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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung noch ein Hybridfahrzeug mit einer derartigen Steuervorrichtung.
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Hybridfahrzeuge, beispielsweise Plug-in-Hybridfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine zum Antreiben des Hybridfahrzeugs, können mit unterschiedlichen Betriebsweisen betrieben werden. So ist es beispielsweise möglich, solche Hybridfahrzeuge in einem Hybridmodus zu betreiben, bei dem das Fahrzeug sowohl elektrisch als auch mittels des Verbrennungsmotors angetrieben werden kann. Darüber hinaus ist es auch möglich, solche Hybridfahrzeuge beispielsweise rein elektrisch oder rein über den Verbrennungsmotor anzutreiben. Oftmals ist es ein Ziel beim Betreiben derartiger Hybridfahrzeuge, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, Emissionen zu verringern und/oder eine Leistungsbereitstellung zum Antreiben des Fahrzeugs situationsgerecht anzupassen.
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Die
DE 10 2011 018 182 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, bei welchem anhand von bereitgestellten Nutzerdaten ein zukünftiges Ziel eines Nutzers prognostiziert und eine Betriebsweise des Hybridfahrzeugs in Abhängigkeit von dem prognostizierten Ziel vorgegeben wird. So sollen beispielsweise regelmäßig angefahrene Ziele, wie z.B. eine Arbeitsstätte, anhand von bereitgestellten Nutzerdaten erkannt und zur Prognostizierung zukünftiger Ziele genutzt werden. In Abhängigkeit vom prognostizierten Ziel wird eine Leistungsverteilung bzw. Leistungsbereitstellung durch einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Antriebsmaschine optimiert, um den Kraftstoffverbrauch zu verringern, Emissionen zu verringern und/oder die Leistung des Fahrzeugs zu verbessern.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher regelmäßig von einem Nutzer angefahrene Ziele, die in einer Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegen, zuverlässig mit einem Hybridfahrzeug angesteuert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch eine Steuervorrichtung zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind insbesondere in abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs wird anhand von bereitgestellten Nutzerdaten ein zukünftiges Ziel eines Nutzers prognostiziert. In Abhängigkeit von dem prognostizierten Ziel wird eine Betriebsweise des Hybridfahrzeugs vorgegeben. Es wird überprüft, ob das prognostizierte Ziel in einer Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegt, wobei in dem Fall die Betriebsweise des Hybridfahrzeugs während der Fahrt bis zu einer Grenze dieser Zone derart vorgegeben wird, dass das Hybridfahrzeug ab dem Einfahren in diese Zone das Ziel rein elektrisch angetrieben erreicht.
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Unter die Zone mit verschärften Emissionsvorgaben können Umweltzonen und/oder Null-Emissions-Zonen fallen, in denen ein Verbrennungsmotorfahrverbot herrscht. Unter verschärften Emissionsvorgaben müssen aber nicht nur Vorgaben hinsichtlich zulässiger Schadstoffemissionen fallen. Unter die verschärften Emissionsvorgaben können beispielsweise auch Geräuschemissionen fallen, welche zum Beispiel auch tageszeitabhängig unterschiedlich vorgegeben sein können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei der Fahrt in städtischen Bereichen vorteilhaft genutzt werden, aber auch außerhalb von städtischen Bereichen. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, sicherzustellen, dass ein wiederkehrend schon angefahrenes Ziel, welches in einer Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegt, soweit möglich rein elektrisch angetrieben mit dem Hybridfahrzeug erreicht werden kann. Anhand der bereitgestellten Nutzerdaten ist es möglich, insbesondere von einem Nutzer des Hybridfahrzeugs regelmäßig angefahrene Ziele zu erkennen und zu lernen. So werden Energiemanagementfunktionen des Hybridfahrzeugs im Zuge der Vorgabe der Betriebsweise des Hybridfahrzeugs insbesondere an gelernte Ziele angepasst. So kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein vorausschauendes Energiemanagement im Hinblick auf die Betriebsweise des Hybridfahrzeugs vorgegeben werden, sodass mit Erreichen der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben, in dem das prognostizierte Ziel liegt, auf jeden Fall sichergestellt werden kann, dass die Zone zumindest bis zum Erreichen des prognostizierten Ziels auch rein elektrisch befahren werden kann.
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Je nach Länge der Route bzw. der Strecke bis zum Ziel kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Hybridfahrzeug vollständig oder zumindest teilweise im Hybridmodus oder in einem reinen Verbrennerbetriebsmodus betrieben wird, bis das Hybridfahrzeug die Grenze dieser Zone erreicht. Ab dem Einfahren in diese Zone wird das Hybridfahrzeug dann rein elektrisch angetrieben. Die verschärften Emissionsvorgaben der betreffenden Zone, in dem das Ziel liegt, beispielsweise hinsichtlich Schadstoffemissionen oder auch hinsichtlich Geräuschemissionen, können dadurch auf jeden Fall eingehalten werden. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also sichergestellt werden, dass die vorhandene elektrische Energie des Hybridfahrzeugs nicht bereits aufgebraucht ist, bevor das prognostizierte Ziel erreicht wird, welches in der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegt. Auch kann es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass in Kenntnis des prognostizierten Ziels die Betriebsweise des Hybridfahrzeugs während der Fahrt bis zur Grenze der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben so vorgegeben wird, dass auch nach Erreichen des Ziels noch eine gewisse rein elektrische Restreichweite vorhanden ist. Sollte also beispielsweise am Ziel keine Auflademöglichkeit für das Hybridfahrzeug bestehen, so kann die elektrische Reichweite so groß gewählt bzw. eingestellt werden, dass das Hybridfahrzeug die Zone mit den verschärften Emissionsvorgaben auch z.B. wieder rein elektrisch angetrieben verlassen kann. Dies kann insbesondere mit einer Fahrerinteraktion einhergehen, beispielsweise indem der Fahrer bestätigen muss, dass die rein elektrische Reichweite am Ziel größer als Null Kilometer sein soll.
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Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Hybridfahrzeug bis zum Erreichen der Grenze der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben zumindest teilweise in einem Ladungserhaltungsmodus betrieben wird. Der Ladungserhaltungsmodus wird auch als Charge-Sustaining-Modus bezeichnet. Dabei wird durch eine Reduktion elektrischer Fahrfunktionen sowie durch den Einsatz von zusätzlichen Funktionen, wie beispielsweise einer Lastpunktanhebung, ein Ladezustand der Traktionsbatterie in einem festgelegten Ladefenster gehalten. Insbesondere kann eine Last eines Verbrennungsmotors des Hybridfahrzeugs um ein generatorisches Drehmoment der zum Antreiben des Hybridfahrzeugs ausgelegten elektrischen Maschine erhöht werden, sodass die Traktionsbatterie geladen werden kann. Dadurch, dass das Hybridfahrzeug bis zum Erreichen der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben zumindest teilweise im Ladungserhaltungsmodus betrieben wird, kann sichergestellt werden, dass das Hybridfahrzeug ab dem Einfahren in diese Zone das Ziel rein elektrisch angetrieben erreicht. Zudem werden die elektrischen Fahranteile in Summe optimiert.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Nutzerdaten Informationen darüber enthalten, welche Ziele in der Vergangenheit wiederkehrend vom Nutzer mittels des Hybridfahrzeugs und/oder mittels anderer Fahrzeuge angesteuert wurden. So können regelmäßig vom Nutzer angefahrene Ziele ausgewertet werden, sodass auf Basis dieser gelernten Ziele eine besonders zuverlässige Prognose des zukünftig anzufahrenden Ziels erfolgen kann.
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Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Nutzerdaten zudem Informationen zu jeweiligen Uhrzeiten und/oder jeweiligen Wochentagen umfassen, welche den in der Vergangenheit vom Nutzer angesteuerten Zielen zugeordnet sind. So kann es beispielsweise sein, dass der Nutzer an Wochentagen regelmäßig zu bestimmten Uhrzeiten seine Arbeitsstätte anfährt, welche in einer Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegt. An Wochenenden fährt der Nutzer beispielsweise andere Ziele, wie beispielsweise ein Fitnessstudio oder dergleichen, an, welches ebenfalls in der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegen können. Dadurch, dass die Nutzerdaten Informationen zu jeweiligen Uhrzeiten und/oder jeweiligen Wochentagen umfassen, die den in der Vergangenheit vom Nutzer angesteuerte Zielen zugeordnet sind, können zukünftige Ziele besonders zuverlässig prognostiziert werden. Je sicherer das anzufahrende Ziel prognostiziert wird, umso stärker kann die Antriebsstrategie angepasst werden, also die Reaktion des Antriebs auf ein gelerntes Ziel kann abhängig von der Wahrscheinlichkeit des gelernten Ziels bzw. der gelernten Route sein.
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In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Nutzerdaten elektronische Kalenderdaten des Nutzers umfassen, wobei unter Berücksichtigung dieser Kalenderdaten das voraussichtliche Ziel prognostiziert wird. Beispielsweise können die elektronischen Kalenderdaten von einem Server und/oder einem Smartphone des Nutzers abgerufen werden, wobei in Kenntnis dieser Kalenderdaten, die bestimmte Termine und Ziele enthalten können, besonders zuverlässig prognostiziert werden kann, wohin der Nutzer als nächstes fahren möchte. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise auch möglich, dass die Nutzerdaten E-Mails, Textnachrichten oder dergleichen enthalten, welche ausgewertet werden können, um basierend darauf zu prognostizieren, welches Ziel der Nutzer als nächstes ansteuern möchte. Auf diese Weise ist es möglich, besonders zuverlässig zu prognostizieren, welches Ziel der Nutzer als nächstes ansteuern möchte.
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Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren oder eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als mögliche Ausgestaltungen der Steuervorrichtung und umgekehrt anzusehen, wobei die Steuervorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
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Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Steuervorrichtung oder eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
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Eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs sieht vor, dass es sich bei dem Hybridfahrzeug um einen Plug-in-Hybrid handelt. Aufgrund der üblicherweise verhältnismäßig hohen rein elektrischen Reichweite von Plug-in-Hybridfahrzeugen ist es möglich, die Betriebsweise des Hybridfahrzeugs beim Ansteuern des in der Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegenden Ziels so einzustellen bzw. vorzugeben, dass das Hybridfahrzeug ab dem Einfahren in diese Zone das Ziel auch tatsächlich rein elektrisch angetrieben erreichen kann. Die verfügbaren elektrischen Fahranteile können insbesondere in die Zone mit verschärften Emissionsvorgaben verschoben werden. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der Antrieb bestimmte Randbedingungen einhalten muss, sodass sich z.B. eine Gesamteffizienz nicht verschlechtern darf.
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Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der Zeichnung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung 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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung eines als Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildeten Hybridfahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung einer noch mit dem Hybridfahrzeug zu befahrenden Route zu einem prognostizierten Ziel, das in einer Zone mit verschärften Emissionsvorgaben liegt.
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In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein als Plug-in-Hybridfahrzeug ausgebildetes Hybridfahrzeug 1 ist in einer stark schematisierten Darstellung in 1 gezeigt. Das Hybridfahrzeug 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 2 und eine elektrische Antriebsmaschine 3, welche dazu ausgelegt sind, das Hybridfahrzeug 1 anzutreiben. Des Weiteren umfasst das Hybridfahrzeug 1 eine Traktionsbatterie 4, welche unter anderem dazu ausgelegt ist, die elektrische Antriebsmaschine mit Energie zu versorgen. Des Weiteren umfasst das Hybridfahrzeug 1 eine Steuervorrichtung 5, welche dazu eingerichtet ist, die Betriebsweise des Hybridfahrzeugs vorzugeben und zu steuern.
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In 2 ist eine noch mit dem Hybridfahrzeug 1 zu befahrende Route 6 zu einem prognostizierten Ziel 7 schematisch dargestellt, wobei das Ziel 7 in einer Zone 8 mit verschärften Emissionsvorgaben liegt. Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betreiben des Hybridfahrzeugs 1 näher erläutert. Der Steuervorrichtung 5 werden Nutzerdaten bereitgestellt, wobei die Steuervorrichtung 5 anhand der bereitgestellten Nutzerdaten das zukünftige Ziel 7 prognostiziert und eine Betriebsweise des Hybridfahrzeugs 1 in Abhängigkeit von dem prognostizierten Ziel 7 vorgibt und steuert. Die Steuervorrichtung 5 überprüft, ob das prognostizierte Ziel 7, wie hier schematisch angedeutet, in einer Zone 8 mit verschärften Emissionsvorgaben liegt. In dem Fall wird die Betriebsweise des Hybridfahrzeugs 1 während der Fahrt bis zu einer Grenze 9 dieser Zone 8 mittels der Steuervorrichtung 5 derart vorgegeben, dass das Hybridfahrzeug 1 ab dem Einfahren in diese Zone 8 das Ziel 7 rein elektrisch angetrieben erreicht. Bei der Zone 8 mit den verschärften Emissionsvorgaben kann es sich beispielsweise um eine Umweltzone oder auch um eine Null-Emissions-Zone handeln, in der ein Verbrennungsmotorfahrverbot herrscht. Es könnte auch mehrere Routen zum Ziel 7 in der Zone 8 geben. Auch wenn nicht bekannt ist, welche der Routen befahren wird, kann Energie für die Zone 7 reserviert werden. Gleiches gilt für den Fall, dass mehrere Ziele möglich sind, die aber alle in der Zone 8 liegen.
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Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Hybridfahrzeug 1 bis zum Erreichen der Grenze 9 der Zone 8 mit den verschärften Emissionsvorgaben zumindest teilweise in einem Ladungserhaltungsmodus betrieben wird. Dadurch kann auf dem Weg bis zur Grenze 9 der Zone 8 ein Ladezustand der Traktionsbatterie 4 auf einem gewissen Level gehalten werden. So kann sichergestellt werden, dass das Hybridfahrzeug 1 ab dem Einfahren in die Zone 8 das Ziel 7 auch rein elektrisch angetrieben erreicht.
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Die bereitgestellten Nutzerdaten können beispielsweise Informationen darüber enthalten, welche Ziele in der Vergangenheit wiederkehrend vom Nutzer mittels des Hybridfahrzeugs 1 und/oder mittels anderer Fahrzeuge angesteuert wurden. Insbesondere können die Nutzerdaten zudem Informationen zu jeweiligen Uhrzeiten und/oder jeweiligen Wochentagen umfassen, welche den in der Vergangenheit vom Nutzer angesteuerten Zielen zugeordnet sind. Anhand von Vergangenheitsdaten bezüglich angesteuerter Ziele ist es also möglich, zu lernen und zu prognostizieren, welche Ziele der Nutzer zukünftig ansteuern wird, um in dem hier gezeigten Beispiel das Ziel 7 zu prognostizieren, welches in der Zone 8 liegt.
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Auch können die Nutzerdaten beispielsweise elektronische Kalenderdaten des Nutzers umfassen, wobei unter Berücksichtigung dieser Kalenderdaten das voraussichtliche Ziel 7 mittels der Steuervorrichtung 5 prognostiziert wird. Die elektronischen Kalenderdaten können beispielsweise Ortsangaben für bestimmte Termine enthalten, sodass anhand dessen das Ziel 7 prognostiziert werden kann. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die bereitgestellten Nutzerdaten beispielsweise Informationen aus E-Mails, anderen Textnachrichten oder dergleichen enthalten, wobei die Steuervorrichtung 5 beispielsweise über eine Texterkennung auswerten kann, ob Informationen zu bestimmten vereinbarten Zielen oder dergleichen enthalten sind, um das voraussichtliche Ziel 7 zu prognostizieren.
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Mittels des erläuterten Verfahrens ist es also möglich, insbesondere regelmäßig angefahrene Ziele eines Nutzers zu erkennen und so zukünftige Ziele zu prognostizieren. Verschiedenste Energiemanagementfunktionen des Hybridfahrzeugs 1 können so auf die prognostizierten Ziele 7 abgestimmt werden, insbesondere derart, dass das Hybridfahrzeug 1 ab dem Erreichen bzw. Einfahren in derartige Zonen 8 mit verschärften Emissionsvorgaben das darin liegende Ziel 7 rein elektrisch angetrieben erreichen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridfahrzeug
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- elektrische Antriebsmaschine
- 4
- Traktionsbatterie
- 5
- Steuervorrichtung
- 6
- Route
- 7
- prognostiziertes Ziel
- 8
- Zone mit verschärften Emissionsvorgaben
- 9
- Grenze der Zone
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011018182 A1 [0003]
