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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Hybridfahrzeug und insbesondere ein Verfahren, das ermöglicht, dass der Nutzer verschiedene Betriebsmodi für ein Hybridfahrzeug wählt.
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HINTERGRUND
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Ein Hybridfahrzeug kann durch zwei oder mehr Leistungsquellen angetrieben werden, etwa einen Elektromotor und eine Brennkraftmaschine. Viele Hybridelektrofahrzeuge (HEVs) sind so eingerichtet, dass das Fahrzeug in einem Elektromodus arbeitet, bis die Batterie erschöpft ist, und das Fahrzeug dann in einen Kraftmaschinenmodus umschaltet. Es kann jedoch Fälle geben, bei denen ein Nutzer einen Elektromodus für bestimmte Segmente einer häufig befahrenen Route und einen Kraftmaschinenmodus für andere Segmente wählen möchte, statt das Fahrzeug einfach im Elektromodus zu betreiben, bis die Batterie erschöpft ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verwendung mit einem Hybridfahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren kann die Schritte umfassen, dass: (a) Routeninformationen von einem Nutzer empfangen werden; (b) die Routeninformationen verwendet werden, um eine Route zu entwickeln; (c) die Auswahl eines Betriebsmodus vom Nutzer empfangen wird; und (d) die Auswahl des Betriebsmodus verwendet wird, um einem bestimmten Segment der Route einen bestimmten Betriebsmodus des Hybridfahrzeugs zuzuweisen, wobei die Route mehrere einzelne Segmente enthält.
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ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen werden hier anschließend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in denen:
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1 eine schematische Ansicht ist, die Abschnitte eines beispielhaften Hybridfahrzeugs, in diesem Fall eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV), zeigt; und
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2 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Wählen von Betriebsmodi für ein Hybridfahrzeug, etwa das Hybridelektrofahrzeug (HEV) von 1, veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG
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Das hier beschriebene Verfahren ermöglicht einem Nutzer eines Hybridfahrzeugs, verschiedene Betriebsmodi an verschiedene Segmente einer speziellen Route zuzuweisen oder dafür auszuwählen, anstelle beispielsweise das Fahrzeug einfach in einem Elektromodus zu betreiben, bis eine Batterie erschöpft ist, und dann in einen Kraftmaschinenmodus umzuschalten. Dieses Verfahren kann in Situationen besonders nützlich sein, in denen ein Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) häufig auf einer speziellen Route gefahren wird, deren Distanz die Reichweite des Elektromodus des PHEV überschreitet. Es wird das Beispiel betrachtet, bei dem eine häufig gefahrene Route von der Wohnung des Nutzers zu seinem Arbeitsplatz ein erstes Segment durch die Nachbarschaft, ein zweites Segment über einige Landstraßen und ein drittes Segment entlang einer Autobahn enthält; und es wird angenommen, dass die Gesamtdistanz dieser drei Segmente die Reichweite des PHEV im Elektromodus überschreitet. Das vorliegende Verfahren ermöglicht, dass der Nutzer individuell wählt, welche dieser Segmente in einem Elektromodus gefahren werden und welche in einem Kraftmaschinenmodus oder einem Ladungserhaltungsmodus gefahren werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Nutzer bestimmte Fahrmodi effizienter an bestimmte Routensegmente anpasst (beispielsweise kann der Elektromodus mit dem ersten Segment durch die Nachbarschaft kombiniert werden und der Kraftmaschinenmodus kann mit dem dritten Segment entlang der Autobahn kombiniert werden). In Übereinstimmung mit einigen anderen potentiellen Merkmalen kann das Verfahren die vom Nutzer gewählte Route, nachdem diese entwickelt und/oder gefahren worden ist, automatisch bewerten und den Nutzer mit Rückmeldungen hinsichtlich der verwendeten elektrischen Energie, des Kraftstoffverbrauchs oder beidem versorgen, sodass der Nutzer die Besonderheiten der Route verfeinern kann, um sie effizienter zu gestalten.
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Ein ”Hybridfahrzeug” enthält, so wie es hier verwendet wird, weitgefasst ein beliebiges Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, die zum Fahrzeugvortrieb verwendet werden können. Einige Beispiele von geeigneten Hybridfahrzeugen umfassen, sind aber natürlich nicht begrenzt auf: Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs), Elektrofahrzeuge mit vergrößerter Reichweite (EREVs), Hybride mit zwei Modi, Vollhybride, Hybride mit Leistungsunterstützung, Mildhybride, serielle Hybride, Parallelhybride, Seriell-Parallel-Hybride, Hybride mit Leistungsverzweigung, BAS- oder BAS-Plus-Hybride, hydraulische Hybride, pneumatische Hybride, Brennstoffzellenhybride oder eine beliebige andere Art von Hybridfahrzeug. Diese umfassen Personenfahrzeuge, Geländefahrzeuge, Sportnutzfahrzeuge, Campingfahrzeuge, Lastwagen, Busse, Lieferfahrzeuge usw. Obwohl die folgende Beschreibung im Kontext eines beispielhaften Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV) mit einer seriellen Hybridkonfiguration zur Reichweitenvergrößerung bereitgestellt wird, ist festzustellen, dass das vorliegende Verfahren mit jedem Hybridfahrzeug verwendet werden kann und nicht auf irgendeinen speziellen Typ begrenzt ist.
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Mit Bezug auf 1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Steckdosenhybrid-Elektrofahrzeugs (PHEV) 10 gezeigt, das eine serielle Hybridkonfiguration zur Reichweitenvergrößerung aufweist, wobei eine Hochspannungsbatterie einen Elektromotor zum Fahrzeugvortrieb antreibt und eine Brennkraftmaschine einen Generator zum Erzeugen von elektrischer Energie antreibt. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform enthält das Hybridfahrzeug 10 eine Batterie 30, einen Elektromotor 32, einen Wechselrichter/Umsetzer 34, eine Kraftmaschine 36, einen Generator 38, ein Steuerungsmodul 40, eine Anwenderschnittstelle 42 und ein Navigationsmodul 44. Da viele der Komponenten des Hybridfahrzeugs 10 in der Technik allgemein bekannt sind und da viele verschiedene Komponenten und Anordnungen mit dem vorliegenden Verfahren verwendet werden können, wird hier eine kurze Erläuterung anstelle einer genauen Beschreibung von deren individuellen Strukturen und Funktionalitäten bereitgestellt.
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Die Batterie 30 versorgt das Hybridfahrzeug mit elektrischer Leistung und kann in Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform die primäre elektrische Leistungsquelle für das Fahrzeug sein. Es können viele verschiedene Batterietypen und Anordnungen verwendet werden einschließlich derjenigen, die hier beispielhaft und schematisch gezeigt ist und die einen Batteriestapel 50, einen oder mehrere Batteriesensoren 52 und eine Batteriesteuerungseinheit 54 enthält. Der Batteriestapel 50 ist ein Hochspannungs-Batteriestapel und kann eine Ansammlung einzelner Batteriezellen enthalten, die in Reihe, parallel oder einer Kombination von beidem verbunden sind, um eine gewünschte Spannung, Stromstärke, Kapazität, Leistungsdichte und/oder andere Leistungscharakteristika zu liefern. Es ist allgemein wünschenswert, hohe Leistungs- und Energiedichten bereitzustellen, was zur Entwicklung und Verwendung von vielen Arten von Batterien geführt hat, welche chemische, nicht chemische und andere umfassen. Einige Beispiele von geeigneten Batterietypen enthalten diejenigen, die auf den folgenden Technologien beruhen: Lithium-Ionen, Nickelmetallhydrid (NiMH), Nickelkadmium (NiCd), Natriumnickelchlorid (NaNiCl) oder eine andere Batterietechnologie. In Abhängigkeit von seiner speziellen Konstruktion und Anwendung kann der Batteriestapel 50 etwa 40–600 V liefern. Beispielsweise kann ein Schwerlastwagen, der ein Hybridsystem mit zwei Modi verwendet, einen Hochspannungs-Batteriestapel benötigen, der in der Lage ist, etwa 350 V zu liefern, während ein leichteres Fahrzeug nur etwa 200 V benötigen kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Batterie 30 Teil eines Riemen-Generator-Starter-Systems (BAS-Systems) oder BAS-Plus-Systems sein und daher nur einen Batteriestapel benötigen, der etwa 40–110 V liefert. In jedem Fall sollte der Batteriestapel 50 so konstruiert sein, dass er wiederholte Auflade- und Entladezyklen aushalten kann und dass er elektrische Energie von einer externen Leistungsquelle aufnehmen kann. Der Fachmann wird feststellen, dass das System und das Verfahren, die hier gezeigt und beschrieben sind, nicht auf irgendeine spezielle Art von Batterie oder Batterieanordnung beschränkt sind, da eine Anzahl verschiedener Batterietypen verwendet werden kann.
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Die Batteriesensoren 52 können eine beliebige Kombination aus Hardware- und/oder Softwarekomponenten enthalten, welche in der Lage sind, Batteriezustände zu überwachen, etwa die Batterietemperatur, die Batteriespannung, den Batteriestrom, den Batterieladezustand (SOC), den Batteriefunktionszustand (SOH) usw. Diese Sensoren können in die Batterieeinheit 30 eingebaut sein (z. B. eine intelligente oder smarte Batterie), sie können externe Sensoren sein, die außerhalb der Batterieeinheit angeordnet sind, oder sie können in Übereinstimmung mit einer anderen bekannten Anordnung bereitgestellt sein. Die Batteriesensoren 52 können Batteriezustände auf der Basis von Zelle zu Zelle, auf einer Mittelwerts- oder kollektiven Basis über einen Block oder einen Bereich von Zellen hinweg, auf der Basis des gesamten Batteriestapels, auf einer repräsentativen Basis, bei der bestimmte Zellen gewählt werden, um den gesamten Batteriestapel zu repräsentieren, oder in Übereinstimmung mit einer anderen Basis oder Technik, die auf dem Gebiet bekannt ist, überwachen und bestimmen. Eine Ausgabe von den Batteriesensoren 52 kann an die Batteriesteuerungseinheit 54, das Steuerungsmodul 40 oder eine andere geeignete Vorrichtung geliefert werden.
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Die Batteriesteuerungseinheit 54 kann eine beliebige Vielfalt von elektronischen Verarbeitungsvorrichtungen, Speichervorrichtungen, Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (I/O-Vorrichtungen) und anderen bekannten Komponenten enthalten und kann verschiedene Funktionen hinsichtlich Steuerung und/oder Kommunikation durchführen. Zum Beispiel kann die Batteriesteuerungseinheit 54 Sensorsignale von den verschiedenen Batteriesensoren 52 empfangen, die Sensorsignale in eine geeignete Sensormeldung verpacken und die Sensormeldung über einen Kommunikationsbus oder dergleichen an das Steuerungsmodul 40 senden. Es ist möglich, dass die Batteriesteuerungseinheit 54 Batteriesensorlesewerte sammelt und diese in einem lokalen Speicher speichert, sodass eine umfassende Sensormeldung zu einem späteren Zeitpunkt an das Steuerungsmodul 40 geliefert werden kann, oder die Sensorlesewerte können an das Modul 40 oder ein anderes Ziel weitergeleitet werden, sobald sie bei der Batteriesteuerungseinheit 54 eintreffen, um ein paar Möglichkeiten aufzuzählen. Statt die Batteriesensorlesewerte zur anschließenden Verarbeitung an das Steuerungsmodul 40 zu senden, ist es möglich, dass die Batteriesteuerungseinheit 54 die Sensorlesewerte selbst verarbeitet oder analysiert. In einer anderen Ausprägung kann die Batteriesteuerungseinheit 54 sachdienliche Batterieeigenschaften und Untergrundinformationen speichern, welche die Chemie der Batteriezellen, die Zellenkapazität, obere und untere Grenzen für die Batteriespannung, für den Batteriestrom, für die Batterietemperatur, Temperaturprofile, die Batterieimpedanz, die Anzahl oder den Verlauf von Auflade/Entlade-Ereignissen usw. betreffen.
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Der Elektromotor 32 kann elektrische Energie verwenden, die in der Batterie 30 gespeichert ist, um ein oder mehrere Fahrzeugräder anzutreiben, was wiederum das Fahrzeug vorantreibt. Obwohl 1 den Elektromotor 32 schematisch als eine einzige diskrete Vorrichtung darstellt, kann der Elektromotor mit einem Generator kombiniert sein (ein sogenannter ”Mogen”) oder er kann mehrere Elektromotoren enthalten (z. B. separate Motoren für die Vorder- und Hinterräder, separate Motoren für jedes Rad, separate Motoren fürverschiedene Funktionen usw.), um ein paar Möglichkeiten zu erwähnen. Das Hybridfahrzeug 10 ist nicht auf einen beliebigen speziellen Typ von Elektromotor begrenzt, da viele verschiedene Motortypen, Größen, Technologien usw. verwendet werden können. Bei einem Beispiel enthält der Elektromotor 32 einen Wechselstrommotor (z. B. einen dreiphasigen oder einen anderen mehrphasigen Wechselstrominduktionsmotor usw.) sowie einen Generator, der beim regenerativen Bremsen verwendet werden kann. Der Elektromotor 32 kann gemäß einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellt sein (z. B. Wechselspannungs- oder Gleichspannungsmotoren, Motoren mit Bürsten oder bürstenlose Motoren, Permanentmagnetmotoren usw.), er kann in einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen verbunden sein und er kann eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Komponenten enthalten, wie Kühlungsmerkmale, Sensoren, Steuerungseinheiten und/oder beliebige andere geeignete Komponenten, die in der Technik bekannt sind.
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Der Wechselrichter/Umsetzer 34 kann als Zwischenglied zwischen der Batterie 30 und dem Elektromotor 32 wirken, da diese zwei Vorrichtungen häufig so konstruiert sind, dass sie in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Betriebsparametern funktionieren. Beispielsweise kann der Wechselrichter/Umsetzer 34 beim Fahrzeugvortrieb die Spannung von der Batterie 30 hochtransformieren und den Strom von Gleichstrom in Wechselstrom umsetzen, um den Elektromotor 32 anzutreiben, während der Wechselrichter/Umsetzer beim regenerativen Bremsen die von einem Bremsereignis erzeugte Spannung niedertransformieren kann und den Strom von Wechselstrom in Gleichstrom umsetzen kann, sodass er von der Batterie korrekt gespeichert werden kann. In gewissem Sinn verwaltet der Wechselrichter/Umsetzer 34, wie diese unterschiedlichen Betriebsparameter (d. h. Wechselstrom gegenüber Gleichstrom, verschiedene Spannungspegel usw.) zusammenarbeiten. Der Wechselrichter/Umsetzer 34 kann einen Wechselrichter zum Umsetzen von Gleichspannung in Wechselspannung, einen Gleichrichter zum Umsetzen von Wechselspannung in Gleichspannung, einen Aufwärtswandler oder Aufwärtstransformator zum Erhöhen der Spannung, einen Abwärtswandler oder Abwärtstransformator zum Verringern der Spannung, andere geeignete Energiemanagementkomponenten oder eine Kombination daraus enthalten. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform sind Wechselrichter- und Umsetzereinheiten in eine einzige bidirektionale Vorrichtung integriert; andere Ausführungsformen sind jedoch natürlich möglich. Es ist zu erkennen, dass der Wechselrichter/Umsetzer 34 gemäß einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Ausführungsformen bereitgestellt sein kann (z. B. mit separaten Wechselrichter- und Umsetzereinheiten, bidirektional oder unidirektional usw.), in einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen verbunden sein kann und eine beliebige Anzahl unterschiedlicher Komponenten enthalten kann, wie Kühlsysteme, Sensoren, Steuerungseinheiten und/oder beliebige andere geeignete Komponenten, die auf dem Gebiet bekannt sind.
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Die Kraftmaschine 36 kann den Generator 38 unter Verwendung herkömmlicher Techniken zur internen Verbrennung antreiben und kann eine beliebige geeignete Art von Kraftmaschine enthalten, die auf dem Gebiet bekannt ist. Einige Beispiele für geeignete Kraftmaschinen umfassen Benzinkraftmaschinen, Dieselkraftmaschinen, Ethanolkraftmaschinen, Kraftmaschinen mit flexiblem Kraftstoff, selbstansaugende Kraftmaschinen, Kraftmaschinen mit Turbolader, Kraftmaschinen mit Superlader, Rotationskraftmaschinen, Kraftmaschinen mit Ottozyklus, Atkinszyklus und Millerzyklus sowie eine beliebige andere geeignete Kraftmaschinenart, die auf dem Gebiet bekannt ist. In Übereinstimmung mit der hier gezeigten speziellen Ausführungsform ist die Kraftmaschine 36 eine kleine kraftstoffsparende Kraftmaschine (z. B. eine turbogeladene Vierzylinderkraftmaschine mit kleinem Hubraum), die ihre mechanische Ausgabe verwendet, um den Generator 38 zu drehen. Der Fachmann wird feststellen, dass die Kraftmaschine 36 gemäß einer beliebigen Anzahl verschiedener Ausführungsformen bereitgestellt sein kann, in einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen verbunden sein kann (z. B. kann die Kraftmaschine 36 Teil eines Parallelhybridsystems sein, bei dem die Kraftmaschine auch mit den Fahrzeugrädern mechanisch gekoppelt ist, statt ausschließlich zur Erzeugung von Elektrizität verwendet zu werden) und eine beliebige Anzahl verschiedener Komponenten enthalten kann, etwa Sensoren, Steuerungseinheiten und/oder beliebige andere geeignete Komponenten, die auf dem Gebiet bekannt sind.
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Der Generator 38 ist mit der Kraftmaschine 36 mechanisch so gekoppelt, dass die mechanische Ausgabe der Kraftmaschine bewirkt, dass der Generator elektrische Leistung erzeugt, die an die Batterie 30, den Elektromotor 32 oder an beide geliefert werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass der Generator 38 in Übereinstimmung mit einer beliebigen Anzahl verschiedener Ausführungsformen bereitgestellt sein kann (z. B. können der Generator des Motors 32 und der Generator 38 zu einer einzigen Einheit kombiniert sein), in einer beliebigen Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen verbunden sein kann und eine beliebige Anzahl verschiedener Komponenten enthalten kann, etwa Sensoren, Steuerungseinheiten und/oder beliebige andere geeignete Komponenten, die auf dem Gebiet bekannt sind. Der Generator 38 ist nicht auf einen beliebigen speziellen Generatortyp oder eine beliebige spezielle Generatorausführungsform begrenzt.
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Das Steuerungsmodul 40 kann verwendet werden, um bestimmte Operationen oder Funktionen des Hybridfahrzeugs 10 zu steuern, zu lenken oder auf andere Weise zu managen, und es enthält gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine Verarbeitungsvorrichtung 70 und eine Speichervorrichtung 72. Die Verarbeitungsvorrichtung 70 kann eine beliebige Art eines geeigneten elektronischen Prozessors enthalten (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.), der Anweisungen für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripten-usw. ausführt. Dieser Prozessor ist nicht auf eine beliebige Art von Komponente oder Vorrichtung begrenzt. Die Speichervorrichtung 72 kann einen beliebigen Typ eines geeigneten elektronischen Speichermittels enthalten und sie kann eine Vielfalt von Daten und Informationen speichern. Diese umfassen beispielsweise: erfasste Batteriezustände; Nachschlagetabellen und andere Datenstrukturen; Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripten und andere elektronische Anweisungen; Komponenteneigenschaften und Hintergrundinformationen usw. Das vorliegende Verfahren – sowie beliebige andere elektronische Anweisungen und/oder Informationen, die für diese Aufgaben benötigt werden – können ebenfalls in der Speichervorrichtung 48 gespeichert oder auf andere Weise mitgeführt werden. Das Steuerungsmodul 40 kann über I/O-Vorrichtungen und geeignete Verbindungen, wie etwa einen Kommunikationsbus, mit anderen Fahrzeugvorrichtungen und Modulen elektronisch verbunden sein, sodass sie nach Bedarf interagieren können. Dies sind selbstverständlich nur einige der möglichen Anordnungen, Funktionen und Fähigkeiten des Steuerungsmoduls 40, da andere natürlich möglich sind.
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In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform kann das Steuerungsmodul 40 ein eigenständiges elektronisches Modul (z. B. ein Hybridsteuerungsmodul, ein Fahrzeugintegrationssteuerungsmodul (VICM), ein Antriebs-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (TPIM), ein Batterie-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (BPIM) usw.) sein, es kann in einem anderen elektronischen Modul im Fahrzeug enthalten oder eingebaut sein (z. B. in ein Antriebsstrangsteuerungsmodul, ein Kraftmaschinensteuerungsmodul usw.), oder es kann Teil eines größeren Netzwerks oder Systems sein (z. B. eines Batteriemanagementsystems (BMS), eines Fahrzeugenergiemanagementsystems usw.), um ein paar Möglichkeiten zu erwähnen. Das Steuerungsmodul 40 ist nicht auf irgendeine spezielle Ausführungsform oder Anordnung begrenzt.
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Die Anwenderschnittstelle 42 kann eine beliebige Kombination aus Hardware, Software und/oder anderen Komponenten enthalten, die ermöglichen, dass ein Fahrzeugnutzer Informationen oder Daten mit dem Fahrzeug austauscht. Diese enthält beispielsweise Eingabekomponenten wie eine Anzeige mit einem berührungsempfindlichen Bildschirm, ein Mikrophon, eine Tastatur, eine Drucktaste oder ein anderes Bedienelement, mit denen die Anwenderschnittstelle 42 Informationen von einem Fahrzeugnutzer empfängt, sowie Ausgabekomponenten wie eine visuelle Anzeige, ein Armaturenbrett oder ein Audiosystem, mit denen die Anwenderschnittstelle 42 Informationen an den Fahrzeugnutzer liefert. In einigen Fällen enthält die Anwenderschnittstelle 42 Komponenten mit sowohl Eingabe- als auch Ausgabefähigkeiten, etwa visuelle und akustische Schnittstellen. Die akustische Schnittstelle kann Teil eines automatischen Sprachverarbeitungssystems sein, das Spracherkennung und/oder eine andere Mensch-Maschine-Schnittstellentechnologie (HMI-Technologie) verwendet. Die Anwenderschnittstelle 42 kann ein eigenständiges Modul sein; sie kann Teil eines Infotainmentsystems oder Teil eines anderen Moduls, einer anderen Vorrichtung oder eines anderen Systems im Fahrzeug sein; sie kann an einem Instrumentenpult oder an einer Mittelkonsole montiert sein (z. B. mit einer Landkarte, die von einem Navigationsmodul geliefert wird, einem Nutzerinformationszentrum (DIC)); sie kann auf eine Windschutzscheibe projiziert werden (z. B. mit einem Head-Up-Display); sie kann in ein existierendes Audiosystem integriert sein; oder sie kann einfach eine elektronische Verbindung oder einen Anschluss zur Verbindung mit einem Laptop oder einer anderen Rechenvorrichtung enthalten, um ein paar Beispiele aufzuzählen. Wie nachstehend in größerem Detail erläutert wird, kann die Anwenderschnittstelle 42 verwendet werden, um Informationen von einem Nutzer zu erhalten und/oder an diesen auf eine Weise zu liefern, die das vorliegende Verfahren ermöglicht. Andere Anwenderschnittstellen können stattdessen verwendet werden, da die beispielhafte Anwenderschnittstelle 42, die hier gezeigt und beschrieben ist, nur eine der Möglichkeiten darstellt.
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Das Navigationsmodul 44 liefert eine Vielfalt von Diensten im Hinblick auf Navigation, welche Dienste und Informationen enthalten, die von dem vorliegenden Verfahren genutzt werden. In Abhängigkeit von der speziellen Ausführungsform kann das Navigationsmodul 44 eine eigenständige Komponente sein oder es kann in eine andere Komponente oder ein anderes System im Fahrzeug eingebaut sein, etwa in die Anwenderschnittstelle 42. Das Navigationsmodul kann eine beliebige Kombination aus anderen Komponenten, Vorrichtungen, Modulen usw. enthalten, wie etwa einer Telematikeinheit oder einer GPS-Einheit, und es kann die aktuelle Position des Fahrzeugs und Straßen- oder Landkartendaten verwenden, um Routeninformationen, Richtungen, Routendistanzen, Routenfahrzeiten, Verkehrsbedingungen (z. B. dichter Verkehr, leichter Verkehr usw.), Straßenbedingungen (z. B. eine Straßenbaustelle, eine gesperrte Spur/Straße usw.) oder beliebige andere Informationen zu liefern, die von dem hier erörterten Verfahren benötigt werden können. Diese Art von navigationsbezogenen Informationen kann an das Steuerungsmodul 40, die Anwenderschnittstelle 42 und/oder eine andere Vorrichtung geliefert oder von diesen empfangen werden, sodass sie von dem vorliegenden Verfahren berücksichtigt werden können, wie in größerem Detail erläutert wird.
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Wieder sind die vorstehende Beschreibung des beispielhaften Hybridfahrzeugs 10 und die Zeichnung in 1 nur dazu gedacht, eine mögliche Ausführungsform zu veranschaulichen, da das folgende Verfahren nicht auf die Verwendung mit nur diesem System beschränkt ist. Eine beliebige Anzahl anderer Systemanordnungen, Kombinationen und Architekturen, einschließlich derjenigen, die sich von der in 1 gezeigten signifikant unterscheiden, können stattdessen verwendet werden.
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Mit Bezug nun auf 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 100 gezeigt, das mit dem Hybridfahrzeug 10 verwendet werden kann, um bestimmte Betriebsmodi zu wählen und dadurch die Energie im Hybridfahrzeug besser zu managen. Bei Schritt 110 empfängt das Verfahren eine oder mehrere Routeninformationen und kann dies auf verschiedene Weise durchführen. Eine ”Routeninformation” umfasst weitgefasst eine beliebige Art von Auswahl, Eingabe, Daten und/oder andere Arten von Informationen, die eine Route betreffen oder verwenden werden, um eine Route zu entwickeln. Einige Beispiele ohne Einschränkung für Routeninformationen umfassen: Startorte, Zielorte, Orte dazwischen oder am Weg, Spritverbrauchmerker, bevorzugte Straßen, Verkehrs- und Baustellenaktualisierungen usw. Startorte, Zielorte und Orte dazwischen können in einer beliebigen geeigneten Form bereitgestellt werden, die umfasst, dass sie als Koordinaten (z. B. GPS- oder kartesische Koordinaten), spezielle Adressen (z. B. Hausnummer, Straßenname, Ort, Staat, Postleitzahl), Querstraßen oder Kreuzungen (z. B. Kreuzung von Hauptstraße und Elmstraße usw.), allgemeine Ortsangaben (z. B. Innenstadt von Detroit) oder eine beliebige Kombination daraus bereitgestellt werden. Schritt 110 kann den aktuellen Aufenthaltsort des Hybridfahrzeugs 10 entweder als den Startort oder den Zielort verwenden, sodass der Nutzer diesen nicht physikalisch eingeben muss.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform empfängt Schritt 110 einen oder mehrere Start- und Zielorte sowie beliebige weitere relevante Routeninformationen wie bevorzugte Straßen mit Hilfe der Anwenderschnittstelle 42 von einem Nutzer, sodass das Verfahren eine Route entwickeln oder festlegen kann. Die Routeninformationen können durch eine Anwenderschnittstelle 42 bereitgestellt werden, die eine Tastatur, eine Spracherkennungssoftware, einen berührungsempfindlichen Bildschirm oder ein anderes geeignetes Mittel aufweist. Es ist außerdem möglich, dass der Nutzer oder eine andere Entität diese Informationen aus der Ferne liefert, etwa durch eine mobile Vorrichtung, eine angegliederte Website, ein Callcenter usw. Der Fachmann wird feststellen, dass bestimmte Vorsichtsmaßnahmen angemessen sein können – etwa das Verhindern der Eingabe von Daten oder einer Routenmodifikation, während sich das Hybridfahrzeug bewegt. Bei den Beispielen, bei denen die Informationen aus der Ferne bereitgestellt werden, kann ein direktes und sicheres Herunterladen von einer mobilen Vorrichtung, einer angegliederten Website oder einem Callcenter verwendet werden, um die Informationen zu übertragen, wobei dem Fahrzeugnutzer an diesem Punkt die Option angeboten werden kann, dies zu akzeptieren oder zurückzuweisen.
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Es ist festzustellen, dass das vorliegende Verfahren mit einer einzigen Route, die ein einziges Paar aus Start- und Zielorten aufweist (z. B. eine einzige Route von der Wohnung des Nutzers zu seiner Arbeitsstelle), verwendet werden kann, oder es kann mit mehreren Routen verwendet werden, die aneinander gehängt sind, wobei jede Route ihr eigenes Paar aus Start- und Zielort aufweist (z. B. eine erste Route von der Wohnung des Nutzers zu seiner Arbeitsstelle, eine zweite Route von seiner Arbeitsstelle zu einem Lebensmittelgeschäft, und eine dritte Route vom Lebensmittelgeschäft zurück zu seiner Wohnung). Im Fall von mehreren Routen startet die zweite Route für gewöhnlich in der Nähe des Ortes, an dem die erste Route endet, die dritte Route startet für gewöhnlich in der Nähe des Ortes, an dem die zweite Route endet und so weiter auf eine allgemein serielle Weise. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann jede Route in ein oder mehrere Segmente unterteilt werden, wobei jedes getrennte Sektionen oder Abschnitte der Route darstellt. Bei dem vorstehenden Beispiel mit mehreren Routen kann die erste Route von der Wohnung des Nutzers zu seiner Arbeitsstelle ein erstes Segment durch die Nachbarschaft, ein zweites Segment über einige Landstraßen und ein drittes Segment entlang einer Autobahn enthalten. Das Aufteilen der Route in einzelne Segmente – wobei die einzelnen Segmente vorzugsweise unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, etwa Landstraße gegenüber Autobahn – kann dazu beitragen, dass der Nutzer die Energie im Hybridfahrzeug besser verwaltet, indem er jedem Segment selektiv den effizientesten Betriebsmodus des Hybridfahrzeugs zuweist.
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Bei Schritt 112, der optional ist, überprüft das Verfahren, ob die Routeninformation, die gerade eben empfangen wurde, schon zuvor von dem Verfahren verwendet worden ist. Dieser Schritt kann beispielsweise gerade eben eingegebene Start- und Zielorte mit zuvor festgelegten Routeninformationen vergleichen, die im Speicher 72 gespeichert sind. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, was nahelegt, dass ein Nutzer bereits eine Route für diese speziellen Orte entwickelt hat, dann kann das Verfahren dem Nutzer einfach die zuvor erzeugte Route zu dessen Bestätigung anzeigen, und zu Schritt 118 weitergehen. Auf diese Weise kann das Verfahren Verarbeitungsressourcen und die Zeit des Nutzers einsparen, indem es Aktionen, die früher durchgeführt wurden, nicht wiederholt. Wenn es keine Übereinstimmung gibt, dann kann das Verfahren annehmen, dass dies das erste Mal ist, dass der Nutzer diese speziellen Orte eingegeben hat, und es kann zu Schritt 114 weitergehen, sodass eine entsprechende Route entwickelt werden kann. Die hier entwickelte Route wird schließlich dem Nutzer dargeboten, sodass er bestimmte Betriebsmodi für die verschiedenen Segmente der Route wählen kann.
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Als Nächstes verwendet Schritt 114 die Routeninformationen, um eine oder mehrere Routen zu entwickeln. Bei einem Beispiel baut oder entwickelt das Verfahren automatisch eine Route aus den zuvor bereitgestellten Routeninformationen. Das Verfahren kann den Startort und den Zielort sowie andere optionale Routeninformationen wie bevorzugte Straßen verwenden, um eine Route automatisch zu erzeugen. Der Fachmann wird feststellen, dass es zahlreiche Verfahren und Techniken zum automatischen Entwickeln oder Erzeugen von Routen aus derartigen Informationen gibt, welche diejenigen umfassen, die gespeicherte Landkartendaten und Routenerzeugungsalgorithmen verwenden. Bei einem weiteren Beispiel ermöglicht das Verfahren, dass der Nutzer die Route aus den anfänglich bereitgestellten Routeninformationen manuell erzeugt oder entwickelt. Zum Beispiel kann das Verfahren die bereitgestellten Routeninformationen verwenden, um den Start- und Zielort auf einer Landkarte zu zeigen, die an der Anwenderschnittstelle 42 angezeigt wird, wobei der Nutzer an diesem Punkt eine Routenwahl treffen kann, indem er seine gewünschte Route vom Start bis zum Ziel nachfährt oder auf andere Weise angibt; dieser Ansatz nimmt an, dass die Anwenderschnittstelle 42 einen berührungsempfindlichen Bildschirm oder dergleichen enthält. Die vorstehenden Beispiele zur Routenentwicklung sind einfach bereitgestellt, um mehrere Möglichkeiten zum Ausbildung einer anfänglichen Route zu veranschaulichen, da viele weitere ebenfalls existieren. Sobald eine Route entwickelt worden ist, kann das Verfahren vorläufige Bewertungen mit dieser durchführen, wie nun erläutert wird. Es ist festzustellen, dass der Nutzer an diesem Punkt noch keine verschiedenen Betriebsmodi für verschiedene Segmente der Route zugewiesen oder gewählt hat, da er nur eine anfängliche Route zur weiteren Bewertung festgelegt hat.
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Schritt 118, der ein optionaler Schritt ist, führt vorläufige Bewertungen an der Route durch, um dem Nutzer einige nützliche Rückmeldungen zu liefern, bevor er seine Betriebsmodusauswahlen trifft. Bei einem Beispiel berechnet Schritt 118 die Kilometer oder die Distanz der Gesamtroute und vergleicht diese mit der Reichweite im elektrischen Modus des Hybridfahrzeugs 10. Wenn die Reichweite des elektrischen Modus größer als die geschätzte Distanz der Route ist, dann kann das Verfahren folgern, dass es keinen Bedarf zum Unterteilen der Route in individuelle Segmente und zum Zuweisen von verschiedenen Betriebsmodi für diese gibt, da der elektrische Modus über die gesamte Route hinweg verwendet werden kann – dies nimmt an, dass der Nutzer den elektrischen Modus aufgrund seiner wünschenswerten Kraftstoffsparsamkeit bevorzugt. In diesem Fall kann Schritt 122 das Verfahren zu Schritt 126 weiterleiten, welcher den Betrieb im elektrischen Modus einfach für die gesamte Route zuweist oder festlegt. Wenn die Reichweite im elektrischen Modus kleiner als die geschätzte Distanz der Route ist (d. h. das Hybridfahrzeug kann den elektrischen Modus nur für einen Abschnitt der Route verwenden, nicht aber für die gesamte), dann geht das Verfahren zu Schritt 130 weiter, sodass der Nutzer speziell wählen kann, welche Segmente der Route er in welchen Betriebsmodi ausführen möchte. Dies unterscheidet sich von früheren Hybridfahrzeugen, bei denen das Fahrzeug einfach in einem elektrischen Modus betrieben wurde, bis die Batterie erschöpft war, wobei es an diesem Punkt auf einen anderen Betriebsmodus umschalten wird. Andere mögliche Arten von Rückmeldungen aus der vorläufigen Bewertung umfassen: den geschätzten Energieverbrauch für die Gesamtroute, den geschätzten Energieverbrauch für bestimmte Segmente der Route, Empfehlungen für bestimmte Betriebsmodi für bestimmte Segmente der Route usw. Im Allgemeinen bewertet oder analysiert Schritt 118 die festgelegte Route und kann für den Nutzer nützliche Informationen bereitstellen, sodass der Nutzer eine energieeffiziente Auswahl eines Betriebsmodus treffen kann.
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An diesem Punkt wählt der Nutzer bei Schritt 130 bestimmte Betriebsmodi für verschiedene Segmente der Route. Es gibt eine Anzahl verschiedener Weisen, wie das Verfahren die Wahl des Nutzers erfassen oder beschaffen kann. Beispielsweise kann Schritt 130 die zuvor festgelegte Route an der Anwenderschnittstelle 42 anzeigen und verschiedene Segmente der Route mit verschiedenen Farben markieren, sodass der Nutzer leicht sehen kann, wo jedes Segment beginnt und endet; dies ermöglicht, dass der Nutzer einen elektrischen Modus, einen Kraftmaschinenmodus (auch als Ladungserhaltungsmodus bekannt) oder einen anderen Betriebsmodus für jedes der markierten Segmente auswählt. Bei einem anderen Beispiel erfasst Schritt 130 Informationen zu Mittelpunkten und Wegpunkten vom Nutzer, die vorgeben, wo die verschiedenen Segmente beginnen und enden, sowie seine entsprechende Wahl der Betriebsmodi. Eine beliebige der folgenden Techniken zum Erfassen der Nutzerwahl kann verwendet werden: das Verfahren erzeugt die Routensegmente automatisch und fragt den Nutzer dann nach der Wahl der Betriebsmodi; das Verfahren erzeugt die Routensegmente automatisch, gibt dem Nutzer die Möglichkeit zur Verstellung der Segmente (z. B. über Verschiebebalken auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm) und fragt den Nutzer dann nach der Wahl der Betriebsmodi; der Nutzer bezeichnet die Routensegmente (z. B. indem er Kilometermarkierungen bereitstellt oder Start- und Zielorte auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm eingibt) und trifft seine Wahl der Betriebsmodi; und der Nutzer gibt die Routensegmente an, indem er die vorgeschlagene Route fährt und angibt, wann ein bestimmtes Segment beginnt und/oder endet und welcher Betriebsmodus verwendet werden soll (z. B. über die Schnittstelle 42 oder Sprachbefehle).
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfasst Schritt 130 nur die Wahl des Nutzers für den elektrischen Modus und nimmt an, dass alle anderen Segmente in einem Kraftmaschinenmodus oder Ladungserhaltungsmodus betrieben werden sollen. Es ist festzustellen, dass die vorstehenden Beispiele nur einige der Möglichkeiten repräsentieren, da ein beliebiges geeignetes Verfahren oder eine beliebige geeignete Technik verwendet werden können, um Segmente der Route festzulegen und um entsprechende Betriebsmodi zu wählen. Bei Schritt 130 können auch andere Informationen angezeigt werden, welche die Ausgabe aus der vorläufigen Bewertung von Schritt 118 umfassen (z. B. Distanz des Segments/der Route, Fahrzeit für das Segment/die Route, Energieverbrauch für das Segment/die Route usw.).
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Als nächstes speichert Schritt 134 die vollständige Route mit den verschiedenen Routensegmenten und Betriebsmoduswahlen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform speichert Schritt 134 die Route und entsprechende Betriebsmodusinformationen in der Speichervorrichtung 72, aber es kann ein beliebiger geeigneter Speicherort verwendet werden.
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Da nun die Route gespeichert worden ist, implementiert Schritt 140 die Betriebsmodusstrategie, die in der gespeicherten Route ausgeführt ist. Beispielsweise kann das Verfahren immer dann, wenn das Hybridfahrzeug 10 gefahren wird, wachsam sein, sodass es erkennen kann, wenn die Route gerade gefahren wird und den geeigneten Betriebsmodus am geeigneten Punkt einschalten kann. Bei dem vorstehend bereitgestellten Routenbeispiel kann das Navigationsmodul 44 oder eine andere geeignete Vorrichtung, wenn das Hybridfahrzeug 10 gerade von der Wohnung des Nutzers zu seiner Arbeitsstelle gefahren wird, erkennen, dass das Fahrzeug gerade das erste Segment der Route durchläuft, und es kann veranlassen, dass das Fahrzeug in einem elektrischen Modus oder in einem beliebigen anderen Betriebsmodus, der diesem Segment zugeordnet wurde, gefahren wird. Schritt 140 kann so entworfen sein, dass automatisch erkannt wird, wenn die Route gerade durchfahren wird, oder dass er auf den Empfang von Anweisungen vom Nutzer wartet, bevor er die Strategie mit dem gespeicherten Betriebsmodus implementiert.
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An jedem Punkt im Betrieb kann die Anwenderschnittstelle 42 zugehörige Informationen an den Bediener liefern, wie etwa: die Distanz bis zum nächsten Betriebsmodus (z. B. noch 1 Meile/1,6 km im elektrischen Modus); das Beleuchten des aktuellen Routensegments in einer Landkarte, während die Fahrzeugposition in diesem Segment gezeigt wird; der momentane oder durchschnittliche kraftstoffsparende Energieverbrauch; die verbleibende Energie usw. Während das Fahrzeug in einem speziellen Betriebsmodus betrieben wird, kann das Verfahren 100 dem Bediener die Gelegenheit geben, den aktuellen Betriebsmodus manuell zu deaktivieren. Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Umweg auftreten und es kann sein, dass das Verfahren 100 ein Segment und/oder eine Route neu justieren muss, um den Umweg aufzunehmen. In diesem Fall kann das Verfahren 100 über die Anwenderschnittstelle 42 eine Warnung an den Nutzer bereitstellen und Informationen darüber erfassen, ob das Verfahren den Umweg ignorieren soll, die Route neu berechnen soll, von Beginn an neu starten soll oder einfach den aktuellen Betriebsmodus deaktivieren und im Standardmodus des Fahrzeugs fahren soll. Es können auch unzählige andere Merkmale verwendet werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition der Erfindung ist, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung ist nicht auf die hier offenbarten speziellen Ausführungsformen beschränkt, sondern ist stattdessen nur durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Darüber hinaus betreffen die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen spezielle Ausführungsformen und dürfen nicht als Beschränkungen des Umfangs der Erfindung oder der Definition von Begriffen, die in den Ansprüchen verwendet werden, aufgefasst werden, außer dort, wo ein Begriff oder eine Aussage vorstehend explizit definiert ist. Dem Fachmann werden sich verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Veränderungen und Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen offenbaren. Zum Beispiel ist die spezielle Kombination und Reihenfolge von Schritten nur eine Möglichkeit, da das vorliegende Verfahren eine Kombination von Schritten enthalten kann, die weniger, mehr oder andere Schritte als das hier gezeigte aufweist. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Veränderungen und Modifikationen sollen im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
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Die Begriffe ”zum Beispiel”, ”z. B.”, ”beispielsweise”, ”wie etwa” und ”wie” und die Verben ”umfassend”, ”aufweisend”, ”enthaltend” und ihre anderen Verbformen sollen jeweils, so wie sie in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, wenn sie in Verbindung mit einer Aufzählung aus einer oder mehreren Komponenten oder anderen Gegenständen verwendet werden, als offen aufgefasst werden, was bedeutet, dass die Aufzählung nicht so aufgefasst werden darf, dass sie andere, zusätzliche Komponenten oder Gegenstände ausschließt. Andere Begriffe sollen unter Verwendung ihrer weitesten vernünftigen Bedeutung aufgefasst werden, sofern sie nicht in einem Kontext verwendet werden, der eine andere Interpretation erfordert.
