sportliche Fahrweise umfassen, sofern es die Verkehrs- und Witterungsbedingungen zulassen. Bei der gesamtenergieoptimierten Betriebsart wird eine Summe aus dem Energiebedarf für den Antrieb des Fahrzeugs über die voraussichtliche Reisezeit und dem Energiebedarf für die Nebenverbraucher über die voraussichtliche Reisezeit optimiert. Der Energiebedarf für den Antrieb umfasst den über die Reisezeit integrierten zweiten Leistungsbedarf für den Antrieb und der Energiebedarf für die Nebenverbraucher umfasst den über die Reisezeit integrierten ersten Leistungsbedarf für die Nebenverbraucher. Die gesamtenergieoptimierte Betriebsart kann beispielsweise ausgewählt werden, wenn anhand der geplanten Reiseroute abzusehen ist, dass der Leistungsbedarf für die Nebenverbraucher über der Reisezeit stark variieren wird, beispielsweise aufgrund großer Außentemperaturunterschiede während einer Fahrt durch Berge und Täler. Die gesamtenergieoptimierte Betriebsart kann beispielsweise adaptiv zwischen einer ökonomischen vorausschauenden Fahrweise und einer zügig sportlichen Fahrweise wechseln. Insbesondere kann die gesamtenergieoptimierte Betriebsart adaptiv zwischen der antriebsenergieoptimierten Betriebsart und der reisezeitoptimierten Betriebsart wechseln. Somit kann mit wenigen vorgegebenen Betriebsarten ein Energieverbrauch des Fahrzeugs verringert werden und somit eine Reichweite des Fahrzeugs vergrößert werden. Die bestimmte Fahrbetriebsart kann beispielsweise an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden, um dem Fahrer die aktuelle ausgewählte Fahrcharakteristik des Fahrzeugs zu vermitteln.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die bestimmte Fahrbetriebsart über eine Multifunktionsanzeige des Fahrzeugs, beispielsweise in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs, ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die bestimmte Fahrbetriebsart an ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein sogenanntes Smartphone, ausgegeben werden. Das mobile Endgerät kann die bestimmte Fahrbetriebsart über eine Anzeige des mobilen Endgeräts ausgeben und somit dem Fahrer anzeigen. Das Übertagen der bestimmten Fahrbetriebsart zu dem mobilen Endgerät kann beispielsweise über eine Funkverbindung oder einen elektrischen Anschlussstecker, welcher das mobile Endgerät mit dem Fahrzeug verbindet, erfolgen. Durch die Ausgabe der ausgewählten Fahrbetriebsart kann der Fahrer entsprechend angeleitet werden, das Fahrzeug zu führen, um einen möglichst geringen Energieverbrauch und somit eine große Reichweite des Fahrzeugs zu erreichen. Die bestimmte Fahrbetriebsart kann alternativ oder zusätzlich auch an eine automatische Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs ausgegeben werden. Die Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs kann in Abhängigkeit der empfangenen Fahrbetriebsart die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einstellen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeitsregelungsanlage in Abhängigkeit der empfangenen Fahrbetriebsart eine zügige oder sportliche Geschwindigkeitscharakteristik oder eine vorausschauend ökonomische Geschwindigkeitscharakteristik verwenden. Durch die Verwendung der bestimmten Fahrbetriebsart durch die Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs kann automatisch eine Energieeinsparung und Reichweitenvergrößerung sichergestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Energierückgewinnungsmechanismus und es wird zusätzlich ein Batterieladungszustand einer Antriebsbatterie des Fahrzeugs bestimmt. Die Fahrbetriebsart für das Fahrzeug wird in Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf für die Nebenverbraucher des Fahrzeugs, dem Batterieladungszustand und einem Wirkungsgrad des Energierückgewinnungsmechanismus bestimmt. Durch Berücksichtigung des Batterieladungszustands kann beispielsweise vermieden werden, dass bei voller oder nahezu voller Batterie eine Energierückgewinnung, eine sogenannte Rekuperation, durchgeführt wird, wodurch die Reisezeit unnötig verlängert wird. Darüber hinaus kann beispielsweise anhand eines Streckenprofils einer geplanten Reiseroute und anhand des Wirkungsgrads des Energiezurückgewinnungsmechanismus vorherbestimmt werden, wie viel Energie durch Rekuperation in die Batterie eingespeist werden kann. In Abhängigkeit von dem Batterieladungszustand und dem Leistungsbedarf der Nebenverbraucher kann die Fahrbetriebsart gegebenenfalls auf eine zügigere Fahrbetriebsart eingestellt werden, wodurch die Gesamtreisezeit verkürzt werden kann, ohne die Reichweite des Fahrzeugs zu verringern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, bei welchem eine verbleibende voraussichtliche Restreisezeit bis zu einem Reiseziel bestimmt wird und eine Leistungsaufnahme eines Nebenverbrauchers des Fahrzeugs verringert wird, wenn die Restreisezeit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Der Nebenverbraucher weist einen ersten Leistungsbedarf auf, welcher unabhängig von einem für einen Antrieb des Fahrzeugs benötigten zweiten Leistungsbedarf ist. Beispielsweise kann eine Klimaanlage oder Heizungsanlage des Fahrzeugs wenige Minuten vor Erreichen des Reiseziels in der Leistung verringert oder sogar ganz abgeschaltet werden, ohne dass es zu einer für den Fahrer merklichen Abkühlung oder Erwärmung im Fahrzeuginneren kommt. Dadurch kann Energie eingespart werden und die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden, ohne Komforteinbußen in Kauf nehmen zu müssen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle zum Empfangen von Informationen über einen ersten Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern und eine Verarbeitungseinheit. Der erste Leistungsbedarf ist unabhängig von einem für einen Antrieb des Fahrzeugs benötigten zweiten Leistungsbedarf. Die Verarbeitungseinheit ist mit der Schnittstelle gekoppelt und ausgestaltet, eine Fahrbetriebsart für das Fahrzeug in Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf zu bestimmen. Die Fahrbetriebsart beeinflusst dabei eine voraussichtliche Reisezeit. Die Vorrichtung kann zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens oder einer seiner Ausführungsformen ausgestaltet sein und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
  • Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung eines Fahrzeugs bereit, welche eine Schnittstelle und eine Verarbeitungseinheit umfasst. Die Schnittstelle dient zum Empfangen von Informationen über einen ersten Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern des Fahrzeugs. Der erste Leistungsbedarf ist unabhängig von einem für einen Antrieb des Fahrzeugs benötigten zweiten Leistungsbedarf. Die Verarbeitungseinheit ist mit der Schnittstelle gekoppelt und in der Lage, eine verbleibende voraussichtliche Restreisezeit bis zu einem Reiseziel zu bestimmen und eine Leistungsaufnahme des Nebenverbrauchers des Fahrzeugs zu verringern, wenn die Restreisezeit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Dadurch kann die Vorrichtung dazu beitragen, dass Nebenverbraucher, beispielsweise eine Heizungsanlage oder eine Klimaanlage des Fahrzeugs, kurz vor Erreichen des Reiseziels mit verringerter Leistung betrieben werden oder abgeschaltet werden, wodurch Energie eingespart werden kann. Der Schwellenwert kann beispielsweise wenige Minuten, beispielsweise 2–5 Minuten, betragen. Der Schwellenwert kann auch in Abhängigkeit von beispielsweise einer Außentemperatur eingestellt werden.
  • Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen können ein Mobilfunktelefon, ein mobiles Navigationssystem, einen Bordcomputer oder ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs umfassen. Die Informationen über den ersten Leistungsbedarf der Nebenverbraucher können über die Schnittstelle beispielsweise direkt von einem Fahrzeugbus des Fahrzeugs bereitgestellt werden oder können beispielsweise über Temperatursensoren zur Bestimmung der Innen- und Außentemperaturen geschätzt werden. Dadurch wird eine einfache Integration der Vorrichtung in ein Fahrzeug ermöglicht.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Fahrzeug mit der zuvor beschriebenen Vorrichtung bereitgestellt. Der Nebenverbraucher kann beispielsweise eine Klimatisierungsanlage oder eine Heizungsanlage des Fahrzeugs umfassen. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb umfassen. Das Fahrzeug kann jedoch auch ein Fahrzeug mit nur einem Verbrennungsantrieb umfassen. Durch die erfindungsgemäße Bestimmung der Fahrbetriebsart kann der Verbrauch des Fahrzeugs verringert werden und somit die Reichweite des Fahrzeugs mit einer vorbestimmten Energiemenge erhöht werden.
  • Die vorliegende Erfindung Wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail beschrieben werden.
  • Die einzige Figur zeigt ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figur zeigt ein Fahrzeug 1, beispielsweise ein Elektrofahrzeug, mit einer elektrischen Antriebsmaschine 2 und einem elektrischen Energiespeicher 3. Die elektrische Antriebsmaschine 2 ist mit Antriebsrädern des Fahrzeugs 1 gekoppelt und in der Lage, das Fahrzeug mit elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 3 anzutreiben und durch Rekuperation kinetische Energie des Fahrzeugs 1 in elektrische Energie umzuwandeln; welche in dem elektrischen Energiespeicher 3 gespeichert werden kann. Das Fahrzeug 1 umfasst weiterhin eine Vorrichtung 4 mit einer Schnittstelle 5 zum Empfangen von Informationen über einen ersten Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern 6 und 7 des Fahrzeugs 1. Die Nebenverbraucher 6 und 7 sind beispielsweise eine elektrisch angetriebene Klimatisierungsanlage 6 und eine elektrische Heizungsanlage 7. Die Vorrichtung 4 umfasst weiterhin eine Verarbeitungseinheit, beispielsweise eine elektronische Steuerung, wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, welcher mit der Schnittstelle 5 gekoppelt ist und in der Lage ist, eine Fahrbetriebsart für das Fahrzeug 1 in Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf der Nebenverbraucher 6 und 7 zu bestimmen. Die so bestimmte Fahrbetriebsart kann beispielsweise in einem Armaturenbrett 8 einem Fahrer des Fahrzeugs 1 angezeigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die bestimmte Fahrbetriebsart auch an eine mobile Vorrichtung 9, beispielsweise ein Mobilfunktelefon oder ein mobiles Navigationsgerät, übertragen werden und dort dem Fahrer des Fahrzeugs 1 angezeigt werden. Die bestimmte Fahrbetriebsart kann darüber hinaus einem Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs, beispielsweise einer Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs, bereitgestellt werden, um automatisch die Geschwindigkeit und die Fahrweise des Fahrzeugs 1 gemäß der bestimmten Fahrbetriebsart anzupassen. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise integriert mit der Vorrichtung 4 ausgebildet sein.
  • Insbesondere bei batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen ist die Reichweite im Verglich, zu verbrennungsmotorischen Fahrzeugen deutlich niedriger. Die ohnehin geringen Reichweiten von Elektrofahrzeugen werden im Winter nochmals reduziert. Dies liegt einerseits an der mit der Umgebungstemperatur sinkenden Batteriekapazität und andererseits am zusätzlichen Energiebedarf zum Heizen der Fahrgastzelle. Zum Heizen der Fahrgastzelle kann ein Energiebedarf der gleichen Größenordnung wie für den Antrieb des Elektrofahrzeugs erforderlich sein. Neben Maßnahmen zur Reduzierung der Heizleistung, wie zum Beispiel Wärmetauscher, Optimierung der Fahrzeugisolierung oder einem Klimaschott zwischen den vorderen und hinteren Sitzplätzen, kann durch ein Verkürzung der gesamten Reisezeit die erforderliche Heizleistung erheblich verringert werden. Das Gleiche trifft auf eine Kühlleistung im Sommer zu.
  • Durch Beeinflussen der Fahrweise kann die Vorrichtung 4 zu einer Verringerung eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs 1 und somit zu einer Erhöhung der Reichweite des Fahrzeugs 1 beitragen, indem der Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern zur Ableitung einer energieeffizienten Fahrstrategie berücksichtigt wird. Beispielsweise kann. die Vorrichtung 4 im Winter bei kühler Witterung und hoher Heizleistung der Heizung 7 eine zügige Fahrweise vorschlagen, um durch eine Verringerung der Energieaufnahme für die Heizung 7 die Reichweite des Fahrzeugs 1 zu erhöhen. Je nach Energiebedarf für die Klimatisierung durch die Klimaanlage 6 und die Heizung 7 kann eine vorausschauende oder zügige Fahrweise vorgeschlagen werden oder von einer Geschwindigkeitsregelungsanlage automatisch umgesetzt werden, um eine Reichweite des Fahrzeugs 1 zu optimieren. Die so bestimmte Fahrstrategie kann beispielsweise durch Hinweise beziehungsweise Handlungsempfehlungen über eine Anzeige in dem Armaturenbrett 8 oder der mobilen Vorrichtung 9 zum Fahrer übertragen werden oder über eine (teil)-automatisierte Fahrweise von beispielsweise einer Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs 1 umgesetzt werden.
  • Die von der Vorrichtung 4 bestimmte Fahrbetriebsart kann beispielsweise eine vorausschauende und ökonomische Fahrbetriebsart, welche nachfolgend als Eco-Modus bezeichnet werden wird, eine zügige Fahrbetriebsart, welche nachfolgend als Sport-Modus bezeichnet werden wird, sowie eine adaptive Betriebsart, welche nachfolgend als intelligenter Modus bezeichnet werden wird, umfassen.
  • 1. Eco-Modus
  • Ist der zusätzliche Energiebedarf, welcher beispielweise durch Kühlen beziehungsweise Heizen der Fahrgastzelle im Sommer beziehungsweise Winter entsteht, hinreichend niedrig, dann ist eine vorausschauende Fahrweise verbrauchsoptimal. Wenn die Fahrzeugsgeschwindigkeit beispielsweise vor Geschwindigkeitsbegrenzungen, Ortseingangsschildern, Ampeln, Hindernissen oder anderen Fahrzeugen reduziert werden muss, so erfolgt dies idealerweise durch „Ausrollen” des Fahrzeugs und nicht alleine durch Bremsen. Das Ausrollen kann hierbei beispielsweise mit geöffneter Kupplung (falls vorhanden), mit geschlossenem Antriebsstrang und Bestromung des Elektromotors zur Erzeugung eines Nullmoments, mit geschlossenem Antriebsstrang und keiner. Bestromung der Elektromotors, mit geschlossenem Antriebsstrang und generatorischem Betreib des Elektromotors (Rekuperation), mit geöffneter Kupplung (falls vorhanden) und zusätzlicher mechanischer Bremsung, oder durch eine Kombination der zuvor genannten Möglichkeiten erfolgen. Die Art und Weise des Ausrollens kann hierbei vom Fahrer bestimmt werden, beispielsweise ist das Einsparpotential bei Nullmoment im Vergleich zur Rekuperation höher. Gleichzeitig wird jedoch auch die Fahrtzeit erhöht. Liegt das Fahrziel beispielsweise an der Reichweitengrenze, so kann der Fahrer eine möglichst energiesparende Fahrweise wählen. Liegt das Fahrziel hingegen deutlich innerhalb der Reichweite, kann der Fahrer eine andere Betriebsart wählen. Die Entscheidung über die Art und Weise des Ausrollens kann auch von einem Fahrerassistenzsystem automatisch getroffen werden, wenn beispielweise zuvor eine Route eingegeben worden ist.
  • Informationen über die Präsenz von Geschwindigkeitsbegrenzungen, Ortseingangschildern, Ampeln, Hindernissen oder anderen Fahrzeugen können über Sensoren des Fahrzeugs (Radar, Kamera, Laser), über zusätzliche Informationen, in Navigationskarten oder über Informationen von anderen Fahrzeugen, einer sogenannten car-to-car-Kommunikation, oder über Informationen von Vorrichtungen in der Umgebung des Fahrzeugs, einer sogenannten car-to-infrastructure-communication, an das Fahrzeug übertragen werden. Der Energiebedarf für ein Kühlen beziehungsweise Heizen des Fahrzeuginnenraums kann beispielsweise mit einem Algorithmus bestimmt werden. In diesen Algorithmus können Zustandsgrößen des Fahrzeugs und der Umgebung eingehen, beispielweise eine aktuelle Heizleistung, eine aktuelle Klimatisierungsleistung, ein aktuelles Datum, ein aktueller geographischer Ort, eine aktuelle Tageszeit, Informationen über einen gegenwärtigen Fahrer beispielsweise in Form eines Fahrerprofils, eine aktuelle Außentemperatur, eine aktuelle Innentemperatur, eine Heizleistung und Klimatisierungsleistung in der Vergangenheit, Tagesganglinien der Temperatur oder Geschwindigkeitsprofile aus historischen oder Echtzeitdaten.
  • 2. Sport-Modus
  • Wenn der zusätzliche Energiebedarf, welcher beispielweise durch Kühlen beziehungsweise Heizen der Fahrgastzelle im Sommer beziehungsweise Winter entsteht, hinreichend hoch ist, dann kann eine zügige Fahrweise mit erhöhter Verzögerung und Beschleunigung verbrauchsoptimal sein. Vor relevanten Objekten wird also nicht ausgerollt, sondern gebremst.
  • Wenn beschleunigt werden kann, so erfolgt dies zügig, das heißt zeitoptimal. Auch im Sport-Modus kann der Fahrer beispielweise zwischen verschiedenen Fahrprofilen mit unterschiedlich starken Werten für Verzögerung und Beschleunigung wählen. In die Entscheidung über den Verzögerungswert können auch Informationen über aktuelle Straßendaten, beispielweise Glätte oder eine Fahrbahnbeschaffenheit, eingehen. Diese können im Fahrzeug über eine Reibwertschätzung bestimmt werden oder von beispielsweise Internetdiensten bezogen werden oder vom Fahrer selbst geschätzt werden.
  • 3. Intelligenter Modus
  • In Abhängigkeit von einem Fahrzeug- und Umgebungszustand wird situativ eine in der aktuellen Fahrsituation optimale Fahrstrategie gewählt, woraus ein unter den gegebenen Randbedingungen (Verkehrschilder, Steigungen, Kurven, Zustand des Energierückgewinnungssystems, u. s. w.) optimales Fahrmanöver abgeleitet wird. Als Kriterien können fahrerindividuelle und kollektive Größen, wie zum Beispiel Reisezeit, Energieverbrauch, Komfortvorgaben, Bauteilschutz, Verschleiß, gewähltes Fahrprofil u. s. w. herangezogen werden.
  • Eine Umsetzung der somit bestimmten Fahrstrategie kann folgendermaßen durchgeführt werden:
    • – Der Fahrer kann Vorschläge zu einer verbrauchsoptimalen Fahrweise von einer mobilen Vorrichtung, beispielsweise von einem sogenannten Smartphone, erhalten. Der mobilen Vorrichtung können Streckendaten über beispielsweise eine Navigationskarte bekannt sein. Den Energiebedarf für die Heizung beziehungsweise Klimaanlage kann die mobile Vorrichtung anhand von beispielsweise Datum, geographischem Ort, Tageszeit und Heizleistung und Klimaleistung in der Vergangenheit sowie Informationen aus dem Internet (aktuelle Wetterinformationen) schätzen. Bei moderaten Umgebungstemperaturen kann die mobile Vorrichtung dem Fahrer beispielsweise vor einem Ortseingangsschild vorschlagen auszurollen. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen kann es dagegen empfehlen zu bremsen. Die Umsetzung obliegt dem Fahrer. Die Ausgaben von der mobilen Vorrichtung können beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch erfolgen.
    • – Der Fahrer kann Vorschläge für eine verbrauchsoptimierte Fahrweise über eine Anzeige in einem Navigationssystem des Fahrzeugs oder einem Kombiinstrument des Fahrzeugs erhalten, ebenso wie bei der zuvor beschriebenen Ausgabe über die mobile Vorrichtung. Zur Bestimmung der Fahrstrategie können zusätzlich aktuelle Werte einer Klimaleistung oder Heizleistung eingehen.
    • – Schließlich kann die optimale Fahrstrategie direkt von einem Fahrerassistenzsystem, beispielsweise einer automatischen Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs, einer sogenannten Längsregelung, umgesetzt werden. Neben der zuvor beschriebenen Umsetzung der Fahrstrategie, wie sie zuvor im Zusammenhang der mobilen Vorrichtung beschrieben wurde, können weitere Informationen zur Umsetzung der Fahrstrategien verwendet werden, beispielsweise eine car-to-infrastructure-communication zur Übertragung von Ampelphasen, Wechselverkehrszeichen und Verkehrsinformationen aus Verkehrsmanagementdiensten; Navigationskarten und/oder Kameras für Informationen über Verkehrszeichen; abstandsmessende Sensoren mit großer Reichweite (zum Beispiel Radar), um andere Fahrzeuge zu erfassen; eine car-to-car oder car-to-infrastructure-communication, um auf Gefahrenstellen, wie zum Bespiel Wanderbaustellen, ein Stauende oder glatte Straßen hinzuweisen; umgebungsinterpretierende Sensoren, wie zum Beispiel eine Kamera; zusätzliche externe Dienste, welche beispielsweise über ein Mobilfunknetz übertragen werde, wie zum Beispiel Informationen über einen aktuellen Verkehrsfluss, beispielsweise zeit- und ortsabhängige Geschwindigkeitsprofile; und Systeme zur Messung, Auswertung und Speicherung des aktuellen Leistungs-, Momenten- oder Energiebedarfs der Fahrzeugverbraucher und Energiespeichersysteme des Fahrzeugs. Bei der automatischen Längsregelung ist ein Eingriff des Fahrers für eine verbrauchsoptimale Fahrweise kaum erforderlich. Das Energiesparpotential und die erzielbare Reichweite können somit optimiert werden.
  • Die Vorrichtung 4 kann ferner eine verbleibende voraussichtliche Reisezeit bis zu einem Reiseziel bestimmen und eine Leistungsaufnahme der Klimatisierungsanlage 6 und der Heizungsanlage 7 verringern, wenn die Restreisezeit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet. Der vorbestimmte Schwellenwert kann beispielsweise mehrere Minuten, beispielsweise 5 Minuten, betragen. Alternativ kann der Schwellenwert auch in Abhängigkeit einer Innentemperatur der Fahrgastzelle und/oder einer Außentemperatur außerhalb des Fahrzeugs oder einer Temperaturdifferenz zwischen der Innentemperatur und der Außentemperatur vorgegeben werden. Unterschreitet die Restreisezeit den vorbestimmten Schwellenwert kann die Leistungsaufnahme beispielsweise auf einen vorbestimmten Prozentsatz verringert werden oder die Klimaanlage 6 beziehungsweise die Heizungsanlage 7 können vollständig abgeschaltet werden. Indem bereits kurz vor Erreichen des Ziels einer geplanten Route die Klimaanlage 6 beziehungsweise die Heizungsanlage 7 heruntergefahren oder ausgeschaltet werden, kann eine erhebliche Energiemenge eingespart werden, ohne dass im Innenraum des Fahrzeugs eine deutliche Temperaturänderung stattfindet.
  • Die zuvor beschriebene Vorrichtung 4 und die zuvor beschriebenen Verfahren, welche von der Vorrichtung 4 ausgeführt werden, können in Verbindung mit einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug aber auch in Verbindung mit einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor verwendet werden, um eine Energieeinsparung zu erreichen. Insbesondere eine Bestimmung der Fahrbetriebsart für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von einem Leistungsbedarf einer Klimaanlage kann einen Energieverbrauch des Fahrzeugs verringern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 10302504 A1 [0008]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend: – Bestimmen eines ersten Leistungsbedarfs von Nebenverbrauchern (6, 7) des Fahrzeugs (1), wobei der erste Leistungsbedarf unabhängig von einem für einen Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) benötigten zweiten Leistungsbedarf ist, und – Bestimmen einer Fahrbetriebsart für das Fahrzeug (1) in Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf, wobei die Fahrbetriebsart eine voraussichtliche Reisezeit beeinflusst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Fahrbetriebsart ein Auswählen einer Betriebsart aus einer Betriebsartengruppe umfasst, wobei die Betriebsartengruppe umfasst: – eine antriebsenergieoptimierte Betriebsart, in welcher ein Energiebedarf für den Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) über die voraussichtliche Reisezeit optimiert wird, wobei der Energiebedarf für den Antrieb (2) den über die Reisezeit integrierten zweiten Leistungsbedarf umfasst, – eine reisezeitoptimierte Betriebsart, in welcher die voraussichtliche Reisezeit optimiert wird, und – eine gesamtenergieoptimierte Betriebsart, in welcher eine Summe aus dem Energiebedarf für den Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) über die voraussichtliche Reisezeit und dem Energiebedarf für die Nebenverbraucher (6, 7) über die voraussichtliche Reisezeit optimiert wird, wobei der Energiebedarf für den Antrieb (2) den über die Reisezeit integrierten zweiten Leistungsbedarf umfasst und der Energiebedarf für die Nebenverbraucher (6, 7) den über die Reisezeit integrierten ersten Leistungsbedarf umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: – Ausgeben der bestimmten Fahrbetriebsart an einen Fahrer des Fahrzeugs (1).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ausgeben der bestimmten Fahrbetriebsart umfasst: – Ausgeben der bestimmten Fahrbetriebsart über eine Multifunktionsanzeige (8) des Fahrzeugs (1), oder – Übertragen der bestimmten Fahrbetriebsart an ein mobiles Endgerät (9) zum Ausgeben der bestimmten Fahrbetriebsart über das mobile Endgerät (9) an den Fahrer.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – Ausgeben der bestimmten Fahrbetriebsart an eine automatische Geschwindigkeitsregelungsanlage des Fahrzeugs (1).
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug (1) einen Energierückgewinnungsmechanismus umfasst, wobei das Verfahren ein Bestimmen eines Batterieladungszustands einer Antriebsbatterie (3) des Fahrzeugs (1) umfasst, und wobei das Bestimmen der Fahrbetriebsart für das Fahrzeug (1) ein Bestimmen der Fahrbetriebsart in Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf, dem Batterieladungszustand und einem Wirkungsgrad des Energierückgewinnungsmechanismus umfasst.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, umfassend: – Bestimmen einer verbleibenden voraussichtlichen Restreisezeit bis zu einem Reiseziel, und – Verringern einer Leistungsaufnahme eines Nebenverbrauchers (6, 7) des Fahrzeugs (1), wenn die Restreisezeit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet, wobei der Nebenverbraucher (6, 7) einen ersten Leistungsbedarf aufweist, welcher unabhängig von einem für einen Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) benötigten zweiten Leistungsbedarf ist.
  8. Vorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: – eine Schnittstelle (5) zum Empfangen von Informationen über einen ersten Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern (6, 7), wobei der erste Leistungsbedarf unabhängig von einem für einen Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) benötigten zweiten Leistungsbedarf ist, und – eine Verarbeitungseinheit, welche mit der Schnittstelle (5) gekoppelt ist und eingerichtet ist, eine Fahrbetriebsart für das Fahrzeug (1) in Abhängigkeit von dem ersten Leistungsbedarf zu bestimmen, wobei die Fahrbetriebsart eine voraussichtliche Reisezeit beeinflusst.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Verarbeitungseinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7 eingerichtet ist.
  10. Vorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: – eine Schnittstelle (5) zum Empfangen von Informationen über einen ersten Leistungsbedarf von Nebenverbrauchern (6, 7), wobei der erste Leistungsbedarf unabhängig von einem für einen Antrieb (2) des Fahrzeugs (1) benötigten zweiten Leistungsbedarf ist, und – eine Verarbeitungseinheit, welche mit der Schnittstelle (5) gekoppelt ist und eingerichtet ist, eine verbleibende voraussichtliche Restreisezeit bis zu einem Reiseziel zu bestimmen, und eine Leistungsaufnahme eines Nebenverbrauchers (6, 7) des Fahrzeugs zu verringern, wenn die Restreisezeit einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–10, wobei die Vorrichtung (4) ein Mobilfunktelefon, ein mobiles Navigationssystem, einen Bordcomputer oder ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs (1) umfasst.
  12. Fahrzeug mit einer Vorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 8–11.
  13. Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei der Nebenverbraucher (6, 7) eine Klimatisierungsanlage (6) oder eine Heizungsanlage (7) des Fahrzeugs (1) umfasst.
  14. Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Fahrzeug (1) ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb (2) umfasst.
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