DE102016212788A1

DE102016212788A1 - Kraftfahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und mit mindestens einer Rekuperationsvorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben mindestens eines Leuchtelements in einem derartigen Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016212788A1
Application number: DE102016212788.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Pohling; Trutz Meyer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: DE102016212788B4

Abstract

Kraftfahrzeug (10) umfassend mindestens einen Elektromotor (12), der ausgelegt ist als Generator zu arbeiten, mindestens eine Rekuperationsvorrichtung (22), die mit dem Elektromotor (12) gekoppelt ist, einen Energiespeicher (26), der mit der Rekuperationsvorrichtung (22) gekoppelt ist, zur Speicherung von rekuperierter Energie, eine Steuervorrichtung (28), die mit der Rekuperationsvorrichtung (22) und dem Energiespeicher (26) gekoppelt ist und ausgelegt ist, die Ladung des Energiespeichers (26) zu steuern, und ferner umfassend mindestens ein Leuchtelement (30), wobei die Steuervorrichtung (28) ausgelegt ist, bei Empfang einer Information darüber, dass der Energiespeicher (26) gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert, zumindest einen Teil dieser Teilmenge dem mindestens einen Leuchtelement (30) zuzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Elektromotor und mindestens einer Rekuperationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben mindestens eines Leuchtelements in einem derartigen Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
Derartige Kraftfahrzeuge sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits bekannt. Eine Rekuperation von Energie ist bei verschiedenen Verfahren im Kraftfahrzeug möglich. Beispielsweise ist der Elektromotor derart ausgelegt, bei einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs als Generator betrieben zu werden, welcher die bei dem Bremsvorgang erzeugte Bremsenergie zumindest teilweise in elektrische Energie umwandelt. Dabei wird das Prinzip der Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie zum Unterstützen des Bremsvorganges genutzt, um Verschleiß und übermäßige Wärmeentwicklung einer Bremsvorrichtung zu minimieren. Die somit bei dem Bremsvorgang rekuperierte elektrische Energie wird über ein Lastelement wieder in andere Energieformen umgewandelt. Bei einer sogenannten Widerstandsbremse entspricht die Last einem Widerstand, der die elektrische Energie in thermische Energie umwandelt, die jedoch ohne weiteren Nutzen verloren geht. Bei einer sogenannten Rekuperationsbremse wird die rekuperierte elektrische Energie teilweise in einen wiederaufladbaren Energiespeicher des Kraftfahrzeugs zurückgeführt. Dieser Energiespeicher weist jedoch eine begrenzte Gesamtkapazität und eine begrenzte Laderate auf, so dass je nach Fahrweise und Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs nicht die gesamte rekuperierte Energie von dem Energiespeicher aufgenommen werden kann und infolgedessen wieder in thermische Energie umgewandelt wird. Somit geht bei einer Rekuperationsbremse in bestimmter Betriebssituation ebenfalls ein Teil der erzeugten elektrischen Energie ohne weiteren Nutzen verloren. Auch andere Verfahren, wie beispielsweise ein Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs, können elektrische Energie erzeugen.
Ein Beispiel, überschüssige Energie, die von einem generellen Energiespeicher nicht aufgenommen werden kann, anderweitig zu verwenden, wird in der DE 10 2007 056 618 A1 beschrieben. Bei einer hier erwähnten Sonnenkollektoranlage, bestehend aus einer Vielzahl von Kollektormodulen, wird übererzeugte elektrische Energie zur Herstellung von Wasserstoff verwendet, welcher in einem Verbrennungsmotor der Sonnenkollektoranlage verwertet wird.
Als weiteres Beispiel beschreibt die DE 10 2014 000 929 A1 ein Stromnetz, welches durch Strom aus Wind- und Sonnenenergie gespeist wird. Bei einer Übererzeugung von Strom durch starken Wind oder viel Sonnenschein wird der überschüssige Strom in ein Pumpspeicherkraftwerk gespeichert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein sinnvoller Nutzen von rekuperierter Energie erfolgt, sowie ein Verfahren zu erstellen, welches eine sinnvolle Verwendung von rekuperierter Energie erlaubt.
Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtelements in einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass insbesondere Kraftfahrzeuge aus dem Supersportbereich beziehungsweise dem Rennsportbereich sich aufgrund denselben Randbedingungen, beispielsweise den Bedingungen an die Fahrphysik im Rahmen eines Wettrennens, und aufgrund der Tatsache, dass üblicherweise Ergebnisse aus der Forschung und Entwicklung weltweit Entwicklern zur Verfügung stehen und dass innerhalb eines Wettbewerbs die Kraftfahrzeuge einem einheitlichen Selektionsdruck ausgesetzt sind, in den technischen Eigenschaften stark ähneln. Insbesondere Elektromotoren und Energiespeicher von beispielsweise Hybrid- oder rein elektrischen Kraftfahrzeugen werden teilweise von einem spezialisierten Anbieter zur Verfügung gestellt und von verschiedenen Herstellern übernommen und in ihr jeweiliges Kraftfahrzeug eingebaut. Dadurch verringern sich die technischen Unterschiede zwischen den einzelnen Kraftfahrzeugen verschiedener Hersteller immer mehr. Die vom Kunden wahrgenommenen Unterschiede und die letztlich zu einem Kauf führende Entscheidung zwischen den einzelnen Kraftfahrzeugen fallen daher eher im Bereich des Designs des Kraftfahrzeugs auf. Eine erfindungsgemäße Erweiterung des Kraftfahrzeugs mit einer optischen Applikation wie mit mindestens einem zusätzlichen Leuchtelement ist daher vorteilhaft, da es den Bekanntheitsgrad einer Marke oder eines Modells eines Kraftfahrzeugs steigert und eine bessere Unterscheidung zu anderen Kraftfahrzeugen hervorruft.
Des Weiteren basiert die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass Kraftfahrzeuge mit Elektromotoren beim Fahren bezüglich des subjektiven Empfindens weniger komplex wirken als beispielsweise Kraftfahrzeuge mit Kolbenmotoren, da Geräusche, Gerüche und Haptik, die bei letzterem erzeugt werden und als wesentliche Bestandteile eines Fahrerlebnisses gelten, stark reduziert sind oder sogar komplett entfallen. Auch hier ist eine Ergänzung des Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Applikationselement, das visuelle, oder auch akustische, olfaktorische oder haptische Reize erzeugen kann, von Vorteil. Aus Sicht eines Wettbewerbs zwischen den einzelnen Herstellen von Kraftfahrzeugen, insbesondere im Luxusbereich oder im Supersportbereich, ist eine erfindungsgemäße Erweiterung des Designs des Kraftfahrzeugs mit einer optischen Applikation wie mit mindestens einem zusätzlichen Leuchtelement vorteilhaft, wobei dieses möglichst wenig Energie verbrauchen sollte, um die energetische Bilanz des Kraftfahrzeugs nicht wesentlich zu belasten.
Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor, welcher ausgelegt ist, als Generator zu arbeiten, und einer Rekuperationsvorrichtung, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist, und mit einem Energiespeicher, welcher zur Speicherung von rekuperierter Energie ausgelegt ist, weiterhin eine Steuervorrichtung aufweist, die mit der Rekuperationsvorrichtung und dem Energiespeicher gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, die Ladung des Energiespeichers zu steuern. Das Kraftfahrzeug weist zudem mindestens ein Leuchtelement auf. Die Steuervorrichtung ist ausgelegt, die rekuperierte Energie zumindest teilweise in den Energiespeicher zu leiten. Erfindungsgemäß ist die Steuervorrichtung zudem ausgelegt dann, wenn der Energiespeicher gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert, zumindest einen Teil dieser Teilmenge dem mindestens einen Leuchtelement zuzuführen. Wird beispielsweise im Zuge eines Bremsvorgangs mehr Energie erzeugt, als der Energiespeicher aufnehmen kann oder aufnehmen sollte, wird die überschüssige Energie an das Leuchtelement geleitet. Dies hat den Vorteil, dass ein sinnvoller Nutzen derjenigen rekuperierten Energie entsteht, die ansonsten ohne weiteren Nutzen verloren gegangen wäre. Zudem ist vorteilhaft, dass die energetische Bilanz des Kraftfahrzeugs trotz des zusätzlichen Verbrauchers, dem Leuchtelement, im Wesentlichen sich nicht verändert.
Das Leuchtelement kann als eine herkömmliche elektrische Lampe oder als eine Glühlampe, eine Gasentladungsröhre wie beispielsweise ein Quarzrohr, eine Leuchtstofflampe, Leuchtstoffdioden (LED) oder ähnliches ausgebildet sein. Dabei kann durch eine Wahl von verschiedenen Parametern des Leuchtelements, wie beispielsweise einer Form, eines Materials, eines Füllstoffes, einer Temperatur und eines Drucks, unterschiedliche Effekte erzeugt werden. Des Weiteren kann an das Leuchtelement selbst oder an das Kraftfahrzeug mindestens ein weiteres Applikationselement angeordnet sein, dass beispielsweise akustische oder thermische Effekte bei einer Inbetriebnahme des Leuchtelements oder unabhängig davon erzeugt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich der Energiespeicher durch eine Gesamtkapazität aus, welche eine Begrenzung der insgesamt aufnehmbaren Energie darstellt. Des Weiteren kann der Energiespeicher zusätzlich mit einer Angabe einer empfohlenen maximalen Nutzung der Gesamtkapazität bis zu einem vorgebbaren ersten Schwellenwert in seiner Aufnahmekapazität begrenzt sein. Beispielsweise beträgt ein empfohlener maximaler Ladezustand des Energiespeichers für ein Kraftfahrzeug, welches einen Vollhybridantrieb aufweist, insbesondere 95%, bevorzugt 98% der Gesamtkapazität des Energiespeichers. Eine vollständige Aufladung des Energiespeichers wird vermieden, da andernfalls der Energiespeicher aufgrund seines physikalischen Aufbaus belastet wird und auf Dauer beschädigt werden könnte. Für ein Kraftfahrzeug mit beispielsweise einem Mild-Hybridantrieb ist es vorgesehen, einen maximalen Ladezustand von insbesondere 80%, bevorzugt 90% der Gesamtkapazität zuzulassen.
Bei einer Auslastung der Gesamtkapazität oberhalb eines vorhin erwähnten vorgebbaren ersten Schwellenwertes ist der Energiespeicher dazu ausgelegt, der Steuervorrichtung über die Kopplung zu dieser eine Information darüber zu senden, dass gegenwärtig der Energiespeicher zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert. Der Schwellenwert kann von einem Hersteller in Abhängigkeit des verwendeten Antriebs oder Energiespeicher oder einem Nutzer des Kraftfahrzeugs selbst festgelegt werden. Infolge der erhaltenen Information wird die rekuperierte Energie durch die Steuervorrichtung nicht mehr zu dem Energiespeicher, sondern zu dem Leuchtelement geleitet. Vorteilhaft wird dadurch, dass das Leuchtelement tatsächlich nur diejenige Energie verbraucht, die ansonsten ungenutzt geblieben wäre, da der Energiespeicher diese Energie nicht mehr aufnehmen würde.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich der Energiespeicher durch eine maximale Laderate aus, welche eine Begrenzung der maximal aufnehmbaren Energie innerhalb eines festgelegten Zeitraums darstellt. Die verwendete Laderate zur Zufuhr von Energie in den Energiespeicher ist durch die maximale Laderate begrenzt, bei einer Laderate oberhalb dieser ist der Energiespeicher dazu ausgelegt, der Steuervorrichtung eine Information darüber zu senden, dass der Energiespeicher gegenwärtig keine weitere Energie aufnehmen kann. Dadurch wird sichergestellt, dass Energie, welche beispielsweise innerhalb eines kurzen Zeitraums rekuperiert wird, und welche nicht vollständig innerhalb des Zeitraums von dem Energiespeicher aufgenommen werden kann, nicht ungenutzt verloren geht und zum Zwecke der Versorgung des mindestens einen Leuchtelements dient.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Steuervorrichtung ausgelegt, einen Ladezustand des Energiespeichers zu erfassen. Beträgt der Ladezustand mehr als einen vorgebbaren zweiten Schwellenwert, ist die Steuervorrichtung weiterhin dazu ausgelegt, dem Energiespeicher Energie mit einer vorgebbaren Laderate zu entnehmen und dem mindestens einen Leuchtelement zuzuführen, bis der Ladezustand des Energiespeichers einen dritten Schwellenwert erreicht. Dies ermöglicht ein Intervall des Ladezustandes festzulegen, in welchem Energie für das mindestens eine Leuchtelement zur Verfügung gestellt werden soll. Auch hier ist es sinnvoll, dass zumindest der zweite Schwellenwert sich im Bereich eines hohen Ladezustandes, beispielsweise bei 95% des Ladezustandes des Energiespeichers, befindet, sodass der Energiespeicher möglichst dann, wenn genügend Energie zur Verfügung steht, jedoch nicht mehr viel oder keine weitere mehr aufgenommen werden kann, einen Freiraum erstellt, um eventuell nachträglich rekuperierte Energie speichern zu können.
Bevorzugt ist ein Leuchtvorgang des mindestens einen Leuchtelements als ein Blinken mit einer vorgebbaren Blinkfrequenz ausgebildet. Dieses kann sich beispielsweise in Form einer Entladung innerhalb einer Gasentladungsröhre ausbilden, welche für eine kurze Zeitdauer aufrechterhalten wird und in periodischen Abständen erneut gezündet wird. Diese oder ähnliche Formen des Blinkens, beziehungsweise Blitzens oder Funkens mindestens eines Leuchtelementes ist dazu ausgelegt, mit einer Blinkfrequenz ausgeführt zu werden, welche optional durch die Steuervorrichtung vorgebbar sein kann. Die Steuervorrichtung kann weiterhin dazu ausgelegt sein, in Abhängigkeit des Ladezustandes der Energiespeichereinrichtung die Blinkfrequenz zu ändern. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass bei einem Ladezustand über dem vorhin erwähnten zweiten Schwellenwert die Blinkfrequenz am höchsten ist und diese mit einem sinkenden Ladezustand der Energiespeichereinrichtung bis zu dem dritten Schwellenwert abnimmt. Dabei kann die genaue Form der Abnahme der Blinkfrequenz mittels einer mathematischen Funktion gegeben sein. Auch können andere Effekte, die durch beispielsweise andere an dem Kraftfahrzeug angeordnete Applikationselemente generiert werden, wie beispielsweise akustische Signale, eine Signalfrequenz aufweisen, welche in Abhängigkeit des Ladezustandes des Energiespeichers variiert. Auch ist es möglich, dass während eines Leuchtvorganges mehrere Leuchtelemente in Betrieb genommen werden, die einem Muster folgend an- und ausleuchten. Die Geschwindigkeit der Abfolge des Musters kann, ähnlich wie die Blinkfrequenz, in Abhängigkeit des Ladezustands des Energiespeichers variieren, um somit beispielsweise die zur Verfügung stehende Energie im Energiespeicher zu visualisieren. Durch solche und ähnliche Effekte lässt sich das Spektrum der durch das Leuchtelement erzeugten Effekte erweitern ohne die energetische Bilanz des Kraftfahrzeugs zu verschlechtern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, einen Zeitpunkt und/oder eine Dauer eines Leuchtvorgangs des mindestens einen Leuchtelements zu bestimmen. Dadurch lässt sich kontrollieren, wann das mindestens eine Leuchtelement leuchten soll, beispielsweise um einen bestimmten Vorgang während des Fahrens, wie beispielsweise ein Abbremsen oder ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs, zu unterstreichen. Auch können verschiedene Effekte durch die Steuervorrichtung erzeugt werden, wie beispielsweise ein Blinken oder ein Aufblitzen von mindestens einem Leuchtelement. Die Steuervorrichtung kann weiterhin derart ausgelegt sein, dass zusätzlich zu dem Leuchtvorgang mindestens ein weiteres Applikationselement, welches dazu ausgelegt ist, ein akustisches Signal auszusenden, in Betrieb genommen wird. Die Steuervorrichtung kann vorprogrammiert sein, wann welches Signal durch das mindestens eine Leuchtelement und/oder Applikationselement erzeugt werden soll, zusätzlich kann sie aber auch eine Schnittstelle zu einer Bedienoberfläche aufweisen, auf welcher ein Nutzer ein gewünschtes Signal zu einem gewünschten Zeitpunkt per Berührung oder Knopfdruck der Steuervorrichtung vermittelt. Durch die Schnittstelle mit der Bedienoberfläche ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, das gewünschte Signal zu empfangen und auszuführen. Weiterhin kann der Zeitpunkt und/oder die Dauer des Leuchtvorgangs in Abhängigkeit von äußeren Begebenheiten gewählt sein, die durch beispielsweise Sensoren gemessen werden. Die Wahl eines Leuchtvorgangs kann somit automatisch beispielsweise in Abhängigkeit einer Außentemperatur, eines Geräuschpegels, einer geographischen Position, wie beispielsweise einer Ziellinie einer Rennstrecke, oder Ähnliches erfolgen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dazu weist das Kraftfahrzeug wenigstens eine Bremslichtanlage auf, beispielsweise mehrere Glühlampen oder LED’s, welche bei einem Bremsvorgang aufleuchten. Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug mindestens ein weiteres, an der Bremslichtanlage angeordnetes Leuchtelement auf. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, zeitgleich mit einer Inbetriebnahme der Bremslichtanlage rekuperierte Energie dem mindestens einen an der Bremslichtanlage angeordneten Leuchtelement zuzuführen.
Die Steuervorrichtung kann vorab so programmiert sein, dass dieser Leuchtvorgang automatisch mit der Bedienung der Bremse und/oder der Erzeugung von elektrischer Energie durch Bremsrekuperation stattfindet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Energiespeicher dazu ausgelegt, sich bei einem Ruhezustand des Kraftfahrzeugs durch eine Abgabe von der gespeicherten Energie an das mindestens eine Leuchtelement zu entladen. Ein Ruhezustand kann hierbei durch eine Ausschaltung des mindestens einen Elektromotors des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden, wobei der Elektromotor diese Information durch eine Kopplung zu der Steuervorrichtung sendet. Daraufhin überträgt die Steuervorrichtung dem Leuchtelement die Information, einen vorgegebenen Leuchtvorgang auszuführen, welcher mit Energie aus dem Energiespeicher betrieben wird. Dadurch lässt sich der Ruhezustand des Kraftfahrzeugs visualisieren und dem Energiespeicher stehen bei einer nächsten Fahrt mit dem Kraftfahrzeug erneut Kapazitäten zur Speicherung weiterer rekuperierter Energie zur Verfügung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das mindestens eine Leuchtelement mindestens eine Farbe auf. Beispielsweise kann diese durch eine bestimmte Auswahl eines Gases in einer Gasentladungsröhre gewählt sein, aber auch durch chemische Eigenschaften wie Druck und Temperatur verändert werden. Die Auswahl der Farbe erfolgt insbesondere in Abhängigkeit einer Auswahl eines Benutzers des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise durch eine Bedienoberfläche, die mit der Steuervorrichtung des mindestens einen Leuchtelements gekoppelt ist. Auch kann die Farbe des Leuchtelements je nach einem Fahrvorgang gewählt sein, beispielsweise rot, wenn das Leuchtelement zeitgleich mit einem Bremsen des Kraftfahrzeugs in Betrieb genommen wird, oder eine andere wählbare Farbe wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird oder in einem Ruhezustand übergeht. Ein Farbwechsel kann auch in zeitlich periodischen Abständen erfolgen und mit weiteren Begebenheiten korreliert sein, wie beispielsweise dem Ladezustand des Energiespeichers. Die Auswahl der Farbe kann auch abhängig von der Umgebung des Kraftfahrzeugs erfolgen, wie beispielsweise in Abhängigkeit eines Fahrmodus, wie einer Fahrt auf öffentlichen Straßen oder privatem Gelände, in Abhängigkeit einer Außentemperatur, eines Geräuschpegels oder einer geographischen Position, wie beispielsweise einer Ziellinie einer Rennstrecke.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Steuervorrichtung dazu ausgelegt, einem Nutzer des Kraftfahrzeugs die Möglichkeit einer Einschaltung und/oder einer Abschaltung des Betriebs des mindestens einen Leuchtelements zu geben. Beispielsweise weist die Bedienoberfläche, zu welcher die Steuervorrichtung eine Schnittstelle aufweist, eine An- und Ausschalttaste auf, sodass der Fahrer die Möglichkeit besitzt, vor oder während der Fahrt die Inbetriebnahme des Leuchtelements abzubrechen oder generell ausgeschaltet zu lassen. Dies ist von Vorteil, da bestimmte Leuchtelemente für öffentliche Straßen beispielsweise nicht zugelassen sind. So kann die Steuervorrichtung mehrere Fahrmodi aufweisen, wie eine Fahrt auf öffentlichen Straßen oder privaten Geländen wie Rennstrecken, und derart programmiert sein, dass je nach Fahrmodi, der von einem Nutzer oder automatisch durch beispielsweise ein Positionsbestimmungsmittel des Kraftfahrzeugs ausgewählt sein kann, das Leuchtelement generell aus- oder eingeschaltet ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben mindestens eines Leuchtelements in einem Kraftfahrzeug sieht vor, dass das Kraftfahrzeug einen Elektromotor aufweist, der ausgelegt ist, als Generator zu arbeiten, sowie eine Rekuperationsvorrichtung aufweist, die mit dem Elektromotor gekoppelt ist. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug einen mit der Rekuperationsvorrichtung gekoppelter Energiespeicher auf, welcher rekuperierter Energie speichern kann. Falls festgestellt wird, dass der Energiespeicher gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass zumindest ein Teil dieser Teilmenge zu dem mindestens einen Leuchtelement zugeführt wird.
Die zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug beschriebenen Vorteile und Weiterbildungen gelten sinngemäß für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben mindestens eines Leuchtelements in einem derartigen Kraftfahrzeug.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur 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.
Dabei zeigt die einzige Zeichnung eine schematische Aufsicht auf ein lediglich teilweise dargestelltes Kraftfahrzeug.
In der einzigen Figur sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Aufsicht ein lediglich teilweise dargestelltes Kraftfahrzeug 10, welches beispielsweise als Sportwagen, insbesondere als Rennsportwagen, ausgebildet ist. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst hier dargestellt vier Elektromotoren 12, wobei jeweils zwei Elektromotoren 12 an einer Vorderachse 14 des Kraftfahrzeugs 10, an welcher zwei Vorderräder 16 gekoppelt sind, und an einer Hinterachse 18 des Kraftfahrzeugs 10, an welcher zwei Hinterräder 20 gekoppelt sind, angeordnet sind. Bei einem Bremsvorgang, einem Schubbetrieb oder einem sonstigen Fahrvorgang des Kraftfahrzeugs 10, bei der eine Rekuperation stattfindet, wird rekuperierte Energie dadurch erzeugt, dass die Elektromotoren 12 als Generatoren betrieben werden. Die jeweiligen Elektromotoren 12 an der Vorderachse 14 beziehungsweise der Hinterachse 18 des Kraftfahrzeugs 10 sind an jeweils einer Rekuperationsvorrichtung 22 gekoppelt. Beispielsweise umfassen diese Rekuperationsvorrichtungen 22 jeweils eine Leistungselektronik, welche die von den Elektromotoren 12 generierte elektrische Energie umformt, um beispielsweise die Frequenz oder Amplitude eines elektrischen Stroms zu richten.
Das Kraftfahrzeug 10 weist zudem einen Akkumulator oder eine Batterie 24 auf, die ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs 10 versorgt und die über Anschlüsse, beispielsweise elektrischen Leitungen, mit den beiden Rekuperationsvorrichtungen 22 gekoppelt ist. Dabei kann ein Teil der rekuperierten Energie aus den Rekuperationsvorrichtungen 22 nach einem bestimmbaren Prinzip in die Batterie 24 eingespeist werden.
Des Weiteren weist das Kraftfahrzeug 10 einen weiteren Energiespeicher 26 auf, welcher üblicherweise eine größere Ladeleistung als die Batterie 24 des Kraftfahrzeugs 10 aufweist, und ebenfalls über Anschlüsse an die Rekuperationsvorrichtungen 22 als auch an die Batterie 24 gekoppelt ist. Dieser Energiespeicher 26 hat den Vorteil, kurzfristig schneller Energie aufnehmen zu können als die Batterie 24, und kann daher die rekuperierte Energie, welche vorwiegend innerhalb eines kurzen Zeitraums erzeugt wird, schneller aufnehmen, sodass möglichst wenig der rekuperierten Energie verloren geht. Ein solcher Energiespeicher 26 kann als schnellladefähige Batterie, als Kondensator, als Druckluft- oder Schwungmassenspeicher ausgebildet sein. Dieser Energiespeicher 26 verfügt üblicherweise über eine geringere Gesamtkapazität als die Batterie 24 des Kraftfahrzeugs 10. Daher wird dieser vorwiegend genutzt, schnell Energie aufzunehmen aber sich dann auch nach Ablauf eines kurzen Zeitraums wieder zu entladen, und somit Kapazitäten für eine weitere Speicherung von Energie zu schaffen.
Der Energiespeicher 26 als auch wenigstens einer der Rekuperationsvorrichtungen 22 sind jeweils über Anschlüsse an eine Steuervorrichtung 28 eines Leuchtelements 30 gekoppelt, welches hier als ein Entladungselement ausgebildet ist. Dabei kann in diesem Leucht- beziehungsweise Entladungselement 30 eine sichtbare elektrische Entladung zwischen zwei oder mehreren Elektroden gezündet werden, sofern genügend Energie hierzu zur Verfügung steht. Dafür ist die Steuervorrichtung 28 ausgelegt, die Energiezufuhr zwischen der Rekuperationsvorrichtung 22, dem Energiespeicher 26 und dem Leuchtelement 30 zu regeln. Vorzugsweise wird die rekuperierte Energie in den Energiespeicher 26 geleitet, um weitere an den Energiespeicher 26 gekoppelte Verbraucher wie beispielsweise die Batterie 24 zu versorgen. Ist dieser jedoch gegenwärtig nicht fähig, zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie zu speichern, so sendet der Energiespeicher 26 der Steuervorrichtung 28 darüber eine Information. Dabei kann die Gesamtkapazität des Energiespeichers 26 zu mindestens einem vorgebbaren Prozentsatz ausgelastet sein, insbesondere zu 95%, bevorzugt zu 98% bei einem Vollhybridantrieb des Kraftfahrzeugs 10, oder insbesondere zu 80%, bevorzugt 90% bei einem Mild-Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs 10, um diese Information zu senden. Auch kann die maximale Laderate des Energiespeichers 26 überschritten sein, um ebenfalls diese Information zu senden. Bei Empfang dieser Information ist die Steuervorrichtung 28 ausgelegt, zumindest einen Teil dieser nicht durch den Energiespeicher 26 aufnehmbaren Teilmenge der rekuperierten Energie dem Leuchtelement 30 zuzuführen. Dabei wird die rekuperierte Energie direkt über die Rekuperationsvorrichtung 22 aus dem Elektromotor 12, der in diesem Fall als Generator betrieben wird, zu dem Leuchtelement 30 geführt.
Alternativ oder ergänzend dazu kann die Steuervorrichtung 28 einen Ladezustand des Energiespeichers 26 erfassen. Beträgt dieser mehr als einen bestimmten Schwellenwert, beispielsweise 95%, ist die Steuervorrichtung 28 dazu ausgelegt, dem Energiespeicher 26 Energie mit einer bestimmbaren Entladerate zu entnehmen und diese dem Leuchtelement 30 zuzuführen, bis der Ladezustand einen bestimmten Schwellenwert, beispielsweise 30% des maximalen Ladezustands, unterschreitet. An der Höhe des Ladezustandes des Energiespeichers 26 können weitere Effekte gekoppelt sein, beispielsweise kann die Steuervorrichtung 28 einen Leuchtvorgang des Leuchtelements 30 in Abhängigkeit des Ladezustandes variieren. Dieser Leuchtvorgang kann sich durch eine Dauer, ein Blinken oder einem anderweitigen wiederkehrenden periodischem Muster des An- und Ausschaltens des Leuchtelements 30 auszeichnen. Auch ist es denkbar, dass an dem Kraftfahrzeug 10 mindestens ein weiteres Applikationselement angeordnet ist, das dazu ausgelegt ist, akustische Signale zu erzeugen, welche ebenfalls einem bestimmten Muster folgen, welches abhängig von dem Ladezustand des Energiespeichers 26 variiert.
Generell ist die Steuervorrichtung 28 dazu ausgelegt, zu bestimmen, wann, wie lange, bei welchem Vorgang oder in welchem zeitlichen Abstand das Leuchtelement 30 in Betrieb sein soll. Zudem kann es eine Farbe beziehungsweise ein akustisches Signal oder eine Temperatur des Leuchtelements 30 ändern, beispielsweise in Abhängigkeit des Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs 10, aber auch in Abhängigkeit einer Eingabe eines Nutzers des Kraftfahrzeugs 10. Dieser kann durch ein Bedienelement, welches an die Steuervorrichtung 28 gekoppelt ist, vor oder während einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug 10 ein bestimmtes optisches oder akustisches Signal auswählen. Auch ist es möglich, dass diesem ein oder mehrere Programme zur Verfügung stehen, die eine bestimmte Abfolge der verschiedenen Signale des Leuchtelements 30 darstellen. Die Steuervorrichtung 28 kann mehrere Fahrmodi aufweisen, beispielsweise eine Fahrt auf öffentlichen Straßen oder eine Fahrt auf einer Rennstrecke, wobei bei der Auswahl einer Fahrt auf öffentlichen Straßen das Leuchtelement 30 nur diejenigen Leuchtvorgänge ausführen darf, die die Normen und Vorschriften der öffentlichen Straßenverkehrsordnung erfüllen.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: Elektromotor
14: Vorderachse
16: Vorderrad
18: Hinterachse
20: Hinterrad
22: Rekuperationsvorrichtung
24: Batterie
26: Energiespeicher
28: Steuervorrichtung
30: Leuchtelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007056618 A1 [0003]
DE 102014000929 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug (10) umfassend: – mindestens einen Elektromotor (12), der ausgelegt ist als Generator zu arbeiten; – mindestens eine Rekuperationsvorrichtung (22), die mit dem Elektromotor (12) gekoppelt ist; – einen Energiespeicher (26), der mit der Rekuperationsvorrichtung (22) gekoppelt ist, zur Speicherung von rekuperierter Energie; – eine Steuervorrichtung (28), die mit der Rekuperationsvorrichtung (22) und dem Energiespeicher (26) gekoppelt ist und ausgelegt ist, eine Ladung des Energiespeichers (26) zu steuern; und – mindestens ein Leuchtelement (30); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (28) ausgelegt ist, bei Empfang einer Information darüber, dass der Energiespeicher (26) gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert, zumindest einen Teil dieser Teilmenge dem mindestens einen Leuchtelement (30) zuzuführen.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (26) eine Gesamtkapazität aufweist und weiterhin dazu ausgelegt ist, bei einem Ladezustand oberhalb eines vorgebbaren ersten Schwellenwertes über die Kopplung mit der Steuervorrichtung (28) dieser eine Information darüber zu senden, dass der Energiespeicher (26) gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert, wobei der erste Schwellenwert im Falle, dass das Kraftfahrzeug (10) einen Vollhybridantrieb aufweist, insbesondere 95% der Gesamtkapazität, bevorzugt 98% der Gesamtkapazität beträgt, und im Falle, dass das Kraftfahrzeug (10) einen Mild-Hybridantrieb aufweist, insbesondere 80% der Gesamtkapazität, bevorzugt 90% der Gesamtkapazität beträgt.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (26) eine maximale Laderate aufweist und weiterhin dazu ausgelegt ist, bei Erreichen der maximalen Laderate über die Kopplung mit der Steuervorrichtung (28) dieser eine Information darüber zu senden, dass der Energiespeicher (26) gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (28) ausgelegt ist, einen Ladezustand des Energiespeichers (26) zu erfassen und bei einem Ladezustand oberhalb eines vorgebbaren dritten Schwellenwertes dem Energiespeicher (26) Energie mit einer vorgebbaren Entladerate zu entnehmen und dem mindestens einen Leuchtelement (30) zuzuführen, bis der Ladezustand des Energiespeichers (26) einen vorgebbaren vierten Schwellenwert erreicht.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leuchtvorgang des Leuchtelements (30) als ein Blinken mit einer vorgebbaren Blinkfrequenz ausgebildet ist, wobei die Steuereinheit derart ausgelegt ist, die Blinkfrequenz in Abhängigkeit des Ladezustandes des Energiespeichers (26) zu variieren.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (28) dazu ausgelegt ist, einen Zeitpunkt und/oder eine Dauer eines Leuchtvorgangs des mindestens einen Leuchtelements (30) zu bestimmen.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) wenigstens eine Bremslichtanlage sowie mindestens ein zu der Bremslichtanlage angeordnetes Leuchtelement (30) aufweist und die Steuervorrichtung (28) dazu ausgelegt ist, zeitgleich mit einer Inbetriebnahme der Bremslichtanlage rekuperierte Energie dem mindestens einen zu der Bremslichtanlage angeordneten Leuchtelement (30) zuzuführen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (26) dazu ausgelegt ist, sich bei einem Ruhezustand des Kraftfahrzeugs (10) durch eine Abgabe von gespeicherter Energie an das mindestens eine Leuchtelement (30) zu entladen.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Leuchtelement (30) mindestens eine Farbe aufweist, welche durch die Steuervorrichtung (28), insbesondere in Abhängigkeit von einer vorgenommenen Auswahl eines Nutzers des Kraftfahrzeugs (10), einer Temperatur und/oder eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs (10), einstellbar ist.
Verfahren zum Betreiben mindestens eines Leuchtelements (30) in einem Kraftfahrzeug (10), wobei das Kraftfahrzeug (10) einen Elektromotor (12) aufweist, der ausgelegt ist, als Generator zu arbeiten, und weiterhin eine Rekuperationsvorrichtung (22) aufweist, die mit dem Elektromotor (12) gekoppelt ist, und einen Energiespeicher (26) aufweist, welcher mit der Rekuperationsvorrichtung (22) gekoppelt ist und rekuperierte Energie speichert, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: falls bei einer Zufuhr von rekuperierter Energie an den Energiespeicher (26) festgestellt wird, dass dieser gegenwärtig zumindest eine Teilmenge der rekuperierten Energie nicht speichert: Zuführen von zumindest einem Teil dieser Teilmenge der rekuperierten Energie zu dem mindestens einem Leuchtelement (30).