DE102012011996B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs und Fahrzeug selbst - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs und Fahrzeug selbst Download PDF

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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Verfahren zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs (10),wobei das Fahrzeug (10) mindestens einen Elektromotor (4) und einen Energiespeicher (5) zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors (4) umfasst,wobei automatisch abhängig von vorher von dem Fahrzeug (10) gefahrenen Fahrstrecken eine voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke und eine Fahrtplanung (31) für diese Fahrstrecke erstellt wird, wobei die Fahrtplanung (31) einen Ladezustand des Energiespeichers (5) und eine Antriebsstrategie des Fahrzeugs (10) zumindest für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke bestimmt,wobei das Fahrzeug (10) mindestens ein weiteres Antriebsaggregat (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) umfasst,wobei die Antriebsstrategie folgende Parameter festlegt:• auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird zum Antrieb des Fahrzeugs (10) nur der mindestens eine Elektromotor (4) eingesetzt,• auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird zum Antrieb des Fahrzeugs (10) nur das weitere Antriebsaggregat (3) eingesetzt,• auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird der Energiespeicher (5) nachgeladen,• auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke der Energiespeicher (5) einen jeweils vorbestimmten Ladezustand aufzuweisen hat,• in welchem Betriebspunkt sollen das weitere Antriebsaggregat (3) und der mindestens eine Elektromotor (4) bei bestimmten Abschnitten der Fahrstrecke betrieben werden, und• zu welchem Anteil wird eine Antriebsleistung des weiteren Antriebsaggregats (3) durch eine Antriebsleistung des mindestens einen Elektromotors (4) bei bestimmten Abschnitten der Fahrstrecke unterstützt,wobei die Fahrstrecke als gewichteter Mittelwert der letzten von dem Fahrzeug (10) gefahrenen Fahrstrecken bestimmt wird, wobei Fahrstrecken, welche allein durch den Energiespeicher (5) versorgt gefahren wurden, ein größeres Gewicht erhalten, als Fahrstrecken, welche aufgrund ihrer Länge nicht allein durch den Energiespeicher (5) gefahren wurden,wobei die voraussichtlich von dem Fahrzeug zu fahrende Fahrstrecke abhängig von einem Lenkwinkel des Fahrzeugs beim Durchfahren von Kurven bestimmt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um den Betrieb eines mit mindestens einem Elektromotor angetriebenen Fahrzeugs zu optimieren.
  • Die DE 10 2009 046 568 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb von Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb, wobei der elektrische Antrieb mit einer von einer zurückzulegenden Fahrtstrecke abhängigen Regelungsstrategie betrieben wird.
  • Die DE 10 2008 043 398 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Generators eines Fahrzeugs, wobei ein vorausschauendes Energiemanagement auf der Basis eines fahrstreckenabhängig zu erwartenden Energiebedarfs durchgeführt wird.
  • Die DE 10 2008 021 045 A1 beschreibt ein System für ein fahrtroutenabhängiges Energiemanagement in elektrisch betriebenen Fahrzeugen, wobei Informationen eines Navigationssystems über die aktuelle Fahrzeugposition und die weitere Fahrstrecke für ein Energiemanagement der elektrischen Anlage des Fahrzeugs verwendet wird.
  • Die DE 10 2008 025 852 A1 offenbart ein Fahrzeugsystem mit einer Steuervorrichtung zur Steuerung einer Antriebseinheit, wobei der Energieverbrauch der Antriebseinheit anhand einer vorausschauenden Betrachtung einer Fahrtroute optimiert wird.
  • Die DE 10 2010 036 148 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeugs, wobei ein zukünftiger Fahrweg des Fahrzeugs berücksichtigt wird.
  • Die DE 10 2008 047 923 A1 offenbart ein Verfahren zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor, wobei die Fahrstreckenlänge vorgegeben wird, um den Betrieb abhängig davon zu optimieren.
  • Die Druckschriften DE 10 2007 027 703 A1 , DE 10 2010 018 447 A1 , US 2002 / 0 188 387 A1 , und AT 508 065 A2 offenbaren Verfahren zum Betrieb von Fahrzeugen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, den Betrieb eines Fahrzeugs mit einem Elektromotor weiter zu optimieren, so dass insbesondere keine manuelle Eingabe beispielsweise vom Fahrer des Fahrzeugs notwendig ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, durch eine Vorrichtung zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs nach Anspruch 6 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei umfasst das Fahrzeug zum Antrieb einen oder mehrere Elektromotoren sowie einen Energiespeicher, über welchen der/die Elektromotor(en) versorgt wird/werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erstellt automatisch in Abhängigkeit von Fahrstrecken, welche zeitlich vorher von dem Fahrzeug gefahren worden sind, eine voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke und eine Fahrtplanung für diese Fahrstrecke. Dabei bestimmt die Fahrtplanung einen Ladezustand (Zielladezustand) des Energiespeichers und eine Antriebsstrategie des Fahrzeugs für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke oder die gesamte Fahrstrecke.
  • Unter einem Elektromotor wird dabei auch eine elektrische Maschine verstanden, welche sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden kann.
  • Vorteilhafterweise erfolgt die Fahrtplanung automatisch ohne manuellen Eingriff insbesondere des Fahrers. Allerdings können Änderungen des Fahrers, beispielsweise die Vorgabe eines Defaultwertes für die Initialisierung der Fahrtplanung, zugelassen werden. Anhand der Fahrtplanung wird die Antriebssteuerung so eingestellt, dass insbesondere die CO2-Bilanz des Fahrzeugs auf ein Minimum abgesenkt werden kann und der Betrieb oder Wirkungsgrad des Fahrzeugs optimiert wird. Mit anderen Worten wird die Umweltbilanz des Fahrzeugs durch die Fahrtplanung positiv beeinflusst.
  • Das Fahrzeug kann neben dem mindestens einen Elektromotor auch noch ein weiteres Antriebsaggregat (z.B. einen Verbrennungsmotor) oder mehrere weitere Antriebsaggregate zum Antrieb des Fahrzeugs umfassen.
  • Die Fahrtplanung oder Antriebsstrategie legt dabei insbesondere einen oder mehrere Punkte der im Folgenden gelisteten Punkte fest:
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen zum Antrieb des Fahrzeugs nur der mindestens eine Elektromotor eingesetzt wird.
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen zum Antrieb des Fahrzeugs ausschließlich das mindestens eine weitere Antriebsaggregat eingesetzt wird.
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen der Energiespeicher nachgeladen werden sollte.
    • • Bestimmte Stellen der Fahrstrecke, an welchen der Energiespeicher einen jeweils vorbestimmten Ladezustand aufweisen sollte. Diese Stellen können beispielsweise vor Abschnitten der Fahrstrecke liegen, auf welchen z. B. aus Umweltgründen nur elektrisch gefahren werden darf.
    • • Angabe eines Sollwerts einer Betriebspunkteinstellung für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke. Die Betriebspunkteinstellung oder Betriebspunktverschiebung gibt dabei an, welche Leistung der mindestens eine Elektromotor und welche Leistung das mindestens eine weitere Antriebsaggregat zu leisten haben. Beispielsweise kann das mindestens eine Antriebsaggregat (z.B. wenn es sich um den Verbrennungsmotor handelt) mit einer höheren Leistung betrieben werden, als es für den Antrieb des Fahrzeugs erforderlich ist, um über den als Generator arbeitenden Elektromotor den Energiespeicher zu laden. Dadurch kann der Verbrennungsmotor mit einem höheren Wirkungsgrad betrieben werden und zu einem späteren Zeitpunkt vollständig abgeschaltet werden, wobei ab diesem Zeitpunkt der Elektromotor den Antrieb des Fahrzeugs übernimmt.
    • • Bestimmung eines Anteils einer Antriebsleistung des mindestens einen Antriebsaggregats und eines Anteils einer Antriebsleistung des mindestens einen Elektromotors für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke. Dadurch wird für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke beispielsweise vorgegeben, zu welchem Anteil elektrische Energie beim verbrennungsmotorischen Fahren zugeboostet werden soll.
  • Indem zumindest einige der vorab aufgeführten Punkte zur Bestimmung der Fahrtplanung eingestellt werden, kann die Fahrzeugsteuerung beispielsweise bestimmen, welche Energie zu welchem Zeitpunkt (d.h. an welcher Stelle der Fahrstrecke) in dem Energiespeicher vorgehalten werden sollte bzw. zu welchem Zeitpunkt wahrscheinlich Rekuperationsenergie (durch Rekuperation erzeugte Energie) zur Verfügung steht, wobei der Energiespeicher zu diesem Zeitpunkt ausreichend große Ladereserven vorhalten sollte, um die Rekuperationsenergie vollständig aufzunehmen. Darüber hinaus kann durch die Fahrtplanung vorteilhafterweise bestimmt werden, welche Gesamtenergie für die gesamte Fahrstrecke benötigt wird.
  • Das Fahrzeug kann auch einen weiteren Energiespeicher oder Energiewandler oder mehrere weitere Energiespeicher oder Energiewandler (z.B. eine Brennstoffzelle) zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors umfassen.
  • Beispielsweise kann derselbe Elektromotor sowohl von einer Batterie als auch von einer Brennstoffzelle versorgt werden. Dabei kann die Batterie während der Fahrt von dem als Generator arbeitenden Elektromotor aufgeladen werden. Es ist aber auch möglich, dass zwei Elektromotoren zum Antrieb vorhanden sind, wobei der eine über die Batterie und der andere über die Brennstoffzelle versorgt wird.
  • Die Fahrtplanung oder Antriebsstrategie legt in diesem Fall insbesondere einen oder mehrere Punkte der im Folgenden gelisteten Punkte fest:
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen zum Antrieb des Fahrzeugs der mindestens eine Elektromotor nur von dem Energiespeicher (z.B. einem über den als Generator arbeitenden Elektromotor ladbaren Energiespeicher) versorgt wird.
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen zum Antrieb des Fahrzeugs der mindestens eine Elektromotor ausschließlich über den mindestens einen weiteren Energiespeicher oder Energiewandler (z.B. eine Brennstoffzelle) versorgt wird.
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen der Energiespeicher nachgeladen werden sollte.
    • • Diejenigen Abschnitte der Fahrstrecke, auf welchen sich die Gesamtenergiezufuhr zu dem mindestens einen Elektromotor auf einen bestimmten ersten Anteil, welcher von dem Energiespeicher geliefert wird, und auf einen bestimmten zweiten Anteil, welcher von dem mindestens einen weiteren Energiespeicher geliefert wird, aufgeteilt wird.
    • • Bestimmte Stellen der Fahrstrecke, an welchen der Energiespeicher einen jeweils vorbestimmten Ladezustand aufweisen sollte. Diese Stellen können beispielsweise vor Abschnitten der Fahrstrecke liegen, auf welchen z. B. aus Umweltgründen nur elektrisch gefahren werden darf.
  • Zur Bestimmung der voraussichtlich zu fahrenden Fahrstrecke sind folgende Varianten möglich:
    • • Die letzte von dem Fahrzeug gefahrene Fahrstrecke wird als die voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke festgelegt. Dabei kann diese Fahrtsrecke auf diejenige letzte Fahrstrecke eingeschränkt werden, welche von dem Fahrzeug von dem aktuellen Aufenthaltsort des Fahrzeugs als letzte gefahren wurde.
    • • Die voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke wird als Mittelwert der letzten von dem Fahrzeug gefahrenen Fahrstrecken bestimmt. Dabei können eine bestimmte Anzahl der letzten von dem Fahrzeug gefahrenen Fahrstrecken zur Bildung des Mittelwertes herangezogen werden. Es ist allerdings auch möglich, die letzten Fahrstrecken zur Bildung des Mittelwertes heranzuziehen, wobei eine Summe der Längen dieser letzten Fahrstrecken kleiner als eine vorbestimmte Gesamtlänge ist. Schließlich können zur Bildung des Mittelwertes diejenigen letzten Fahrstrecken des Fahrzeugs herangezogen werden, welche in einem vorbestimmten Zeitinterval von dem Fahrzeug zurückgelegt wurden.
    • • Die voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke wird als die häufigste Fahrstrecke, beispielsweise als die häufigste Fahrstrecke zwischen zwei oder mehr Ladevorgängen, bestimmt. Dabei kann diese Fahrtsrecke auf diejenige häufigste Fahrstrecke eingeschränkt werden, welche von dem Fahrzeug von dem aktuellen Aufenthaltsort des Fahrzeugs als häufigste gefahren wurde.
    • • Die voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke kann auch als gewichteter Mittelwert der letzten von dem Fahrzeug gefahrenen Fahrstrecken bestimmt werden. Bei dieser Mittelwertbildung werden nicht alle Fahrstrecken gleichmäßig gewichtet. Beispielsweise können kürzere Fahrstrecken, welche innerhalb der Batteriereichweite des Fahrzeugs liegen, mit einer höheren Gewichtung in die Mittelwertbildung einfließen, als Strecken, welche deutlich außerhalb der Batteriereichweite des Fahrzeugs liegen, oder als Kurzstrecken, welche deutlich unterhalb der Batteriereichweite des Fahrzeugs liegen.
  • Der Vorteil der automatischen Bestimmung der voraussichtlich von dem Fahrzeug zu befahrenden Fahrstrecke ist, dass der Fahrer vor dem Fahrtantritt keinerlei manuelle Einstellungen oder Vorgaben zur Bestimmung dieser Fahrstrecke zu tätigen braucht.
  • Die voraussichtlich von dem Fahrzeug zu befahrende Fahrstrecke kann abhängig von einer oder von mehreren der folgenden Angaben bestimmt werden:
    • • Einer Tageszeit (z.B. 6:15 Uhr) zu Beginn der Fahrt.
    • • Einem Wochentag, zu welchem die Fahrt beginnt. Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass es sich bei der gesuchten zu befahrenden Fahrstrecke des Fahrzeugs um die Fahrstrecke von der Wohnung des Fahrers zu seiner Arbeitsstätte handelt, wenn die Fahrt an einem Werktag morgens angetreten wird.
    • • Einer Jahreszeit, welche zu Beginn der Fahrt vorherrscht.
    • • Einer Beladung des Fahrzeugs. Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass es sich bei einem ungewöhnlich (z.B. schwerer als sonst) beladenen Fahrzeug in der Regel nicht um die werktägliche Fahrt zur Arbeit handelt.
    • • Einer Positionsinformation (z. B. GPS-Information), welche den aktuellen Aufenthaltsort des Fahrzeugs angibt. Durch die ständige Auswertung der GPS-Informationen kann die Anfangsstrecke der gesuchten Fahrstrecke bestimmt werden, woraus dann die gesuchte Fahrstrecke abgeleitet werden kann, indem diejenige Fahrstrecke bestimmt wird, welche bereits von dem Fahrzeug gefahren wurde und dieselbe Anfangsstrecke besitzt.
    • • Einem Höhenprofil einer aktuell von dem Fahrzeug gefahrenen Straße.
    • • Einem Fahrstil des Fahrers des Fahrzeugs. Dabei wird der Fahrstil beispielsweise anhand einer Fahrertyperkennung bzw. Fahreridentifikation oder anhand eines Beschleunigungsverhaltens des Fahrers, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, mit welcher Kurven durchfahren werden, oder anhand der Durchschnittsgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der erlaubten Geschwindigkeit bestimmt.
    • • Einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, d.h. eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, mit welcher das Fahrzeug bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke durchfährt.
    • • Einem Lenkwinkel des Fahrzeugs, d.h. der Lenkwinkel des Fahrzeugs wird für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke bestimmt, um daraus beispielsweise den Kurvenradius einer Kurve der Fahrstrecke zu erfassen.
    • • Allgemeinen Fahrzeugeinstellungen (z.B. Sitzposition, Schlüsselerkennung, Einstellung von so genannten Komfort-Verbrauchern des Fahrzeugs, wie Klima-Anlage, Heizung (insbesondere in Abhängigkeit von der Außentemperatur)).
  • Diese vorab gelisteten Angaben (sofern vorhanden) werden für jede Fahrt des Fahrzeugs erhoben und abgespeichert, wobei diese Angaben für die jeweilige Fahrt ein Fahrprofil ergeben. Indem diese Angaben zu Beginn einer neuen Fahrt erhoben werden und mit gespeicherten Fahrprofilen (d.h. entsprechenden Angaben früherer Fahrten) verglichen werden, werden diejenigen Fahrprofile (oder am besten dasjenige Fahrprofil) herausgefiltert, welche mit der neuen Fahrt übereinstimmen. Insbesondere wenn das GPS-Signal nicht vorhanden ist, können die Fahrprofile bzw. das Fahrprofil anhand der anderen Angaben (z. B. Höhenprofil, Lenkwinkel, Geschwindigkeitsverlauf) bestimmt werden.
  • Wenn mehrere Fahrprofile vorhanden sind, welche den ermittelten Angaben zu Beginn einer neuen Fahrt entsprechen, können zumindest die nächsten Abschnitte der voraussichtlich zu fahrenden Fahrstrecke des Fahrzeugs über eine Mittelwertbildung dieser Fahrprofile bestimmt werden, wie es vorab beschrieben ist. Dann werden die von der Antriebsstrategie zu bestimmenden Parameter bzw. Punkte (siehe oben) anhand einer Mittelung dieser Fahrprofile ermittelt. Wenn der Fahrer also beispielsweise im Mittel nach einem Kilometer rein elektrisch fährt, dann wird die Antriebsstrategie automatisch darauf ausgerichtet, indem der Ladezustand des Energiespeichers einen Kilometer nach Fahrtantritt einen möglichst hohen Ladezustand aufweist.
  • Durch die Bestimmung der voraussichtlich zu fahrenden Fahrstrecke bzw. des voraussichtlich benutzten Fahrprofils, wobei diese Bestimmung auch durch eine Mittelwertbildung erfolgen kann, kann relativ genau auf den Energieverbrauch des Fahrzeugs während der Fahrt geschlossen werden. Dadurch kann relativ genau ermittelt werden, an welchen Stellen oder Abschnitten der Fahrstrecke beispielsweise wie viel elektrische Energie vorhanden sein muss oder wie die Antriebsenergie optimal auf die Antriebsaggregate (Verbrennungsmotor oder Elektromotor(en)) zu verteilen ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs, welches mindestens einen Elektromotor und einen Energiespeicher zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors umfasst, bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst Steuermittel und einen Speicher, um vorher von dem Fahrzeug gefahrene Fahrstrecken oder Fahrprofile zu speichern. Mittels der Steuermittel erstellt die Vorrichtung abhängig von den vorher von dem Fahrzeug gefahrenen Fahrstrecken eine voraussichtlich aktuell von dem Fahrzeug zu fahrende Fahrstrecke und eine Fahrtplanung für diese Fahrstrecke. Dabei bestimmt die Fahrtplanung u.a. einen Ladezustand des Energiespeichers und eine Antriebsstrategie des Fahrzeugs für bestimmte oder alle Abschnitte der Fahrstrecke.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
  • Die Vorrichtung kann auch Ausgabemittel und Eingabemittel umfassen. Dabei sind die Ausgabemittel zur Ausgabe der Fahrtplanung beispielsweise für einen Fahrer des Fahrzeugs ausgestaltet. Die Information über die Fahrtplanung kann dabei als eine akustische Rückmeldung oder über ein Anzeigesystem, z. B. im Navigationsdisplay oder im Kombi-Instrument des Fahrzeugs, ausgegeben werden. Der Fahrer kann nun über die Eingabemittel Änderungen eingeben, um die Fahrtplanung entsprechend zu ändern. Beispielsweise kann der Fahrer ein ihm bekanntes Fahrprofil als das zu bestimmende Fahrprofil auswählen.
  • Dadurch hat der Fahrer die Möglichkeit, die Fahrtplanung vorteilhafterweise in seinem Sinn zu beeinflussen.
  • Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge mit mindestens zwei verschiedenen Antriebsaggregate (beispielsweise einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, wobei der Elektromotor auch als Generator betrieben werden kann) oder auf Fahrzeuge mit mindestens zwei verschiedenen Energiespeichern (beispielsweise einer Batterie und einer Brennstoffzelle) zur Versorgung eines oder mehrerer Elektromotoren. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung auch bei Fahrzeugen, bei welchen der Verbrennungsmotor (Range Extender) nur zum Laden des Energiespeichers vorgesehen ist, eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie gleisgebundenen oder spurgeführten Fahrzeugen eingesetzt werden.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
    • In 1 ist schematisch dargestellt, wie automatisch eine Fahrt geplant wird.
    • In 2 ist schematisch dargestellt, wie automatisch ein Fahrprofil analysiert und bestimmt wird.
    • In 3 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
  • In 1 ist schematisch dargestellt, wie eine Fahrtplanung erfindungsgemäß automatisch erstellt wird. Ausgehend von aktuellen Daten und Informationen 26, welche zu Beginn der Fahrt und während der Fahrt erfasst werden, wie beispielsweise der aktuellen Zeit, des Wochentags und gegebenenfalls der Jahreszeit 11 zu Beginn der Fahrt, Ortdaten, GPS-Daten, Höhenprofil 12, dem Fahrstil bzw. Fahrertyp 13, der Geschwindigkeit und des Lenkwinkels 14, der Beladung 15 und/oder der Ladeplanung 27 wird eine Fahrprofil-Analyse und -Bestimmung 16 vorgenommen. In diese Fahrprofil-Analyse und -Bestimmung 16 fließen auch bestimmte Informationen eines Hybridantriebs 22, wie beispielsweise der Füllstand eines Kraftstofftanks 17 oder der Ladezustand eines Energiespeichers 5 ein. Der Hybridantrieb 22 umfasst neben dem genannten Kraftstofftank 17 und dem Energiespeicher bzw. der Batterie 5, welche über einen Ladestecker 32 geladen werden kann, eine Steuerung 1 sowie einem Verbrennungsmotor 3 und einen Elektromotor 4 zum Antrieb 18 des Fahrzeugs.
  • Abhängig von dem von der Fahrprofil-Bestimmung 16 bestimmten Fahrprofil sowie abhängig von der Kraftstoffreichweite 19, welche durch den Füllstand des Kraftstofftanks 17 definiert ist, und abhängig von der Batteriereichweite 21, welche durch den Ladezustand der Batterie 5 definiert wird, wird der Antrieb 18 und insbesondere die Belastungsverteilung auf den Verbrennungsmotor 3 und den Elektromotor 4 von der Steuerung 1 gesteuert. Die Steuerung 1 berücksichtigt dabei auch die Reichweite zur nächsten Lademöglichkeit 23 des Energiespeichers 5 sowie eine eventuell vorgegebene reservierte elektrische Reichweite 24. Diese reservierte elektrische Reichweite 24 definiert eine Fahrstrecke des Fahrzeugs, welche rein elektrisch gefahren werden kann, und definiert damit quasi einen bestimmten Ladezustand des Energiespeichers 5, welcher nicht unterschritten werden darf.
  • In 2 ist schematisch die Fahrprofil-Analyse und -Bestimmung 16 dargestellt. Abhängig von den aktuellen Daten und Informationen 26, welche bereits in 1 beschrieben worden sind, erfolgt zum einen die Fahrprofil-Analyse 28 und zum anderen die Fahrprofil-Bestimmung 29.
  • Bei der Fahrprofil-Analyse 28 werden kontinuierlich alle verfügbaren Daten und Signale 26 der Umwelt, des Fahrzeugs und des Antriebsstrangs analysiert und ausgewertet. Aus diesen Messdaten werden signifikante Informationen herausgefiltert. Wenn in dem Speicher 2 bereits Fahrprofile FP gespeichert sind, wird untersucht, ob ein ähnliches Fahrprofil FP (, welches Daten aufweist, welche den aktuell erfassten Daten zumindest ähnlich sind) bereits vorhanden ist. Wird ein solches Fahrprofil FP gefunden, so wird das bisherige Fahrprofil mit den aktuellen Daten 26 synchronisiert bzw. optimiert. Wenn kein ähnliches Fahrprofil gefunden wird, wird ein neues Fahrprofil FP aus den aktuell erfassten Daten erzeugt, in welchem dann alle signifikanten Informationen gespeichert sind.
  • Sollte für neue Fahrprofile FP kein Speicherplatz mehr in dem Speicher 2 vorhanden sein, kann eine Speicheroptimierung oder eine Speicherbereinigung vorgenommen werden. Dazu können ähnliche bereits gespeicherte Fahrprofile zu einem einzigen neuen Fahrprofil FP vereinigt bzw. komprimiert werden. Darüber hinaus können nicht mehr benötigte Fahrprofile (z.B. Fahrprofile, deren Erzeugungsdatum älter als ein vorgegebener Schwellenwert ist) gelöscht werden.
  • Bei der Fahrprofil-Bestimmung werden vor Fahrtantritt und zu Beginn der Fahrt die aktuellen Daten und Informationen 26 analysiert. Anhand der aktuellen Daten wird ein Fahrprofil aus dem Speicher 2 ausgewählt oder bestimmt, dessen Daten mit den aktuellen Daten übereinstimmen. Das derart bestimmte oder ausgewählte Fahrprofil FP wird an den Hybridantrieb 22 bzw. die Antriebssteuerung 1 übergeben und die Fahrtplanung 31 vorgenommen. Dabei können optional zuvor vom Fahrer vorgenommene Einstellungen (z. B. Ladeplanung oder Default-Einstellung) zur Bestimmung der Fahrtplanung berücksichtigt werden. Die Fahrprofil-Bestimmung 28 kann während der Fahrt kontinuierlich durchgeführt werden, um gegebenenfalls die Fahrtplanung 31 zu aktualisieren und um damit die Antriebssteuerung 1 zu optimieren. Dabei kann der Fahrer über das bestimmte Fahrprofil FP oder die daraus abgeleitete Fahrtplanung, beispielsweise akustisch oder optisch, informiert werden, damit der Fahrer gegebenenfalls bestimmte Änderungen vornehmen kann. Es ist allerdings erfindungsgemäß auch möglich, dass sowohl die Fahrprofil-Analyse 28 als auch die Fahrprofil-Bestimmung 29 unbemerkt vom Fahrer im Hintergrund durchgeführt wird.
  • Das in 3 dargestellte Fahrzeug 10 umfasst neben einem Verbrennungsmotor 3 und einem Elektromotor 4 mit Energiespeicher 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung 20 umfasst ihrerseits neben Steuermitteln 1 einen Speicher 2 sowie Eingabemittel 6 und Ausgabemittel 7.
  • Die Vorrichtung 20 erfasst bei jeder Fahrt des Fahrzeugs bestimmte Daten 26, wie den Zeitpunkt 11 beim Start der Fahrt, die Beladung 15 des Fahrzeugs 10, GPS-Informationen 12, den Fahrstil 13 des Fahrers sowie den Lenkwinkel 14 beim Durchfahren von Kurven. Diese Angaben speichert die Vorrichtung 20 in dem Speicher 2 ab. Bei Antritt einer neuen Fahrt ermittelt die Vorrichtung 20 anhand der aktuell erfassten Angaben das voraussichtlich eingesetzte Fahrprofil oder die voraussichtlich von dem Fahrzeug 10 zu fahrende Fahrstrecke. Abhängig von dieser voraussichtlich zu fahrenden Fahrstrecke wird von der Vorrichtung 20 automatisch eine Antriebsstrategie bzw. Fahrtplanung für das Fahrzeug festgelegt, mittels welcher die Fahrzeugsteuerung optimal abgestimmt wird. Die Antriebsstrategie legt dazu beispielsweise fest, wann rein elektrisch gefahren wird, wann rein verbrennungsmotorisch und in welchen Betriebsmodus gefahren wird und wann die Batterie bzw. der Energiespeicher 5 während der Fahrt geladen wird.
  • Über die Eingabemittel (beispielsweise den Bordcomputer) 6 kann der Fahrer beispielsweise ein Default-Fahrprofil, welches z. B. der täglichen Fahrt zur Arbeit entspricht, vorgeben oder bestimmte Änderungen an dem aktuell von dem Fahrzeug 10 verfolgten Fahrprofil vornehmen.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug (10) mindestens einen Elektromotor (4) und einen Energiespeicher (5) zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors (4) umfasst, wobei automatisch abhängig von vorher von dem Fahrzeug (10) gefahrenen Fahrstrecken eine voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke und eine Fahrtplanung (31) für diese Fahrstrecke erstellt wird, wobei die Fahrtplanung (31) einen Ladezustand des Energiespeichers (5) und eine Antriebsstrategie des Fahrzeugs (10) zumindest für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke bestimmt, wobei das Fahrzeug (10) mindestens ein weiteres Antriebsaggregat (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) umfasst, wobei die Antriebsstrategie folgende Parameter festlegt: • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird zum Antrieb des Fahrzeugs (10) nur der mindestens eine Elektromotor (4) eingesetzt, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird zum Antrieb des Fahrzeugs (10) nur das weitere Antriebsaggregat (3) eingesetzt, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird der Energiespeicher (5) nachgeladen, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke der Energiespeicher (5) einen jeweils vorbestimmten Ladezustand aufzuweisen hat, • in welchem Betriebspunkt sollen das weitere Antriebsaggregat (3) und der mindestens eine Elektromotor (4) bei bestimmten Abschnitten der Fahrstrecke betrieben werden, und • zu welchem Anteil wird eine Antriebsleistung des weiteren Antriebsaggregats (3) durch eine Antriebsleistung des mindestens einen Elektromotors (4) bei bestimmten Abschnitten der Fahrstrecke unterstützt, wobei die Fahrstrecke als gewichteter Mittelwert der letzten von dem Fahrzeug (10) gefahrenen Fahrstrecken bestimmt wird, wobei Fahrstrecken, welche allein durch den Energiespeicher (5) versorgt gefahren wurden, ein größeres Gewicht erhalten, als Fahrstrecken, welche aufgrund ihrer Länge nicht allein durch den Energiespeicher (5) gefahren wurden, wobei die voraussichtlich von dem Fahrzeug zu fahrende Fahrstrecke abhängig von einem Lenkwinkel des Fahrzeugs beim Durchfahren von Kurven bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Antriebsaggregat einen Verbrennungsmotor (3) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) mindestens einen weiteren Energiespeicher oder Energiewandler zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors (4) umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstrategie zumindest einen Parameter aus einer Parametergruppe festlegt, wobei die Parametergruppe umfasst: • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird der mindestens eine Elektromotor (4) nur von dem Energiespeicher (5) versorgt, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird der mindestens eine Elektromotor (4) nur von dem mindestens einen weiteren Energiespeicher oder Energiewandler versorgt, und • zu welchem Anteil wird die Antriebsleistung zwischen dem Energiespeicher (5) und dem mindestens einen weiteren Energiespeicher oder Energiewandler aufgeteilt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die voraussichtlich noch zu befahrende Fahrstrecke abhängig von zumindest einer der folgenden Angaben bestimmt wird: • einer Tageszeit zu Beginn der Fahrt, • einem Wochentag zu Beginn der Fahrt, • einer Jahreszeit zu Beginn der Fahrt, • einer Beladung (15) des Fahrzeugs (10), • einer Positionsinformation, welche den aktuellen Aufenthaltsort des Fahrzeugs (10) angibt, • einem Höhenprofil einer aktuell von dem Fahrzeug (10) befahrenen Straße, • einem Fahrstil (13) des Fahrers des Fahrzeugs (10), • einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) und • allgemeinen Fahrzeugeinstellungen.
  6. Vorrichtung zur Optimierung eines Betriebs eines Fahrzeugs (10), wobei das Fahrzeug (10) mindestens einen Elektromotor (4) und einen Energiespeicher (5) zur Versorgung des mindestens einen Elektromotors (4) umfasst, wobei die Vorrichtung (20) einen Speicher (2) umfasst, um vorher von dem Fahrzeug (10) gefahrene Fahrstrecken zu speichern, wobei die Vorrichtung (20) Steuermittel (1) umfasst, um abhängig von den vorher von dem Fahrzeug (10) gefahrenen Fahrstrecken eine voraussichtlich zu fahrende Fahrstrecke und eine Fahrtplanung (31) für diese Fahrstrecke zu erstellen, wobei die Fahrtplanung (31) einen Ladezustand des Energiespeichers (5) und eine Antriebsstrategie des Fahrzeugs (10) zumindest für bestimmte Abschnitte der Fahrstrecke bestimmt, wobei das Fahrzeug (10) mindestens ein weiteres Antriebsaggregat (3) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) umfasst, wobei die Vorrichtung (20) derart ausgestaltet ist, dass die Antriebsstrategie folgende Parameter festlegt: • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird zum Antrieb des Fahrzeugs (10) nur der mindestens eine Elektromotor (4) eingesetzt, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird zum Antrieb des Fahrzeugs (10) nur das weitere Antriebsaggregat (3) eingesetzt, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke wird der Energiespeicher (5) nachgeladen, • auf welchen Abschnitten der Fahrstrecke der Energiespeicher (5) einen jeweils vorbestimmten Ladezustand aufzuweisen hat, • in welchem Betriebspunkt sollen das weitere Antriebsaggregat (3) und der mindestens eine Elektromotor (4) bei bestimmten Abschnitten der Fahrstrecke betrieben werden und • zu welchem Anteil wird eine Antriebsleistung des weiteren Antriebsaggregats (3) durch eine Antriebsleistung des mindestens einen Elektromotors (4) bei bestimmten Abschnitten der Fahrstrecke unterstützt, wobei die Fahrstrecke als gewichteter Mittelwert der letzten von dem Fahrzeug (10) gefahrenen Fahrstrecken bestimmt wird, wobei Fahrstrecken, welche allein durch den Energiespeicher (5) versorgt gefahren wurden, ein größeres Gewicht erhalten, als Fahrstrecken, welche aufgrund ihrer Länge nicht allein durch den Energiespeicher (5) gefahren wurden, wobei die voraussichtlich von dem Fahrzeug zu fahrende Fahrstrecke abhängig von einem Lenkwinkel des Fahrzeugs beim Durchfahren von Kurven bestimmt wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) Ausgabemittel (7) und Eingabemittel (6) umfasst, dass die Vorrichtung (20) zur Ausgabe der Fahrtplanung mittels der Ausgabemittel (7) ausgestaltet ist, und dass die Vorrichtung (20) zur Änderung der Fahrtplanung (31) abhängig von über die Eingabemittel (6) eingegebene Daten (23, 24) ausgestaltet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestaltet ist.
  9. Fahrzeug mit einer Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
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