| WO/2007/001083 | CONTROL METHOD FOR MOVING CARRIAGE |
| JP03218756 | FRONT WHEEL ROTATION CONTROLLER OF MOTOR-DRIVEN WHEELCHAIR |
| JP2000197214 | RUNNING AND DRIVING DEVICE FOR INDUSTRIAL VEHICLE |
GUTKNECHT-STÖHR, Florian (Eisenmannstraße 7 b, Regensburg, 93049, DE)
HAUPTMANN, Werner (Am Jägereck 24, Höhenkirchen, 85635, DE)
HEESCHE, Kai (Raintaler Str. 21, München, 81539, DE)
GRAF, Friedrich (Brandlstraße 5, Sinzing, 93161, DE)
GUTKNECHT-STÖHR, Florian (Eisenmannstraße 7 b, Regensburg, 93049, DE)
HAUPTMANN, Werner (Am Jägereck 24, Höhenkirchen, 85635, DE)
HEESCHE, Kai (Raintaler Str. 21, München, 81539, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Antriebsteuerung für ein Hybridfahrzeug (FZ) mit einem Verbrennungsmotor (VM) als erstem Antrieb und einem Elektromotor (EM) als zweitem Antrieb sowie einem Energiespeicher (ES) zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektromotor (EM) , mit folgenden Verfahrensschritten : - Berechnen einer vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute (FR1, FR2 ) zwischen einer aktuellen, geographischen Anfangsposition (AP) des Hybridfahrzeugs (FZ) und einer zu erreichenden, geographischen Zielposition (ZP) des Hybridfahrzeugs (FZ) , - Ermitteln zumindest einer ersten, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Information zu der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute (FR1, FR2) , - Bestimmen eines unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) aus der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute (FR1, FR2 ) abhängig von der zumindest einen ersten Information, - Ermitteln zumindest einer zweiten, fahrerbezogenen, fahrzeugbezogenen, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Information zu dem aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegment (Sl, S2, S8), - Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren dieses aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) abhängig von der zumindest einen zweiten Information. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch - Berechnen einer zum Befahren des unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) erforderlichen Antriebsenergie (Eb) und/oder Antriebsleistung (Pb) abhängig von der zumindest einen zweiten Information, - Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren des unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) abhängig von der für dieses Streckensegment (Sl, S2, S8) berechneten Antriebsenergie (Eb) und/oder Antriebsleistung (Pb) . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - Ermitteln von aktuell für den Elektromotor (EM) bereitstellbarer, elektrischer Energie (Eae) des Energiespeichers (ES), - Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren des unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) abhängig von der aktuell für den Elektromotor (EM) bereitstellbaren, elektrischen Energie (Eae) des Energiespeichers (ES). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren des unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) abhängig von der zumindest einen zweiten Information in Kombination mit der zumindest einen ersten Information. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - Ermitteln einer nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, K7) im unmittelbar voraus liegenden Streckensegment (Sl, S2, S8), - Bestimmen eines Straßenabschnitts von der aktuellen, geographischen Anfangsposition (AP) des Hybridfahrzeugs (FZ) bis zu der aktuell ermittelten, nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) als das unmittelbar voraus liegende Streckensegment (Sl, S2, S8) . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch - Ermitteln der nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, K7) im unmittelbar voraus liegenden Streckensegment (Sl, S2, S8), - Zuordnen der aktuell ermittelten, nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) basierend auf deren Eigenschaft in einer der vorgegebenen Kreuzungsklassen, - Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren dieser Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) abhängig von der Kreuzungsklasse, in der die aktuell ermittelte, nächstliegende Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) zugeordnet wurde. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch - Ermitteln zumindest einer dritten fahrerbezogenen, fahrzeugbezogenen, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Information zu der aktuell ermittelten, nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, ..·, K7), - Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren dieser Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) abhängig von der zumindest einen dritten Information. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch - Berechnen einer Anhaltewahrscheinlichkeit, mit der das Hybridfahrzeug (FZ) an der aktuell ermittelten, nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) angehalten wird, abhängig ovon der Kreuzungsklasse, in der die aktuell ermittelte, nächstliegende Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) zugeordnet wurde, ovon der zumindest einer dritten Information, und/oder - Vergleichen der aktuell berechneten Anhaltewahrscheinlichkeit mit einem vorgegebenen Schwellwert , - Abschalten des Verbrennungsmotors (VM) und Befahren der aktuell ermittelten, nächstliegenden Straßenkreuzung (Kl, K2, ..., K7) mit dem Elektromotor (EM) , wenn die aktuell ermittelte Anhaltewahrscheinlichkeit den Schwellwert überschreitet . Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Unterbinden einer Kraftübertragung zwischen dem Elektromotor (EM) und dem Verbrennungsmotor (VM) , wenn die aktuell ermittelte Anhaltewahrscheinlichkeit den Schwellwert überschreitet und der Verbrennungsmotor (VM) abgeschaltet ist. 10. Vorrichtung zur Antriebsteuerung für ein Hybridfahrzeug (FZ) mit einem Verbrennungsmotor (VM) als erstem Antrieb und einem Elektromotor (EM) als zweitem Antrieb, mit folgenden Merkmalen: - einer Berechnungseinrichtung (RE) zum Berechnen einer vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute (FR1, FR2 ) zwischen einer aktuellen, geographischen Anfangsposition (AP) des Hybridfahrzeugs (FZ) und einer zu erreichenden, geographischen Zielposition (ZP) des Hybridfahrzeugs (FZ), - einer Ermittlungseinrichtung (EE) zum Ermitteln zumindest einer ersten, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Information zu der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute (FR1, FR2) , - einer Bestimmungseinrichtung (BE) zum Bestimmen eines unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) aus der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute (FRl, FR2 ) abhängig von der zumindest einen ersten Information, - der Ermittlungseinrichtung (EE) zum Ermitteln zumindest einer zweiten, fahrerbezogenen, fahrzeugbezogenen, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Information zu dem aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegment (Sl, S2, S8), - einer Steuerungseinrichtung (SE) zum Steuern des Verbrennungsmotors (VM) und/oder des Elektromotors (EM) beim Befahren des aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegments (Sl, S2, S8) abhängig von der zumindest einen zweiten Information . Hybridfahrzeug (FZ), mit - einem Verbrennungsmotor (VM) als erstem Antrieb, - einem Elektromotor (EM) als zweitem Antrieb, - einem Energiespeicher (ES) zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektromotor (EM) , das Hybridfahrzeug (FZ) - eine Vorrichtung nach Anspruch 10 aufweist, und/oder - mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angetrieben wird. |
Verfahren und Vorrichtung zur Antriebssteuerung für ein
Hybridfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Antriebssteuerung für ein Hybridfahrzeug sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens. Ferner umfasst die Erfindung ein Hybridfahrzeug mit der oben genannten Vorrichtung bzw. ein Hybridfahrzeug, das mit dem oben genannten Verfahren angetrieben wird .
Zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission werden heutzutage Kraftfahrzeuge neben einem Verbrennungsmotor als primärem Antrieb noch mit einem Elektromotor als weiterem, sekundärem Antrieb ausgelegt. Derartige Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor als sekundärem Antrieb werden als
Hybridelektrofahrzeug bezeichnet .
Der Verbrennungsmotor wandelt bei Betrieb in konventionellen fossilen oder sonstigen organischen Energiequellen gespeicherte Energie in mechanische Energie und treibt mit dieser Energie das Fahrzeug an. Der Elektromotor wird zusammen mit einem
Energiespeicher betrieben, wobei der Elektromotor im
Energiespeicher gespeicherte elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt und mit dieser Energie das Fahrzeug antreibt. Der Energiespeicher wird durch Rückgewinnung kinetischer Energie oder von externen Energiequellen wie z. B. an einem
Stromversorgungsnetz mit elektrischer Energie aufgeladen. Die Rückgewinnung kinetischer Energie erfolgt dadurch, dass der Elektromotor bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs als Generator funktioniert und kinetische Bremsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt und diese in den Energiespeicher einspeist.
Das Hybridfahrzeug ist in der Lage, entweder mit dem
Verbrennungsmotor oder mit dem Elektromotor, oder auch mit den beiden Motoren zugleich angetrieben zu werden. Dabei ist es erforderlich, die beiden Antriebe, sprich den Verbrennungsmotor und den Elektromotor optimal zu nutzen, um den
Primärenergiebedarf durch den Verbrennungsmotor, nämlich den Bedarf an konventionellen fossilen oder sonstigen organischen Energiequellen zu reduzieren und somit auch die beim Verbrauch der konventionellen Energiequellen entstehende Abgasemission zu senken . Bei bisher bekannten Verfahren zur wird die gesamte, zu absolvierende Fahrtroute vor dem Fahrtbeginn des Fahrzeugs bzgl. der Straßen- und Verkehrsinformationen wie der
Geschwindigkeitsbegrenzungen, Straßensteigungen oder
Verkehrsaufkommen analysiert. Abhängig von diesen zum
Fahrtbeginn vorliegenden, gesamten Straßen- bzw.
Verkehrsinformationen wird dann eine Betriebsstrategie der beiden Motoren über die gesamte, zu absolvierende Fahrtroute festgelegt, welche besagt, in welchen Streckenabschnitten der gesamten Fahrtroute das Fahrzeug nur mit Verbrennungsmotor und in welchen Streckenabschnitten nur mit Elektromotor bzw. mit beiden Motoren angetrieben werden darf. Beispielsweise offenbart DE 198 31 487 ein derartiges Verfahren.
Diese Verfahren haben den Nachteil, dass die bereits zum Fahrtbeginn durchgeführte, langfristig für die gesamte
Fahrtroute geplante Betriebsstrategie über die gesamte, zu absolvierende Fahrtroute nicht auf kurzfristige Störungen in der Fahrtroute bzw. auf kurzfristige Änderungen der Fahrtroute reagieren kann. Bildet sich z. B. nach dem Fahrtbeginn bzw. nach dem Festlegen der Betriebsstrategie in einem Streckenabschnitt ein Stau, so versagen diese Verfahren und kann eine optimale Nutzung der beiden Antriebe für die restliche, noch zu absolvierende Fahrtroute nicht mehr gewährleistet werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine Möglichkeit zur Ansteuerung für ein Hybridfahrzeug zu zeigen, welche auf kurzfristige Störungen in der Fahrtroute bzw. auf kurzfristige Änderungen der Fahrtroute schnell reagieren kann und somit eine optimale Nutzung der beiden Antriebe ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche .
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Antriebsteuerung und/oder Antriebsregelung für ein
Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor als erstem Antrieb und einem Elektromotor als zweitem Antrieb sowie einem
Energiespeicher zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektromotor geschaffen, welches durch folgende
Verfahrensschritte kennzeichnet.
Er wird eine Berechnung einer vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute zwischen einer aktuellen, geographischen
Anfangsposition des Hybridfahrzeugs und einer zu erreichenden, geographischen Zielposition des Hybridfahrzeugs durchgeführt. Die Anfangsposition des Fahrzeugs kann die Startposition des Fahrzeugs sein, von der aus das Fahrzeug die Fahrt antritt. Die Anfangsposition kann aber auch eine aktuelle geographische Position des Fahrzeugs während der Fahrt sein. Die Zielposition kann beispielsweise eine Position sein, welche der Fahrer über eine fahrzeugseitige Navigationseinheit vor Fahrtbeginn oder während der Fahrt eingegebenen hat. Die vorausliegende, zu absolvierende Fahrtroute kann dann beispielsweise ein aus einer in der Navigationseinheit abgespeicherten, digitalen
Straßenkarte unter Berücksichtigung von über Funkverbindung empfangenen Verkehrsinformationen ermittelter, schnellster oder kürzester Weg von der Anfangsposition zu der Zielposition sein. Anschließend wird zumindest eine erste, straßenbezogene und/oder verkehrslagebezogene Information zu der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute ermittelt. Die straßenbezogenen Informationen können beispielsweise Informationen über
Straßenklassen oder Straßentypen, Straßenlängen,
Straßenkurvenverläufe , Straßenkreuzungen, Straßensteigungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen, Licht zeichenanlagen, Verkehrszeichen sein. Die verkehrslagebezogenen Informationen können beispielsweise Informationen über Verkehrsaufkommen, Verkehrsstaus, Baustellen auf der Fahrtroute sein.
Abhängig von der zumindest einen ersten Information wird dann aus der aktuell ermittelten, zu absolvierenden Fahrtroute und ausgehend von der aktuellen, geographischen Anfangsposition des Fahrzeugs als Anfangspunkt ein unmittelbar voraus liegendes Streckensegment bestimmt, das als zuerst zu befahren gilt. Dieses Streckensegment kann ein Straßenabschnitt, eine ganze Straße oder ein Streckenabschnitt der vorausliegenden Fahrtroute mit mehreren Straßenabschnitten bzw. Straßen sein, wobei diese Straßenabschnitte bzw. Straßen ähnliche straßenbezogenen Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise gehören alle dieser Straßenabschnitte bzw. Straßen eines und desselben
Streckensegments zu einem Wohngebiet mit einer
Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung auf 30kmh.
Zu dem aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden
Streckensegment wird dann zumindest eine zweite, fahrer-, fahrzeug-, Straßen- und/oder verkehrslagebezogenen Information ermittelt. Die fahrerbezogenen Informationen können
Informationen über durchschnittliche Fahrverhalten oder
Durchschnittsgeschwindigkeiten des Fahrers zu diesem aktuellen, unmittelbar voraus liegenden Streckensegment mit zugehörigen bestimmten Straßen- und/oder verkehrsbezogenen Eigenschaften sein. Beispielsweise kann eine derartige Information eine Durchschnittsgeschwindigkeit sein, mit der der Fahrer auf Autobahnen fährt. Die fahrzeugbezogene Information kann eine Information über Fahrzeuggesamtgewicht , Anzahl der Insassen sein .
Beim Befahren dieses aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegments werden die beiden Antriebe, also der Verbrennungs- und der Elektromotor dann abhängig von der zumindest einen zweiten Information gesteuert bzw. geregelt. Damit ist ein Verfahren geschaffen, welches auf kurzfristige Störungen in der Fahrtroute bzw. auf kurzfristige Änderungen der Fahrtroute schnell reagieren kann und somit eine optimale Nutzung der beiden Antriebe ermöglicht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird auf Basis der zweiten Information eine zum Befahren des voraus liegenden Streckensegments insgesamt erforderliche
Antriebsenergie und/oder Antriebsleistung berechnet. Abhängig von dieser Antriebsenergie und/oder Antriebsleistung werden dann der Verbrennungs- und Elektromotor beim Befahren des aktuellen Streckensegments gesteuert bzw. geregelt. Die so berechnete Antriebsenergie gibt Auskunft darüber, wie viel Energie das Fahrzeug von den beiden Antrieben, also von dem Verbrennungs- und dem Elektromotor insgesamt braucht, um das voraus liegende Streckensegment mit einer von dem Fahrer durch Betätigen des Gasoder Bremspedals eingegebenen Fahrgeschwindigkeit befahren zu können. Die Antriebsleistung gibt Aufschluss über minimal erforderliche Gesamtleistung der beiden Antriebe, um beim
Befahren des voraus liegenden Streckensegments die vom Fahrer eingegebene Fahrgeschwindigkeit halten zu können. Durch
Vergleichen dieser zum Befahren des voraus liegenden
Streckensegments erforderlichen Antriebsenergie bzw.
Antriebsleistung mit der von dem Verbrennungsmotor allein oder von dem Elektromotor allein zur Verfügung gestellten
Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung kann dann bestimmt werden, ob das voraus liegende Streckensegment mit dem Elektromotor allein oder mit dem Verbrennungsmotor allein befahren werden kann, oder hierfür sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Elektromotor eingeschaltet werden müssen.
Dadurch kann die Betriebsstrategie der beiden Antriebe mithilfe von ein paar vergleichsweise einfach zu ermittelnden Leitungs- und Energiewerten in einfacher Weise und schnell optimiert werden .
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird aktuell von dem Elektromotor und dem Energiespeicher als Elektroantrieb bereitstellbare, Antriebsenergie bzw.
Antriebsleistung ermittelt. Abhängig von dieser Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung, insb. durch Vergleichen dieser
Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung mit der oben genannten, zum Befahren des voraus liegenden Streckensegments insgesamt erforderlichen Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung, können die beiden Antriebe dann gesteuert bzw. geregelt werden.
Liegt beispielsweise die aktuell von dem Elektromotor
bereitstellbare Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung über der zum Befahren des voraus liegenden Streckensegments insgesamt erforderlichen Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung, so kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet und das Fahrzeug beim Befahren dieses Streckensegments lediglich mit dem Elektromotor angetrieben werden.
Liegt die aktuell von dem Elektromotor bereitstellbare
Antriebsenergie oder Antriebsleistung unter der zum Befahren des voraus liegenden Streckensegments insgesamt erforderlichen Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung, so muss das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor oder mit den beiden Antrieben angetrieben werden .
Die von dem Elektromotor bereitstellbare Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung kann in Form von aktuellem Ladezustand des Energiespeichers ermittelt werden. Die Steuerung bzw. die Regelung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors erfolgt dann abhängig von dem aktuellen Ladezustand des
Energiespeichers. Dabei wird der aktuelle Ladezustand mit einem Sollladezustand des Energiespeichers verglichen. Bei
Überschreiten des Sollladezustands durch den aktuellen
Ladezustand kann das Fahrzeug rein elektrisch, also nur mit dem Elektromotor angetrieben werden.
Dadurch kann ein sicherer Betrieb des Fahrzeugs FZ im Falle eines Elektroantriebs auch bei sich ständig änderndem Ladezustand gewährleistet werden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden der Verbrennungsmotor und/oder der Elektromotor beim Befahren dieses aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegments abhängig von der zumindest einen zweiten Information in Kombination mit der zumindest einen ersten Information gesteuert bzw. geregelt. Damit werden bei der Steuerung bzw. Regelung der beiden Antriebe sowohl Informationen, die nur das aktuelle Streckensegment zutreffen, als auch Informationen, die die gesamte, noch zu absolvierende Fahrtroute zutreffen, bei der Steuerung bzw. Regelung der beiden Antriebe herangezogen, sodass sowohl eine dem aktuellen
Streckensegment angepasste, kurzfristige Ansteuerung als auch eine der gesamten, noch zu absolvierenden Fahrtroute angepasste, langfristige Nutzungsoptimierung der beiden Antriebe erzielt werden können. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine nächstliegende Straßenkreuzung in der vorausliegenden Fahrtourte ermittelt. Anschließend wird ein Straßenabschnitt von der aktuellen, geographischen Anfangsposition des
Hybridfahrzeugs bis zu der in der Fahrtroute nächstliegenden Straßenkreuzung als das unmittelbar voraus liegende
Streckensegment bestimmt.
Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, die Fahrtroute schnell neu zu berechnen, sollte beispielsweise wegen einer kurzzeitigen Unachtsamkeit des Fahrers ein Abbiegen an einer Straßenkreuzung verpasst worden sein.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die aktuell ermittelte, unmittelbar vorausliegende
Straßenkreuzung basierend auf deren Eigenschaften in einer der vorgegebenen Kreuzungsklassen zugeordnet. Zu den
Kreuzungsklassen gehören beispielsweise +-Kreuzung, T-Kreuzung, Kreisverkehr, Autobahneinfahrt, Autobahnausfahrt, Kreuzung mit Ampel- bzw. Lichtsignalanlage, Kreuzung ohne Ampel- bzw.
Lichtsignalanlage, Bahnübergang, und so weiter. Die beiden
Antriebe werden beim Befahren dieser Straßenkreuzung abhängig von der Kreuzungsklasse, in der die aktuell ermittelte, unmittelbar vorausliegende Straßenkreuzung zugeordnet wurde, gesteuert bzw. geregelt.
Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, ineffizienten
Verbrennungsmotorbetrieb beim Befahren von Straßenkreuzungen und häufiges Ab- und Wiedereinschalten des Verbrennungsmotors vor den Straßenkreuzungen zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird zumindest eine dritte fahrerbezogene, fahrzeugbezogene, straßenbezogene und/oder verkehrslagebezogene Information zu der aktuell ermittelten, unmittelbar vorausliegenden
Straßenkreuzung ermittelt. Zu diesen dritten fahrerbezogenen Informationen gehören beispielsweise Informationen über vorab ermittelt und abgespeicherte Fahrverhalten des Fahrers, die besagen, wie bzw. mit welcher Durchschnittsfahrgeschwindigkeit der Fahrer in die Straßenkreuzung hineinfährt, diese überquert und anschließend wieder verlässt. Zu den dritten
fahrzeugbezogenen Informationen gehören beispielsweise aktuelle Fahrgeschwindigkeit, Fahrzeuggewicht . Zu den dritten
straßenbezogenen Informationen gehören beispielsweise an der Straßenkreuzung aufgestellte Verkehrszeichen, eingeschaltete Ampellicht. Zu den dritten verkehrslagebezogenen Informationen gehören beispielsweise Verkehrsaufkommen an der
Straßenkreuzung, Anzahl der vorausfahrenden Fahrzeuge vor der Straßenkreuzung. Zu den dritten verkehrslagebezogenen
Informationen gehört insb. auch Information darüber, aus welchem Straßenabschnitt das Fahrzeug in die Straßenkreuzung
hineinfährt. Abhängig von diesen Informationen werden die beiden Antriebe dann beim Befahren dieser Straßenkreuzung, also beim Befahren der Strecke vor, in und unmittelbar nach der
Straßenkreuzung, gesteuert bzw. geregelt.
Dadurch ist eine Möglichkeit gegeben, ineffizienten
Verbrennungsmotorbetrieb nur in den Straßenkreuzungen durch vorzeitiges Abschalten des Verbrennungsmotors und
anschließendes Elektroantrieb zu vermeiden, in denen eine signifikante Verzögerung des Fahrzeugs oder gar Anhalten des Fahrzeugs sehr wahrscheinlich ist.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Anhaltewahrscheinlichkeit, mit der der Fahrer das Fahrzeug an der aktuellen, unmittelbar vorausliegenden Straßenkreuzung anhalten wird, abhängig von der Kreuzungsklasse, in der die aktuelle, unmittelbar vorausliegende Straßenkreuzung zugeordnet ist, und/oder abhängig von der zumindest einen ersten, der zumindest einen zweiten und/oder der zumindest einen dritten fahrerbezogenen, fahrzeugbezogenen, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Informationen berechnet. Diese
Anhaltewahrscheinlichkeit wird mit einem vorgegebenen
Schwellwert verglichen und die beiden Antriebe werden dann abhängig von dem Vergleichsergebnis der
Anhaltewahrscheinlichkeit mit dem Schwellwert gesteuert bzw. geregelt .
Vorzugsweise werden zudem eine zum Befahren der aktuellen Straßenkreuzung mit der vom Fahrer durch Gas- bzw.
Bremspedaleinstellungen angeforderten Fahrgeschwindigkeit minimal erforderliche Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung sowie eine von Elektroantrieb mit dem Elektromotor und dem Energiespeicher maximal bereitstellbare Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung ermittelt. Diese zum Befahren der
Straßenkreuzung minimal erforderliche Antriebsenergie bzw.
Antriebsleistung wird dann mit der von Elektroantrieb maximal bereitstellbaren Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung verglichen. Abhängig von dem Vergleichsergebnis dieser beiden Antriebsenergien bzw. Antriebsleistungen und abhängig von dem Vergleichsergebnis der Anhaltewahrscheinlichkeit mit dem
Schwellwert werden die beiden Antriebe gesteuert bzw. geregelt.
Überschreitet die aktuell ermittelte Anhaltewahrscheinlichkeit den vorgegebenen Schwellwert, und überschreitet zudem die vom Elektroantrieb maximal bereitstellbare Antriebsenergie bzw.
Antriebsleistung die zum Befahren der Straßenkreuzung minimal erforderliche Antriebsenergie bzw . Antriebsleistung, so wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet und die aktuelle Straßenkreuzung wird dann nur mit Elektroantrieb befahren. Dabei wird
Kraftübertragung zwischen dem Elektromotor und dem
Verbrennungsmotor vorteilhafterweise unterbunden. So ist ein Verfahren geschaffen, welches auf kurzfristige Störungen in der Fahrtroute bzw. auf kurzfristige Änderungen der Fahrtroute schnell reagieren kann und somit eine optimale Nutzung der beiden Antriebe ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Antriebsteuerung und/oder Antriebsregelung für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor als erstem Antrieb und einem Elektromotor als zweitem Antrieb geschaffen, welche umfasst,
- eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer
vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute zwischen einer aktuellen, geographischen Anfangsposition des Hybridfahrzeugs und einer zu erreichenden, beispielsweise von dem Fahrer manuell eingegebenen und aus
Navigationsdaten einer Navigationseinheit und basierend auf einer in dieser Navigationseinheit vorab gespeicherten digitalen Straßenkarte ermittelten, geographischen
Zielposition des Hybridfahrzeugs;
- eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln zumindest einer ersten, straßenbezogenen und/oder verkehrslagebezogenen Information zu der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute ;
- eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines
unmittelbar voraus liegenden Streckensegments aus der vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute, mit der aktuellen, geographischen Anfangsposition als Anfangspunkt des Streckensegments abhängig von der zumindest einen ersten Information, wobei die Ermittlungseinrichtung zu dem aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden
Streckensegment noch zumindest eine zweite,
fahrerbezogene, fahrzeugbezogene, straßenbezogene und/oder verkehrslagebezogene Information ermittelt;
- eine Steuerungseinrichtung zum Steuern des
Verbrennungsmotors und/oder des Elektromotors beim
Befahren des aktuell ermittelten, unmittelbar voraus liegenden Streckensegments abhängig von der zumindest einen zweiten Information. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor als erstem Antrieb, einem Elektromotor als zweitem Antrieb, einem Energiespeicher zur Bereitstellung elektrischer Energie für den Elektromotor geschaffen, welches eine oben beschriebene Vorrichtung aufweist und/oder mit einem oben beschriebenen Verfahren angetrieben wird . Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten Verfahrens sind, soweit im Übrigen auf die oben genannte Vorrichtung beziehungsweise auf das oben genannte Hybridfahrzeug
übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung beziehungsweise dieses Hybridfahrzeugs anzusehen.
Im Folgenden wird nun eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf die beiliegenden Zeichnungen bezugnehmend näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Antriebsteuerung und/oder Antriebsregelung eines
Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Antriebsteuerung und/oder Antriebsregelung eines
Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Straßenkarte mit einer Fahrtourte.
Es sei zunächst auf Figur 1 verwiesen, in der ein
Hybridelektrofahrzeug FZ mit einer Vorrichtung V zur Steuerung bzw. Regelung der Antriebe des Hybridelektrofahrzeugs FZ dargestellt ist.
Das Hybridelektrofahrzeug FZ weist einen Verbrennungsmotor VM, eine Motorkupplung KP, einen Elektromotor EM, einen elektrischen Energiespeicher ES, ein Getriebe GT und Fahrzeugräder RD auf. Der Verbrennungsmotor VM dient als erster, primärer Antrieb und wandelt beim Betrieb in fossilem und organischem Kraftstoff gespeicherte, chemische Energie in mechanische Antriebsenergie und treibt mit dieser Antriebsenergie das Fahrzeug FZ an. Als Abfallprodukt in diesem Betriebsvorgang entstehen dabei umweitschädliche Abgase.
Die Motorkupplung KP dient zum Herstellen bzw. zum Unterbinden einer Kraftübertragung KÜ vom Verbrennungsmotor VM zu dem Elektromotor EM und über das Getriebe GT bis hin zu den
Fahrzeugrädern RD . In einem eingekuppelten Kupplungszustand stellt die Motorkupplung KP eine Kraftübertragung KÜ von dem Verbrennungsmotor VM zu dem Elektromotor EM und zu den
Fahrzeugrädern RD her. In einem ausgekuppelten Kupplungszustand unterbindet diese die Kraftübertragung KÜ von dem
Verbrennungsmotor VM zu dem Elektromotor EM bzw. zu den
Fahrzeugrädern RD .
Der Elektromotor EM dient als zweiter, sekundärer Antrieb und wird je nach Bedarf zwischen einem Generator- und einem
Elektromotorbetrieb umgeschaltet. In einem Elektromotorbetrieb wandelt der Elektromotor EM die in dem Energiespeicher ES gespeicherte elektrische Energie in mechanische Antriebsenergie um, mit der der Elektromotor EM das Hybridelektrofahrzeug FZ antreibt. In einem Generatorbetrieb wandelt der Elektromotor EM beispielsweise in einem Bremsvorgang des Fahrzeugs FZ die kinetische Energie des Fahrzeugs FZ in elektrische Energie, welche in dem Energiespeicher ES gespeichert wird.
Der elektrische Energiespeicher ES ist beispielsweise als Doppelschichtkondensator (Ultra-Caps) ausgebildet und dient primär als Energiequelle für den Elektromotor EM. Neben dem Elektromotor EM versorgt der Energiespeicher ES auch weitere elektrische Energieverbraucher wie z. B. elektrische Heizung, Scheinwerfer vom Fahrzeug FZ mit elektrischer Energie. Das Getriebe GT dient zur Übersetzung einer Drehbewegung des Verbrennungsmotors VM und des Elektromotors EM in einer
Drehbewegung der Fahrzeugräder RD bzw. zur Übertragung von Drehmomenten des Verbrennungsmotors VM und des Elektromotors EM zu den Fahrzeugrädern RD . Durch Drehbewegung der Fahrzeugräder RD wird das Hybridelektrofahrzeug FZ fortbewegt.
Das Hybridelektrofahrzeug FZ umfasst ferner eine Vorrichtung V, eine Navigationseinheit NV, einen Pedaleinstellungssensor PS, einen Datenspeicher SP, eine Fahrzeugfrontkamera KM und einen Raddrehzahlsensor RS.
Die Vorrichtung V dient zur Steuerung bzw. Regelung des
Verbrennungsmotors VM und des Elektromotors EM und umfasst eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE, eine Ermittlungseinrichtung EE, eine Bestimmungseinrichtung BE und eine
Berechnungseinrichtung BE .
Über ein in der Figur als punktierte Linien dargestelltes Bus-System BS wie z. B. CAN- und/oder LIN-Bus erhält die
Vorrichtung V von der Navigationseinheit NV, der Frontkamera KM, von dem Pedaleinstellungssensor PS, oder von dem
Raddrehzahlsensor RS Navigations- oder Sensordaten, und steuert und regelt den Verbrennungsmotor VM und den Elektromotor EM sowie die Motorkupplung KP anhängig von diesen Daten.
Die Navigationseinheit NV dient zur Berechnung einer
vorausliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute FR1, FR2 zwischen einer aktuellen, geographischen Anfangsposition AP des
Hybridfahrzeugs FZ und einer zu erreichenden, von dem Fahrer manuell eingegebenen, geographischen Zielposition ZP des Fahrzeugs FZ. Die Navigationseinheit NV kann trotz der getrennten Darstellung von der Vorrichtung V in der Figur eine Komponente der Berechnungseinrichtung RE der Vorrichtung V sein.
Der Pedaleinstellungssensor PS erfasst Pedaleinstellung eines in der Figur nicht näher dargestellten Gas- bzw. Bremspedals des Fahrzeugs FZ und leitet diese Sensordaten über das Bus-System BU an die Vorrichtung V weiter. Diese Sensordaten geben Auskunft über eine Gas- und/oder Bremspedalbetätigung des Fahrers und somit eine vom Fahrer gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs FZ.
Der Datenspeicher SP dient zur Speicherung von diversen fahrerbezogenen Daten wie z. B. allgemeinen Fahrverhalten des Fahrers, fahrzeugbezogenen Daten wie z. B. dem Gewicht des Fahrzeugs FZ.
Die Fahrzeugfrontkamera KM scannt fortlaufend den Straßenbereich vor der Fahrzeugfront, erkennt dabei Verkehrszeichen in diesem Straßenbereich, und leitet Informationen über erkannte
Verkehrszeichen über das Bus-System BU an die Vorrichtung V weiter.
Der Raddrehzahlsensor RS erfasst laufend Raddrehzahl bei einem der Fahrzeugräder RD und leitet die erfasste Raddrehzahl über das Bus-System BU an die Vorrichtung V weiter.
Die Vorrichtung V kann als ein entsprechend programmierter Mikroprozessor ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Steuereinrichtung SE, Ermittlungseinrichtung EE,
Bestimmungseinrichtung BE und die Berechnungseinrichtung RE Bausteine in diesem Mikroprozessor oder Teile der auf diesem Mikroprozessor installierten Programme sein. Alternativ können die oben genannten Einrichtungen SE, EE, BE, RE der Vorrichtung V voneinander getrennt in verschiedenen Fahrzeugkomponenten angeordnet sein. In diesem Fall tauschen diese Einrichtungen ihre Daten ebenfalls über das Bus-System BU.
Nachdem das Hybridelektrofahrzeug FZ gemäß der Ausführungsform beschrieben wurde, wird nun mithilfe von Figur 2 und unter Zuhilfenahme von in Figur 3 beispielhaft dargestellter digitaler Straßenkarte die Funktionsweise der Vorrichtung V bzw. das Verfahren, mit dem die beiden Antriebe, sprich der
Verbrennungsmotor VM und der Elektromotor EM des Hybridelektrofahrzeugs FZ gesteuert und geregelt werden, näher beschrieben .
Nach dem Starten des Hybridelektrofahrzeugs FZ und nachdem der Fahrer manuell einen Zielort, also eine gewünschte Zielposition ZP über die Navigationseinheit NV eingegeben hat, berechnet die Berechnungseinrichtung RE gemäß Verfahrensschritt S101 ausgehend von der aktuellen Anfangsposition AP, auf der sich das Fahrzeug FZ aktuell befindet, und der eingegebenen Zielposition ZP eine Fahrtroute FR1, über diese das Fahrzeug FZ von der Anfangsposition AP zu der Zielposition ZP beispielsweise am Schnellsten erreichen kann. Die so berechnete, zu absolvierende Fahrtroute FR1 leitet die Berechnungseinrichtung RE an die Ermittlungseinrichtung EE weiter.
Zu dieser Fahrtroute FR1 ermittelt die Ermittlungseinrichtung EE gemäß Verfahrensschnitt S102 eine erste Gruppe von Straßen- und verkehrslagebezogenen Informationen basierend auf digitaler Landkarte der Navigationseinheit NV. Die straßenbezogenen Informationen enthalten beispielsweise Informationen über
Anzahl der Straßenabschnitte, die in Summe die Fahrtroute FR1 ausbilden; Straßenklassen wie z. B. Autobahn, Landstraße, Gemeindestraße, zu denen die Straßenabschnitte jeweils zugeordnet sind; Straßentypen, wie z. B. Hauptstraße,
Innerortsstraße, Einbahnstraße, zu denen die Straßenabschnitte jeweils zugeordnet sind; Geschwindigkeitsbegrenzungen in dem jeweiligen Straßenabschnitt; Straßensteigungen der jeweiligen Straßenabschnitte; enthaltene Straßenkurven der jeweiligen Straßenabschnitte. Die verkehrslagebezogene Informationen enthalten Informationen über Verkehrsaufkommen, Staus auf der Fahrtroute FR1. Diese verkehrslagebezogenen Informationen erhält die Ermittlungseinrichtung EE beispielsweise über eine Rundfunkübertragung, welche das Fahrzeug FZ über eine in Figuren nicht näher dargestellte Rundfunkempfangseinheit empfängt und an die Vorrichtung V weiterleitet.
Basierend auf diese erste Gruppe von Informationen bestimmt die Bestimmungseinrichtung BE dann gemäß Verfahrensschritt S104 ein erstes Streckensegment Sl, das unmittelbar vorausliegt und als erstes zu befahren gilt. Ein derartiges Streckensegment Sl kann einige aufeinanderfolgenden Straßenabschnitte der Fahrtroute FR1 enthalten, die im Vergleich zu den nächsten nachfolgenden Straßenabschnitten zueinander ähnliche Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise gehören alle Straßenabschnitte des
Streckensegments Sl zu einer gleichen Straßenklasse und zu einem gleichen Straßentyp, weisen eine gleiche
Geschwindigkeitsbegrenzung und ähnliche Straßensteigungen auf.
Alternativ ermittelt die Ermittlungseinrichtung EE gemäß einem vorherigen Verfahrensschritt S103 von der aktuellen
Anfangsposition AP des Fahrzeugs FZ ausgehend eine unmittelbar nächstliegende Straßenkreuzung Kl in der vorausliegenden Fahrtroute FR1 und leitet Informationen über die ermittelte
Straßenkreuzung Kl wie z. B. Informationen über die Lage und die Art der Straßenkreuzung Kl sowie weitere Eigenschaften der ermittelten Straßenkreuzung Kl an die Bestimmungseinrichtung BE weiter .
Die Bestimmungseinrichtung BE bestimmt dann gemäß
Verfahrensschritt S104 anhand der von der Ermittlungseinrichtung EE erhaltenen Informationen zu der aktuell ermittelten
Straßenkreuzung Kl einen zwischen der aktuellen Anfangsposition AP des Fahrzeugs FZ und der aktuell ermittelten, nächstliegenden Straßenkreuzung Kl liegenden Straßenabschnitt als unmittelbar vorausliegendes, als erstes zu befahrendes Streckensegment Sl.
Ist ein Streckensegment Sl gemäß Verfahrensschritt S104 bestimmt, in dem die Betriebsstrategie für den Verbrennungsmotor VM und den Elektromotor EM nun erstellt und optimiert werden muss, geht die Vorrichtung V zu Verfahrensschritt S105 über. In diesem Verfahrensschritt S105 ermittelt die Ermittlungseinrichtung EE eine zweite Gruppe von Informationen zu diesem Streckensegment Sl, bezogen auf den Fahrer, auf das Fahrzeug FZ, auf die Straßen dieses Streckensegments Sl, auf die Verkehrslage in diesem Streckensegment Sl. Die fahrerbezogenen Informationen enthalten beispielsweise Informationen über durchschnittliche Fahrverhalten des Fahrers, wie z. B. Durchschnittsfahrgeschwindigkeit, Brems- bzw.
Beschleunigungsverhalten, auf einer Straße von einer
Straßenklasse, in der das Streckensegment Sl zugeordnet ist. Hierzu ordnet die Ermittlungseinrichtung EE das Streckensegment Sl basierend auf die im Verfahrensschritt S102 ermittelten straßenbezogenen Informationen in einer der vorab definierten Straßenklassen zu. Anschließend liest die
Ermittlungseinrichtung EE die für diese Straßenklasse vorab ermittelt und in dem Datenspeicher SP abgespeicherten
Informationen über durchschnittliches Fahrverhalten des Fahrers ab . Diese fahrerbezogenen Informationen geben Auskunft über eine wahrscheinliche, zum Befahren des Streckensegments Sl zu erwartende Antriebsleistungsanforderung bzw.
Antriebsenergieanforderung des Fahrers. Die fahrzeugbezogenen Informationen enthalten Informationen über aktuellen Zustand des Fahrzeugs FZ bzw. der Komponenten des Fahrzeugs FZ wie z. B. Fahrzeuggesamtgewicht , Ladezustand des Energiespeichers ES. Diese fahrzeugbezogenen Informationen geben beispielsweise Aufschluss über Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung, welche vom Elektroantrieb mit dem Elektromotor EM und mit dem Energiespeicher ES maximal bereitgestellt werden kann .
Die straßenbezogenen Informationen enthalten beispielsweise Informationen über Straßenklasse und Straßentyp, in der bzw. in dem das Streckensegment Sl zugeordnet ist,
Geschwindigkeitsbegrenzungen und Straßensteigungen in diesem Streckensegment Sl, sowie Kurven, die das Streckensegment Sl enthält. Diese straßenbezogenen Informationen geben ebenfalls Auskunft über eine zum Befahren des Streckensegments Sl erforderliche Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung. Die verkehrslagebezogenen Informationen enthalten Informationen über Verkehrsaufkommen, Staus auf dem Streckensegment Sl und geben Auskunft über eine zum Befahren des Streckensegments Sl erforderliche Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung bzw. über mögliche Änderungen dieser erforderlichen Antriebsenergie bzw. Antriebsleistung .
Aus der zweiten Gruppe von Informationen, insb. aus den straßen- und verkehrslagebezogenen Informationen, ergibt sich, dass das aktuell ermittelte, unmittelbar vorausliegende Streckensegment Sl in diesem Beispiel eine Tempo-30kmh Straße eines Wohngebiets ist und zudem kein Stau in diesem Streckensegment Sl herrscht.
Um die Umgebung des Streckensegments Sl, welche ein Wohngebiet ist, möglichst nicht mit schädlichen Abgasen des
Verbrennungsmotors VM zu belasten, und zudem um die Wirkungsgrade der beiden Antriebe zu steigern, soll dieses Streckensegment Sl mit Tempo-3 Okmh-Straße möglichst mit dem Elektromotor EM befahren werden, weil der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors VM bei einer FahrZeuggeschwindigkeit von 30kmh vergleichsweise niedrig ist .
Um zu überprüfen, ob das Streckensegment Sl nur mit
Elektroantrieb, also nur mit dem Elektromotor EM bewältigt werden kann, ermittelt die Ermittlungseinrichtung EE gemäß
Verfahrensschritt S106 aus der zweiten Gruppe von Informationen eine zum Befahren des Streckensegments Sl minimal erforderliche Antriebsleistung Pb und eine zum Befahren des Streckensegments Sl minimal erforderliche Antriebsenergie Eb sowie eine von Elektroantrieb maximal bereitstellbare Antriebsleistung Pae bzw. eine von Elektroantrieb maximal bereitstellbare
Antriebsenergie Eae.
Aus fahrerbezogenen und fahrzeugbezogenen Informationen in Verbindung mit den Straßen- und verkehrslagebezogenen
Informationen werden die zum Bewältigen, also zum Befahren des Streckensegments Sl minimal erforderliche Antriebsleitung Eb und Antriebsenergie Pb ermittelt. Beispielsweise lässt sich die minimal erforderliche Antriebsleitung Eb als Funktion von dem Fahrzeuggesamtgewicht , von den Straßensteigungen,
Geschwindigkeitsbegrenzungen auf das Streckensegment Sl ermitteln. Die minimal erforderliche Antriebsenergie Pb lässt sich beispielsweise als Funktion von dem Fahrzeuggesamtgewicht , von den Straßensteigungen, Geschwindigkeitsbegrenzungen auf das Streckensegment Sl, der gesamte Streckenlänge des
Streckensegments Sl ermitteln.
Ferner werden aus den fahrzeugbezogenen Informationen, insb. aus dem aktuellen Ladezustand des Energiespeichers ES, sowie aus Stromverbrauchswerten von eingeschalteten Strom- bzw.
Energieverbrauchern im Fahrzeug FZ , , die von dem Energiespeicher ES mit elektrischer Energie versorgt werden, eine von
Elektroantrieb mit dem Elektromotor EM und dem Energiespeicher ES maximal bereitstellbare Antriebsleistung Pae und eine maximal bereitstellbare Antriebsenergie Eae ermittelt. Diese von Elektroantrieb maximal bereitstellbare Antriebsleistung Pae bzw. Antriebsenergie Eae lassen sich z. B. als Funktion von dem Ladezustand des Energiespeichers ES sowie dem
Gesamtstromverbrauchswert anderer Energieverbraucher
ermitteln .
Die so ermittelte, zum Befahren des Streckensegments Sl minimal erforderliche Antriebsleistung Pb und die zum Befahren des
Streckensegments Sl minimal erforderliche Antriebsenergie Eb vergleicht die Ermittlungseinrichtung EE weiter gemäß Schritt S106 jeweils mit der von Elektroantrieb maximal bereitstellbaren Antriebsleistung Pae bzw. Antriebsenergie Eae.
Abhängig von den Vergleichsergebnissen steuert und regelt die Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE gemäß Verfahrensschritt S107 die beiden Antriebe, also den Verbrennungsmotor VM und den Elektromotor EM, sowie die Motorkupplung KP.
Überschreitet die maximal bereitstellbare Antriebsleistung Pae die minimal erforderliche Antriebsleistung Pb und zugleich überschreitet auch die maximal bereitstellbare Antriebsenergie Eae die minimal erforderliche Antriebsenergie Eb, so schaltet die Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE den Verbrennungsmotor VM ab, trennt die Kraftübertragung KÜ zwischen dem Verbrennungsmotor VM und dem Elektromotor EM durch Auskuppeln der Motorkupplung KP. Folglich wird das Fahrzeug FZ in dem Streckensegment Sl nur mit dem Elektromotor EM angetrieben.
Unterschreitet die maximal bereitstellbare Antriebsenergie Eae die minimal erforderliche Antriebsenergie Eb, so kuppelt die Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE die Motorkupplung KP ein und treibt mit der Antriebsenergie des Verbrennungsmotors VM sowohl die Fahrzeugräder RD als auch den Elektromotor EM, welcher dann von der Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE gesteuert in einem Generatorbetrieb angetrieben wird. In diesem Fall wandelt der Elektromotor EM die überschüssige Antriebsenergie des
Verbrennungsmotors VM in elektrische Energie, welche dann in dem Energiespeicher ES gespeichert wird. Bei Bedarf wird diese im Energiespeicher ES zwischengespeicherte Energie von dem
Elektromotor EM zum Antrieb des Fahrzeug FZ wieder verwendet. Dadurch wird der gesamte Wirkungsgrad der beiden Antriebe und somit auch des Verbrennungsmotors VM bei gleichbleibender Abgas ¬ bzw. Schadstoffemission für die gesamte Fahrtroute FR1 erhöht.
Neben den Verfahrensschritten S105, S106 führt die
Ermittlungseinrichtung EE noch Verfahrensschritt S108 durch, wobei diese die in vorherigem Verfahrensschritt S103 ermittelte, als Endposition des aktuellen Streckensegments Sl dienende, nächstliegende Straßenkreuzung Kl abhängig von deren basierend auf straßenbezogenen Informationen ermittelten Eigenschaften zu einer der vorab definierten Kreuzungsklassen zuordnet. So wird diese Straßenkreuzung Kl in diesem Beispiel zu einer
Kreuzungsklasse „T-Kreuzungen ohne Ampelanlage" zugeordnet.
Unmittelbar vor dem Erreichen dieser Straßenkreuzung Kl ermittelt die Ermittlungseinrichtung EE dann gemäß
Verfahrensschritt S109 eine dritte Gruppe von fahrer-, straßen- und verkehrslagebezogenen Informationen zu dieser
Straßenkreuzung Kl basierend auf die Kreuzungsklasse, in der die Straßenkreuzung Kl zugeordnet ist. Zu diesen Informationen gehören beispielsweise Gas- und Bremspedaleinstellungen des Fahrers, welche die Ermittlungseinrichtung EE von dem
Pedaleinstellungssensor PS erhält; Verkehrszeichen ZI an der Straßenkreuzung Kl, welche die Ermittlungseinrichtung EE von der Fahrzeugfrontkamera KM erhält; und Informationen darüber, von welchem Straßenabschnitt das Fahrzeug FZ in die Straßenkreuzung Kl hineinfährt und anschließen über welchen Straßenabschnitt die Straßenkreuzung Kl wieder verlässt; sowie Informationen über Verkehrsaufkommen an der Straßenkreuzung Kl.
Basierend auf diese Informationen berechnet die
Ermittlungseinrichtung EE ferner eine Anhaltewahrscheinlichkeit Wa, mit der das Fahrzeug FZ vor der Straßenkreuzung Kl anhalten könnte. Diese Anhaltewahrscheinlichkeit Wa vergleicht die Ermittlungseinrichtung EE dann mit einem vorgegebenen
Schwellwert TH. Abhängig von dem Vergleichsergebnis der aktuell berechneten Anhaltewahrscheinlichkeit Wa mit dem Schwellwert TH steuert und regelt die Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE gemäß Verfahrensschritt S110 den Verbrennungsmotor VM, den
Elektromotor EM, sowie die Motorkupplung KP.
Das über die Fahrzeugfrontkamera KM erfasst und übermittelte Verkehrszeichen ZI an dem Straßenabschnitt, von dem das Fahrzeug FZ gemäß der dritten Gruppe von Informationen in die
Straßenkreuzung Kl hineinfahren wird, ist in diesem Beispiel ein Stopp-Zeichen und deutet somit auf eine hundert prozentige Anhaltewahrscheinlichkeit des Fahrzeugs FZ unmittelbar vor der Straßenkreuzung Kl hin. Die Informationen zum Verkehrsaufkommen deuten in diesem Beispiel zudem auf eine Vielzahl von Fahrzeugen, die von den anderen beiden Straßenabschnitten in die
Straßenkreuzung Kl hineinfahren, und somit auf eine längere Anhaltezeit des Fahrzeugs FZ an der Straßenkreuzung Kl hin. In diesem Fall schaltet die Steuer- bzw. Regeleinrichtung SE gemäß Verfahrensschritt S110 den Verbrennungsmotor VM weit vor der Straßenkreuzung Kl ab, sollte dieser beim Befahren des
Streckensegments Sl noch nicht abgeschaltet wurde, und schaltet den Elektromotor EM in den Generatorbetrieb um bzw. ein, und lässt somit das Fahrzeug FZ langsam bis an die Straßenkreuzung anzurollen und sich dabei langsam abzubremsen. Die in diesem Bremsvorgang entstandene kinetische Energie des Fahrzeugs FZ wird dann von dem in dem Generatorbetrieb befindlichen
Elektromotor EM in elektrische Energie umgewandelt und anschließend in dem Energiespeicher ES gespeichert.
Unmittelbar nach dem Verlassen der Straßenkreuzung Kl geht die Vorrichtung V zu dem Verfahrensschritt S101 zurück und wiederholt die Verfahrensschritte von S101 bis S110. Also unmittelbar nach dem Verlassen der Straßenkreuzung Kl berechnet die
Berechnungseinrichtung RE ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs FZ und der anfangs eingegebenen Zielposition ZP und gemäß Verfahrensschritt S101 die vorausliegende, noch zu absolvierende Fahrtroute, welche nun die Fahrtroute FR1 ohne das bereits befahrene Straßensegment Sl ist.
Gemäß Verfahrensschritten S102, S103 ermittelt die
Ermittlungseinrichtung EE dann die nächstliegende
Straßenkreuzung K2 der nun vorliegenden, zu absolvierenden Fahrtroute und gemäß Verfahrensschritt S104 bestimmt die Bestimmungseinrichtung BE das nächste zu befahrende
Streckensegment S2 bis zu der nächsten Straßenkreuzung K2. Gemäß Verfahrensschritt S108 ordnet die Ermittlungseinrichtung EE die aktuell ermittelte, nächstliegende Straßenkreuzung K2 basierend auf deren gemäß Verfahrensschritt S103 ermittelten Eigenschaften in der Kreuzungsklasse „T-Kreuzung ohne Ampelanlage" zu. Die gemäß Verfahrensschritten S105, S109 ermittelte zweite und dritte Gruppen von Informationen deuten darauf hin, dass das Streckensegment S2 eine Landstraße ist und die Straßenkreuzung K2 eine T-Kreuzung ohne Ampelanlage ist, wobei der
Straßenabschnitt des Streckensegments S2, der das
Streckensegment S2 in diese Straßenkreuzung K2 hinführt, gemäß einem von der Fahrzeugfrontkamera KM erfassten Verkehrszeichen Z2 in einer VorfahrtStraße liegt.
Basierend auf diese Informationen steuert und regelt die Steuer- und Regeleinrichtung SE den Verbrennungsmotor VM und den Elektromotor EM sowie die Motorkupplung KP beim Befahren des Streckensegments S2 und anschließen der Straßenkreuzung K2 gemäß Verfahrensschritten S107, S110. Da dieses Streckensegment S2 eine Landstraße ist und zudem das Verkehrszeichen Z2 auf ein Vorfahrtsrecht, somit eine ungebremste Durchfahrt der
Straßenkreuzung K2 hindeutet, treibt die Steuer- und
Regeleinrichtung SE das Fahrzeug FZ beim Befahren des
Streckensegments S2 und der Straßenkreuzung K2 nur mit dem Verbrennungsmotor VM an.
Unmittelbar nach dem Verlassen der Straßenkreuzung K2 wiederholt die Vorrichtung V die Verfahrensschritte S101 bis S110 wieder. Dabei ermittelt die Ermittlungseinrichtung eine Straßenkreuzung K3, die nach deren Eigenschaften und wegen einer erkannten Ampelanlage an der Straßenkreuzung K3 einer Kreuzungsklasse „+-Kreuzung mit Ampelanlage" zugeordnet wird. Erkennt die Ermittlungsvorrichtung EE mithilfe der Fahrzeugfrontkamera KM und gemäß Verfahrensschritt S109, dass die Ampelanlage unmittelbar bevor das Fahrzeug FZ in die Straßenkreuzung K3 hineinfährt, auf Rot wechselt, so schaltet die Steuer- und
Regeleinrichtung SE gemäß Verfahrensschritt S110 und vor der Straßenkreuzung K3 den Verbrennungsmotor VM, und kuppelt die Motorkupplung KP aus und unterbricht somit die Kraftübertragung KÜ zwischen dem Verbrennungsmotor VM und dem Elektromotor EM und schaltet den Elektromotor EM in den Generatorbetrieb ein.
Unmittelbar nach dem Verlassen der Straßenkreuzung K3 bestimmt die Bestimmungseinrichtung BE basierend auf die nun vorliegenden straßenbezogenen Informationen für die aktuelle, zu
absolvierende Fahrtroute FR1 ohne die bereit befahrenen
Streckensegmente Sl, S2, S3 eine Autobahneinfahrt bis zu dem Endpunkt der Autobahneinfahrt, der nun als nächstliegende Straßenkreuzung K4 gilt, als nun vorliegendes, als nächstes zu befahrendes Streckensegment S4. Basierend auf die Informationen, insbesondere basierend auf von der Fahrzeugfrontkamera KM erfasst und übermitteltes Verkehrszeichen Z4, dass das nun vorliegende Streckensegment S4 eine Autobahneinfahrt ist, schaltet die Steuer- und Regeleinrichtung SE sowohl den Verbrennungsmotor VM als auch den Elektromotor EM ein und beschleunigt das Fahrzeug FZ so mit den beiden Antrieben, sodass das Fahrzeug FZ zügig eine in nachfolgenden Streckensegmenten S5, S6 auf der Autobahn herrschende Richtgeschwindigkeit erreichen kann.
Unmittelbar nach dem Verlassen der Straßenkreuzung K4 und nach dem Einfahren in die Autobahn ermittelt die
Ermittlungseinrichtung EE gemäß Verfahrensschritt S103
Autobahnausfahrt, von der aus das Fahrzeug FZ basierend auf die nun vorliegende Fahrtroute aus der Autobahn ausfahren wird, als nächste Straßenkreuzung K5. Die Bestimmungseinrichtung BE bestimmt dann gemäß Verfahrensschritt S104 die Autobahnstrecke bis zu der nächsten Straßenkreuzung K5 als unmittelbar vorausliegendes, als nächstes zu befahrendes Streckensegment S5. Die Steuer- und Regeleinrichtung SE steuert und regelt dann die beiden Antriebe abhängig von den nun gemäß Verfahrensschritten S102, S105, S109 ermittelten Informationen. Wird nun aber wegen Unachtsamkeit des Fahrers die
Autobahnausfahrt an der Straßenkreuzung K5 verpasst, so erkennt die Vorrichtung V unmittelbar nach dem Verlassen der
Straßenkreuzung K5 diesen Fehler und veranlasst sofort die Berechnungseinrichtung RE, die Fahrtroute zu der anfangs eingegebenen Zielposition ZP neu zu berechnen. So rechtet die Berechnungseinrichtung RE nun ausgehend von der aktuellen Position gemäß Verfahrensschritt S101 eine neue Fahrtourte FR2 bis hin zur Zielposition ZP. Die nachfolgenden
Verfahrensschritten S102 bis S110 werden von nun an basierend auf diese neue Fahrtroute FR2 durchgeführt. So ermittelt die
Ermittlungseinrichtung EE gemäß Verfahrensschritt S103 eine neue nächstliegende Straßenkreuzung K6 mithilfe von den die
Ermittlungseinrichtung EE in dem vorherigen Verfahrensschritt S102 ermittelten Informationen. Anschließend bestimmt die Bestimmungseinrichtung BE ein neues Streckensegment S6, das nun unmittelbar als nächstes zu befahren gilt. Nach dem Befahren der Straßenkreuzung K6, also nach dem Verlassen der Autobahn, wiederholt die Vorrichtung V die
Verfahrensschritte S101 bis S100 wieder. So berechnet die Berechnungseinrichtung RE ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs FZ und gemäß Verfahrensschritt S101 die nun aktuelle, noch zu absolvierende Fahrtroute bin hin zur
Zielposition ZP. Basierend auf die gemäß Verfahrensschritt S102 ermittelten ersten Informationen werden dann gemäß
Verfahrensschritten S103, S104 nächstliegende Straßenkreuzung K7 und unmittelbar vorausliegendes, als nächstes zu befahrendes Streckensegment S7 bis hin zu der nächstliegenden
Straßenkreuzung K7 ermittelt und bestimmt. Anschließend werden gemäß Verfahrensschritt S105 zweite straßenbezogene
Informationen zu dem Streckensegment S7 ermittelt. In diesem Beispiel weisen diese zweiten straßenbezogenen Informationen darauf hin, dass das gesamte Streckensegment S7 auf einer Landstraße liegt.
Zur Steuerung bzw. Regelung der beiden Antriebe zum Befahren des aktuell zu befahrenden Streckensegments S7 zieht die Vorrichtung V zudem noch die ersten straßenbezogenen Informationen zu der gesamten noch zu absolvierenden Fahrtourte. In diesem Beispiel weisen diese ersten straßenbezogenen Informationen darauf hin, dass nach dem aktuellen unmittelbar vorausliegenden
Streckensegment S7 nur noch Streckensegmente S8 folgen, welche in einem Wohngebiet WG liegen und eine
Geschwindigkeitsbeschränkung von 30kmh aufweisen. Zur
Optimierung des gesamten Wirkungsgrades der beiden Antriebe und zur Vermeidung der Abgasemissionen im Wohngebiet WG sollen die nachfolgenden Streckensegmente S8 möglichst nur mit
Elektroantrieb, also nur mit dem Elektromotor EM, befahren werden .
Hierzu berechnet die Ermittlungseinrichtung EE gemäß
Verfahrensschritt S106 neben der zum Befahren des aktuellen
Streckensegments S7 minimal erforderlichen Antriebsleistung Pb bzw. Antriebsenergie Eb noch die zum Befahren der nachfolgenden Streckensegmente S8 minimal erforderliche Antriebsleistung Pb y bzw. Antriebsenergie Eb y . Zudem ermittelt die
Ermittlungseinrichtung EE den Ladezustand des Energiespeichers ES und berechnet anhand des aktuellen Ladezustands sowie des Gesamtenergieverbrauchswertes der elektronischen bzw.
elektrischen Komponenten des Fahrzeugs FZ, welche auch von dem Energiespeicher ES mit elektrischer Energie versorgt werden, die vom Elektroantrieb maximal bereitstellbare Antriebsleistung Pae und Antriebsenergie Eae. Sind die vom Elektroantrieb maximal bereitstellbare
Antriebsleistung Pae und Antriebsenergie Eae niedriger als die zum Befahren der nachfolgenden Streckensegmente S8 minimal erforderliche Antriebsleistung Pb y bzw. Antriebsenergie Eb y , so schaltet die Steuer- und Regeleinrichtung SE beim Befahren des aktuellen Streckensegments S7 gemäß Verfahrensschritt S107 den Elektromotor EM in den Generatorbetrieb ein und regelt den Verbrennungsmotor VM so, dass dieser mehr Antriebsleitung und Antriebsenergie erzeugt als die zum Befahren des aktuellen Streckensegments S7 erforderliche Antriebsleitung Pb und Antriebsenergie Eb. Diese vom Verbrennungsmotor VM erzeugte überschüssige Antriebsleitung bzw. Antriebsenergie treibt den im Generatorbetrieb befindlichen Elektromotor EM, sodass dieser den Energiespeicher ES mit elektrischer Energie auflädt. Folglich wird der Energiespeicher ES bei Erreichen der nächsten Straßenkreuzung K7 mit zusätzlicher Energie aufgeladen, welche dann beim Befahren der nachfolgenden Streckensegmente S8 von dem Elektromotor EM in die Antriebsenergie für das Fahrzeug FZ umwandelt wird. Dadurch können die Streckensegmente S8, die aufgrund deren Lage in einem Wohngebiet WG möglichst nicht mit dem Verbrennungsmotor VM zu befahren gelten, nun dank der beim Befahren des vorangehenden Streckensegments S7 gewonnen und gespeicherten elektrischen Energie nur mit Elektroantrieb befahren werden.
Die oben dargestellten Verfahrensschritte S101 bis S110 wiederholt die Vorrichtung V solange, bis das Fahrzeug FZ die anfangs eingegebene Zielposition ZP erreicht hat.