-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Hybridfahrzeug.
-
Innenstädte sind aufgrund hoher Verkehrsdichten, Staus, langer Ampelwartezeiten sowie vieler Beschleunigungs- und Bremsvorgänge einer besonderen Belastung durch Abgase von Verbrennungsmotoren ausgesetzt. Zur Einhaltung vorgegebener, zunehmend verschärfter Emissionsauflagen zum Schutze von Mensch und Umwelt werden in einigen Städten bereits Fahrverbote für bestimmte Verbrennungsmotortypen durchgesetzt. Der Trend entwickelt sich in Richtung einer Einführung von Umweltzonen, insbesondere in Innenstadtbereichen von Großstädten, in welchen ein verbrennungsmotorischer Betrieb gänzlich untersagt ist. In Norwegen wird ein Befahren solcher Umweltzonen ab 2025 nur noch vollelektrischen Kraftfahrzeugen oder Hybridfahrzeugen im vollelektrischen Betrieb erlaubt sein. Weitere Länder beabsichtigen bereits, ebenfalls solche Umweltzonen einzurichten und Fahrverbote für Verbrennungsmotoren zu verhängen.
-
Dies stellt Hybridfahrzeuge vor eine neue Herausforderung, da die Wahl eines zu verwendenden Betriebsmodus des Hybridfahrzeugs üblicherweise von einem IST-Betriebszustand einer Hochvoltbatterie des Hybridfahrzeugs, einem IST-Betankungszustand eines Kraftstofftanks des Hybridfahrzeugs sowie einem Fahrverhalten eines Fahrers des Hybridfahrzeugs abhängt. Unter einem IST-Betriebszustand der Hochvoltbatterie wird beispielsweise ein IST-Ladezustand und/oder eine IST-Leistungsgrenze der Hochvoltbatterie verstanden. Der Ladezustand ist ein Maß für die Menge der in der Hochvoltbatterie gespeicherten elektrischen Energie. Die Leistungsgrenze ist ein Maß für die Fähigkeit der Hochvoltbatterie zur Bereitstellung elektrischer Leistung. Diese ist insbesondere vom Ladezustand sowie einer Batterietemperatur abhängig. Bei moderaten Geschwindigkeiten sowie einem relativ hohen IST-Betriebszustand wird üblicherweise ein elektrischer Antrieb gewählt, während bei höheren Geschwindigkeiten, einem relativ niedrigen IST-Betriebszustand oder starken Beschleunigungsanforderungen hingegen häufiger ein verbrennungsmotorischer Antrieb gewählt wird.
-
Aus der
EP 1 297 982 B1 ist ein Hybridfahrzeug mit einer Navigationsvorrichtung zum Erkennen einer Umweltzone, in welcher ein Betrieb von Verbrennungsmotoren nicht zulässig ist, und einer Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer erforderlichen Batterieladung zum Durchqueren der Umweltzone mittels des Elektromotors des Hybridfahrzeugs bekannt. Das Hybridfahrzeug ist ausgebildet, die Batterie in Abhängigkeit der erforderlichen Batterieladung bei Bedarf außerhalb der Umweltzone zumindest derart aufzuladen, dass ein Betrieb des Verbrennungsmotors während einer Durchfahrt durch die Umweltzone vermeidbar ist. Die
DE 198 07 291 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs. Mittels eines Positionssensors sowie gespeicherter Karten ist die Art einer Straße, wie beispielsweise einer Autobahn, Landstraße oder Stadtstraße, auf welcher sich das Hybridfahrzeug befindet, ermittelbar. In Abhängigkeit der ermittelten Straßenart ist ein für diese Straßenart verbrauchsoptimierter Betriebsmodus des Hybridfahrzeugs auswählbar, um somit einen möglichst energieeffizienten Betrieb des Hybridfahrzeugs zu gewährleisten und unnötige Umschaltvorgänge zwischen den Betriebsarten des Hybridfahrzeugs, wie beispielsweise vom elektromotorischen Betrieb in den verbrennungsmotorischen Betrieb oder umgekehrt, zu vermeiden.
-
Bekannte Verfahren zum Betreiben von Hybridfahrzeugen sowie bekannte Hybridfahrzeuge haben den Nachteil, dass Situationen, in welchen sich das Hybridfahrzeug innerhalb einer Umweltzone befindet oder eine Einfahrt in eine Umweltzone in Kürze bevorsteht, und ein IST-Betriebszustand der Hochvoltbatterie für ein längeres Fahren innerhalb der Umweltzone zu niedrig ist, nicht Rechnung getragen wird. Es werden zwar Verfahren zum Gewährleisten einer elektromotorischen Durchfahrt durch eine Umweltzone beschrieben, gleichwohl sind derartige Präventionsverfahren für Fälle eines tatsächlichen Erreichens eines kritischen unteren Ladeniveaus der Hochvoltbatterie innerhalb einer Umweltzone gänzlich ungeeignet.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs sowie bei einem Hybridfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Hybridfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein Liegenbleiben des Hybridfahrzeugs innerhalb einer Umweltzone vermeiden und einen durch einen kritischen Betriebszustand der Hochvoltbatterie verursachten Schaden möglichst gering zu halten.
-
Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs gelöst. Das Hybridfahrzeug weist zum Antreiben einen Elektromotor, eine Hochvoltbatterie und einen Verbrennungsmotor auf. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Ermitteln eines IST-Betriebszustands der Hochvoltbatterie des Hybridfahrzeugs mittels einer Steuerungsvorrichtung des Hybridfahrzeugs,
- - Ermitteln einer Position des Hybridfahrzeugs mittels der Steuerungsvorrichtung,
- - Bestimmen mittels der Steuerungsvorrichtung, ob die ermittelte Position des Hybridfahrzeugs innerhalb oder außerhalb einer vorgegebenen Umweltzone liegt, wobei die Umweltzone eine Vorgabe aufweist, wonach ein Betrieb des Verbrennungsmotors innerhalb der Umweltzone unzulässig ist,
- - Auswählen eines Sonderbetriebsmodus zum Betreiben des Hybridfahrzeugs mittels der Steuerungsvorrichtung, wenn die ermittelte Position innerhalb einer Umweltzone liegt und der IST-Betriebszustand kleiner als ein unterer Betriebszustand ist, wobei der Sonderbetriebsmodus aus einem oder mehreren der folgenden Sonderbetriebsmodi ausgewählt wird:
- a. Verwenden des Verbrennungsmotors zum Antreiben des Hybridfahrzeugs und Übermitteln dieses Verstoßes gegen die Vorgabe der Umweltzone an einen externen Server mittels einer Sendevorrichtung des Hybridfahrzeugs (erster Sonderbetriebsmodus),
- b. Verwenden des Verbrennungsmotors zum Antreiben des Hybridfahrzeugs und Speichern dieses Verstoßes gegen die Vorgabe der Umweltzone in einer auslesbaren Speichervorrichtung des Hybridfahrzeugs (zweiter Sonderbetriebsmodus),
- c. Verwenden des Elektromotors zum Antreiben des Hybridfahrzeugs, wobei eine vom Fahrer maximal abrufbare Leistung des Elektromotors mittels der Steuerungsvorrichtung reduziert ist (dritter Sonderbetriebsmodus), und
- - Betreiben des Hybridfahrzeugs mit dem ausgewählten Sonderbetriebsmodus mittels der Steueru ngsvorrichtung.
-
Das Hybridfahrzeug ist vorzugsweise als Vollhybridfahrzeug oder als Plug-In-Hybridfahrzeug ausgebildet. Ein Vollhybridfahrzeug weist einen Antrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehrere Elektromotoren auf. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor sind derart ausgebildet und eingerichtet, das Hybridfahrzeug ohne zusätzliche Unterstützung des jeweils anderen Elektromotors bzw. Verbrennungsmotors eigenständig anzutreiben. Mittels eines Vollhybridfahrzeugs sind somit mehrere unterschiedliche Betriebszustände realisierbar, wie beispielsweise ein alleiniger Antrieb mit dem Verbrennungsmotor, ein paralleler Antrieb mittels des Verbrennungsmotors und des Elektromotors sowie ein alleiniger Antrieb mit dem Elektromotor.
-
Zum Betreiben des Elektromotors weist das Hybridfahrzeug die Hochvoltbatterie auf. Bei einem vollelektrischen Betriebsmodus wird die hierfür benötigte elektrische Energie komplett aus der Hochvoltbatterie bezogen. Bei einem seriellen Betriebsmodus erfolgt der Antrieb mittels des Elektromotors, wobei die hierfür benötigte elektrische Energie zumindest teilweise mittels eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Generators bereitgestellt wird. Zudem ist die Hochvoltbatterie auf diese Weise aufladbar.
-
Ein Plug-In-Hybridfahrzeug weist grundsätzlich dieselben Eigenschaften wie ein Vollhybridfahrzeug auf und verfügt über eine zusätzliche Ladeschnittstelle zum elektrischen Koppeln der Hochvoltbatterie mit einer Ladestation zum Laden der Hochvoltbatterie. Dies hat den Vorteil, dass beim Plug-In-Hybridfahrzeug auch ein kraftstofffreies Aufladen der Hochvoltbatterie, insbesondere mittels umweltfreundlich erzeugten Stroms, möglich ist. Bei der Auswahl einer geeigneten Ladestrategie sind somit hohe Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch erzielbar.
-
Mittels der Steuerungsvorrichtung wird der IST-Betriebszustand der Hochvoltbatterie ermittelt. Dies kann beispielsweise über eine geeignete Einbindung der Steuerungsvorrichtung an eine Bordelektronik, insbesondere einen Bordcomputer, des Hybridfahrzeugs erfolgen. Die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise in den Bordcomputer integriert. Unter einem IST-Betriebszustand der Hochvoltbatterie wird beispielsweise ein IST-Ladezustand und/oder eine IST-Leistungsgrenze der Hochvoltbatterie verstanden. Der Ladezustand ist ein Maß für die Menge der in der Hochvoltbatterie gespeicherten elektrischen Energie Batterie. Die Leistungsgrenze ist ein Maß für die Fähigkeit der Hochvoltbatterie zur Bereitstellung elektrischer Leistung. Diese ist insbesondere vom Ladezustand sowie einer Batterietemperatur abhängig. Das Ermitteln des IST-Betriebszustands erfolgt vorzugsweise kontinuierlich oder derart wiederholt, dass der ermittelte IST-Betriebszustand einem aktuellen IST-Betriebszustand im Wesentlichen entspricht. Zum Ermitteln des IST-Betriebszustands kann beispielsweise eine Batteriespannung und/oder eine Batteriespannungsveränderung der Hochvoltbatterie ermittelt werden. Ferner können bei der Ermittlung des IST-Betriebszustands eine Batterietemperatur, ein Batteriezellendruck oder sonstige batteriespezifische Parameter berücksichtigt werden. Vorzugsweise wird der IST-Betriebszustand der Steuerungsvorrichtung von dem Bordcomputer übermittelt.
-
Mittels der Steuerungsvorrichtung wird die Position des Hybridfahrzeugs ermittelt. Unter einer Position wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise eine aktuelle IST-Position verstanden. Die IST-Position wird vorzugsweise mittels eines GPS-Empfängers, insbesondere eines im Hybridfahrzeug angeordneten Navigationssystems, ermittelt. Ferner kann als Position auch eine zukünftige, insbesondere unmittelbar bevorstehende, SOLL-Position verstanden werden. Das Ermitteln der SOLL-Position erfolgt vorzugsweise über Auswertung einer aktivierten Zielführung des Navigationssystems und/oder einer Prädiktion einer möglichen Fahrroute des Hybridfahrzeugs. Einer derartigen Prädiktion werden vorzugsweise Streckendaten des Hybridfahrzeugs zugrunde gelegt. Demnach kann beispielsweise aufgrund eines Datums sowie einer Uhrzeit vorhergesagt werden, welches Ziel, wie beispielsweise einen Arbeitsplatz, Sportverein, Zuhause, der Fahrer des Hybridfahrzeugs höchstwahrscheinlich ansteuern wird.
-
Mittels der Steuerungsvorrichtung wird bestimmt, ob die ermittelte Position des Hybridfahrzeugs innerhalb oder außerhalb der vorgegebenen Umweltzone liegt. Unter einer Umweltzone wird im Rahmen der Erfindung ein Gebiet verstanden, in welchem die Verwendung des Verbrennungsmotors nicht erlaubt ist. Diese Einschränkung wird im Rahmen der Erfindung als Vorgabe der Umweltzone bezeichnet. Bei einer Umweltzone kann es sich beispielsweise um einen Stadtkern, ein Naturschutzgebiet, ein Wohngebiet oder dergleichen handeln. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Umweltzone eine zeitliche Abhängigkeit aufweist, wobei zu bestimmten Zeiten die Umweltzone besteht und zu anderen Zeiten die Umweltzone aufgehoben ist. In diesem Fall wird vorzugsweise ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt, mittels welchem durch die Steuerungsvorrichtung ermittelt wird, ob die Umweltzone aktiv oder inaktiv ist, oder ob eine Aktivierung der Umweltzone zeitnah bevorsteht.
-
Mittels der Steuerungsvorrichtung wird geprüft, ob die ermittelte Position innerhalb einer Umweltzone liegt und der IST-Betriebszustand kleiner als ein unterer Betriebszustand ist. Letzteres erfolgt beispielsweise durch Vergleichen des IST-Ladungszustands der Hochvoltbatterie mit einem unteren kritischen Ladezustand der Hochvoltbatterie. Alternativ oder zusätzlich kann dies durch Vergleichen der IST-Leistungsgrenze der Hochvoltbatterie mit einer unteren kritischen Leistungsgrenze der Hochvoltbatterie erfolgen. Wenn die ermittelte Position innerhalb der Umweltzone liegt und der IST-Betriebszustand kleiner als der untere Betriebszustand ist, wählt die Steuerungsvorrichtung den Sonderbetriebsmodus zum Betreiben des Hybridfahrzeugs aus.
-
Die Auswahl des Sonderbetriebsmodus kann beispielsweise in Abhängigkeit der im Rahmen der Erfindung ermittelten Parameter sowie zusätzlicher Betriebsparameter des Hybridfahrzeugs, wie beispielsweise eingestelltem Fahrprogramm, Reifendruck oder dergleichen, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können Umgebungsparameter des Hybridfahrzeugs, wie beispielsweise Außentemperatur, Witterung, Tageszeit, Verkehrsaufkommen oder dergleichen, bei der Auswahl des Sonderbetriebsmodus berücksichtigt werden. Unter einem Sonderbetriebsmodus wird erfindungsgemäß ein Betriebsmodus des Hybridfahrzeugs bezeichnet, welcher eine notdürftige Weiterfahrt innerhalb der Umweltzone gewährleistet, insbesondere um das Hybridfahrzeug sicher abstellen zu können, beispielsweise an einer Ladesäule. Im Rahmen der Erfindung stehen mehrere Sonderbetriebsmodi zur Auswahl.
-
Gemäß dem ersten Sonderbetriebsmodus wird die Fahrt auch in der Umweltzone mittels des Verbrennungsmotors als Antriebsmittel fortgeführt. Da hiermit gegen die Vorgaben der Umweltzone verstoßen wird, übermittelt die Steuerungsvorrichtung diesen Verstoß mittels der Sendevorrichtung an einen externen Server, beispielsweise einen Server einer für die Umweltzone verantwortlichen Verwaltungsbehörde, um beispielsweise hierdurch eine Minderung der Höhe einer etwaigen Sanktion durch die Verwaltungsbehörde zu erwirken.
-
Gemäß dem zweiten Sonderbetriebsmodus wird die Fahrt auch in der Umweltzone mittels des Verbrennungsmotors als Antriebsmittel fortgeführt. Die Steuerungsvorrichtung speichert diesen Verstoß in einer auslesbaren Speichervorrichtung des Hybridfahrzeugs. Auch auf diese Weise soll beispielsweise eine Minderung der Höhe einer etwaigen Sanktion durch die Verwaltungsbehörde erwirkt werden.
-
Gemäß dem dritten Sonderbetriebsmodus wird die Fahrt auch in der Umweltzone mittels des Elektromotors als Antriebsmittel fortgeführt. Um eine maximale Entladegeschwindigkeit der Hochvoltbatterie zu begrenzen und somit eine Reichweite des Hybridfahrzeugs mittels des Elektromotors zu erhöhen, wird die maximal abrufbare Leistung des Elektromotors mittels der Steuerungsvorrichtung gezielt begrenzt. Eine solche künstliche Begrenzung wird auch als Soft-Derating bezeichnet. Das Soft-Derating kann erfindungsgemäß auch gradierend oder sprunghaft erfolgen, sodass mit abnehmendem Ladezustand bzw. abnehmender Leistungsgrenze der Batterie eine geringere Leistung des Elektromotors bereitgestellt wird.
-
Anschließend wird das Hybridfahrzeug mittels der Steuerungsvorrichtung im ausgewählten Betriebsmodus betrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei einem stehenden oder fahrenden Hybridfahrzeug durchgeführt werden. Erfindungsgemäß können der erste Sonderbetriebsmodus und der zweite Sonderbetriebsmodus miteinander kombiniert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Hybridfahrzeug zuerst mit dem dritten Sonderbetriebsmodus und anschließend mit dem ersten Sonderbetriebsmodus und/oder dem zweiten Sonderbetriebsmodus betrieben wird. Ein Kriterium für den Wechsel des Sonderbetriebsmodus ist beispielsweise, dass der IST-Betriebszustand der Hochvoltbatterie einen unteren Grenzwert unterschreitet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Liegenbleiben des Hybridfahrzeugs bei einer stark entladenen Hochvoltbatterie oder einer Hochvoltbatterie mit niedriger Leistungsgrenze, beispielsweise aufgrund einer niedrigen Batterietemperatur, innerhalb einer Umweltzone verhindert und mittels der Sonderbetriebsmodi eine Weiterfahrt ermöglicht wird. Folgeschäden, wie beispielsweise Unfälle, Bußgelder oder dergleichen sind mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vermeidbar oder zumindest reduzierbar. Durch die Möglichkeit der Weiterfahrt innerhalb der Umweltzone erhält der Fahrer eines Plug-In-Hybridfahrzeugs zudem die Option, eine Ladestation anzufahren. Der Fahrer eines Vollhybridfahrzeugs erhält hierdurch die Gelegenheit, das Hybridfahrzeug wieder aus der Umweltzone herauszufahren, um den verbrennungsmotorischen Betrieb wieder aufzunehmen und vorzugsweise die Hochvoltbatterie auf diese Weise wieder aufzuladen.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung ein optisches Warnsignal und/oder ein akustisches Warnsignal und/oder ein haptisches Warnsignal zum Signalisieren des Betreibens des Hybridfahrzeugs im Sonderbetriebsmodus ausgibt. Das optische Signal kann beispielsweise mittels einer Warnleuchte oder eines Bildschirms, insbesondere eines Bordcomputers des Hybridfahrzeugs, ausgegeben werden. Das akustische Warnsignal kann beispielsweise als Signalton oder Sprachausgabe mit Benennung des Anlasses für das akustische Warnsignal ausgegeben werden, beispielsweise über Lautsprecher eines Entertainmentsystems des Hybridfahrzeugs. Das haptische Warnsignal kann beispielsweise über ein Lenkrad, Fahrpedal, Fahrersitz oder dergleichen des Hybridfahrzeugs ausgegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Fahrer des Hybridfahrzeugs darauf aufmerksam gemacht wird, dass das Hybridfahrzeug in einem Sonderbetriebsmodus betrieben wird. Basierend auf dieser Information kann der Fahrer gezielt Gegenmaßnahmen einleiten, wie beispielsweise eine Ladestation anzufahren oder die Umweltzone zu verlassen.
-
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung eine maximal zulässige Reichweite des Hybridfahrzeugs in der Umweltzone in Abhängigkeit des gewählten Sonderbetriebsmodus bestimmt und dem Fahrer des Hybridfahrzeugs anzeigt. Die maximale Reichweite kann bei dem ersten Sonderbetriebsmodus und dem zweiten Sonderbetriebsmodus beispielsweise eine vordefinierte Strecke sein, innerhalb welcher der Fahrer das Hybridfahrzeug sicher abzustellen hat. Bei dem dritten Sonderbetriebsmodus kann die maximale Reichweite beispielsweise in Abhängigkeit des IST-Betriebszustands der Hochvoltbatterie, insbesondere des IST-Ladezustands und/oder der IST-Leistungsgrenze, mittels der Steuerungsvorrichtung bestimmt werden. Hierbei wird vorzugsweise ein maximal zulässiger Verschleiß durch übermäßige Entladung der Hochvoltbatterie berücksichtigt, um übermäßige Schäden von der Hochvoltbatterie abzuwenden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise dem Fahrer ein Handlungsspielraum für die Weiterfahrt mit dem Hybridfahrzeug aufgezeigt wird. Dies erleichtert es dem Fahrer, das Hybridfahrzeug sicher abzustellen. Er kann beispielsweise auf dieser Grundlage einen Stellplatz für das Hybridfahrzeug auswählen, welcher einem ursprünglichen Fahrziel näher ist als ein Stellplatz, den der Fahrer bei Unkenntnis der Reichweite des Hybridfahrzeugs ausgewählt hätte.
-
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung eine potenzielle Abstellposition zum Abstellen des Hybridfahrzeugs und/oder Ladeposition zum Laden der Hochvoltbatterie ermittelt und dem Fahrer des Hybridfahrzeugs bereitstellt. Alternativ oder zusätzlich kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung die Weiterfahrt in die Umweltzone verweigert, wenn der Ladezustand der Hochvoltbatterie einen kritischen Ladezustand unterschreitet, um einen Verstoß gegen die Auflagen der Umweltzone zu vermeiden. Die von der Steuerungsvorrichtung zu treffende Entscheidung ist vorzugsweise in, insbesondere vom Fahrer manipulierbaren, Grundeinstellungen der Steuerungsvorrichtung vordefinierbar. Die Grundeinstellungen kann der Fahrer beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs verändern. Bei der Auswahl der geeigneten Abstellposition bzw. Ladeposition berücksichtigt die Steuerungsvorrichtung möglichst eine geringe Belastung der Hochvoltbatterie und/oder eine möglichst kurze verbrennungsmotorische Fahrt und/oder eine Nähe zu einem Fahrziel des Fahrers. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Fahrer dazu bewegbar ist, das Hybridfahrzeug nur möglichst kurz im Sonderbetriebsmodus zu betreiben, um es ohne größere Umwege sicher abzustellen. Zudem wird es dem Fahrer somit erleichtert, das Hybridfahrzeug an einem für ihn günstigen Ort abzustellen.
-
Weiter bevorzugt ist bei Verwendung des ersten Sonderbetriebsmodus oder des zweiten Sonderbetriebsmodus eine vom Fahrer maximal abrufbare Leistung des Verbrennungsmotors und/oder eine mit dem Hybridfahrzeug maximal zurücklegbare Fahrstrecke mittels der Steuerungsvorrichtung reduziert. Die Reduzierung einer maximal abrufbaren Leistung sowie der maximal zurücklegbaren Fahrstrecke erfolgt vor dem Hintergrund, dass maximal mögliche Emissionen des Verbrennungsmotors reduziert sind. Ferner wird somit verhindert, dass der Fahrer das Hybridfahrzeug zu lange im Sonderbetriebsmodus betreibt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Beeinträchtigung der Umweltzone durch die Verbrennung von Kraftstoff reduziert ist.
-
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird ein Betätigungswiderstand eines Fahrpedals des Hybridfahrzeugs mittels der Steuerungsvorrichtung während des Betreibens des Hybridfahrzeugs im Sonderbetriebsmodus erhöht. Der Fahrer spürt somit, dass er das Hybridfahrzeug in einem Sonderbetriebsmodus betreibt, da er zum Erhöhen der Geschwindigkeit mehr Kraft aufbringen muss. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Fahrer dazu bewegbar ist, das Hybridfahrzeug nur möglichst kurz im Sonderbetriebsmodus zu betreiben, um es ohne größere Umwege sicher abzustellen.
-
Vorzugsweise wird eine Betätigungsstrecke eines Fahrpedals des Hybridfahrzeugs während des Betreibens des Hybridfahrzeugs im Sonderbetriebsmodus mittels der Steuerungsvorrichtung reduziert. Die Reduzierung der Betätigungsstrecke erfolgt vorzugsweise derart, dass ein Durchtreten des Fahrpedals früher als in einem normalen Betriebszustand begrenzt wird. Der Fahrer spürt somit, dass er das Hybridfahrzeug in einem Sonderbetriebsmodus betreibt, da ein Durchtreten des Fahrpedals gemäß einem normalen Betriebsmodus nicht möglich ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Fahrer dazu bewegbar ist, das Hybridfahrzeug nur möglichst kurz im Sonderbetriebsmodus zu betreiben, um es ohne größere Umwege sicher abzustellen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Auswahl des Sonderbetriebsmodus in Abhängigkeit einer Präferenz des Fahrers des Hybridfahrzeugs. Diese Präferenz kann beispielsweise in den Einstellungen des Bordcomputers festgelegt werden. Alternativ kann die Steuerungsvorrichtung dem Fahrer die Auswahl des Sonderbetriebsmodus mittels einer Abfrage über den Bordcomputer überlassen. Ebenso ist es erfindungsgemäß möglich, dass die Präferenz beim Erstellen eines Fahrerprofils aufgenommen wird. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise kein willkürlicher Sonderbetriebsmodus, sondern ein vom Fahrer präferierter Sonderbetriebsmodus ausgewählt wird.
-
Besonders bevorzugt erfolgt die Auswahl des Sonderbetriebsmodus in Abhängigkeit des IST-Betriebszustands der Hochvoltbatterie. Hierbei ist es bevorzugt, dass bei einem verhältnismäßig hohen IST-Ladezustand bzw. einer verhältnismäßig hohen IST-Leistungsgrenze der dritte Sonderbetriebsmodus, während bei verhältnismäßig geringem IST-Ladezustand bzw. einer verhältnismäßig geringen IST-Leistungsgrenze der erste Sonderbetriebsmodus oder der zweite Sonderbetriebsmodus bevorzugt wird. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein für die Hochvoltbatterie besonders vorteilhafter Sonderbetriebsmodus ausgewählt wird. Hierdurch kann beispielsweise die Belastung der Hochvoltbatterie, insbesondere durch Vermeidung von Tiefentladung, reduziert werden. Somit kann die Lebensdauer der Hochvoltbatterie auf vorteilhafte Weise verlängert werden.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Hybridfahrzeug gelöst. Das Hybridfahrzeug weist ein hybrides Antriebssystem mit einem Elektromotor, einer Hochvoltbatterie, einem Verbrennungsmotor und einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Elektromotors sowie des Verbrennungsmotors auf. Der Elektromotor und der Verbrennungsmotor sind ausgebildet, das Hybridfahrzeug anzutreiben. Erfindungsgemäß ist das Hybridfahrzeug zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
-
Das Hybridfahrzeug ist vorzugsweise als Vollhybridfahrzeug oder als Plug-In-Hybridfahrzeug ausgebildet. Ein Vollhybridfahrzeug weist einen Antrieb mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehrere Elektromotoren auf. Der Verbrennungsmotor und der Elektromotor sind derart ausgebildet und eingerichtet, das Hybridfahrzeug ohne zusätzliche Unterstützung des jeweils anderen Elektromotors bzw. Verbrennungsmotors eigenständig anzutreiben. Mittels eines Vollhybridfahrzeugs sind somit mehrere unterschiedliche Betriebszustände realisierbar, wie beispielsweise ein alleiniger Antrieb mit dem Verbrennungsmotor, ein paralleler Antrieb mittels des Verbrennungsmotors und des Elektromotors sowie ein alleiniger Antrieb mit dem Elektromotor.
-
Zum Betreiben des Elektromotors weist das Hybridfahrzeug die Hochvoltbatterie auf. Bei einem vollelektrischen Betriebsmodus wird die hierfür benötigte elektrische Energie komplett aus der Hochvoltbatterie bezogen. Bei einem seriellen Betriebsmodus erfolgt der Antrieb mittels des Elektromotors, wobei die hierfür benötigte elektrische Energie zumindest teilweise mittels eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Generators bereitgestellt wird. Zudem ist die Hochvoltbatterie auf diese Weise aufladbar.
-
Ein Plug-In-Hybridfahrzeug weist grundsätzlich dieselben Eigenschaften wie ein Vollhybridfahrzeug auf und verfügt über eine zusätzliche Ladeschnittstelle zum elektrischen Koppeln der Hochvoltbatterie mit einer Ladestation zum Laden der Hochvoltbatterie. Dies hat den Vorteil, dass beim Plug-In-Hybridfahrzeug auch ein kraftstofffreies Aufladen der Hochvoltbatterie, insbesondere mittels umweltfreundlich erzeugten Stroms, möglich ist. Bei der Auswahl einer geeigneten Ladestrategie sind somit hohe Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch erzielbar.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug gegenüber herkömmlichen Hybridfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Liegenbleiben des Hybridfahrzeugs bei einer stark entladenen Hochvoltbatterie oder einer Hochvoltbatterie mit niedriger Leistungsgrenze, beispielsweise aufgrund einer niedrigen Batterietemperatur, innerhalb einer Umweltzone verhindert und mittels der Sonderbetriebsmodi eine Weiterfahrt ermöglicht ist. Folgeschäden, wie beispielsweise Unfälle, Bußgelder oder dergleichen sind mittels des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs vermeidbar oder zumindest reduzierbar. Durch die Möglichkeit der Weiterfahrt innerhalb der Umweltzone erhält der Fahrer eines als Plug-In-Hybridfahrzeug ausgebildeten erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs zudem die Option, eine Ladestation anzufahren. Der Fahrer eines als Vollhybridfahrzeug ausgebildeten erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs erhält hierdurch die Gelegenheit, das Hybridfahrzeug wieder aus der Umweltzone herauszufahren, um den verbrennungsmotorischen Betrieb wieder aufzunehmen und vorzugsweise die Hochvoltbatterie auf diese Weise wieder aufzuladen.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs sowie ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 2 in einer Seitenansicht ein Hybridfahrzeug gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung.
-
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs 1 schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein IST-Betriebszustand einer Hochvoltbatterie 3 des Hybridfahrzeugs 1 mittels einer Steuerungsvorrichtung 5 des Hybridfahrzeugs 1 ermittelt. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird eine Position des Hybridfahrzeugs 1 mittels der Steuerungsvorrichtung 5 ermittelt. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird mittels der Steuerungsvorrichtung 5 bestimmt, ob die ermittelte Position des Hybridfahrzeugs 1 innerhalb oder außerhalb einer vorgegebenen Umweltzone liegt, wobei die Umweltzone eine Vorgabe aufweist, wonach ein Betrieb eines Verbrennungsmotors 4 des Hybridfahrzeugs 1 innerhalb der Umweltzone unzulässig ist. In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird ein Sonderbetriebsmodus zum Betreiben des Hybridfahrzeugs 1 mittels der Steuerungsvorrichtung 5 ausgewählt, wenn die ermittelte Position innerhalb einer Umweltzone liegt und der IST-Betriebszustand kleiner als ein unterer Betriebszustand ist.
-
Der Sonderbetriebsmodus wird aus einem oder mehreren vorgegebenen Sonderbetriebsmodi ausgewählt. Zu den Sonderbetriebsmodi zählen ein Verwenden des Verbrennungsmotors 4 zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 1 und Übermitteln dieses Verstoßes gegen die Vorgabe der Umweltzone an einen externen Server mittels einer Sendevorrichtung 6, Verwenden des Verbrennungsmotors 4 zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 1 und Speichern dieses Verstoßes gegen die Vorgabe der Umweltzone in einer auslesbaren Speichervorrichtung 7 des Hybridfahrzeugs 1 und Verwenden des Elektromotors 2 zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 1, wobei eine vom Fahrer maximal abrufbare Leistung des Elektromotors 2 mittels der Steuerungsvorrichtung 5 reduziert ist. In einem fünften Verfahrensschritt 500 wird das Hybridfahrzeug 1 mit dem ausgewählten Sonderbetriebsmodus mittels der Steuerungsvorrichtung 5 betrieben.
-
In 2 ist ein Hybridfahrzeug 1 gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Das Hybridfahrzeug 1 weist einen Elektromotor 2, eine Hochvoltbatterie 3, einen Verbrennungsmotor 4 und eine Steuerungsvorrichtung 5 zum Steuern des Elektromotors 2 sowie des Verbrennungsmotors 4 auf. Das Hybridfahrzeug 1 weist eine Sendevorrichtung 6 zum Senden von Betriebsdaten, insbesondere von Meldungen von Verstößen gegen Vorgaben einer Umweltzone an einen externen Server, auf. Ferner weist das Hybridfahrzeug 1 eine Speichervorrichtung 7 zum Speichern von Betriebsdaten, insbesondere von Meldungen von Verstößen gegen Vorgaben einer Umweltzone, auf. Überdies weist das Hybridfahrzeug 1 ein Fahrpedal 8 auf, wobei eine Betätigungsstrecke sowie ein Betätigungswiderstand des Fahrpedals 8 mittels der Steuerungsvorrichtung 5 in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Hybridfahrzeugs 1 veränderbar ist. Zum Laden der Hochvoltbatterie 3 mittels einer externen Ladevorrichtung weist das Hybridfahrzeug 1 eine Ladebuchse 9 auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hybridfahrzeug
- 2
- Elektromotor
- 3
- Hochvoltbatterie
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Steuerungsvorrichtung
- 6
- Sendevorrichtung
- 7
- Speichervorrichtung
- 8
- Fahrpedal
- 9
- Ladebuchse
- 100
- erster Verfahrensschritt
- 200
- zweiter Verfahrensschritt
- 300
- dritter Verfahrensschritt
- 400
- vierter Verfahrensschritt
- 500
- fünfter Verfahrensschritt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1297982 B1 [0004]
- DE 19807291 A1 [0004]
