DE102015005266A1

DE102015005266A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015005266A1
Application number: DE102015005266.7A
Authority: DE
Inventors: Jannis Bernd; Maxi Ulrike Vogel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei welchem in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durch Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas eines Verbrennungsmotors (VM) des Fahrzeugs ein Gehalt an Stickoxiden im Abgas verringert werden kann. Es werden Maßnahmen eingeleitet, wenn eine in einem Tank des Fahrzeugs vorhandene Menge des Reduktionsmittels einen Schwellenwert (G) unterschreitet oder wenn eine Funktionsstörung das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas zumindest einschränkt. Die Maßnahmen werden verschärft, je weiter die Menge des Reduktionsmittels abnimmt oder je länger ein Beheben der Funktionsstörung unterbleibt. Eine bereits eingeleitete Maßnahme wird beibehalten (112), wenn das Fahrzeug in einem elektrischen Fahrbetrieb (E-D) betrieben wird, in welchem das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbunden wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei welchem in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durch Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs ein Gehalt an Stickoxiden im Abgas verringert werden kann. Es werden Maßnahmen eingeleitet, wenn eine in einem Tank des Fahrzeugs vorhandene Menge des Reduktionsmittels einen Schwellenwert unterschreitet. Die Maßnahmen werden zusätzlich oder alternativ auch dann eingeleitet, wenn eine Funktionsstörung das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas zumindest einschränkt. Hierbei werden die Maßnahmen verschärft, je weiter die Menge des Reduktionsmittels abnimmt oder je länger ein Beheben der Funktionsstörung unterbleibt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug.
Ein Fahrzeug, bei welchem an einen Verbrennungsmotor, welcher dem Antreiben des Fahrzeugs dient, eine Abgasreinigungsanlage mit einem so genannten SCR-Katalysator angeschlossen ist, ist aus dem Stand der Technik bekannt. In dem SCR-Katalysator (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion) werden in einer selektiven, katalytischen Reduktionsreaktion im Abgas vorhandene Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt. Um im Abgas den Ammoniak bereitzustellen, wird ein Reduktionsmittel, beispielsweise in Form einer wässrigen Harnstofflösung oder Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) in das Abgas eingebracht. Aus dem Harnstoff wird im heißen Abgas der Ammoniak (NH₃) gebildet. In dem SCR-Katalysator, welcher einer entsprechenden Dosiereinrichtung nachgeschaltet ist, erfolgt dann die Stickoxidreduktion, so dass der Gehalt an Stickoxiden im Abgas verringert wird.
Etwa aus der WO 2013/184749 A1 ist es in diesen Zusammenhang bekannt, ein Warnszenario oder Abschaltszenario zu starten, wenn die Menge an Harnstofflösung abnimmt. Hierbei wird beispielsweise das vom Verbrennungsmotor abgegebene Drehmoment oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors stufenweise verringert, wenn keine Harnstofflösung nachgetankt wird. Es kann auch vorgesehen sein, bei vollkommen leerem Reduktionsmitteltank kein erneutes Starten des Verbrennungsmotors zuzulassen. Durch zunehmend eindringlichere Warnhinweise beziehungsweise Einschränkungen des Fahrbetriebs soll hier der Fahrer dazu bewegt werden, Reduktionsmittel nachzutanken oder eine Funktionsstörung des Abgasnachbehandlungssystems beheben zu lassen.
Zweck eines solchen Warnszenarios oder Abschaltszenarios ist es also, den Fahrzeugbetrieb einzuschränken oder zu verhindern, wenn nicht sichergestellt werden kann, dass die gesetzlichen Abgasgrenzwerte in Bezug auf Stickoxide eingehalten werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Fahrzeug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine bereits eingeleitete Maßnahme beibehalten, wenn das Fahrzeug in einem elektrischen Fahrbetrieb betrieben wird, in welchem das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbunden wird. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es für den Fahrer des Fahrzeugs nicht nachvollziehbar ist, wenn nach Aktivierung eines Warnszenarios oder Abschaltszenarios, in welchem die zunehmend schärferen Maßnahmen ergriffen werden, der Fahrbetrieb eingeschränkt wird, selbst wenn im rein elektrischen Fahrbetrieb keine Überschreitung der Stickoxidgrenzwerte zu befürchten ist.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren kann das Fahrzeug im Hinblick auf die Fahrgeschwindigkeit begrenzt oder gar stillgelegt werden, obwohl ein rein elektrischer Fahrbetrieb möglich wäre. Dies wird vorliegend verhindert. Nach gestartetem Warnszenario, also nach dem Einleiten einer ersten Maßnahme, ist nämlich der elektrische Fahrbetrieb ohne weitere Einschränkungen möglich, da im elektrischen Fahrbetrieb kein Verbrauch des Reduktionsmittels erfolgt. Durch das Beibehalten der bereits eingeleiteten Maßnahme, also durch das Verhindern eines Verschärfens der eingeleiteten Maßnahmen, wird quasi der Status des Warnszenarios eingefroren. Im rein elektrischen Fahrbetrieb werden demgemäß die Maßnahmen nicht verschärft, selbst wenn das Beheben der Funktionsstörung unterbleibt, und auch wenn kein Reduktionsmittel nachgetankt wird. So ist ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs geschaffen.
Die Funktionsstörung, welche das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas einschränkt oder gänzlich verhindert, kann insbesondere eine Fehlfunktion einer Dosiereinrichtung umfassen, aufgrund welcher sich nicht die gewünschte Menge des Reduktionsmittels in das Abgas einbringen lässt. Beispielsweise kann ein Injektor verstopft sein, oder es kann eine Pumpe nicht funktionieren, welche das Reduktionsmittel vom Tank zum Injektor befördert. Derartige Funktionsstörungen können eine Wartung des Abgasnachbehandlungssystems erforderlich machen, welche über ein Betanken des Reduktionsmitteltanks hinaus geht.
In dem elektrischen Fahrbetrieb sorgt ein elektrischer Antriebsmotor für das Antreiben oder Fortbewegen des Fahrzeugs. Das Fahrzeug, welches zusätzlich zum Verbrennungsmotor, welcher insbesondere als Dieselmotor ausgebildet sein kann, den elektrischen Antriebsmotor aufweist, ist also als Hybridfahrzeug ausgebildet.
So lange das Hybridfahrzeug also elektrisch und nicht verbrennungsmotorisch gefahren wird, wird ein Verschärfen der Maßnahmen unterbrochen. Auf diese Weise wird die Mobilität des Fahrzeugs erhalten, wenn das Fahrzeug im elektrischen Fahrbetrieb betrieben wird, also bei verfügbarem elektrischem Antrieb. Dem gegenüber wird der verbrennungsmotorische Betrieb des Fahrzeugs aber entsprechend gesetzlicher Normen eingeschränkt oder gar verhindert, wenn die Menge des Reduktionsmittels weiter abnimmt oder die Funktionsstörung im Hinblick auf das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas nicht behoben wird. Insbesondere kann so ein so genannter „Limp-Home-Mode” („Betriebsmodus des Nach-Hause-Hinkens”) ermöglicht werden, indem der elektrische Fahrbetrieb genutzt wird.
Wenn das Fahrzeug in einem Hybridmodus betrieben wird, in welchem ein elektrischer Antriebsmotor lediglich den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs beim Antreiben desselben unterstützt, führt dies zu verringerten Abgasemissionen des Verbrennungsmotors im Vergleich zum rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb. Entsprechend kann hierbei vorgesehen sein, dass in dem Hybridmodus das Verschärfen der Maßnahmen langsamer erfolgt als im rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb.
Das Verschärfen der Maßnahmen kann ein Verringern einer Länge einer Fahrstrecke umfassen, welche sich im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb zurücklegen lässt. In diesem Fall sieht also das Warnszenario vor, dass eine noch zugelassene (Rest)Fahrstrecke reduziert wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Verschärfen der Maßnahmen ein Verringern einer vom Verbrennungsmotor abgebbaren Leistung umfassen. Auch durch ein solches Reduzieren der Motorleistung kann dem Fahrer des Fahrzeugs klar gemacht werden, dass Reduktionsmittel nachgetankt und/oder die Funktionsstörung behoben werden sollte.
Zusätzlich oder alternativ kann das Verschärfen der Maßnahmen ein Verringern einer Anzahl an zuzulassenden Startvorgängen des Verbrennungsmotors umfassen. Wird dies dem Fahrer kommuniziert, so kann er auch auf diese Weise zielführend dazu veranlasst werden, Reduktionsmittel nachzutanken oder die Funktionsstörung beheben zu lassen. Bei derartigen Verschärfungen der Maßnahmen wird also entsprechend im elektrischen Fahrbetrieb das Herunterzählen einer noch verbleibenden Fahrstrecke (oder Restlaufstrecke) oder von verbleibenden Motorstarts beziehungsweise eine weitere Reduzierung der Motorleistung gestoppt.
Das Verschärfen der Maßnahmen ist insbesondere dann geeignet, den Fahrer dazu zu bewegen, für eine ordnungsgemäß funktionierende Abgasreinigung zu sorgen, wenn den Fahrer jeweils eingeleitete und/oder die nächst schärfere Maßnahme kommuniziert wird, etwa durch Informieren des Fahrers über ein Display oder eine derartige Anzeige.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn dem Fahrer des Fahrzeugs kommuniziert wird, dass durch ein Aktivieren des elektrischen Fahrbetriebs das Beibehalten der bereits eingeleiteten Maßnahme bewirkbar ist. So lässt sich ein unerwünschtes Verschärfen der Maßnahmen verhindern, indem der Fahrer dazu motiviert wird, den elektrischen Fahrbetrieb zu aktivieren. Ein solches Umschalten auf rein elektrische Fahrt kann beispielsweise mittels eines Hardkeys, also mittels eines Bedienelements etwa in Form eines Schalters, vorgenommen werden, den der Fahrer betätigt.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass insbesondere nach Ablauf einer bestimmten Entprellzeit oder Entprellstrecke automatisch der elektrische Fahrbetrieb eingestellt wird, nachdem das Warnszenario oder Abschaltszenario aktiviert wurde.
Dem Fahrer kann insbesondere bereits beim Einleiten einer ersten, weiter zu verschärfenden Maßnahme kommuniziert werden, dass er durch das Aktivieren des elektrischen Fahrbetriebs bewirken kann, dass die bereits eingeleitete Maßnahme beibehalten und eben nicht weiter verschärft wird. So kann bereits sehr frühzeitig dafür gesorgt werden, dass die Maßnahmen nicht weiter verschärft werden.
Bevorzugt wird ein Aktivieren des elektrischen Fahrbetriebs dann zugelassen, wenn eine Menge an elektrischer Energie zum Versorgen eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. So kann verhindert werden, dass ein unerwünschtes Tiefentladen eines elektrischen Energiespeichers wie etwa einer Batterie des Fahrzeugs erfolgt, welche die elektrische Energie bereitstellt.
Wenn ein rein elektrisches Fahren nicht mehr möglich ist, kann der Fahrbetrieb vollständig untersagt werden. Alternativ kann ein „Limp-Home-Mode” aktiviert werden, in welchem insbesondere mit einem im Hinblick auf das Drehmoment und/oder die Drehzahl eingeschränkten Betrieb des Verbrennungsmotors das Erreichen einer Werkstatt oder einer Tankstelle ermöglicht ist, an welcher Reduktionsmittel in den Tank nachgefüllt werden kann.
Auch hierbei kann dem Fahrer über eine geeignete Benutzerschnittstelle, beispielsweise eine Anzeige und/oder über eine Sprachausgabe, kommuniziert werden, dass kein elektrischer Fahrbetrieb mehr möglich ist und hierauf etwa durch Aufsuchen der Werkstatt oder durch Nachfüllen von Reduktionsmittel in den Tank reagiert werden kann oder sollte.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn dem Fahrer des Fahrzeugs kommuniziert wird, dass durch ein Aktivieren eines vorbestimmten Betriebszustands des Fahrzeugs im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eine Menge an elektrischer Energie vergrößert werden kann, welche dem Versorgen des elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs dient. Es kann also der Fahrer darauf hingewiesen werden, dass sich (insbesondere bei für den elektrischen Fahrbetrieb nicht ausreichender Menge an elektrischer Energie) die Menge an elektrischer Energie gezielt erhöhen lässt, um anschließend dennoch den elektrischen Fahrbetrieb zu aktivieren. In diesem vorbestimmten Betriebszustand ist ein verstärktes Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Fahrzeugs ermöglicht.
Das Aktivieren des vorbestimmten Betriebszustands des Fahrzeugs kann ein größtmögliches Rekuperieren von elektrischer Energie beim Abbremsen des Fahrzeugs umfassen. Hierbei wird also eine maximale Generatorwirkung bei Bremsvorgängen genutzt, um den elektrischen Energiespeicher, etwa eine Batterie des Fahrzeugs, aufzuladen.
Zusätzlich oder alternativ kann das Aktivieren des vorbestimmten Betriebszustands des Fahrzeugs ein Versorgen von elektrischen Verbrauchern umfassen, welche von dem elektrischen Antriebsmotor verschieden sind, wobei die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie versorgt werden, welche durch Antreiben eines Generators mittels des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Mit anderen Worten wird ein so genanntes „Segeln” deaktiviert, bei welchem der Verbrennungsmotor abgeschaltet bleibt und die elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie betrieben werden. Durch das Unterbinden dieses „Segelns” lässt sich die zum Versorgen des elektrischen Antriebsmotors zur Verfügung stehende Menge an elektrischer Energie vergrößern.
Das Aktivieren des vorbestimmten Betriebszustands des Fahrzeugs kann auch ein Unterbinden eines vom elektrischen Antriebsmotor bewirkten Unterstützens einer Beschleunigung des Fahrzeugs umfassen. Wird nämlich, insbesondere beim starken Beschleunigen, auf eine Antriebsunterstützung durch den elektrischen Antriebsmotor verzichtet, so steht mehr Energie für den elektrischen Fahrbetrieb zur Verfügung.
Bevorzugt wird dem Fahrer des Fahrzeugs kommuniziert, dass durch das Aktivieren des vorbestimmten Betriebszustands des Fahrzeugs eine Dauer des Fahrbetriebs des Fahrzeugs und/oder eine mit dem Fahrzeug zurücklegbare Fahrstrecke vergrößert werden kann. So kann der Fahrer dazu motiviert werden, den vorbestimmten Betriebszustand tatsächlich zu aktivieren.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn infolge des Aktivierens des vorbestimmten Betriebszustands des Fahrzeugs das Betreiben des Fahrzeugs in dem elektrischen Fahrbetrieb unterbunden wird. Dann sorgt nämlich der elektrische Fahrbetrieb nicht für ein Verringern der Menge an elektrischer Energie, welche zum Versorgen des elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs zur Verfügung steht. Dadurch kann im anschließenden, rein elektrischen Fahrbetrieb eine besonders große Betriebsverlängerung beziehungsweise eine besonders große Reichweite realisiert werden.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die bereits eingeleitete Maßnahme aufgehoben wird, sobald die Menge des Reduktionsmittels den Schwellenwert erreicht oder überschreitet. Zusätzlich oder alternativ kann die bereits eingeleitete Maßnahme aufgehoben werden, wenn die Funktionsstörung behoben wird. Mit anderen Worten kann das Warnszenario oder Abschaltszenario zurückgesetzt werden. Insbesondere können alle aktiven Restriktionen auf Anfangswerte zurückgesetzt werden. Dadurch wird der Fahrkomfort nicht unnötig eingeschränkt.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durch Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs ein Gehalt an Stickoxiden im Abgas verringerbar. Das Fahrzeug umfasst eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Maßnahmen einzuleiten, wenn eine in einem Tank des Fahrzeugs vorhandene Menge des Reduktionsmittels einen Schwellenwert unterschreitet. Die Steuerungseinrichtung leitet die Maßnahmen auch dann ein, wenn eine Funktionsstörung das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas zumindest einschränkt. Die Steuerungseinrichtung ist des Weiteren dazu ausgebildet, die Maßnahmen zu verschärfen, je weiter die Menge des Reduktionsmittels abnimmt oder je länger ein Beheben der Funktionsstörung unterbleibt. Hierbei bewirkt die Steuerungseinrichtung ein Beibehalten einer bereits eingeleiteten Maßnahme, wenn das Fahrzeug in einem elektrischen Fahrbetrieb betrieben wird, in welchem das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbunden ist. So ist ein verbessertes Fahrzeug geschaffen, bei welchem nach gestartetem Warnszenario der elektrische Fahrbetrieb ohne weitere Einschränkungen zugelassen wird.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Fahrzeug und umgekehrt.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein Ablaufdiagramm, welches ein Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug veranschaulicht, bei welchem im rein elektrischen Fahrbetrieb Maßnahmen innerhalb eines zuvor gestarteten Warnszenarios nicht weiter verschärft werden, welches den Fahrer veranlassen soll, eine wässrige Harnstofflösung nachzutanken; und
2 ein Zustandsdiagramm, in welchem mögliche Betriebszustände des Hybridfahrzeugs dargestellt sind, wobei Übergänge zwischen den einzelnen Betriebszuständen durch Pfeile veranschaulicht sind.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs beschrieben, welches als Hybridfahrzeug ausgebildet ist. Das Hybridfahrzeug weist einen dem Antrieb dienenden Elektromotor EM und einem den Antrieb dienenden Verbrennungsmotor VM auf. An den Verbrennungsmotor VM ist eine Abgasreinigungsanlage mit einem SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Stickoxidreduktion angeschlossen. Dem Abgas wird zur Stickoxidreduktion eine wässrige Harnstofflösung zugegeben. Die in einem Tank gespeicherte Menge an wässriger Harnstofflösung (oder Harnstoff-Wasser-Lösung, HWL) wird überwacht.
Wenn festgestellt wird, dass ein Schwellenwert G einer vorgegebenen Restmenge der wässrigen Harnstofflösung unterschritten wird, so wird ein dem Fahrer angezeigtes Warnszenario WSZ gestartet. Das Warnszenario WSZ soll den Fahrer veranlassen, Reduktionsmittel nachzutanken. Das Warnszenario WSZ sieht zunehmende Einschränkungen beziehungsweise Begrenzungen des verbrennungsmotorischen Fahrbetriebs vor.
Werden diese Warnungen ignoriert, so ist in einer stärksten Eskalationsstufe des Warnszenarios WSZ typischerweise vorgesehen, dass kein verbrennungsmotorischer Fahrbetrieb mehr möglich ist. Dies kann geschehen, indem ein Motorstart nicht mehr zugelassen wird, oder indem der Betrieb des Verbrennungsmotors VM unterbunden wird. Dadurch wird vermieden, dass das Fahrzeug ohne ordnungsgemäß funktionierende Abgasreinigung betrieben wird.
Das Warnszenario WSZ kann vorsehen, dass eine noch zugelassene Restfahrstrecke oder die Motorleistung reduziert oder eine Anzahl verbleibender Motorstarts stetig heruntergezählt wird. Hierüber kann der Fahrer des Fahrzeugs informiert werden.
Vorliegend wird dem Fahrer jedoch ermöglicht, nach gestartetem Warnszenario WSZ den Fahrzeugbetrieb bis zum Nachtanken der Reduktionsmittellösung ohne weitere Einschränkungen zu verlängern. Hierfür wird der Status des Warnszenarios WSZ quasi eingefroren, wenn das Fahrzeug in einem rein elektrischen Fahrbetrieb E-D betrieben wird, wenn also rein elektrisch gefahren wird und somit kein Verbrauch der Reduktionsmittellösung vorliegt. Das Herunterzählen einer noch verbleibenden Restlaufstrecke oder von verbleibenden Motorstarts beziehungsweise eine weitere Reduzierung der Motorleistung werden somit gestoppt. Der Fahrer wird bevorzugt mittels seiner Display-Anzeige über diese Möglichkeit informiert. Für das Reagieren auf das Unterschreiten des Grenzwerts oder Schwellenwerts G, das Einleiten des Warnszenarios WSZ und auch für das Einfrieren des Status des Warnszenarios WSZ sorgt vorliegend eine Steuerungseinrichtung des Fahrzeugs.
Das Verfahren kann anhand eines in 1 dargestellten Ablaufdiagramms erläutert werden. Das im Ablaufdiagramm gemäß 1 veranschaulichte Verfahren geht von einem Betrieb des Fahrzeugs aus, in welchem der Verbrennungsmotor VM des Fahrzeugs eingeschaltet ist. Dieser verbrennungsmotorische Fahrbetrieb ist in einem Block 100 dargestellt. In einem nachfolgenden Block 101 wird abgefragt, ob der Füllstand des Reduktionsmittels, beispielsweise also der Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) im Tank unter den vorgegebenen Schwellenwert G abgesunken ist. Ist dies der Fall, so wird in einem Block 103 das Warnszenario WSZ gestartet beziehungsweise weitergeführt.
Liegt die in dem Reduktionsmitteltank des Fahrzeugs vorhandene Menge an Reduktionsmittel nicht unterhalb des Schwellenwerts G, so wird in einem Block 102 abgefragt, ob das Warnszenario WSZ läuft oder nicht. Ist dies der Fall, so wird das Warnszenario WSZ in einem Block 104 ausgeschaltet. Dies geschieht, weil davon ausgegangen werden kann, dass die Reduktionsmittellösung nachgetankt wurde. Das Ausschalten im Block 104 bedeutet ein Zurücksetzen aller Restriktionen, also der Anzahl zuzulassender Startvorgänge des Verbrennungsmotors VM, der Verringerung der vom Verbrennungsmotor VM abgebbaren Leistung oder der Verringerung der im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb zurücklegbaren Fahrstrecke auf Anfangswerte.
Ausgehend vom Block 101 gelangt das Verfahren bei laufendem oder ausgeschaltetem Warnszenario WSZ zu einem Block 105, in welchem abgefragt wird, ob ein Fahrbetrieb allein mit dem Elektromotor EM möglich ist, also der elektrische Fahrbetrieb E-D. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Ladezustand einer Batterie, welche elektrische Energie für den Elektromotor EM bereitstellt, einen vorgebbaren unteren Grenzwert überschreitet. Beispielsweise kann dieser Grenzwert so bemessen sein, dass etwa 20% der Nennkapazität der Batterie vorliegen sollten, damit der elektrische Fahrbetrieb E-D zugelassen wird.
Der Fahrer wird hierüber insbesondere über eine entsprechende Anzeige fallbezogen informiert. So wird der Fahrer in einem Block 106 informiert, dass der elektrische Fahrbetrieb E-D möglich ist, oder alternativ in einem Block 107, dass der elektrische Fahrbetrieb E-D nicht möglich ist. In einem Block 108 wird geprüft, ob der Fahrer den elektrischen Fahrbetrieb E-D, welcher auch als E-Drive-Betrieb bezeichnet werden kann, ausgewählt hat. Ist dies (bei überhaupt ermöglichtem elektrischem Fahrbetrieb E-D) der Fall, so wird einem Block 109 der Verbrennungsmotor VM ausgeschaltet und ausschließlich der Elektromotor EM zum Antrieb verwendet.
In einem anschließenden Block 111 wird abgefragt, ob bei elektrischem Fahrbetrieb E-D das Warnszenario WSZ läuft. Ist dies der Fall, so wird in einem Block 112 das Warnszenario WSZ auf dem aktuellen Zustand eingefroren. Es wird also bei fortdauerndem Fahrbetrieb keine weitere Verschärfung bereits eingeleiteter Maßnahmen vorgenommen, da bei rein elektrischem Fahrbetrieb E-D keine Abgasreinigung erforderlich ist. Dadurch kann auch der Füllstand der Reduktionsmittellösung im Tank nicht weiter absinken.
Eine mit dem Verschärfen der bereits eingeleiteten Maßnahmen einhergehende Zunahme der Betriebsrestriktionen des Fahrzeugs erfolgt also nicht. Mit anderen Worten wird die bereits eingeleitete Maßnahme des Warnszenarios WSZ beibehalten, so lange das Fahrzeug in dem elektrischen Fahrbetrieb E-D betrieben wird. Das führt dazu, dass die mit dem Fahrzeug zurücklegbare Fahrstrecke, also die Reichweite, beziehungsweise die erlaubte Betriebsdauer des Fahrzeugs gegenüber dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb erhöht ist.
Vorzugsweise wird der Fahrer über diese Möglichkeit, die Reichweite des Fahrzeugs beziehungsweise die Dauer des Fahrbetriebs zu verlängern, bereits im Block 106 informiert also dann, wenn feststeht, dass das Warnszenario WSZ läuft und der elektrische Fahrbetrieb E-D möglich ist. Die Information des Fahrers erfolgt also bevorzugt dann, wenn ein Einstieg in den Block 106 ausgehend vom Block 103 erfolgt ist.
Unabhängig davon, ob das Warnszenario WSZ ausgeschaltet oder eingefroren ist, wird laufend abgefragt, ob der elektrische Fahrbetrieb E-D noch möglich ist, ob also der Ladezustand der Batterie noch nicht unter den unteren Grenzwert gefallen ist. Diese Abfrage erfolgt in einem Block 113. Des Weiteren wird in einem Block 114 überprüft, ob der Fahrer den rein elektrischen Fahrbetrieb E-D gegebenenfalls nicht länger aufrecht erhalten will, sondern stattdessen verbrennungsmotorisch angetrieben fahren will. Dies geschieht in einem Block 114. Ist der rein elektrische Fahrbetrieb E-D nicht mehr möglich oder nicht mehr erwünscht, so wird in einem Block 115 der Verbrennungsmotor VM wieder eingeschaltet. Entsprechend erfolgt ein Rücksprung zum Beginn des Verfahrensablaufs, gemäß welchem im Block 101 eine erneute Abfrage betreffend den Füllstand im Reduktionsmitteltank vorgenommen wird.
Wird im Block 105 festgestellt, dass kein elektrischer Fahrbetrieb E-D möglich ist, so wird im Block 107 der Fahrer hierüber ebenfalls informiert. Typischerweise ist dies der Fall, wenn der Ladezustand der Batterie unterhalb des unteren Grenzwerts ist. Das Verfahren schreitet daraufhin fort zu einem Block 110, in welchem eine Statusanzeige aktualisiert wird, welche einen vorbestimmten Betriebzustand Ch betrifft.
Der Betriebszustand Ch ist ein solcher, welcher ein verstärktes Aufladen der Batterie ermöglicht. Dies kann beispielsweise durch eine maximale Rekuperation, also eine maximale Generatorwirkung bei Bremsvorgängen des Fahrzeugs erfolgen. Auch kann im Betriebszustand Ch ein sogenanntes „Segeln” des Fahrzeugs deaktiviert werden, also ein Zustand, bei welchem der Verbrennungsmotor VM abgeschaltet bleibt und andere elektrische Verbraucher als der Elektromotor EM mit elektrischer Energie aus der Fahrzeugbatterie betrieben werden. Des Weiteren ist im Betriebszustand Ch bevorzugt vorgesehen, dass bei einem, insbesondere starken, Beschleunigen auf eine Antriebsunterstützung durch den Elektromotor EM verzichtet wird.
Im Block 110 kann der Fahrer über eine Statusanzeige des Weiteren dahingehend informiert werden, dass durch Aktivierung des Betriebszustands Ch eine Reichweitenverlängerung oder eine Verlängerung einer Betriebsdauer des Fahrbetriebs des Fahrzeugs erzielt werden kann. Dies liegt daran, dass der Betriebszustand Ch ein Aufladen der Batterie ermöglicht, so dass anschließend der rein elektrische Fahrbetrieb E-D eingestellt und insbesondere vom Fahrer ausgewählt werden kann.
In einem Block 116 wird abgefragt, ob der Betriebszustand Ch aktiviert wurde. Ist dies der Fall, wird in einem Block 117 abgefragt, ob das Aktivieren des Betriebszustand Ch beendet oder abgewählt wurde. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren zum Block 101 zurück. Ergibt jedoch die Abfrage im Block 117, dass der Betriebszustand Ch abgewählt wurde, so erfolgt in einem Block 119 ein Deaktivieren des Betriebzustands Ch. Auch dann springt das Verfahren zurück zum Block 101.
In analoger Weise kann der Fahrer aktiv den Betriebszustand Ch beeinflussen, wenn in einem Block 118 geprüft wird, ob der Betriebszustand Ch aktiviert oder gewählt ist oder nicht. Ist der Betriebszustand Ch nicht gewählt, so springt das Verfahren zurück zum Block 101. Ergibt hingegen die Abfrage im Block 118, dass der Betriebszustand Ch vom Fahrer gewählt wurde, so wird in einem Block 120 der Betriebszustand Ch aktiviert. Anschließend springt das Verfahren erneut zurück zum Beginn vor dem Block 101.
Das vorstehend beschriebene Betriebsverfahren kann auch anhand eines in 2 dargestellten Zustandsdiagramms erläutert werden. In dem Zustandsdiagramm gemäß 2 sind sechs möglich Zustände I, II, III, IV, V, VI dargestellt, welche je nach Wahl des Fahrers oder aufgrund von Voreinstellungen eingenommen werden können.
Im Zustand I ist zumindest der Verbrennungsmotor VM in Betrieb, das Warnszenario WSZ und der Betriebszustand Ch sind hingegen ausgeschaltet. Im Zustand II läuft im Unterschied zum Zustand I das Warnszenario WSZ. Im Zustand III ist zusätzlich der Betriebszustand Ch aktiv. Der Zustand IV unterscheidet sich vom Zustand I dahingehend, dass im Zustand IV der Betriebszustand Ch aktiv ist. Weiterhin ist jedoch der Verbrennungsmotor VM im Betrieb, und es sind der Elektromotor EM und das Warnszenario WSZ ausgeschaltet.
Im Zustand V ist der elektrische Fahrbetrieb E-D aktiv. Entsprechend ist der Verbrennungsmotor VM ausgeschaltet, und es wird allein der Elektromotor EM zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet. In diesem Zustand ist das Aktivieren des Betriebszustands Ch nicht vorgesehen und wird daher unterbunden. Ferner ist im Zustand V das Warnszenario WSZ eingefroren oder konstant, es wird also die nach dem Starten des Warnszenarios WSZ bereits eingeleitete Maßnahme beibehalten und nicht weiter verschärft. Im Zustand VI ist im Unterschied zum Zustand V das Warnszenario WSZ völlig ausgeschaltet.
Vorliegend sind die im Folgenden beschriebenen Zustandsübergänge vorgesehen. Bei einem Übergang 200 vom Zustand I zum Zustand II wird bei eingeschaltetem verbrennungsmotorischem Antrieb und deaktiviertem Betriebszustand Ch das Warnszenario WSZ aktiviert, wenn der Füllstand des Reduktionsmittels im Tank unter den vorgegebenen Schwellenwert G absinkt. Umgekehrt erfolgt ein Übergang 201 vom Zustand II zum Zustand I, wenn der Füllstand durch Nachtanken über den vorgegebenen Schwellenwert G angehoben wird oder diesen Schwellenwert erreicht.
Ein weiterer Übergang 202 ist zwischen dem Zustand II und dem Zustand V möglich, wenn bei aktivem Warnszenario WSZ und verbrennungsmotorischem Fahrbetrieb infolge eines Fahrerwunsches auf einen möglichen, rein elektrischen Fahrbetrieb E-D umgeschaltet wird. In diesem Fall wird das Warnszenario WSZ gestoppt, also eingefroren oder konstant gehalten. Bevorzugt wird der Fahrer spätestens an dieser Stelle über die Konsequenzen per Anzeige informiert, nämlich über das Verlängern der Reichweite des Fahrzeugs und über die zumindest vorläufige Vermeidung einer weiteren Eskalation, also das Ergreifen verschärfter Maßnahmen.
Ein Übergang 203 vom Zustand V zum Zustand II ist möglich, wenn der Fahrer von sich aus den elektrischen Fahrbetrieb E-D zugunsten des verbrennungsmotorischen Betriebs abstellt, oder wenn dies beispielsweise aufgrund eines zu niedrigen Ladezustands der Batterie automatisch erfolgt. Zu einem Übergang 204 vom Zustand II zum Zustand III kommt es, wenn der Fahrer zur verstärkten Aufladung der Batterie den Betriebszustand Ch aktiviert. In analoger Weise erfolgt ein Übergang 205 vom Zustand III zum Zustand II, wenn der Fahrer den Betriebszustand Ch wieder deaktiviert.
Ein Übergang 206 vom Zustand III zum Zustand V erfolgt bei aktivem Warnszenario WSZ und aktivem Betriebszustand Ch, wenn infolge eines Fahrerwunsches auf den möglichen, rein elektrischen Fahrbetrieb E-D umgeschaltet wird. Dann wird das aktive Warnszenario WSZ gestoppt oder eingefroren, es bleibt also konstant (WSZ = c.). Des Weiteren wird der Betriebszustand Ch beendet. Bei einem Übergang 207 vom Zustand V zum Zustand III wird bei aktivem elektrischem Fahrbetrieb E-D infolge eines Fahrerwunsches der Betriebszustand Ch aktiviert, damit die Batterie verstärkt geladen werden kann. Folglich wird dann der rein elektrische Antrieb abgeschaltet.
Ein weiterer Übergang 208 ist vom Zustand III zum Zustand IV möglich. Hierbei wird bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor VM, gestartetem Warnszenario WSZ und aktivem Betriebszustand Ch ein Anstieg des Füllstands im Reduktionsmitteltank über (oder auf) den Schwellenwert G infolge eines Nachtankens festgestellt. Daraufhin wird das Warnszenario WSZ abgeschaltet, und es wird ein Reset der Restriktionswerte durchgeführt. Der Betriebszustand Ch kann insbesondere infolge eines Fahrerwunsches im Zustand III aktiviert sein.
Ein weiterer Übergang 209 ist vom Zustand IV zum Zustand III möglich, wenn bei ausgeschaltetem Warnszenario WSZ und eingeschaltetem Betriebszustand Ch ein Absinken des Füllstands des Reduktionsmittels im Tank unter den Schwellenwert G festgestellt wird. Folglich wird nämlich das Warnszenario WSZ gestartet beziehungsweise eingeschaltet. Im Zustand IV kann der Betriebszustand Ch insbesondere infolge eines Fahrerwunsches aktiviert worden sein.
Ein weiterer Übergang 210 ist vom Zustand V zum Zustand VI möglich. Hierbei wird bei eingefrorenem Warnszenario WSZ und aktiviertem elektrischem Fahrbetrieb E-D ein Ansteigen des Füllstands des Reduktionsmittels im Tank über (oder auf) den Schwellenwert G infolge eines Nachtankens festgestellt. Das Warnszenario WSZ wird daraufhin abgeschaltet, und es wird ein Reset der Restriktionswerte durchgeführt. Der elektrische Fahrbetrieb E-D bleibt hierbei jedoch erhalten.
Bei einem Übergang 211 vom Zustand I zum Zustand IV ist im Zustand I zunächst der verbrennungsmotorische Antrieb eingeschaltet und der Betriebszustand Ch deaktiviert. Daraufhin wird beim Übergang 211 der Betriebszustand Ch aktiviert und entsprechend der elektrische Fahrbetrieb E-D verboten. Umgekehrt kann bei einem Übergang 212 vom Zustand IV zum Zustand I bei deaktiviertem elektromotorischem Betrieb dieser grundsätzlich wieder zugelassen werden. Dasselbe gilt für den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb, welcher allerdings beim Übergang 212 eingeschaltet bleibt. Jedoch wird beim Übergang 212 der Betriebszustand Ch entsprechend dem Fahrerwunsch deaktiviert, um den Zustand I zu erreichen.
Ein weiterer Übergang 213 ist vom Zustand I zum Zustand VI möglich. Hier wird bei eingeschaltetem verbrennungsmotorischem Antrieb und deaktiviertem Betriebszustand Ch der rein elektrische Fahrbetrieb E-D gewählt, also entsprechend dem Fahrerwunsch aktiviert. Umgekehrt kann bei einem Übergang 214 vom Zustand VI zum Zustand I der rein elektrische Fahrbetrieb E-D aufgrund eines Fahrerwunsches oder automatisch beendet werden. Das automatische Beenden kann insbesondere dadurch bedingt sein, dass ein zu niedriger Ladezustand der Batterie festgestellt wird, welche den Elektromotor EM mit elektrischer Energie versorgt. Entsprechend wird dann in den verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb übergegangen, in welchem der Verbrennungsmotor VM eingeschaltet ist.
Bei einem weiteren Übergang 215 vom Zustand VI zum Zustand IV wird der rein elektrische Fahrbetrieb E-D aufgrund eines Fahrerwunsches beendet, und es wird der Betriebszustand Ch aktiviert. Entsprechend wird der Verbrennungsmotor VM eingeschaltet. Umgekehrt kann ein Übergang 216 vom Zustand IV zum Zustand VI vorgesehen sein. Hier wird bei ausgeschaltetem Warnszenario WSZ und aktiviertem Betriebszustand Ch in den rein elektrischen Fahrbetrieb E-D übergegangen. Entsprechend werden der zuvor infolge eines Fahrerwunsches aktivierte Betriebszustand Ch beendet und der Verbrennungsmotor VM ausgeschaltet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/184749 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei welchem in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durch Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas eines Verbrennungsmotors (VM) des Fahrzeugs ein Gehalt an Stickoxiden im Abgas verringerbar ist, bei welchem Maßnahmen eingeleitet werden, wenn eine in einem Tank des Fahrzeugs vorhandene Menge des Reduktionsmittels einen Schwellenwert (G) unterschreitet oder wenn eine Funktionsstörung das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas zumindest einschränkt, und bei welchem die Maßnahmen verschärft werden, je weiter die Menge des Reduktionsmittels abnimmt oder je länger ein Beheben der Funktionsstörung unterbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine bereits eingeleitete Maßnahme beibehalten wird (112), wenn das Fahrzeug in einem elektrischen Fahrbetrieb (E-D) betrieben wird, in welchem das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschärfen der Maßnahmen ein Verringern – einer Länge einer im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb zurücklegbaren Fahrstrecke und/oder – einer vom Verbrennungsmotor (VM) abgebbaren Leistung und/oder – einer Anzahl an zuzulassenden Startvorgängen des Verbrennungsmotors (VM) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem Fahrer des Fahrzeugs, insbesondere beim Einleiten einer ersten, weiter zu verschärfenden Maßnahme, kommuniziert wird, dass durch ein Aktivieren des elektrischen Fahrbetriebs (E-D) das Beibehalten der bereits eingeleiteten Maßnahme bewirkbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktivieren des elektrischen Fahrbetriebs (E-D) dann zugelassen wird, wenn eine Menge an elektrischer Energie zum Versorgen eines elektrischen Antriebsmotors (EM) des Fahrzeugs größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einem Fahrer des Fahrzeugs kommuniziert wird, dass durch ein Aktivieren eines vorbestimmten Betriebszustands (Ch) des Fahrzeugs im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb eine Menge an elektrischer Energie zum Versorgen eines elektrischen Antriebsmotors (EM) des Fahrzeugs vergrößerbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivieren des vorbestimmten Betriebszustands (Ch) des Fahrzeugs – ein größtmögliches Rekuperieren von elektrischer Energie beim Abbremsen des Fahrzeugs und/oder – ein Versorgen von elektrischen Verbrauchern, welche von dem elektrischen Antriebsmotor (EM) verschieden sind, mit elektrischer Energie, welche durch Antreiben eines Generators mittels des Verbrennungsmotors (VM) des Fahrzeugs bereitgestellt wird, und/oder – ein Unterbinden eines vom elektrischen Antriebsmotor (EM) bewirkten Unterstützens einer Beschleunigung des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Fahrer des Fahrzeugs kommuniziert wird, dass durch das Aktivieren des vorbestimmten Betriebszustands (Ch) des Fahrzeugs eine Dauer des Fahrbetriebs des Fahrzeugs und/oder eine mit dem Fahrzeug zurücklegbare Fahrstrecke vergrößerbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass infolge des Aktivierens des vorbestimmten Betriebszustands (Ch) des Fahrzeugs das Betreiben des Fahrzeugs in dem elektrischen Fahrbetrieb (E-D) unterbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bereits eingeleitete Maßnahme aufgehoben wird, wenn die Menge des Reduktionsmittels den Schwellenwert (G) erreicht oder überschreitet und/oder wenn die Funktionsstörung behoben wird.
Fahrzeug, bei welchem in einem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb durch Einbringen eines Reduktionsmittels in das Abgas eines Verbrennungsmotors (VM) des Fahrzeugs ein Gehalt an Stickoxiden im Abgas verringerbar ist, mit einer Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, Maßnahmen einzuleiten, wenn eine in einem Tank des Fahrzeugs vorhandene Menge des Reduktionsmittels einen Schwellenwert (G) unterschreitet oder wenn eine Funktionsstörung das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas zumindest einschränkt, und dazu, die Maßnahmen zu verschärfen, je weiter die Menge des Reduktionsmittels abnimmt oder je länger ein Beheben der Funktionsstörung unterbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ein Beibehalten (112) einer bereits eingeleiteten Maßnahme bewirkt, wenn das Fahrzeug in einem elektrischen Fahrbetrieb (E-D) betrieben wird, in welchem das Einbringen des Reduktionsmittels in das Abgas unterbunden ist.