DE102013010129A1

DE102013010129A1 - Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens

Info

Publication number: DE102013010129A1
Application number: DE102013010129.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Buck; Alexandra Widmann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-06-15
Filing date: 2013-06-15
Publication date: 2014-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen (10), mit einem Antriebsstrang (12) mit wenigstens einer Stelleinrichtung (26), mittels welcher ein Schleppmoment des Antriebsstrangs (12) einstellbar ist, wobei wenigstens ein im Innenraum des Kraftwagens angeordnetes Bedienelement (28), über welches das Schleppmoment von einem Insassen des Kraftwagens (10) einstellbar ist, und wenigstens eine im Innenraum angeordnete Kommunikationseinrichtung (30) vorgesehen sind, mittels welcher dem Insassen eine durch den Insassen über das Bedienelement (28) zu bewirkende Einstellung des Schleppmoments zu kommunizieren ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
Ein solcher Kraftwagen sowie ein solches Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens sind der DE 10 2010 039 642 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Kraftwagen umfasst dabei einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Stelleinrichtung, mittels welcher ein Schleppmoment des Antriebsstrangs für einen Schubbetrieb des Kraftwagens einstellbar ist. Im Rahmen des Verfahrens ist somit vorgesehen, für den Schubbetrieb des Kraftwagens das Schleppmoment des Antriebsstrangs mittels der Stelleinrichtung einzustellen.
Unter dem Begriff „Schubbetrieb” wird bei dem Kraftwagen ein Fahrzustand verstanden, bei dem wenigstens ein Antriebsaggregat des Kraftwagens bei nicht betätigtem Fahrpedal über auf einer Fahrbahn des Kraftwagens abrollende Räder desselben angetrieben wird. Hierbei sind die Räder mit dem Antriebsaggregat beispielsweise über einen Kraftschluss und insbesondere über eine Kupplung gekoppelt, wobei die Kupplung beispielsweise geschlossen ist. Ferner kann im Schubbetrieb vorgesehen sein, dass auch ein Bremspedal des Kraftwagens nicht betätigt wird. Während des Schubbetriebs wird das Antriebsaggregat durch den Kraftwagen bzw. durch die Räder geschleppt, wobei beispielsweise eine Kurbelwelle in Drehbewegung gehalten wird. Ist das Antriebsaggregat beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildet, so wird üblicherweise eine Kraftstoffzufuhr in Brennräume der Verbrennungskraftmaschine durch eine sogenannte Schubabschaltung unterbrochen, so dass die Verbrennungskraftmaschine keine Leistung mehr abgibt, sondern angeschoben bzw. geschleppt wird und somit Leistung aufnimmt.
Üblicherweise kommt es bei Kraftwagen im Schubbetrieb, beispielsweise bei nicht betätigten Pedalen (Gaspedal, Bremspedal, Kupplungspedal) zu einer Verzögerung, welche insbesondere durch das Schleppmoment des Antriebsstrangs verursacht wird. Bei Verwendung einer elektrischen Maschine als Traktionsmaschine bzw. als Antriebsaggregat im Antriebsstrang oder als mit dem Antriebsstrang gekoppelter Generator ohne Traktionsfunktion kann das Schleppmoment dadurch eingestellt werden, dass ein auf den Antriebsstrang abbremsend wirkendes Moment der elektrischen Maschine, insbesondere in einem Generatorbetrieb dieser, hervorgerufen wird. Dieses Abbremsmoment wird auch als Rekuperationsmoment bezeichnet, da durch das Antreiben der elektrischen Maschine über die Räder Bewegungsenergie des Kraftwagens zumindest teilweise in elektrische Energie mittels der elektrischen Maschine in deren Generatorbetrieb umgewandelt wird. Dies wird üblicherweise auch als Rekuperation von Bremsenergie oder Bremsmoment bezeichnet. Die dadurch gewonnene elektrische Energie kann dann beispielsweise für wenigstens einen elektrischen Verbraucher genutzt und/oder in eine Batterie des Kraftwagens eingespeist und dort gespeichert werden. Das Schleppmoment ist also ein Drehmoment, welches von den Rädern aufgebracht werden muss, um den Antriebsstrang zu schleppen, d. h. anzutreiben.
Eine solche Rekuperation findet häufig bei Elektrofahrzeugen und Hybrid-Fahrzeugen Verwendung, da die rekuperierte, elektrische Energie zum Betreiben der elektrischen Maschine in einem Motorbetrieb verwendet werden kann, wobei dann der Kraftwagen in einem sogenannten Zugbetrieb mittels der elektrischen Maschine in deren Motorbetrieb zumindest unterstützend oder auch alleinig elektrisch angetrieben werden kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftwagen sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb des Kraftwagens realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, bei welchem ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist, sind wenigstens ein im Innenraum des Kraftwagens angeordnetes Bedienelement und wenigstens eine im Innenraum angeordnete Kommunikationseinrichtung vorgesehen. Über das Bedienelement ist das Schleppmoment des Antriebsstrangs von einem Insassen des Kraftwagens, insbesondere vom Fahrer des Kraftwagens, einstellbar. Mittels der Kommunikationseinrichtung ist dem Insassen bzw. dem Fahrer eine durch den Insassen über das Bedienelement zu bewirkende Einstellung des Schleppmoments zu kommunizieren. Mit anderen Worten kann dem Insassen bzw. dem Fahrer mittels der Kommunikationseinrichtung beispielsweise eine zu bewirkende Veränderung und/oder ein einzustellender Wert des Schleppmoments empfohlen werden, wobei die gegebenenfalls in der Folge durch den Insassen bewirkte Einstellung dieser Empfehlung zu einem besonders vorteilhaften, beispielsweise zu einem besonders effizienten und/oder komfortablen und/oder sportlichen Betrieb des Kraftwagens führt.
Insbesondere ist es möglich, durch die dem Fahrer kommunizierte Empfehlung bzw. durch den dem Fahrer kommunizierten Vorschlag über die Einstellung des Schleppmoments einen der Fahrweise des Fahrers entgegenkommenden Betrieb des Kraftwagens zu realisieren, wenn der Fahrer schließlich die Empfehlung übernimmt und das empfohlene bzw. vorgeschlagene Schleppmoment auch tatsächlich einstellt. Mit anderen Worten ist es möglich, dass der Kraftwagen durch das Einstellen des empfohlenen Schleppmoments in einem solchen Betriebszustand, d. h. mit einem solchen Schleppmoment, insbesondere Rekuperationsmoment, betrieben wird, welches den Fahrer in dessen Fahrweise unterstützt.
Zum Einstellen des Schleppmoments umfasst die Stelleinrichtung beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine, welche vorzugsweise als Traktionsmaschine bzw. als Antriebsaggregat des Kraftwagens ausgebildet ist. Das Schleppmoment ist nun derart einstellbar, dass ein durch die elektrische Maschine insbesondere in deren Generatorbetrieb bewirkbares Rekuperationsmoment einstellbar ist. Dies bedeutet, dass der Grad oder die Höhe des Rekuperationsmoments und somit eine sogenannte Rekuperationshöhe bedarfsgerecht eingestellt werden kann, welche in der Folge zu einem hohen oder demgegenüber niedrigeren Schleppmoment des Antriebsstrangs insgesamt führt. Durch Einstellen des Rekuperationsmoments und somit des Schleppmoments insgesamt kann der Insasse bedarfsgerecht einstellen, in welchem Maße, d. h. wie stark die Stelleinrichtung und insbesondere die elektrische Maschine zu einer Verzögerung des Kraftwagens beiträgt. Hierdurch kann der Fahrer den Kraftwagen besonders bedarfsgerecht einstellen und beispielsweise an seine Fahrweise anpassen, insbesondere, wenn er der Empfehlung folgt und die kommunizierte Einstellung des Schleppmoments auch tatsächlich einstellt.
Befolgt der Fahrer die Empfehlung, so kann er beispielsweise einen komfortmaximierten Betrieb und/oder einen besonders energieeffizienten Betrieb des Kraftwagens einstellen. Durch Einstellen des Schleppmoments, insbesondere des Rekuperationsmoments, kann der Fahrer beispielsweise auch einstellen, ob und/oder unter welchen Bedingungen ein sogenannter Segelmodus, welcher üblicherweise auch als Segelbetrieb bezeichnet wird, eingestellt wird. In dem Segelmodus wird eine Kopplung wenigstens eines Antriebsaggregats, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, mit den Rädern aufgehoben, so dass das Antriebsaggregat nicht mehr von den auf einer Fahrbahn abrollenden Rädern angetrieben werden kann. Hierdurch kommt es zu einem sogenannten momentenfreien Betrieb, in welchem das Antriebsaggregat nicht mehr oder nur sehr geringfügig zu einer Verzögerung des Kraftwagens führt bzw. beiträgt, da das Antriebsaggregat bzw. gegebenenfalls die elektrische Maschine, nicht mehr über die Räder angetrieben werden.
Vorzugsweise ist die Kommunikationseinrichtung dazu ausgelegt, die durch den Insassen zu bewirkende Einstellung, d. h. die Empfehlung der einzustellenden Rekuperationshöhe, visuell und/oder akustisch und/oder haptisch, insbesondere durch Vibration, zu kommunizieren. Hierbei kann dem Insassen beispielsweise lediglich eine Tendenz kommuniziert werden, um dem Insassen zu empfehlen, das Schleppmoment bzw. die Rekuperationshöhe zu erhöhen oder zu reduzieren. Darüber hinaus ist es möglich, dem Insassen einen konkreten, sinnvollerweise einzustellenden Wert des Schleppmoments beispielsweise durch wenigstens eine Zahl anzuzeigen.
Die Einstellung oder Veränderung des Schleppmoments kann stufenweise, d. h. in Stufen erfolgen. Darüber hinaus ist es möglich, das Schleppmoment zumindest im Wesentlichen stufenlos in einem Verstellbereich einzustellen, welcher von einem minimal einstellbaren Schleppmoment bis zu einem maximal einstellbaren Schleppmoment reicht. Durch Einstellen des minimalen Schleppmoments kann beispielsweise der geschilderte Segelmodus oder Segelbetrieb eingestellt werden. Mit anderen Worten kann als minimaler Wert des Schleppmoments 0 eingestellt werden, woraus die Einstellung des Segelbetriebs und somit des momentenfreien Betriebs erfolgt, in welchem die Stelleinrichtung nicht mehr von den Rädern des Kraftwagens angetrieben wird und somit nicht zu einer Verzögerung des Kraftwagens beiträgt.
Wird das Schleppmoment auf einen von ihm unterschiedlichen, demgegenüber größeren Wert eingestellt, so kommt es zu einem Schleppbetrieb des Kraftwagens, in welchem die Stelleinrichtung, insbesondere die elektrische Maschine, über die Räder des Kraftwagens angetrieben und somit geschleppt wird, so dass die Stelleinrichtung zu einer Verzögerung des Kraftwagens beiträgt, ohne dass der Fahrer eine Betriebsbremse des Kraftwagens betätigt bzw. betätigen müsste.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine Prinzipdarstellung eines Kraftwagens in Form eines Personenkraftwagens, welcher einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Stelleinrichtung umfasst, mittels welcher ein Schleppmoment des Antriebsstrangs einstellbar ist, wobei das Schleppmoment über wenigstens ein im Innenraum des Personenkraftwagens angeordnetes Bedienelement vom Fahrer des Personenkraftwagens einstellbar ist und wobei der Personenkraftwagen eine Kommunikationseinrichtung umfasst, mittels welcher dem Fahrer ein Vorschlag über die Einstellung des Schleppmoments unterbreitet werden kann.
Die Figur zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Personenkraftwagen 10, welcher einen im Ganzen mit 12 bezeichneten Antriebsstrang umfasst. Der Antriebsstrang 12 umfasst wenigstens eine elektrische Maschine 15, welche als Traktionsmaschine verwendet wird. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine 15 als Antriebsaggregat genutzt wird, um in einem Motorbetrieb Räder 14 einer Hinterachse 16 des Personenkraftwagens 10 anzutreiben.
Wie aus der Figur erkennbar ist, umfasst der Personenkraftwagen 10 auch eine Vorderachse 18 mit Rädern 20. Bei einer Fahrt rollt der Personenkraftwagen 10 über die Räder 14, 20 auf einer Fahrbahn ab. Werden die Räder 14 und somit der Personenkraftwagen 10 mittels der elektrischen Maschine 15 in deren Motorbetrieb angetrieben, so befindet sich der Personenkraftwagen 10 in einem sogenannten Zugbetrieb.
Die elektrische Maschine 15 kann auch in einem Generatorbetrieb betrieben werden, in welchem die elektrische Maschine 15 von den sich drehenden Rädern 14 angetrieben wird. Dabei wird die elektrische Maschine 15 geschleppt. Ein solcher Betriebszustand wird beispielsweise auch als Schleppbetrieb bezeichnet. Bei Kraftwagen, welche als Antriebsaggregat eine Verbrennungskraftmaschine umfassen, wird der Schleppbetrieb üblicherweise auch als Schubbetrieb bezeichnet, in welchem die Verbrennungskraftmaschine über die Räder des sich bewegenden Kraftwagens angetrieben werden, wobei dazu die Verbrennungskraftmaschine mit den Rädern beispielsweise über wenigstens eine Kupplung gekoppelt ist.
Vorliegend ist bezogen auf einen Kraft- und/oder Drehmomentenfluss zwischen der elektrischen Maschine 15 und den Rädern 14 ebenfalls eine Kupplung 22 des Antriebsstrangs 12 angeordnet. Ist die Kupplung 22 geschlossen, so kann die elektrische Maschine 15 in ihrem Motorbetrieb die Räder 14 und somit den Personenkraftwagen 10 insgesamt antreiben. Im Schleppbetrieb können die Räder 14 die elektrische Maschine 15 in deren Generatorbetrieb antreiben, d. h. schleppen, wenn die Kupplung 22 geschlossen ist.
Der Personenkraftwagen 10 ist auch in einem sogenannten Segelbetrieb betreibbar, welcher üblicherweise auch als Segelmodus bezeichnet wird. Im Segelbetrieb ist die Kupplung 22 geöffnet, wodurch die elektrische Maschine 15 von den Rädern 14 entkoppelt ist. Somit können die Räder 14 die elektrische Maschine 15 nicht mehr antreiben und umgekehrt. Der Segelbetrieb kann dabei auch auf einen Kraftwagen mit einer Verbrennungskraftmaschine entsprechend übertragen werden.
Vorliegend ist der Personenkraftwagen 10 als Elektrofahrzeug ausgebildet. Das zuvor und im Folgenden Geschilderte kann jedoch auch ohne weiteres auf ein Hybrid-Fahrzeug oder einen anderweitigen Kraftwagen übertragen werden.
Um die elektrische Maschine 15 im Schleppbetrieb, d. h. in ihrem Generatorbetrieb, von den Rädern 14 anzutreiben, ist ein Drehmoment erforderlich, welches aufzuwenden ist und auch als Rekuperationsmoment bezeichnet wird, da infolge des Antreibens der elektrischen Maschine 15 in ihrem Generatorbetrieb kinetische Energie des sich bewegenden Personenkraftwagens 10 über die Räder 14 der elektrischen Maschine 15 zugeführt werden und mittels der elektrischen Maschine 15 zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Diese elektrische Energie wird beispielsweise wenigstens einer Batterie 24 des Antriebsstrangs zugeführt und dort gespeichert.
Die in der Batterie 24 gespeicherte Energie kann im Motorbetrieb genutzt werden, um die elektrische Maschine 15 und mittels dieser den Personenkraftwagen 10 bei geschlossener Kupplung 22 über die Räder 14 anzutreiben.
Der Antriebsstrang 12 insgesamt weist ein Schleppmoment auf, welches im Schleppbetrieb von den Rädern 14 bei geschlossener Kupplung 22 aufzubringen ist. Dieses Schleppmoment insgesamt hängt von der inneren Reibung des Antriebsstrangs 12 sowie von dem Schleppmoment bzw. Rekuperationsmoment der elektrischen Maschine 15 ab. Das Rekuperationsmoment der elektrischen Maschine 15 ist nun einstellbar. Durch Einstellen des Rekuperationsmoments kann eingestellt werden, in welchem Maße die kinetische Energie in elektrische Energie mittels der elektrischen Maschine 15 in ihrem Generatorbetrieb umgewandelt wird und demzufolge, wie stark die elektrische Maschine 15 zu einer Verzögerung des sich bewegenden Personenkraftwagens 10 beiträgt, ohne dass der Fahrer des Personenkraftwagens 10 eine Betriebsbremse des Personenkraftwagens 10 betätigt.
Wird demzufolge ein hohes Rekuperationsmoment der elektrischen Maschine 15 eingestellt, woraus ein hohes Schleppmoment des Antriebsstrangs 12 insgesamt resultiert, so wird der Personenkraftwagen 10 stärker abgebremst als wenn demgegenüber ein geringeres Rekuperationsmoment und somit ein geringeres Schleppmoment eingestellt wird. Die elektrische Maschine 15 ist somit zumindest Bestandteil einer im Ganzen mit 26 bezeichneten Stelleinrichtung, mittels welcher das Schleppmoment des Antriebsstrangs 12 einstellbar ist.
Wird die Kupplung 22 geöffnet, so wird das Schleppmoment für die Räder 14 bzw. das von den Rädern aufzubringende Schleppmoment auf einen minimalen Wert eingestellt, da die Räder 14 dann nicht mehr die elektrische Maschine 15 antreiben, sondern lediglich die innere Reibung des übrigen, mit den Rädern 14 gekoppelten Teils des Antriebsstrangs 12 aufbringen müssen. Somit kann auch die Kupplung 22 zur Stelleinrichtung 26 gehören, da auch durch Öffnen und Schließen der Kupplung 22 das von den Rädern 14 aufzubringende Schleppmoment des Antriebsstrangs 12 eingestellt werden kann.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Personenkraftwagens realisieren und beispielsweise die Fahrweise des Fahrers unterstützen zu können, umfasst der Personenkraftwagen 10 wenigstens ein im Innenraum des Personenkraftwagens 10 angeordnetes und in der Figur besonders schematisch dargestelltes Bedienelement 28 sowie wenigstens eine im Innenraum angeordnete und in der Figur besonders schematisch dargestellte Kommunikationseinrichtung 30. Das Bedienelement 28 und die Kommunikationseinrichtung 30 sind beispielsweise mit einer Recheneinrichtung 32 gekoppelt, welche wiederum mit dem Antriebsstrang 12 gekoppelt ist. Mittels des Bedienelements 28 kann der Fahrer des Kraftwagens das Rekuperationsmoment der elektrischen Maschine 15 und somit das Schleppmoment insgesamt einstellen. Mittels der Kommunikationseinrichtung 30 ist dabei eine durch den Fahrer über das Bedienelement 28 zu bewirkende Einstellung des Schleppmoments zu kommunizieren. Mit anderen Worten kann dem Fahrer über die Kommunikationseinrichtung 30 ein Vorschlag über das einzustellende Rekuperationsmoment und somit über eine einzustellende Rekuperationshöhe unterbreitet werden. Der Fahrer kann, muss jedoch dem Vorschlag nicht folgen und kann das Schleppmoment mittels des Bedienelements 28 wie von ihm gewünscht oder wie vorgeschlagen einstellen.
Die Recheneinrichtung 32 dient dabei zum Ermitteln der durch den Fahrer zu bewirkenden Einstellung des Schleppmoments in Abhängigkeit von wenigstens einer Eingangsgröße. Ferner dient die Recheneinrichtung 32 dazu, das vom Fahrer gewünschte und über das Bedienelement 28 eingegebene Schleppmoment bzw. Rekuperationsmoment schließlich einzustellen.
Das Bedienelement 28 ist beispielsweise eine Taste, ein Knopf oder ein Touchscreen. Um dem Fahrer die Einstellung der Rekuperationshöhe vorzuschlagen, umfasst die Kommunikationseinrichtung 30 beispielsweise wenigstens einen Lautsprecher zur akustischen Kommunikation des Vorschlags und/oder wenigstens eine Anzeige zur visuellen Kommunikation des Vorschlags und/oder wenigstens ein Stellglied zum haptischen, insbesondere vibrationstechnischen, Vorschlag der Einstellung.
Der Vorschlag bzw. die Empfehlung des einzustellenden Rekuperationsmoments unterstützt den Fahrer bei der Wahl der Rekuperationshöhe. Es können dabei unterschiedliche betriebsstrategische Ziele zur Ermittlung der Empfehlung verfolgt werden, welche im Folgenden erläutert sind.
Wird beispielsweise mittels der Recheneinrichtung 32 eine Bergabfahrsituation ermittelt und wird ermittelt, dass der Fahrer ständig die Betriebsbremse des Personenkraftwagens 10 betätigt, so wird dem Fahrer über die Kommunikationseinrichtung 30 eine Erhöhung des Rekuperationsmoments und somit eine Vergrößerung der Rekuperationshöhe vorgeschlagen. Infolge dieser Erhöhung trägt die elektrische Maschine 15 bei geschlossener Kupplung 22 stärker zur Verzögerung des Personenkraftwagens 10 bei, ohne dass der Fahrer die Betriebsbremse betätigt. Dies bedeutet, dass ein besonders großer Teil der kinetischen Energie des Personenkraftwagens 10 in elektrische Energie umgewandelt werden kann, so dass ein besonders energieverbrauchsarmer Betrieb des Personenkraftwagens 10 realisierbar ist.
Wird mittels der Recheneinrichtung 32 ermittelt, dass eine Autobahn- oder Überlandfahrt mit hoher Fahrgeschwindigkeit vorliegt, so wird beispielsweise empfohlen, das Rekuperationsmoment zu verringern oder den Segelbetrieb zu aktivieren, da sich oft ein Überbremsen und ein anschließendes Gasgeben bei hohem Rekuperationsgrad einstellen. Somit führen der Vorschlag und das Befolgen des Vorschlags zu einem besonders energieverbrauchsarmen Betrieb. Durch die zuvor geschilderten, zwei Empfehlungen kann ein besonders energieeffizientes Fahren realisiert werden.
Ein besonders komfortoptimiertes Fahren kann durch die folgenden zwei Möglichkeiten realisiert werden. Mittels der Recheneinrichtung 32 wird beispielsweise das Fahrverhalten des Fahrers erkannt. Dazu wird beispielsweise ein sogenanntes Fahrerprofil erstellt. Dabei werden Fahrereingangsgrößen wie beispielsweise eine Betätigung eines Fahrpedals des Personenkraftwagens 10 analysiert. Wird beispielsweise ermittelt, dass der Fahrer das Fahrpedal dauerhaft betätigt, so dass sich eine Momentenfreiheit einstellt, so wird beispielsweise empfohlen, das Rekuperationsmoment und somit die Rekuperationshöhe zu verringern, so dass der Segelbetrieb eingestellt wird. In der Folge kann der Fahrer eine Betätigung des Gaspedals vollständig unterlassen und entspann in der entsprechenden Rekuperationsstufe, welche den Segelbetrieb bewirkt, weiterfahren, ohne dauerhaft das Fahrpedal betätigen zu müssen.
Wird beispielsweise mittels der Recheneinrichtung 32 ein sportlicherer Fahrertyp ermittelt, so wird beispielsweise empfohlen, das Rekuperationsmoment zu erhöhen. Wird ein im Vergleich dazu gleichmäßigerer, weicherer Fahrstil ermittelt, so wird eine demgegenüber geringere Rekuperationshöhe vorgeschlagen.
In einem weiteren Fall wird mittels der Recheneinrichtung 32 beispielsweise eine Stop-and-go-Situation oder typische dynamische Beschleunigungs- und Verzögerungssituationen bei Stadtfahrgeschwindigkeit ermittelt, wobei eine solche Rekuperationsstufe eingestellt ist, so dass der Segelbetrieb bewirkt wird. In der Folge wird empfohlen, das Rekuperationsmoment so zu erhöhen, dass sich eine Verzögerung des Personenkraftwagens 10 automatisch, d. h. beim Lösen des Fahrpedals, einstellt. Daraus resultiert ein fahrkomfortables Verzögern, wobei der Fahrer ein Bremspedal zum Betätigen der Betriebsbremse nicht oder nur sehr selten betätigen muss.
Eine Kombination aus energieeffizientem und komfortoptimierten Fahren kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass von einem Navigationssystem des Personenkraftwagens 10 Daten über einen in Fahrtrichtung vor dem Personenkraftwagen 10 liegenden Verlauf einer Fahrbahn des Personenkraftwagens bereitgestellt werden. Anhand dieser Daten kann erfasst werden, dass eine Steigung oder ein Gefälle voraus liegen. Somit kann in Abhängigkeit von topografischen Gegebenheiten dem Fahrer zeit- und/oder streckenbezogen zeitlich und örtlich vor dem Befahren eines vorausliegenden topografischen Ereignisses wie der Steigung oder dem Gefälle eine entsprechende Empfehlung über das Einstellen der Rekuperationsstufe ausgegeben werden. Liegt beispielsweise eine Steigung voraus, so kann dem Fahrer empfohlen werden, das Rekuperationsmoment zu erhöhen, um möglichst viel Energie vor der Steigung zu rekuperieren. Naht beispielsweise ein Gefälle, so kann dem Fahrer empfohlen werden, die Rekuperationsstufe zu verringern und beispielsweise so weit zu verringern, dass der Segelbetrieb aktiviert wird, um die Batterie 24 vor dem nahenden Gefälle möglichst nicht voll zu laden, damit beim Hinabfahren des Gefälles Energie rekuperiert werden kann.
Um den Verlauf der Fahrbahn besonders gut ermitteln zu können, werden beispielsweise dreidimensionale Kartendaten von der Navigationseinrichtung bereitgestellt. Eine Position des Personenkraftwagens 10 relativ zur Fahrbahn wird beispielsweise mittels GPS (Global Positioning System) ermittelt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Empfehlung über die Einstellung des Rekuperationsmoments in Abhängigkeit von einem Zustand der Betriebsbremse erfolgen. War beispielsweise ein hohes Rekuperationsmoment eingestellt, so kann eine Empfehlung ausgegeben werden, das Rekuperationsmoment zu verringern, so dass der Fahrer stärker über die Betriebsbremse verzögern muss. Somit kann die Betriebsbremse beispielsweise von Ablagerungen befreit, d. h. freigefahren werden.
Ferner ist es möglich, die Empfehlung über das Einstellen des Rekuperationsmoments in Abhängigkeit von einem thermischen Zustand der Batterie 24 auszugeben. Weist die Batterie 24 beispielsweise eine geringe Temperatur auf, so kann sie elektrische Energie weniger gut als bei demgegenüber höheren Temperaturen aufnehmen. In der Folge wird beispielsweise empfohlen, das Rekuperationsmoment zu erhöhen, um die Batterie durch einen daraus resultierenden, hohen Leistungsumsatz zu erwärmen. In der Folge kann die Batterie besonders gut elektrische Energie aufnehmen und speichern, so dass ein besonders energieeffizientes Fahren realisierbar ist.
Darüber hinaus kann mittels der Recheneinrichtung 32 beispielsweise ein Gewicht und/oder eine Kopplung des Personenkraftwagens 10 mit einem Anhänger und somit einem Hängerbetrieb ermittelt werden. Anhand des Gewichts kann auf die Beladung des Personenkraftwagens 10 mit Transportgut und/oder auf die Anzahl an Personen im Innenraum rückgeschlossen werden. Ist mit dem Personenkraftwagen 10 ein Anhänger gekoppelt und/oder weist der Personenkraftwagen 10 ein hohes Gewicht auf, so wird beispielsweise empfohlen, das Rekuperationsmoment zu erhöhen, so dass hohe Verzögerungsleistungen realisiert werden können. Diese höheren Verzögerungsleistungen können dabei durch das erhöhte Rekuperationsmoment und nicht über den Einsatz der Betriebsbremse realisiert werden.
Durch die dem Fahrer mittels der Kommunikationseinrichtung 30 kommunizierten Empfehlung über die Einstellung des Schleppmoments kann der Fahrer unterstützt werden, das Rekuperationsmoment und somit die Rekuperationshöhe manuell auf einen vorteilhaften Wert einzustellen, so dass beispielsweise eine Fahrweise unterstützt werden kann.
So ist es beispielsweise möglich, dass der Fahrer im Schleppbetrieb das Rekuperationsmoment derart einstellt, dass beispielsweise bei einer Bergabfahrt das Schleppmoment und die äußeren Kräfte in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, dass der Personenkraftwagen 10 mit zumindest im Wesentlichen konstanter Geschwindigkeit ein Gefälle hinabfahren kann, ohne dass der Fahrer das Fahrpedal oder das Bremspedal betätigt. Insbesondere kann hierbei nicht unbedingt eine maximal Energierückgewinnung (Rekuperation), sondern eine Unterstützung des Fahrers im Vordergrund stehen, um somit dem Fahrer ein einfaches und angenehmes Fahren zu ermöglichen und einen hohen Fahrkomfort zu realisieren.
Alternativ dazu kann auch eine maximale Rekuperation im Vordergrund stehen, um somit einen besonders energieverbrauchsarmen Betrieb des Personenkraftwagens 10 zu realisieren.
Zeitlich vor der Kommunikation der Empfehlung wird das aktuell eingestellte Rekuperationsmoment als Ist-Moment mit einstellbaren Rekuperationsmomenten abgeglichen. Ergibt dieser Vergleich, dass ein vom Ist-Moment unterschiedliches Rekuperationsmoment eingestellt werden kann, welches eine entsprechende Betriebsstrategie besser unterstützt, so wird dem Fahrer dies im Rahmen der Empfehlung kommuniziert. Dabei wird dem Fahrer vorgeschlagen, das Ist-Moment auf das davon unterschiedliche, mittlere Rekuperationsmoment zu ändern. Mit anderen Worten wird dem Fahrer vorgeschlagen, das Ist-Moment in Richtung des anderen Rekuperationsmoments zu verstellen.
Im Rahmen der Empfehlung kann dem Fahrer eine Tendenz kommuniziert werden, wobei dem Fahrer beispielsweise Richtungspfeile angezeigt werden. Anhand dieser Richtungspfeile wird dem Fahrer vorgeschlagen, das Rekuperationsmoment zu erhöhen oder zu verringern. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, dem Fahrer konkrete Zielwerte vorzuschlagen und anzuzeigen, die er dann einstellen kann oder nicht.
Hierzu kann wenigstens eine Anzeige der Kommunikationseinrichtung 30 verwendet werden, welche vorteilhafterweise in einem Kombiinstrument, insbesondere in einem Tacho, und/oder zentral im Kombiinstrument angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dem Fahrer den Vorschlag über ein Head-up-Display (HUD) zu unterbreiten. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dem Fahrer den Vorschlag akustisch und/oder haptisch zu unterbreiten.
Werden die geschilderten Richtungspfeile verwendet, so kann vorgesehen sein, dass diese so lange angezeigt werden, bis der Fahrer das Rekuperationsmoment auf den vorgeschlagenen Wert eingestellt hat. Darüber hinaus kann eine Balkenanzeige vorgesehen sein, welche Ist- und Soll-Einstellungen enthält, beispielsweise als zwei getrennte Balken oder als farbliche Unterschiede innerhalb eines überlappenden Balkens.
Die Empfehlung der Einstellung des Schleppmoments bzw. des Rekuperationsmoments kann auch in Abhängigkeit von einer sogenannten Bedienhistorie erfolgen. Wird beispielsweise ermittelt, dass in der Vergangenheit häufig eine bestimmte Rekuperationshöhe manuell eingestellt wurde, so wird beispielsweise nach einem Start des Personenkraftwagens 10, wobei beispielsweise zunächst ein vorgebbarer Ausgangswert der Rekuperationshöhe eingestellt wird, empfohlen, die in der Vergangenheit am häufigsten gewählte Rekuperationshöhe einzustellen.
Bezugszeichenliste

10: Personenkraftwagen
12: Antriebsstrang
14: Rad
15: Elektrische Maschine
16: Hinterachse
18: Vorderachse
20: Rad
22: Kupplung
24: Batterie
26: Stelleinrichtung
28: Bedienelement
30: Kommunikationseinrichtung
32: Recheneinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010039642 A1 [0002]

Claims

Kraftwagen (10), mit einem Antriebsstrang (12) mit wenigstens einer Stelleinrichtung (26), mittels welcher ein Schleppmoment des Antriebsstrangs (12) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein im Innenraum des Kraftwagens angeordnetes Bedienelement (28), über welches das Schleppmoment von einem Insassen des Kraftwagens (10) einstellbar ist, und wenigstens eine im Innenraum angeordnete Kommunikationseinrichtung (30) vorgesehen sind, mittels welcher dem Insassen eine durch den Insassen über das Bedienelement (28) zu bewirkende Einstellung des Schleppmoments zu kommunizieren ist.
Kraftwagen (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinrichtung (30) dazu ausgelegt ist, die zu bewirkende Einstellung visuell und/oder akustisch und/oder haptisch, insbesondere durch Vibration, zu kommunizieren.
Kraftwagen (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinrichtung (32) zum Ermitteln der durch den Insassen zu bewirkenden Einstellung vorgesehen ist.
Kraftwagen (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (32) dazu ausgelegt ist, die zu bewirkende Einstellung des Schleppmoments in Abhängigkeit von wenigstens einer durch den Fahrer des Kraftwagens (10) bewirkten Betätigung einer Betriebsbremse des Kraftwagens (10) und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftwagens (10) und/oder in Abhängigkeit von einem Fahrerprofil und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer durch den Fahrer bewirkten Betätigung eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals des Kraftwagens (10) und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer Verkehrssituation und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einem, von einer Navigationseinrichtung des Kraftwagens (10) bereitgestellten und eine Umgebung, insbesondere einen Verlauf einer Fahrbahn, des Kraftwagens (10) charakterisierenden Streckensignal und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einem Zustand zumindest Komponente, insbesondere einer Betriebsbremse und/oder einer Batterie (24) und/oder eines Antriebsaggregats (15), des Kraftwagens (10) und/oder in Abhängigkeit von einem Gewicht des Kraftwagens (10) und/oder in Abhängigkeit von einem eine Kopplung des Kraftwagens (10) mit wenigstens einem Anhänger charakterisierenden Kopplungssignal und/oder in Abhängigkeit von wenigstens einer in der Vergangenheit liegenden und durch den Insassen bewirkten Einstellung des Schleppmoments zu ermitteln.
Kraftwagen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (26) wenigstens eine elektrische Maschine (15) umfasst, mittels welcher das Schleppmoment durch Einstellen eines durch die elektrische Maschine (15) bewirkbaren Rekuperationsmoments einstellbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens (10), bei welchem mittels wenigstens einer Stelleinrichtung (26) eines Antriebsstrangs (12) des Kraftwagens (10) ein Schleppmoment des Antriebsstrangs (12) des Kraftwagens (10) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein im Innenraum des Kraftwagens (10) angeordnetes Bedienelement (28), über welches wenigstens ein Wert des Schleppmoments von einem Insassen des Kraftwagens (10) einstellbar ist, und wenigstens eine im Innenraum angeordnete Kommunikationseinrichtung (30) bereitgestellt werden, mittels welcher dem Insassen eine durch den Insassen über das Bedienelement (28) zu bewirkende Einstellung des Schleppmoments kommuniziert wird.