DE102020202113A1

DE102020202113A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020202113A1
Application number: DE102020202113.9A
Authority: DE
Inventors: Juri Pawlakowitsch; Martin Grumbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-08-19

Abstract

Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler, einen chemisch-mechanischen Energiewandler und einen elektrischen Energiespeicher, wobei der chemisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt zu werden, wobei die Vorrichtung eine Ladungszustandserfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, einen Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers zu erfassen, eine Ladungsquellenerfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers zu erfassen und eine Ladungsbegrenzungsvorrichtung, die ausgebildet ist, in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers eine Ladung des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung den chemisch-mechanischen Energiewandler als Ladungsquelle erfasst hat, und eine Ladung des elektrischen Energiespeichers wieder freizugeben, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst hat, umfasst.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug umfassend eine solche Vorrichtung.
Solche Vorrichtungen und Verfahren sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird zunächst gelöst durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler, einen chemisch-mechanischen Energiewandler und einen elektrischen Energiespeicher, wobei der chemisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt zu werden.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst dabei eine Ladungszustandserfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, einen Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers zu erfassen, eine Ladungsquellenerfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers zu erfassen und eine Ladungsbegrenzungsvorrichtung, die ausgebildet ist, in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers eine Ladung des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung den chemisch-mechanischen Energiewandler als Ladungsquelle erfasst hat, und eine Ladung des elektrischen Energiespeichers wieder freizugeben, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst hat.
Das Kraftfahrzeug umfasst sowohl einen chemisch-mechanischen Energiewandler als auch einen elektrisch-mechanischen Energiewandler sowie einen elektrischen Energiespeicher. Ein chemisch-mechanischer Energiewandler ist ein Energiewandler, der ausgebildet ist, die in einer chemischen Quelle oder in einem chemischen Träger enthaltene Energie in eine mechanische Energie, insbesondere eine Rotationsenergie umzuwandeln. Eine chemische Energiequelle ist typischerweise eine fossile Energiequelle, wie beispielsweise ein auf Erdöl, wie beispielsweise Benzin oder Diesel, oder auf Erdgas basierender Brennstoff. In diesem Fall ist der chemisch-mechanische Energiewandler eine herkömmliche Brennkraftmaschine.
Der chemisch-mechanische Energiewandler wird dazu genutzt, die Rotationsenergie einem Generator zuführen, um elektrische Energie zu erhalten. Optional kann der chemisch-mechanische Energiewandler direkt eine oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs antreiben. Die erzeugte elektrische Energie wird dann dazu verwendet, um den elektrischen Energiespeicher, wie eine Batterie oder einen Akkumulator, zu laden bzw. darin Energie zu speichern. Wenn der chemisch-mechanische Energiewandler ausschließlich dazu verwendet wird, den elektrischen Energiespeicher zu laden und nicht, um das Kraftfahrzeug direkt anzutreiben, wird dieser auch Range Extender oder kurz REX genannt.
Der elektrisch-mechanische Energiewandler ist ausgebildet, die in dem elektrischen Energiespeicher enthaltene Energie in eine mechanische Energie, insbesondere eine Rotationsenergie, umzuwandeln. Der elektrisch-mechanische Energiewandler ist typischerweise ein elektrischer Motor bzw. eine elektrische Maschine, die aus elektrischer Energie eine Rotationsenergie erzeugt und dadurch eine oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs antreibt.
Das Kraftfahrzeug umfassend den elektrisch-mechanischen Energiewandler, den chemisch-mechanischen Energiewandler und den elektrischen Energiespeicher kann auch Hybridfahrzeug genannt werden.
Das Kraftfahrzeug kann dabei eine Steckeraufnahme auf, mit der der elektrische Energiespeicher, zusätzlich zu dem chemisch-mechanischen Energiewandler, geladen werden kann, beispielsweise durch eine externe Ladungsquelle, wie eine Ladestation oder mittels eines Kabels in einer Garage oder an einem Stellplatz. Diese Art der Ladung des elektrischen Energiespeichers erfolgt dabei überwiegend im Stillstand des Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Steckdosenhybridfahrzeug oder Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, Plug-In Hybrid Vehicle) handeln.
Weiter kann das Kraftfahrzeug zusätzlich oder alternativ eine oder mehrere Energierückgewinnungsvorrichtungen aufweisen, die auch Rekuperationsvorrichtungen genannt werden. Durch diese Vorrichtungen kann beispielsweise beim Bremsen oder bereits beim Nichtbeschleunigen des Kraftfahrzeugs eine vorher durch Beschleunigung gewonnene potentielle Energie zurückgewinnen, beispielsweise über einen oder mehrere Generatoren an den Rädern oder Achsen des Kraftfahrzeugs. Diese Energie kann dann ebenso genutzt werden, um sie dem elektrischen Energiespeicher zuzuführen, d.h. diesen zu laden. Diese Art der Ladung des elektrischen Energiespeichers erfolgt dabei im Betrieb bzw. bei Bewegung des Kraftfahrzeugs.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst dabei zunächst eine Ladungszustandserfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, einen Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers zu erfassen. Ein Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers wird auch State of Charge oder SoC genannt und stellt den Ladestand eines elektrischen Energiespeichers im Verhältnis zu dessen Kapazität dar und wird üblicherweise in % zwischen 0 und 100 dargestellt.
Der Ladungszustand ist dabei äquivalent zu einer Tankanzeige bei einem chemischen Brennstoff, wie beispielsweise Benzin. Es ist dabei jedoch üblich, dass nicht die volle Bandbreite des elektrischen Energiespeichers nutzbar ist und einem Benutzer bzw. Fahrer des Kraftfahrzeugs angezeigt wird, sondern nur ein kleinerer Bereich davon. Beispielsweise wird ein Bereich von 10% bis 90% oder 20% bis 80% des tatsächlichen Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers auf 0% bis 100% des nutzbaren Ladungszustand abgebildet und beispielsweise dem Benutzer angezeigt und/oder nur in diesem Rahmen bereitgestellt. Dieser abgebildete, kleinere Bereich des tatsächlichen Ladungszustands wird auch als Ladungszustands-Hub oder SoC-Hub bezeichnet, der sich zwischen einem Minimalwert, SoC_min, und einem Maximalwert, SoCmax, erstreckt.
Der Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers kann dabei auf mehrere Arten bestimmt bzw. erfasst werden, beispielsweise über ein chemisches Verfahren, bei dem ein pH-Wert oder eine relative Dichte eines Elektrolyts des elektrischen Energiespeichers erfasst bzw. gemessen wird. Alternativ existiert ein Spannungsverfahren, bei dem eine ausgelesene Spannung mit einer bekannten Entladekurve verglichen wird. Ebenso existiert ein Stromintegrationsverfahren, bei dem der Strom des elektrischen Energiespeichers gemessen über die Zeit integriert wird. Auch können mehrere dieser Verfahren kombiniert werden, um die Genauigkeit zu verbessern.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst weiter eine Ladungsquellenerfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers zu erfassen.
Eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers meint vorliegend eine Quelle, aus der der elektrische Energiespeicher mit Energie versorgt werden kann bzw. wird und/oder aus der dem elektrischen Energiespeicher Energie bereitgestellt werden kann bzw. wird. Eine solche Ladungsquelle kann der chemisch-mechanische Energiewandler sein. Eine alternative Ladungsquelle zu dem chemisch-mechanischen Energiewandler kann eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle sein, wie oben beschrieben. Eine ebenfalls weitere Alternative zu dem chemisch-mechanischen Energiewandler kann die Energierückgewinnungsvorrichtung sein, wie oben beschrieben.
Dazu ist die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung ausgebildet, zu erfassen, von welcher Ladungsquelle der elektrische Energiespeicher versorgt wird. Dies kann beispielsweise durch Erfassen eines Ladungsstroms oder einer Ladungsspannung auf einer Zuleitung von der Ladungsquelle zu dem elektrischen Energiespeicher erfolgen. Im Falle der von dem Kraftfahrzeug externen Ladungsquelle kann dies auch über einen Kontaktsensor an dem Stecker erfolgen.
Um zu erfassen, von welcher Ladungsquelle der elektrische Energiespeicher geladen wird, kann die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung auch ausgebildet sein, einen Betriebszustand des chemisch-mechanischen Energiewandlers zu erfassen. Dieser Betriebszustand ist im einfachsten Fall entweder „an“ oder „aus“. In dem Betriebszustand „an“ wird der Energiewandler betrieben, er verbraucht also Energie bzw. wandelt diese um; in dem Betriebszustand „aus“ wird der Energiewandler nicht betrieben, er steht also still und/oder verbraucht bzw. wandelt keine Energie. Für den Fall, dass es sich bei dem chemisch-mechanischen Energiewandler um eine Brennkraftmaschine handelt, bedeutet der Betriebszustand „an“, dass der Motor läuft, und „aus“, dass der Motor nicht läuft.
Der Betriebszustand kann über verschiedenste Wege erfasst werden, entweder einzeln oder in Kombination. Beispielsweise kann das Vorliegen eines Zündfunkens oder über einen Drehzahl- oder Drehmomentsensor des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfasst werden. Weiter kann der Betriebszustand über das Auslesen eines Steuergeräts des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfasst werden. Auch eine Erfassung eines Abgases, insbesondere auch einer Abgasmenge, beispielsweise durch einen CO2-Sensor im Abgasstrom des chemisch-mechanischen Energiewandlers ist möglich. Ebenso kann erfasst werden, ob ein chemischer Energieträger bzw. die chemische Energiequelle verbraucht wird, beispielsweise über einen Füllstandsensor im Tank oder einen Durchflusssensor in einer Zuflussleitung zu dem chemisch-mechanischen Energiewandler.
Zusätzlich oder alternativ kann die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung ausgebildet sein, einen Betriebspunkt des chemisch-mechanischen Energiewandlers als den Betriebszustand zu erfassen. Ein Betriebspunkt meint vorliegend einen Punkt oder einen Achsenabschnitt entlang einer Kennlinie des chemisch-mechanischen Energiewandlers, die üblicherweise in einem Koordinatensystem aus Drehzahl und Moment aufgetragen ist. Für einen chemisch-mechanischen Energiewandler existieren ein oder mehrere Punkte entlang der Kennlinie, in dem dieser besser bzw. optimaler betrieben werden kann, weil sich eine vorteilhafte Leistungsausbeute bzw. Wirtschaftlichkeit des chemisch-mechanischen Energiewandlers ergibt.
Die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, zu erkennen, ob der chemisch-mechanische Energiewandler in einem dieser optimalen Betriebspunkte betrieben wird bzw. in welchem von vielen möglichen Betriebspunkten betrieben wird. Dies erfolgt beispielsweise durch Erfassen einer Drehzahl und eines Drehmoments des chemisch-mechanischen Energiewandlers mittels eines oder mehrerer Sensoren. Weiter kann der Betriebspunkt über das Auslesen eines Steuergeräts des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfasst werden.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst ebenso eine Ladungsbegrenzungsvorrichtung, die ausgebildet ist, in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers eine Ladung des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung den chemisch-mechanischen Energiewandler als Ladungsquelle erfasst hat, und eine Ladung des elektrischen Energiespeichers wieder freizugeben, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst hat.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ist dabei ausgebildet, den von der Ladungszustandserfassungsvorrichtung erfassten Ladungszustand periodisch oder kontinuierlich mit einem Schwellwert zu vergleichen. Der Schwellwert liegt vorliegend insbesondere höher bzw. ist größer als der Ladungszustand. Der Schwellwert ist beispielsweise ein bestimmter Prozentwert, um den der Ladungszustand gestiegen ist, beispielsweise 5%, 10%, 15% oder 20% vom gesamten oder nutzbaren Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers. Der Schwellwert kann auch durch eine Summe von mehreren Schwellwerten über einen vorbestimmten Zeitraum abgebildet werden. Wenn der Schwellwert bei 14% liegt, kann das dreimalige Erreichen von 5% nacheinander ebenfalls dazu führen, dass eine Überschreitung des Schwellwerts erfasst wird.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ist dann dazu ausgebildet, wenn dieser vorbestimmte Schwellwert überschritten ist und die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung den chemisch-mechanischen Energiewandler als Ladungsquelle für diesen gestiegenen Ladungszustand identifiziert hat, die Ladung des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen. Das Begrenzen der Ladung kann beispielsweise durch Unterbrechen der Stromzufuhr von dem durch den chemisch-mechanischen Energiewandler betrieben Generator oder durch Abkoppeln des Generators von dem chemisch-mechanischen Energiewandler erfolgen.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ist weiter dazu ausgebildet, eine Ladung des elektrischen Energiespeichers wieder freizugeben, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst hat. Dies kann im einfachsten Fall allein das Erfassen, dass überhaupt eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle verwendet wird, umfassen, um eine Ladung des elektrischen Energiespeichers wieder freizugeben. Wenn beispielsweise durch die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle in eine Steckeraufnahme des Kraftfahrzeugs eingesteckt wird oder sobald ein Ladungsstrom von der externen Ladungsquelle fließt, kann eine Ladung des elektrischen Energiespeichers durch die von dem Kraftfahrzeug externe Quelle wieder freigegeben werden. Insbesondere kann auch unmittelbar nach dem Erfassen einer Ladung durch die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle eine Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler wieder freigegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ausgebildet sein, eine Ladung des elektrischen Energiespeichers durch den chemisch-mechanischen Energiewandler weiterhin zu begrenzen, zu sperren oder zu verhindern.
Eine erneute Freigabe des chemisch-mechanischen Energiewandlers als Ladungsquelle bzw. einer Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler kann beispielsweise erst nach einer gewissen Zeit oder nach einer anderen Handlung wieder freigegeben werden. Beispielsweise kann eine Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler wieder freigegeben werden, wenn eine Zeitdauer von 5 min, 10 min, 30 min oder 60 min abgelaufen ist, während dieser nicht als Ladungsquelle verwendet wurde. Zusätzlich oder alternativ kann eine Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler erst dann wieder freigegeben werden, wenn die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle für eine bestimmten Ladedauer als Ladungsquelle, insbesondere als einzige Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers, verwendet wurde. Zusätzlich oder alternativ kann eine Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler erst dann wieder freigegeben werden, wenn eine bestimmte geladene Energiemenge durch die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle bereitgestellt wurde. Zusätzlich oder alternativ kann eine Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler erst dann wieder freigegeben werden, wenn eine bestimmte Reichweite des Kraftfahrzeugs und/oder ein zweiter Schwellwert des Ladungszustands, der höher liegt als der oben beschriebene Schwellwert, durch eine Ladung durch die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erreicht wurde.
Durch diese Vorrichtung ist es möglich, ein Kraftfahrzeug besonders ökologisch und umweltschonend zu betreiben. Insbesondere ist es mit der Vorrichtung möglich, zu erkennen, ob ein Fahrer oder Benutzer des Kraftfahrzeugs den chemisch-mechanischen Energiewandler über einen längeren Zeitraum betreibt und so unerwünschte Abgase, wie beispielsweise CO2 ausstößt. Weiter ist es mit der Vorrichtung möglich, den Fahrer oder Benutzer des Kraftfahrzeugs dazu anzuhalten, den chemisch-mechanischen Energiewandler weniger oder nicht mehr einzusetzen, sondern stattdessen eine umweltfreundlichere Ladungsquelle, nämlich die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle zu verwenden.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass sie weiter eine Positionserfassungsvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, eine Position des Kraftfahrzeugs zu erfassen und wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, die Ladung des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit der erfassten Position zu begrenzen.
Die Positionserfassungsvorrichtung ist ausgebildet, die Position des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Positionserfassungsvorrichtung kann beispielsweise in bzw. an dem Kraftfahrzeug angeordnet sein. Die Positionserfassungsvorrichtung ist dabei ausgebildet, die Position des Kraftfahrzeugs in geographischen Koordinaten zu erfassen. Die Position betrifft typischerweise eine besondere Position oder ein bestimmtes Gebiet bzw. es wird typischerweise durch die Positionserfassungsvorrichtung erfasst oder ermittelt, ob die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs an einer besonderen Position oder in einem bestimmten Gebiet liegt, oder nicht.
Dazu ist in der Positionserfassungsvorrichtung beispielsweise eine Datenbank hinterlegt bzw. hat die Positionserfassungsvorrichtung Zugriff auf eine Datenbank, in der die möglichen geographischen Koordinaten hinterlegt sind, die das bestimmte Gebiet betreffen. Bei dem bestimmten Gebiet kann es sich beispielsweise um ein Gebiet mit besonderen Anforderungen für Kraftfahrzeuge handeln, beispielsweise um ein einfahrtsbeschränktes und/oder innerstädtisches Gebiet. Dieses bestimmte Gebiet kann beispielsweise besondere, typischerweise höhere Abgasemissionsvorschriften aufweisen als andere, beispielsweise ländliche Gebiete, wie beispielsweise eine Autobahn.
Die Positionserfassungsvorrichtung kann dabei ausgebildet sein, die Position mittels eines Navigationssatellitensystems zu erfassen. Beispielsweise umfasst die Positionserfassungsvorrichtung eine GPS-Empfangsvorrichtung, die ausgebildet ist, die geographische Position mithilfe mehrerer Satelliten auf Basis des GPS-Systems zu berechnen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Positionserfassungsvorrichtung ausgebildet sein, die Position mittels eines von einem entfernten Ort empfangenen Signals zu erfassen. Dazu weist die Positionserfassungsvorrichtung beispielsweise eine Empfangsvorrichtung auf, die ausgebildet ist, ein drahtloses Signal zu empfangen. Der Empfang kann beispielsweise durch ein Mobilfunksystem, beispielsweise 2G, 3G, 4G, etc. realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal auch über Bluetooth, WLAN oder einen anderen drahtlosen Kommunikationsstandard empfangen werden. Beispielsweise kann die Positionserfassungsvorrichtung durch Durchfahren bzw. durch Passieren eines Bluetooth- oder WLAN-Beacons oder einer Mautstelle, der bzw. die an einem festen Ort mit einer bekannten Position angeordnet ist, die Position des Kraftfahrzeugs empfangen.
Ebenfalls alternativ oder zusätzlich kann die Positionserfassungsvorrichtung ausgebildet sein, die Position über eine im Kraftfahrzeug integrierte Bilderfassungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Kamera, zu erfassen. Hierzu erfasst die Kamera in regelmäßigen Abständen bzw. kontinuierlich ein Bild der Umgebung und gleicht dieses mit hinterlegten digitalen Bildern ab. Beispielsweise kann die Kamera so ein Ortseingangsschild oder ein Ortsausgangsschild erkennen und so die Position zumindest insoweit erfassen, dass sich das Kraftfahrzeug in einem innerstädtischen Bereich, der gegebenenfalls einfahrtsbeschränkt ist, oder in einem außerstädtischen Bereich, der nicht einfahrtsbeschränkt ist, befindet.
Wieder alternativ oder zusätzlich kann die Positionserfassungsvorrichtung ausgebildet sein, die Position relativ zu einer Position eines oder mehrerer anderer Kraftfahrzeuge zu erfassen. In diesem Fall hat zumindest eins der das Kraftfahrzeug umgebenden Fahrzeuge dessen Position erfasst, beispielsweise durch eines der oben angeführten Beispiele. Die Positionserfassungsvorrichtung empfängt dann die Position von einem das Kraftfahrzeug umgebenden, anderen Kraftfahrzeug, beispielsweise über eine Car2X-Kommunikationsnachricht, hier beispielsweise eine Car2Car-Kommunikationsnachricht.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ist dabei weiter ausgebildet, die Ladung des elektrischen Energiespeichers in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Position zu begrenzen. Insbesondere ist die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ausgebildet, die Ladung des elektrischen Energiespeichers durch den chemisch-mechanischen Energiewandler in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Position zu begrenzen
Für den Fall, dass auch ein Betriebszustand des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfasst wird und es sich dabei um „an“ und „aus“ handelt, erfolgt Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler nur dann, wenn der Schwellwert überschritten ist, der Betriebszustand „an“ ist und es sich bei der Position um eine besondere Position, wie beispielsweise ein einfahrtsbeschränktes Gebiet handelt. Mit anderen Worten wird in diesem Fall die Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler dann nicht begrenzt, wenn der Betriebszustand „aus“ ist und/oder die Position keine besondere Position ist.
Für den Fall, dass es sich bei dem Betriebszustand um ein Betreiben des chemischmechanischen Energiewandlers in einem Betriebspunkt handelt, kann die Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler nur dann erfolgen, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem nichtoptimalen oder nichterwünschten Betriebspunkt betrieben wird und es sich bei der Position um eine besondere Position, wie beispielsweise ein einfahrtsbeschränktes Gebiet handelt. Mit anderen Worten wird in diesem Fall die Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler dann nicht begrenzt, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem optimalen oder gewünschten Betriebspunkt betrieben wird und/oder die Position keine besondere Position ist.
Die Ladung des elektrischen Energiespeichers kann dann unabhängig von der Position durch die Ladungsbegrenzungsvorrichtung freigegeben werden, wenn es sich bei der erfassten Ladungsquelle, insbesondere ausschließlich, um die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle handelt.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, zu erfassen, ob ein Fahrer oder Benutzer des Kraftfahrzeugs den chemisch-mechanischen Energiewandler an einem besonderen Ort oder in einem besonderen Gebiet, etwa in einem einfahrtsbeschränkten Gebiet betreibt, in dem ein Ausstoß von Abgasen, wie beispielsweise CO2, verboten oder reglementiert ist, und ein solches Verhalten zu beschränken oder zu unterbinden.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass sie weiter eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu erfassen und wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, die Ladung des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu begrenzen.
Die Beschleunigungserfassungsvorrichtung ist ausgebildet eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, d.h. ob eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs stattfindet und wie hoch diese ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Geschwindigkeit erfasst werden. Dies kann beispielsweise mittels eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren erfolgen. Eine erfasste Beschleunigung oder eine erfasste Geschwindigkeit deutet auf den Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs hin. Wenn die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit gleich null oder sehr gering ist, deutet dies insbesondere auf einen Stillstand des Kraftfahrzeugs hin.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ist dabei weiter ausgebildet, die Ladung des elektrischen Energiespeichers in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu begrenzen. Insbesondere ist die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ausgebildet, die Ladung des elektrischen Energiespeichers durch den chemisch-mechanischen Energiewandler in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu begrenzen
Für den Fall, dass auch ein Betriebszustand des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfasst wird und es sich dabei um „an“ und „aus“ handelt erfolgt Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler nur dann, wenn der Schwellwert überschritten ist, der Betriebszustand „an“ ist und die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit null oder nahezu null ist, bspw. nicht größer als 5 m/s, 1 m/s, 0,5 m/s oder 0,1 m/s ist, also einem Stillstand oder einem langsamen Rollen des Kraftfahrzeugs entspricht. Mit anderen Worten erfolgt in diesem Fall eine Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewanlder nicht, wenn der Betriebszustand „aus“ ist und/oder die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit wesentlich größer null, d.h. größer als 5 m/s oder größer als 10 m/s beträgt.
Zusätzlich kann, wenn die Position ebenfalls erfasst wird, die Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler dann erfolgen, wenn der Betriebszustand „an“ ist und die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit null oder nahezu null ist und die Position eine besondere Position ist bzw. keine Begrenzung erfolgen, wenn der Betriebszustand „aus“ ist und/oder die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit wesentlich größer null ist und/oder die Position keine besondere Position ist.
Für den Fall, dass es sich bei dem Betriebszustand um ein Betreiben des chemischmechanischen Energiewandlers in einem Betriebspunkt handelt, kann die Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler nur dann erfolgen, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem nichtoptimalen oder nichterwünschten Betriebspunkt betrieben wird und die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit null oder nahezu null ist, bspw. nicht größer als 5 m/s, 1 m/s, 0,5 m/s oder 0,1 m/s ist, also einem Stillstand oder einem langsamen Rollen des Kraftfahrzeugs entspricht. Mit anderen Worten erfolgt in diesem Fall keine Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem optimalen oder gewünschten Betriebspunkt betrieben wird und/oder die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit wesentlich größer null, d.h. größer als 5 m/s oder größer als 10 m/s beträgt.
Zusätzlich kann, wenn die Position ebenfalls erfasst wird, die Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler nur dann erfolgen, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem nichtoptimalen oder nichterwünschten Betriebspunkt betrieben wird und die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit null oder nahezu null ist und die Position eine besondere Position ist bzw. keine Begrenzung erfolgen, der chemisch-mechanische Energiewandler in einem nichtoptimalen oder nichterwünschten Betriebspunkt betrieben wird und/oder die Beschleunigung oder die Geschwindigkeit wesentlich größer null ist und/oder die Position keine besondere Position ist.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, zu erfassen, ob ein Fahrer oder Benutzer des Kraftfahrzeugs den chemisch-mechanischen Energiewandler im Stillstand betreibt, in dem ein Ausstoß von Abgasen, wie beispielsweise CO2, besonders umweltschädlich ist, und ein solches Verhalten zu beschränken oder zu unterbinden.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist ein Signal in Reaktion auf die Begrenzung der Ladung des elektrischen Energiespeichers auszugeben.
Die Ausgabe des Signals kann dabei insbesondere in Abhängigkeit eines erfassten Betriebszustands des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfolgen.
Für den Fall, dass es sich bei dem Betriebszustand um „an“ und „aus“ handelt, erfolgt die Signalausgabe nur dann, wenn der Schwellwert überschritten ist und der Betriebszustand „an“ ist. Mit anderen Worten wird in diesem Fall kein Signal ausgegeben, wenn der Betriebszustand „aus“ ist. Dieses deutet nämlich darauf hin, dass der elektrische Energiespeicher nicht über den chemisch-mechanischen Energiewandler geladen wird, sondern entweder über eine externe Stromquelle oder eine Energierückgewinnungsvorrichtung.
Für den Fall, dass es sich bei dem Betriebszustand um ein Betreiben des chemischmechanischen Energiewandlers in einem Betriebspunkt handelt, kann die Signalausgabe dann erfolgen, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem nichtoptimalen oder nichterwünschten Betriebspunkt betrieben wird. Dieser nichtoptimale oder nichterwünschte Betriebspunkt kann auch ein Achsenabschnitt entlang der Kennlinie des chemisch-mechanischen Energiewandlers sein. Mit anderen Worten wird in diesem Fall kein Signal ausgegeben, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler in einem optimalen oder gewünschten Betriebspunkt betrieben wird.
Das Signal kann insbesondere auch zusätzlich in Abhängigkeit einer erfassten Position und/oder in Abhängigkeit einer erfassten Beschleunigung erfolgen.
Das von der Ladungsbegrenzungsvorrichtung ausgegebene Signal ist im einfachsten Fall eine Warnmeldung an einen Fahrer oder einen Benutzer des Kraftfahrzeugs. Das ausgegebene Signal kann beispielsweise ein Audiosignal sein, wie beispielsweise ein Warnton oder eine Sprechfolge, welches im Innenraum des Kraftfahrzeugs, beispielsweise über eine Audiosystem, an den oder die Fahrzeuginsassen ausgegeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann das Signal ein visuelles Signal sein, wie beispielsweise ein Aufleuchten einer Lampe oder ein Anzeigen eines schriftlichen Warnhinweises, welches im Innenraum, beispielsweise im oder am Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs, an den oder die Fahrzeuginsassen ausgegeben wird.
Das ausgegebene Signal kann dabei einen Hinweis auf die Position, insbesondere die Besonderheit der erfassten Position oder des Gebiets und/oder einen Hinweis auf die Beschleunigung oder Geschwindigkeit und insbesondere auf einen Stillstand des Kraftfahrzeugs umfassen.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, den Fahrer oder Benutzer des Kraftfahrzeugs auf eine unökologische Betriebsweise hinzuweisen und ihn somit dazu anzuhalten, den chemischen Energiewandler weniger oder nicht mehr einzusetzen.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, das Signal an einen von dem Kraftfahrzeug entfernten Ort auszugeben.
Dazu umfasst die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs beispielsweise eine Sendevorrichtung, an die das Signal von der Ladungsbegrenzungsvorrichtung bereitgestellt wird. Die Sendevorrichtung bzw. die Ladungsbegrenzungsvorrichtung ist dabei typischerweise ausgebildet, eine Nachricht über ein drahtloses Funksystem zu versenden. Beispielsweise kann es sich bei der Nachricht um eine Car2X-Kommunikation handeln, zum Beispiel eine Car2Infrastructure-Kommunikation. Das drahtlose Funksystem kann beispielsweise ein Mobilfunksystem sein, beispielsweise 2G, 3G, 4G, etc. Alternativ oder zusätzlich kann die Nachricht auch über Bluetooth, WLAN oder einen anderen drahtlosen Kommunikationsstandard versendet werden.
Der von dem Kraftfahrzeug entfernte Ort ist typischerweise ein oder mehrere Server, der bzw. die beispielsweise in einem zentralen Rechenzentrum angeordnet sind und dort Nachrichten von mehreren Kraftfahrzeugen empfangen und diese auswerten. Beispielsweise wird der oder die Server an dem entfernten Ort von einer Behörde oder einer Regierungsstelle verwaltet, die Emissionen in innerstädtischen Bereichen kontrolliert. Alternativ oder zusätzlich kontrolliert ein Fahrzeugeigentümer oder Flottenbetreiber den oder die Server an dem entfernten Ort bzw. hat Zugriff darauf.
Das Signal bzw. die Nachricht kann dabei zusätzlich oder alternativ zu den vorhergenannten Signalvarianten sein. Weiterhin kann das Signal oder die Nachricht den erfassten Ladungszustand, den erfassten Betriebszustand und/oder die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts umfassen. Ebenso kann das Signal oder die Nachricht die erfasste Position und/oder die erfasste Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit umfassen. Weitere Informationen, die das Signal bzw. die Nachricht enthalten kann, sind die Höhe und/oder die Dauer der Überschreitung des Schwellwerts umfassen und/oder die Dauer des erfassten Betriebszustands, d.h. wie lange der chemisch-mechanische Energiewandler in dem Zustand „an“ oder in dem nichtoptimalen Betriebspunkt betrieben wird.
Das Signal bzw. die Nachricht kann insbesondere periodisch, regelmäßig oder bei Veränderungen versendet werden. Beispielsweise kann die Nachricht alle 5, 10, 60 oder 120 Sekunden gesendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Nachricht anlassbezogen, d.h. bei einem Wechsel des Betriebszustands, insbesondere bei jedem Ein- und/oder Ausschalten und/oder Erreichen und/oder Verlassen eines Betriebspunktes, bei einer Veränderung der Position, insbesondere bei einem Erreichen und/oder Verlassen einer bestimmten bzw. besonderen Position oder eines Gebiets und/oder beim Erreichen und/oder Verlassen einer bestimmten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit, insbesondere beim Erreichen und/oder Verlassen eines Stilltandes, etc. versendet werden.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, dass eine dritte, unabhängige Stelle erfassen, kontrollieren oder überprüfen kann, ob und optional wo, wie lange und bei welcher Geschwindigkeit ein chemisch-mechanischer Energiewandler betrieben wird. Hierdurch ist es weiter möglich, bestimmte Steuern, Gebühren oder Bußgelder gegenüber dem Kraftfahrzeughalter und/oder -führer zu erheben.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, eine Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs zu aktivieren. Bei der Wegfahrsperre kann es sich sowohl um eine elektronische als auch eine mechanische Wegfahrsperre handeln. Das Aktivieren kann jederzeit erfolgen. Insbesondere kann es erfolgen, wenn das Kraftfahrzeug gerade stillsteht, wie von der Beschleunigungserfassungsvorrichtung erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann das Deaktivieren erfolgen, nachdem ein Kraftfahrzeug einen Stillstand oder eine Parkposition erreicht hat.
Das Aktivieren kann insbesondere in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers, in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands des chemisch-mechanischen Energiewandlers, in Abhängigkeit der erfassten Position und/oder in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung oder Geschwindigkeit erfolgen.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, das Kraftfahrzeug bei Überschreiten des Schwellwerts festzusetzen und/oder eine Weiterfahrt zu verhindern. Insbesondere ist es so auch möglich, den Fahrer des Kraftfahrzeugs bei Überschreiten des Schwellwerts zu sanktionieren
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, einen Teil, insbesondere einen kleineren Teil, eines verfügbaren Volumens eines Tanks, welcher dem chemisch-mechanischen Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, zu beschränken. Das Beschränken des Volumens des Tanks kann beispielsweise durch einen zweigeteilten Tank erfolgen, von dem nur ein Teil des Volumens für den chemisch-mechanischen Energiewandler freigegeben wird. Dies kann beispielsweise durch zwei verschiedene Kraftstoffpumpen oder eine Trennwand in dem Tank realisiert sein.
Das Beschränken kann insbesondere in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers, in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands des chemisch-mechanischen Energiewandlers, in Abhängigkeit der erfassten Position und/oder in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung oder Geschwindigkeit.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, den Betrieb des chemisch-mechanischen Energiewandlers bei Überschreiten des Schwellwerts effektiv zu begrenzen.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, den chemischmechanischen Energiewandler zu deaktivieren. Das Deaktivieren kann beispielsweise durch ein Unterbrechen des Zündfunkens oder durch Ansteuern eines Steuergeräts des chemisch-mechanischen Energiewandlers erfolgen. Das Deaktivieren kann jederzeit erfolgen. Insbesondere kann es erfolgen, wenn das Kraftfahrzeug gerade stillsteht, wie von der Beschleunigungserfassungsvorrichtung erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann das Deaktivieren erfolgen, nachdem ein Kraftfahrzeug einen Stillstand oder eine Parkposition erreicht hat.
Das Deaktivieren kann zusätzlich oder alternativ zu den zu den vorhergenannten Signalvarianten erfolgen. Insbesondere erfolgt das Deaktivieren in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers und in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands des chemisch-mechanischen Energiewandlers, in Abhängigkeit der erfassten Position und/oder in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung oder Geschwindigkeit.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, das Laden des elektrischen Energiespeichers und insbesondere den Betrieb des chemisch-mechanischen Energiewandlers zu unterbinden und so einen Ausstoß von Abgasen und insbesondere CO2 effektiv zu verhindern.
Die Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass die Ladungsbegrenzungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers in einem Speicher zu hinterlegen.
Der Speicher ist insbesondere ein Speicher an Bord des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein flüchtiger oder nichtflüchtiger Speicher, so wie ein RAM, ROM, NAND, SSD oder HDD. Der Speicher ist insbesondere geeignet, von einem Lesegerät, insbesondere von einem mobilen bzw. tragbaren Lesegerät, ausgelesen zu werden.
Der Speicher kann zusätzlich zu der Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts auch weitere Informationen umfassen. Insbesondere kann der Speicher den erfassten Ladungszustand und/oder den erfassten Betriebszustand umfassen. Ebenso kann der Speicher die erfasste Position und/oder die erfasste Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit umfassen. Weitere Informationen, die in dem Speicher hinterlegt sein können, sind die Höhe und/oder die Dauer der Überschreitung des Schwellwerts umfassen und/oder die Dauer des erfassten Betriebszustands, d.h. wie lange der chemisch-mechanische Energiewandler in dem Zustand „an“ oder in dem nichtoptimalen Betriebspunkt betrieben wird.
Die Informationen können insbesondere periodisch, regelmäßig oder bei Veränderungen hinterlegt werden. Beispielsweise kann eine Information alle 5, 10, 60 oder 120 Sekunden gesendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Information anlassbezogen, d.h. bei einem Wechsel des Betriebszustands, insbesondere bei jedem Ein- und/oder Ausschalten und/oder Erreichen und/oder Verlassen eines Betriebspunktes, bei einer Veränderung der Position, insbesondere bei einem Erreichen und/oder Verlassen einer bestimmten bzw. besonderen Position oder eines Gebiets und/oder beim Erreichen und/oder Verlassen einer bestimmten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit, insbesondere beim Erreichen und/oder Verlassen eines Stilltandes, etc. hinterlegt werden.
Durch diese Weiterbildung ist es möglich, einen Fahrtenschreiber zu betreiben, der von Ermittlungsbehörden oder Flottenbetreibern ausgelesen und so besonders effektiv mögliche Bußgelder, Steuern oder Gebühren erhoben werden können.
Die Maßnahmen des Ausgebens des Signals, auch an den von dem Kraftfahrzeug entfernten Ort, des Aktivierens der Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs, des Beschränkens eines Teils des verfügbaren Volumens eines Tanks, welcher dem chemischmechanischen Energiewandler zugeordnet ist, des Deaktivierens des chemisch-mechanischen Energiewandlers und/oder des Hinterlegens in einem Speicher können sowohl nach vorbestimmten Werten erfolgen, wie oben beschrieben, oder auch durch den entfernten Ort ausgelöst werden, beispielsweise stichprobenartig, zufällig oder anlassbezogen.
All diese Maßnahmen können optional auch dem Benutzer, insbesondere mit einer Begründung und weiter optional mit einer oder mehreren Informationen in einem Audiosignal und/oder visuellen Signal an den Benutzer ausgegeben werden oder auch nicht.
Weiter können all diese Maßnahmen auch nach einer gewissen Zeit oder nach einer anderen Handlung wieder aufgehoben oder rückgängig gemacht werden. Beispielsweise können diese Maßnahmen aufgehoben werden, wenn eine Zeitdauer von 5 min, 10 min, 30 min oder 60 min abgelaufen ist. Zusätzlich oder alternativ können diese Maßnahmen aufgehoben werden, wenn die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle für eine bestimmten Ladedauer als Ladungsquelle, insbesondere als einzige Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers, verwendet wurde. Zusätzlich oder alternativ können diese Maßnahmen aufgehoben werden, wenn eine bestimmte geladene Energiemenge durch die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle bereitgestellt wurde. können diese Maßnahmen aufgehoben werden, wenn eine bestimmte Reichweite des Kraftfahrzeugs und/oder ein zweiter Schwellwert des Ladungszustands, der höher liegt als der oben beschriebene Schwellwert, durch eine Ladung durch die von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erreicht wurde.
Die Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, die Ladungszustandserfassungsvorrichtung, die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung, die Ladungsbegrenzungsvorrichtung sowie die Positionserfassungsvorrichtung, die Beschleunigungserfassungsvorrichtung und/oder die Sendevorrichtung können teilweise oder vollständig computerimplementiert sein bzw. als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler, einen chemisch-mechanischen Energiewandler und einen elektrischen Energiespeicher, wobei der chemisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt zu werden.
Dabei umfasst das Verfahren die Schritte Erfassen eines Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers, Erfassen einer Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers, Begrenzen einer Ladung des elektrischen Energiespeichers in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler als Ladungsquelle erfasst wurde, und Freigeben einer Ladung des elektrischen Energiespeichers, wenn eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst wurde.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst Erfassen einer Position des Kraftfahrzeugs und Begrenzen der Ladung des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Position.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte umfasst Erfassen einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs und Begrenzen der Ladung des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass das es weiter den Schritt umfasst Ausgeben eines Signals in Reaktion auf die Begrenzung der Ladung des elektrischen Energiespeichers.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass das es weiter den Schritt umfasst Ausgeben eines Signals an einen von dem Kraftfahrzeug entfernten Ort in Reaktion auf die Begrenzung der Ladung des elektrischen Energiespeichers.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter den Schritt Aktivieren einer Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs umfasst.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter den Schritt Beschränken eines Teils eines verfügbaren Volumens eines Tanks, welcher dem chemisch-mechanischen Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, umfasst.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter den Schritt Deaktivieren des chemisch-mechanischen Energiewandlers umfasst.
Das Verfahren zum Betreiben des Kraftfahrzeugs kann dadurch weitergebildet werden, dass es weiter den Schritt Hinterlegen der Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustands des chemisch-mechanischen Energiewandlers in einem Speicher umfasst.
Es versteht sich, dass die Verfahrensschritte ganz oder teilweise von den oben beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt werden können.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Kraftfahrzeug, umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler, einen chemisch-mechanischen Energiewandler und einen elektrischen Energiespeicher, wobei der chemischmechanische Energiewandler ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt zu werden, wobei das Kraftfahrzeug weiter eine Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen aufweist.
Es versteht sich, dass die vom Kraftfahrzeug umfasste Vorrichtung zum Erfassen eines Betriebszustandes gemäß einer oder mehrerer der oben zur Vorrichtung aus-geführten Fortbildungen ebenso fortgebildet werden kann
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Verwendung einer Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs gemäß einer der oben genannten Ausgestaltungen zur Erhebung einer Gebühr.
Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails des Verfahrens zum Betreiben des Kraftfahrzeugs, des Kraftfahrzeugs sowie der Verwendung der Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs und deren Fortbildungen, wird auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der Vorrichtung zum Betreiben des Kraftfahrzeugs verwiesen.
Ausführungsformen der Anmeldung werden nun beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen

1 eine schematische Ansicht zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs,
2 schematische Ansicht zumindest einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs,
3 einen schematischen Ablauf zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs,
4 eine andere Ansicht eines schematischen Ablaufs zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, und
5 eine Ansicht des schematischen Ablaufs aus 4 bei Nichtanwendung eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.

Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Merkmale in den Figuren.
1 zeigt eine schematische Ansicht zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung 100 zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Das Kraftfahrzeug umfasst, wie in 2 näher beschrieben werden wird, einen elektrisch-mechanischen Energiewandler, einen chemisch-mechanischen Energiewandler und einen elektrischen Energiespeicher, wobei der chemisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt zu werden.
Die Vorrichtung 100 zum Betreiben des Kraftfahrzeugs umfasst zunächst eine Ladungszustandserfassungsvorrichtung 10, eine Ladungsquellenerfassungsvorrichtung 20 und eine Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30. Weiter umfasst die Vorrichtung 100 optional eine Positionserfassungsvorrichtung 40, eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung 50 sowie eine Sendevorrichtung 60.
Die Ladungszustandserfassungsvorrichtung 10 ist dabei ausgebildet, einen Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers zu erfassen. Ein Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers wird auch State of Charge oder SoC genannt und stellt den Ladestand eines elektrischen Energiespeichers im Verhältnis zu dessen Kapazität dar und wird üblicherweise in % zwischen 0 und 100 dargestellt.
Die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung 20 ist ausgebildet, eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers zu erfassen. Eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers ist eine Quelle, aus der der elektrische Energiespeicher mit Energie versorgt werden kann. Eine solche Ladungsquelle kann der chemisch-mechanische Energiewandler des Kraftfahrzeugs sein. Eine alternative Ladungsquelle zu dem chemisch-mechanischen Energiewandler kann eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle sein, wie beispielsweise eine Ladestation.
Dazu ist die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung ausgebildet, zu erfassen, von welcher Ladungsquelle der elektrische Energiespeicher versorgt wird. Dies kann beispielsweise durch Erfassen eines Ladungsstroms oder einer Ladungsspannung auf einer Zuleitung von der Ladungsquelle zu dem elektrischen Energiespeicher erfolgen. Im Falle der von dem Kraftfahrzeug externen Ladungsquelle kann dies auch über einen Kontaktsensor an dem Stecker erfolgen.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist ausgebildet, in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers eine Ladung des elektrischen Energiespeichers zu begrenzen, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung 20 den chemisch-mechanischen Energiewandler als Ladungsquelle erfasst hat, und eine Ladung des elektrischen Energiespeichers wieder freizugeben, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung 20 eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst hat.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist dabei optional ausgebildet, den von der Ladungszustandserfassungsvorrichtung erfassten Ladungszustand periodisch oder kontinuierlich mit einem Schwellwert zu vergleichen. Der Schwellwert liegt vorliegend insbesondere höher bzw. ist größer als der Ladungszustand.
Die Positionserfassungsvorrichtung 40 ist ausgebildet, eine Position des Kraftfahrzeugs zu erfassen, beispielsweise in geographischen Koordinaten zu erfassen. Dabei wird durch die Positionserfassungsvorrichtung erfasst oder ermittelt, ob die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs an einer besonderen Position oder in einem bestimmten Gebiet liegt, oder nicht. Die Positionserfassungsvorrichtung 40 ist dabei beispielsweise ausgebildet, die Position mittels eines nicht in der Figur dargestellten Navigationssatellitensystems zu erfassen.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist dabei weiter ausgebildet, die Ladung des elektrischen Energiespeichers in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Position zu begrenzen.
Die Beschleunigungserfassungsvorrichtung 50 ist ausgebildet, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu erfassen, d.h. ob eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs stattfindet und wie hoch diese ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Geschwindigkeit erfasst werden.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist dabei weiter ausgebildet ist, die Ladung des elektrischen Energiespeichers in Reaktion auf die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu begrenzen.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist weiter ausgebildet, ein Signal an einen von dem Kraftfahrzeug entfernten Ort auszugeben.
Dazu umfasst die Vorrichtung 100 zum Betreiben des Kraftfahrzeugs eine Sendevorrichtung 60, an die das Signal von der Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 bereitgestellt wird. Die Sendevorrichtung 60 bzw. die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist dabei ausgebildet, eine Nachricht über ein drahtloses Funksystem zu versenden.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist weiter ausgebildet, eine nicht in den Figuren abgebildete Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs zu aktivieren. Bei der Wegfahrsperre kann es sich sowohl um eine elektronische als auch eine mechanische Wegfahrsperre handeln.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist weiter ausgebildet, einen Teil, eines verfügbaren Volumens eines Tanks, welcher dem chemisch-mechanischen Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, zu beschränken.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist weiter ausgebildet, den chemisch-mechanischen Energiewandler zu deaktivieren.
Die Ladungsbegrenzungsvorrichtung 30 ist weiter ausgebildet, die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers in einem nicht in den Figuren abgebildeten Speicher zu hinterlegen, der von einem externen Gerät ausgelesen werden kann.
2 zeigt eine schematische Ansicht zumindest einer Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs 1000.
Das Kraftfahrzeug 1000 umfasst eine Ausgestaltung einer Vorrichtung 100 Betreiben des Kraftfahrzeugs 1000, wie in 1 beschrieben. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei sowohl einen elektrisch-mechanischen Energiewandler 200 als auch einen chemisch-mechanischen Energiewandler 300 sowie weiter einen elektrischen Energiespeicher 400.
Der elektrisch-mechanische Energiewandler 200 ist ausgebildet, die in dem elektrischen Energiespeicher 400 enthaltene Energie in eine mechanische Rotationsenergie umzuwandeln. Der elektrisch-mechanische Energiewandler 200 ist ein elektrischer Motor bzw. eine elektrische Maschine, die aus elektrischer Energie eine Rotationsenergie erzeugt und dadurch eine oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs antreibt.
Der chemisch-mechanische Energiewandler 300 ist ein Energiewandler, der ausgebildet ist, die in einer chemischen Quelle oder in einem chemischen Träger enthaltene Energie umzuwandeln. Der chemisch-mechanische Energiewandler 300 wird dazu genutzt, die Rotationsenergie einem Generator zuführen, um elektrische Energie zu erhalten. Optional kann der chemisch-mechanische Energiewandler 300 direkt eine oder mehrere Achsen des Kraftfahrzeugs antreiben.
Darüber hinaus kann es sich bei dem Kraftfahrzeug 1000 um ein Steckdosenhybridfahrzeug oder Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV, Plug-In Hybrid Vehicle) handeln. Das Kraftfahrzeug 1000 weist dazu eine in der Figur nicht dargestellte Steckeraufnahme auf, mit der der elektrische Energiespeicher 400 durch eine externe Ladungsquelle 500 geladen werden kann, wie beispielsweise eine Ladestation oder mittels eines Kabels in einer Garage oder an einem Stellplatz. Diese Art der Ladung des elektrischen Energiespeichers 400 erfolgt dabei überwiegend im Stillstand des Kraftfahrzeugs 1000.
Weiter weist das Kraftfahrzeug 1000 zusätzlich eine nicht in den Figuren abgebildete Energierückgewinnungsvorrichtung auf, die auch Rekuperationsvorrichtung genannt wird. Durch diese Vorrichtungen kann beispielsweise beim Bremsen oder bereits beim Nichtbeschleunigen des Kraftfahrzeugs 1000 eine vorher durch Beschleunigung gewonnene potentielle Energie zurückgewonnen werden, beispielsweise über einen oder mehrere Generatoren an den Rädern oder Achsen des Kraftfahrzeugs 1000. Diese Energie kann dann ebenso genutzt werden, um sie dem elektrischen Energiespeicher 400 zuzuführen, d.h. diesen zu laden. Diese Art der Ladung des elektrischen Energiespeichers 400 erfolgt dabei im Betrieb bzw. bei Bewegung des Kraftfahrzeugs 1000.
3 zeigt einen schematischen Ablauf zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens 2000 zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Dabei umfasst das Verfahren 2000 in einem ersten Schritt ein Erfassen 2100 eines Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers. In einem zweiten Schritt umfasst das Verfahren ein Erfassen 2200 einer Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers. In einem weiteren Schritt umfasst das Verfahren ein Begrenzen 2500 einer Ladung des elektrischen Energiespeichers in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers, wenn der chemisch-mechanische Energiewandler als Ladungsquelle erfasst wurde. In einem letzten Schritt 2600 umfasst das Verfahren ein Freigeben 2600 einer Ladung des elektrischen Energiespeichers, wenn eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle erfasst wurde
Nach dem letzten Schritt des Freigeben 2600 einer Ladung des elektrischen Energiespeichers kehrt das Verfahren zurück zu dem ersten Schritt. Das Verfahren kann so kontinuierlich, zum Beispiel zyklisch, ausgeführt werden.
Das Verfahren umfasst nach dem zweiten Schritt des Erfassens 2200 einer Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers in einem weiteren optionalen Schritt ein Erfassen 2300 einer Position des Kraftfahrzeugs, wobei das Begrenzen 2500 der Ladung des elektrischen Energiespeichers dann zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Position erfolgt.
Das Verfahren umfasst nach dem zweiten Schritt des Erfassens 2200 eines Betriebszustands in einem weiteren optionalen Schritt ein Erfassen 2400 einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, wobei das Begrenzen 2500 der Ladung des elektrischen Energiespeichers dann zusätzlich in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung erfolgt.
Optional kann das Verfahren 2000 auch ein Ausgeben eines Signals in Reaktion auf die Begrenzung der Ladung des elektrischen Energiespeichers, insbesondere an einen entfernten Ort, umfassen.
Optional kann das Verfahren 2000 auch ein auch ein Aktivieren einer Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs umfassen.
Optional kann das Verfahren 2000 auch ein auch ein Beschränken eines Teils eines verfügbaren Volumens eines Tanks, welcher dem chemisch-mechanischen Energiewandler des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, umfassen.
Optional kann das Verfahren 2000 auch ein auch ein Deaktivieren des chemisch-mechanischen Energiewandlers umfassen.
Optional kann das Verfahren 2000 auch ein Hinterlegen der Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers in einem Speicher.
Dabei können einzelne Schritte des Verfahrens 2000 in einer Runde der Ausführung des Verfahrens, oder bei jeder Ausführung des Verfahrens 2000, ausgelassen oder zusammengefasst werden. Beispielsweise können die ersten Schritte 2100, 2200, 2300 und/oder 2400 auch gleichzeitig ausgeführt werden, und anschließend können nacheinander die Schritte 2500 und dann 2600 ausgeführt werden, wenn die vorhergehenden Schritte abgeschlossen sind.
Es versteht sich, dass die Verfahrensschritte ganz oder teilweise von den in 1 abgebildeten und oben beschriebenen Vorrichtungen ausgeführt werden können.
4 zeigt eine andere Ansicht eines schematischen Ablaufs zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Dabei zeigt 4 ein Diagramm, in dem über der auf der Längsachse abgetragenen Fahrtstrecke oder Fahrtdauer auf der Hochachse ein Ladungszustand (SoC) des elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs abgetragen ist.
Der Ablauf 3000 beginnt bei einem Ladungszustand von SoCmax, der während einer ersten Phase elektrischer Fahrt monoton abnimmt. Dabei wird das Kraftfahrzeug alleine durch den elektrisch-mechanischen Energiewandler mittels Energie aus dem elektrischen Energiespeicher betrieben, wobei ein Teil der in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherten Energie in kinetische Energie umgewandelt wird.
In einer zweiten Phase hybridischer Fahrt wird das Kraftfahrzeug durch den elektrisch-mechanischen Energiewandler und den chemisch-mechanischen Energiewandler gemeinsam angetrieben. Dabei steigt der Ladungszustand zwischenzeitlich, da chemische Energie durch den chemisch-mechanischen Energiewandler in elektrische Energie umgewandelt wird, die dem elektrischen Energiespeicher zugeführt wird. Dabei wird der Ladungszustand um einen Wert ΔSoC_erlaubt erhöht. Eine weitere Erhöhung des Ladungszustands aus chemischer Energie wird durch Begrenzung der Ladung durch den chemisch-mechanischen Energiewandler verhindert. Somit kann der Ladungszustand während einer hybridischen Fahrt eine Summe aus dem Ladungszustand zu Beginn der hybridischen Fahrt und dem Wert ΔSoC_erlaubt nicht übersteigen.
Während einer dritten Phase elektrischer Fahrt nimmt erneut der Ladungszustand monoton ab.
In einer vierten Phase hybridischer Fahrt wird der elektrisch-mechanische Energiewandler und der chemisch-mechanische Energiewandler gemeinsam betrieben. Dabei steigt der Ladungszustand zwischenzeitlich, da chemische Energie durch den chemisch-mechanischen Energiewandler erneut in elektrische Energie umgewandelt wird, die dem elektrischen Energiespeicher zugeführt wird. Dabei wird der Ladungszustand um einen Wert ΔSoC_erlaubt erhöht, sinkt wieder, und wird erneut erhöht. Dabei wird eine Erhöhung des Ladungszustands über eine Summe aus dem Ladungszustand zu Beginn der vierten Phase und dem Wert ΔSoC_erlaubt hinaus in Übereinstimmung mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs verhindert.
Während einer fünften Phase elektrischer Fahrt nimmt erneut der Ladungszustand monoton ab.
In einer sechsten Phase hybridischer Fahrt steigt der Ladungszustand zwischenzeitlich erneut. Dabei wird der Ladungszustand um einen Wert ΔSoC_erlaubt erhöht, sinkt wieder, und wird erneut erhöht, je nachdem ob das Kraftfahrzeug vorwiegend durch den elektrisch-mechanischen Energiewandler oder durch den chemisch-mechanischen Energiewandler angetrieben wird. Dabei wird eine Erhöhung des Ladungszustands über eine Summe aus dem Ladungszustand zu Beginn der sechsten Phase und dem Wert ΔSoC_erlaubt hinaus in Übereinstimmung mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs verhindert.
Nach der sechsten Phase wird der Ladungszustand durch eine Steckdosenladung an einer externen Ladungsquelle erhöht. Dabei steigt der Ladungszustand ohne jegliche Begrenzung in Übereinstimmung mit dem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, da der Ladungszustand nicht mithilfe des chemisch-mechanischen Energiewandlers erhöht wird.
Während einer siebten Phase elektrischer Fahrt nimmt erneut der Ladungszustand monoton ab.
5 zeigt eine Ansicht des schematischen Ablaufs aus 4 bei Nichtanwendung eines Verfahrens zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Der Ablauf 3100 beginnt bei einem Ladungszustand von SoC_max, der während einer ersten Phase elektrischer Fahrt monoton abnimmt. Dabei wird das Kraftfahrzeug alleine durch den elektrisch-mechanischen Energiewandler mittels Energie aus dem elektrischen Energiespeicher betrieben, wobei ein Teil der in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherten Energie in kinetische Energie umgewandelt wird.
In einer zweiten Phase hybridischer Fahrt wird das Kraftfahrzeug durch den elektrisch-mechanischen Energiewandler und den chemisch-mechanischen Energiewandler gemeinsam angetrieben. Dabei steigt der Ladungszustand zwischenzeitlich, da chemische Energie durch den chemisch-mechanischen Energiewandler in elektrische Energie umgewandelt wird, die dem elektrischen Energiespeicher zugeführt wird. Dabei wird der Ladungszustand um einen Wert ΔSoC_erlaubt erhöht.
Während einer dritten Phase elektrischer Fahrt nimmt erneut der Ladungszustand monoton ab.
In einer vierten Phase hybridischer Fahrt wird das Kraftfahrzeug durch den elektrisch-mechanischen Energiewandler und den chemisch-mechanischen Energiewandler gemeinsam angetrieben. Dabei steigt der Ladungszustand zwischenzeitlich, da chemische Energie durch den chemisch-mechanischen Energiewandler in elektrische Energie umgewandelt wird, die dem elektrischen Energiespeicher zugeführt wird. Dabei wird der Ladungszustand um einen Wert ΔSoC_erlaubt erhöht, sinkt wieder, und wird erneut erhöht. Dabei wird eine Erhöhung des Ladungszustands über eine Summe aus dem Ladungszustand zu Beginn der vierten Phase und dem Wert ΔSoC_erlaubt hinaus nicht erreicht.
Während einer fünften Phase elektrischer Fahrt nimmt erneut der Ladungszustand monoton ab.
In einer sechsten Phase hybridischer Fahrt steigt der Ladungszustand zwischenzeitlich erneut. Dabei wird der Ladungszustand um einen Wert ΔSoC_erlaubt erhöht.
In einer siebten Phase ebenfalls hybridischer Fahrt wird eine weitere Erhöhung des Ladungszustands aus chemischer Energie nicht verhindert, da ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform nicht zum Einsatz kommt. Somit ist eine Erhöhung des Ladungszustands durch eine Ladung mittels einer externen Ladungsquelle nicht notwendig. Vielmehr wird der Ladungszustand mithilfe des chemisch-mechanischen Energiewandlers erhöht, wobei ein chemischer Energieträger umgewandelt wird, d.h. wobei beispielsweise Benzin verbrannt wird.
Während einer achten Phase elektrischer Fahrt nimmt erneut der Ladungszustand monoton ab.
Der Ablauf gemäß 4 hat dabei gegenüber dem Ablauf gemäß 5 den Vorteil, dass es möglich ist, das Entstehen unerwünschter Emissionen, beispielsweise Abgas- und Lärmemissionen, bei der Ladung des elektrischen Energiespeichers mithilfe des chemisch-mechanischen Energiewandlers zu begrenzen und eine Ladung des elektrischen Energiespeichers mithilfe einer externen Ladungsquelle zu forcieren, beispielsweise zu fördern oder zu erzwingen.
Bezugszeichenliste

10: Ladungszustandserfassungsvorrichtung
20: Ladungsquellenerfassungsvorrichtung
30: Ladungsbegrenzungsvorrichtung
40: Positionserfassungsvorrichtung
50: Beschleunigungserfassungsvorrichtung
60: Sendevorrichtung
100: Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
200: elektrisch-mechanischer Energiewandler
300: chemisch-mechanischer Energiewandler
400: elektrischer Energiespeicher
500: externe Ladungsquelle
1000: Kraftfahrzeug
2000: Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
2100: Verfahrensschritt
2200: Verfahrensschritt
2300: Verfahrensschritt
2400: Verfahrensschritt
2500: Verfahrensschritt
2600: Verfahrensschritt
3000: Ablauf
3100: Ablauf

Claims

Vorrichtung (100) zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1000) umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler (200), einen chemisch-mechanischen Energiewandler (300) und einen elektrischen Energiespeicher (400), wobei der chemisch-mechanische Energiewandler (300) ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher (400) zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler (200) ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher (400) mit elektrischer Energie versorgt zu werden und wobei die Vorrichtung (100) umfasst: - eine Ladungszustandserfassungsvorrichtung (10), die ausgebildet ist, einen Ladungszustand des elektrischen Energiespeichers (400) zu erfassen; - eine Ladungsquellenerfassungsvorrichtung (20), die ausgebildet ist, eine Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers (400) zu erfassen; und - eine Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30), die ausgebildet ist, in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers (400) eine Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) zu begrenzen, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung (20) den chemischmechanischen Energiewandler (300) als Ladungsquelle erfasst hat, und eine Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) wieder freizugeben, wenn die Ladungsquellenerfassungsvorrichtung (20) eine von dem Kraftfahrzeug (1000) externe Ladungsquelle (500) erfasst hat.
Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, umfassend eine Positionserfassungsvorrichtung (40), die ausgebildet ist, eine Position des Kraftfahrzeugs (1000) zu erfassen und wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) weiter ausgebildet ist, die Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) in Abhängigkeit der erfassten Position zu begrenzen.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Beschleunigungserfassungsvorrichtung (50), die ausgebildet ist, eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (1000) zu erfassen und wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) weiter ausgebildet ist, die Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung zu begrenzen
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) ausgebildet ist, ein Signal in Reaktion auf die Begrenzung der Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) auszugeben.
Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch 4, wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) ausgebildet ist, das Signal an einen von dem Kraftfahrzeug (1000) entfernten Ort auszugeben.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) ausgebildet ist, eine Wegfahrsperre des Kraftfahrzeugs (1000) zu aktivieren.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) ausgebildet ist, einen Teil eines verfügbaren Volumens eines Tanks, welcher dem chemisch-mechanischen Energiewandler (300) des Kraftfahrzeugs (1000) zugeordnet ist, zu beschränken.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) ausgebildet ist, den chemisch-mechanischen Energiewandler (300) zu deaktivieren.
Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ladungsbegrenzungsvorrichtung (30) weiter ausgebildet ist, die Überschreitung des vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers (400) in einem Speicher zu hinterlegen.
Verfahren (2000) zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1000) umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler (200), einen chemisch-mechanischen Energiewandler (300) und einen elektrischen Energiespeicher (400), wobei der chemisch-mechanische Energiewandler (300) ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher (400) zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler (200) ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher (400) mit elektrischer Energie versorgt zu werden und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Erfassen (2100) eines Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers (400); - Erfassen (2200) einer Ladungsquelle des elektrischen Energiespeichers (400); - Begrenzen (2500) einer Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) in Reaktion auf eine Überschreitung eines vorbestimmten Schwellwerts des Ladungszustands des elektrischen Energiespeichers (400), wenn der chemisch-mechanische Energiewandler als Ladungsquelle erfasst wurde, und - Freigeben (2600) einer Ladung des elektrischen Energiespeichers (400), wenn eine von dem Kraftfahrzeug externe Ladungsquelle (500) erfasst wurde.
Verfahren (2000) nach dem vorhergehenden Anspruch 10, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: - Erfassen (2300) einer Position des Kraftfahrzeugs (1000); und - Begrenzen (2500) der Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) in Abhängigkeit der erfassten Position.
Verfahren (2000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfasst: - Erfassen (2400) einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs (1000); und - Begrenzen (2500) der Ladung des elektrischen Energiespeichers (400) in Abhängigkeit der erfassten Beschleunigung.
Kraftfahrzeug (1000), umfassend einen elektrisch-mechanischen Energiewandler (200), einen chemisch-mechanischen Energiewandler (300) und einen elektrischen Energiespeicher (400), wobei der chemisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, den elektrischen Energiespeicher zu laden und der elektrisch-mechanische Energiewandler ausgebildet ist, von dem elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt zu werden, wobei das Kraftfahrzeug weiter eine Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.