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Es ist bekannt, Fahrzeuge mit mehreren Antriebsaggregaten auszustatten. Derartige Fahrzeugantriebe werden als Hybridantriebe bezeichnet, wobei diese insbesondere einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine zur Erzeugung von Traktionsleistung umfassen. Neben den möglichen Betriebsmodi, die den Betrieb der Antriebsaggregate betreffen, (rein elektrisch, rein verbrennungsmotorisch, kombiniert), besteht ein weiterer Betriebsmodus, bei dem das Fahrzeug im Wesentlichen nicht angetrieben ist und nur rollt, und der für eine weitere Erhöhung des Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs sorgen kann. Ein derartiger Betriebsmodus wird als Segelmodus bezeichnet, wobei in diesem die Antriebsaggregate vollständig vom Abtrieb abgekoppelt sind oder zumindest der Verbrennungsmotor abgekoppelt ist und die elektrische Maschine entweder nur einen geringfügigen Betrag an Traktionsleistung erzeugt, keine Leistung erzeugt, oder kinetische Energie des Fahrzeugs nur in geringem Maße in elektrische Energie umgewandelt wird (sog. Rekuperation). Als geringfügig ist ein Betrag an Traktionsleistung einzuschätzen, wenn dieser weniger als 5 oder 1 % der Maximalleistung des Verbrennungsmotors ausmacht. Als Wandlung von kinetischer Energie des Fahrzeugs nur in geringem Maße liegt etwa vor, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht mehr als 20%; 10% oder 5% dadurch abnimmt.
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Es wurde erkannt, dass ein Ausfall elektrischer Energie während dem Segeln zu gefährdungskritischen Situationen führen kann, da der Segelmodus bei fahrendem Fahrzeug eingestellt wird und die Leistung des Verbrennungsmotors nicht für alle Komponenten zur Verfügung steht oder null beträgt.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der Hybridantriebe mit höherer Sicherheit betrieben werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche sowie der Beschreibung.
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Es wird vorgeschlagen, den voraussichtlichen Energiebedarf für eine bevorstehende Segelmodusphase abzuschätzen. Anhand dieser Abschätzung (vor dem Eintritt in den Segelmodus) wird ermittelt, ob während der Segelmodusphase ausreichend elektrische Energie zur Verfügung steht, insbesondere um am Ende der Segelmodusphase den Verbrennungsmotor wieder zu starten, oder ob in den (elektrischen) Energiehaushalt kompensierend eingegriffen werden muss. Hierbei kann in den Energiehaushalt vor oder während der Segelmodusphase kompensierend eingegriffen werden und es kann die elektrische Energieerzeugung gleichermaßen erhöht werden wie der elektrische Energiebedarf verringert werden kann.
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Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs eines Fahrzeugs beschrieben. Zunächst wird ein Segelmoduseinleitungssignals erfasst. Dieses gibt die Einleitung einer vorausliegenden Segelmodusphase wieder. Das Segelmoduseinleitungssignal kann von einer Fahrzeugsteuerung erzeugt werden und kann insbesondere einem Segelmodusbefehl entsprechen, der bei Ausführung das Fahrzeug dazu veranlasst, den Segelmodus zu beginnen. Zur Erzeugung des Segelmoduseinleitungssignals kann die Fahrzeugsteuerung etwa eine Nutzereingabe zum Start einer Segelphase erhalten, und kann diese als Segelmoduseinleitungssignal (wie im Folgenden dargestellt sofort, verzögert oder nicht) weitergeben an eine nachgeschaltete Antriebssteuerung, die dieses Signal umsetzt. Ferner kann die Fahrzeugsteuerung etwa anhand eines geringen (d.h. unter einer Schwelle liegenden) oder nicht vorhandenen Fahrpedaldrucks, ggf. in Kombination mit einer ebenen oder leicht abschüssigen vorausliegenden Fahrstrecke abschätzen, dass im Folgenden ein Segelmodus günstig wäre und ein Segelmoduseinleitungssignal abgeben. Die erstgenannte Variante entspräche einem manuellen Start des Segelmodus und die letztgenannte Variante entspräche einem automatischen Start des Segelmodus. Diese können auch kombiniert werden, etwa indem die Fahrzeugsteuerung zunächst auf eine Bestätigungseingabe an einer Benutzerschnittstelle wartet, bis der Segelmodus gestartet wird, im Sinne einer halbautomatischen Steuerung.
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Es wird ferner die voraussichtliche zeitliche Dauer und/oder die Fahrtlänge der vorausliegenden Segelmodusphase abgeschätzt. Dies wird durchgeführt vor der Umsetzung des Segelmoduseinleitungssignals. Hierzu werden insbesondere Streckendaten der vorausliegenden Strecke herangezogen, vorzugsweise auch die Fahrzeuggeschwindigkeit. Je größer die Fahrzeuggeschwindigkeit, desto länger die Dauer bzw. Fahrtlänge. Anhand der Streckendaten wird insbesondere das Gefälle ermittelt, um dadurch erfassen zu können, wie lange die Segelmodusphase dauern wird oder dauern kann. Weitere Daten wie Kreuzungs-, oder Verkehrszeichenkennung werden genutzt, um jeweilige Segelmodusphasen in ihrer zeitlichen Dauer bzw. Streckenlänge zu beurteilen. In der weiteren Beschreibung sind hierzu nähere Angaben zu finden.
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Zudem wird ein voraussichtlicher elektrischer Energiebedarf des Fahrzeugs ermittelt. Dieser Energiebedarf (der einer Energiemenge entspricht) bezieht sich auf die voraussichtliche Dauer und/oder die voraussichtliche Länge der vorausliegenden Segelmodusphase. Hierzu kann etwa ein aktueller elektrischer Verbrauch verwendet werden, wobei zudem zukünftige Änderungen im Verbrauch (durch Zu- oder Abschalten von Verbrauchern) berücksichtigt werden können. Etwa das Zu- oder Abschalten einer elektrischen Heizung, das Aktivieren einer elektrischen Lenkunterstützung, das Zu- oder Abschalten von elektrischer Beleuchtung und ähnliches kann beispielsweise anhand von Navigations- oder Sensordaten (oder auch mittels Wetter- oder Verkehrsdiensten) abgeschätzt werden und in die Ermittlung des voraussichtlichen elektrischen Energiebedarfs mit einbezogen werden. In der weiteren Beschreibung sind hierzu nähere Angaben zu finden.
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Ferner wird eine im Fahrzeug gespeicherte elektrische Energiemenge ermittelt. Diese Energiemenge ist insbesondere die abrufbare elektrische Energiemenge. Diese Energiemenge kann der tatsächlichen, einer Fahrzeugbatterie entnehmbaren Ladung entsprechen oder kann dem Ladezustand abzüglich einer vordefinierten Sicherheitsmarge entsprechen. Die Sicherheitsmarge steigt mit abnehmender Außentemperatur unter 10°C, unter 0°C oder unter –10°C. In der weiteren Beschreibung werden hierzu nähere Angaben gemacht.
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Es wird eine Energiebilanz berechnet, die der abrufbaren Energiemenge abzüglich des voraussichtlichen Energiebedarfs entspricht. Die Energiebilanz gibt wieder, ob ausreichend Energie für den Segelmodus zur Verfügung steht, oder ob während des Segelmodus eine sicherheitskritische Situation auftreten kann, etwa wenn nicht ausreichend Energie für eine Lenkunterstützung, für Fahrzeugbeleuchtung oder für einen Startvorgang des Verbrennungsmotors zu Verfügung steht. Auch hier kann eine Sicherheitsmarge vorgesehen sein, insbesondere indem die Energiebilanz der der abrufbaren Energiemenge abzüglich des voraussichtlichen Energiebedarfs und abzüglich der Sicherheitsmarge entspricht. Die Sicherheitsmarge kann die Eigenschaften der im vorangehend genannten Absatz genannten Sicherheitsmarge haben.
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Schließlich wird die berechnete Energiebilanz als Basis für einen Eingriff in die Energiebilanz (der folgenden Strecke bzw. einer folgenden Fahrtdauer) herangezogen. Die berechnete Energiebilanz wird gemäß des Eingriffs aktualisiert. Mit anderen Worten wird die (tatsächliche) Energiebilanz kompensiert anhand der berechneten Energiebilanz bzw. basierend auf einer Fehlstellung der Energiebilanz. Als Fehlstellung wird hier eine zu geringe im Fahrzeug gespeicherte (und abrufbare) Energie und/oder eine (vom Betrag her) zu starke Abnahmerate der im Fahrzeug gespeicherten Energie bezeichnet. Als zu gering wird eine Energie unter einem vorgegebenen Schwellwert bezeichnet und als zu stark wird eine Abnahmerate bezeichnet, deren Betrag über einem vorgegebenen Schwellwert liegt. Ferner wird als Fehlstellung eine negative Energiebilanz bezeichnet, d.h. eine in dem Fahrzeug gespeicherte elektrische Energie, die mit der Zeit abnimmt. Daher ist vorgesehen, dass (zumindest teilweise) die Energiebilanz kompensiert wird, falls eine Fehlstellung vorliegt bzw. wenn die Energiebilanz diese negativ ist oder hinsichtlich Ihres Werts oder hinsichtlich Ihrer Änderungsrate unter einem vorgegebenen Schwellwert liegt.
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Zur Ausgestaltung der Kompensation der Energiebilanz kann die Zeitdauer, während der sich der Energiehaushalt verschlechtert (d.h. verringert), verkürzt werden, etwa indem der Segelmodus verzögert wird (dies geht hin bis zur vollständigen Unterdrückung des Segelmodus). Alternativ oder in Kombination hiermit kann der Energiebedarf verringert werden, etwa durch verringern der Leistung von Verbrauchern oder durch Abschalten von Verbrauchern. Auch die komplementäre Vorgehensweise ist möglich, d.h. das Erhöhen der im Fahrzeug gespeicherten elektrischen Energie, entweder durch Laden des elektrischen Energiespeichers (d.h. der Fahrzeugbatterie) und/oder durch Zuführen elektrischer Energie zu dem Bordnetz, wodurch der daran angeschlossen Energiespeicher entlastet bzw. geladen wird. Hierzu wird der Verbrennungsmotor zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet, indem dieser einen Generator antreibt, welcher wiederum den Energiespeicher und/oder das Bordnetz speist. Wie im Weiteren dargestellt ist kann vor oder während der Segelphase die Kompensation durchgeführt werden.
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Im Folgenden sind vier Möglichkeiten zur zumindest teilweisen Kompensation der Energiebilanz genannt, die miteinander kombiniert werden können und insbesondere gestuft durchgeführt werden können. Hierbei können die Schwellen, ab denen die folgenden Möglichkeiten ausgeführt werden, unterschiedlich sein, um so ein gestuftes Vorgehen zu ermöglichen.
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Eine Möglichkeit (a) ist es, den Segelmodus zu unterdrücken, bevor das Segelmoduseinleitungssignal umgesetzt wird. Der Schwellwert gibt insbesondere die zum Starten des Verbrennungsmotors erforderliche elektrische Energiemenge wieder, vorzugsweise erhöht um eine Sicherheitsmarge. Hierbei gibt die Fahrzeugsteuerung ein Segelmoduseinleitungssignal ab, das jedoch nicht oder nicht sofort umgesetzt wird, d.h. nicht unmittelbar an die Antriebsteuerung weitergeleitet wird.
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Eine weitere Möglichkeit (b) ist es, den Segelmodus (trotz gegenteiliger Signale oder Befehle der Fahrzeugsteuerung) zu unterbrechen. Dies findet während der Segelphase statt. Insbesondere wird dies ausgeführt, nachdem das Segelmoduseinleitungssignal umgesetzt wurde. Der Segelmodus wird unterbrochen, auch wenn ein Segelmodussignal von einer Fahrzeugsteuerung vorgegeben wird, d.h. wenn die Fahrzeugsteuerung ein Ansteuersignal abgibt, das einer auszuführenden Segelphase entspricht.
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Ferner kann als dritte Möglichkeit (c) die Leistung von elektrischen Verbrauchern verringert werden. Die Leistung von elektrischen Verbrauchern kann insbesondere auf null gesenkt werden, d.h. diese können abgeschaltet werden. Dies wird vorzugsweise ausgeführt, nachdem ein bevorstehendes Verringern der Leistung oder das Abschalten an einer Benutzerschnittstelle dargestellt wurde. Bevorzugt wird die Leistung erst dann verringert bzw. das Abschalten durchgeführt, wenn (nach dem darstellen an der Benutzerschnittstelle) eine Bestätigung an der Benutzerschnittstelle empfangen wird. Hierbei wird der Nutzer um eine Bestätigung gebeten, die Voraussetzung für die Leistungsverringerung bzw. für das Abschalten ist. Die Benutzerschnittstelle kann eine graphische oder textbasierte Schnittstelle, eine akustische Schnittstelle oder eine haptische Schnittstelle (zur Erzeugung von Vibrationen am Lenkrad) sein. Die Benutzerschnittstelle weist vorzugsweise einen berührungsempfindlichen Bildschirm zur Eingabe auf, wobei jedoch auch Schalter oder Taster oder auch akustische Eingaben in Betracht kommen. Im Falle des Bildschirms wird dieser auch zur (optischen) Darstellung verwendet.
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Die dritte Möglichkeit (c) betrifft insbesondere Verbraucher, die keine Sicherheitsrelevanz haben, d.h. Verbraucher, die zur Erfüllung der gesetzlichen Regelungen betreffend Fahrzeuge nicht notwendig sind, etwa Klimaanlage, Heizung (Innenraumheizung, Scheibenheizung oder Sitzheitzung), Unterhaltungselektronik, elektrische Lenkunterstützung und ähnliches.
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Schließlich kann als vierte Möglichkeit (d) die im Fahrzeug gespeicherte und abrufbare Energiemenge erhöht werden. Dies wird vorzugsweise ausgeführt, bevor das Segelmoduseinleitungssignal umgesetzt wird. Insbesondere die Energiemenge erhöht werden durch Verzögern eines Abschaltzeitpunkts des Verbrennungsmotors des Hybridantriebs. Dadurch verbleibt länger Zeit zur Erzeugung von elektrischer Energie, wodurch während der Zeitspanne, die sich durch das Verzögern ergibt, das Bordnetz Energie vom Verbrennungsmotor über den Generator erhält und ferner der Energiespeicher von dem Generator geladen werden kann, der von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird.
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Die Schwellwerte, die für das Ausführen der Kompensation relevant sind, können für die Möglichkeiten (a)–(d) unterschiedlich sein. Dadurch ergibt sich ein gestuftes Vorgehen. Der Schwellwert, welcher zum Auslösen der Möglichkeit (c) (Leistungsverringerung) führt, ist größer als die Schwellwerte der Möglichkeiten (a), (b) und/oder (c). Der Schwellwert, welcher zum Auslösen der Möglichkeit (b) (Unterbrechen des Segelmodus) und/oder der Schwellwert, der zum Auslösen der Möglichkeit (d) (Erhöhen der gespeicherten Energiemenge) führt, ist bzw. sind vorzugsweise kleiner als der Schwellwert, der zum Auslösen der Möglichkeit (a) (Unterdrücken des Segelmodus) führt. Die Schwellwerte können in einer Tabelle abgelegt sein, wobei vorzugsweise die Schwellwerte oder deren aufsteigende oder absteigende Reihenfolge an einer Anzeige dargestellt werden kann und gemäß einer empfangenen Benutzereingabe verändert werden kann, wobei insbesondere die Reihenfolge verändert werden kann. Ferner können mehrere oder alle genannten Möglichkeiten dargestellt werden, vorzugsweise zusammen mit der Information, welche Möglichkeiten Vorrang vor welcher anderen mindestens einen Möglichkeit hat. Hierbei kann der Vorrang von Möglichkeiten untereinander gemäß einer Nutzereingabe geändert werden. Zur Darstellung und zur Nutzereingabe kann eine bidirektionale Mensch-Maschine-Schnittstelle verwendet werden, die zumindest optisch/haptisch arbeitet.
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Zum Ermitteln der voraussichtlichen zeitlicher Dauer oder der Fahrtlänge der vorausliegenden Segelmodusphase kann ein Abstands oder eine Geschwindigkeitsdifferenz zu einem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmers erfasst werden. Ferner kann eine Bremsaktivität oder eine Eingriff eines Fahrerassistenzsystems (Antiblockiersystem, Schlupfregelung, etc.) des vorausfahrenden Verkehrsteilnehmers anhand von Abstandssensordaten einer Abstandserfassungseinrichtung in dem Fahrzeug oder durch Empfangen von Abstands- oder Geschwindigkeitsdaten mittels Car-to-X-Kommunikation von dem Verkehrsteilnehmer erfasst werden. Wird etwa anhand von Abständen oder Geschwindigkeitsdifferenzen oder der weiteren genannten Daten dichter Verkehr auf der vorausliegenden Strecke ermittelt, so wird von einer kürzeren Segelmodusphase ausgegangen, als bei im Vergleich hierzu geringerem vorausliegendem Verkehr.
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Ferner können Verkehrs- oder Straßenzustandsdaten für die vorausliegende Strecke von einem Verkehrsdienst und/oder von einem Wetterdienst empfangen werden, um die voraussichtliche zeitliche Dauer oder die Fahrtlänge der vorausliegenden Segelmodusphase zu ermitteln. Wie bemerkt kann eine hohe Verkehrsdichte zu einer kurzen Segelphase führen und eine im Vergleich hierzu geringe Verkehrsdichte kann zu einer im Vergleich hierzu längeren Segelphase führen. Etwa bei Niederschlag kann von einer Segelphase ausgegangen werden, die kürzer ist, als im falls von einer Wetterlage ohne Niederschlag. Auch Eisglätte oder Temperaturen unter dem Gefrierpunkt auf der vorausliegenden Strecke können zu einer Verringerung der Segelphase führen.
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Zudem können zur Dauer- oder Fahrtlängenermittlung Steigungen, Kreuzungen, maximale Geschwindigkeitsvorgaben und/oder Kurvenradien der vorausliegenden Strecke ermittelt werden. Diese Daten können mittels einer Navigationseinrichtung des Fahrzeugs oder mittels einer Sensoreinrichtung des Fahrzeugs (etwa Neigungs- oder Beschleunigungssensoren) erfasst werden. Aus den Steigungen lässt sich der Geschwindigkeitsverlauf im Segelfall berechnen, und daraus die Dauer der Segelphase. Es kann hierbei berücksichtigt werden, dass die Segelphase verkürzt oder abgebrochen wird, wenn eine Maximalgeschwindigkeit im Rahmen des Geschwindigkeitsverlaufs überschritten wird oder eine Minimalgeschwindigkeit im Rahmen des berechneten Geschwindigkeitsverlaufs unterschritten wird. Kleine Kurvenradien führen zu einer Segelphase, die kürzer ist als bei großen Kurvenradien.
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Alternativ oder in Kombination hierzu können zur Dauer- oder Fahrtlängenermittlung Geschwindigkeitsverläufe vergangener Fahrten erfasst werden. Diese Daten werden insbesondere im Fahrzeug oder in einer mobilen Einrichtung (Smartphone oder ähnliches), die im Fahrzeug mit geführt wird, gespeichert. Weitere Möglichkeiten der Speicherung sind ein Zentralrechner oder ein stationärer Computer, der nur dem Fahrzeug oder einer Gruppe von Fahrzeugen zugeordnet ist. Die Daten werden insbesondere verschlüsselt gespeichert und in den beiden letztgenannten Varianten verschlüsselt übertragen. Die Geschwindigkeitsverläufe werden vorzugsweise fahrerspezifisch gespeichert. Die voraussichtliche Dauer oder Länge der vorausliegenden Segelmodusphase wird basierend auf den gespeicherten Geschwindigkeitsverläufen ermittelt.
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Als voraussichtliche zeitliche Dauer oder Fahrtlänge der vorausliegenden Segelmodusphase werden Dauern oder Streckenlängen bezeichnet, die sich ohne Berücksichtigung des Energiehaushalts ergeben würden, d.h. die hinsichtlich des Verkehrs bzw. hinsichtlich der Straßenbedingungen (bzw. geographischen Gegebenheiten) möglich bzw. zu erwarten wären oder die in vergangenen Fahrten aufgetreten sind.
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Die vorangehend genannten Möglichkeiten zur Ermittlung der voraussichtlichen Dauer oder Fahrtlänge der Segelphase können kombiniert werden. Zwei oder mehr Varianten werden zur Ermittlung der voraussichtlichen Dauer oder Fahrtlänge verwendet, und die jeweiligen Ergebnisse werden miteinander kombiniert, beispielsweise durch Mittelung, gewichtete Mittelung oder durch Interpolation. Ferner können Geschwindigkeitsverläufe vergangener Fahrten nicht nur fahrerspezifisch sondern auch spezifisch für zumindest eine der vorangehend genannten Größen zur Ermittlung der voraussichtlichen Dauer oder Fahrtlänge erfasst und gespeichert werden.
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Ferner kann die Dauer oder Fahrtlänge der vorausliegenden Segelmodusphase ermittelt werden anhand der aktuellen Leistung zumindest eines Verbrauchers und/oder anhand einer voraussichtlichen Leistung zumindest eines Verbrauchers. Hierbei wird eine Größe, die den Energiehaushalt beeinflusst, nämlich die Leistung eines Verbrauchers (oder einer Gruppe von Verbrauchern) verwendet, um die Dauer oder die Fahrtlänge zu bestimmen. Je größer die Leistung, desto kürzer ist die Dauer oder Fahrtlänge. Da sich die Leistung relativ einfach bestimmen lässt (durch Messen oder auch durch Erfassen eines Aktivzustands eines Verbrauchers und Annahme einer Nennleistung des Verbrauchers als die angeforderte Leistung), kann diese Ausführungsform auf einfache Weise umgesetzt werden. Es kann eine Tabelle mit Verbrauchern vorgesehen sein, sowie mit deren Nennleistung, wobei sich die aktuelle Leistung als Summe aller Nennleistung aktiver Verbraucher ergibt. Es können ferner Leistungsstufen der Verbraucher bei der Nennleistung berücksichtigt werden, wobei anstatt einer Information über den Aktivzustand eine Information über die Leistungsstufe verwendet wird.
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Die die aktuelle und/oder voraussichtliche Leistung kann von Hauptverbrauchern im Fahrzeug zur Ermittlung der Dauer oder der Länge der vorausliegenden Segelmodusphase herangezogen werden. Als Hauptverbraucher, deren Leistung herangezogen wird, wird etwa eine Klimaanlage, eine Scheibenheizeinrichtung, eine elektrischen Lenkkraftunterstützung, eine Beleuchtungseinrichtung und/oder ein elektrischer Traktionsmotors des Hybridantriebs angesehen.
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Die voraussichtliche Leistung von Hauptverbrauchern im Fahrzeug, wie der Klimaanlage, der Scheibenheizeinrichtung oder der Beleuchtungseinrichtung, kann anhand von unterschiedlichen Daten ermittelt werden, die vom Fahrzeug empfangen werden oder in diesem etwa zur Antriebsteuerung verwendet werden. Die voraussichtliche Leistung kann insbesondere anhand von Wetterdaten, die seitens des Fahrzeugs von einem Wetterdienst empfangen werden. Die voraussichtliche Leistung des elektrischen Traktionsmotors und/oder der Lenkkraftunterstützung kann abgeschätzt werden anhand von Steigungen, Kreuzungen, maximalen Geschwindigkeitsvorgaben oder Kurvenradien der vorausliegenden Strecke. Die Steigungen, Kreuzungen, maximalen Geschwindigkeitsvorgaben oder Kurvenradien der vorausliegenden Strecke können mittels einer Navigationseinrichtung oder Sensoreinrichtung des Fahrzeugs (etwa wie vorangehend erwähnt) ermittelt werden. Etwa bei Wetter mit geringen Temperaturen kann von einer höheren voraussichtlichen Leistung ausgegangen werden als bei im Vergleich hierzu höheren Temperaturen, insbesondere wenn die geringen Temperaturen unter 18°C, 15°C, 12 C oder 9°C liegen (oder somit den Betrieb einer Heizung bedingen). In gleicher Weise können Temperaturen, die den Betrieb einer Klimaanlage erfordern (etwa > 25°C oder > 30°C) die Ermittlung der voraussichtlichen Leistung beeinflussen (je wärmer, desto höher die Leistung).
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Ferner kann das Fahrzeug im Segelmodus betrieben werden, sofern dieser nicht unterdrückt wird. Im Segelmodus kann ein elektrischer Traktionsmotor mit einer Leistung betrieben werden, welche gemäß einer Regelung eingestellt wird, die als Regelungsziel die zumindest teilweise Kompensation von Geschwindigkeitsänderungen durch Steigung aufweist. Dadurch kann ein gewünschtes Fahrverhalten eingestellt werden, insbesondere ein Fahrverhalten, bei dem der Betrag von Geschwindigkeitsänderungen durch Steigungen und Gefälle durch den Traktionsmotor verringert wird. Bei Gefällen wird hierbei von dem Traktionsmotor Energie erzeugt (im Sinne einer Rekuperation), wobei der Energieverbrauch bei Steigungen und die Energieerzeugung bei Gefällen vorzugsweise in die Berechnung des Energiehaushalts bzw. bei der Berechnung des voraussichtlichen Energiebedarfs positive oder negativ eingehen. Bei der Ermittlung des voraussichtlichen Energiebedarfs wird die (aufzunehmende und erzeugte) Leistung des elektrischen Traktionsmotors basierend auf einem Steigungsverlauf in der vorausliegenden Segelmodusphase abgeschätzt und berücksichtigt.
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Ferner kann der Segelmodus unterdrückt werden, wenn der voraussichtliche Energiebedarf größer ist als eine zur Verfügung stehende Energiemenge. Die zur Verfügung stehende Energiemenge wird ermittelt anhand eines Ladezustands (SOC) eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs, wobei von dem Ladezustand vorzugsweise eine Sicherheitsmarge abgezogen wird. Die Sicherheitsmarge ist insbesondere mindestens so groß ist wie eine zum Starten eines Verbrennungsmotors des Hybridantriebs erforderliche Energiemenge. Die Sicherheitsmarge übertrifft diese Energiemenge vorzugsweise um einen vorbestimmten Betrag, wobei dies insbesondere den Betrag der Sicherheitsmarge und den Betrag der Energiemenge betrifft.
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Zudem kann der Segelmodus aufgehoben werden, wenn die zur Verfügung stehende Energiemenge einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet. Der Schwellwert entspricht vorzugsweise einer zur Verfügung stehenden Energiemenge, die mindestens so groß ist wie eine zum Starten eines Verbrennungsmotors des Hybridantriebs erforderliche Energiemenge. Insbesondere übertrifft die Energiemenge, welche von dem Schwellwert wiedergegeben wird, die zum Starten erforderliche Energiemenge um einen vorbestimmten Betrag. Dieser Betrag oder der Schwellwert können ferner von der Temperatur (beispielsweise eine Batterietemperatur oder eine Außentemperatur) abhängen. Je tiefer die Temperatur, desto größer ist der Schwellwert oder der Betrag.
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Das Segelmoduseinleitungssignal kann von einer Zentralsteuereinheit des Fahrzeugs abgegeben werden. Insbesondere kann das Segelmoduseinleitungssignal abgegeben werden, wenn die Zentralsteuereinheit anhand von Antriebsleistungsdaten und gegebenenfalls anhand der vorausliegenden Strecke den Segelmodus einleitet. Innerhalb der Zentralsteuereinheit oder in einer nachgeordneten Steuereinheit wird das Segelmoduseinleitungssignal nicht weitergegeben und/oder abgeblockt, um dadurch den Segelmodus zu unterdrücken.
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Der Segelmodus kann aufgehoben werden, indem ein Verbrennungsmotor des Hybridantriebs angeschaltet wird und elektrische Leistung über einen Generator und/oder Traktionsleistung erzeugt. Der Segelmodus kann ferner aufgehoben werden, indem ein laufender Verbrennungsmotor an den Hybridantrieb angekoppelt wird, um Traktionsleistung zu erzeugen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt beispielhafte Ladezustandsverläufe zur Erläuterung von Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt beispielhafte Verläufe des Ladezustands SOC über die Zeit t. Bis zum Zeitpunkt t0 arbeitet der Verbrennungsmotor und erzeugt elektrische Energie. Dadurch steigt der Ladezustand SOC an bis zum Zeitpunkt t1 gemäß dem Kurvenabschnitt K1, an dem die Segelphase beginnt (dies trifft nicht für den Kurvenabschnitt K2 zu).
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Ein Kurvenabschnitt K3 führt den Kurvenabschnitt K1 für die Segelphase nach dem Zeitpunkt t1 weiter, wobei durch das Wegfallen der Leistung des Verbrennungsmotors der Ladezustand SOC sinkt. Der Ladezustand SOC kann hierbei der abrufbaren, gespeicherten Energiemenge entsprechen. Es ergibt sich vor dem Zeitpunkt t1 eine positive Energiebilanz für den Kurvenabschnitt K3 eine negative Energiebilanz.
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Ferner ist ein Schwellwert MIN vorgegeben, der die untere Grenze der abrufbaren Energiemenge markiert. Diese soll nicht unterschritten werden, insbesondere nicht am Ende der Segelphase.
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Zum Zeitpunkt t5 erreicht der Kurvenabschnitt K3 den Schwellwert. Der Kurvenabschnitt K3 würde am dem Zeitpunkt t5 mit dem Kurvenabschnitt K3' fortgesetzt werden, falls die negative Energiebilanz nicht kompensiert werden würde. Es ist zu erkennen, dass zum Zeitpunkt t6, der das voraussichtliche Ende der Segelphase markiert, der Kurvenabschnitt K3'unter dem Schwellwert MIN liegt.
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Daher kann als eine Möglichkeit der Segelmodus unterbrochen werden, wenn der Schwellwert MIN unterschritten wird, etwa zum Zeitpunkt t5. Der strichpunktierte Kurvenabschnitt ab dem Zeitpunkt t5 zeigt den sich daraus ergebenden, wieder steigenden Ladezustandsverlauf. Daher wird in dieser Möglichkeit der Segelmodus vor dem voraussichtlichen Ende t6 unterbrochen, um den Schwellwert MIN nicht zu unterschreiten und zu jederzeit ausreichend Energie für einen Startvorgang zu gewährleisten. Es kann eine Sicherheitsmarge vorgesehen sein, die zusammen mit der für den Startvorgang erforderliche Energie von dem Schwellwert MIN wiedergegeben wird.
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Als eine weitere Möglichkeit können elektrische Verbraucher abgestellt werden. Der Kurvenabschnitt K5 ab dem Zeitpunkt t3 zeigt den Ladezustandsverlauf, bei dem gegenüber der Zeit vor dem Zeitpunkt t3 die Leistung eines Verbrauchers verringert wurde, etwa die Leistung einer elektrischen Klimaanlage. Es ergibt sich ein verminderter Abfall des Ladezustands SOC. Es kann vorgesehen sein, dass zu einem weiteren Zeitpunkt t4 (nach t3) eine weitere Leistungsreduktion ausgeführt wird, etwa eine weitere Verringerung der Leistungsstufe der Klimaanlage. Ferner kann zum Zeitpunkt t3 etwa eine Sitzheizung abgestellt werden oder in Ihrer Leistung verringert werden, während zum Zeitpunkt t4 die Leistung eines weiteren Verbrauchers, etwa eine Scheibenheizung, abgestellt wird (sofern die betreffende Scheibe nicht beschlagen ist und eine ausreichende Temperatur aufweist, um dies für eine vorgegebenen Zeitdauer zu verhindern). Der Kurvenabschnitt K3 vor dem Zeitpunkt t3 zeigt eine erste Verringerungsrate des SOC, die größer ist als die Verringerungsrate, die am dem Zeitpunkt t3 von dem Kurvenabschnitt K5 dargestellt wird. Der Kurvenabschnitt K5' (ab dem Zeitpunkt t4) zeigt eine Verringerungsrate, die geringer ist als die des Kurvenabschnitts K5. Diese Verringerungsraten sind das Ergebnis der teilweisen Kompensation der Energiebilanz durch Leistungsverringerung der Verbraucher zu den Zeitpunkten t3 und t4. Es ist ferner aus der 1 ersichtlich, dass der Kurvenabschnitt K5' ein geringeres Gefälle aufweist wie der vorangehende Kurvenabschnitt K5. Durch das verringerte Gefälle (d.h. durch den geringeren Betrag der Verringerungsrate) ab den Zeitpunkten t4 und t5 wird zum Zeitpunkt des voraussichtlichen Endes der Segelphase t6 ein Ladezustand erreicht, der (um eine Sicherheitsmarge S) über dem Schwellwert MIN liegt. Ohne die zusätzliche Verringerung der Verbraucherleistung zum Zeitpunkt t4 würde der Kurvenabschnitt K5 zum Zeitpunkt t6 auf einen Ladezustandswert führen, der nicht kleiner ist als der Schwellwert MIN, jedoch unter dem Schwellwert MIN + Sicherheitsmarge S liegt.
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Der Kurvenabschnitt K2 zeigt den Ladezustandsverlauf, wenn nicht zum Zeitpunkt t1 sondern erst zum gezielt verzögerten Zeitpunkt t2 die Segelphase beginnt. Dadurch kann gemäß Kurvenabschnitt K2 der Ladezustand SOC noch steigen, bevor er ab dem Zeitpunkt t2 gemäß dem Kurvenabschnitt K6 abnimmt. Die Zeitdauer zwischen t1 und t2 (d.h. die Verzögerungszeit) ist derart gewählt, dass zum Ende des Kurvenabschnitt K6 der Ladezustand um die Sicherheitsmarge S über dem Schwellwert MIN liegt. Hierbei wird die Verringerungsrate ab dem Segelphasenbeginn (t2) ermittelt sowie der Ladezustand SOC und die Zunahmerate bis zum verzögerten Beginn (und somit die Energiemenge zwischen voraussichtlichem Segelphasenbeginn t1 und verzögertem Segelphasenbeginn t2, die sich positiv auf den Energiehaushalt niederschlägt). Die Verzögerung ist umso länger, je kleiner die Zunahmerate bis zum verzögerten Beginn der Segelphase ist und je größer die (voraussichtliche) Abnahmerate ab dem verzögerten Beginn der Segelphase ist.
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Der Kurvenabschnitt K7 zeigt eine weitere Situation, bei der der Ladezustand SOC unter dem Schwellwert MIN liegt, insbesondere zum Zeitpunkt t1 des Auftretens des Segelmoduseinleitungssignals. Da der Ladezustand SOC unter dem Schwellwert MIN liegt, wird trotz Segelmoduseinleitungssignal der Segelmodus nicht aktiviert (bzw. der Verbrennungsmotor nicht ausgeschaltet). Der Segelmodus wird somit unterdrückt. Erreicht der Ladezustand den Schwellwert (zum Zeitpunkt t2'), vorzugsweise einschließlich einer zusätzlichen Energiemenge, um die voraussichtlich (gemäß einer geschätzten Verbrauchsrate) der Energiespeicher während der Segelphase entleert wird, kann das Unterdrücken des Segelmodus beendet werden und das Segelmoduseinleitungssignal wird umgesetzt. Der Kurvenabschnitt K8 zeigt die hierbei angesetzte Verbrauchsrate, die aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit geringer ist als die Verbrauchsrate der Kurvenabschnitte K3, K5, K5', K6.
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Die dargestellten Verläufe sind nicht maßstäblich; die Steigungen wurden nur zur besseren Darstellbarkeit ausgewählt.
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Bezugszeichenliste
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- K1–K8
- Kurvenabschnitte des Verlaufs des Ladezustands bzw. des Energiehaushalts
- MIN
- Schwellwert
- SOC
- Ladezustand
- t
- Zeit als Abszissengröße zur Darstellung des Verlaufs des SOC
- t1–t6
- Zeitpunkte
