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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft eine Fahrmodusauswahl beim Betrieb eines Hybridfahrzeugs. Genauer betrifft diese Offenbarung eine automatische Fahrmodusauswahl auf Grundlage der Nähe des Hybridfahrzeugs zu einem Zielort.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Beispielhafte Hybridfahrzeuge beinhalten Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) und Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV). HEV und PHEV weisen mehr als eine Leistungsquelle auf. Eine elektrische Maschine kann konfiguriert sein, um das Fahrzeug anzutreiben, und verwendet eine Batterie als eine Energiequelle. Beim PHEV kann die Batterie unter Verwendung einer externen Leistungsquelle, wie einer Ladestation, wiederaufgeladen werden. Ein Motor kann ebenfalls konfiguriert sein, um das Fahrzeug anzutreiben und Kraftstoff als eine Energiequelle zu verwenden. Das PHEV kann gesteuert werden, um die elektrische Maschine und/oder den Motor zu verwenden, um das Fahrzeug zu betreiben und eine Benutzeranforderung zu erfüllen. Dadurch unterscheiden sich Hybridfahrzeuge von herkömmlichen Motorfahrzeugen, da herkömmliche Motorfahrzeuge nur auf einen Verbrennungsmotor bauen, um das Fahrzeug zu fahren.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs beinhaltet Umschalten des Fahrzeugs von einem Ladungsleerungsmodus zu einem Ladungserhaltungsmodus durch eine Steuerung als Reaktion darauf, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Umschalten des Fahrzeugs vom Ladungserhaltungsmodus zum Ladungsentleerungsmodus durch die Steuerung als Reaktion darauf, dass eine Reichweite einer Batterie eine erwartete Fahrtstrecke übersteigt.
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Bei manchen Aspekten nimmt ein Ladezustand einer Traktionsbatterie im Ladungsentleerungsmodus allgemein ab. Der Ladezustand der Traktionsbatterie kann im Ladungserhaltungsmodus allgemein aufrechterhalten werden. Die Reichweite kann zum Beispiel eine Entfernung, die mit einem Ladezustand der Batterie verknüpft ist, sein. Die mit dem Ladezustand der Batterie verknüpfte Entfernung kann eine Entfernung sein, die das Fahrzeug fahren kann, bevor der Ladezustand auf unter einen vordefinierten Schwellenwert, wie etwa 5 %, entleert ist. Die erwartete Fahrtstrecke kann eine Entfernung von einer geographischen Position des Fahrzeugs zu einem geographischen Zielort sein.
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In manchen Ansätzen ist der geographische Zielort eine geographische Position, die von einem Benutzer eingegeben wird. Bei anderen Ansätzen ist der geographische Zielort eine geographische Position, die in einem Speicher gespeichert ist.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Motors kann ein Deaktivieren eines Motors und ein Aktivieren einer elektrischen Maschine, um das Fahrzeug anzutreiben, als Reaktion darauf, dass eine Nähe des Fahrzeugs zu einem Zielort geringer als eine Fahrreichweite der Traktionsbatterie ist, beinhalten.
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Ein Fahrzeug beinhaltet einen Motor, eine elektrische Maschine mit einer zugehörigen Batterie und eine Steuerung. Die Steuerung ist konfiguriert, um den Motor zu deaktivieren und die elektrische Maschine zu betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben, wenn eine Nähe des Fahrzeugs zu einem Zielort geringer als eine Fahrreichweite der Batterie ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, das zwei Betriebsmodi für ein Hybrid-Elektrofahrzeug veranschaulicht.
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2 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Getriebes für ein Hybrid-Elektrofahrzeug.
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3 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform eines Algorithmus für eine automatische Modusauswahl in einem Hybrid-Elektrofahrzeug veranschaulicht.
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4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausführungsform eines Algorithmus für eine automatische Modusauswahl in einem Hybrid-Elektrofahrzeug veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier wie gefordert offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein exemplarisch für die Erfindung stehen, welche in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte konkrete bauliche und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann eine vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Auch wenn die vorliegende Offenbarung die verschiedenen Ausführungsformen im Hinblick auf Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeuge beschreibt, kann ferner jedes beliebige Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet werden, das eine Schnittstelle aufweist, die dem Benutzer erlaubt, den Betriebsmodus des Fahrzeugs auszuwählen oder zu steuern.
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Hybridfahrzeuge, wie etwa Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) und Plugin-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) sind mit mehr als einer Leistungsquelle ausgestattet. Neben der Kraftstoffenergie aus Benzin kann ein Hybridfahrzeug außerdem eine zusätzliche Energiequelle von elektrischer Energie, die in der Batterie gespeichert ist, aufweisen, die eine elektrische Energie vom Stromnetz sein kann, die während eines Ladevorgangs in der Batterie des Fahrzeugs eingelagert wird. Die Leistungsverwaltung des Hybridfahrzeugs teilt dem Fahrleistungsbedarf des Fahrzeugs eine oder mehrere der zwei Energiequellen zu, um eine verbesserte Kraftstoffeffizienz zu erzielen und andere vergleichbare HEV/PHEV-Steuerziele zu erfüllen. Während herkömmliche HEV betrieben werden können, um den Ladezustand (SOC – state of charge) der Batterie bei einem konstanten Niveau zu halten, kann es bei PHEV wünschenswert sein, vor dem nächsten Ladevorgang (wenn das Fahrzeug "eingesteckt" wird) so viel vorab gespeicherte elektrische (Netz-)Energie der Batterie wie möglich zu verwenden. Um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen, kann die relativ kostengünstige, vom Netz zugeführte elektrische Energie vorzugsweise verwendet werden, um so viel Benzin wie möglich zu sparen.
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Bezugnehmend auf 1 kann ein Hybridfahrzeug zwei Grundbetriebsmodi aufweisen, die ein Energieniveau, oder einen Ladezustand (SOC) 10, der Batterie steuern. In einem Ladungsentleerungs(CD – charge depleting)-Modus 12 kann eine elektrische Energie der Batterie hauptsächlich verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben. Der Motor unterstützt die Fahrleistungszufuhr des Fahrzeugs nur bei bestimmten Fahrbedingungen oder bei übermäßigen Fahrleistungsanforderungen während des CD-Modus 12. Ein Merkmal des CD-Modus 12 ist, dass der Elektromotor mehr Energie von der Batterie verbraucht, als regeneriert werden kann.
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In einem Ladungserhaltungs(CS – charge sustaining)-Modus 14 verringert das Fahrzeug die Nutzung des Elektromotorantriebs, um den SOC 10 der Batterie auf einem konstanten oder ungefähr konstanten Niveau halten zu können, indem die Nutzung des Motorantriebs erhöht wird. Im Betrieb schaltet das Fahrzeug auf den CS-Modus 14 um, sobald der SOC 10 der Batterie auf ein vordefiniertes Ladungserhaltungsniveau 16 gesunken ist. In diesem Modus wird das Fahrzeug hauptsächlich von dem Motor (Kraftstoffenergie) mit Leistung versorgt und der SOC 10 der Batterie wird innerhalb einer Nähe des Ladungserhaltungsniveaus 16 gehalten.
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Das Fahrzeug kann auch mit den CD- und CS-Modi 12, 14 in jeder beliebigen Reihenfolge betrieben werden, oder mit CD- und CS-Modi 12, 14, die mehrere Male während eines Schlüsselzyklus auftreten. Weiterhin kann das Fahrzeug bei einem SOC 10 der Batterie über dem Ladungserhaltungsniveau 16 im CS-Modus 14 betrieben werden, entweder auf Grundlage einer Benutzerauswahl, der Fahrzeugverwaltung oder dergleichen, und kann dann in einem CD-Modus 12 betrieben werden, um zusätzliche Batterieleistung zu verwenden.
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Um die betriebliche Flexibilität zu erweitern, kann der Benutzer die Möglichkeit haben, unter mehreren Betriebsmodi auszuwählen. Ein vom Benutzer auswählbarer Betriebsmodus ist ein Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV – hybrid electric vehicle)-Modus 18 (manchmal als EV-LATER bezeichnet), bei dem der Motor für den Fahrzeugantrieb verwendet wird (mit oder ohne Hilfe vom Elektromotor). Der vom Benutzer auswählbare HEV-Modus 18 ist ein Beispiel eines CS-Betriebsmodus 14 für ein Hybridfahrzeug.
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Ein weiterer, vom Benutzer auswählbarer Betriebsmodus ist ein Elektrofahrzeug(EV – electric vehicle)-Modus 20 (manchmal als EV-NOW bezeichnet), bei dem hauptsächlich der Elektromotor für den Fahrzeugantrieb verwendet wird, wodurch die Batterie unter bestimmten Fahrmustern/Zyklen bis zur maximal zulässigen Entladerate entladen wird. Der vom Benutzer auswählbare EV-Modus 20 ist ein Beispiel eines CD-Betriebsmodus 12 für ein Hybridfahrzeug. Während eines EV-Modus 20 kann sich die Batterieladung unter einigen Umständen erhöhen, beispielsweise durch einen Zeitraum regenerativen Bremsens. Der Motor darf allgemein während eines standardmäßigen EV-Modus 20 nicht arbeiten, es kann aber nötig sein, ihn zu betreiben, auf Grundlage eines Fahrzeugsystemzustands, oder wenn dies vom Bediener durch eine Aufhebung oder eine Hybridbetriebsauswahl erlaubt wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Ein weiterer, vom Benutzer auswählbarer Betriebsmodus ist ein automatischer Betriebsmodus (manchmal als EV-AUTO bezeichnet), bei dem das Fahrzeug hauptsächlich im CD-Modus 12 betrieben wird, aber automatisch auf CS-Modus 14 umgeschaltet wird, wenn die Anforderungen des Fahrers bestimmte Schwellenwerte überschreiten.
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Die verschiedenen Betriebsmodi erlauben einem Benutzer, die Fahrzeugemissionen, Geräusche und dergleichen während einer Fahrt zu steuern und die Leistungsquelle, die von dem Fahrzeug verwendet wird, z. B. Benzin gegenüber Elektrizität, zu steuern. Wenn der Benutzer einen bevorzugten Betriebsmodus unter Verwendung einer Schnittstelle im Fahrzeug auswählt, wie etwa EV/HEV-Tasten, können die Eingaben des Benutzers die normale Fahrzeugenergieverwaltungsstrategie unterbrechen. Der Benutzer hat die Freiheit, die Energienutzung für sein Fahrzeug aktiv zu verwalten. Je mehr ein Benutzer das Fahrzeug verwendet, desto besser kann der Benutzer die Energienutzungseigenschaft des Fahrzeugs verstehen, was zu Vertrautheit und einer besseren Optimierung führt, die der Benutzer mit dem Batterieenergienutzungsgerät ausüben kann. Das manuelle Energieplanungsmerkmal ermöglicht nicht nur dem Benutzer, einfach EV/HEV-Fahrmodi auszuwählen, sondern erlaubt dem Benutzer auch, die Nutzung der elektrischen Energie der Batterie und die Nutzung von Kraftstoff für die Fahrt aktiv zu planen.
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2 veranschaulicht ein Beispiel eines Leistungsverzweigungs-Hybridelektrofahrzeugs 50, das die vorliegende Offenbarung implementieren kann. 2 veranschaulicht die Antriebsstrangkonfiguration und das Steuersystem eines Leistungsverzweigungs-HPHEVs 50, das ein paralleles Hybrid-Elektrofahrzeug sein kann. Bei dieser Antriebsstrangkonfiguration sind zwei Leistungsquellen 52, 54 vorhanden, die mit der Kraftübertragung verbunden sind. Natürlich kann das PHEV 50 jedes beliebige Hybridfahrzeug sein, wie es im Stand der Technik bekannt ist, das eine Schnittstelle aufweist, die dem Benutzer erlaubt, den Betriebsmodus auszuwählen oder zu steuern.
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Die erste Leistungsquelle 52 ist eine Kombination aus Motor- und Generatorteilsystemen, die einen Planetenradsatz zur Verbindung miteinander verwenden. Ein Motor 56 wird mit Benzin oder einem anderen Kraftstoff, der in einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) in Fluidverbindung mit den Kraftstoffeinspritzungen oder einem anderen Kraftstoffversorgungssystem für den Motor 56 enthalten ist, befeuert. Der Kraftstofftank kann von einem Benutzer aufgetankt werden. Der Kraftstofftank kann mit einem Kraftstoffsensor, der konfiguriert ist, um den Kraftstoffstand, den Kraftstoffstrom zum Motor, einen Auftankungsvorgang, andere Kraftstoffparameter, wie im Stand der Technik bekannt, zu messen, ausgestattet sein. Der Kraftstoffsensor steht mit einer Steuerung in Verbindung, um der Steuerung die kraftstoffbezogenen Daten oder Messungen bereitzustellen.
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Die zweite Leistungsquelle 54 ist ein elektrisches Antriebssystem (Motor, Generator und Batterieteilsysteme). Das Batterieteilsystem ist ein Energiespeichersystem für den Generator und den Motor und beinhaltet eine Traktionsbatterie. Während des Betriebs des Fahrzeugs 50 unter Verwendung der zweiten Leistungsquelle 54 kann ein Elektromotor 60 (z. B. ein Traktionsmotor) Strom aus einer Batterie 66 (z. B. einer Traktionsbatterie) entnehmen und einen Antrieb unabhängig vom Motor 56 für Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen des Fahrzeugs 50 bereitstellen. Ein Wechselrichter 65 kann zwischen der Batterie 66 und der elektrischen Maschine 60 und dem Generator 58 positioniert sein. Der Wechselrichter 65 kann weiterhin einen variablen Spannungswandler beinhalten. Dieser Betriebsmodus wird "elektrisches Fahren" genannt. Zusätzlich kann der Generator 58 Leistung von der Batterie 66 entnehmen und gegen eine Einwegkupplung an der Motorausgangswelle antreiben, um das Fahrzeug vorwärts anzutreiben. Der Generator 58 kann das Fahrzeug alleine vorwärts antreiben, falls nötig.
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Die Batterie 66 kann unter Verwendung eines Ladeadapters 67, der mit einer Ladestation verbunden ist, die von einer externen Leistungsquelle, wie dem Stromnetz, einem Solarmodul und dergleichen mit Strom versorgt wird, wiederaufgeladen oder teilweise wiederaufgeladen werden. In einer Ausführungsform enthält der Ladeadapter 67 einen Wechselrichter und/oder einen Transformator an Bord des Fahrzeugs.
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Der Betrieb dieses Leistungsverzweigungs-Antriebsstrangsystems integriert, im Gegensatz zu herkömmlichen Antriebsstrangsystemen, die zwei Leistungsquellen 52, 54, damit diese nahtlos zusammenarbeiten, um die Anforderung des Fahrers ohne Überschreitung der Systemgrenzen (z. B. Batteriegrenzen) zu decken, während der Wirkungsgrad und die Leistung des gesamten Antriebsstrangsystems optimiert wird. Eine Koordinierungssteuerung zwischen den zwei Leistungsquellen ist erforderlich.
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Das Steuersystem für das Fahrzeug 50 kann eine beliebige Anzahl von Steuerungen beinhalten und kann in eine einzelne Steuerung integriert sein oder kann verschiedene Module aufweisen. Einige oder alle der Steuerungen können über ein Steuergerätenetzwerk (CAN – Controller Area Network) oder ein anderes System verbunden sein.
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Wie in 2 gezeigt, ist eine Steuerung 68 (wie etwa eine hierarchische Fahrzeugsystemsteuerung (VSC)) vorhanden, die die Koordinationssteuerung in diesem Leistungsverzweigungs-Antriebsstrangsystem steuert. Die Steuerung 68 kann während des Fahrzeugbetriebs Stoppbefehle und Startbefehle an den Motor 56 ausgeben. Die Steuerung 68 kann eine Motor-Ein/Aus-Logik umfassen, die Stoppbefehle, um den Motor 56 abzuschalten und Startbefehle, um den Motor 56 zu starten, ausgibt.
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Unter normalen Antriebsstrangbedingungen (keine fehlerhaften Teilsysteme/Komponenten) interpretiert die Steuerung 68 die Anforderungen des Benutzers (z. B. PRND und Beschleunigungs- oder Verzögerungsanforderung), und bestimmt dann den Raddrehmomentbefehl auf Grundlage der Benutzeranforderung und der Antriebsstranggrenzen. Zusätzlich kann die Steuerung 68 bestimmen, wann und wie viel Drehmoment jede Leistungsquelle benötigt, um die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen und um einen Betriebspunkt (Drehmoment und Drehzahl) des Motors zu erreichen.
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Die Steuerung 68 kann Signale oder Eingaben von verschiedene Quellen empfangen, um das Fahrzeug zu steuern. Diese Eingaben beinhalten einen vom Benutzer ausgewählten Fahrzeugmodus und einen Fahrzeugzustand, wie Batteriezustand, Kraftstoffstand, Motortemperatur, Öltemperatur, Reifendruck und dergleichen. Zum Beispiel kann ein Kraftstoffsensor mit der Steuerung 68 in Verbindung stehen, um der Steuerung 68 kraftstoffbezogene Daten oder Messungen bereitzustellen. Die Steuerung 68 kann außerdem mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor in Verbindung stehen.
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Die Steuerung 68, die eine elektronische Steuereinheit (ECU) beinhaltet, ist mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 70 oder einer Benutzerschnittstelle verbunden oder in diese integriert. Die Benutzerschnittstelle 70 kann eine Benutzereingabe und eine Anzeige beinhalten. Die Benutzereingabe kann ein Berührungsbildschirm und/oder eine Reihe von greifbaren Tasten sein. Die Anzeige kann ein Bildschirm und/oder Messgeräte zum Darstellen von Informationen für den Benutzer sein.
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Die Steuerung 68 kann außerdem mit einem Positionierungssystem 74 in Verbindung stehen. Das Positionierungssystem 74 kann einen Positionierungssensor (nicht gezeigt) beinhalten, der der Steuerung 68 Koordinaten (z. B. Breitengrad- und Längengradinformationen) für das Fahrzeug 50 bereitstellt. Die Steuerung 68 kann außerdem mit einem Navigationssystem 76 in Verbindung stehen, das Strecken- und Karteninformationen sowie Koordinaten einer Zielortposition bereitstellen kann. Das Positionierungssystem 74 und das Navigationssystem 76 können getrennte Komponenten oder eine integrale Einheit sein. Das Positionierungssystem 74 und/oder das Navigationssystem 76 können zum Beispiel ein GPS- oder Assistenz-GPS-System im Fahrzeug sein. Assistenz-GPS- oder aGPS-Module nutzen Mobilfunkkommunikationsdaten, um die Zeit zum Festlegen einer Position zu verbessern. In anderen Ansätzen können das Positionierungssystem 74 und/oder das Navigationssystem 76 ein navigationsfähiges Mobilgerät, wie ein Mobiltelefon oder eine unabhängige GPS-Einheit umfassen. Andere Konfigurationen sind ebenfalls möglich. Informationen, die von einem oder beiden des Positionierungssystems 74 und des Navigationssystems 76 bereitgestellt werden, können für den Benutzer über die Benutzerschnittstelle 70 zugänglich sein.
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Wie nachfolgend genauer erläutert wird, können aktuelle und frühere Koordinaten in einer Datenbank 78 gespeichert werden, die mit der Steuerung 68, dem Positionierungssystem 74 und/oder dem Navigationssystem 76 verknüpft ist. Ferner kann die Steuerung 68 die gespeicherten Koordinaten aus der Datenbank 78 zur Verwendung beim Steuern des Fahrzeugs 50 abrufen. Die Datenbank 78 kann innerhalb eines Speichers der Steuerung 68 oder innerhalb einer externen Speichervorrichtung (nicht gezeigt), die mit der Steuerung 68 in Verbindung steht, enthalten sein. Fahrzeugkoordinaten können in nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedien- oder vorrichtungen gespeichert werden, einschließlich flüchtige, persistente und/oder permanente Speichervorrichtungen, wie zum Beispiel Arbeitsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM). Computerlesbare Speichermedien können unter Verwendung einer Reihe von bekannten Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie beispielsweise PROM (programmierbare Festspeicher), EPROM (elektronische PROM), EEPROM (elektronische löschbare PROM), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektronischen, magnetischen, optischen oder Kombi-Speichervorrichtungen, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von welchen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung 68 verwendet werden, um den Betrieb des Fahrzeugs 50 direkt oder indirekt zu steuern.
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Eine Benutzereingabe 72, wie eine EV-Taste, kann in die Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 integriert sein, um dem Benutzer zu ermöglichen, manuell zwischen EV-, HEV- und automatischem Betriebsmodus für das Fahrzeug auszuwählen. Die Benutzereingabe 72 ermöglicht dem Benutzer, den Fahrzeugbetriebsmodus zwischen EV-, HEV- und automatischem (von der Steuer 68 ausgewähltem) Modus für einen Ladezyklus oder einen Schlüsselzyklus vorab zu bestimmen und zu steuern.
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Das Bereitstellen der Benutzerauswahl der Betriebsmodi erlaubt einem Benutzer, die vom Fahrzeug genutzte Leistungsquelle, d. h. Benzin gegenüber Elektrizität, zu steuern. Zum Beispiel kann ein Benutzer, der in einer städtischen Umgebung fährt, bevorzugen, das Fahrzeug im EV-Modus zu betreiben, der allgemein eine verbesserte Kraftstoffeffizienz bietet, wenn das Fahrzeug häufig beschleunigt und verlangsamt, wie dies typischerweise mit Fahren in der Stadt verbunden ist. In dem vom Benutzer ausgewählten EV-Modus arbeitet das Fahrzeug 50 in einem Ladungsentleerungs(CD)-Modus und der Motor 56 kann deaktiviert sein. In ähnlicher Weise kann ein Benutzer, der auf einer Autobahn fährt, bevorzugen, das Fahrzeug im HEV-Modus zu betreiben, der allgemein eine verbesserte Kraftstoffeffizienz bei höheren Geschwindigkeiten, die mit dem Fahren auf der Autobahn verbunden sind, im Vergleich zum EV-Modus bietet.
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In vielen Fällen jedoch kann es sein, dass ein Benutzer, nach dem Festlegen einer gewünschten Benutzerauswahl des PHEV-Betriebs, vergisst, auf einen anderen Betriebsmodus umzuschalten, oder dies nicht kennt, wenn eine andere Fahrumgebung eintritt. Zum Beispiel kann ein Fahrer, nachdem der HEV-Modus während des Fahrens auf einer Autobahn ausgewählt wurde, beim nachfolgenden Einfahren in eine städtische Umgebung vergessen, auf einen typischerweise effektiveren EV-Modus umzuschalten. Umgekehrt kann ein Fahrer, nachdem der EV-Modus während des Fahrens in einer städtischen Umgebung ausgewählt wurde, beim nachfolgenden Einfahren in eine Autobahn vergessen, auf einen typischerweise effektiveren HEV-Modus umzuschalten.
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3 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Algorithmus 100 zum Implementieren einer Systemaufhebung eines von einem Benutzer ausgewählten Betriebsmodus. Der Algorithmus 100 stellt eine Systemaufhebung eines vom Benutzer ausgewählten EV-Betriebsmodus oder automatischen (von der Steuerung 68 ausgewählten) Betriebsmodus auf Grundlage eines Zustands des Fahrzeugs 50, der einen EV-Betrieb unerwünscht macht, oder eines Fahrzeugzustands, der eine Aktivierung des Motors 56 erfordert, bereit. Der Algorithmus 100 verursacht, dass der Motor 56 aktiviert wird, so dass das Fahrzeug in einem HEV-Modus betrieben werden kann, wenn diese Fahrzeugzustände auftreten. Der Algorithmus 100 kehrt zu dem vom Benutzer ausgewählten Betriebsmodus zurück, wenn der Fahrzeugzustand, der die Aktivierung des Motors 56 verursacht hat, nicht mehr vorhanden ist oder wenn bestimmte andere Bedingungen erfüllt sind. Der Algorithmus 100 deaktiviert den Motor 56 dann erneut und betreibt das Fahrzeug in dem vom Benutzer ausgewählten EV-Modus.
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Der Algorithmus 100 beginnt bei 102, wo das Fahrzeug 50 in dem vom Benutzer ausgewählten EV-Betriebsmodus oder im automatischen Betriebsmodus betrieben wird. Bezüglich des vom Benutzer ausgewählten EV-Modus oder automatischen Modus hat der Benutzer zum Beispiel den gewünschten Betriebsmodus unter Verwendung der Eingabe 72 durch die Benutzerschnittstelle 70 angefordert. Der Algorithmus 100 geht weiter zu 104, um zu bestimmen, ob der Benutzer einen neuen Betriebsmodus ausgewählt hat. Die Auswahl eines neuen Betriebsmodus kann zum Beispiel eine Benutzerauswahl an der Eingabe 72 sein, die das Fahrzeug 50 anweist, auf HEV-Modus (von entweder dem EV-Modus oder dem automatischen Modus) umzuschalten, auf automatischen Modus (vom EV-Modus) umzuschalten oder auf EV-Modus (vom automatischen Modus) umzuschalten. Die Bestimmung, ob der Benutzer einen neuen Betriebsmodus ausgewählt hat, kann zum Beispiel von der Steuerung 68 oder einer anderen Steuerung auf Grundlage einer an der Eingabe 72 empfangenen Auswahl durchgeführt werden, sowie bei anderen Fahrzeugzuständen, wie etwa einer Aktivierung oder Deaktivierung des Motors 56 und/oder einer Aktivierung oder Deaktivierung der elektrischen Maschine 60.
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Wenn der Benutzer einen neuen Betriebsmodus ausgewählt hat, geht der Algorithmus 100 weiter zu 106, wo das Fahrzeug 50 in dem neuen, vom Benutzer ausgewählten Betriebsmodus betrieben wird.
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Wenn der Benutzer keinen neuen Betriebsmodus ausgewählt hat, geht der Algorithmus 100 weiter zu 108, um zu bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 50 einen vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert übersteigt. Bei einem Aspekt wird die Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem oder mehreren Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren geliefert. Bei einem anderen Aspekt kann die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Globalen Positionierungssystem (GPS) abgeleitet werden. Bei noch einem weiteren Aspekt kann die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Reisegeschwindigkeit sein, die vom Benutzer festgelegt ist (z. B. über eine Tempomateingabe).
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Bei einem Ansatz ist der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellenwert ein fester Geschwindigkeitsschwellenwert. Der feste Geschwindigkeitsschwellenwert kann bei der Herstellung des Fahrzeugs 50 festgelegt werden. Zum Beispiel kann ein fester vorbestimmter Geschwindigkeitsschwellenwert bei oder über einer maximalen Geschwindigkeit, die mit dem EV-Modus verknüpft ist, liegen, so dass der Motor 56 aktiviert werden muss, um die vom Fahrzeug 50 angeforderte Geschwindigkeit zu erfüllen. In diesem Beispiel kann der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellenwert auf 70 Meilen pro Stunde oder 85 Meilen pro Stunde festgelegt sein, auch wenn andere Geschwindigkeiten ebenfalls als Schwellenwert verwendet werden können. Bei einem anderen Ansatz wird der feste vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellenwert von einem Benutzer festgelegt und kann in manchen Fällen veränderbar sein.
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Bei einem anderen Ansatz ist der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellenwert ein dynamischer Geschwindigkeitsschwellenwert. Zum Beispiel kann ein dynamischer vorbestimmter Geschwindigkeitsschwellenwert bei oder über einer Geschwindigkeitsbegrenzung für eine gegebene Straße, auf der das Fahrzeug 50 fährt, liegen. Die Information über den dynamischen vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert kann von einem mit dem Fahrzeug 50 verknüpften GPS und/oder Navigationssystem geliefert werden.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei 108 unter dem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, kehrt der Algorithmus 100 zu 102 zurück, wo die Steuerung 68 das Fahrzeug 50 weiterhin in dem vom Benutzer ausgewählten EV-Modus oder automatischen Modus betreibt.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei 108 über dem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, geht der Algorithmus 100 weiter zu 110, wo die Steuerung 68 das Fahrzeug 50 im HEV-Modus betreibt. In diesem Stadium, und vorübergehend unter Bezugnahme auf 1, kann das Fahrzeug 50 in einem CS-Modus 22 betrieben werden, bei dem das Fahrzeug 50 die Nutzung des Elektromotorantriebs verringert, um den SOC 10 der Batterie bei einem konstanten oder ungefähr konstanten Niveau aufrechtzuerhalten, indem die Nutzung des Motorantriebs erhöht wird. Bei manchen Aspekten geht der Algorithmus 100 nur als Reaktion darauf, dass die Steuerung 68 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 30 Sekunden) den vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert übersteigt, weiter zu 110.
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Die Steuerung 68 kann ferner konfiguriert sein, um nachfolgende Benutzerauswahlen neuer Betriebsmodi bei 112 zu überwachen. Die Auswahl eines neuen Betriebsmodus kann zum Beispiel eine Benutzerauswahl an der Eingabe 72 sein, die das Fahrzeug 50 anweist, vom HEV-Modus auf entweder EV-Modus oder automatischen Modus umzuschalten. Dies kann zum Beispiel auftreten, wenn ein Benutzer die Auswahl des HEV-Modus manuell aufheben möchte. Wenn der Benutzer einen neuen Betriebsmodus ausgewählt hat, geht der Algorithmus 100 weiter zu 106, wo das Fahrzeug 50 in dem neuen Betriebsmodus betrieben wird.
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Wenn der Benutzer den Betrieb des Fahrzeugs nicht manuell aus dem HEV-Modus aufhebt, überwacht die Steuerung 68 die Fahrzeuggeschwindigkeit bei 114. Als Reaktion auf das Bestimmen, dass das Fahrzeug unter den vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert verlangsamt hat, kann die Steuerung 68 das Fahrzeug 50 bei 102 automatisch auf den vom Benutzer ausgewählten EV-Betriebsmodus oder automatischen Betriebsmodus zurückstellen. Bei manchen Aspekten kehrt der Algorithmus 100 nur als Reaktion darauf, dass die Steuerung 68 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 30 Sekunden) unter dem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, zu dem vom Benutzer ausgewählten EV-Betriebsmodus oder automatischen Modus zurück. Die Steuerung 68 kann ferner konfiguriert sein, um das Fahrzeug 50 als Reaktion auf ein Bestimmen, dass eine Tempomateinstellung deaktiviert wurde, wodurch verursacht wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter den vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert fällt, auf den vom Benutzer ausgewählten EV-Betriebsmodus oder automatischen Modus zurückzustellen.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei 114 über dem vorbestimmten Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, geht der Algorithmus 100 weiter zu 116. In diesem Stadium ist die Steuerung 68 konfiguriert, um einen Fahrmodus auf Grundlage eines Vergleichs der Nähe des Fahrzeugs zu einer gegebenen Position mit dem SOC der Batterie 66 zu bestimmen.
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Wie vorher beschrieben, informiert das Positionierungssystem 74 die Steuerung 68 über die aktuelle Position des Fahrzeugs. Unter Verwendung der Position des Fahrzeugs bestimmt die Steuerung 68 die Nähe des Fahrzeugs zu einer geographischen Position, wie den Zielort des Fahrzeugs. Die Nähe des Fahrzeugs kann eine erwartete Fahrtstrecke darstellen und kann in jeder geeigneten Maßeinheit (z. B. Meilen, Kilometer, usw.) ausgedrückt sein.
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Bei einem Aspekt ist der Zielort eine geographische Position, die dem Navigationssystem 76 vom Benutzer bereitgestellt wird. Dies kann über die Schnittstelle 70 vorgenommen werden, oder kann von einer anderen Vorrichtung (z. B. dem Mobiltelefon des Benutzers) an das Navigationssystem 76 übertragen werden. Unter Verwendung der Position des Fahrzeugs bestimmt das Navigationssystem 76 eine Nähe des Fahrzeugs 50 zu dem vom Benutzer bereitgestellten Zielort.
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Bei einem anderen Aspekt ist der Zielort eine geographische Position, die zum Beispiel in der Datenbank 78 gespeichert ist. Zu diesem Zweck kann das Navigationssystem 76 ein vorausschauendes Lernsystem beinhalten, das die Positionen von Zielorten, die von einem Benutzer häufig besucht werden, wie das Zuhause des Benutzers oder der Hauptarbeitsplatz, lernt. Solche Positionen können vorzugsweise auf Positionen von einer oder mehreren elektrischen Ladestationen hinweisen, und können ferner von dem Benutzer als Positionen von elektrischen Ladestationen informiert oder bestätigt werden. Solche Positionen werden zum Beispiel in der Datenbank 78 gespeichert und werden nachfolgend dem Navigationssystem 76 bekannt gegeben. Unter Verwendung der Position des Fahrzeugs bestimmt das Navigationssystem 76 eine Nähe des Fahrzeugs 50 zu dem in der Datenbank 78 gespeicherten Zielort.
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Die Steuerung 68 schätzt außerdem eine Reichweite der Batterie 66. Eine Reichweite der Batterie 66 ist eine erwartete verbleibende Batteriereichweite und wird in jeder geeigneten Maßeinheit (z. B. Meilen, Kilometer, usw.) ausgedrückt. Die Reichweite der Batterie 66 kann zumindest teilweise mit dem SOC 10 der Batterie 66 verknüpft sein. Batteriehersteller stellen typischerweise Informationen bezüglich des Energiegehalts (z. B. verbleibende kWh), der von einer Batterie bei einem gegebenen SOC gespeichert wird, bereit. Diese Informationen können in einem Speicher gespeichert werden, zum Beispiel in einer Nachschlagtabelle, und die Steuerung 68 kann auf diese, falls nötig, zugreifen. Auf diese Weise weist der SOC 10 der Batterie 66 auf die Entfernung hin, über die das Fahrzeug 50 vom Motor 60 in dem Ladungsentleerungsmodus angetrieben werden kann, zum Beispiel bevor der SOC 10 auf oder unter einen vordefinierten Schwellenwert (z. B. 50 %, 25 %, 10 %, 5 % oder 0 %) entleert ist.
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Die Steuerung 68 kann auch ein Faktor beim Verhalten des Fahrers vor dem Fahren beim Schätzen der Reichweite der Batterie 66 sein. Wie ein Fahrzeug gefahren wird, kann ein wichtiger Faktor beim Bestimmen, wie lange die verbleibende Ladung in der Batterie 66 wahrscheinlich noch anhält, sein. Zum Beispiel kann ein aggressives Fahrverhalten den Ladestand in der Batterie 66 schneller verringern als ein relativ konservatives Fahrverhalten. Zu diesem Zweck kann die Steuerung 68 die Reichweite der Batterie nicht nur auf Grundlage der verfügbaren Menge an Batterieenergie in der Batterie 66 (z. B. SOC 10 der Batterie) schätzen, sondern auch auf Grundlage eines Energieverbrauchsprofils und/oder von Umweltfaktoren.
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Bei 116 in 3 vergleicht die Steuerung 68 die geschätzte Reichweite der Batterie 66 mit der bestimmten Nähe des Fahrzeugs 50 zum Zielort des Fahrzeugs. Wenn die Reichweite der Batterie größer als die Entfernung zum Zielort des Fahrzeugs ist, ist die Steuerung 68 konfiguriert, um das Fahrzeug 50 auf den vom Benutzer ausgewählten EV-Modus oder automatischen Modus zurückzustellen. Somit kann der Elektromotor 60, zumindest teilweise, verwendet werden, um das Fahrzeug 50 anzutreiben, auch wenn das Fahrzeug 50 mit einer Geschwindigkeit bei oder über einer maximalen Geschwindigkeit, die mit dem EV-Modus verknüpft ist, betrieben wird. Auf diese Weise werden dem Fahrzeug 50 die Kraftstoffeinsparungsvorteile geboten, die durch priorisierte Verwendung des Elektromotors 60 gegenüber dem Motor 56 bereitgestellt wird. Weiterhin verringert der hierin beschriebene Ansatz die Auswirkung bestimmter Unzulänglichkeiten beim Priorisieren der Verwendung des Elektromotors 60 gegenüber dem Motor 56 (zum Beispiel während das Fahrzeug 50 bei Geschwindigkeiten, die diejenigen übersteigen, die mit dem EV-Modus verknüpft sind, betrieben wird).
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4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Algorithmus 150 für ein automatisches Ändern eines Betriebsmodus von einem HEV-Modus zu einem EV-Betriebsmodus oder automatischen Betriebsmodus. Der Algorithmus 150 beginnt bei 152, während das Fahrzeug 50 im HEV-Modus betrieben wird. Der Betrieb im HEV-Modus kann ein vom Benutzer angewiesener Betrieb sein, z. B. durch die Schnittstelle 70, oder kann automatisch ausgewählt sein, z. B. durch eine Steuerung 68, wie an anderer Stelle erläutert wird.
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Der Algorithmus 150 geht weiter zu 154. In diesem Stadium ist die Steuerung 68 konfiguriert, um einen Fahrmodus auf Grundlage eines Vergleichs der Nähe des Fahrzeugs zu einer gegebenen Position mit dem SOC der Batterie 66 zu bestimmen. Bei einem Aspekt ist der Zielort eine geographische Position, die dem Navigationssystem 76 vom Benutzer bereitgestellt wird. Bei einem anderen Aspekt ist der Zielort eine geographische Position, die zum Beispiel in der Datenbank 78 gespeichert ist. Die Steuerung 68 vergleicht die bestimmte Nähe des Fahrzeugs zu einem Zielort mit einer geschätzten Reichweite der Batterie, die mit dem SOC der Batterie 66 verknüpft ist.
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Wenn die geschätzte Reichweite der Batterie geringer als die Entfernung zum Zielort des Fahrzeugs ist, kehrt der Algorithmus 150 zurück zu 152, wo die Steuerung 68 das Fahrzeug 50 weiterhin im HEV-Modus betreibt.
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Wenn die geschätzte Reichweite der Batterie größer als die Entfernung zum Zielort des Fahrzeugs ist, geht der Algorithmus 150 weiter zu 156, wo die Steuerung 68 konfiguriert ist, das Fahrzeug 50 entweder im EV-Modus oder automatischen Modus zu betreiben.
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Bei manchen Aspekten ist die Steuerung 68 bei 158 konfiguriert, um das Verhältnis zwischen der Nähe des Fahrzeugs zu einem Zielort und der Reichweite der Batterie, die mit dem SOC der Batterie 66 verknüpft ist, weiterhin zu überwachen. Dies kann aufgrund veränderter Umstände in Zusammenhang mit der Nähe des Fahrzeugs zum Zielort (z. B. hat der Benutzer eine andere Strecke genommen als die vom Navigationssystem 76 vorgeschlagene Strecke) oder veränderter Fahrumstände, die eine Verringerung des SOC der Batterie verursachen (z. B. hat ein Betrieb durch den Benutzer eine größere Ableitung des SOC der Batterie als erwartet verursacht) geboten sein. Bei einem beliebigen Ansatz kehrt der Algorithmus 150 zu 156 zurück, wenn bestimmt wird, dass die Reichweite der Batterie größer als die Entfernung zum Zielort des Fahrzeugs ist, wo die Steuerung 68 das Fahrzeug 50 weiterhin im EV-Modus oder automatischen Modus betreibt. Wenn jedoch bestimmt wird, dass die Reichweite der Batterie geringer als die Entfernung zum Zielort des Fahrzeugs ist, kehrt der Algorithmus 150 zurück zu 152, wo die Steuerung 68 den Fahrzeugbetrieb auf HEV-Modus umschaltet.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Spezifikation verwendeten Worte Worte der Beschreibung anstatt Begrenzung, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
