Beschreibung

Titel

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte bei Fahrzeugen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren beziehungsweise einer Vorrichtung zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke bei Fahrzeugen mit den Merkmalen des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche.

In Fahrzeugen ist üblicherweise eine Anzeige vorhanden, die den Fahrer über den Füllstand des Kraftstofftanks informiert. Vielfach wird dem Fahrer auch angezeigt, welche Strecke er mittels dem noch vorhandenen Kraftstoff wahrscheinlich zurücklegen kann. Hierfür wird dem Fahrer der Wert des

Quotienten aus dem noch vorhandene Kraftstoff und dem durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch pro Kilometer angezeigt.

Aus der DE 103 02 504 ist ein Elektrofahrzeug bekannt, bei dem fahrzeug-, fahrstrecken- und/oder umweltbezogene Informationen über das Fahrzeug von einem Fahrzeugcomputer erfasst und verarbeitet werden, um die Reichweite eines Elektrofahrzeuges zu ermitteln. Anschließend wird aus diesen Informationen und/oder dem Bewertungsergebnis die verbleibende Reichweite des Elektrofahrzeuges errechnet und in einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige gebracht.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren beziehungsweise einer Vorrichtung zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke bei Fahrzeugen, die über mehrere Antriebsmodi verfügen. So sind Fahrzeuge bekannt, die mit unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden, z.B. Gasfahrzeuge. Diese Fahrzeuge werden üblicherweise mit Gas betrieben. Die Gastankstellen sind jedoch noch nicht so verbreitet, wie die üblichen Benzin-/Diesel-Tankstellen. Der Einsatz dieser Fahrzeuge soll jedoch nicht nur auf die Gebiete beschränkt sein, in denen Gastankstellen vorhanden sind. Daher weisen diese Fahrzeuge neben dem Gasantrieb als ersten Antriebsmodus noch einen zweiten Antriebsmodus auf. Die Brennkraftmaschine kann auf Benzinbetrieb umgeschaltet werden. Hierfür ist ein zusätzlicher Benzintank vorhanden. Somit wird ein flächendeckender Einsatz des Fahrzeugs gewährleistet.

Eine andere Ausprägung der zwei Antriebsmodi sind Hybridfahrzeuge, die sowohl mittels einer Brennkraftmaschine als auch mittels einer elektrischen Maschine angetrieben werden. Dabei repräsentiert der Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff den einen Antriebsmodus. Der andere Antriebsmodus wird durch den Betrieb des Fahrzeugs mit der elektrischen

Maschine mittels elektrischer Energie aus einem Batteriespeicher repräsentiert.

Neben diesen beiden Ausprägungen sind beliebige andere denkbar, die insbesondere durch den Einsatz alternativer Kraftstoffe, z.B. Biokraftstoffe oder anderer Gase, z.B. Wasserstoff oder anderer elektrischer Energiequellen, z.B.

Brennstoffzellen, oder mechanischer Energiequellen, z.B. Schwungmassenspeicher repräsentiert werden.

Der Kern der Erfindung besteht darin, dass bei der Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke der Ausfall eines Antriebsmodus berücksichtigt wird.

Hierzu sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechende Mittel vorgesehen.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass nach dem Erkennen einer bestimmungsgemäßen NichtVerfügbarkeit eines Antriebsmodus, unmittelbar die noch zurücklegbare Strecke und noch erreichbare Zielorte ermittelt und dem Fahrer mitgeteilt werden. Dies ermöglicht dem Fahrer, das Fahrzeug aus Gefahrenzonen zu entfernen und oder Zielorte anzusteuern, an denen die

NichtVerfügbarkeit des ausgefallenen Antriebsmodus behoben werden kann.

Dies hat folgenden technischen Hintergrund: Häufig übernehmen bei Fahrzeugen mit mehreren Antriebsmodi die einzelnen Antriebsmodi unterschiedliche Aufgaben. Bei einem Gasfahrzeug ist der Benzinantrieb nur für den Fall ausgelegt, dass der Gastank leer ist. In diesem Fall kann mittels des Benzin- Antriebsmodus die nächste Gas-Tankstelle erreicht werden. Bei einem Hybridfahrzeug ist häufig der elektromotorische Antrieb nur für die Startphase und zur Unterstützung bei der Beschleunigung des Fahrzeuges ausgelegt. Fällt im Hybridfahrzeug der Verbrennungsmotor aus, kann das Fahrzeug mit der elektrischen Maschine noch eine bestimmte Strecke fahren. Die Strecke ist auf einige hundert Meter bis wenige Kilometer begrenzt, da die Batterie aufgrund des defekten Verbrennungsmotors nicht nachgeladen werden kann. Beiden Fahrzeugtypen gemeinsam ist, dass ein Antriebsmodus für den normalen Betrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist und der zweite Antriebsmodus nur sehr eingeschränkt den ersten Antriebsmodus ersetzen kann. Wenn bei einem konventionellen Fahrzeug mit nur einem Antriebsmodus der Antrieb ausfällt, kann das Fahrzeug nicht mehr aus eigener Kraft weiterbewegt werden. Bei einem Fahrzeug mit mindestens zwei Antriebsmodi kann bei Ausfall eines Antriebsmodus das Fahrzeug normalerweise weiterhin aus eigener Kraft bewegt werden. Die ist besonders vorteilhaft, wenn sich das Fahrzeug in einem Bereich erhöhter Gefahr, z.B. Bahnübergang, Kreuzung oder Schnellstraße befindet. In solchen Fällen kann das Fahrzeug aus eigener Kraft aus dem Gefahrenbereich heraus bewegt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn dem Fahrer noch Zielorte angezeigt werden, die vom Fahrzeug mit dem verbleibenden Antriebsmodus noch erreicht werden können. Besonders interessant sind in diesem Fall Zielorte, an denen der Schaden behoben werden kann, z.B. Werkstatt, Tankstelle oder Parkplatz.

- A -

Da die Antriebsmodi eines Fahrzeugs häufig sehr stark unterschiedliche Reichweiten aufweisen, ist es für den Fahrer von besonderem Interesse bei Ausfall eines Antriebsmodus, über die noch mit dem verbliebenen intakten Antriebsmodus zurücklegbare Strecke informiert zu werden. Dies ist vor allem dann interessant, wenn der Antriebsmodus, der normalerweise für die größere Reichweite ausgelegt ist, ausfällt.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen

Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke in Abhängigkeit der Erfassung einer noch vorhandenen Energie erfolgt, mit der der mindestens eine verfügbare

Antriebsmodus genutzt werden kann. Die Angabe der noch zurücklegbaren Wegstrecke kann wesentlich genauer erfolgen, wenn für die Berechnung der verbleibende Energieinhalt in einem Energiespeicher, insbesondere Kraftstofftank oder Batteriespeicher, berücksichtigt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Antriebsmodi des Fahrzeuges durch den Betrieb mit wenigstens zwei der Kraftstoffe und/oder Energieformen - gasförmiger, flüssiger und/oder fester Kraftstoff - mechanische und/oder elektrische Energie repräsentiert werden. Immer wieder wurden in den letzten hundert Jahren unterschiedliche Energieträger und Antriebsarten für Fahrzeuge untersucht und entsprechende Fahrzeuge gebaut. Dabei kamen sowohl unterschiedliche gasförmige (z.B.: Erdgas, Wasserstoff), flüssige (z.B.: Benzin, (Bio)-Diesel, (Bio)- Ethanol, Pflanzenöl) und feste Kraftstoffe (z.B.: Kohle, Holz) zum Einsatz.

Fahrzeuge, die abgasfrei betrieben werden sollen, werden häufig elektrisch angetrieben. Zur kurzfristigen Abdeckung von Spitzenlasten in Fahrzeugen wird an Schwungmassenspeichern entwickelt, die beispielsweise die mechanische Energieform als ein Antriebsmodus für ein Fahrzeug repräsentieren,

Die genannten Kraftstoffe und/oder die Energie werden jeweils mittels unterschiedlicher Energiequellen zur Verfügung gestellt werden. Dies liegt daran, dass die Speicherung der unterschiedlichen Energieformen unterschiedliche Anforderungen an die Energiespeicher stellt. Die gasförmigen, flüssigen und festen Kraftstoffe werden in Behältern gespeichert und durch Hohlkörper zu den

Antriebsmaschinen transportiert. Die elektrische Energie kann in Batterien oder Supercapacitors gespeichert oder mittels Brennstoffzellen direkt zur Verfügung gestellt und mittels Stromleitern dem elektrischen Antrieb zugeführt werden. Die mechanische Energie eines Schwungmassenspeichers ist in dem mechanischen Schwungmassensystem enthalten und kann mittels einer Kupplung auf weitere mechanische Systeme, zum Beispiel einen Fahrzeugantriebsstrang, übertragen werden. Je nach Einsatzgebiet, Umwelt- und Umfeldbedingungen kann die optimale Kombination von Antriebsmodi eingesetzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die noch zurücklegbare Strecke und/oder die noch zu erreichenden Zielorte auf Grundlage der noch vorhandenen Energie, mit dem der mindestens eine verfügbare Antriebsmodus genutzt werden kann, insbesondere unter Berücksichtigung weiterer Einflussgrößen, berechnet wird. Je begrenzter die noch zurücklegbare Strecke ist, desto geringer ist auch die Auswahl an erreichbaren Zielorten. Umso wichtiger ist die Güte der Information, da alternative Wege nicht mehr zurückgelegt werden können. Um die Güte der Information zu erhöhen bietet es sich an, Fahrzeugdaten (z.B. Temperatur, Spannung und Batterieladezustand des Antriebsystems) , Fahrereinfluss (Pedalstellung, Fahrverhalten der letzten Zeit, Auswertung der

Navigationsdaten), Umgebungsbedingungen (Temperatur, Topologie der Umgebung, Navigationsdaten), Fahrzeugeinflussparameter (Beladungszustand) und zugeschaltete Aggregate (Komfortverbraucher, Nebenaggregate) zu berücksichtigen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der noch verfügbare Antriebsmodus der Betrieb mittels elektrischer Energie ist, insbesondere mittels einer Elektromaschine, und für die Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte ein Ladezustand

der Energiequelle, insbesondere der Ladezustand eines Batteriespeichers, berücksichtigt wird. Dies ist eine vorteilhafte Ausgestaltung für ein Hybridfahrzeug.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die ermittelten Informationen an einen Fahrer des Fahrzeugs mittels eines Navigationsgerätes übertragen werden. Bei dieser Ausführung kann bereits das im Fahrzeug vorhandene Navigationsgerät für die akustische, visuelle und oder haptische übertragung der Informationen genutzt werden.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zielorte von einem Fahrer des Fahrzeugs vorgebbar oder bereits über elektronische Landkarten vorhanden sind, wobei insbesondere Werkstätten, Parkplätze und nächste Ausfahrten von Schnellstraßen die Zielorte repräsentieren. Wenn der Fahrer selbst seine Werkstatt-Zielorte in die Karte einträgt, kann bei NichtVerfügbarkeit geprüft werden, welche der Werkstätten noch erreichbar ist. Ansonsten können dem Fahrer verfügbare alternative Werkstätten, Parkplätze und Ausfahrten angezeigt werden, die in den elektronischen Karten gespeichert sind.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Fahrer des Fahrzeugs in Reaktion auf eine erkannte NichtVerfügbarkeit wenigstens eines Antriebsmodus zusätzlich unterstützt wird, insbesondere durch Anweisungen bzgl. der Fahrdynamik und/oder der Wahl der Fahrstrecke, damit die erreichbaren Zielorte noch zuverlässig mit der, für den wenigstens einen verbleibenden Antriebsmodus verfügbaren restlichen Energie, erreicht werden können. Bei Ausfall eines Antriebsmodus kann es zur Erreichung der Zielorte notwendig sein, das Fahrzeug mit möglichst wenig Energieverbrauch zu betreiben. Hierzu kann eine Steuerelektronik die Fahrdynamik des Fahrzeuges erfassen, den Fahrer darüber informieren und oder zu einer idealeren Fahrweise anleiten. Dies kann z.B. so geschehen, dass dem Fahrer mitgeteilt wird, dass Fahrpedal stärker oder weniger stark zu drücken, um starke Beschleunigungen mit entsprechend hohem Energieverbrauch zu vermeiden. Eine andere Möglichkeit ist z.B. eine Anzeige, die darauf hinweist, dass ein

Gangwechsel möglich ist, mit dem der durchschnittliche Energieverbrauch reduziert werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare

Zielorte kontinuierlich wiederholt und neu berechnet wird, so dass ein Fahrer des Fahrzeugs stets aktuell informiert ist. Initial kann das erfindungsgemäße Verfahren nach Erkennung der NichtVerfügbarkeit eines Antriebaggregates durchgeführt werden. Da sich die Situation, in der sich das Fahrzeug befindet, unentwegt ändert, ändern sich auch die errechnete noch zurücklegbaren

Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft das Verfahren regelmäßig zu wiederholen. Durch Wiederholung der Verfahrensschritte wird ein iterativer Regelkreis geschaffen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 eine Vorrichtung zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte bei Fahrzeugen mit wenigstens zwei

Antriebsmodi.

Figur 2 ein Verfahren zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte bei Fahrzeugen mit wenigstens zwei

Antriebsmodi.

Ausführungsformen der Erfindung:

In der Figur 1 ist eine Vorrichtung zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte bei Fahrzeugen mit wenigstens zwei Antriebsmodi gezeigt. An den Antriebsstrang (106) sind zwei

Antriebsmaschinen, eine Verbrennungskraftmaschine (102) mit einem Kraftstofftank (103) und eine elektrische Maschine (104) mit einem Batteriespeicher (105), angeflanscht. Je eine Antriebsmaschine zusammen mit ihren jeweiligen Energiespeichern repräsentieren je einen Antriebsmodus. Ein

Steuergerät (101) überwacht die beiden Antriebsmodi auf ihre Verfügbarkeit und den Füllstand bzw. Ladezustand der dazugehörenden Energiespeicher. Die Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte wird ebenfalls von dem Steuergerät (101) ausgeführt.

In der Figur 2 ist ein Verfahren zur Ermittlung der noch zurücklegbaren Wegstrecke und/oder noch erreichbare Zielorte bei Fahrzeugen mit wenigstens zwei Antriebsmodi gezeigt. Im ersten Verfahrensschritt (201) wird erkannt, dass ein Antriebsmodus nicht mehr verfügbar ist. Dies kann daran liegen, dass die Ankupplung an den Antriebsstrang nicht möglich ist, dass ein Antriebsaggregat ausgefallen ist, dass der Kraftstoff für einen Antriebsmodus nicht mehr zur Verfügung steht oder dass ein anderer Zustand eingetreten ist, der die Nutzung eines Antriebsmodus unmöglich macht. Im zweiten Verfahrensschritt (202) wird erfasst, welche Menge an Energie noch vorhanden ist, mit der der mindestens eine verfügbare Antriebsmodus genutzt werden kann. Hierfür sind entsprechende

Sensoren für den je nach Energieform unterschiedlich ausgestalteten Energiespeicher vorgesehen, z.B. Füllstandssensoren für Kraftstoffbehälter, Einrichtungen zum Messen von Strom und Spannung und Impedanzen bei elektrischen Energiespeichern oder Drehzahlmessern bei Schwungmassenspeichern. Im dritten Verfahrenschritt (203) werden die noch zurücklegbare Wegstrecke und/oder die noch erreichbaren Zielorte mit dem noch verbleibenden wenigstens einen Antriebsmodus ermittelt. Diese Ermittlung berücksichtigt, dass ein Antriebsmodus ausgefallen ist. Relevant ist somit nur noch die zurücklegbare Strecke, die mit dem/den verbleibenden Antriebsmodus/- modi zurückgelegt werden kann. Entsprechend reduzieren sich auch die zu erreichenden Zielorte auf diejenigen, die mit dem/den verbleibenden Antriebsmodus/-modi erreicht werden können. Wie oben erwähnt, ist die Güte der ermittelten zurücklegbaren Wegstrecke und oder Zielorte entscheidend davon abhängig, welche und wie viele zusätzlichen Informationen für die Berechnung verwendet werden.

Die genannten Schritte können zyklisch wiederholt und abgearbeitet werden.