DE102012214252B4

DE102012214252B4 - Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybridfahrzeuges und Hybridfahrzeug mit einer nach diesem Verfahren betreibbaren Steuerung

Info

Publication number: DE102012214252B4
Application number: DE102012214252.5A
Authority: DE
Inventors: Werner Weber; Kaspar Schmoll Genannt Eisenwerth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2032-08-11
Also published as: DE102012214252A1; WO2014023486A1; US20150217779A1; JP2015527244A

Abstract

Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybridfahrzeuges (10), welches mit einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einem über einen Vorrat an gespeicherter elektrischer Energie versorgbaren Elektroantrieb antreibbar ist, wobei das Hybridfahrzeug (10) eine Antriebssteuerung mit einer Nutzerschnittstelle umfasst, und wobei das Verfahren umfasst, dass ein Nutzer mittels der Nutzerschnittstelle festlegt, dass das Hybridfahrzeug (10) ab einem bestimmten Zeitpunkt (A, B, C) und/oder für eine bestimmte Zeitdauer oder Strecke (a, b, c) vorrangig nur mit dem Elektroantrieb angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridfahrzeug (10) solange mit der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird und währenddessen einen Energiespeicher für den Elektroantrieb mit elektrischer Energie auflädt, bis der Nutzer über die Schnittstelle eine Festlegung hinsichtlich eines Betriebs des Elektroantriebs eingibt, wobei der Nutzer über die Schnittstelle festlegt, nach welcher zurückzulegenden Fahrstrecke der Vorrat an gespeicherter Energie wieder weitgehendst oder vollständig aufgefüllt sein soll.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybridfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der EP 2 070 788 A1 bekannt. Ein derartiges Verfahren ist ebenfalls aus der EP 2 714 482 B1 und der US 2012 / 0 035 795 A1 bekannt.
Die Erfindung betrifft zudem ein Hybridfahrzeug mit einer nach diesem Verfahren betreibbaren Antriebssteuerung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass momentan kommerziell erhältliche Hybridfahrzeuge und so genannte Plug-In-Hybridfahrzeuge durch den Fahrer bzw. Nutzer selbst nur geringfügig in ihrem Fahrverhalten beeinflusst werden können, d.h. in der Art und Weise, wie sie betrieben werden. Bei herkömmlichen Hybridfahrzeugen übernimmt eine an Bord befindliche Antriebssteuerung die strategischen Entscheidungen, d.h. in Abhängigkeit der momentanen Fahrsituation, hinsichtlich Momentenkoordination und Batterieladung im Wesentlichen selbst. Der Fahrer kann in der Regel nur ein Wunschmoment (über die Fahrpedalstellung) und/oder einen Fahrmodus wählen. Der Fahrmodus ist üblicherweise unterteilt in die Betriebsarten „Eco“, „normal“ und „Sport“. Bei Änderung der Betriebsart erfolgt der Antrieb nach einem entsprechenden, voreingestellten bzw. in die Steuerung einprogrammierten (Motor-) Kennlinienfeld, d.h. eine Betriebsstrategie, auf die der Fahrer, abgesehen von dem Vorwählen der entsprechenden Betriebsart, keinen Einfluss nehmen kann.
Das jeweilige Kennlinienfeld (bzw. die jeweils gewählte Betriebsart) gibt zum Beispiel vor, wie hoch jeweils ein Anteil des Elektroantriebes bzw. des Verbrennungskraftmaschinen-Antriebes am Gesamtantrieb für das Fahrzeug sein soll. Der Fahrer kann zwar beispielsweise wählen, den Vorrat an elektrischer Energie in einer entsprechenden Betriebsart („Depleting“) bis zu einem unteren Schwellenwert aufzubrauchen, wobei dann automatisch, d.h. aufgrund der gewählten Betriebsart, bei Erreichen dieses unteren Schwellenwerts in eine Lade-Erhaltungsbetriebsart umgeschaltet wird („Sustaining“). Eine direkte Einflussnahme durch den Fahrer auf den Anteil des Elektroantriebes (z.B. 100%) am Gesamtantrieb, und zwar hinsichtlich Zeitdauer und/oder zurückzulegender Fahrstrecke, ist derzeit nicht möglich.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schlägt unter einem ersten Aspekt gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybridfahrzeuges vor.
Unter einem zweiten Aspekt gemäß Anspruch 8 schlägt die Erfindung ein Hybridfahrzeug mit einer Antriebssteuerung vor, welche das Verfahren nach dem ersten Aspekt ausführt.
Erfindungsgemäß kann der Nutzer über die Schnittstelle festlegen, nach welcher zurückzulegenden Fahrstrecke der Vorrat an gespeicherter Energie wieder vollständig aufgefüllt sein soll. Dies ist von Vorteil, wenn der Nutzer die Länge der zurückzulegenden Fahrstrecke kennt, so dass er dann, d.h. nach Zurücklegen der Strecke, das Fahrzeug mit vollständig geladenem Energiespeicher rein elektrisch betreiben kann.
Vorteile der Erfindung
Der Vorteil des vorgeschlagenen Systems ergibt sich daraus, dass der Fahrer bzw. Nutzer über die Nutzerschnittstelle direkten Einfluss darauf nehmen kann, wann und/oder für wie lange und/oder für welche zurückzulegende Fahrstrecke das Fahrzeug rein elektrisch betrieben werden soll, was den Vorteil mit sich bringt, dass der Fahrer selber entscheiden kann, wann er das Fahrzeug möglichst emissionsarm und/oder geräuscharm betreiben möchte, beispielsweise beim Fahren durch eine Ortschaft und/oder einen (emissionsreduzierten) Innenstadtbereich.
Vorzugsweise legt der Nutzer über die Nutzerschnittstelle fest, dass der Elektroantrieb solange erfolgt, bis die für den Elektroantrieb zur Verfügung stehende elektrische Energie erschöpft ist. Somit kann der Nutzer einen rein elektrischen Antrieb wählen, wenn er das Fahrzeug z.B. in einer Umweltzone betreibt, zumindest bis der Vorrat an elektrischer Energie aufgebraucht ist.
Weiterhin wird bevorzugt, dass der Nutzer über die Schnittstelle einen oder mehrere geographische Bereiche und/oder eine oder mehrere zurückzulegende Fahrstrecken festlegt, in welchem das Fahrzeug nur mit dem Elektroantrieb angetrieben wird. Hierbei ist von Vorteil, dass für den gewählten geographischen Bereich bzw. die gewählte zurückzulegende Fahrstrecke ein rein elektrischer Antrieb möglich ist bzw. sein wird. Dabei wird das Fahrzeug solange mit der Verbrennungskraftmaschine angetrieben und währenddessen, wenn notwendig und durch den Fahrer gewünscht, ein Energiespeicher für den Elektroantrieb mit elektrischer Energie aufgeladen, bis der geographische Bereich oder Ort erreicht wird oder der Nutzer über die Schnittstelle eine weitere oder andere Festlegung hinsichtlich eines Betriebs des Elektroantriebs eingibt.
Außerdem wird noch bevorzugt, dass der Nutzer über die Schnittstelle informiert wird, wenn der Vorrat an elektrischer Energie für einen vom Nutzer über die Schnittstelle festgelegten Elektroantrieb für die geplante Strecke voraussichtlich nicht ausreicht. Dies hat den Vorteil, dass der Nutzer Kenntnis über den zur Verfügung stehenden Energievorrat bekommt, und entsprechend, bei Information über das voraussichtliche Nicht-Ausreichen des elektrischen Energievorrats für einen festgelegten Elektroantrieb, festlegen kann, ob der Vorrat des Energiespeichers mit elektrischer Energie über eine Ladestation oder über die mit einem Generator gekoppelte Verbrennungskraftmaschine aufgefüllt werden soll, z.B. während der Fahrt oder während sich das Fahrzeug im Stand befindet.
Vorzugsweise umfasst der elektrische Energiespeicher des Hybridfahrzeugs eine oder mehrere Batterien, z.B. Lithium-lonen-Akkumulatoren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen in Verbindung mit den Figuren erläutert, wobei:

1 ein Diagramm zeigt, an Hand dessen das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläutert wird; und
2 ein Diagramm zeigt, an Hand dessen das Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erläutert wird.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Hybridfahrzeug 10, welches eine (der Einfachheit halber hier nicht dargestellte) Nutzerschnittstelle zur direkten Einflussnahme auf die Betriebsstrategie des Hybridfahrzeuges 10 durch den Nutzer bzw. Fahrer umfasst. Das Hybridfahrzeug 10 umfasst, wie es im Stand der Technik bekannt ist, einen Verbrennungskraftmaschinen-Antrieb und einen Elektroantrieb sowie einen Energiespeicher für den Elektroantrieb, welche aber in den Figuren nicht extra dargestellt sind. Als Energiespeicher kommen Batterien, wie zum Beispiel Lithium-lonen-Akkumulatoren, in Betracht.
Unterhalb des Hybridfahrzeuges 10 ist in 1 ein nur der Erläuterung dienender Zeit- bzw. Streckenstrahl 20 dargestellt, sozusagen ein eindimensionales Koordinatensystem, bei welchem sich das Hybridfahrzeug 10 zunächst an einem Punkt A befinden soll. Dabei spielt es keine Rolle, ob sich das Hybridfahrzeug 10 in Fahrt (angedeutet durch einen Pfeil 30) oder im Stand befindet.
Mittels der im Hybridfahrzeug 10 angeordneten Nutzerschnittstelle hat der Fahrer nun die Möglichkeit, festzulegen, ab dem Punkt A eine Strecke bzw. Zeitdauer a mit rein elektrischem Antrieb zurückzulegen, und zwar bis er einen Punkt B erreicht hat. Bei dem Abschnitt a kann es sich beispielsweise um eine Umweltzone handeln, oder ein Bereich, in dem der Fahrer möglichst geräuscharm fahren will. Über die Schnittstelle kann der Fahrer auch festlegen, dass das Hybridfahrzeug 10 lediglich in gekennzeichneten Umweltzonen rein elektrisch betrieben werden soll.
Die Strecke von Punkt B nach Punkt C, d.h. den Abschnitt b, fährt das Hybridfahrzeug verbrennungsmotorisch bzw. hybridisch weiter, wobei der Energiespeicher auch aufgeladen wird.
2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer ähnlichen Situation wie sie in 1 dargestellt ist, jedoch mit dem Unterschied, dass auf dem Zeit- bzw. Streckenstrahl 20 ein weiterer Abschnitt c und ein Punkt D aufgetragen sind.
Vom Punkt A bis zum Punkt B, d.h. während des Abschnittes a, welcher eine Zeitdauer oder eine zurückzulegende Strecke sein kann, wird das Hybridfahrzeug 10 über die Verbrennungskraftmaschine bzw. hybridisch (d.h. sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektrisch) betrieben. Der Punkt B kann vom Fahrer festgelegt werden als der Punkt, wo der Energiespeicher vollständig aufgeladen ist. Beispielsweise bei täglichen Fahrten zur Arbeitsstelle weiß der Fahrer, welche Strecke oder Zeitdauer er bis zum Erreichen einer Umweltzone oder einer Stadt benötigt, und kann dies entsprechend über die Schnittstelle in die Steuerung eingeben.
Ab dem Punkt B kann der Fahrer das Hybridfahrzeug 10 für den Abschnitt b dann rein elektrisch betreiben, beispielsweise weil er sich dann in einer Umweltzone oder einem sonstigen geographischen Bereich befindet, wo der Fahrer das Hybridfahrzeug 10 nur rein elektrisch betreiben möchte, zum Beispiel bei Überlandfahrten innerhalb einer geschlossenen Ortschaft.
Ab dem Punkt C kann es entweder sein, dass der Energiespeicher entleert ist, und der Fahrer dies über die Schnittstelle mitgeteilt bekommt. Er hat dann wieder, wie bereits mit Bezug auf 1 erläutert, die Möglichkeit, den Energiespeicher über eine Ladestation oder über die Verbrennungskraftmaschine wieder aufzuladen. Alternativ kann der Fahrer auch den Abschnitt c mit betriebener Verbrennungskraftmaschine zurücklegen, bis der Energiespeicher bei Punkt D, den der Fahrer als Zeitpunkt oder Ort festlegen kann, wieder bestmöglich aufgeladen ist, falls der Fahrer eine möglichst vollgeladene Batterie zum Fahrtende wünscht.
Es ist jedoch auch denkbar, dass der Fahrer den Abschnitt c mit rein elektrischem Antrieb zurücklegen möchte, beispielsweise für die Schleichfahrt zum Wohngebiet im Heimatort. Auch hierbei sei noch mal betont, dass der Fahrer über die Schnittstelle die Möglichkeit hat, die noch zurückzulegende Strecke (beispielsweise Abschnitt c) oder die Zeitdauer festzulegen, während der ein rein elektrischer Antrieb erfolgen soll.
Weiterhin ist es auch denkbar, die Steuerung mit einem Navigationsgerät zu koppeln, wobei das Navigationsgerät gleichzeitig als Nutzerschnittstelle für Eingaben durch den Fahrer dienen kann, da ein Navigationsgerät ohnehin für eine Eingabe und Berechnung gewünschter zurückzulegender Strecken ausgebildet ist. Über das Navigationsgerät „weiß“ dann die Steuerung, wann eine bestimmte, festgelegte Strecke oder Zeitdauer zurückgelegt ist bzw. bestimmte, festgelegte geographische Orte erreicht sind. Es ist auch denkbar, über das Navigationsgerät als Schnittstelle bestimmte geographische Bereiche festzulegen (z.B. Umweltzonen), d.h. einzuprogrammieren, bei deren Erreichen die Steuerung von sich aus auf rein elektrischen Antrieb schaltet. Jedoch soll noch mal betont werden, dass das Grundprinzip der Erfindung ist, dass der Fahrer bzw. Nutzer über die Schnittstelle direkten Einfluss auf die Art des Antriebs (nur elektrisch, nur Verbrennungskraftmaschine oder eine beliebige Kombination davon) sowie die Dauer und/oder den Zeitpunkt dafür selbst festlegen kann. Andere geeignete Arten von Schnittstellen sind ebenfalls denkbar, beispielsweise ein an Bord befindliches Radio oder sonstige bei heutigen Fahrzeugen schon standardmäßig verbauten Eingabegeräten.
Abschließend sei noch bemerkt, dass die in den 1 und 2 dargestellten Dimensionen nicht maßstabsgetreu sind.

Claims

Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Hybridfahrzeuges (10), welches mit einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einem über einen Vorrat an gespeicherter elektrischer Energie versorgbaren Elektroantrieb antreibbar ist, wobei das Hybridfahrzeug (10) eine Antriebssteuerung mit einer Nutzerschnittstelle umfasst, und wobei das Verfahren umfasst, dass ein Nutzer mittels der Nutzerschnittstelle festlegt, dass das Hybridfahrzeug (10) ab einem bestimmten Zeitpunkt (A, B, C) und/oder für eine bestimmte Zeitdauer oder Strecke (a, b, c) vorrangig nur mit dem Elektroantrieb angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridfahrzeug (10) solange mit der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird und währenddessen einen Energiespeicher für den Elektroantrieb mit elektrischer Energie auflädt, bis der Nutzer über die Schnittstelle eine Festlegung hinsichtlich eines Betriebs des Elektroantriebs eingibt, wobei der Nutzer über die Schnittstelle festlegt, nach welcher zurückzulegenden Fahrstrecke der Vorrat an gespeicherter Energie wieder weitgehendst oder vollständig aufgefüllt sein soll.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Nutzer über die Nutzerschnittstelle festlegt, dass der Elektroantrieb solange erfolgt, bis die für den Elektroantrieb zur Verfügung stehende elektrische Energie erschöpft ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Nutzer über die Schnittstelle einen oder mehrere geographische Bereiche und/oder eine oder mehrere zurückzulegende Fahrstrecken festlegt, in welchem das Hybridfahrzeug (10) nur mit dem Elektroantrieb angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Nutzer über die Schnittstelle festlegt, an welchem vom Hybridfahrzeug (10) zu erreichenden geographischen Ort der Vorrat an gespeicherter Energie wieder weitgehendst oder ausreichend für die nächste bestimmte Zeitdauer oder Strecke (a, b, c) aufgefüllt sein soll.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nutzer über die Schnittstelle informiert wird, wenn der Vorrat an elektrischer Energie für einen vom Nutzer über die Schnittstelle festgelegten Elektroantrieb voraussichtlich nicht ausreicht.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Nutzer bei Information über das voraussichtliche Nicht-Ausreichen des elektrischen Energievorrats für den festgelegten Elektroantrieb über die Schnittstelle wahlweise festlegen kann, ob der Vorrat des Energiespeichers mit elektrischer Energie über eine Ladestation oder über die mit einem Generator gekoppelte Verbrennungskraftmaschine aufgefüllt werden soll.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerung mit einem Navigationsgerät gekoppelt ist, welches die Schnittstelle umfasst.
Hybridfahrzeug mit einer Antriebssteuerung, welche das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 ausführt.