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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen zumindest einer Reichweite oder Restreichweite in einem Kraftfahrzeug, das beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit nur einem Antriebssystem (z. B. mit Verbrennungsmotor oder Elektromotor) oder auch ein Hybridfahrzeug mit zwei Antriebssystemen (z. B. mit Verbrennungsmotor und Elektromotor) sein kann.
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Es ist bereits eine Vielzahl von Verfahren zum Ermitteln und Anzeigen von Reichweiten oder Restreichweiten in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch in Elektrofahrzeugen und/oder Hybridfahrzeugen, bekannt.
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Derzeit wird in nahezu jedem Fahrzeug eine Restreichweite (Basis-Restreichweite), die sich aus dem Verhältnis aus aktuellem Tank- bzw. Energiespeichervorrat zum aktuellen Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch ergibt, ermittelt und beispielsweise im Rahmen einer Bordcomputerfunktion oder im Kombiinstrument angezeigt.
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Beispielsweise aus der
DE 10 2014 215 181 A1 ist ein Verfahren zum Erhöhen der Reichweite eines Fahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb bekannt, das den Schritt des Ermittelns einer gewünschten Reichweite des Fahrzeuges und das Ermitteln einer zulässigen Maximalleistung umfasst, die der elektrische Antrieb des Fahrzeuges abgeben oder vom Akkumulator aufnehmen darf, damit die gewünschte Reichweite erreicht wird. Der Schritt des Ermittelns der gewünschten Reichweite des Fahrzeuges kann den Schritt des Ermittelns der maximalen Reichweite, des Ermittelns der benötigten Reichweite zu einem Ziel und/oder das Eingeben einer gewünschten Reichweite durch den Fahrer aufweisen. Das Ziel kann durch den Fahrer eingegeben werden. Ferner ist es möglich, dass das Ziel aus einem in das Navigationssystem eingegebenen Ziel ermittelt wird. Das Ziel kann ein Endziel oder ein Zwischenziel, beispielsweise eine Ladestation, sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrer eine gewünschte Reichweite manuell eingeben.
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Aus der
DE 10 2015 222 795 A1 ist eine Anzeigeeinheit eingangs genannter Art bekannt, bei der die Darstellung der Restreichweite trotz vorhandenem Energievorrat ausblendbar ist, wenn mindestens eine definierte Betriebsbedingung vorliegt, durch die auf eine zumindest temporäre Nichtverfügbarkeit eines Aggregats des Antriebssystems (z. B. Antriebssystem mit Elektromotor, Antriebssystem mit Verbrennungsmotor, Antriebssystem mit Brennstoffzelle, usw.) geschlossen werden kann.
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Aus der
DE 196 12 062 B4 ist eine Anzeigeeinheit für vom Energieverbrauch eines Fahrzeugs abhängige Daten bekannt, wobei anstelle eines Restreichweitenwertes ein Restreichweitenbereich angezeigt wird, der in Abhängigkeit von der im Energiespeicher aktuell enthaltenden Energiemenge unter Berücksichtigung von verschiedenen Fahrweisen und verschiedenen Fahrbedingungen ermittelt wird. Die Grenzen des Bereichs können unter Berücksichtigung von verschiedenen Fahrweisen und verschiedenen Fahrbedingungen eines fahrzeugspezifischen und ggf. eines fahrerspezifischen Verbrauchsspektrums ermittelt werden. Durch ein Auswerten des individuellen Fahrverhaltens des Fahrers über einen bestimmten Zeitraum kann der dargestellte Restreichweitenbereich empirisch angepasst werden.
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Beispielsweise aus der
DE 10 2009 011 015 A1 ist ein Verfahren zur Anzeige einer Restreichweite eines Kraftfahrzeugs mittels einer Informationsvorrichtung des Kraftfahrzeugs bekannt, die Mittel zur Bestimmung des Füllgrads eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs, eine Recheneinheit zur Ermittlung von die Restreichweite betreffenden Schätzwerten und eine grafische Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Restreichweite umfasst. Dabei werden wiederholt anhand des Füllgrads des Energiespeichers und zumindest eines weiteren die Restreichweite beeinflussenden Kraftfahrzeugzustands Schätzwerte betreffend die Restreichweite des Kraftfahrzeugs ermittelt. Anhand dieser Schätzwerte wird zunächst ein erster Restreichweitenwert ermittelt und als ein erster Anzeigewert durch ein erstes Grafikelement auf der Anzeigevorrichtung angezeigt. Während dieser Anzeige des ersten Anzeigewerts wird ein aktualisierter zweiter Restreichweitenwert ermittelt. Überschreitet der Unterschied der beiden Werte betragsmäßig einen vorgegebenen Schwellwert, wird der zweite Restreichweitenwert als ein zweiter Anzeigewert durch ein zweites Grafikelement zusätzlich zum ersten Anzeigewert auf der Anzeigevorrichtung angezeigt. Hauptintention dieses Verfahrens ist die verbesserte Visualisierung einer abnehmenden Restreichweite, bei welcher der zweite Anzeigewert geringer ist als der erste. Die Anzeige des zweiten Grafikelements kann optional auf solche Fälle begrenzt werden. Hierbei wird die Restreichweite lediglich als absolute Kilometeranzahl ausgegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anzeigesystem zur Anzeige der Restreichweite mit einer verbesserten Hilfestellung für die zum Fahrverhalten in Bezug stehenden Reichweite oder Restreichweite zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung ist eine Anzeigeeinheit mit einem Display und mit einer elektronischen Steuereinheit zum Anzeigen zumindest einer Reichweite oder Restreichweite in einem Kraftfahrzeug abhängig vom Energievorrat mindestens eines Antriebssystems. Insbesondere die Steuereinheit ist durch ein entsprechendes Softwareprogramm (Computerprogrammprodukt) derart ausgestaltet, dass der verfügbare Energievorrat bei Fahrtbeginn als normierte Reichweite mittels der Vorgabe eines definierten Soll-Verbrauchs pro definiertem Streckenabschnitt über der gesamten Strecke bis zu einem Streckenziel angezeigt wird.
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Vorzugsweise wird die normierte Reichweite bis zu einem maximal erreichbaren Streckenziel oder bis zu einem manuell vorgebbaren Streckenziel angezeigt, wenn dieses näher ist als das maximal erreichbare Streckenziel.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird die normierte Reichweite mittels eines konstanten Soll-Verbrauchs pro konstantem Streckenabschnitt in Form einer Gerade mit einem konstanten Gradienten vorgegeben.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Soll-Verbrauch pro Streckenabschnitt aus einer Testzyklus-Vorgabe (WLTP) entnommen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Soll-Verbrauch pro Streckenabschnitt beispielsweise mittels einer Anzeige-Bedieneinheit durch den Fahrer vorgegeben werden, sofern die Vorgabe realisierbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Anzeige der normierten Reichweite eine Anzeige des realen Verbrauch-pro-Streckenabschnitt-Verlaufs überlagert.
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Dabei läuft die Anzeige des realen Verbrauch-pro-Streckenabschnitt-Verlaufs vorzugsweise dynamisch über der Zeit und/oder über der gefahrenen Strecke mit.
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Die Anzeige des realen Verbrauch-pro-Streckenabschnitt-Verlaufs kann beliebig lange einstellbar sein.
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Das Streckenziel kann in Form einer Kilometerzahl vom Fahrer frei vorgebbar sein oder automatisch aus einem Navigationssystem übernehmbar sein.
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Zusätzlich oder alternativ kann die normierte Reichweite in Form eines Faktors in der Mitte zweier Verbrauchs-Extrema für maximalen Verlust und für maximalen Gewinn darstellbar sein.
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Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
- Problem:
- Insbesondere bei Fahrern elektrifizierter Kraftfahrzeuge ist die Reichweitenangst sehr hoch. Fahrer können nicht einschätzen, wie bei den aktuellen Umweltbedingungen eine optimierte Fahrweise auszuführen ist. Um seine aktuelle Fahrweise einschätzen zu können, muss der Fahrer bei üblichen Serienfahrzeugen kontinuierlich seinen aktuellen Verbrauch mit dem Energieinhalt der Batterie vergleichen und seine Fahrweise nachjustieren. Der Fahrer weiß nicht, mit welcher Fahrweise er optimal die nächste Ladestation erreicht.
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Die erfindungsgemäße Anzeigeeinheit wird als normierter Fahrmonitor ausgestaltet, mit dem der Fahrer kontinuierlich und sehr einfach erkennen kann, ob und mittels welcher optimalen Fahrweise er sein Ziel (z. B. angestrebte Strecke) mit dem vorhandenen Energievorrat (Batterie und/oder Tankfüllung) erreicht oder wie er hinsichtlich Verbrauch und Zeit sein Ziel optimiert anfahren kann.
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Dabei werden Umweltbedingungen, die sich auf den Verbrauch negativ auswirken, vorzugsweise mitberücksichtigt (wie z.B. Stau, Klimaanlage erforderlich, Bergfahrt, Talfahrt, Überholmanöver erforderlich, usw.).
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Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird anhand eines Elektrofahrzeuges erläutert:
- Der jeweils verfügbare Energievorrat, also bei einem reinen Elektrofahrzeug der aktuelle Batterieinhalt (SOC Wert = „state of charge“ des Hochvoltspeichers), ist auf 100% normiert.
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Der Verbrauch kann auf WLTP Vorgabe oder Wunschstrecke des Fahrers normiert (z. B. 1 % SOC für 3km; d.h. 100% SOC reicht für 300km Reichweite) sein.
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Der Fahrmonitor zeigt den Ist-Stand mit Soll-Verlaufskurve des SOC Wertes über der Zeit bzw. über der zu fahrenden Strecke an. Zusätzlich skaliert er den aktuellen Kilometer-Stand zu Fahrtbeginn auf den aktuellen SOC Wert. Dahinter liegt eine Linie mit dem Idealverbrauch. Weicht die SOC Linie (also der Ist-Verbrauch pro Streckeneinheit) von der normierten Reichweiten-Linie ab, erkennt der Fahrer, ob er „Reichweiten- bzw. Energievorrats-Überschuss“ „erarbeitet“ hat oder ob er zu dynamisch und somit zu Energie-verbrauchen gefahren ist.
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Somit kann der Fahrer seine Fahrweise genau auf die normierte Reichweite oder Restreichweite in Form des normierten Soll-Verbrauchsverlaufs anpassen und seine Fahrweise beispielsweise auf verschiedene Umweltbedingungen mit unterschiedlichen Verbrauchsauswirkungen (wie z. B. auf Bergstraßen, im Stau oder bei Konstantfahrten) optimieren.
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Die Anzeige läuft dynamisch über der Zeit mit und kann beliebig lange (auch eine Stunde oder länger) eingestellt werden.
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Das Streckenziel kann der Fahrer frei wählen oder aus dem Navigations-System übernehmen lassen. Die Standardeinstellung für die normierte Reichweite kann z.B. der WLTP Verbrauch (Verbrauch pro Streckeneinheit) sein.
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Die Anzeige kann beliebig gedreht oder mit Farben befüllt werden (z. B. Energieüberschuss grün, zu dynamische Fahrweise rot).
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Die Anzeige kann auch so eingestellt werden, dass die normierte Reichweite als optimaler Soll-Verlauf bis zur nächsten gewählten Ladesäule angezeigt wird, wobei vorgebbar sein kann, mit welchem SOC Wert die Ladesäule erreicht werden soll.
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Liegt das Streckenziel beispielsweise in einer Entfernung unter der möglichen Reichweite (hier 300km bei WLTP Vorgabe), könnte dieses Streckenziel anstelle des maximal möglichen Reichweitenwertes angezeigt werden.
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In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Insbesondere zeigt dabei
- 1 das Anzeige-Konzept der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit,
- 2 ein Anzeige-Beispiel mit der erfindungsgemäßen Anzeigeeinheit und
- 3 eine vorteilhafte zusätzliche Anzeige-Möglichkeit, die auch eine eigenständige alternative Anzeigeeinheit sein kann.
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In 1 sind für ein nicht näher dargestelltes Elektrofahrzeug auf der X-Achse die Zeit t von Fahrtbeginn „Start“ bis zum Erreichen eines vorgegebenen Streckenziels „Ziel“ dargestellt. Auf der Y-Achse ist links der verfügbare Energievorrat, hier der Ladezustand SOC eines Hochvoltspeichers, und rechts das Streckenziel „Ziel“ in Form einer Kilometerzahl, hier 210 km, aufgetragen. Gestrichelt ist die normierte Reichweite N vom „Start“ bis zum „Ziel“ dargestellt, die dem Fahrer als Soll-Verlauf angezeigt wird.
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In 1 sind schematisch zwei theoretische Ist-Verläufe (fette durchgezogene Linie und fette gestrichelte Linie) dargestellt. Im Bereich A wird angezeigt, dass der Fahrer einen Fahrstil gewählt hat, der in Richtung Verlust von der normierten Reichweite abweicht. Im Bereich B wird angezeigt, dass der Fahrer einen Fahrstil gewählt hat, der in Richtung Gewinn von der normierten Reichweite abweicht. Der Fahrer kann sich kontinuierlich an der Linie der normierten Reichweite N orientieren. In beiden Fällen der dargestellten Ist-Verläufe erreicht der Fahrer über der gesamten Strecke das Streckenziel.
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In 2 wird eine genauere Umsetzung der Erfindung anhand eines Beispiels dargestellt. Eine Anzeigeeinheit umfasst ein Display 1, das mit einer elektronischen Steuereinheit 2 zusammenwirkt. Die Steuereinheit 2 erfasst erforderliche Eingangssignale, wie beispielsweise die Fahrpedalstellung FP, die Außentemperatur T und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit v. Sie enthält ein entsprechend programmiertes Software-Programm zur gewünschten erfindungsgemäßen Ansteuerung des Displays 1 abhängig von den erfassten Eingangssignalen, die insbesondere die Umweltbedingungen sowie die Leistungsanforderung des Fahrers wiederspiegeln.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist nochmal die normierte Reichweite N im Display 1 - hier gestrichelt - dargestellt. Abhängig vom verfügbaren Energievorrat SOC eines Hochvoltspeichers - hier 70% SOC - bei Fahrtbeginn „Start“ ist - wie in 1 näher erläutert - die normierte Reichweite N mittels der Vorgabe eines definierten Soll-Verbrauchs - hier von 1 % - pro definiertem Streckenabschnitt - hier 3 km - über der gesamten Strecke bis zu einem Streckenziel „Ziel“ - 210km - angezeigt.
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Die normierte Reichweite N wird hier mittels eines konstanten Soll-Verbrauchs von 1% pro konstantem Streckenabschnitt von 3 km in Form einer Gerade mit einem konstanten Gradienten vorgegeben, da dies besonders einfach vom Fahrer anzusteuern ist.
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Auf dem Display 1 wird der Anzeige der normierten Reichweite N kontinuierlich dynamisch eine Anzeige des realen Verbrauch-pro-Streckenabschnitt-Verlaufs R überlagert. In 2 ist der Ist-Zeitpunkt mit „aktuell“ gekennzeichnet.
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Wie auch in 1 dargestellt, wird für den Fahrer durch diese Art der Anzeige eine einfache Möglichkeit geschaffen, zu beobachten, wie er über der Zeit t auch bei zeitweise von der normierten Reichweite N abweichendem Fahrstil längerfristig dennoch das Streckenziel erreichen kann. Er kann also in einem erste Strecken-Abschnitt dynamisch und in einem zweiten Strecken-Abschnitt wirtschaftlich fahren. Die Fahrstiländerung ist über der gesamten Reichweite stets überschaubar.
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Zusätzlich oder alternativ kenn eine Anzeige gemäß 3 verwendet werden:
- Die normierte Reichweite wird hierbei in Form eines Faktors in der Mitte zweier Verbrauchs-Extrema („km Verlust“ für maximalen Verlust und „km Gewinn“ für maximalen Gewinn) dargestellt. Liegt der normierte Soll-Verlauf z. B. bei einer Reichweite von 300 km mit einem Delta von 100% SOC, also bei einem Verhältnis der Streckeneinheit pro Verbrauch von 3, wird der Faktor 3 als Soll-Wert oder Richtwert angezeigt. Somit kann der Fahrer seine Fahrweise derart anpassen, dass sich ein Zeiger möglichst nah um den „Faktor 3“ herumbewegt. Der Faktor kann vom Fahrer vorgebbar sein. Er könnte beispielsweise auf 2,5 gesetzt werden, wenn nur 250 km mit einem Delta von 100% SOC gefahren werden soll. Damit könnte ein Powermeter erzeugt werden, wie beispielsweise in 3 dargestellt, bei dem der Nullpunkt der Faktor ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014215181 A1 [0004]
- DE 102015222795 A1 [0005]
- DE 19612062 B4 [0006]
- DE 102009011015 A1 [0007]
