DE102013213477A1

DE102013213477A1 - Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Elektrofahrzeuges mit Reichweitenverlängerung

Info

Publication number: DE102013213477A1
Application number: DE201310213477
Authority: DE
Inventors: Thomas Kuhn; Udo Schulz; Alexander Schanz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-15

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Elektrofahrzeuges mit einem zur Reichweitenverlängerung betreibbaren Verbrennungsmotor (130) ist dadurch gekennzeichnet, dass Umfeldbedingungen des Fahrzeuges charakterisierende Signale erfasst werden und der Verbrennungsmotor (130) abhängig von diesen Signalen betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Elektrofahrzeugs nach der Gattung des Anspruchs 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Stand der Technik
Neben Hybridfahrzeugen, die eine Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektromotor aufweisen, existieren heute auch (Hybrid-)Elektrofahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung, auch als „Rangeextender“ bezeichnet. Die Elektrofahrzeuge werden aus einem Akku gespeist, der eine gewisse Kapazität aufweist und damit eine gewisse Reichweite des Fahrzeugs im reinen Elektrobetrieb ermöglicht. Spätestens wenn die Akkukapazität erschöpft ist und eine Weiterfahrt des Fahrzeugs allein mithilfe des Elektromotors nicht mehr möglich ist, wird der Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung gestartet, der über einen Generator elektrische Energie zum Betreiben des Elektromotors liefert. Der Betrieb des Verbrennungsmotors zur Reichweitenverlängerung, also des Rangeextenders, ist gegenüber dem reinen Elektrobetrieb mit nachteiligen Erscheinungen, wie z.B. zusätzlichem Lärm, Vibrationen und dergleichen verbunden.
Aus der WO 2011/035056 A2 ist ein Elektrofahrzeug mit einer On-Board-Ladeeinrichtung bekannt geworden, wobei diese On-Board-Ladeeinrichtung einen Verbrennungsmotor umfasst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Rangeextender nur bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten in Betrieb gesetzt wird, wobei hier angenommen wird, dass der Straßenlärm oder der aufgrund dieser höheren Geschwindigkeit entstehende Lärm den durch den Rangeextender entstehenden Lärm übertönt. Der Rangeextender wird hier also aufgrund fahrzeugbedingter Vorgaben, nämlich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, gestartet.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass der Rangeextender, d.h. der die Reichweite verlängernde Verbrennungsmotor, abhängig von Umfeldbedingungen des Fahrzeugs gestartet wird. „Umfeldbedingungen“ des Fahrzeugs bedeutet hierbei beispielsweise Umgebungslärm, aber auch z.B. den Lärmpegel im Inneren des Fahrzeugs, die Position des Fahrzeugs, also ob es sich beispielsweise auf der Autobahn bewegt oder im Inneren einer Stadt, und schließlich auch durch beispielsweise schlechte Straßen hervorgerufene Umfeld-Eigenschaften. Umfeld-Eigenschaften bedeutet damit mehr als fahrzeugspezifische, d.h. fahrzeugeigene Bedingungen, nämlich auch Bedingungen, die von außerhalb auf das Fahrzeug und seinen Fahrer im Inneren einwirken, aber auch z.B. Lärm im Inneren des Fahrzeugs aufgrund beispielsweise lauter Musik, Lüftergeräuschen und dergleichen. Die Erfindung ermöglicht ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs mit Rangeextender in einer Weise, das der Fahrer den Betrieb des Rangeextenders nicht wahrnimmt. Dadurch, dass der Verbrennungsmotor, der die Reichweite verlängert, abhängig von Umfeldbedingungen des Fahrzeugs charakterisierenden Signalen betrieben wird, kann der Rangeextender in Situationen betrieben werden, in denen der Fahrer dies nicht hört oder spürt. Solche Situationen können zum Beispiel unebene Straßen, eine laute Umgebung, laute Musik im Fahrzeug und dergleichen sein.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die die Umfeldbedingungen des Fahrzeugs charakterisierenden Signale durch Sensorsignale repräsentiert werden, die den Schall innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs erfassen und/oder die Vibrationen des Fahrzeugs, insbesondere aufgrund des Straßenzustandes, erfassen. Die die Umfeldbedingungen des Fahrzeugs repräsentierenden Signale werden dabei bevorzugt durch optische und/oder akustische und/oder Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs erfasst. Akustische Sensoren erfassen beispielsweise den Schall innerhalb des Fahrzeugs und/oder außerhalb des Fahrzeugs. Mit Beschleunigungssensoren und optischen Sensoren können beispielsweise Vibrationen des Fahrzeugs erfasst werden, die beispielsweise durch schlechte Straßen hervorgerufen werden.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die die Umfeldbedingungen des Fahrzeugs charakterisierenden Signale auch Positionssignale umfassen, die den Aufenthaltsort des Fahrzeugs repräsentieren. Diese Positions-Signale sind vorteilhafterweise Ausgangssignale eines GPS-Empfängers oder eines Navigationssystems, welches im Fahrzeug vorgesehen ist. Diese Positions-Signale ermöglichen beispielsweise den Betrieb des reichweitenverlängernden Verbrennungsmotors in Gebieten, in denen ohnehin beispielsweise eine hohe Lärmbelastung existiert oder die sich durch entsprechende Straßenbeläge und -zustände auszeichnen.
Schließlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass auch die Lüfterstellung und/oder die Lautstärkeneinstellung eines im Fahrzeug befindlichen Audiogeräts als die Umweltbedingungen des Fahrzeugs charakterisierende Signale verwendet werden.
Der Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung wird bevorzugt durch eine Steuereinrichtung angesteuert, welche ihn nur in Abhängigkeit von vorgebbaren Umfeldbedingungen des Fahrzeugs ansteuert.
Diese vorgebbaren Umfeldbedingungen sind gekennzeichnet durch die Position des Fahrzeugs, Vibrationen und/oder Beschleunigungen des Fahrzeugs und/oder akustische Signale.
Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors zur Reichweitenverlängerung nur dann erfolgt, wenn die durch den Verbrennungsmotor hervorgerufenen akustischen Signale und/oder Vibrationen kleiner sind als die durch die Umfeldbedingungen hervorgerufenen akustischen Signale und/oder Vibrationen. In diesem Falle kann davon ausgegangen werden, dass die durch diese Vibrationen und den Umgebungsschall im Hörbereich der in dem Fahrzeug befindlichen Personen hervorgerufenen Störungen größer sind als die durch den Rangeextender hervorgerufenen Störungen. Darüber hinaus wird vorzugsweise der Rangeextender nur dann in Betrieb genommen, wenn die Umfeldbedingungen länger andauernde, durch die Umfeldbedingungen hervorgerufene Störungen erwarten lassen. Er wird mit anderen Worten nur dann betrieben, wenn die durch die Umfeldbedingungen hervorgerufenen akustischen Störungen voraussichtlich länger anhalten. Dies kann beispielsweise durch die Länge einer Schlechtwegstrecke, die aus Navigationsdaten ermittelt werden kann, beurteilt werden, oder aufgrund der Dauer der notwendigen Lüfterleistung zur Klimatisierung des Innenraumes, die sich aus Temperaturdaten (des Innenraums sowie des Außenraums), aus der Anzahl der Passagiere, aus der Luftqualität, die durch CO₂-Sensoren bestimmt werden kann, der Sonneneinstrahlung usw. abschätzen lässt.
Das Verfahren kann vorteilhafterweise als Computerprogramm realisiert werden und beispielsweise im Steuergerät des Fahrzeugs implementiert werden. Das Computerprogramm kann als Programmcode auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein. Auf diese Weise sind auch Nachrüstungen bestehender Steuergeräte möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Figur ist schematisch ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Ausführungsformen der Erfindung
In einem Hybrid-Elektrofahrzeug mit Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung (nicht dargestellt) sind Sensoren 100 verbaut, deren Ausgangssignale einer Recheneinheit 120 zugeführt werden. Die Recheneinheit 120 steuert einen Aktor 130 an. Der hier mit Bezugszeichen 100 versehene und so bezeichnete Sensor kann mehr als ein Sensor sein. Beispielsweise kann dieser Sensor 100 gebildet werden aus einer Mehrzahl von Sensoren, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Schallsensoren, optischen Sensoren, aber auch durch Signale, welche von einem GPS-Empfänger ausgegeben werden. Die Auswerteeinheit oder Recheneinheit 120 kann innerhalb oder auch außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sein (z.B. Cloud). In dieser Recheneinheit werden die Sensorausgangssignale auf nachfolgend beschriebene Weise ausgewertet. Der Aktor 130 ist beispielsweise ein Rangeextender, also ein Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung eines Elektromotors. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren soll der Betrieb des Rangeextenders 130 vom Fahrer nicht wahrgenommen werden. Dazu wird der Rangeextender 130 in Situationen betrieben, in denen der Fahrer dies nicht hört oder spürt. Solche Situationen sind z.B. unebene Straßen, eine laute Umgebung, laute Musik im Fahrzeug oder andere laute Geräusche im Fahrzeug, beispielsweise die Lüftung einer Heizung/Klimaanlage auf hoher Stufe oder dergleichen. Dabei sind besonders von Interesse Geräusche, die voraussichtlich länger anhalten. Die Länge einer Schlechtwegstrecke lässt sich beispielsweise aus Navigationsdaten ableiten. Die Dauer der notwendigen Lüfterleistung zur Klimatisierung des Innenraums kann aus Temperaturdaten (innen, außen), der Anzahl der Passagiere, mit Hilfe von CO₂-Sensoren zur Bestimmung der Luftqualität, der Sonneneinstrahlung usw. abgeschätzt werden. Ziel ist es, den Verbrennungsmotor nicht ständig an- und auszuschalten, sondern möglichst lange am Stück zu betreiben. Diese Situationen werden anhand von charakteristischen Messsignalen wie Beschleunigungen/Vibrationen, Schall, optische Verfahren oder andere Eingangssignale (beispielsweise eingestellte Lautstärke am Autoradio, eingestellte Lüfter-Betriebsart, eingestellte Klimaanlagen-Betriebsart oder dergleichen) erkannt. Insoweit sind mit „Sensor 100“ erfindungsgemäß auch die Schalterstellungen einer Klimaanlage, einer Heizung, eines Lüfters oder eines Autoradios charakterisierende Signale gemeint. Die Signale werden in der Recheneinheit 120 verarbeitet und immer dann, wenn in der Recheneinheit 120 festgestellt wird, dass die durch die Umfeldbedingungen hervorgerufenen Störungen, also beispielsweise der Schall aufgrund eines Autoradios oder eines Umgebungslärms oder aufgrund eines auf hoher Stufe eingestellten Lüfters und dergleichen oder aber auch die Vibrationen aufgrund schlechter Straßenzustände, die mit Beschleunigungssensoren erfasst werden können, größer sind als die von dem Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung hervorgerufenen Geräusche und Vibrationen, wird der Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung angesteuert, d.h. eingeschaltet. Der Verbrennungsmotor kann auch mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden. Die Drehzahl kann als proportional zur erzeugenden elektrischen Leistung des angeschlossenen Generators angesehen werden. Die Auswertung der Signale findet dabei in der Recheneinheit des Fahrzeugs statt. Beispielsweise kann der Vergleich als Computerprogramm in dem Steuergerät des Fahrzeugs implementiert sein. Das Programm kann auf einem Programmprodukt mit Programmcode gespeichert sein und so auch in Fahrzeugen, die über entsprechende Sensorik verfügen, nachgerüstet werden.
Erfindungsgemäß wird also der Rangeextender nicht nur dann angesteuert, wenn das Fahrzeug bereits nicht mehr elektrisch betrieben werden kann, wie dies im Stand der Technik üblich ist. Er wird auch nicht nur dann angesteuert, wenn beispielsweise die Umgebungsgeräusche aufgrund einer hohen Geschwindigkeit so hoch sind, dass der Rangeextender nicht wahrgenommen wird, wie dies ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist. Vielmehr wird der Rangeextender in jeder Situation angesteuert, in der er vom Fahrer nicht wahrnehmbar ist, dies kann beispielsweise auch innerhalb einer Stadt sein, wenn der Fahrer Musik mit sehr hoher Lautstärke hört oder wenn das Fahrzeug sich beispielsweise auf Kopfsteinpflaster oder dergleichen bewegt. Durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Rangeextenders wird die elektrische Reichweite erheblich verlängert, ohne dass der Fahrer merkt, dass der Rangeextender in Betrieb ist oder war.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011/035056 A2 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Elektrofahrzeuges mit einem zur Reichweitenverlängerung betreibbaren Verbrennungsmotor (130), dadurch gekennzeichnet, dass Umfeldbedingungen des Fahrzeuges charakterisierende Signale erfasst werden und der Verbrennungsmotor (130) abhängig von diesen Signalen betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Umfeldbedingungen des Fahrzeugs charakterisierenden Signale durch Sensorsignale repräsentiert werden, die den Schall innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeuges erfassen und/oder die Vibrationen des Fahrzeuges, insbesondere aufgrund des Straßenzustandes, erfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Umfeldbedingung des Fahrzeugs repräsentierenden Signale durch optische und/oder akustische und/oder Beschleunigungssensoren des Fahrzeugs erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Umfeldbedingungen des Fahrzeugs charakterisierenden Signale Positions-Signale sind, die den Aufenthaltsort des Fahrzeuges repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positions-Signale Ausgangssignale eines GPS-Empfängers sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Umfeldbedingungen des Fahrzeugs charakterisierenden Signale Signale sind, die die Lüfterstellung und/oder die Lautstärkeneinstellung eines im Fahrzeug befindlichen Audiogeräts repräsentieren.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (120), welche den Verbrennungsmotor (130) zur Reichweitenverlängerung nur in Abhängigkeit von vorgebbaren Umfeldbedingungen des Fahrzeugs ansteuert.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbaren Umfeldbedingungen gekennzeichnet sind durch: – Position des Fahrzeugs; – Vibrationen des Fahrzeugs; – akustische Signale.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors (130) zur Reichweitenverlängerung nur dann erfolgt, wenn die durch den Verbrennungsmotor (130) hervorgerufenen akustischen Signale und/oder Vibrationen kleiner sind als die durch die Umfeldbedingungen hervorgerufenen akustischen Signale und/oder Vibrationen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors (130) zur Reichweitenverlängerung nur dann erfolgt, wenn die Umfeldbedingungen eine vorgebbare Dauer der durch die Umfeldbedingungen hervorgerufenen akustischen Signale und/oder Vibrationen erwarten lassen.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät, insbesondere dem Steuergerät eines Hybrid-Elektrofahrzeugs abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.