Hybridelektrokraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines eine elektrische Antriebseinheit und eine verbrennungsmotorische Antriebseinheit aufweisenden

Hybridelektrokraftfahrzeugs auf einer Fahrstrecke. Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuereinrichtung sowie ein Hybridelektrokraftfahrzeug.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf parallele Hybridantriebe bzw. hybride

Antriebsstränge für Hybridelektrokraftfahrzeuge, kurz Hybridfahrzeuge. Solche

Hybridfahrzeuge weisen eine elektrische Antriebseinheit mit einem elektrischen

Energiespeicher und einer elektrischen Maschine bzw. einem Elektromotor sowie eine verbrennungsmotorische Antriebseinheit mit einem kraftstoffbetriebenen

Verbrennungsmotor auf. Durch einen solchen hybriden Antriebsstrang besteht die Möglichkeit, einen Kraftstoffverbrauch des Hybridfahrzeugs durch den gezielten Einsatz der durch den Energiespeicher bereitgestellten elektrischen Energie zu senken. Zu diesem Zweck kann das Hybridfahrzeug in einem hybriden Fahrmodus betrieben werden und ein Lastpunkt des Hybridfahrzeugs, also die Verteilung der vom Hybridfahrzeug angeforderten Leistung auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor, eingestellt werden. So kann ein kraftstoffoptimaler Betrieb des Hybridfahrzeugs gewährleistet werden. Des Weiteren ist es, je nach Antriebsarchitektur des hybriden Antriebsstranges, möglich, den Verbrennungsmotor gezielt abzuschalten und mittels des von dem

Energiespeicher versorgten Elektromotors einen rein elektrischen Fahrmodus bereitzustellen. So kann eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden.

Dabei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Lastpunkte in den hybriden Fahrmodi sowie die rein elektrischen Fahrmodi auf einer Fahrroute bzw. Fahrstrecke mittels unterschiedlicher Betriebsstrategien, nämlich einer regel- und kennfeldbasierten Betriebsstrategie oder einer optimierungsbasierten Betriebsstrategie, zu bestimmen. Zur regel- und kennfeldbasierten Betriebsstrategie ist die DE 10 2016 206 727 A1 bekannt, welche einen vorausschauenden Betrieb eines Hybridfahrzeugs auf einer Fahrroute offenbart. Dabei wird die Fahrroute, auf Basis von digitaler Karteninformation, in eine Sequenz von Segmenten unterteilt und eine Sequenz von Fahrmodi für die

entsprechende Sequenz von Segmenten ermittelt. Die Fahrmodi unterscheiden sich dabei in Bezug auf den Verbrauch an elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher des Fahrzeugs. Ein Fahrmodus definiert ein oder mehrere Kennlinien, die anzeigen, bei welcher Fahrgeschwindigkeit, bei welchem angeforderten

Antriebsmoment und/oder bei welchem Ladezustand ein verbrennungsmotorischer Antrieb, also ein Verbrennungsmotor, des Hybridfahrzeugs aktiviert wird. Durch die ein oder mehreren Kennlinien kann somit die Verteilung zwischen der

verbrennungsmotorischen Antriebseinheit und der elektrischen Antriebseinheit definiert werden.

Diese Kennlinien werden in der Regel vorab auf Basis bestimmter, repräsentativer Fahrzyklen optimiert, definiert und appliziert. Somit weisen sie für die jeweils betrachteten Fahrsituationen ein optimales Verhalten auf. Kundenzyklen weichen jedoch von diesen vorab betrachteten Fahrzyklen ab, wodurch die vorab definierten Kennfelder nicht mehr zu einem optimalen Verhalten führen können. Somit wird das volle Potential von Plug-In- Hybridfahrzeugen nicht vollständig ausgenutzt.

Optimierungsbasierte Betriebsstrategien hingegen basieren auf mathematischen Optimierungsmethoden und garantieren somit einen kraftstoffoptimalen Betrieb des Hybridfahrzeugs. Der Nachteil solcher Betriebsstrategien liegt jedoch darin, dass durch die Optimierungsmethode keinerlei Rücksicht auf ein vom Kunden gewünschtes

Fahrverhalten bzw. auf einen vom Kunden gewünschten Fahrkomfort gelegt werden kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Strategie zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Steuereinrichtung sowie ein Hybridelektrokraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren. Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines eine elektrische

Antriebseinheit und eine verbrennungsmotorische Antriebseinheit aufweisenden

Hybridelektrokraftfahrzeugs auf einer Fahrstrecke. Dazu wird die Fahrstrecke in

Streckensegmente unterteilt und die Streckensegmente werden regelbasiert als elektrisch zu befahrende, erste Streckensegmente oder hybrid befahrbare, zweite

Streckensegmente klassifiziert. Für die ersten Streckensegmente wird eine erforderliche, von einem elektrischen Energiespeicher der elektrischen Antriebseinheit bereitzustellende elektrische Energie vorhergesagt und für die zweiten Streckensegmente wird eine Restenergie in Abhängigkeit von der für die ersten Streckensegmente erforderlichen elektrischen Energie bestimmt. Außerdem wird die elektrische Energie auf die zweiten Streckensegmente unter Minimierung eines Kraftstoffverbrauchs eines

Verbrennungsmotors der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit in Abhängigkeit von der Restenergie des elektrischen Energiespeichers sowie in Abhängigkeit von einer Limitierung von Start-Stopp-Vorgänge des Verbrennungsmotors optimierungsbasiert bestimmt.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Steuereinrichtung für ein Hybridelektrofahrzeug, welche dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine vorteilhafte Ausführungsform davon durchzuführen. Darüber hinaus umfasst ein erfindungsgemäßes Hybridelektrokraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung.

Das Hybridelektrokraftfahrzeug, kurz Hybridfahrzeug, weist die elektrische Antriebseinheit mit dem elektrischen Energiespeicher und der elektrischen Maschine sowie die verbrennungsmotorische Antriebseinheit mit einem Kraftstofftank und dem

Verbrennungsmotor auf. Das Hybridfahrzeug ist insbesondere ein Plug-In- Hybridfahrzeug, sodass der elektrische Energiespeicher der elektrischen Antriebseinheit durch eine fahrzeugexterne Ladestation aufladbar ist. Das Hybridfahrzeug weist dabei einen parallelen Antriebsstrang und kann in einem rein elektrischen Fahrmodus betrieben werden, indem nur die elektrische Antriebseinheit auf eine Antriebsachse des

Antriebsstranges wirkt und Antriebsleistung für das Hybridfahrzeug bereitstellt. Dazu kann die verbrennungsmotorische Antriebseinheit von der Antriebsachse des Hybridfahrzeugs abgekoppelt werden. Der elektrische Energiespeicher ist hierfür insbesondere als eine Hochvoltbatterie bzw. Traktionsbatterie ausgebildet. Auch kann das Hybridfahrzeug in einem hybriden Fahrmodus betrieben werden, in dem alternativ oder zusätzlich zu der elektrischen Antriebseinheit die verbrennungsmotorische Antriebseinheit auf die

Antriebsachse wirkt und Antriebsleistung für das Hybridfahrzeug bereitstellt. Um zu bestimmen, wann der rein elektrische Fahrmodus und wann der hybride

Fahrmodus bereitgestellt wird, wird die von dem Hybridfahrzeug zu befahrende

Fahrstrecke zunächst in die Streckensegmente aufgeteilt bzw. unterteilt. Das Unterteilen der Fahrstrecke in die Streckensegmente wird vorzugsweise in Abhängigkeit von

Navigationsdaten eines Navigationssystems des Hybridelektrofahrzeugs durchgeführt.

Die Fahrstrecke kann beispielsweise aufgrund einer Zielorteingabe eines Fahrers des Hybridfahrzeugs in das Navigationssystem vorhergesagt werden. Jedes

Streckensegment weist dabei zumindest einen Streckenpunkt auf.

Für jedes Streckensegment wird dabei bestimmt, ob es elektrisch zu befahren ist, also ob ein elektrischer Fahrmodus obligatorisch ist, oder ob das Streckensegment auch hybrid befahren werden kann und somit der hybride Fahrmodus bereitgestellt werden kann. Diese Klassifizierung bzw. Einteilung der Streckensegmente in elektrisch zu befahrende und hybrid befahrbare Streckensegmente wird dabei regelbasiert durchgeführt.

Insbesondere wird zum regelbasierten Klassifizieren der Streckensegmente eine gesetzliche Vorgabe und/oder eine fahrerwunschspezifische Eingabe berücksichtig.

Beispielsweise können auf der Fahrstrecke aufgrund von gesetzlichen Vorgaben sogenannte E-Zonen liegen, also Bereiche, in welchen Kraftfahrzeuge nur rein elektrisch und damit emissionsfrei betrieben werden dürfen. Solche E-Zonen können beispielsweise in Innenstädten und/oder an stark befahrenen Verkehrspunkten liegen. Alternativ oder zusätzlich kann der Fahrer über die fahrerwunschspezifische Eingabe auch bestimmte Bereiche definieren, in welchen er einen rein elektrischen Fahrmodus seines

Hybridfahrzeugs wünscht. Solche Bereiche können beispielsweise Wohngebiete,

Innenstädte, etc. sein. Falls nun erkannt wird, dass ein bestimmtes Streckensegment in einer E-Zone und/oder in einem von dem Fahrer definierten Bereich liegt, so wird dieses Streckensegment als erstes, elektrisch zu befahrendes Streckensegment definiert bzw. klassifiziert.

Die übrigen Streckensegmente, welche nicht rein elektrisch befahren werden müssen, werden als zweite, hybrid befahrbare Streckensegmente definiert. In diesen zweiten Streckensegmenten kann die Antriebsleistung für das Hybridfahrzeug von der

elektrischen Antriebseinheit und/oder der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit bereitgestellt werden. Auf den hybrid befahrbaren Streckensegmenten kann also die Antriebsleistung beliebig auf die elektrische Antriebseinheit und die

verbrennungsmotorische Antriebseinheit aufgeteilt werden. Beispielsweise kann ein Anteil x der elektrischen Antriebseinheit an der Antriebsleistung zwischen x=0% und x=100% betragen, wobei ein Anteil y der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit an der Antriebsleistung in Abhängigkeit von dem Anteil x der elektrischen Antriebseinheit zu y=100%-x bestimmt wird. Das Aufteilen der Antriebsleistung auf die elektrische und die verbrennungsmotorische Antriebseinheit über die Streckensegmente entspricht dabei einer Lastpunktverschiebung.

Da der elektrische Energiespeicher des Hybridfahrzeugs in den ersten

Streckensegmenten aufgrund des rein elektrischen Fahrmodus entladen wird, ergibt sich, in Abhängigkeit von einem Anfangsladezustand des elektrischen Energiespeichers und von einer Anzahl sowie einer Zeitdauer der ersten Streckensegmente, eine elektrische Restenergie, welche für die hybrid befahrbaren zweiten Streckensegmenten zur

Verfügung steht. Die Restenergie ist ein Energiedelta bzw. eine Energiedifferenz zwischen einer mit dem Anfangsladezustand korrespondierenden Anfangsenergie und der für die ersten Streckensegmente notwendigen Energie. Diese elektrische Restenergie wird zumindest partiell auf die hybrid befahrbaren zweiten Streckensegmente verteilt. Es wird also für jedes Streckensegment ein Anteil der elektrischen Antriebseinheit an der Antriebsleitung bestimmt. Beispielsweise können in den zweiten Streckensegmenten weitere E-Fahrzeitpunkte, also rein elektrisch befahrbare Streckensegmente, bestimmt werden.

Die elektrische Energie, welche höchstens der zur Verfügung stehenden Restenergie entspricht, wird derart verteilt, dass einerseits der Kraftstoffverbrauch in jedem zweiten Streckensegment optimal, insbesondere minimal, ist und andererseits Start-Stopp- Vorgänge, insbesondere hochfrequente Start-Stopp-Vorgänge, des Verbrennungsmotors limitiert, insbesondere minimiert, werden. Durch das Bestimmen der

Lastpunktverschiebung kann für bestimmte zweite Streckensegmente eine rein elektrische Fahrentscheidung getroffen werden, während für andere zweite

Streckensegmente ein streckensegmentspezifischer Lastpunkt bestimmt wird, durch welchen die Antriebsleistung sowohl durch den Verbrennungsmotor als auch die elektrische Maschine bereitgestellt wird. Bei einem Start-Stopp-Vorgang des

Verbrennungsmotors wird dieser zugeschaltet und abgeschaltet. Der Verbrennungsmotor wird beispielsweise immer dann zugeschaltet, wenn der Betrieb des Hybridfahrzeugs von dem rein elektrischen Fahrmodus in den hybriden Fahrmodus übergeht oder wenn das Hybridfahrzeug aus dem Stillstand, beispielsweise an einer Ampel, losfährt, und beispielsweise abgeschaltet, wenn der Betrieb des Hybridfahrzeugs von dem hybriden Fahrmodus in den rein elektrischen Fahrmodus übergeht oder das Hybridfahrzeug zum Stillstand kommt. Beim Zuschalten des Verbrennungsmotors ist dabei sowohl elektrische Energie als auch Kraftstoff notwendig, bis der Verbrennungsmotor eine bestimmte, für das Zuschalten erforderliche Drehzahl erreicht hat. Daher kann es sein, dass es sich im Hinblick auf einen Energie- und Kraftstoffverbrauch nicht lohnt, einen Start-Stopp- Vorgang des Verbrennungsmotors durchzuführen. Außerdem werden Start-Stopp- Vorgänge des Verbrennungsmotors von dem Fahrer des Hybridfahrzeugs bemerkt und können, wenn sie häufig und kurz hintereinander bzw. hochfrequent auftreten, als unruhiges Motorverhalten wahrgenommen werden und sich negativ auf einen Komfort für den Fahrer auswirken.

Eine rein optimierungsbasierte Lastpunktverschiebung bzw. Verteilung der elektrischen Energie auf die zweiten Streckensegmente, also eine ausschließlich kraftstoffoptimale Betriebsstrategie, ohne Berücksichtigung der Start-Stopp-Vorgänge des

Verbrennungsmotors, könnte zur Folge haben, dass in den hybrid befahrbaren

Streckensegmenten Start-Stopp-Vorgänge häufig und/oder hochfrequent auftreten. Bei den hochfrequenten Start-Stopp-Vorgängen erfolgen Start-Vorgänge und Stopp- Vorgänge kurze Zeit hintereinander. Um zu verhindern, dass diese Häufigkeit und/oder Frequenz der Start-Stopp-Vorgänge sich sowohl auf den Energie- und

Kraftstoffverbrauch als auch auf den Komfort negativ auswirkt, werden die Start-Stopp- Vorgänge bei der Aufteilung der elektrischen Energie auf die zweiten Streckensegmente limitiert. Unter Limitierung der Start-Stopp-Vorgänge ist hier sowohl eine Reduzierung einer, insbesondere absoluten, Anzahl als auch einer Frequenz der Start-Stopp-Vorgänge zu verstehen.

Die Aufteilung der elektrischen Energie unter Minimierung des Kraftstoffverbrauchs entspricht dabei einer optimierungsbasierten Betriebsstrategie bzw. einer

Verbrauchsoptimierung, während das Klassifizieren der Streckensegmente einer regelbasierten Betriebsstrategie entspricht. Die Berücksichtigung der Start-Stopp- Vorgänge kann sowohl optimierungsbasiert als auch regelbasiert umgesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert also die optimierungsbasierte und die regelbasierte Betriebsstrategie bzw. integriert die regelbasierte Betriebsstrategie in die optimierungsbasierte Betriebsstrategie. Daher weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, dass sowohl der Kraftstoffverbrauch minimiert werden kann, als auch Nebenbedingungen in Form von den rein elektrischen Fahrmodi sowie den limitierten Start-Stopp-Vorgängen des Verbrennungsmotors berücksichtigt werden können. Durch die Nebenbedingungen kann also in der Verbrauchsoptimierung ein realitätsnahes Verhalten des Hybridfahrzeugs unter Berücksichtigung von Verbrauchs- und

Komfortanforderungen berücksichtigt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich somit für den Fahrer des Hybridfahrzeugs sowohl Verbrauchsvorteile als auch Komfortvorteile.

Dabei kann vorgesehen sein, dass zum Betreiben des Hybridelektrokraftfahrzeugs auf der Fahrstrecke eine optimale Steuerfunktion für die Antriebseinheiten des

Hybridelektrokraftfahrzeugs bestimmt wird und dazu über die Streckensegmente eine den Kraftstoffverbrauch minimierende Optimierungsaufgabe gelöst wird, wobei bei der Lösung der Optimierungsaufgabe auf bestimmten Streckensegmenten eine regelbasierte, die optimierungsbasierte Aufteilung der elektrischen Energie verhindernde

Freiheitsgradfixierung sowie eine Kostenfunktion für die Start-Stopp-Vorgänge

berücksichtigt werden. Die Optimierungsaufgabe wird dabei insbesondere global über alle Streckensegmente, beispielsweise mittels eines recheneffizienten und realzeitfähigen Optimierungsalgorithmus, gelöst, wobei mit der Lösung der Optimierungsaufgabe gleichzeitig die Klassifizierung der Streckensegmente und die Limitierung der Start-Stopp- Vorgänge erfolgt. Die Klassifizierung erfolgt dabei dadurch, dass regelbasiert bei denjenigen Streckensegmenten die Freiheitsgradfixierung vorgenommen wird, welche rein elektrisch zu befahren sind. In diesen Streckensegmenten wird also die

Lastpunktverschiebung unterbunden, die Bereitstellung der Antriebsleistung wird also vollständig der elektrischen Antriebseinheit zugewiesen. Die Limitierung der Start-Stopp- Vorgänge erfolgt dadurch, dass die Start-Stopp-Vorgänge mit Kosten belegt werden. Die Kosten werden mittels der Kostenfunktion bzw. Straffunktion berücksichtigt. Die

Kostenfunktion und die Freiheitsgradfixierungen dienen dabei als Eingangsgröße für den Optimierungsalgorithmus bzw. die Optimierungsaufgabe. Ausgangsgröße der

Optimierungsaufgabe ist eine kraftstoffoptimale Steuerung für die Antriebseinheiten, welche zusätzlich gesetzliche und/oder fahrerdefinierte E-Fahrzonen berücksichtigt sowie ein ruhiges Start-Stopp-Verhalten des Verbrennungsmotors gewährleistet.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird bei der optimierungsbasierten Bestimmung der Lastpunktverschiebung bzw. Aufteilung der elektrischen Energie zusätzlich zumindest eine die Fahrstrecke betreffende Bedingung, insbesondere eine

streckensegmentspezifische Fahrbahnbeschaffenheit und/oder eine

streckensegmentspezifische Fahrbahnsteigung und/oder eine

streckensegmentspezifische Geschwindigkeitsbegrenzung, berücksichtigt. Die zumindest eine die Fahrstrecke betreffende Bedingung wird dabei insbesondere vorausschauend bestimmt. Beispielsweise kann die zumindest eine Bedingung anhand von digitalen Karteninformationen bestimmt werden, welche für das Navigationssystem des

Hybridfahrzeugs hinterlegt sind. Es wird also eine Vorausschau über die Fahrstrecke erstellt, beispielsweise um diejenigen Streckensegmente herauszufinden, in welchen ein rein elektrischer Fahrmodus ineffizient wäre und einen ungewollt hohen Energieverbrauch zur Folge hätte. Dieser ungewollt hohe Energieverbrauch kann beispielsweise aus einer steilen Fahrbahnsteigung, z.B. bei einer Bergfahrt, in bestimmten Streckensegmenten resultieren. Für diese Streckensegmente kann dann, beispielsweise als weitere

Eingangsgröße für die Optimierungsaufgabe, der hybride Fahrmodus vorgegeben werden und bestimmt werden, dass die verbrennungsmotorische Antriebseinheit einen

Mindestanteil an der Antriebsleistung hat. Auch kann sein, dass die zumindest eine Bedingung während der Fahrt des Hybridfahrzeugs auf der Fahrstrecke bestimmt oder zur Aktualisierung erneut bestimmt wird. Beispielsweise kann die zumindest eine

Bedingung mittels Sensordaten einer fahrzeugseitigen Sensoreinrichtung während der Fahrt bestimmt werden und die optimale Steuerfunktion während der Fahrt angepasst werden.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass bei der optimierungsbasierten Aufteilung der elektrischen Energie zusätzlich zumindest eine Umgebungsbedingung, insbesondere eine Umgebungstemperatur und/oder eine Tageszeit und/oder das Wetter, berücksichtigt werden. Diese Umgebungsbedingungen haben insbesondere Einfluss auf einen

Energieverbrauch von Bordnetzkomponenten des Hybridfahrzeugs. Solche

Bordnetzkomponenten können beispielsweise eine Heizung, eine Klimaanlage,

Scheinwerfer, Scheibenwischer, etc. sein und aus dem elektrischen Energiespeicher der elektrischen Antriebseinheit mit Energie versorgt werden. Je nach Umgebungsbedingung können diese Bordnetzkomponenten teilweise aktiv sein und dadurch eine von zumindest einer Umgebungsbedingung abhängige Menge an Energie verbrauchen, welche von dem Energiespeicher vorgehalten werden muss. Die zumindest eine Umgebungsbedingung kann wiederum vorausschauend und/oder während der Fahrt bestimmt werden und als weitere Eingangsgröße für die Optimierungsaufgabe bereitgestellt werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird bei der optimierungsbasierten Aufteilung der elektrischen Energie zusätzlich ein physikalisches Modell der elektrischen Antriebseinheit und/oder ein physikalisches Modell der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit des Hybridelektrokraftfahrzeugs berücksichtigt. Durch diese

physikalischen Modelle können beispielsweise Verluste in der elektrischen und/oder verbrennungsmotorischen Antriebseinheit berücksichtigt werden. Auch können in diesen Modellen Auslegungsgrenzen für die Antriebskomponenten der elektrischen

Antriebseinheit und/oder der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit hinterlegt sein. So können beispielsweise Ladezustandsgrenzen des elektrischen Energiespeichers berücksichtigt werden. Die physikalischen Modelle können beispielsweise in Form von Kennfeldern für die Antriebskomponenten, also Verbrennungsmotor, Elektromotor, Energiespeicher, etc., hinterlegt werden. Beispielsweise kann ein solches Kennfeld die Verluste des Verbrennungsmotors drehzahlabhängig beschreiben. Diese Modelle bilden wiederum weitere regelbasierte Eingangsgrößen für die Bestimmung der Steuerfunktion. Die regelbasierte, kraftstoffoptimale Steuerung der Antriebseinheiten sorgt also in vorteilhafter Weise zusätzlich für einen schonenden Betrieb der Antriebskomponenten der Antriebseinheiten.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn bei der optimierungsbasierten Aufteilung der elektrischen Energie zusätzlich hochfrequente Schaltvorgänge für ein Getriebe des Hybridelektrokraftfahrzeugs limitiert werden. Die Schaltvorgänge können wiederum mit Kosten belegt werden, welche durch eine weitere Kostenfunktion beschrieben werden. Diese weitere Kostenfunktion kann eine weitere Eingangsgröße für den

Optimierungsalgorithmus ausbilden.

Auch kann vorgesehen sein, dass bei der optimierungsbasierten Aufteilung der elektrischen Energie zusätzlich ein vorbestimmter, geforderter Endladezustand des Energiespeichers am Ende der Fahrstrecke berücksichtigt wird. Die elektrische Energie, die zum Aufteilen auf die hybrid befahrbaren Streckensegmente zur Verfügung steht, ist also die Restenergie abzüglich der zum Aufrechterhalten des Endladezustands notwendigen elektrischen Energie. Die Restenergie kann also nur teilweise auf die hybrid befahrbaren Streckensegmente verteilt werden. Beispielsweise kann der von Null verschiedene Entladezustand dann gefordert werden, wenn am Ende der Fahrstrecke keine Lademöglichkeit für den elektrischen Energiespeicher zur Verfügung steht. Der geforderte Entladezustand kann beispielsweise als ein Wert bestimmt werden, durch welchen eine vorbestimmte Strecke noch rein elektrisch befahren werden kann. So kann gewährleistet werden, dass das Hybridfahrzeug bei einer erneuten Fahrt ausgehend von dem Ende der Fahrstrecke noch eine gesetzlich vorgeschriebene E-Zone befahren kann, bevor der Energiespeicher geladen werden muss. So ergeben sich weitere

Komfortvorteile für den Fahrer des Hybridfahrzeugs.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird bei der optimierungsbasierten Aufteilung der elektrischen Energie zusätzlich ein Fahrstil eines Fahrers des Hybridelektrokraftfahrzeugs berücksichtigt. Der Fahrstil des Fahrers kann ebenfalls in Kennfeldern hinterlegt sein und beispielsweise ein Beschleunigungsverhalten und ein Rekuperationsverhalten des Fahrers beschreiben. Bei starken Beschleunigungsvorgängen unterstützt die elektrische Maschine den Verbrennungsmotor und stellt somit eine Boost-Funktion bereit. Dadurch wird der Energiespeicher entladen. Beim Bremsen des Hybridfahrzeugs wird der

Energiespeicher durch Rekuperation geladen. Ein ständiges Beschleunigen und

Abbremsen des Hybridfahrzeugs führt zu einem hochfrequenten Laden und Entladen des Energiespeichers. Dies sorgt in Folge für eine schnellere Alterung des Energiespeichers und wirkt sich daher negativ auf eine Lebensdauer sowie eine elektrische Reichweite des Hybridfahrzeugs auf. Durch das Berücksichtigen des Fahrstils bzw. Fahrverhaltens des Fahrers bei der Lastpunktverschiebung kann somit ein besonders schonender Betrieb des Energiespeichers bereitgestellt werden. Das Fahrverhalten kann beispielsweise während Fahrten des Hybridfahrzeugs aufgezeichnet, abgespeichert und kontinuierlich aktualisiert werden.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung sowie für das erfindungsgemäße Hybridelektrokraftfahrzeug.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Hybridantriebseiner

Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Hybridelektrokraftahrzeugs; und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen

Bezugszeichen versehen. Fig.1 zeigt in schematischer Darstellung einen Hybridantrieb 1 für ein

Hybridelektrokraftfahrzeug. Der Hybridantrieb 1 weist einen parallelen Antriebsstrang mit einer elektrischen Antriebseinheit 2 und einer verbrennungsmotorischen Antriebseinheit 3 auf. Die verbrennungsmotorische Antriebseinheit 3 weist einen Verbrennungsmotor 4 und einen mit dem Verbrennungsmotor 4 gekoppelten Kraftstofftank 5 auf. Der

Verbrennungsmotor 4 ist über einer Kurbelwelle 6 mit einer Kupplung 7 gekoppelt. Die Kupplung 7 ist mit einem Getriebe 8 gekoppelt, welches über eine Antriebswelle 9 mit einer Antriebsachse 10 des Hybridfahrzeugs gekoppelt ist. Die Antriebsachse 10 ist dazu ausgelegt, das von dem Verbrennungsmotor 4 bereitgestellte Drehmoment auf Räder 11 des Hybridfahrzeugs zu übertragen.

Die elektrische Antriebseinheit 2 weist eine elektrische Maschine 12 auf, welche hier auf der Antriebswelle 9 angeordnet ist und über die Kupplung 7 von dem Verbrennungsmotor 4 separiert ist. Somit kann der Verbrennungsmotor 4 von der elektrischen Maschine 12 abgekoppelt werden. Die elektrische Maschine 12 kann bei angekoppeltem

Verbrennungsmotor 4 zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor 4 oder bei abgekoppelten Verbrennungsmotor 4 alternativ zu dem Verbrennungsmotor 4 ein Drehmoment bereitstellen, welches über die Kupplung 7, das Getriebe 8, die Antriebswelle 9 und die Antriebsachse 10 auf die Räder 11 übertragen wird. Die elektrische Maschine 12 wird von einem elektrischen Energiespeicher 13 der elektrischen Antriebseinheit 2 mit elektrischer Energie versorgt. Die elektrische Maschine 12 kann beispielsweise eine

Drehstrommaschine sein und über einen hier nicht gezeigten Wechselrichter mit dem elektrischen Energiespeicher 13 verbunden sein, welcher den von dem elektrischen Energiespeicher 13 bereitgestellten Gleichstrom in einen Drehstrom umwandelt. Der elektrische Energiespeicher 13 ist insbesondere als ein Hochvoltspeicher bzw. eine Hochvoltbatterie ausgebildet und weist somit eine Spannung von größer 60 V, insbesondere größer 100 V, auf. Der Hybridantrieb 1 weist außerdem eine

Steuereinrichtung 14 auf, welche dazu ausgelegt ist, die elektrische Antriebseinheit 2 und die verbrennungsmotorische Antriebseinheit 3 zum Betreiben des Hybridfahrzeugs auf einer Fahrstrecke anzusteuern. Dazu wird eine Steuerfunktion für die Antriebseinheiten 2, 3 bestimmt, durch welche das Hybridfahrzeug unter bestimmten Nebenbedingungen kraftstoffoptimal betrieben wird.

In Fig. 2 ist die Bestimmung der Steuerfunktion veranschaulicht. Im Zentrum, visualisiert durch den Kasten 15, steht ein recheneffizienter und realzeitfähiger

Optimierungsalgorithmus, welcher dazu ausgelegt ist, die Steuerfunktion für jedes Streckensegment der Fahrstrecke derart zu bestimmen, dass der Kraftstoffverbrauch minimal ist. Der Optimierungsalgorithmus wird zusätzlich mit Eingangsgrößen, visualisiert durch den Pfeil 16, gespeist, welche bei der Minimierung des Kraftstoffverbrauches berücksichtigt werden. Die Eingangsgrößen sind dabei unter anderem

Freiheitsgradfixierungen, durch welche bestimmte Streckensegmente als rein elektrisch zu befahrende Streckensegmente festgesetzt werden. Sobald das Hybridfahrzeug dieses rein elektrisch zu befahrende Streckensegment betritt, wird der Verbrennungsmotor 4 von der Steuereinrichtung 14 abgeschaltet und somit das Hybridfahrzeug rein elektrisch betrieben. Diese rein elektrisch zu befahrenden Streckensegmente sind beispielsweise aufgrund von gesetzlichen Vorschriften oder aufgrund von einer Definition seitens des Fahrers des Hybridfahrzeugs vorhanden.

Weitere Eingangsgrößen sind Kostenfunktionen, durch welche Start-Stopp-Vorgänge des Verbrennungsmotors 4 sowie Schaltvorgänge des Getriebes 8 mit Kosten belegt sind. Diese Kostenfunktionen resultieren bei der Minimierung des Kraftstoffverbrauches gleichzeitig in einer Limitierung von Start-Stopp-Vorgängen des Verbrennungsmotors 4 sowie Schaltvorgängen des Getriebes 8. Zusätzlich können als Eingangsgrößen physikalische Modelle, welche ein realitätsnahes Verhalten der elektrischen

Antriebseinheit 2 und der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit 3 beschreiben, berücksichtigt werden. Darüber hinaus können Umgebungsbedingungen sowie

Fahrbahnbedingungen auf der Fahrstrecke vorausschauen und/oder während der Fahrt des Hybridfahrzeugs bestimmt und als Eingangsgrößen berücksichtigt werden. Auch ein Fahrverhalten, welches sich auf Lade- und Entladevorgänge des Energiespeichers 13 auswirken können dem Optimierungsalgorithmus als Eingangsgröße bereitgestellt werden. Ergebnis des Optimierungsalgorithmus, visualisiert durch den Pfeil 17, ist ein kraftstoffoptimaler Betrieb des Hybridfahrzeugs, welcher unter anderem obligatorische, rein elektrischen Fahrten in bestimmten Streckensegmente sowie ein ruhiges, komfortables Start-Stopp-Verhalten des Verbrennungsmotors 4 gewährleistet.

Bezugszeichenliste

Hybridantrieb

Elektrische Antriebseinheit

Verbrennungsmotorische Antriebseinheit

Verbrennungsmotor

Kraftstofftank

Kurbelwelle

Kupplung

Getriebe

Antriebswelle

Antriebsachse

Räder

elektrische Maschine

elektrischer Energiespeicher

Steuereinrichtung

Kasten

Pfeil

Pfeil