DE102022203845A1

DE102022203845A1 - Display instrument and machine unit using it

Info

Publication number: DE102022203845A1
Application number: DE102022203845.2A
Authority: DE
Inventors: Evgenij PTICYN; Ralf Senner; Andreas Voigt
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2023-10-19

Abstract

Ein Anzeigeinstrument (8) für eine durch eine Batterie (2) gespeiste elektrische Maschine (1) hat ein erstes Anzeigefeld (13), dessen Größe repräsentativ ist für eine für die Maschine (1) bereitstellbare Antriebsleistung, und wenigstens ein an das erste Anzeigefeld (13) angrenzendes zweites Anzeigefeld (14), dessen Größe für den Ladezustand der Batterie (2) repräsentativ ist.A display instrument (8) for an electric machine (1) powered by a battery (2) has a first display field (13), the size of which is representative of the drive power that can be provided for the machine (1), and at least one connected to the first display field ( 13) adjacent second display field (14), the size of which is representative of the charge status of the battery (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anzeigeinstrument für eine elektrische Maschine und ein Maschinenaggregat, insbesondere ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, bei dem ein solches Anzeigeinstrument Verwendung findet.The present invention relates to a display instrument for an electric machine and a machine unit, in particular an at least partially electrically driven motor vehicle in which such a display instrument is used.

Anzeigeinstrumente, an denen die noch für den Betrieb der Maschine verfügbare Energiemenge ablesbar ist, gehören zur üblichen Ausstattung von ohne fortlaufende Energiezufuhr benutzbaren Maschinen, z.B. in Form einer Tankuhr an einem Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor oder einem Batterieladezustandsanzeiger bei einem mit einer wiederaufladbaren Batterie betriebenen elektrischen Gerät wie etwa einem Mobiltelefon oder einem mobilen Computer.Display instruments on which the amount of energy still available for the operation of the machine can be read are part of the usual equipment of machines that can be used without a continuous supply of energy, e.g. in the form of a fuel gauge on a motor vehicle with an internal combustion engine or a battery charge status indicator on an electrical device powered by a rechargeable battery such as such as a cell phone or a mobile computer.

Bei durch Verbrennung eines Kraftstoffs mit Energie versorgten Maschinen ist eine maximale Leistung im Allgemeinen so lange abrufbar, wie der Kraftstoff nicht komplett verbraucht ist, und sobald der Kraftstoff verbraucht ist, ist die verfügbare Leistung Null. Bei batteriebetriebenen Maschinen ist die maximal verfügbare Leistung abhängig vom Ladezustand, doch fällt diese Abhängigkeit bei einer Abschätzung der mit einer vorhanden Batteriefüllung erreichbaren Restlaufzeit kaum ins Gewicht, solange die benötigte Leistung im Laufe der Zeit nur wenig variiert. Bei einem Kraftfahrzeugmotor variiert die Leistungsaufnahme während der Fahrt stark; bei einem Überholmanöver wird häufig alle verfügbare Leistung benötigt, und um abschätzen zu können, ob ein Überholvorgang sicher durchführbar ist, muss ein Fahrer eine genaue Vorstellung davon haben, wieviel Antriebsleistung ihm zum Beschleunigen zur Verfügung steht.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Anzeigeinstrument bereitzustellen, das einem Benutzer eine solche Vorstellung zuverlässig vermitteln kann.For machines powered by the combustion of fuel, maximum power is generally available as long as the fuel is not completely used up, and once the fuel is used up, the available power is zero. In the case of battery-operated machines, the maximum available power depends on the state of charge, but this dependence is of little importance when estimating the remaining running time that can be achieved with a fully charged battery as long as the required power varies only slightly over time. In a motor vehicle engine, the power consumption varies greatly while driving; During an overtaking maneuver, all available power is often required, and in order to be able to estimate whether an overtaking maneuver can be carried out safely, a driver must have a precise idea of how much drive power is available to him for acceleration.
An object of the invention is to provide a display instrument that can reliably convey such an idea to a user.

Die Aufgabe wird einem Aspekt der Erfindung zufolge gelöst, indem bei einem Anzeigeinstrument für eine durch eine Batterie gespeiste elektrische Maschine mit einem ersten Anzeigefeld, dessen Größe repräsentativ ist für eine für die Maschine bereitstellbare Antriebsleistung an das erste Anzeigefeld angrenzend ein zweites Anzeigefeld angeordnet ist, dessen Größe für den Ladezustand der Batterie repräsentativ ist. So bekommt der Benutzer mit einem Blick nicht nur Aufschluss über die verfügbare Leistung, sondern auch darüber, wie lange diese Leistung bei Bedarf aufrechterhalten werden kann. Quelle der Antriebsleistung können neben der Batterie noch andere Quellen sein.The object is achieved according to one aspect of the invention in that in a display instrument for an electric machine powered by a battery with a first display field, the size of which is representative of a drive power that can be provided for the machine, a second display field is arranged adjacent to the first display field Size is representative of the state of charge of the battery. At a glance, the user not only gets information about the available performance, but also how long this performance can be maintained if necessary. The source of the drive power can be other sources besides the battery.

Um die Zusammengehörigkeit der Angaben unmittelbar augenfällig zu machen, kann das zweite Anzeigefeld ein das - vorzugsweise kreisrunde - erste Anzeigefeld konzentrisch umgebender Ring sein.In order to make the connection of the information immediately obvious, the second display field can be a ring concentrically surrounding the - preferably circular - first display field.

Wenn die Batterie durch Verbrauch eines Kraftstoffs nachladbar ist, kann angrenzend an das erste und /oder das zweite Anzeigefeld ein drittes Anzeigefeld vorgesehen sein, dessen Fläche für den Füllstand eines Kraftstofftanks repräsentativ ist. Auch diese Angabe ist für den Benutzer wertvoll, um einschätzen zu können, wie lange der Betrieb bei einer gegebenen Leistung aufrechterhalten werden kann.If the battery can be recharged by consuming fuel, a third display field can be provided adjacent to the first and/or the second display field, the area of which is representative of the fill level of a fuel tank. This information is also valuable for the user in order to be able to estimate how long operation can be maintained at a given performance.

Auch das dritte Anzeigefeld kann ein Ring sein, der das erste und, wenn vorhanden, das zweite Anzeigefeld konzentrisch umgibt.The third display field can also be a ring that concentrically surrounds the first and, if present, the second display field.

Um einem Benutzer eine einfache und genaue Abschätzung der Zeitspanne zu ermöglichen, in der ein Betrieb mit den Energievorräten der Batterie und des Tanks aufrechterhalten werden kann, sollte das Verhältnis von Fläche des zweiten Anzeigefelds zum Energieinhalt der Batterie genauso groß sein wie das Verhältnis von Fläche des dritten Anzeigefelds zum Energieinhalt des Kraftstofftanks. In vielen Fällen ist jedoch das Speichervermögen des Tanks erheblich größer als das der Batterie; in diesen Fällen kann es sinnvoll sein, wenn das Verhältnis von Fläche des zweiten Anzeigefelds zum Energieinhalt der Batterie größer ist als das Verhältnis von Fläche des dritten Anzeigefelds zum Energieinhalt des Kraftstofftanks, um eine exakte Ablesung des zweiten Anzeigefelds zu ermöglichen.In order to enable a user to easily and accurately estimate the period of time in which operation can be maintained with the energy reserves of the battery and the tank, the ratio of the area of the second display panel to the energy content of the battery should be the same as the ratio of the area of the third display field for the energy content of the fuel tank. In many cases, however, the storage capacity of the tank is significantly greater than that of the battery; In these cases, it may make sense if the ratio of the area of the second display field to the energy content of the battery is greater than the ratio of the area of the third display field to the energy content of the fuel tank in order to enable an exact reading of the second display field.

Für eine schnelle Ablesung ist es ferner hilfreich, wenn jedes Anzeigefeld eine für es spezifische Farbe hat.For quick reading, it is also helpful if each display field has a specific color.

Um eine variierende Anzeigegröße zu veranschaulichen, ist vorzugsweise die radiale Abmessung eines jeden Anzeigefelds abhängig von der dargestellten Größe variabel.To illustrate a varying display size, the radial dimension of each display panel is preferably variable depending on the size displayed.

Um eine Abweichung der dargestellten Größe vom Maximum klar sichtbar zu machen, ist vorzugsweise ein äußerer Radius wenigstens eines der Anzeigefelder fest und ein innerer Radius in Abhängigkeit vom aktuellen Wert der Größe variabel.In order to make a deviation of the displayed size from the maximum clearly visible, an outer radius of at least one of the display fields is preferably fixed and an inner radius is variable depending on the current value of the size.

Wenn die von der Batterie bereitstellbare Antriebsleistung eine Funktion ihres Ladezustands ist, ist das Anzeigeinstrument vorzugsweise ferner mit einer Messeinrichtung zum Erfassen des Ladezustands der Batterie versehen, von deren Ausgabe die angezeigte Antriebsleistung abgeleitet werden kann.If the drive power that can be provided by the battery is a function of its state of charge, the display instrument is preferably further provided with a measuring device for detecting the state of charge of the battery, from the output of which the displayed drive power can be derived.

Die Aufgabe wird einem weiteren Aspekt der Erfindung zufolge gelöst durch ein Maschinenaggregat mit einer elektrischen Maschine, einer Batterie zum Speisen der elektrischen Maschine und einem Anzeigeinstrument, wie oben beschrieben.According to a further aspect of the invention, the object is achieved by a machine unit with an electrical machine, a battery for powering the electrical machine and a display instrument, as described above.

Bei dem Maschinenaggregat kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug handeln, wobei vorzugsweise die oben genannte elektrische Maschine einer von eventuell verschiedenen die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs antreibenden Motoren ist.The machine unit can in particular be a motor vehicle, with the above-mentioned electric machine preferably being one of possibly different motors that drive the movement of the motor vehicle.

Das Maschinenaggregat kann ferner den bereits erwähnten Kraftstofftank sowie einen Energiewandler zum Umwandeln von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank in elektrische Energie umfassen.The machine unit can further include the already mentioned fuel tank and an energy converter for converting fuel from the fuel tank into electrical energy.

Eine Dauerbetriebsleistung des Energiewandlers ist hier vorzugsweise kleiner als das Maximum der von der Batterie bereitstellbaren Leistung, d.h. es kann ein kleiner, kostengünstiger Energiewandler verwendet werden, der den maximalen Verbrauch der elektrischen Maschine nicht abzudecken braucht, da Verbrauchsspitzen der Maschine von der Batterie gedeckt werden.A continuous operating power of the energy converter is here preferably smaller than the maximum of the power that can be provided by the battery, i.e. a small, inexpensive energy converter can be used that does not need to cover the maximum consumption of the electrical machine, since consumption peaks of the machine are covered by the battery.

Als Energiewandler kommt insbesondere eine Brennstoffzelle in Betracht.A fuel cell is particularly suitable as an energy converter.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
2 Ansichten des Anzeigeinstruments in verschiedenen Betriebszuständen des Fahrzeugs.

Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the attached figures. Show it:

1 a block diagram of a motor vehicle according to the invention;
2 Views of the display instrument in different operating states of the vehicle.

1 zeigt ein Blockdiagramm des Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs. Ein Elektromotor 1 treibt ein oder mehrere nicht dargestellte Räder des Fahrzeugs an; es kann jedem Rad ein eigener Elektromotor 1 zugeordnet sein. Der Elektromotor 1 ist gespeist durch eine Batterie 2 und eine Brennstoffzelle 3; eine Steuereinheit 4 regelt über eine Anordnung von Schaltern 5 die Verteilung der von der Brennstoffzelle 3 bereitgestellten elektrischen Leistung auf den Motor 1 und die Batterie 2 sowie den Beitrag von Brennstoffzelle 3 und Batterie 2 zum momentanen Leistungsbedarf des Motors 1. Dieser Leistungsbedarf ist durch eine Leistungsanforderung des Fahrers, typischerweise über ein Fahrpedal 6, bestimmt. 1 shows a block diagram of the drive system of a motor vehicle. An electric motor 1 drives one or more wheels, not shown, of the vehicle; Each wheel can have its own electric motor 1 assigned to it. The electric motor 1 is powered by a battery 2 and a fuel cell 3; A control unit 4 regulates, via an arrangement of switches 5, the distribution of the electrical power provided by the fuel cell 3 to the motor 1 and the battery 2 as well as the contribution of the fuel cell 3 and battery 2 to the current power requirement of the engine 1. This power requirement is determined by a power requirement of the driver, typically via an accelerator pedal 6.

Die Steuereinheit 4 ist mit diversen, an sich bekannten Messinstrumenten 7 zum Überwachen des Ladezustands der Batterie 2 verbunden, z.B. durch Messen eines Ladestroms von der Brennstoffzelle 3 zur Batterie 2 und eines Entladestroms von der Batterie 2 zum Motor 1. Die Steuereinheit 4 benötigt diese Information, um die Leistung der Brennstoffzelle 3 angemessen aufteilen zu können, typischerweise um bei niedrigem Ladestand der Batterie 2 diese auf Kosten der momentanen Energieversorgung des Motors 1 zu bevorzugen, um dem Fall vorzubeugen, dass für den Fahrer unerwartet keine Batterieleistung mehr bereitgestellt werden kann, und um bei ausreichendem Ladestand bei Bedarf die gesamte Leistung der Brennstoffzelle 3 zusätzlich zu der der Batterie 2 in den Motor 1 einspeisen zu können. Die Information zum Ladezustand wird ferner an einem Ausgang der Steuereinheit bereitgestellt, um auf einem Anzeigeinstrument 8 für den Fahrer sichtbar dargestellt zu werden.The control unit 4 is connected to various, known measuring instruments 7 for monitoring the state of charge of the battery 2, for example by measuring a charging current from the fuel cell 3 to the battery 2 and a discharging current from the battery 2 to the motor 1. The control unit 4 needs this information in order to be able to distribute the power of the fuel cell 3 appropriately, typically in order to give priority to the battery 2 when the charge level is low at the expense of the current energy supply to the engine 1, in order to prevent the case that unexpectedly no more battery power can be provided to the driver, and in order to be able to feed the entire power of the fuel cell 3 into the engine 1 in addition to that of the battery 2 when the charge level is sufficient. The information about the charging status is also provided at an output of the control unit in order to be displayed visibly for the driver on a display instrument 8.

Anhand einer gespeicherten Kennlinie ist die Steuereinheit 4 in der Lage, die momentan von der Batterie 2 lieferbare Leistung anhand ihres Ladezustands abzuschätzen. Diese Information wird ebenfalls an dem Ausgang dem Anzeigeinstrument 8 zur Verfügung gestellt; sie kann auch herangezogen werden, um die Beiträge von Batterie und Brennstoffzelle 3 zur momentan dem Motor 1 bereitgestellten Leistung festzulegen.Using a stored characteristic curve, the control unit 4 is able to estimate the power currently available from the battery 2 based on its state of charge. This information is also made available to the display instrument 8 at the output; it can also be used to determine the contributions of the battery and fuel cell 3 to the power currently provided to the engine 1.

Die Brennstoffzelle 3 bezieht benötigten Kraftstoff, d.h. Wasserstoff, aus einem Kraftstofftank 9. Ein Ventil 10 in einer Versorgungsleitung vom Kraftstofftank 9 zur Brennstoffzelle 3 ist von der Steuereinheit 4 steuerbar, um den Betrieb der Brennstoffzelle 3 zu unterbrechen oder zu drosseln, wenn die Batterie 2 ausreichend geladen ist und der Motor keine Energie benötigt.The fuel cell 3 draws the required fuel, i.e. hydrogen, from a fuel tank 9. A valve 10 in a supply line from the fuel tank 9 to the fuel cell 3 can be controlled by the control unit 4 in order to interrupt or throttle the operation of the fuel cell 3 when the battery 2 is sufficiently charged and the motor does not require any energy.

Die Steuereinheit 4 ist ferner mit einem Sensor 11 zum Erfassen des Füllstands des Kraftstofftanks 9 verbunden. Auch diese Information wird an dem Ausgang dem Anzeigeinstrument 8 zur Verfügung gestellt. Bei dem Anzeigeinstrument 8 kann es sich insbesondere um einen farbigen LCD-Bildschirm handeln.The control unit 4 is further connected to a sensor 11 for detecting the fill level of the fuel tank 9. This information is also made available to the display instrument 8 at the output. The display instrument 8 can in particular be a colored LCD screen.

2 zeigt diverse Zustände des auf dem Anzeigeinstrument 8 angezeigten Bildes. Das Bild gliedert sich in drei konzentrische Zonen, deren äußere Radien r_1a, r_2a, r_3a hier im Verhältnis 1:2:3 stehen. Die Zonen grenzen unmittelbar aneinander oder sind voneinander allenfalls durch eine schmale Linie getrennt. Sie dienen jeweils, von innen nach außen, zur Visualisierung der verfügbaren Antriebsleistung, des Ladezustands der Batterie 2 und des Füllstands des Kraftstofftanks 9. 2 shows various states of the image displayed on the display instrument 8. The image is divided into three concentric zones, whose outer radii r _1a , r _2a , r _3a are in the ratio 1:2:3. The zones border one another directly or are separated from each other by a narrow line. They serve, from the inside to the outside, to visualize the available drive power, the state of charge of the battery 2 and the fill level of the fuel tank 9.

Im Fall der 2A füllt ein Antriebsleistungs-Anzeigefeld 13 in einer ersten Farbe, z.B. Rot, die innerste Zone mit dem Radius r_1a vollständig aus, um anzuzeigen, dass eine maximale Antriebsleistung P_Boost,max zur Verfügung steht. Als maximale Antriebsleistung kommt die Summe aus einer der voll geladenen Batterie 2 entnehmbaren Leistung P_Batt,max und einer Leistung P_FCS,max der unter Volllast arbeitenden Brennstoffzelle 3 in Betracht; sie kann aber auch vom Konstrukteur des Fahrzeugs, z.B. aus Gründen der Fahrsicherheit oder der Ökonomie, auf einen niedrigeren Wert begrenzt sein.In the case of 2A a drive power display field 13 in a first color, for example red, completely fills the innermost zone with the radius r _1a to indicate that a maximum drive power P _Boost,max is available. As a maximum Drive power is the sum of a power P _Batt,max that can be taken from the fully charged battery 2 and a power P _FCS,max of the fuel cell 3 operating under full load; However, it can also be limited to a lower value by the designer of the vehicle, for example for reasons of driving safety or economy.

Das Anzeigebild der 2A kann auftreten, wenn die maximale Antriebsleistung P_Boost,max gleich P_Batt,max oder niedriger gewählt ist. Die Batterie 2 ist voll geladen, wie daran zu erkennen ist, dass die mittlere Zone durch das ringförmige Anzeigefeld 14 vollständig ausgefüllt ist. Das Anzeigefeld 14 hat eine andere Farbe als das innere Anzeigefeld 13, z.B. Grün. Auch der Tank 9 ist zu 100%voll, dementsprechend ist auch die äußere Zone durch ein Anzeigefeld 15 ausgefüllt, wiederum in einer anderen Farbe, z.B. Blau. In der Fig. sind die Farben durch jeweils unterschiedliche Schraffuren angedeutet. Dem angezeigten Bild kann der Fahrer entnehmen, dass die maximale Antriebsleistung P_Boost,max nicht nur gegenwärtig zur Verfügung steht, sondern auch über geraume Zeit hinweg verfügbar bleiben wird, da die Batterie 2 voll ist und selbst im Falle einer zwischenzeitlichen Erschöpfung der Batterie die Möglichkeit zum Nachladen besteht.The display image of the 2A can occur if the maximum drive power P _Boost,max is selected to be equal to P _Batt,max or lower. The battery 2 is fully charged, as can be seen from the fact that the middle zone is completely filled by the annular display field 14. The display field 14 has a different color than the inner display field 13, for example green. The tank 9 is also 100% full, and accordingly the outer zone is also filled with a display field 15, again in a different color, for example blue. In the figure, the colors are indicated by different hatchings. The driver can see from the displayed image that the maximum drive power P _Boost,max is not only currently available, but will also remain available for quite some time, since the battery 2 is full and even in the event of the battery being exhausted in the meantime for reloading.

Wenn P_Boost,max > P_Batt,max gewählt ist, kommt die Darstellung der 2A ist in der Praxis nicht vor, denn um P_Boost,max bereitstellen zu können, ist dann ein Beitrag der Brennstoffzelle 3 nötig; da jedoch die Batterie 2, wenn sie zu 100% geladen ist, Leistung der Brennstoffzelle 3 nicht abnehmen kann, muss bei voller Batterie die Brennstoffzelle 3 ausgeschaltet sein, so dass die verfügbare Antriebsleistung nur P_Batt,max beträgt.If P _Boost,max > P _Batt,max is selected, the display appears 2A is not possible in practice, because in order to be able to provide P _Boost,max , a contribution from the fuel cell 3 is then necessary; However, since the battery 2 cannot absorb the power of the fuel cell 3 when it is 100% charged, the fuel cell 3 must be switched off when the battery is full, so that the available drive power is only P _Batt,max .

Es ergibt sich dann der in 2B gezeigte Zustand: hier ist zwar die Batterieleistung P_Batt,max verfügbar, aber die Leistung der Brennstoffzelle ist Null, was sich in einer proportional zum Verhältnis P_Batt,max/ P_Boost,max verkleinerten Fläche des Anzeigefelds 13, d.h. einem etwas verkleinerten Radius r_1a des inneren Anzeigefelds 13 widerspiegelt. Die Radien r_2a, r_2i des Anzeigefeldes 14 sind gegenüber 2A unverändert, denn die Batterie ist in beiden Fällen voll geladen.This then results in the in 2 B State shown: here the battery power P _Batt,max is available, but the power of the fuel cell is zero, which results in a reduced area of the display field 13 in proportion to the ratio P _Batt,max / P _Boost,max , ie a slightly reduced radius r _1a of the inner display panel 13 reflects. The radii r _2a , r _2i of the display panel 14 are opposite 2A unchanged, because the battery is fully charged in both cases.

Im Fall der 2C ist die Batterie 2 geringfügig auf einen Wert entladen, an dem die Steuereinheit 4 die Brennstoffzelle 3 wieder mit geringer Leistung in Betrieb nimmt. Die teilweise Entladung ist erkennbar an einer Verkleinerung des Anzeigefelds 14 proportional zum Batterieladezustand; dessen Innenradius r_2i ist gegenüber dem Außenradius r_1a der 2A geringfügig vergrößert, so dass die Anzeigefelder 13, 14 wie im Fall der 2B durch einen Spalt getrennt sind, allerdings liegt dieser Spalt im Fall der 2C auf dem Gebiet der mittleren Zone, anstatt wie in 2B auf dem der inneren Zone. Auf die von der Batterie 2 lieferbare Leistung hat die verminderte Ladung noch keinen Einfluss, d.h. diese beträgt weiterhin P_Batt,max, doch da nun auch die Brennstoffzelle 3 Leistung beiträgt, kann wieder eine Antriebsleistung P_Boost,max > P_Batt,max bereitgestellt werden, und der Außenradius r_1a des inneren Anzeigefelds 13 ist wieder maximal, wie in 2A.In the case of 2C the battery 2 is slightly discharged to a value at which the control unit 4 puts the fuel cell 3 back into operation with low power. The partial discharge can be recognized by a reduction in the size of the display field 14 in proportion to the battery charge status; whose inner radius r _2i is compared to the outer radius r _1a 2A slightly enlarged so that the display fields 13, 14 as in the case of 2 B are separated by a gap, although this gap is in the case of 2C on the territory of the middle zone, instead of as in 2 B on that of the inner zone. The reduced charge does not yet have any influence on the power that can be delivered by the battery 2, ie this is still P _Batt,max , but since the fuel cell 3 now also contributes power, a drive power P _Boost,max > P _Batt,max can be provided again , and the outer radius r _1a of the inner display field 13 is again maximum, as in 2A .

Wenn ausgehend von einem Zustand hoher Batterieladung wie in 2A oder 2C gezeigt das Fahrzeug so gefahren wird, dass die Leistung des Motors die der Brennstoffzelle übersteigt, dann verringert sich der Ladestand der Batterie, was sich in einer weiteren Zunahme des Radius r_2i widerspiegelt. Wenn der Ladestand so weit abnimmt, dass die Ausgangsleistung der Batterie auf einen Wert unter P_Batt,max abnimmt, dann nimmt auch der Radius r_1a des inneren Anzeigefelds 13 ab, wie in 2D gezeigt. Eine gestrichelte Linie 16 zeigt hier zur Verdeutlichung die Grenze zwischen der inneren und der mittleren Zone. Die Linie 16 kann auf dem Anzeigeinstrument sichtbar sein, um dem Fahrer die Unterscheidung zwischen einer Verringerung der Batterieladung und einer Einschränkung der verfügbaren Antriebsleistung zu erleichtern. Beispielsweise kann die Linie 16 sichtbar gemacht werden, indem Pixel des Anzeigeinstruments 8 zwischen der Linie 16 und dem Radius r_1a des inneren Anzeigefelds 13 in derselben Farbe wie das innere Anzeigefeld 13, aber mit gegenüber diesem verminderter Helligkeit und Pixel zwischen der Linie 16 und dem Innenradius r_2i des Anzeigefelds 14 in derselben Farbe wie dieses, aber ebenfalls mit verminderter Helligkeit betrieben werden. So ist für den Nutzer auch eine Unterscheidung zwischen den Zuständen der 2B und 2C problemlos anhand der Farbe des zwischen den Anzeigefeldern 13, 14 verlaufenden Streifens möglich.When starting from a high battery state as in 2A or 2C shown that the vehicle is driven in such a way that the performance of the engine exceeds that of the fuel cell, then the charge level of the battery decreases, which is reflected in a further increase in the radius r _2i . If the charge level decreases to such an extent that the output power of the battery decreases to a value below P _Batt,max , then the radius r _1a of the inner display field 13 also decreases, as in 2D shown. For clarity, a dashed line 16 shows the boundary between the inner and middle zones. Line 16 may be visible on the gauge to help the driver distinguish between a reduction in battery charge and a reduction in available drive power. For example, the line 16 can be made visible by having pixels of the display instrument 8 between the line 16 and the radius r _1a of the inner display field 13 in the same color as the inner display field 13, but with reduced brightness compared to this, and pixels between the line 16 and that Inner radius r _2i of the display panel 14 can be operated in the same color as this, but also with reduced brightness. This also makes it possible for the user to differentiate between the states 2 B and 2C easily possible based on the color of the strip running between the display fields 13, 14.

Zwischenzeitlicher Betrieb der Brennstoffzelle 3 hat zu einer teilweisen Entleerung des Tanks 9 geführt, was sich an einer Zunahme des Innenradius r_3i des Anzeigefelds 15 ablesen lässt.Intermittent operation of the fuel cell 3 has led to a partial emptying of the tank 9, which can be seen from an increase in the inner radius r _3i of the display panel 15.

Bei beiden Anzeigeflächen 14 und 15 ist entweder die Flächenausdehnung oder die Breite des Rings jeweils proportional zur in der Batterie bzw. im Tank gespeicherten Energiemenge. Da das Aufnahmevermögen des Tanks 9 erheblich größer ist als das der Batterie, würde eine Darstellung im gleichen Maßstab dazu führen, dass die Anzeigefläche 15 meist erheblich größer wäre als die Anzeigefläche 14, und dass der Ladezustand für den Fahrer schwierig zu beurteilen wäre. Die oben erwähnte Wahl der Radienverhältnisse von 1:2:3 bringt es mit sich, dass das Verhältnis von Fläche zu Energieinhalt bei der Anzeigefläche 14 größer ist als bei der Anzeigefläche 15.For both display surfaces 14 and 15, either the surface area or the width of the ring is proportional to the amount of energy stored in the battery or in the tank. Since the capacity of the tank 9 is considerably larger than that of the battery, a display on the same scale would result in the display area 15 usually being considerably larger than the display area 14, and the charge status would be difficult for the driver to assess. The above-mentioned choice of radius ratios of 1:2:3 means that the ratio of area to energy content in the display area 14 is larger than in the display area 15.

Weiteres Fahren mit hoher Antriebsleistung kann dazu führen, dass Batterieleistung nicht mehr oder nur noch in stark vermindertem Umfang zu Verfügung steht. Diesen Zustand zeigt 2E. Der Radius r_1a entspricht nun nur noch der Leistung der Brennstoffzelle 3; ggf. kann die Leistung, die die Steuereinheit 4 für den Motor 1 bereitstellt, sogar noch niedriger sein, um sicherzustellen, dass Leistung zum Wiederaufladen der Batterie 2 zur Verfügung steht.Continued driving with high drive power can result in battery power no longer being available or only being available to a greatly reduced extent. This condition shows 2E . The radius r _1a now only corresponds to the power of the fuel cell 3; If necessary, the power that the control unit 4 provides to the motor 1 can be even lower to ensure that power is available to recharge the battery 2.

Einer Weiterbildung zufolge ist vorgesehen, dass die Anzeigevorrichtung von einem Normalanzeigemodus in einen Notfallanzeigemodus übergeht, wenn die verfügbare Antriebsleistung, wie durch die Größe des Anzeigefeldes 13 dargestellt, unter einen Grenzwert abnimmt. Während etwa im Normalanzeigemodus alle Anzeigefelder 13, 14, 15 kontinuierlich leuchten, kann im Notfallbetriebsmodus ein Blinken vorgesehen sein. Um die Auffälligkeit zu steigern, sollte nicht nur das Anzeigefeld blinken, dessen Anzeigewert kritisch niedrig geworden ist, sondern alle. Derselbe Notfallanzeigemodus kann auch verwendet werden, um auf einen kritisch niedrigen Füllstand des Tanks 9 hinzuweisen.According to a further development, it is provided that the display device changes from a normal display mode to an emergency display mode when the available drive power, as shown by the size of the display field 13, decreases below a limit value. While all display fields 13, 14, 15 light up continuously in the normal display mode, flashing can be provided in the emergency operating mode. To increase conspicuousness, not only the display field whose display value has become critically low should flash, but all of them. The same emergency display mode can also be used to indicate a critically low tank 9 level.

Eine energieaufwendige Fahrweise ist unter diesen Umständen nicht mehr möglich, insbesondere ist das Beschleunigungsvermögen des Fahrzeugs bei Überholmanövern eingeschränkt, doch da der Fahrer durch das Anzeigeinstrument 8 darüber informiert ist, kann er dies bei seinen Fahrentscheidungen berücksichtigen.An energy-consuming driving style is no longer possible under these circumstances, in particular the vehicle's acceleration capacity is limited during overtaking maneuvers, but since the driver is informed about this by the display instrument 8, he can take this into account when making his driving decisions.

Wenn die Brennstoffzelle zweckmäßig dimensioniert ist, ist sie in der Lage, bei ökonomischer Fahrweise den Energiebedarf des Motors 1 im Mittel zu decken und darüber hinaus noch Energie zu erzeugen, die ein langsames Aufladen der Batterie ermöglicht. Der Fahrer kann somit, indem er die maximale Motorleistung nicht zu oft abfragt, sorgen, dass diese bei Bedarf immer zur Verfügung steht, solange nicht der Kraftstoff verbraucht ist. Tut er dies nicht, so muss er im Zweifel damit rechnen, in den Zustand der 2E zu gelangen, in der er zu ökonomischem Fahren gezwungen ist, weil für leistungsaufwendiges Fahren nicht die nötige Leistung zur Verfügung steht. Dies zu vermeiden hilft ihm das Anzeigeinstrument 8.If the fuel cell is dimensioned appropriately, it is able to cover the average energy requirement of the engine 1 while driving economically and, in addition, to generate energy that enables the battery to be charged slowly. By not checking the maximum engine power too often, the driver can ensure that it is always available when needed, as long as the fuel has not been used up. If he does not do this, in case of doubt he must expect to end up in the state of 2E in which he is forced to drive economically because the necessary power is not available for demanding driving. The display instrument 8 helps him to avoid this.

Nach einer längeren Zeitspanne ökonomischen Fahrens (oder nachdem die Brennstoffzelle 3 während eines Stillstands des Fahrzeugs die Gelegenheit gehabt hat, die Batterie 2 nachzuladen, wird ein Zustand wie in 2F gezeigt erreicht: das inzwischen schmal gewordene Anzeigefeld 15 zeigt, dass bald ein Nachtanken erforderlich ist. Bis dahin gewährleisten aber die Brennstoffzelle und die Batterie, dass die volle Motorleistung abgerufen werden kann.After a longer period of economical driving (or after the fuel cell 3 has had the opportunity to recharge the battery 2 while the vehicle is at a standstill, a state as in 2F achieved: the display field 15, which has now become narrow, shows that refueling will soon be necessary. Until then, the fuel cell and battery ensure that the full engine power can be used.

Es besteht die Möglichkeit, das Fahrzeug bis über die vollständige Entleerung des Tanks hinaus zu fahren: In 2G ist die Breite des Anzeigefelds 15 zu Null geworden, weil der Tank 9 leer ist. Die verfügbare Antriebsleistung ist um den Beitrag der Brennstoffzelle 3 vermindert; das Fahrzeug bleibt aber solange bewegungsfähig, wie die Batterie 2 Energie liefern kann.It is possible to drive the vehicle until the tank is completely empty: In 2G the width of the display field 15 has become zero because the tank 9 is empty. The available drive power is reduced by the contribution of the fuel cell 3; However, the vehicle remains able to move as long as the battery 2 can supply energy.

BezugszeichenReference symbols

11: ElektromotorElectric motor
22: Batteriebattery
33: BrennstoffzelleFuel cell
44: SteuereinheitControl unit
55: SchalterSwitch
66: FahrpedalAccelerator pedal
77: Messinstrumentmeasuring instrument
88th: AnzeigeinstrumentGauge instrument
99: KraftstofftankFuel tank
1010: VentilValve
1111: Sensorsensor
1212
1313: AnzeigefeldDisplay panel
1414: AnzeigefeldDisplay panel
1515: AnzeigefeldDisplay panel
1616: Linieline

Claims

Display instrument (8) for an electric machine (1) powered by a battery (2) with a first display field (13), the size of which is representative of the drive power that can be provided for the machine (1), characterized in that on the first display field ( 13) at least one second display field (14) is arranged adjacent, the size of which is representative of the state of charge of the battery (2).

display instrument Claim 1 , in which the second display field (14) is a ring concentrically surrounding the first display field (13) and optionally the first display field (13) is circular.

display instrument Claim 1 or 2 , in which a third display field (15) is provided adjacent to the first and / or the second display field (13, 14), the area of which is representative of the fill level of a fuel tank (9).

display instrument Claim 3 , in which the third display field (15) is the first display field (13) and optionally the second display field (14) is a concentrically surrounding ring.

display instrument Claim 3 or 4 , in which the ratio of the area of the second display panel (14) to the energy content of the battery (2) is at least as large as the ratio of the area of the third display panel (15) to the energy content of the fuel tank (9).

Display instrument according to one of the preceding claims, in which each display field (13, 14, 15) has a color specific to it.

Display instrument according to one of the preceding claims, in which the radial dimension (r _1a , r _2a -r _2i , r _3a -r _3i ) of each display field (13, 14, 15) is variable depending on the size displayed.

display instrument Claim 7 , in which an outer radius (r _2a , r _3a ) of at least one of the display fields is fixed and an inner radius is variable (r _2i , r _3i ).

Display instrument according to one of the preceding claims, in which the drive power that can be provided by the battery (2) is a function of its state of charge, further comprising a measuring device (7) for detecting the state of charge of the battery (2).

Display instrument according to one of the preceding claims, which is set up to switch from a normal display mode to an emergency display mode when the size of at least one of the display fields (13, 14, 15) falls below a limit value.

Machine unit, in particular a motor vehicle, with an electrical machine (1), a battery (2) for powering the electrical machine (1) and a display instrument (8) according to one of the preceding claims.

machine unit Claim 11 , in which the electrical machine (1) is a motor that drives the movement of the machine unit.

Machine unit according to one of the Claims 11 until 12 , further with a fuel tank (9) and an energy converter, in particular a fuel cell (3), for converting fuel from the fuel tank into electrical energy.

machine unit Claim 13 , in which a continuous operating power of the energy converter is smaller than the maximum power that can be provided by the battery (2).