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Offenbarung der Erfindung
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Es sind allgemein Hybridantriebe bekannt, die eine elektrische und eine verbrennungsmotorbasierte Antriebskomponente aufweisen. Es ist ferner bekannt, beide Antriebskomponenten gleichzeitig zu betreiben, so dass beide Antriebskomponenten auf den Antrieb wirken. Dadurch ergibt sich eine hohe Gesamtantriebsleistung.
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In der Veröffentlichung
DE 10 2010 036 148 A1 wird ein vorausschauendes Energiemanagement-Steuerschema für ein Hybridantrieb beschrieben, wobei Verkehrsdaten verwendet werden, um eine Steuerung zu optimieren. Als Optimierungsziel wird ein Kraftstoffkostenfaktor optimiert, wobei zur Optimierung verschiedene Betriebsarten eingestellt werden können und auch eine Zylinderabschaltung in Betracht kommt. Jedoch kann das Ansprechverhalten in einigen Situationen vom Fahrer als unangenehm empfunden werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Herangehensweise aufzuzeigen, mit der sich das Ansprechverhalten eines Hybridantriebs verbessern lässt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung ermöglicht eine sprunghafte Zuschaltung oder sprunghafte Erhöhung der Leistung eines Hybridantriebs und vermeidet gleichzeitig eine zu häufige oder unpassende Umschaltung der Zylinderanzahl oder des Ventilhubs. Insbesondere wird die Möglichkeit der sprungartigen Steigerung der Leistung durch die genannte Umschaltung für eine hohe sprunghafte Erhöhung vorbehalten. Eine Umschaltung bei Ereignissen, die nicht notwendigerweise eine Umschaltung erfordern, wird verhindert, so dass die Möglichkeit der Umschaltung für Ereignisse (sprunghaften Anforderungserhöhung) vorbehalten bleibt, in denen diese notwendig ist. Ferner wird die Anzahl der Umschaltvorgänge des Zylinderhubs oder der Zylinderzahl reduziert. Zudem kann das Ansprechverhalten des Hybridantriebs sehr dynamisch ausgestaltet werden, ohne dass der Wirkungsgrad insbesondere des Verbrennungsmotors signifikant verschlechtert wird.
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Die Idee der Erfindung ist es, eine Dynamikreserve koordiniert durch intelligente Situationserkennung zu aktivieren. Die Situationserkennung ist insbesondere sensorbasiert. Durch die Situationserkennung kann die Dynamikreserve, die durch Umschalten der Zylinderanzahl und/oder des Ventilhubs gegeben ist, Situationen vorbehalten bleiben, in denen die Leistungserhöhung des Elektromotors und/oder die Erhöhung der Füllung nicht ausreichend ist, um die geforderte Erhöhung der Leistung hinsichtlich Dynamik bzw. Betrag der Erhöhung zu leisten. Die Situationserkennung dient zur Planung der Umschaltung. Falls die Situationserkennung eine bevorstehende sprunghafte Leistungserhöhung vorhersagt, welche eine Umschaltung erfordert, wird (durch Erhöhung eines Schwellwerts) verhindert, dass bereits geringe Erhöhungen der Leistungsanforderung, die anderweitig erfüllt werden können (Einstellen der Elektromotorleistung, Verändern der Füllung), zur Umschaltung führen. Die Umschaltung bleibt so der vorausgesagten Situation vorbehalten und steht für die vorausgesagte und tatsächlich auftretende Erhöhung der Leistungsanforderung zur Verfügung.
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Es ist vorgesehen, dass eine vorausliegenden, zu erwartenden Erhöhung einer Leistungsanforderung des Hybridantriebs ermittelt wird. Hierzu wird eine dem Fahrzeug vorausliegenden Verkehrs- und/oder Straßensituation erfasst. Anhand dieser Daten wird die zu erwartenden Erhöhung der Leistungsanforderung ermittelt, insbesondere im Sinne einer Schätzung bzw. Prognose des Verhaltens des Fahrers des Fahrzeugs. Da die Verkehrs- und/oder Straßensituation z.T. zwingende Auswirkungen auf das Verhalten des Fahrers hat (Stopp bei Stau, Geschwindigkeitserhöhung nach Auffahrt auf Autobahn), lässt sich die vorausliegende Situation auf die zu erwartende Erhöhung der Leistungssteigerung abbilden.
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Dann (und nur dann), wenn die Erhöhung der Leistungsanforderung über einem Schwellwert liegt, wird mindestens ein Zylinder des Verbrennungsmotors zugeschaltet. Alternativ zu oder in Kombination mit diesem Zuschalten kann in diesem Fall ein Ventilhub des Verbrennungsmotors vergrößert werden. Insbesondere der Ventilhub des Einlassventils wird vergrößert. Diese Maßnahmen haben eine Erhöhung der Leistung des Verbrennungsmotors zur Folge, die eine höhere Anstiegsrate ("Dynamik") aufweist, als andere Maßnahmen zur Leistungserhöhung (etwa Erhöhen der Kraftstoffmenge, Erhöhen des Ladedrucks des Verbrennungsmotors und/oder Verändern der Einlass- und/oder Gaswechsel-Zeitsteuerung des Verbrennungsmotors).
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Durch den Schwellwert werden daher Maßnahmen zur Leistungserhöhung mit höherer Dynamik für die zu erwartende Erhöhung vorbehalten, während Maßnahmen zur Leistungserhöhung mit im Vergleich hierzu geringerer Dynamik Leistungsanforderungsänderungen umsetzen, die vor (oder außerhalb) der zu erwartenden Erhöhung auftreten.
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Im Weiteren werden die genannten Schritte des Verfahrens näher beleuchtet und es werden weitere Ausführungsformen und Merkmale des Verfahrens genannt.
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Bei dem Schritt des Erfassens der Verkehrs- und/oder Straßensituation ergibt sich die Verkehrssituation insbesondere aus der Präsenz (Dichte) und dem Verhalten (Geschwindigkeitsverlauf, etwa Abbremsen, Zuschalten eines Allradantriebs) der Verkehrsteilnehmer, die sich im gleichen Gebiet wie das Fahrzeug befinden, insbesondere auf der gleichen Verkehrsverbindung. Insbesondere die vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer auf einer vorausliegenden, vorbestimmten Distanz (d.h. auf den nächsten x Kilometern) bestimmen die Verkehrssituation. Die Straßensituation ergibt sich aus dauerhaften Eigenschaften (Steigung, Kurvenradius), witterungsbedingten Eigenschaften (Reibbeiwert des Straßenbelags) oder temporär veränderlichen Eigenschaften (Baustelle, verkürzte Einfahrtspur) der Strecke. Die Verkehrssituation wird üblicherweise mit einer geringeren Signifikanz ermittelt als die Straßensituation. Die dauerhafte Straßensituation wird üblicherweise mit einer höheren Signifikanz ermittelt als die anderen Straßensituationen.
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Die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung wird anhand der zu erwartenden Beschleunigung bzw. allgemein anhand des zu erwartenden Geschwindigkeitsverlaufs ermittelt. Die Verkehrs- und/oder Straßensituation hat unmittelbaren Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrers d.h. auf die gewünschte Geschwindigkeit des Fahrzeugs, so dass sich eine direkte Verknüpfung ergibt. Durch die Verwendung eines Schwellwerts wird zudem eine derartige Anpassung durch Zuschalten eines Zylinders und/oder erhöhen des Ventilhubs gezielt durchgeführt und bei geringen zu erwartenden Erhöhungen nicht durchgeführt. Daher folgt der Betrieb des Hybridantriebs zwar den Leistungsanforderungen; jedoch wird die Anpassung, welche eine (im Vergleich zur Erhöhung der Kraftstoffmenge) dynamischere Erhöhung der Leistung zur Folge hat, nicht durchgeführt.
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Falls die Erhöhung der Leistungsanforderung nicht über dem Schwellwert liegt, wird die Leistungsanforderung des Hybridantriebs umgesetzt durch die konventionellen Mechanismen der Leistungserhöhung, zu denen das Zuschalten des Zylinders bzw. das Vergrößern des Ventilhubs nicht gehört. Die konventionellen Mechanismen weisen ein trägeres Ansprechverhalten als das genannte Zuschalten eines Zylinders bzw. erhöhen des Ventilhubs auf. Als konventionelle Mechanismen sind zu nennen: Betreiben der elektrischen Maschine mit einer höheren Leistung und Betreiben des Verbrennungsmotors mit einer höheren Leistung mittels Erhöhen der Kraftstoffmenge, Erhöhen des Ladedrucks des Verbrennungsmotors und/oder Verändern der Einlass- und/oder Gaswechsel-Zeitsteuerung des Verbrennungsmotors, wobei diese in Kombination miteinander oder alternativ ausgeführt werden können.
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Der Schwellwert kann wie folgt gebildet werden. Dann, wenn die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung hinsichtlich Dynamik und/oder Erhöhungsbetrag unter einer vorgegebenen Signifikanzschwelle liegt oder wenn keine Erhöhung ermittelt wurde kann ein Grundschwellwert eingestellt werden. Dieser Schwellwert entspricht einem Wert, der die maximal erreichbare Leistung des Verbrennungsmotors bei unveränderter Zylinderzahl und unverändertem Ventilhub wiedergibt, zuzüglich einer Leistung des Elektromotors entsprechend der üblichen Betriebsstrategie des Hybridsystems, die im allgemeinen auf eine Optimierung des Kraftstoffverbrauches zielt. Alternativ gibt der Wert die maximale Antriebs-Nennleistung der elektrischen Maschine wieder.
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Der Grundschwellwert gibt somit an, welche Leistung mit den genannten konventionellen Mechanismen maximal erreichbar ist, ohne von der üblichen Betriebsstrategie des Hybridsystems abzuweichen. Der Schwellwert kann gegenüber diesem Wert auch um einen vorbestimmten Betrag reduziert sein.
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Liegt die tatsächliche Leistungsanforderung unter diesem Wert, so wird über die konventionellen Mechanismen die tatsächliche Leistungsanforderung umgesetzt. Sind höhere Leistungen erforderlich, so wird ein Zylinder zugeschaltet und/oder es wird der Ventilhub erhöht, um die tatsächliche Leistungsanforderung umzusetzen.
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Ausgehend von diesem Grundschwellwert wird abhängig von der vorausliegenden Verkehrs- und/oder Straßensituation bzw. abhängig von der vorausliegenden, zu erwartenden Erhöhung der Grundschwellwert angepasst bzw. erhöht. Der Schwellwert kann um einen Betrag erhöht werden, welcher einer erhöhten Leistung des Elektromotors gegenüber der üblichen Betriebsstrategie entspricht, so dass der Elektromotor den Verbrennungsmotor bei der Darstellung der geforderten Leistung unterstützt. Dieser Betriebszustand bedeutet i.a. gegenüber der üblichen Betriebsstrategie des Hybridsystems einen vorübergehend erhöhten Kraftstoffverbrauch, welcher jedoch mit Hinblick auf die hierdurch erhaltene Dynamikreserve in Kauf genommen wird. Die erhöhte Leistung des Elektromotors kann hierbei der maximal möglichen Leistung des Elektromotors entsprechen oder gegenüber dieser um einen vorbestimmten Betrag reduziert sein. Ferner kann der Schwellwert um ein Inkrement erhöht werden, das der zu erwartenden Erhöhung entspricht. Das Inkrement gibt die erfasste, vorausliegende Straßen- und/oder Verkehrssituation wieder und insbesondere deren Änderung (in Hinblick auf die Fahrzeuggeschwindigkeit) gegenüber einer aktuellen Straßenund/oder Verkehrssituation an der aktuellen Position des Fahrzeugs. Wird daher eine vorausliegende, erhöhte maximal zulässige Geschwindigkeit erfasst (etwa durch ein Verkehrsschild) oder eine Auffahrt auf eine Autobahn, so wird der Schwellwert erhöht, um zu vermeiden, dass bei geringeren Leistungsanforderungserhöhungen bis zum Erreichen der vorausliegenden Verkehrs- und/oder Straßensituation bereits die Zylinderzahl erhöht wird (bzw. der Ventilhub vergrößert wird).
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Der Schwellwert wird insbesondere dann erhöht, wenn die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung hinsichtlich Dynamik und/oder Erhöhungsbetrag nicht unter einer vorgegebenen Signifikanzschwelle liegt. Wird die Signifikanzschwelle unterschritten, dann wird der Schwellwert (ausgehend vom Grundschwellwert) nicht erhöht und zumindest nur um einen Teil der vorangehend genannten Erhöhung. Die Signifikanzschwelle verhindert, dass bei einer ermittelten, zu erwartenden Erhöhung der Leistungsanforderung, die von Ihrem Wert her eine Schwellwerterhöhung erfordern würde, der Schwellwert (um den vorangehend genannten Wert) erhöht wird, wenn dieser Erhöhung nur eine geringe Wahrscheinlichkeit des Eintritts (d.h. geringe Signifikanz) zugeordnet wird. Etwa bei unsicherer (d.h. mit geringer Signifikanz erhobenen) Erfassung der Verkehrs- und/oder Straßensituation (bei mehrdeutigen Sensordaten etwa) wird daher der Schwellwert nicht erhöht oder nicht vollständig um das betreffende Inkrement oder nicht vollständig auf den erhöhten Wert.
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Ein Unsicherheitsfaktor ist der (zeitliche oder örtliche Abstand) zu dem Ort, für den die vorausliegende Verkehrs- und/oder Straßensituation erfasst wird. Zum einen können durch die Distanz die betreffenden Daten, die zur Erfassung dienen, mit Fehler behaftet sein. Zum anderen kann mit zunehmender Distanz eine Änderung der Situation eintreten, bis das Fahrzeug den betreffenden Ort erreicht. Daher kann der zeitliche oder örtliche Abstand Einfluss auf die Signifikanz haben, so dass bei weit entfernten Situationen die Signifikanzschwelle nicht überschritten wird. Daneben kann das Anheben des Schwellwertes aufgrund eines weit vorausliegenden Ereignisses zu hohem zusätzlichen Kraftstoffverbrauch führen, da hierdurch das Hybridsystem längere Zeit in einem nicht verbrauchsoptimalen Arbeitspunkt betrieben wird. Es kann daher vorgesehen sein, dass die Erhöhung des Schwellwerts oder der Schwellwert selbst umso mehr reduziert wird, je größer die zeitliche oder örtliche Distanz der zu erwartenden Erhöhung ist. Bei einer größeren Distanz wird die Erhöhung oder der Schwellwert selbst stärker reduziert als bei einer geringeren Distanz. Je mehr sich die Distanz verringert, desto mehr wird der Schwellwert angehoben, so dass kurz vor Erreichen der Situation eine Zylinderzuschaltung stärker unterdrückt wird als bei großer Entfernung zum Ort, für den die Situation erfasst wird. Diese Abhängigkeit kann insbesondere durch eine monoton fallende Funktion des Schwellwertes in Abhängigkeit der Distanz ausgebildet sein. Die Funktion kann bei geringen Distanzen konstant sein und bei Distanzen über einer Mindestdistanz fallen sein.
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Zu der zu erwartenden Erhöhung kann eine Signifikanz ermittelt werden, mit der die Erhöhung eintritt. Diese kann von der Distanz, von einem (Sensor-)Fehleranteil oder von anderen Aspekten abhängen, die die Eintrittswahrscheinlichkeit oder einen Fehler bei der Erfassung der Verkehrs- und/oder Straßensituation wiedergeben. Die Erhöhung des Schwellwerts oder der Schwellwert selbst wird umso mehr reduziert, je kleiner diese Signifikanz ist. Wie bereits bemerkt gibt die Signifikanz an, wie wahrscheinlich die zu erwartende Erhöhung ist bzw. wie stark der Fehler bei dieser Ermittlung ist. Je höher die Eintrittswahrscheinlichkeit für die Verkehrs- und/oder Straßensituation ist bzw. je geringer der Fehler bei dieser Erfassung ist, desto größer ist die Signifikanz.
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Die Signifikanz kann bei der Erfassung einer Verkehrssituation geringer sein als bei der Erfassung einer Straßensituation. Die Signifikanz steigt mit der Anzahl der (inhaltlich übereinstimmenden) Informationsquellen, die die Basis für das Ermitteln der zu erwartenden Erhöhung bilden.
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Im Weiteren sind beispielhaft Informationsquellen genannt. Die Verkehrs- und/oder Straßensituation kann erfasst werden durch Erfassen eines Abschnitts zu einem vorausfahrenden Fahrzeugteilnehmer. Der Abschnitt kann mittels Radar, LIDAR, mittels Ultraschall oder auch mittels Bilderfassung durch ein Kamerasystem, insbesondere durch ein Stereo-Kamerasystems erfasst werden. Ferner kann der Abstand erfasst werden, durch Erfassung eines Abstandssignals, eines Abstandsregelautomaten, einer Kollisionswarnvorrichtung und/oder eines anderen Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs. Dadurch kann der Abstand erfasst werden durch zusätzliche Verwendung eines Abstandsignals zum verfahrensgemäßen Erfassen des Abstands neben der eigentlichen Funktion innerhalb des Abstandsregeltempomaten, der Kollisionswarnrichtung oder anderer Fahrassistenzsysteme. Anstatt oder in Kombination mit dem Abstand kann auch eine Relativgeschwindigkeit zu einem vorausfahrenden Fahrzeugteilnehmer mittels dieser Herangehensweisen erfasst werden. Je mehr sich der Abstand vergrößert, bzw. je größer die Relativgeschwindigkeit ist, desto größer ist die vorausliegende zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung.
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Ferner kann eine Erhöhung einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit in der vorausliegenden Strecke erfasst werden. Diese kann erfasst werden mittels einer Navigationsvorrichtung, in der neben Kartendaten auch Geschwindigkeitsbegrenzungen bezogen auf Streckenabschnitte abgespeichert sind. Alternativ oder in Kombination hierzu kann eine zulässige Höchstgeschwindigkeit durch eine optische Bilderfassungsvorrichtung erfasst werden, die insbesondere eine Kamera und ein nachgeschaltetes Bildverarbeitungsgerät umfasst. Je größer die Differenz zwischen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der erfassten, erhöhten zulässigen Höchstgeschwindigkeit, desto größer ist die vorausliegende zu erwartende Erhöhung. Die optische Bilderfassungsvorrichtung kann hierbei Verkehrsschilder erfassen, die unmittelbar die Höchstgeschwindigkeit angeben oder kann andere Verkehrsschilder erfassen, welche mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit verknüpft sind. Die zulässige Höchstgeschwindigkeit ist insbesondere die straßenverkehrsrechtlich zulässige Höchstgeschwindigkeit.
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Ferner kann eine dem Fahrzeug vorausliegende Auflösung eines Verkehrsstaus erfasst werden. Dies entspricht der Erfassung einer Erhöhung der mittleren Verkehrsgeschwindigkeit in einem vorausliegenden Streckenabschnitt. Dies kann erfasst werden mittels eines Verkehrsdatendienst- oder Car-to-X-Empfangsgeräts (insbesondere ein Car-to-Car-Empfangsgerät oder ein Car-to-Infrastruktur-Empfangsgeräts). Insbesondere bei dem Empfang aktualisierter Verkehrsdaten, die auf eine Verkürzung oder eine Auflösung eines vorausliegenden Staus (bzw. Abschnitts mit erhöhter Verkehrsdichte) hindeuten, kann verfahrensgemäß eine zu erwartende Erhöhung einer Leistungsanforderung ermittelt werden. Je größer die Differenz zwischen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer zu erwartenden höheren Geschwindigkeit aufgrund der Stauauflösung, desto größer ist die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung.
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Ferner kann eine vorausliegende Kreuzung oder eine Einfahrt oder ein Beginn eines geraden Streckenabschnitts erfasst werden. Dies kann insbesondere mittels einer Navigationsvorrichtung erfasst werden. Da nach dem Passieren einer Kreuzung, einer Einfahrt oder zu Beginn eines geraden Streckenabschnitts üblicherweise die Geschwindigkeit erhöht wird und somit auch die Leistungsanforderung, kann anhand dieser Daten eine zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung ermittelt werden. Abhängig von dem Streckenmerkmal (Kreuzung, Einfahrt oder Beginn eines geraden Streckenabschnitts) können Werte vorgesehen sein, die eine zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung wiedergeben. Ferner können Werte angegeben sein, die einen Geschwindigkeitserhöhungsbetrag beim Passieren einer Kreuzung einer Einfahrt oder zu Beginn eines geraden Streckenabschnitts wiedergeben. Ferner kann vorgesehen sein, dass die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung umso größer ist, je kleiner ein Kurvenradius vor Beginn des geraden Streckenabschnitts ist.
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Schließlich kann ein anstehender Überholvorgang erfasst werden. Der Überholvorgang kann anhand eines Aktivierungssignals eines Fahrtrichtungsanzeigers erfasst werden oder durch Erfassen eines Spurwechsels mittels eines Fahrerassistenzsystems, das eingerichtet ist, Spurwechsel zu erfassen. Je größer die Differenz zwischen einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu Beginn oder vor dem Überholvorgang und der zulässigen Höchstgeschwindigkeit auf dem aktuellen Streckenabschnitt ist, desto größer ist die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung. Wie bereits bemerkt, können die vorangehend genannten Möglichkeiten der Erfassung der vorausliegenden Verkehrs- und/oder Straßensituation auch kombiniert werden.
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Im Weiteren sind zusätzliche Aspekte der hier beschriebenen Vorgehensweise angegeben.
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Der Elektromotor (allgemein: die elektrische Maschine) gleicht die Differenz zwischen der Leistung, die der Verbrennungsmotor leistet, und der aktuellen Leistungsanforderung aus. Dieser Ausgleich kann positiv sein, d.h. die Leistung des Elektromotors füllt eine Lücke zwischen der Leistung des Verbrennungsmotors und der angeforderten Leistung, oder kann negativ sein, d.h. die Leistung des Verbrennungsmotors ist größer als die aktuell angeforderte Leistung, so dass der Elektromotor Leistung aufnimmt und als elektrische Leistung zum Laden einem elektrischen Energiespeicher (etwa einer Batterie bzw. Traktionsbatterie) zuführt. Die letztgenannte Möglichkeit erlaubt es, den Verbrennungsmotor in einem hocheffizienten Bereich zu betreiben, während die elektrische Maschine als Generator arbeitet und die (gegenüber der aktuellen Leistungsanforderung) überschüssige Leistung aufnimmt. Ein negativer Ausgleich kann bei überschrittenem Schwellwert als auch bei nicht überschrittenem Schwellwert ausgeführt werden (wobei dies auch für den positiven Ausgleich gilt).
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Tritt die vorausgesagte Erhöhung ein, d.h. wird die Leistungsanforderung tatsächlich so erhöht, wie es anfänglich ermittelt wurde, so wird diese umgesetzt, falls notwendig durch Zuschalten eines Zylinders oder Vergrößern des Ventilhubs. Tritt die vorausgesagte Erhöhung nicht oder nicht in dem vorausgesagten Maße ein (wodurch der Schwellwert nicht überschritten wird), so kann von einer Anpassung (d.h. Zuschalten eines Zylinders oder Vergrößern des Ventilhubs) abgesehen werden. Ist die eintretende Erhöhung geringer als die vorausgesagte Erhöhung, und wird insbesondere der Schwellwert nicht erreicht, wird der Verbrennungsmotor nicht angepasst.
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Bei der Erfassung der vorausliegenden Verkehrs- und/oder Straßensituation kann etwa auf einen Verkehrsdienst zurückgegriffen werden, sowie auf Daten, die von vorausfahrenden Fahrzeugen abgegeben werden. Zudem kann auf Daten zurückgegriffen werden, die die Straßensituation wiedergeben und beispielsweise Baustellen oder auch Witterungsbedingungen wiedergeben, die einen Einfluss auf die Fahrgeschwindigkeit haben. Neben derartigen Diensten oder Informationsquellen außerhalb des Fahrzeugs können auch Sensoren des Fahrzeugs selbst verwendet werden, etwa Daten von Fahrerassistenzsystemen wie ein Bremsabstandhalteautomat, ein Bremsassistent oder eine Antischlupfregelung, deren Betriebsparameter bzw. Signale Rückschlüsse auf die vorausliegende Fahrstrecke zulassen, insbesondere auf die Geschwindigkeit an dieser Stelle.
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Vor allem sind als Informationsquelle zur Erfassung der Verkehrs- und Straßensituation Assistenzsysteme geeignet, die Verkehrsregelungen erfassen können, beispielsweise Kamerasysteme, wobei auch Navigationssysteme herangezogen werden können, anhand deren Kartendaten erfasst werden kann, dass ein Fahrstreckenabschnitt vorausliegt, bei dem die Fahrgeschwindigkeit höher sein wird, als auf einer aktuellen Strecke. Insbesondere kann erfasst werden, wenn auf eine Autobahn aufgefahren wird, wobei davon auszugehen ist, dass nach dem Auffahren auf die Autobahn eine höhere Geschwindigkeit gewünscht ist. Es wird daher erfasst, ob eine höhere Geschwindigkeit vorausliegt, insbesondere ob eine höhere Leistung vom Hybridantrieb auf der vorausliegenden Strecke wahrscheinlich ist.
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Der Schwellwert wird verringert, insbesondere auf den Grundschwellwert, wenn ein Zeitpunkt und/oder ein Streckenpunkt, für den die Erhöhung ermittelt wurde, oder eine vorgegebene Zeitdauer ab dem Ermitteln der zu erwartenden Erhöhung, vorübergeht, ohne dass die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung zumindest zu einem vorbestimmten Anteil auftritt. Hierbei nimmt insbesondere der Schwellwert ab dem Zeitpunkt oder dem Streckenpunkt stetig ab. Wenn daher die Prognose nicht eintritt, so ist auch nicht notwendigerweise mit einer temporären Erhöhung sondern mit einer dauerhaften Erhöhung der Leistungsanforderung zu rechnen. In diesem Fall wird der Schwellwert verringert, um eine Anpassung des Verbrennungsmotors zunehmend wahrscheinlicher zu machen.
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Ferner kann der Schwellwert temporär (beginnend mit dem Anpassen des Verbrennungsmotors) verringert werden, wenn die Schritte des Zuschaltens oder des Vergrößern des Zylinderhubs ausgeführt werden, um ein Hystereseverhalten für die Änderung des Betriebs des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von der (prognostizierten) Leistungsanforderung zu erreichen.
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Allgemein kann die Erhöhung der Leistungsanforderung als Erhöhung der Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges betrachtet werden, wobei die zu erwartende Erhöhung der Leistungsanforderung auch als zu erwartender Beschleunigungsvorgang interpretiert werden kann.
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Es kann eine Verknüpfung zwischen Verkehrs- und/oder Straßensituation einerseits und zu erwartender Erhöhung andererseits vorgesehen sein, insbesondere zur Ermittlung der zu erwartenden Erhöhung. Die Verknüpfung kann als Näherungsgleichung oder als Look-Up-Tabelle (etwa innerhalb einer Lerneinheit) hinterlegt sein und bildet die Verkehrs- und/oder Straßensituation auf die zu erwartende Leistungsanforderung bzw. auf deren Erhöhung ab. Die Verknüpfung kann auch selbstlernend sein, so dass die Verkehrs- und/oder Straßensituation sowie die zugehörige Erhöhung während der Fahrt gemessen und im Sinne einer Historie gespeichert werden kann, welche bei zukünftigen Schritten des Ermittelns herangezogen wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erfasste Verkehrs- und/oder Straßensituation und die tatsächlich folgende Erhöhung der Leistungsanforderung an eine Lerneinheit übertragen wird. Die tatsächlich folgende Erhöhung der Leistungsanforderung wird erfasst anhand der an der Benutzerschnittstelle (bspw. Fahrpedal) eingegebenen Fahrsignale. Ferner kann die tatsächlich folgende Erhöhung der Leistungsanforderung erfasst werden durch Erfassen eines Steuersignals, dass das eine Antriebskomponente des Hybridantriebs oder den gesamten Hybridantrieb ansteuert.
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Die Lerneinheit erstellt Zusammenhänge bzw. Verknüpfungen zwischen den erfassten Verkehrs- und/oder Straßensituationen und der tatsächlich folgenden Erhöhung. Diese Zusammenhänge können beispielsweise in Form einer Datenbank wiedergegeben sein, bei der Werte zweier Datenreihen gegenübergestellt sind, wobei die zwei Datenreihen der erfassten Verkehrs- und/oder Straßensituation und der tatsächlich folgenden Erhöhung entsprechen. Ferner können die Zusammenhänge erstellt werden durch Erhöhen oder Verringern von Gewichtungen, die erfasste Verkehrs- und/oder Straßensituationen auf folgende Erhöhungen abbilden, beispielsweise im Rahmen eines neuronalen Netzwerkes. Dadurch kann die Lerneinheit aus vergangenen Situationen bzw. Leistungsanforderungen lernen. Hierbei entspricht das Erstellen der Zusammenhänge dem Lernvorgang. Vorzugsweise werden die gelernten Zusammenhänge auf aktuelle Verkehrs- und/oder Straßensituationen übertragen, um daraus eine aktuelle zu erwartende Erhöhung zu ermitteln. Daher wird eine aktuell vorausliegende Verkehrs- und/oder Straßensituation erfasst, wobei durch Anwenden der erstellten Zusammenhänge (d. h. durch Berücksichtigen bereits vergangener Situationen bzw. Erhöhungen) auf die aktuell vorausliegende Verkehrs- und/oder Straßensituation die aktuelle, zu erwartende Erhöhung ermittelt wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt einen beispielhaften Geschwindigkeitsverlauf zur Erläuterung einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Die 1 zeigt ein Schaubild, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit v über die Zeit t aufgetragen ist. Dieser Geschwindigkeitsverlauf 10 weist eine erste Erhöhung E1 und eine zweite Erhöhung E2 der Geschwindigkeit auf, wobei diese in diesem Beispiel als Erhöhung einer Leistungsanforderung betrachtet werden kann.
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Zu einem Zeitpunkt t1 wird als vorausliegende Verkehrssituation erfasst, dass eine Höchstgeschwindigkeitsbegrenzung aufgehoben wird oder dass eine maximal zulässige Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h auf 130 km/h erhöht wird (beispielsweise durch optisches Erfassen eines vorausliegenden Verkehrsschilds). Es wird ferner erfasst, dass dies zum Zeitpunkt t5 oder an dem entsprechenden Streckenpunkt stattfindet. Dies wird erfasst durch Betrachtung der Fahrtroute, die von einem Navigationsgerät vorgegeben wird, wobei das Navigationsgerät ferner angibt, an welcher Stelle die Autobahnfahrt beginnt. Die Auffahrt auf eine Autobahn kann ferner auch mittels einer Kamera erfasst werden, wobei beispielsweise ein Kurvenradius, welcher typisch für eine Autobahnauffahrt ist auch von einem Lenksensor erfasst werden kann. Für das Zeitintervall 30, welches mit dem Zeitpunkt t1 beginnt, ist somit der Schwellwert erhöht, da für das Ende des Zeitintervalls die bevorstehende Erhöhung E2 (zwischen t5 und t6) vorausgesagt wurde, und da bis zur Erhöhung zum Zeitpunkt t5 bzw. bis zu deren Ende t6 Anpassungen des Verbrennungsmotors (durch Erhöhen der Anzahl der aktiven Zylinder bzw. Vergrößern des Hubs), welche durch geringfügige (d.h. unter dem Schwellwert liegende) Erhöhungen der Leistungsanforderung erzeugt werden, unterdrückt werden sollen.
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Zum Zeitpunkt t2 tritt eine Erhöhung E1 der Leistungsanforderung auf, die jedoch kleiner ist als der Schwellwert, der zum Zeitpunkt t1 festgelegt wurde. Daher wird weder zu Beginn der Erhöhung der Leistungsanforderung zum Zeitpunkt t2 noch zu deren Ende der Verbrennungsmotor angepasst (durch Erhöhen der Anzahl der aktiven Zylinder bzw. Vergrößern des Ventilhubs). Somit wird die Maximalleistung des Verbrennungsmotors nicht durch Zuschalten von Zylindern oder durch Ventilhubvergrößerung erhöht, sondern die elektrische Maschine trägt die Leistungserhöhung, welche über die Maximalleistung des Verbrennungsmotors hinausgeht. Der Beitrag zur Leistungserhöhung kann auch geschehen durch ein Reduzieren der generatorischen Leistung der elektrischen Maschine, falls sich die elektrische Maschine ursprünglich im Generatormodus befand.
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Falls zum Zeitpunkt t1 jedoch keine zum Zeitpunkt t5 auftretende Erhöhung vorausgesagt worden wäre, so wäre der Schwellwert niedriger, so dass ggf. die zum Zeitpunkt t2, t3 auftretende Erhöhung E1 über einem derartigen, niedrigeren Schwellwert liegen würde und eine Anpassung des Verbrennungsmotors (durch Zuschalten von Zylindern oder durch Ventilhubvergrößerung) zur Folge hätte.
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Die zum Zeitpunkt t2 auftretende Erhöhung E1 entspricht einer Erhöhung der Geschwindigkeit von 50 auf 70 km/h. Als Erhöhung E1 kann daher eine Differenz von 20 km/h betrachtet werden, während der Schwellwert bei 10 km/h ohne Voraussage der späteren Erhöhung E2 betragen kann und der der Schwellwert bei 30 km/h liegen kann, wenn die späteren Erhöhung E2 vorausgesagt wird. Wird daher eine (temporäre) Erhöhung vorausgesagt, dann ist der Schwellwert höher als bei einer fehlenden vorausgesagten Erhöhung. Der Schwellwert kann für das Zeitintervall vom Zeitpunkt der Voraussage t1 bis zum Auftreten der Erhöhung E2 an den Zeitpunkten t5 oder t6 konstant sein.
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Nach dem Erhöhen der Leistungsanforderung gemäß der Erhöhung E2 folgt eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit. Die Erhöhung E2 liegt über dem Schwellwert, so dass zur Erhöhung der Leistung gemäß E2 die Anzahl der aktiven Zylinder erhöht und/oder der Ventilhub vergrößert wurde, um die Erhöhung E2 zumindest teilweise mittels des Verbrennungsmotors zu stützen.
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Daher wird zu dem Zeitpunkt t5, für den die zu erwartende Erhöhung (oberhalb des Schwellwerts) ermittelt wurde, als ein Beispiel ein Zylinder des Verbrennungsmotors zugeschaltet, wobei insbesondere eine Zylinderabschaltung deaktiviert werden kann. Zudem kann zur Unterstützung des Verbrennungsmotors zusätzlich die elektrische Maschine verwendet werden, wobei vorzugsweise die Leistung oder der Leistungsanteil der elektrischen Maschine zum Zeitpunkt t5 verringert wird, da der Verbrennungsmotor einen zunehmenden Leistungsanteil oder eine zunehmende Leistung erzeugt.
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Die Erhöhung der Leistungsanforderung beschränkt sich in dem Beispiel der 1 nicht notwendigerweise auf die Erhöhung der Geschwindigkeit, sondern betrifft insbesondere auch eine zu erwartende Beschleunigung, die insbesondere bei kurzen Beschleunigungsstrecken höher ausfallen kann, als bei langen Beschleunigungsstrecken, auch wenn die Geschwindigkeitserhöhung vergleichbar ist.
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In 1 genannten Fall kann als die Geschwindigkeit auf der Autobahn (ab Zeitpunkt t6) eine Geschwindigkeit angenommen werden, die fahrerspezifisch ist und die beispielsweise durch vorangehende Fahrten auf der Autobahn empirisch ermittelt wird.
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Die 1 zeigt ferner ein alternatives Szenario, wobei ein alternativer Geschwindigkeitsverlauf 10‘ tatsächlich realisiert wurde. In diesem Fall, wenn die tatsächlich eintretende Erhöhung E2‘ unter dem Schwellwert liegt, wird der Verbrennungsmotor nicht angepasst. Jedoch kann ab diesem Zeitpunkt der Schwellwert absinken (d.h. kann mit zunehmendem zeitlichem Abstand zum zurückliegenden Zeitpunkt t5 des Beginns der Erhöhung E2' abnehmen). So kann trotz geringer Erhöhung E2' dennoch der Verbrennungsmotor angepasst werden, da der Schwellwert absinkt und auch die geringe Erhöhung den (absinkenden) Schwellwert erreichen kann, beispielsweise zum Zeitpunkt t7.
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Mit der Erhöhung E2 (oder E2') und der damit zusammenhängenden Anpassung des Verbrennungsmotors (durch Erhöhen der aktiven Zylinderanzahl oder Erhöhen des Zylinderhubs) kann die elektrische Maschine deaktiviert werden (oder kann mit einer verringerten Antriebsleistung betrieben werden).
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Geschwindigkeitsverlauf
- 10‘
- alternativer Geschwindigkeitsverlauf
- 30
- Zeitintervall zwischen Erfassen einer vorausliegenden Verkehrssituation bzw. Straßensituation und Ermitteln einer zu erwartenden Erhöhung und Zeitpunkt, für den die Erhöhung vorausgesagt wurde
- E1
- erste Erhöhung
- E2
- zweite Erhöhung
- E2‘
- alternative zweite Erhöhung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010036148 A1 [0002]
