Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Antriebsmomentes eines Hybridkraftfahrzeuges

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines Antriebsmomentes eines Hybridkraftfahrzeuges .

Technischer Hintergrund Kraftfahrzeuge und Hybridkraftfahrzeuge mit einem hohen

Strömungswiderstandskoeffizienten oder mit im Vergleich zu anderen Kraftfahrzeugen erhöhten Luftwiderstandsbeiwerten oder mit im Vergleich zu anderen Kraftfahrzeugen erhöhten Werten bezüglich der Rollreibung ist die Fahrfunktion Coasting, freies Ausrollen bei nicht geschlossenem Antriebsstrang, nur bedingt ermöglicht . Aufgrund von einwirkenden Kräften, wie etwa Roll- und Reibungskräften, die der bewegten Masse des Kraftfahrzeuges oder Hybridkraftfahrzeuges entgegenwirken, haben zum Beispiel SUVs, ein aus dem Englischen übernommener Begriff „Sport Utility Vehicle" (abgekürzt SUV, dt. etwa „Sport- und Nutzfahrzeug"), beziehungsweise Geländelimousinen, nur ein geringes Potenzial, die Fahrfunktion „Coasting" über längere Zeiten zu aktivieren, da diese Kraftfahrzeuge sehr schnell Geschwindigkeit verlieren. Somit ist diesen Kraftfahrzeugen das Mitfließen im Verkehr nicht ermöglicht. Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausrollfunktion für ein Kraftfahrzeug bzw. ein Hybridkraft- fahrzeug zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung eines Antriebsmomentes eines Hyb ^¬ ridkraftfahrzeuges, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Er- fassungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, Betriebsdaten des Hybridkraftfahrzeuges und geographische Daten zu erfassen; eine Rechnereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten eine Beschleunigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug zu ermitteln; und eine Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, basierend auf der ermittelten Beschleuni ^¬ gungsfunktion das Antriebsmoment einer elektrischen Antriebseinrichtung des Hybridkraftfahrzeuges zu steuern. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Erfassen von Betriebsdaten des Hyb ^¬ ridkraftfahrzeuges und von geographischen Daten mittels einer Erfassungseinrichtung; Ermitteln einer Beschleunigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten mittels einer Rechnereinrichtung; und Steuern eines Antriebsmoments einer elektrischen Antriebseinrichtung des Hybridkraftfahrzeuges basierend auf der ermittelten Beschleunigungsfunktion mittels einer Steuerungseinrichtung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass bei Kraftfahrzeugen oder Hybridkraftfahrzeugen, denen es aufgrund ihrer Struktur ermöglicht ist, während der Fahrt dem Ver- brennungsmotor von der restlichen Antriebseinheit etwa über eine Kupplung oder über ein Automatikgetriebe zu entkoppeln, ermöglicht wird, ohne eigenen Vortrieb weiter auszurollen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass bei Kraftfahrzeugen oder Hybridkraftfahrzeugen der Verbrennungsmotor optional ausgeschaltet oder weiter im Leerlauf betrieben werden kann.

Der Begriff „Coasting", wie von der vorliegenden Erfindung verwendet, umfasst beispielsweise ein sogenanntes

Start-Stopp-Coasting bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor oder ein Idle-Coasting bei laufendem Verbrennungsmotor.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass das Coasting durch den Eingriff und das motorische Kraftmoment eines Elektromotors unterstützt wird. Durch das Drehmoment des Elektromotors, das direkt oder indirekt auf die Antriebseinheit wirken kann, wird das Halten der Geschwindigkeit während der Coasting-Phase unterstützt bzw. der Entschleunigung während der Coasting-Phase entgegengewirkt.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ermöglicht vorliegende Er ^¬ findung, dass das Kraftfahrzeug oder das Hybridkraftfahrzeug durch eine verbesserte Steuerung basierend auf der ermittelten Beschleunigungsfunktion in einem verringerten Ausmaß abgebremst wird .

Mit einem aktiven Eingreifen des Elektromotors bzw. in anderen Worten ausgedrückt mittels einer schwachen Bestromung des Elektromotors wird das motorische Kraftmoment des Elektromotors unterstützt und die Geschwindigkeit während der Coasting-Phase über einen verlängerten Zeitraum gehalten. Die Geschwindigkeit wird konstant gehalten, auf einem Wert gemäß eines vorgegebenen Geschwindigkeitsverlaufs (bspw. eine Änderungsrate) gehalten, oder innerhalb eines Geschwindigkeitskorridors, etwa definiert durch eine Ober- und Untergrenze oder definiert durch einen Ober- und Unter-Grenzenverlauf gehalten. Verläufe können generell durch Änderungsraten und/oder Stützpunkte definiert sein.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass eine Ausrollphase des Kraftfahrzeuges mit einem im Vergleich zum tatsächlich vorliegenden Roll- bzw. CW-Wert geringerem Rolloder CW-Wert nachgeahmt wird. Es werden die der weiteren ausrollenden Fortbewegung entgegenwirkenden Kräften während der Fahrt des Kraftfahrzeugs kompensiert oder zumindest verringert.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhaft, dass eine Coasting-Phase aufgrund der Antriebsmomente des Elektromotors verlängert werden kann.

Vorteilhaft ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass der unabhängig vom Verbrennungsmotor das Kraftfahrzeug antreiben kann, wie etwa im Falle eines Elektromotors, welcher auf einer anderen Antriebsachse als der Verbrennungsmotor einkoppelbar ist. Ferner kann dies auch durch einen separaten Durchgriff des Elektromotors auf dieselbe Antriebsachse, wie vom Verbren ^¬ nungsmotor verwendet, ermöglicht werden. Vorteilhaft ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass, falls der Verbrennungsmotor über eine Kupplung von der restlichen Antriebseinheit entkoppelbar ist, das Fahrzeug mit einem be ^¬ stimmten Antriebsmoment des Elektromotors angetrieben wird. Dabei wird das Antriebsmotor des Elektromotors derart berechnet, dass die auftretende Kraft auf den Antriebsstrang so einwirkt, dass eine gewünschte Entschleunigungskurve eintritt.

Diese benötigten Kräfte, welche durch das Antriebsmoment des Motors in Verbindung mit einer optionalen Getriebeübersetzung aufgebracht werden, werden aufgrund der Reibungs- und Roll ^¬ reibungswerte in Abhängigkeit der Fahrzeugstruktur und der Fahrzeugeigenschaften errechnet. Dazu gehören vor allem der CW-Wert, das aktuelle Gewicht des Kraftfahrzeuges, Reibungen im Antriebsstrang und weitere Einflüsse. Als zusätzliche Ein ^¬ gangsinformationen dienen Straßen- und Wegedaten, die während der Coasting-Phase Einfluss auf das Rollverhalten haben, beispielsweise Geodäten oder Gefälledaten, Daten über die Fahrbahnbeschaffenheit oder Daten über vorliegende Kurvenradien oder weitere Daten.

Vorteilhaft kann der Elektromotor von einer Batterie gespeist werden, die während der übrigen Fahrphasen wiederaufgeladen werden kann. Dies kann während einer sogenannten Rekuperations- phase, wie etwa beim Bremsen, oder über eine Lastpunktverschiebung erfolgen. Über die Vorausschau der Streckencharakteristik kann der Einsatz des Elektromotors im Vorfeld geplant werden. So kann über jeden Zeitpunkt der Strecke die jeweilige Geschwindigkeit und somit die nötige Unterstützung des

Elektromotormomentes im Voraus berechnet werden.

Vorteilhaft ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Einsparung des Kraftstoffverbrauchs von mehr als 5 g C02/km für das jeweilige Kraftfahrzeug, im Vergleich mit dem Kraftstoffverbrauch von einem entsprechenden Kraftfahrzeug ohne Segelfunktion, d.h. ohne Coasting-Modus .

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Er- findung ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung dazu ausgelegt ist, als die Betriebsdaten des Hybridkraftfahrzeuges Daten über einen Strömungswiderstandkoeffizienten oder einen Luftwiderstandsbeiwert oder ein Gewicht oder einen Reibungswert oder einen Rollreibungswert zu erfassen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten und anhand von Daten über eine Kraftfahrzeugstruktur des Hybridkraftfahrzeuges die Be ^¬ schleunigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug zu ermitteln.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten und anhand von Daten über eine Fahrzeugeigenschaft des Hybridkraftfahrzeuges die Beschleu ^¬ nigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug zu ermitteln. In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Antriebsmoment der elektrischen Antriebs ^¬ einrichtung des Hybridkraftfahrzeuges während einer Ausroll ^¬ phase des Hybridkraftfahrzeuges zu steuern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rechnereinrichtung dazu ausgelegt ist, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten eine Steigung einer Route des Hybridkraftfahrzeuges zu ermitteln und darauf basierend die Beschleunigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug zu ermitteln. Eine Route kann dabei beispielsweise eine Fahrstrecke des Hybridkraftfahrzeugs sein.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung .

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maß ^¬ stabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur

Regelung eines Antriebsmomentes eines Hybridkraft ^¬ fahrzeuges gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zur Regelung eines Antriebsmomentes eines Hybridkraftfahrzeuges gemäß einer weiteren

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Hybridkraft ^¬ fahrzeuges zur Erläuterung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist .

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung eines Antriebsmomentes eines Hybridkraftfahrzeuges . Eine Vorrichtung 1 umfasst beispielsweise eine Erfassungs ^¬ einrichtung 10, eine Rechnereinrichtung 20, und eine Steuerungseinrichtung 30.

Die Erfassungseinrichtung 10 kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, Betriebsdaten des Hybridkraftfahrzeuges 100 und geo ^¬ graphische Daten zu erfassen.

Die Rechnereinrichtung 20 kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten eine Beschleunigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug 100 zu ermitteln.

Ferner kann die Steuerungseinrichtung 30 dazu ausgelegt sein, basierend auf der ermittelten Beschleunigungsfunktion das Antriebsmoment einer elektrischen Antriebseinrichtung 50 des Hybridkraftfahrzeuges 100 zu steuern.

Die Figur 2 zeigt ein Verfahren zur Regelung eines Antriebs- momentes eines Hybridkraftfahrzeuges 100.

Das Verfahren umfasst beispielsweise die folgenden Verfah ^¬ rensschritte : Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen Sl von Betriebsdaten des Hybridkraftfahrzeuges 100 und von geogra ^¬ phischen Daten mittels einer Erfassungseinrichtung 10.

Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Ermitteln S2 einer Beschleunigungsfunktion für das Hybridkraftfahrzeug anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten mittels einer Rechnereinrichtung 20.

Als ein dritter Verfahrensschritt erfolgt ein Steuern S3 einer elektrischen Antriebseinrichtung 50 des Hybridkraftfahrzeuges 100 basierend auf der ermittelten Beschleunigungsfunktion mittels einer Steuerungseinrichtung 30.

Ferner kann ein Steuern des Antriebsmoments einer verbren- nungsmotorischen Antriebseinrichtung 60 des Hybridkraftfahrzeuges 100 basierend auf der ermittelten Beschleunigungsfunktion mittels einer Steuerungseinrichtung 30 erfolgen.

Die Figur 3 zeigt beispielsweise ein Hybridkraftfahrzeug zur Erläuterung der Erfindung.

Das Hybridkraftfahrzeug 100 weist beispielsweise eine elekt ^¬ rische Antriebseinrichtung 50 und eine verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung 60 auf. Die Vorrichtung 1 umfasst beispielsweise eine Erfassungsein ^¬ richtung 10, eine Rechnereinrichtung 20, und eine Steuerungseinrichtung 30 und ist mit der elektrischen Antriebseinrichtung 50 und der verbrennungsmotorischen Antriebsein- richtung 60 gekoppelt.

Anhand der erfassten Betriebsdaten und anhand der erfassten geographischen Daten wird für das Hybridkraftfahrzeug 100 eine Beschleunigungsfunktion ermittelt .

Die Beschleunigungsfunktion kann beispielsweise einen zeitlichen Verlauf der Entschleunigung bzw. der negativen Beschleunigung oder einen zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs wiedergeben.

Dabei kann eine zukünftige Zeitspanne von beispielsweise bis zu 20 s durch die Beschleunigungsfunktion umfasst werden. Dies ermöglicht vorteilhaft, die Geschwindigkeit des Hybridfahr ^¬ zeuges 100 zu einem beliebigen Zeitpunkt innerhalb der nächsten 20 s bei Bedarf abzufragen.

Basierend auf der ermittelten Beschleunigungsfunktion kann das Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinrichtung 50 des Hybridkraftfahrzeuges 100 gesteuert werden.

Der Begriff „Coasting", wie von der vorliegenden Erfindung verwendet, bezeichnet beispielsweise eine Motorabschaltung des Kraftfahrzeuges bzw. Hybridkraftfahrzeuges, bei welcher ein Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges bzw. Hybridkraftfahr- zeuges abgekuppelt und/oder abgeschaltet wird und ferner beispielsweise durch ein Abkuppeln eines Antriebsstranges des Kraftfahrzeuges bzw. Hybridkraftfahrzeuges Bremsmomente ver ^¬ mieden werden und das Kraftfahrzeug lediglich durch die Trägheit der Masse des Kraftfahrzeuges bzw. Hybridkraftfahrzeuges seine Geschwindigkeit beibehält.

Beispielsweise befindet sich das in der Fig. 3 dargestellte Hybridkraftfahrzeug 100 auf einer Bergkuppe und wird im Verlauf einer künftigen Zeitspanne von beispielsweise 20 s innerhalb des Umgebungsbereiches U des Hybridkraftfahrzeugs eine Strecke von beispielsweise 1 km zurücklegen und dabei beispielsweise eine Höhendifferenz von 200 Höhenmetern überschreiten, wobei die Höhendifferenz negativ ist, das heißt die Geschwindigkeit des Hybridkraftfahrzeugs im Falle eines Segeins oder auch Coasting genannt, gesteigert wird.

Dabei können Höhendaten oder geographische Daten vorliegen, welche die absoluten Höheninformationen in den Punkten A und B und beispielsweise ein vorherrschendes Gefälle in den Punkten A und B auf der Strecke des Kraftfahrzeuges beschreiben.

Der Begriff „Nahfeldinformationen" wie von der vorliegenden Erfindung verwendet umfasst beispielsweise mittels optischer Sensoren oder mittels sonstiger Sensoren auflösbare topographische Gegebenheiten der Umgebung, etwa bis zu 2 km, des Kraftfahrzeuges . Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise mo ^¬ difizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Es sei darauf hingewiesen, dass „umfassend" und „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele be ^¬ schrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.