DE102014001300A1

DE102014001300A1 - Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs in einem Kraftfahrzeug und zugehöriges Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014001300A1
Application number: DE102014001300.6A
Authority: DE
Inventors: Boris Blasinski; Bastian Gindroz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug, wobei eine Route mit wenigstens einem Routenabschnitt sowie einem dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs zu einem eingegebenen Zielort berechnet und der Hybridantrieb während der Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang der berechneten Route entsprechend dem dem momentan befahrenen Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus betrieben wird, wobei die Eingabe des Zielortes an einer von dem Kraftfahrzeug separat ausgebildeten Bedieneinrichtung erfolgt, wonach der Zielort und/oder wenigstens eine aus dem Zielort abgeleitete Information drahtlos von einer Kommunikationseinrichtung der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung an eine Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug, wobei eine Route mit wenigstens einem Routenabschnitt sowie einem dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs zu einem eingegebenen Zielort berechnet und der Hybridantrieb während der Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang der berechneten Route entsprechend dem dem momentan befahrenen Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus betrieben wird.
Hybridelektrokraftfahrzeuge, die neben einem Verbrennungsmotor zusätzlich wenigstens einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs aufweisen, ermöglichen eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs in Fahrzeugen. Damit wird ein besonders umweltfreundlicher Betrieb von Kraftfahrzeugen ermöglicht. Dabei werden verschiedene Arten der Hybridisierung in Kraftfahrzeugen genutzt. Im einfachsten Fall kann bei sogenannten Mikrohybriden ausschließlich eine Start-Stopp-Automatik im Kraftfahrzeug vorgesehen sein. Sogenannte Mildhybriden ermöglichen hingegen bereits einen Energierückgewinn beim Bremsen und eine Unterstützung des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor beim Betrieb des Kraftfahrzeugs. Bei Vollhybriden wird die Hybridisierung des Fahrzeugantriebs verstärkt und es ist unter bestimmten Umständen ein ausschließlich elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs möglich. Dabei kann insbesondere beim Fahren im Stadtverkehr sowie im zähfließenden Verkehr ein ausschließlich elektrischer Fahrbetrieb durchgeführt werden, wenn ein Energiespeicher des Kraftfahrzeugs ausreichend geladen ist.
Eine Sonderform der Vollhybriden bilden die sogenannten Plug-In-Hybride, bei denen ein Energiespeicher des Kraftfahrzeugs nicht ausschließlich durch Betrieb des Verbrennungsmotors im Kraftfahrzeug und/oder durch Rekuperation beim Bremsen, sondern zusätzlich aus einem Stromnetz geladen werden kann. Derartige Plug-In-Hybride ermöglichen, kurze Fahrten vollständig elektrisch durchzuführen, wenn an den Start- bzw. Zielorten ein Laden der Fahrzeugbatterie aus dem Stromnetz möglich ist.
Ein Betrieb des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie ist insbesondere in Ballungsräumen vorteilhaft, um zum einen die Luftqualität in Ballungsräumen zu verbessern und zum anderen, da in Ballungsräumen häufig eine Fahrt nur mit häufigem Stoppen und wieder Anfahren möglich ist, was bei einem elektrischen Betrieb energieeffizienter ist. In anderen Fahrsituationen, insbesondere bei Überlandfahrten mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit, sind die Vorteile eines elektrischen Antriebs gegenüber eines Antriebs mit einem Verbrennungsmotor wesentlich geringer. Zudem sind viele Hybridantriebe derart ausgelegt, dass ein ausschließlich elektrischer Betrieb bei höheren Geschwindigkeiten nicht oder nur für kurze Zeiträume möglich ist. Soll also mit einem Vollhybriden, insbesondere einem Plug-In-Hybriden, eine Strecke zurückgelegt werden, die aus verschiedenartigen Streckenabschnitten besteht, bei denen ein elektrisches Fahren mehr oder weniger vorteilhaft ist, so ist es günstig, wenn während der Fahrt zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Antriebs gewechselt wird. So können gewisse Streckenabschnitte ausschließlich elektrisch gefahren werden und andere Streckenabschnitte ausschließlich mit dem Verbrennungsmotor.
In einigen Streckenabschnitten bzw. in einigen Verkehrssituationen kann es zudem vorteilhaft sein, den Verbrennungsmotor und den Elektromotor eines Hybridantriebs gleichzeitig zu betreiben, um die Gesamtleistung des Antriebs zu erhöhen oder den Lastpunkt beim Betrieb des Verbrennungsmotors durch den Betrieb des Elektromotors zu verschieben, also den Verbrennungsmotor durch den Elektromotor zu unterstützen. In Streckenabschnitten, in denen ein Verbrennungsmotor betrieben wird, ist es zudem zusätzlich möglich, dass der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor geladen wird. Dabei wird zwar die verfügbare Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs verringert, gleichzeitig wird jedoch der Energiespeicher geladen, um im weiteren Verlauf der Fahrt ein rein elektrisches Fahren oder eine Unterstützung des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor zu ermöglichen.
Um den Fahrkomfort sowie die Energieeffizienz des Kraftfahrzeugs zu optimieren, ist es vorteilhaft das Kraftfahrzeug stets im richtigen Betriebsmodus des Antriebs zu betreiben. Die Beurteilung, welches der richtige Betriebsmodus ist, kann unter Umständen jedoch relativ komplex sein, da der momentan ideal zu nutzende Betriebsmodus nicht nur von der momentanen Fahrsituation abhängt, sondern auch von dem momentanen Ladestand eines Energiespeichers im Kraftfahrzeug sowie von zukünftig auf dem Weg bis zum nächsten Laden zu erwartenden Fahrsituationen.
Es ist bekannt, Routenplanungssysteme, wie sie in Navigationssystemen genutzt werden, derart zu erweitern, dass neben einer Route zum Zielort die optimalen Betriebsmodi für einen Hybridantrieb bei einer Fahrt entlang dieser Route bestimmt werden. Derartige Berechnungen sind jedoch insbesondere bei längeren Fahrten relativ komplex, da für ein effizientes und komfortables Fahren die zu fahrende Route in eine Vielzahl von Routenabschnitten zerlegt werden muss, denen jeweils ein entsprechender Betriebsmodus zugeordnet werden soll. Da sich jedoch der Betriebsmodus in jedem der Routenabschnitte auf den voraussichtlichen Ladezustand des Energiespeichers für die folgenden Routenabschnitte auswirkt, ist das zu lösende Optimierungsproblem komplex.
So kann es notwendig sein große Datenmengen beispielsweise von einem Navigationssystem über einen Fahrzeugbus zu einem Motorsteuerungssystem zu übertragen, was bei aktuellen Fahrzeugbussen bereits mehrere Minuten dauern kann. Die Optimierung der Betriebsstrategie, also die Zuordnung der Betriebsmodi zu den unterschiedlichen Routenabschnitten kann zudem bei einer Strecke von beispielsweise 500 Kilometern mehr als 10 Minuten dauern. Dies führt entweder dazu, dass nach einer Zieleingabe in ein entsprechendes System eines Kraftfahrzeugs eine längere Wartezeit vor Fahrtbeginn abgewartet werden muss, oder dazu, dass die ersten Minuten des Fahrbetriebs nicht mit einer optimierten Betriebsstrategie gefahren werden können. Dies kann insbesondere dazu führen, dass während der ersten Minuten des Fahrbetriebs ausschließlich ein Antrieb durch den Verbrennungsmotor erfolgt. Dies ist problematisch, da insbesondere die ersten Minuten des Fahrbetriebs häufig in Ballungsräumen stattfinden und damit eine optimale Betriebsstrategie häufig einen elektrischen Betrieb in diesen frühen Streckenabschnitten erfordern würde.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber, insbesondere bezüglich der Dauer bis zur Aufnahme einer optimierten Steuerung nach dem Fahrtbeginn, verbessertes Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs, anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Eingabe des Zielortes an einer von dem Kraftfahrzeug separat ausgebildeten Bedieneinrichtung erfolgt, wonach der Zielort und/oder wenigstens eine aus dem Zielort abgeleitete Information drahtlos von einer Kommunikationseinrichtung der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung an eine Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen wird.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einem Benutzer zu ermöglichen, den Zielort nicht lokal am Kraftfahrzeug einzugeben, sondern eine separat vom Kraftfahrzeug ausgebildete Bedieneinrichtung zu nutzen. Dadurch kann die Eingabe eines Zielortes im weiteren zeitlichen Abstand vom tatsächlichen Fahrtbeginn erfolgen, ohne dass der Benutzer durch längere Wartezeiten beschwert wird. So kann ein Benutzer beispielsweise bereits einige Minuten oder sogar mehrere Stunden vor Fahrtbeginn von einer beliebigen Stelle aus, von der eine Kommunikation zwischen der Bedieneinrichtung und dem Kraftfahrzeug möglich ist, einen Zielort eingeben, der durch die Bedieneinrichtung an das Kraftfahrzeug gesendet wird.
Anschließend kann ein Benutzer des Kraftfahrzeugs seinen weiteren Tätigkeiten nachgehen, während im Kraftfahrzeug im Hintergrund die Route berechnet und die optimalen Betriebsmodi für die jeweiligen Routenabschnitte bestimmt werden.
Wird als Bedieneinrichtung beispielsweise ein Mobiltelefon genutzt, das über ein Datenfunkprotokoll per Mobilfunk mit dem Kraftfahrzeug kommunizieren kann, so kann die Zieleingabe und die eventuell weitere Routenplanung von jeder beliebigen Position aus erfolgen, an der eine Verbindung zu einem Mobilfunknetz möglich ist. Damit kann ein Benutzer, der sich in einem Gebäude befindet, bereits einen Zielort an das Kraftfahrzeug senden bzw. seine Route planen, dann für die nächsten Minuten oder Stunden seinem normalen Tagesablauf weiter nachgehen und anschließend eine Fahrt mit dem Kraftfahrzeug beginnen, wobei bereits zu Fahrtbeginn eine optimal geplante Route mit optimal ausgewählten Betriebsmodi für jeden Routenabschnitt vorliegt.
Dabei kann, wie oben beispielhaft erläutert, die separat ausgebildete Bedieneinrichtung ausschließlich genutzt werden, um einen Zielort einzugeben und an das Kraftfahrzeug zu senden. Alternativ ist es möglich, dass die Bedieneinrichtung zumindest Teile der Berechnungsaufgaben, also die Bestimmung der Route oder die Zuweisung von Betriebsmodi zu Routenabschnitten übernimmt. Die berechneten Daten können anschließend als aus dem Zielort abgeleitete Information an das Kraftfahrzeug übertragen werden.
Neben der einseitigen Übertragung von Daten von der Bedieneinrichtung an das Kraftfahrzeug ist es vorteilhaft, wenn eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung der Bedieneinrichtung und der Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs möglich ist. In diesem Fall können an die Bedieneinrichtung beispielsweise Daten einer im Kraftfahrzeug vorliegenden digitalen Karte oder Informationen über einen Ladezustand eines Energiespeichers im Kraftfahrzeug übertragen werden. Ergänzend ist es im Rahmen der Planung auch möglich, dass im Kraftfahrzeug verschiedene alternative Routen oder Betriebsmodi für Routenabschnitte bestimmt werden, wobei vorgesehen sein kann, eine dieser Routen oder eine der Zuordnungen der Betriebsmodi durch eine Rückfrage beim Benutzer durch die Bedieneinrichtung zu bestimmen.
Alternativ oder ergänzend zur bereits erwähnten Kommunikation über ein Mobilfunkkommunikationsnetzwerk ist es auch möglich, dass eine Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung der Bedieneinrichtung und der Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs direkt über Funk oder über mehrere Netzwerke, beispielsweise durch eine mehrstufige Verbindung, die eine Mobilfunkverbindung, eine Internetverbindung und ein Car2X-Netzwerk umfasst, erfolgt.
Die Berechnung der Route berücksichtigt dabei zumindest die momentane Position des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise durch einen GPS-Empfänger ermittelt werden kann, digitale Kartendaten, die insbesondere auch Steigungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen und/oder Kurvenradien umfassen, Verkehrsinformationen, die über die Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs, die Kommunikationseinrichtung der Bedieneinrichtung oder eine weitere Kommunikationseinrichtung empfangen werden können, und bekannte Standorte von Ladestationen, die beispielsweise aus der digitalen Karte ermittelt werden können. Dabei kann zur Optimierung der Route und/oder der den Routenabschnitten zugeordneten Betriebsmodi wenigstens eine Bedingung optimiert werden, bei der es sich beispielsweise um den Brennstoffverbrauch, die maximale Reichweite für elektrisches Fahren, den minimalen Gesamtenergieverbrauch und/oder die minimale Schadstoffbelastung in besiedelten Gebieten handeln kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt damit alle Vorteile der eingangs erläuterten Optimierung der Betriebsmodi des Antriebs eines Kraftfahrzeugs zu einem vorgegebenen Ziel bereit. Zugleich wird durch die Eingabe des Zielortes an einer separat ausgebildeten Bedieneinrichtung und die anschließende drahtlose Übertragung dieses Zielorts und/oder wenigstens einer aus dem Zielort abgeleiteten Information erreicht, dass die Zieleingabe bzw. die Routenplanung an einem beliebigen Ort erfolgen kann und damit unabhängig vom Aufenthalt eines Benutzers im Kraftfahrzeug ist. Damit kann die Planung der Route und die Optimierung der Betriebsmodi für Routenabschnitte auf einen Zeitpunkt deutlich vor Fahrtbeginn vorverlegt werden, ohne dass dadurch der Benutzer unnötig beschwert wird.
Dabei kann in Abhängigkeit des Betriebsmodus des Hybridantriebs das Kraftfahrzeug ausschließlich durch wenigstens einen Elektromotor oder ausschließlich durch wenigstens einen Verbrennungsmotor oder durch den Elektromotor und den Verbrennungsmotor angetrieben werden.
Der Betriebsmodus kann dabei zudem festlegen, ob parallel zum Antrieb des Kraftfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor ein Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor erfolgen soll. Ein derartiges paralleles Laden senkt zwar die zum Antrieb zur Verfügung stehende Leistung, ermöglicht aber in weiteren Streckenabschnitten eine verstärkte Nutzung des Elektromotors. Eine parallele Nutzung des Verbrennungs- und des Elektromotors kann zum einen zur Erhöhung der Leistung des Verbrennungsmotors genutzt werden, zum anderen kann der Lastpunkt des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor geschoben werden, das heißt, das Kraftfahrzeug kann mit einer Leistung betrieben werden, die durch den Verbrennungsmotor allein zur Verfügung gestellt werden könnte, Teile dieser Leistung werden jedoch durch den Elektromotor bereitgestellt.
Als Bedieneinrichtung kann ein PC, insbesondere ein Tablet-PC oder ein Mobiltelefon verwendet werden. Es ist kann eine Bedienoberfläche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine lokal installierte Software oder über eine Netzverbindung, beispielsweise als Internetseite, bereitgestellt werden. Dabei ist auch eine Mischung von lokal installierter Software und dynamisch eingebunden Netzinhalten möglich. Die Kommunikation zwischen Bedieneinrichtung und Kraftfahrzeug kann dabei durch eine Vielzahl von Mobilfunkprotokollen, beispielsweise GSM, UMTS oder LTE, direkt über Funk oder indirekt, beispielsweise indem die Bedieneinrichtung mit einer Zentraleinrichtung kommuniziert, die wiederum mit dem Kraftfahrzeug kommuniziert, erfolgen. Die Kommunikation kann dabei insbesondere bidirektional sein, damit Bestätigungen über eingegangene Informationen durch das Kraftfahrzeug und eventuelle Rückfragen über die Bedieneinrichtung oder Informationsvermittlungen an die Bedieneinrichtung möglich sind.
Die Berechnung der Route sowie des dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus kann dabei die folgenden durch ein Kraftfahrzeugsystem oder die separat ausgebildete Bedieneinrichtung durchgeführten Schritte umfassen:

– Bestimmen der Route durch Auswertung einer digitalen Karte und des Zielortes und/oder der aus dem Zielort abgeleiteten Information,
– Unterteilen der Route in Routenabschnitte in Abhängigkeit von Merkmalen der digitalen Karte,
– Bestimmen wenigstens einer Prioritätsinformation für jeden der Routenabschnitte in Abhängigkeit von Merkmalen der digitalen Karte,
– Bestimmen eines Ladezustands wenigstens eines kraftfahrzeugseitigen Energiespeichers,
– Festlegen eines zugeordneten Betriebszustands des Hybridantriebs für jeden der Routenabschnitte in Abhängigkeit des Ladezustandes und der Prioritätsinformation des Routenabschnitts.

Als Merkmale der digitalen Karte können dabei besonders Umgebungs- und/oder Straßentypen ausgewertet werden. Der Straßentyp kann beispielsweise beschreiben, ob der Routenabschnitt auf einer Landstraße, einer Bundesstraße oder einer Autobahn verläuft. Als Umgebungstyp kann insbesondere ausgewertet werden, ob der befahrene Routenabschnitt in einem besiedelten Gebiet, insbesondere in einer Stadt verläuft. Ergänzend oder alternativ können eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die für den Routenabschnitt gilt, Steigungen und/oder Gefälle im Routenabschnitt und/oder Kurveninformationen, die beispielsweise eine Anzahl und/oder die Radien von Kurven im Routenabschnitt beschreiben, als Merkmale ausgewertet werden.
Als Prioritätsinformation für jeden der Routenabschnitte kann beispielsweise eine Ladepriorität bestimmt werden, die angibt, mit welcher Priorität ein Energiespeicher im jeweiligen Routenabschnitt geladen werden soll, oder eine Priorität für einen rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs. Dabei kann einem rein elektrischen Antrieb beispielsweise dann eine hohe Priorität zugeordnet werden, wenn der Routenabschnitt in einem besiedelten Gebiet liegt oder wenn den Verkehrsinformationen zu entnehmen ist, dass zähfließender Verkehr oder Stauungen in diesem Routenabschnitt zu erwarten sind. Eine hohe Ladepriorität kann einem Routenabschnitt insbesondere dann zugewiesen werden, wenn eine relativ gleichförmige Bewegung des Kraftfahrzeugs mit mittleren bis höheren Geschwindigkeiten zu erwarten ist, beispielsweise zwischen 80 und 120 Stundenkilometern. Bei derartigem Fahrbetrieb sind typischerweise Leistungsreserven vorhanden, die zum Laden eines Energiespeichers im Kraftfahrzeug genutzt werden können. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Leistungspriorität bestimmt werden, die in Routenabschnitten besonders hoch angesetzt wird, in denen vorteilhaft eine hohe Leistung durch den Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden soll. In solchen Streckenabschnitten kann eine Leistungserhöhung des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor erfolgen.
Dabei können besonders vorteilhaft für jeden der Routenabschnitte mehrere Prioritäten, beispielsweise eine Ladepriorität und eine Priorität für einen rein elektrischen Antrieb, bestimmt werden. Durch die Nutzung mehrerer Prioritäten können besonders effiziente Optimierungsalgorithmen zur Bestimmung der den Routenabschnitten zugeordneten Betriebsmodi genutzt werden, wie im Folgenden beispielhaft erläutert.
Zur Zuordnung der verschiedenen Betriebsmodi zu den unterschiedlichen Routenabschnitten werden dabei zunächst alle Routenabschnitte bestimmt, deren Prioritätsinformation für einen rein elektrischen Antrieb einen vorgegebenen ersten Grenzwert übersteigt. Anschließend wird überprüft, ob die im Energiespeicher gespeicherte Energie ausreichend ist, um alle diese Routenabschnitte rein elektrisch zu fahren. Falls ausreichend Energie im Energiespeicher gespeichert ist, um diese Routenabschnitte rein elektrisch zu fahren, wird festgelegt, dass im Rahmen der geplanten Route kein Ladebetrieb durch Energie des Verbrennungsmotors erfolgen soll. Anschließend werden Routenabschnitte ausgewählt, deren Priorität für einen rein elektrischen Antrieb einen zweiten niedrigeren Grenzwert übersteigt und diesen wird beginnend mit dem ersten dieser Segmente jeweils auch ein rein elektrischer Antrieb als Betriebsmodus zugeordnet, bis berechnet wird, dass die Energie im Energiespeicher im Rahmen der geplanten Route im Wesentlichen verbraucht wird.
Wird ermittelt, dass nicht alle Segmente, bei denen der Prioritätswert für den rein elektrischen Antrieb den ersten Grenzwert übersteigt mit der im Energiespeicher gespeicherten Energie elektrisch gefahren werden können, so wird überprüft, ob in einzelnen Routenabschnitten ein Ladebetrieb durchgeführt werden soll, das heißt, in diesen Segmenten das Kraftfahrzeug mit dem Verbrennungsmotor angetrieben werden soll, während gleichzeitig durch einen Teil der durch den Verbrennungsmotor bereitgestellten Energie der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs geladen wird. Hierzu wird überprüft, ob die Route Routenabschnitte umfasst, deren Ladepriorität einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Wird festgestellt, dass derartige Routensegmente nicht Teil der Route sind, so umfasst die Route voraussichtlich keine Teile, in denen ein Laden des Energiespeichers durch den Verbrennungsmotor vorteilhaft ist. Die Anzahl der elektrisch zu fahrenden Routensegmente muss also verringert werden, weshalb in einem weiteren Schritt ausschließlich solche Routensegmente zum rein elektrischen Fahren ausgewählt werden, die eine Prioritätsinformation zum rein elektrischen Antrieb haben, die einen dritten Grenzwert überschreitet, der größer als der erste Grenzwert ist.
Das beschriebene Verfahren kann offensichtlich um weitere Schritte ergänzt werden, um beispielsweise zusätzlich einen oder mehrere Betriebsmodi zu berücksichtigen, in denen ein gleichzeitiger Betrieb von Elektromotor und Verbrennungsmotor erfolgen soll. Das erläuterte Beispiel dient ausschließlich dem Zweck, das Prinzip darzustellen, in Abhängigkeit von zugewiesenen Prioritätsinformationen den einzelnen Routenabschnitten Betriebsmodi zuzuordnen.
Es ist möglich, dass bei der Bestimmung der Route und/oder bei der Unterteilung der Route und/oder bei der Bestimmung der Prioritätsinformation zusätzlich durch die Kommunikationseinrichtung oder eine weitere Empfangseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung empfangene Verkehrssituationsdaten ausgewertet werden. Der Empfang der Verkehrssituationsdaten kann dabei beispielsweise über Radio, insbesondere über RDS, erfolgen. Alternativ oder ergänzend ist es möglich Internetdienste, mobilfunkbasierte Verkehrsdatendienste oder Ähnliches zu nutzen. Dabei können insbesondere Verkehrssituationsdaten ausgewertet werden, die langfristige Verkehrssituationen beschreiben, beispielsweise Informationen über Baustellen.
Insbesondere bei Plug-In-Hybridantrieben wird typischerweise ein Energiespeicher des Kraftfahrzeugs vor Fahrtbeginn weitgehend vollständig geladen und die in einem Energiespeicher vorhandene Energie kann im Rahmen der Routenplanung in den verschiedenen Routenabschnitten „ausgegeben” werden. Je größer die im Kraftfahrzeug ursprünglich gespeicherte, das heißt typischerweise von außen zugeführte Energiemenge ist, desto größere Teile des Fahrbetriebs können rein elektrisch oder mit elektrischer Unterstützung erfolgen. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, dass dem Kraftfahrzeug unterwegs während eines Zwischenhaltes zusätzliche Energie durch ein Stromnetz zugeführt wird. Dies ist insbesondere an Ladestationen möglich, die zunehmend an Raststätten oder Ähnlichem betrieben werden. Zukünftig ist auch davon auszugehen, dass derartige Ladestationen zunehmend in Innenstädten und an anderen Parkgelegenheiten vorhanden sind.
Häufig werden von einem Benutzer längere Fahrrouten geplant, auf denen Zwischenhalte gewünscht sind. Ein besonders energieeffizientes und komfortables Fahren kann in diesem Fall ermöglicht werden, wenn die Zwischenhalte gleichzeitig zum Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs aus dem Stromnetz genutzt werden. Daher ist es vorteilhaft, wenn in einem Kraftfahrzeugsystem des Kraftfahrzeugs und/oder in der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung Ladestationsinformationen gespeichert sind, die Aufstellorte mehrerer elektrischer Ladestationen für Kraftfahrzeuge umfassen, wobei die Berechnung der Route und/oder die Bestimmung des dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus in Abhängigkeit der Ladestationsinformationen erfolgt.
Dabei werden insbesondere auch Routen berechnet, die Ladeintervalle umfassen, während denen das Kraftfahrzeug steht und der elektrische Energiespeicher des Kraftfahrzeugs geladen wird. Es ist möglich, dass bereits bei der Routenbestimmung solche Routen bevorzugt werden, die Ladestationen umfassen, bzw. in deren Nähe sich Ladestationen befinden. Dabei ist es prinzipiell bekannt, bei der Bestimmung von Routen mehrere Parameter, beispielsweise den Kraftstoffverbrauch oder die benötigte Zeit zu berücksichtigen. Im Rahmen einer derartigen Multiparameteroptimierung kann im erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich das Vorhandensein von Ladestationen berücksichtigt werden.
Dabei kann, wenn eine Route ermittelt wird, deren minimale Entfernung zu dem Aufstellort einer Ladestation einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, an der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung durch eine Benutzereingabe erfasst werden, ob ein Ladeintervall eingeplant werden soll, während dem ein Laden wenigstens eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs an der Ladestation erfolgt. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn zumindest Teile der Routenplanung auf der Bedieneinrichtung selbst erfolgen. Eine derartige Rückfrage kann jedoch auch durch eine bidirektionale Kommunikation zwischen der Bedieneinrichtung und dem Kraftfahrzeug ermöglicht werden, wenn die Routenplanung durch ein Kraftfahrzeugsystem durchgeführt wird.
Durch die Abfrage, ob ein Ladeintervall eingeplant werden soll, an der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung wird insbesondere erreicht, dass ein eventuell einzuplanendes Ladeintervall bei der Zuordnung der Betriebsmodi zu Routenabschnitten bereits berücksichtigt werden kann. Dadurch kann diese Zuordnung weiter verbessert werden. Neben der reinen Abfrage, ob ein Ladeintervall eingelegt werden soll, ist es auch möglich, den Benutzer an der Bedieneinrichtung die Zeitdauer des Ladeintervalls festlegen zu lassen und/oder dem Benutzer mehrere verschiedene Orte bzw. verschiedene Zeiten anzubieten, zu denen ein Ladeintervall eingeplant werden kann. Wird durch einen Benutzer nicht gewünscht, dass ein Ladeintervall eingeplant wird, ist es dabei insbesondere möglich, eine neue Route zu berechnen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn zunächst Routen bei der Routenbestimmung bevorzugt wurden, die Ladestationen umfassen.
Dabei ist es möglich, dass bei Einplanung eines Ladeintervalls durch Nutzung eines Reservierungssystems automatisch oder auf eine Benutzereingabe hin eine Reservierung der Ladestation für den geplanten Zeitraum des Ladeintervalls erfolgt. Ein derartiges Reservierungssystem kann von Seiten eines Betreibers von Ladestationen vorgegeben sein, es ist jedoch auch möglich, dass eine Vielzahl von Betreibern ein gemeinsames Reservierungssystem aufbauen oder Ähnliches. Dabei kann das Reservierungssystem eine Kommunikationsschnittstelle bereitstellen, die beispielsweise über ein Mobilfunknetz oder das Internet ansprechbar ist. Eine solche Kommunikationsschnittstelle kann beispielsweise als Internetdienst oder als eine Internetseite ausgebildet sein. Über eine derartige Schnittstelle kann auch eine manuelle Reservierung einer Ladestation durch Benutzer erfolgen. Im erfindungsgemäßen Verfahren soll eine derartige Reservierung jedoch insbesondere automatisch erfolgen. Hierzu kann bei Einplanung eines Ladeintervalls die Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder die Kommunikationseinrichtung der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung automatisch ein Reservierungssystem kontaktieren und die Reservierung vornehmen, da im Rahmen der Routenplanung alle notwendigen Informationen, insbesondere welche Ladestation genutzt werden soll und für welchen Zeitraum, festgelegt werden.
Falls ermittelt wird, dass die Ladestation, an der der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs geladen werden soll, im geplanten Ladeintervall bereits belegt ist, können automatisch andere naheliegende Ladestationen gebucht werden oder einem Benutzer können alternative Routen vorgeschlagen werden, die andere Ladestationen umfassen. Insbesondere ist es auch möglich, bereits bei oder vor der Routenplanung zu ermitteln, ob bestimmte Ladestationen in einem zur Route passenden Zeitintervall, in dem die Route die Ladestation passiert, nicht reserviert sind. Nicht belegte Ladestationen können bei der Routenberechnung bzw. bei der Planung von Ladeintervallen berücksichtigt werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, dass während der Fahrt des Kraftfahrzeugs durch die separat ausgebildete Bedieneinrichtung oder eine weitere separat ausgebildete Bedieneinrichtung oder ein Kraftfahrzeugsystem Informationen über den momentanen und/oder wenigstens einen zukünftigen Routenabschnitt und den jeweils zugeordneten Betriebsmodus ausgegeben werden. Eine Vielzahl von Benutzern akzeptiert Fahrassistenzsysteme dann besonders gut, wenn Ihnen stets klare Informationen über das Verhalten der Fahrassistenzsysteme vorliegen. Daneben kann eine Information des Fahrers über den momentanen und zukünftige Betriebszustände sowie insbesondere über die Gründe eines zukünftigen Betriebszustands, beispielsweise dass ein Ort durchfahren wird, den Fahrer besser in das Fahrgeschehen einbinden. So kann an der Bedieneinrichtung beispielsweise eine Darstellung der Umgebung und die Nachricht „Ortsdurchfahrt voraus: Antrieb schaltet auf maximales elektrisches Fahren” ausgegeben werden. Die Informationen über Routenabschnitte und/oder den Betriebsmodus können dabei insbesondere optisch durch eine Anzeigeeinrichtung, aber auch akustisch ausgegeben werden.
Um die Akzeptanz des beschriebenen Verfahrens zu erhöhen und den Fahrer besser in die Steuerung des Hybridantriebs einzubinden ist es zudem vorteilhaft, wenn während der Fahrt des Fahrzeugs abrufbar und/oder in der Planungsphase, insbesondere zum Abschluss des Planungsprozesses, zusammenfassende Informationen über die geplante Route mit den den Routenabschnitten zugeordneten Betriebsmodi auszugeben. So kann insbesondere die Verbrauchsersparnis durch die vorangegangene Routenplanung und/oder die Erhöhung der Reichweite für elektrisches Fahren dargestellt werden. Dabei sind auch, insbesondere während des Fahrbetriebs und insbesondere an der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung, weitere Ausgaben möglich, die einem Benutzer das erfindungsgemäße Verfahren visualisieren. So kann beispielsweise der prognostizierte Ladezustand der Batterie im Verlauf der Route oder ein Diagramm über die in verschiedenen Routensegmenten genutzten Betriebsstrategien automatisch und/oder nach Abruf durch einen Benutzer angezeigt werden.
Bei einer vorgeplanten Route ist es stets möglich, dass die Route nicht so wie geplant durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann durch besondere Verkehrssituationen der elektrische Energiespeicher das Kraftfahrzeug stärker entladen werden als geplant, gewisse Straßen können gesperrt sein oder die Verkehrssituation kann sich unerwartet ändern, beispielsweise durch Auftreten eines Staus. Es ist daher vorteilhaft, wenn während der Fahrt des Kraftfahrzeugs die vorberechnete Route und/oder der dem Routenabschnitt oder wenigstens einem der Routenabschnitte zugeordnete Betriebsmodus des Hybridantriebs in Abhängigkeit der Position des Kraftfahrzeugs und/oder des Ladezustands eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und/oder einer Bedieneingabe eines Benutzers und/oder einer empfangenen Verkehrsinformation angepasst wird.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Hybridantrieb, der wenigstens zwei Betriebsmodi aufweist, mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor, zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und eine Steuereinrichtung zum Wählen des Betriebsmodus des Hybridantriebs, wobei das Kraftfahrzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist und eine drahtlose Kommunikationseinrichtung umfasst, die zum direkten oder indirekten drahtlosen Empfangen des Zielortes und/oder einer aus dem Zielort abgeleiteten Information von der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung dient, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, den Betriebsmodus in Abhängigkeit des momentan befahrenen Routenabschnitts zu wählen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug nimmt also gemeinsam mit einer separat ausgebildeten Bedieneinrichtung am erfindungsgemäßen Verfahren teil, um den Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs zu steuern.
Dabei kann in der Steuereinrichtung eine digitale Karte gespeichert sein oder das Kraftfahrzeug kann ein Navigationssystem mit einer digitalen Karte umfassen, wobei die digitale Karte Ladestationsinformationen umfasst, die zumindest die Aufstellorte von Ladestationen zum Laden von elektrischen Energiespeichern von Kraftfahrzeugen beschreiben. Wie zum Verfahren erläutert, können die Ladestationsinformationen dabei genutzt werden, um Ladeintervalle bei der Routenplanung einzuplanen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn eine Übertragung des Zielortes und/oder wenigstens einer aus dem Zielort abgeleiteten Information und anschließend in Kraftfahrzeugsystemen durchgeführten Vorgänge, wie insbesondere das Berechnen der Route, die Bestimmung der Betriebsmodi zu verschiedenen Routenabschnitten und/oder das Erfassen eines Ladezustands des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs auch dann durchführbar sind, wenn das Kraftfahrzeug stillgelegt ist, das Kraftfahrzeug also steht und die Zündung deaktiviert ist. Damit ist es wie erläutert beispielsweise möglich, dass die vollständige Routenplanung oder zumindest die Zielorteingabe durch einen Benutzer außerhalb des Kraftfahrzeugs beispielsweise zuhause oder am Arbeitsplatz durchgeführt wird. Um dies zu ermöglichen ist es vorteilhaft, wenn bei stillgelegtem Kraftfahrzeug zumindest die Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs bestromt ist und bei Empfang des Zielorts und/oder der aus dem Zielort abgeleiteten Information, zumindest die Steuereinrichtung bestromt wird. Im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug können also die im Rahmen der Vorberechnung der Route und der Zuordnung von Betriebsmodi zu Routenabschnitten genutzten Fahrzeugsysteme bei Empfang eines Zielorts und/oder einer aus diesem abgeleiteten Information „aufgeweckt” werden. Damit müssen die entsprechenden Kraftfahrzeugsysteme bei stillgelegtem Kraftfahrzeug nur dann betrieben werden, wenn ihr Betrieb auch tatsächlich benötigt wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug und den Empfang einer einen Zielort betreffenden Information von einer separat ausgebildeten Bedieneinrichtung durch das Kraftfahrzeug.
2 ein Ablaufdiagramm, das schematisch einen ersten Teil eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, in dem in Abhängigkeit eines angegebenen Zielorts eine Route bestimmt und die Betriebsmodi für Routenabschnitte der Route bestimmt werden, und
3 ein Ablaufdiagramm des zweiten Teils eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem eine Steuerung des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der zuvor bestimmten Betriebsmodi erfolgt.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das zur Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet ist. Zusätzlich ist der Empfang einer einen Zielort betreffenden Information von einer separat ausgebildeten Bedieneinrichtung 9 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 1 wird dabei durch einen Hybridantrieb angetrieben, der einen Verbrennungsmotor 2 sowie einen Elektromotor 3 mit zugeordnetem Energiespeicher 13 umfasst. Die Steuerung des Hybridantriebs, insbesondere die Festlegung eines Betriebsmodus, der festlegt, ob der Verbrennungsmotor 2, der Elektromotor 3 oder beide Motoren zum Antrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden sollen und ob ein Laden des Energiespeichers 13 durch den Verbrennungsmotor 2 erfolgen soll, erfolgt durch die Steuereinrichtung 4.
Dabei wird in Kraftfahrzeug 1 bereits vor Fahrtbeginn durch eine in die Steuereinrichtung 4 integrierte Recheneinrichtung 5 eine Route zu einem durch einen Benutzer 7 vorgegebenen Zielort berechnet und es wird für alle Routenabschnitte dieser Route jeweils ein Betriebsmodus für den Hybridantrieb festgelegt. Um zu ermöglichen, dass ein Benutzer einen Zielort vorgeben kann, ohne sich im Kraftfahrzeug befinden zu müssen, kann der Zielort durch eine Kommunikationseinrichtung 6 empfangen und der Recheneinrichtung 5 bereitgestellt werden.
Neben der Steuerung des Antriebs und des Ladens der Energiespeichereinrichtung 13 ist die Steuereinrichtung auch dazu ausgebildet, den Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 13 zu ermitteln. Die Energiespeichereinrichtung 13 kann dabei während der Fahrt des Kraftfahrzeugs durch den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 sowie durch nicht gezeigte Rekuperationsgeneratoren beim Bremsen geladen werden. Ergänzend ist ein Laden der Energiespeichereinrichtung 13 über den Ladeanschluss 14 aus dem Stromnetz möglich.
Die separat ausgebildete Bedieneinrichtung 9 erlaubt es einem Benutzer 7 einen Zielort bereits vor Betreten des Kraftfahrzeugs einzugeben. Im gezeigten Beispiel befindet sich der Benutzer 7 innerhalb eines Gebäudes 8 und gibt von dort aus mit der Bedieneinrichtung 9 einen Zielort zur Planung einer Route für das Kraftfahrzeug 1 vor. Hierzu nutzt er an der Bedieneinrichtung 9 vorgesehene Bedienelemente 10. Die Bedieneingaben werden durch eine Verarbeitungseinrichtung 11 erfasst und aufbereitet und anschließend durch eine Kommunikationseinrichtung 12 der Bedieneinrichtung 9 an die Kommunikationseinrichtung 6 des Kraftfahrzeugs 1 gesendet. Die Übertragung 15 erfolgt dabei über ein Datenübertragungsprotokoll für Mobilkommunikationsnetzwerke.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel dient die separat ausgebildete Bedieneinrichtung 9 ausschließlich der Eingabe und Übertragung eines Zielortes. Alternativ ist es jedoch möglich, dass Teile der in der Berechnungseinrichtung 5 durchgeführten Berechnungen bereits in der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung 9 durchgeführt werden, wonach die Ergebnisse dieser Berechnungen als aus dem Zielort abgeleitete Information übertragen werden. In alternativen Ausführungsformen wäre es auch möglich, die Recheneintragung 5 und die Steuereinrichtung 4 als separate Einrichtungen auszubilden und insbesondere die Recheneinrichtung in eine Navigationseinrichtung zu integrieren und/oder alternative Kommunikationswege zur Kommunikation zwischen der Kommunikationseinrichtung 12 und der Kommunikationseinrichtung 6 wie beispielsweise eine Kommunikation über zentrale Server, zu nutzen.
Die nach Empfang des Zielorts erfolgende Berechnung der Route sowie die Unterteilung der Route in verschiedene Routenabschnitte und die Zuweisung von Betriebsmodi zu diesen Routenabschnitten ist im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Steuerung des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs 1 durch die Steuereinrichtung 4 in Abhängigkeit der berechneten Route und der den Routenabschnitten zugeordneten Betriebsmodi wird anschließend mit Bezug auf 3 erläutert.
Zur Bestimmung der Route und der zugehörigen Betriebsmodi, die die Ansteuerung des Hybridantriebs bestimmen, wird zunächst in Schritt S1 ein Zielort erfasst. Die Erfassung des Zielortes erfolgt dabei durch eine separat vom Kraftfahrzeug ausgebildete Bedieneinrichtung. An dieser kann ein Benutzer, beispielsweise über einen Touchscreen, eine Tastatur oder eine Spracheingabe, einen Zielort für die Routenplanung vorgeben. Der eingegebene Zielort wird in der Bedieneinrichtung in ein passendes Format zur Übertragung an das Kraftfahrzeug gewandelt und in Schritt S2 an das Kraftfahrzeug übermittelt. Die Übermittlung des Zielortes an das Kraftfahrzeug kann dabei auf verschiedenen Kommunikationswegen erfolgen. Wesentlich ist dabei, dass die Übertragung zwischen Bedieneinrichtung und Kraftfahrzeug zumindest abschnittsweise drahtlos erfolgt, so dass eine kabelgebundene Verbindung des Kraftfahrzeugs und insbesondere des separat ausgebildeten Bedienelements mit einem Kommunikationsnetz nicht erforderlich ist. Die Übertragung kann per Funk, durch Nutzung eines Mobilfunknetzes zur Datenübertragung und/oder abschnittsweise über das Internet oder eine zentrale Recheneinrichtung erfolgen. Insbesondere für den letzten Kommunikationsabschnitt zum Kraftfahrzeug kann auch eine CAR2X-Kommunikation genutzt werden.
Nach Empfang des Zielortes wird durch eine Recheneinrichtung des Kraftfahrzeugs in Schritt S3 eine mögliche Route zum Zielort berechnet. Dabei wird eine in der Recheneinrichtung vorliegende digitale Karte ausgewertet, um die Route zu bestimmen. Die Bestimmung von Routen mit Hilfe von digitalen Karten ist im Stand der Technik wohl bekannt und soll hier nicht detailliert erläutert werden. Dabei können bereits bei der Berechnung der Route Verkehrsinformationen berücksichtigt werden, die durch die oder eine weitere Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs, insbesondere über ein Radio empfangen wurden. Sofern vorhanden werden Ladestationsinformationen der digitalen Karte ausgewertet, die zumindest die Aufstellorte von Ladestationen zum Laden von elektrischen Energiespeichern von Kraftfahrzeugen beschreiben. Dabei werden mit erhöhter Priorität Routen bestimmt, die Ladestationen umfassen, das heißt, die innerhalb einer vorgegebenen Maximalentfernung die Position einer Ladestation passieren.
Anschließend wird in Schritt S4 der Ladezustand eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs ermittelt, um diesen bei der späteren Zuordnung der Betriebsmodi des Antriebs zu den Routenabschnitten zu berücksichtigen.
In Schritt S5 wird überprüft, ob die ermittelte Route eine Ladestation umfasst und ob diese momentan reserviert ist. Um herauszufinden, ob eine Ladestation reserviert ist, steuert die Recheneinrichtung die Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit einem Reservierungssystem an, das durch Betreiber von Ladestationen bereitgestellt wird. Damit wird ermittelt, ob die Ladestation in einem vorgegebenen Zeitintervall nach Erreichen der Ladestation durch die Route frei ist. Wurde keine verfügbare Ladestation ermittelt, so wird das Verfahren mit Schritt S10 fortgesetzt.
Wurde jedoch ermittelt, dass an der geplanten Route wenigstens eine Ladestation nutzbar ist, so wird in Schritt S6 eine Anfrage an die Bedieneinrichtung übermittelt, ob diese Ladestation genutzt werden soll. Eine derartige Anfrage wird durch eine Anzeigeeinrichtung der Bedieneinrichtung in Schritt S7 für einen Benutzer dargestellt. So kann beispielsweise der Text „Möchten Sie einen Zwischenstopp bei der Ladesäule Pizzeria an der Anschlussstelle Ingolstadt Süd machen?” dargestellt werden. Entsprechende Anfragen können durch Darstellungen einer Karte sowie weitere Informationen, beispielsweise wie weit ein elektrisches Fahren möglich ist oder Ähnliches, ergänzt werden.
Mit der Ausgabe der in Schritt S6 empfangenen Anfrage, ob ein Laden erfolgen soll, an der Bedieneinrichtung in Schritt S7 beginnt ein interaktiver Dialog mit dem Benutzer, in dem dieser spezifiziert, ob ein Ladeintervall an der vorgeschlagenen Ladestation eingeplant werden soll. Ergänzend werden weitere Informationen vom Benutzer abgefragt, insbesondere für einen wie langen Zeitraum das Kraftfahrzeug geladen werden soll, wobei insbesondere ergänzend eine Länge des Ladeintervalls bis zur voraussichtlichen Maximalbeladung des Energiespeichers im Kraftfahrzeug angegeben wird, und ob die Ladestation reserviert werden soll. Die im Rahmen des Dialogs an der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung erfassten Benutzereingaben werden anschließend an die Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen, um sie der Recheneinrichtung zur Verfügung zu stellen.
Im Schritt S8 wird geprüft, ob eine Ladestation reserviert werden soll. Eine Reservierung einer Ladestation findet dann statt, wenn eine entsprechende Ladestation an der Route liegt, durch den Benutzer angegeben wurde, dass ein Ladeintervall eingeplant werden soll und dass eine Reservierung der Ladestation erfolgen soll. Sind alle diese Bedingungen erfüllt, so wird in Schritt S9 die Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs derart angesteuert, dass sie im bereits erwähnten Reservierungssystem die Ladestation für den Zeitraum des eingeplanten Ladeintervalls reserviert. Eine entsprechende Kommunikation kann direkt durch eine Datenübertragung per Mobilfunk, jedoch auch durch eine automatische Steuerung einer Internetseite oder einer Nutzung anderer Internetprotokolle erfolgen. Wird kein Ladeintervall eingeplant, bzw. ist eine Reservierung nicht gewünscht, so wird Schritt S9 übersprungen.
In Schritt S10 wird die in Schritt S3 berechnete Route in Routenabschnitte unterteilt. Zur Unterteilung der Route in Routenabschnitte werden Merkmale der digitalen Karte, die Teile der Route beschreiben, sowie soweit vorhanden, zusätzliche Verkehrssituationsinformationen, genutzt. Dabei wird die Route derart in Routenabschnitte unterteilt, dass innerhalb jedes Routenabschnitts ein im wesentlichen gleichartiger Fahrbetrieb zu erwarten ist. Um Voraussagen über den zu erwartenden Fahrbetrieb zu treffen, werden dabei der aus der digitalen Karte ermittelte Straßentyp, also beispielsweise ob die Straße eine Bundesstraße, eine Landstraße oder eine Autobahn ist, der Umgebungstyp, also ob sich die Route in einem Bereich innerhalb eines besiedelten Gebiets befindet, Informationen über Geschwindigkeitsbegrenzungen, Steigungen, Kurvenradien und/oder die Kurvenanzahl ausgewertet. Im Rahmen der Auswertung der Verkehrsinformationen werden insbesondere Informationen über längerfristige Beeinflussungen des Verkehrsflusses, wie Baustellen, ausgewertet. Als Routenabschnitte werden im Ergebnis Abschnitte der Route ermittelt, in denen jeweils ein ähnlicher Fahrfluss zu erwarten ist, also beispielsweise Bereiche, in denen durchgehend ein Stop-and-go-Betrieb zu erwarten ist und Bereiche, in denen ein Fahren mit im Wesentlichen gleicher Geschwindigkeit über große Teile des Routenabschnitts zu erwarten ist.
In Schritt S11 wird für jeden dieser Routenabschnitte sowohl eine Ladepriorität, als auch eine Priorität für rein elektrisches Fahren bestimmt. Die Ladepriorität bestimmt dabei, wie günstig der Routenabschnitt für ein Laden des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs durch den Verbrennungsmotor ist. Da ein Laden des Energiespeichers durch den Verbrennungsmotor die Leistungsreserven des Kraftfahrzeugs reduziert, da ein Teil der Antriebsleistung zum Laden des Energiespeichers abgezweigt wird, ist ein derartiger Ladebetrieb vor allem in den Abschnitten wünschenswert, in denen eine Bewegung des Kraftfahrzeugs mit im Wesentlichen konstanter und nicht allzu hoher Geschwindigkeit erwartet wird. Daher kann beispielsweise Routenabschnitten auf Bundesstraßen oder auf Autobahnen mit Geschwindigkeitsbegrenzung einer hohe Ladepriorität zugeordnet werden.
Die Priorität für rein elektrisches Fahren beschreibt hingegen, wie große potentielle Energieersparnisse erreicht werden können, indem in einem Routenabschnitt auf ein rein elektrisches Fahren geschaltet wird und weitere Randbedingungen, beispielsweise ob Vorgaben über einen erlaubten Schadstoffausstoß oder Ähnliches ein rein elektrisches Fahren fordern oder vorteilhaft erscheinen lassen. Daher werden hohe Prioritäten für elektrisches Fahren insbesondere Routenabschnitten zugeordnet, in denen besiedelte, insbesondere dicht besiedelte Gebiete, durchfahren werden und/oder in denen häufig Standintervalle bzw. ein häufiges Stoppen und Anfahren des Kraftfahrzeugs zu erwarten sind.
In Schritt S12 wird jedem der Routenabschnitte abhängig von der dem Routenabschnitt zugeordneten Ladepriorität, der dem Routenabschnitt zugeordneten Priorität für rein elektrisches Fahren, dem Ladezustand des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und dem Verlauf der gesamten Route sowie unter Berücksichtigung zuvor geplanter Ladeintervalle ein Betriebsmodus für den Hybridantrieb zugeordnet. Dabei erfolgt die Zuordnung der Betriebsmodi derart, dass die im Energiespeicher des Kraftfahrzeugs gespeicherte Energiemenge bei Fahrtende im Wesentlichen vollständig verbraucht ist. Sind ausreichend lange Ladeintervalle vorgesehen, um den Energiespeicher des Kraftfahrzeugs vollständig zu laden, so wird zudem vorgesehen, den Hybridantrieb derart zu betreiben, dass der Energiespeicher bei Erreichen der Ladestation im Wesentlichen vollständig entleert ist. Sind kürzere Ladeintervalle geplant, so kann zumindest der Anteil der Ladung des Energiespeichers verbraucht werden, der der während des Ladeintervalls geladenen Energiemenge entspricht. Damit ist bekannt, welche Energiemengen für die gesamte Route oder Teile der Route bis zu einem Ladeintervall aus dem Energiespeicher entnommen werden können. Diese Energiemenge wird nun optimal auf die unterschiedlichen Routenabschnitte verteilt, indem entsprechende Betriebsmodi für die Routenabschnitte bestimmt werden. Dabei kann zusätzliche Energie gewonnen werden, indem bestimmte Routenabschnitte in einem Betriebsmodus gefahren werden, in dem der Verbrennungsmotor zur Ladung des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs genutzt wird.
Für eine derartige Verteilung können zunächst Segmente bestimmt werden, die rein elektrisch gefahren werden sollen. Für diese Bestimmung kann ein erster Grenzwert für die Priorität für rein elektrisches Fahren festgelegt werden. Können nicht alle derart bestimmten Routensegmente rein elektrisch gefahren werden, da nicht ausreichend Energie im Energiespeicher des Kraftfahrzeugs vorhanden ist, ist es möglich Routensegmente vorzusehen, in denen der Energiespeicher zusätzlich geladen wird. Um zu ermitteln, ob die Route hierfür geeignete Routenabschnitte umfasst, kann wiederum ein Grenzwert für den Prioritätswert, der die Ladepriorität beschreibt, festgelegt werden. Wird keine ausreichende Anzahl von Routenabschnitten mit einer ausreichend hohen Ladepriorität ermittelt, so kann der Grenzwert für die Priorität für rein elektrisches Fahren angepasst werden, um sicherzustellen, dass alle Routenabschnitte, für die ein rein elektrisches Fahren als Betriebsmodus vorgegeben wird, auch elektrisch befahren werden können.
Das beschriebene Vorgehen stellt eine relativ einfache Möglichkeit dar, die Betriebsmodi für die Routenabschnitte zu bestimmen. Das beschriebene Verfahren kann erweitert werden, um zusätzlich Streckenabschnitte zu bestimmen, in denen eine gleichzeitige Nutzung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors zum Antrieb vorteilhaft ist, um die Leistung des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor zu erhöhen oder den Lastpunkt des Verbrennungsmotors zu schieben, das heißt bei einer vorgegebenen Belastung die Last auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor zu verteilen. Entsprechende Optimierungsverfahren sind relativ komplex, womit eine detaillierte Darstellung dieser Verfahren über den Rahmen der vorliegenden Beschreibung hinausgehen würde. Entsprechende Optimierungsverfahren zur Bestimmung von optimalen Betriebsstrategien für Hybridantriebe auf vorgegebenen Routen sind jedoch grundsätzlich im Stand der Technik bekannt.
Der in 2 dargestellte Verfahrensablauf geht davon aus, dass die Berechnung der Route sowie die optimale Zuordnung von Betriebsmodi des Hybridantriebs zu den Routenabschnitten ausschließlich durch die Recheneinrichtung 5 des Kraftfahrzeugs erfolgt und die separat ausgebildete Bedieneinrichtung 9 nur zur Kommunikation mit dem Benutzer dient. Dabei ist es selbstverständlich möglich, Teile der Rechenaufgaben, die durch die Recheneinrichtung 5 durchgeführt werden, statt dessen auf der Bedieneinrichtung 9 durchzuführen.
Nach Abschluss des in 2 gezeigten Verfahrens liegt im Kraftfahrzeug eine vorgeplante Route mit einer Vielzahl von Routenabschnitten vor, wobei für jeden der Routenabschnitte ein Betriebsmodus des Hybridantriebs vorgegeben ist. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Nutzung dieser vorberechneten Informationen während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs. Hierzu wird in Schritt S13 wiederholt die Position des Kraftfahrzeugs erfasst. Hierzu können insbesondere die Ausgabewerte eines GPS-Sensors genutzt werden. Die reine Positionsinformation kann dabei durch Nutzung einer digitalen Karte im Kraftfahrzeug verifiziert bzw. angepasst werden.
In Schritt S14 werden weitere Informationen von Kraftfahrzeugsystemen gesammelt. So werden aktuelle Verkehrsinformationen, die über einen Datenfunk an ein Radio bereitgestellt wurden und der Ladezustand des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs erfasst.
Anschließend wird in Schritt S15 überprüft, ob die geplante Route sowie die geplanten Betriebszustände weiterhin nutzbar sind. Dieses ist insbesondere dann nicht der Fall, wenn empfangene Verkehrsinformationen eine deutliche Störung des Verkehrsflusses auf der geplanten Route anzeigen, die Position des Kraftfahrzeugs deutlich von der geplanten Route abweicht oder ein erfasster Ladezustand des Energiespeichers des Kraftfahrzeugs stark von dem zu diesem Punkt der Route vorausbestimmten Ladezustand des Energiespeichers abweicht.
Falls ermittelt wird, dass die geplante Route mit den den Routenabschnitten zugeordneten Betriebszuständen nicht mehr mit der tatsächlichen Fahrsituation übereinstimmt, so wird in Schritt S16 eine neue Route berechnet, diese Route erneut in Routenabschnitte unterteilt und für die jeweiligen Routenabschnitte optimale Betriebsmodi des Hybridantriebs bestimmt. Dies erfolgt wie zu 2 erläutert, wobei eventuelle Rückfragen an den Nutzer auch direkt durch Fahrzeugsysteme erfolgen können.
Nach der Festlegung einer neuen Route bzw. dann, wenn eine Festlegung einer neuen Route nicht notwendig ist, wird in Schritt S17 bestimmt, welcher Abschnitt der Route momentan befahren wird. In Schritt S18 erfolgt anschließend die Bestimmung des Betriebsmodus, in dem der Hybridantrieb betrieben werden soll. Da für jeden der Routenabschnitte ein vorgegebener Betriebsmodus bestimmt wurde, kann dies schlicht durch Auslesen des entsprechenden Betriebsmodus aus einem Datenspeicher erfolgen.
In Schritt S19 werden Informationen über die geplante Route, den momentanen und/oder zukünftige Routenabschnitte sowie die jeweils zugehörigen Betriebsmodi ausgegeben. Eine derartige Ausgabe kann durch Kraftfahrzeugsysteme, beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs oder akustisch erfolgen, es ist jedoch auch möglich die separat ausgebildete Bedieneinrichtung oder andere separat ausgebildete Bedieneinrichtungen zur Ausgabe dieser Informationen zu nutzen. Hierzu können die Informationen drahtlos an die Bedieneinrichtung übertragen werden, worauf diese Informationen nach Abruf durch einen Benutzer dargestellt werden. Dabei kann auf der Bedieneinrichtung beispielsweise eine Karte des Umfelds des Kraftfahrzeugs, auf der Karte die geplante Route sowie zusätzlich Informationen über einen vorausliegenden Streckenabschnitt und den zugehörigen Betriebsmodus gezeigt werden. Hierzu kann beispielsweise der Text „Ortsdurchfahr voraus: Antrieb schaltet auf maximales elektrisches Fahren” angezeigt werden.
In Schritt S20 erfolgt die Ansteuerung des Hybridantriebs entsprechend dem in Schritt S18 bestimmten Betriebsmodus. Anschließend wird das Verfahren ab dem Schritt S13 wiederholt.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Hybridantriebs mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor in einem Kraftfahrzeug, wobei eine Route mit wenigstens einem Routenabschnitt sowie einem dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs zu einem eingegebenen Zielort berechnet und der Hybridantrieb während der Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang der berechneten Route entsprechend dem dem momentan befahrenen Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabe des Zielortes an einer von dem Kraftfahrzeug separat ausgebildeten Bedieneinrichtung erfolgt, wonach der Zielort und/oder wenigstens eine aus dem Zielort abgeleitete Information drahtlos von einer Kommunikationseinrichtung der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung an eine Kommunikationseinrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängig des Betriebsmodus des Hybridantriebs das Kraftfahrzeug ausschließlich durch wenigstens einen Elektromotor oder ausschließlich durch wenigstens einen Verbrennungsmotor oder durch den Elektromotor und den Verbrennungsmotor angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedieneinrichtung ein PC, insbesondere ein Tablet-PC oder ein Mobiltelefon verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der Route sowie des dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus die folgenden durch ein Kraftfahrzeugsystem oder die separat ausgebildete Bedieneinrichtung durchgeführten Schritte umfasst: – Bestimmen der Route durch Auswertung einer digitalen Karte und des Zielortes und/oder der aus dem Zielort abgeleiteten Information, – Unterteilen der Route in Routenabschnitte in Abhängigkeit von Merkmalen der digitalen Karte, – Bestimmen wenigstens einer Prioritätsinformation für jeden der Routenabschnitte in Abhängigkeit von Merkmalen der digitalen Karte, – Bestimmen eines Ladezustands wenigstens eines kraftfahrzeugseitigen Energiespeichers, – Festlegen eines zugeordneten Betriebszustands des Hybridantriebs für jeden der Routenabschnitte in Abhängigkeit des Ladezustandes und der Prioritätsinformation des Routenabschnitts.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Route und/oder bei der Unterteilung der Route und/oder bei der Bestimmung der Prioritätsinformation zusätzlich durch die Kommunikationseinrichtung oder eine weitere Empfangseinrichtung des Kraftfahrzeugs oder der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung empfangene Verkehrssituationsdaten ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kraftfahrzeugsystem des Kraftfahrzeugs und/oder in der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung Ladestationsinformationen gespeichert sind, die Aufstellorte mehrerer elektrischer Ladestationen für Kraftfahrzeuge umfassen, wobei die Berechnung der Route und/oder die Bestimmung des dem Routenabschnitt zugeordneten Betriebsmodus in Abhängigkeit der Ladestationsinformationen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn eine Route ermittelt wird, deren minimale Entfernung zu dem Aufstellort einer Ladestation einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, an der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung durch eine Benutzereingabe erfasst wird, ob ein Ladeintervall eingeplant werden soll, während dem ein Laden wenigstens eines elektrischen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs an der Ladestation erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einplanung eines Ladeintervalls durch Nutzung eines Reservierungssystems automatisch oder auf eine Benutzereingabe hin eine Reservierung der Ladestation für den geplanten Zeitraum des Ladeintervalls erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fahrt des Kraftfahrzeugs durch die separat ausgebildeten Bedieneinrichtung oder eine weitere separat ausgebildete Bedieneinrichtung oder ein Kraftfahrzeugsystem Informationen über den momentanen und/oder wenigstens einen zukünftigen Routenabschnitt und den jeweils zugeordneten Betriebsmodus ausgegeben werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Fahrt des Kraftfahrzeugs die vorberechnete Route und/oder der dem Routenabschnitt oder wenigstens einem der Routenabschnitte zugeordnete Betriebsmodus des Hybridantriebs in Abhängigkeit der Position des Kraftfahrzeugs und/oder des Ladezustands eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs und/oder einer Bedieneingabe eines Benutzers und/oder einer empfangenen Verkehrsinformation angepasst wird.
Kraftfahrzeug, umfassend einen Hybridantrieb, der wenigstens zwei Betriebsmodi aufweist, mit einem Elektromotor (3) und einem Verbrennungsmotor (2), zum Antrieb des Kraftfahrzeugs (1) und eine Steuereinrichtung (4) zum Wählen des Betriebsmodus des Hybridantriebs, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) zur Durchführung eines Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist und eine drahtlose Kommunikationseinrichtung (6) umfasst, die zum direkten oder indirekten drahtlosen Empfangen des Zielortes und/oder einer aus dem Zielort abgeleitete Information von der separat ausgebildeten Bedieneinrichtung (9) dient, wobei die Steuereinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, den Betriebsmodus in Abhängigkeit des momentan befahrenen Routenabschnitts zu wählen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinrichtung (4) eine digitalen Karte gespeichert ist oder das Kraftfahrzeug (1) ein Navigationssystem mit einer digitalen Karte umfasst, wobei die digitale Karte Ladestationsinformationen umfasst, die zumindest die Aufstellorte von Ladestationen zum Laden von elektrischen Energiespeichern von Kraftfahrzeugen beschreiben.