DE102007053279A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges in Abhängigkeit erfasster Daten. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass in Abhängigkeit der mittels Sensoren erfassten aktuellen Umgebung des Fahrzeuges die Konzentration bestimmter Bestandteile der Luft und/oder die Geräuschemissionen bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren beziehungsweise einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges.
  • Es sind Fahrzeuge bekannt, die über zwei unabhängige Antriebssysteme, z. B. einen verbrennungsmotorischen und einen elektromotorischen Antrieb, verfügen. Diese, im allgemeinen auch Hybridfahrzeug bezeichneten, Fahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie in mehreren Betriebsarten angetrieben werden können. Beispielsweise kann nur einer der beiden Antriebe eingesetzt werden, aber auch der gleichzeitige Betrieb beider Antrriebe ist möglich. Mittels geschickter Auswahl der Betriebsarten und dem entsprechenden Einsatz der beiden Antriebssysteme wird versucht, einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch zu erzielen.
  • Aus der DE 101 28 758 ist ein Hybridfahrzeug bekannt, bei dem Mittel zum Erfassen eines Fahrstreckenprofils vorgesehen sind. Anhand des bekannten Streckenprofils, welches insbesondere Höheninformationen bzgl. der zurückzulegenden Strecke enthält, werden von einer Betriebssteuerung die Antriebssysteme hinsichtlich Verbrauch und Leistungsausnutzung angesteuert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren beziehungsweise einer Vorrichtung zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges.
  • Wie bereits erwähnt, kann durch den gezielten Einsatz der einen oder anderen Betriebsart der Gesamtverbrauch des Fahrzeugs reduziert werden. Ebenso kann aber auch durch die Wahl einer Betriebart die momentane Emmission von Schadstoffen, insbesondere verbrennungsmotorische Abgase, und/oder Geräuschemissionen beeinflusst werden. Beispielsweise ist die momentane Emmission von Schadstoffen beim alleinigen Antreiben des Fahrzeuges mit dem Verbrennungsmotor höher als wenn das vom Fahrer angeforderte Drehmoment entweder teilweise oder vollständig vom elektromotorischen Antriebssystem abgegeben wird. Ebenso sind im allgemeinen die Geräuschemissionen eines elektromotorischen Antriebes geringer, als die eines verbrennungsmotorischen Antriebes.
  • Der Kern der Erfindung besteht aus der Ausnutzung des Effektes, dass die Emissionen, insbesondere Schadstoffe des verbrennungsmotorischen Antriebes und/oder Geräuschemissionen, des Fahrzeuges durch Ansteuerung eines Antriebssystems akut beeinflusst, insbesondere reduziert, werden können. Erfindungsgemäß geschieht dies in Abhängigkeit der mittels Sensoren erfassten aktuellen Umgebung des Fahrzeuges. Vorteilhafterweise sollte dies dann geschehen, wenn der aktuelle Ladezustand der Batterie die Umschaltung erlaubt. Hierzu sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechende Mittel, insbesondere mindestens ein Luftqualitätssensor, eine Videokamera und/oder ein Kommunikationssystem, vorgesehen. Auch andere Sensoren, z. B. Umfeldsensorik, und Systeme, z. B. Fahrerassistenzsysteme oder Navigationssysteme, können zur Erfassung von Daten, die die aktuelle Fahrzeugumgebung repräsentieren, verwendet werden. Vorteil dieser Ansteuerung ist die akute Anpassung des Emissionsverhaltens des Fahrzeuges in Abhängigkeit von der aktuellen Umgebung des Fahrzeuges.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass nach dem Erfassen von Daten, die die die Fahrzeug umgebende Umwelt repräsentieren, eine sinnvolle akute Anpassung des Emissionsverhaltens des Fahrzeuges erfolgt. So besteht z. B. die Möglichkeit, das Fahrzeug in emissionssensiblen Umgebungen im wesentlichen elektromotorisch und damit schadstofffrei und geräuscharm zu betreiben.
  • Es gibt Umgebungen, für die bestimmte Vorschriften bzgl. der Konzentration von Bestandteilen, insbesondere Emissionsvorschriften, in der Luft vorliegen. Z. B. werden in Deutschland an vielen Orten die Ozonwerte gemessen. Werden bestimmte Grenzwerte überschritten dürfen an diesen Orten nur noch Kraftfahrzeuge bewegt werden, die über wirksame Abgasnachbehandlungsysteme zur Reduzierung der Abgase verfügen. Solche Umgebungen, für die bestimmte Vorschriften bzgl. der Konzentration von bestimmten Bestandteilen in der Luft vorliegen, werden im folgenden als emissionssensibel bezeichnet.
  • Die Erfindung hat folgenden technischen Hintergrund: Zur automatischen Erfassung der unmittelbaren Umgebung werden Sensoren verwendet. Es können beliebige einzelne aber auch mehrere unterschiedliche Sensoren verwendet werden, die dazu dienen, die Umgebung zu repräsentieren. Dabei können Signale einzelner Sensoren, aber auch die Kombination der Signale mehrerer Sensoren ausgewertet werden. Erfindungsgemäß werden vorteilhafterweise mindestens ein Luftqualitätssensor, mindestens eine Videokamera und/oder mindestens ein Kommunikationssystem verwendet. Mittels des Luftqualitätssensors können die aktuellen Luftbestandteile, mittels der Videokamera kann die Umgebung visuell erfasst werden und mittels des Kommunikationssystems können Daten, die die Umgebung repräsentieren, von anderen Sendern empfangen werden oder auch mit anderen Empfängerrn ausgetauscht werden. Ergibt die Auswertung der empfangenen Daten einen Hinweis darauf, dass die Reduktion von Emissionen sinnvoll oder vorgeschrieben ist, werden die Antriebssysteme mittels der Vorrichtung so angesteuert, dass die Emissionen entsprechend reduziert oder eliminiert werden. Werden mittels eines solchen Sensors Daten erfasst, die auf eine emissionssensible Umgebung hinweisen, so kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Emission bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen möglich.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Fahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug, mit mindestens einem elektromotorisch betriebenen Antriebssystem ausgestattet. In diesem Fall kann bei rein elektromotorischen Antrieb das Fahrzeug akut im wesentlichen schadstofffrei und/oder geräuscharm betrieben werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Luftqualitätssensor vorgesehen, der die Konzentrationen von Bestandteilen der Luft, insbesondere umweltbelastender und/oder gesundheitsschädlicher Bestandteile, erfasst. Wird mittels eines solchen Sensors eine bestimmte Konzentration eines Bestandteiles in der umgebenden Luft gemessen, so kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Konzentration des Bestandteiles bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden. Als besonders relevante Bestandteile werden insbesondere die O2-Konzentration, die CO2-Konzentration, die Rußpartikelkonzentration, die Feinstaubkonzentration und/oder die NOx-Konzentration betrachtet. In unterschiedlichen Ländern können unterschiedliche Gesetzgebungen und damit verbundene Grenzwerte vorgegeben sein. Gemäß dieser Ausführungsform kann mittels des Verfahrens ein Über- oder Unterschreiten vermieden werden. Neben den genannten Vorschriften können lokal auch andere Gründe (insbesondere Luftkurort und/oder Tierpark und/oder teilweise geschlossene Räume) für die Einhaltung gewisser Konzentrationen bestimmter Bestandteile in der Luft vorliegen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Videokamera vorgesehen, die die Umgebung des Fahrzeuges visuell erfasst und mittels einer Mustererkennung und einer Klassifikation von Streckenabschnitten Gegenstände im Straßenverkehr, insbesondere Verkehrszeichen und/oder Bauformen wie Gebäude und/oder Garagen erfasst. Vorzugsweise wird hierfür die Videokamera eines Fahrerassistenzsystems benutzt. Werden mittels eines solchen Sensors Daten erfasst, die auf eine emissionssensible Umgebung hinweisen, so kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Konzentration des Bestandteiles bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden. Emissionssensible Umgebungen können auf unterschiedliche Art und Weise mittels einer Videokamera erfasst werden. Vorzugsweise können mittels der Videokamera Verkehrszeichen, insbesondere Schilder, Ampeln, Schranken, Baken, und/oder Poller, erfasst werden. Diese können direkt oder indirekt Informationen bzgl. zulässiger Konzentrationen von Bestandteilen der Luft, bzw. des Abgases des Fahrzeugs tragen. Vorzugsweise sind auch Vorgaben bzgl. der erlaubten Betriebsart, insbesondere rein elektromotorischer Antrieb, möglich. Visuell können auch andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Personengruppen, und/oder Gegenstände und/oder Infrastruktur, z. B. Gebäude, insbesondere teilweise geschlossene Räume, insbesonder mit Wänden und Decken, wie Garagen, Parkhäuser und/oder Tunnels, erkannt werden, die emissionssensible Umgebungen repräsentieren können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Kommunikationssystem vorgesehen, mit dem von außerhalb des Fahrzeug befindlichen, insbesondere terrestrischen, Sendern Informationen erfasst und/oder ausgetauscht werden, die von anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere Fahrzeugen, und/oder von der umgebenden Infrastruktur, insbesondere Verkehrsleitsysteme, übermittelt werden. Werden mittels eines solchen Sensors Daten erfasst, die auf eine emissionssensible Umgebung hinweisen, so kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Konzentration des Bestandteiles bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden. Emissionssensible Umgebungen können auf unterschiedliche Art und Weise mittels eines Kommunikationssystems erfasst werden. Vorzugsweise können mittels des Kommunikationssystems Informationen von Daten aussendenden Verkehrszeichen, Infrastruktur, Verkehrsteilnehmer und/oder andere Fahrzeuge erfasst werden. Diese können direkt oder indirekt Informationen bzgl. zulässiger Konzentrationen von Bestandteilen der Luft, bzw. des Abgases des Fahrzeugs tragen. Vorzugsweise sind auch Vorgaben bzgl. der erlaubten Betriebsart, insbesondere rein elektromotorischer Antrieb, möglich.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus den erfassten Daten Sondersituationen abgeleitet werden, die repräsentieren, dass sich das Fahrzeug innerhalb, insbesondere teilweise, geschlossener Räume, Lärmschutzzonen, verkehrsberuhigte Zonen, landschaftliche Schutzgebiete, Innenstadtbereiche, Streckenabschnitte mit Luftreinhaltegesetzen und/oder emmissionssensiblen Umgebungen befindet. Dies kann durch Auswertung einzelner Sensoren geschehen, aber auch durch Kombination mehrerer Sensorsignale.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus den erfassten Daten Sondersituationen abgeleitet werden, in denen das mindestens eine, insbesondere im wesentlichen schadstofffreie, Antriebssystem bevorzugt gegenüber dem mindestens einen anderen Antriebssystem eingesetzt wird. So kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Konzentration bestimmter Bestandteile der Luft und/oder die Geräuschemissionen bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus den erfassten Daten Sondersituationen abgeleitet werden, in denen das mindestens eine, insbesondere im wesentlichen schadstofffreie, Antriebssystem allein eingesetzt und das mindestens eine andere Antriebssystem abgeschaltet wird. So kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Konzentration bestimmter Bestandteile der Luft und/oder die Geräuschemissionen bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansteuerung in Abhängigkeit der aktuellen Tages- und/oder Jahreszeit erfolgt. So kann mittels der Ansteuerung mindestens eines der beiden Antriebssysteme die Konzentration bestimmter Bestandteile der Luft und/oder die Geräuschemissionen bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden.
  • Vorzugsweise lässt sich so tageszeitabhängig in einzelnen Streckenabschnitten eine Geräuschreduzierung erreichen, z. B.: "nächtlicher Flüsterbetrieb".
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erfassung der Daten kontinuierlich wiederholt und ausgewertet wird, so dass die Ansteuerung der Antriebssysteme stets aktuell erfolgt. Da sich die Umgebung, in der sich das Fahrzeug befindet, unentwegt ändert, ändern sich auch die erfassten Daten, die die sich ändernde Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren. 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
  • 1 eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges in Abhängigkeit erfasster Daten.
  • 2 ein Verfahren zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen eines Fahrzeuges in Abhängigkeit erfasster Daten.
  • Ausführungsformen der Erfindung:
  • In der 1 ist eine Vorrichtung 101 zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen 102, 103 eines Fahrzeuges in Abhängigkeit erfasster Daten gezeigt. Die Daten, die vorzugsweise mittels einem Lufgütesensors 104, einer Videokamera 105 und/oder einem Kommunikationssystem 106 erfasst werden, werden von der Vorrichtung 101 ausgewertet. Die Vorrichtung 101 steuert wiederum die Antriebssysteme 102, 103 des Antriebsstrangs an. Vorzugsweise setzt sich der Antriebsstrang aus zwei Antriebssystemen, einem Schadstoffe und Geräusch emittierenden Verbrennungsmotor 102 und einer im wesentlichen emissionsfrei zu betreibenden elektrischen Maschine 103, einem Getriebe 107 und einer Antriebsachse 108 zusammen.
  • In der 2 ist ein Verfahren 209 zur Ansteuerung eines von mindestens zwei Antriebssystemen 102, 103 eines Fahrzeuges in Abhängigkeit erfasster Daten gezeigt. Vorzugsweise beginnt das Verfahren mit Schritt 207. Anschließend werden in Schritt 201 die von den Sensoren, insbesondere mittels eines Lufgütesensors 204, einer Videokamera 205 und/oder einem Kommunikationsmodule, erfassten Daten ausgewertet. Ergibt die Auswertung, dass sich das Fahrzeug in einer Sondersituation oder in einem emissionssensiblen Bereich befindet, werden die vorhandenen Antriebssysteme in Schritt 203 so angesteuert, dass die Konzentration bestimmter Bestandteile der Luft und/oder die Geräuschemissionen bedarfsgerecht akut erhöht oder verringert werden. Ergibt die Auswertung der Daten, dass sich das Fahrzeug außerhalb emissionssensibler Umgebungen oder Sondersituationen befindet, wird in Schritt 202 die normale Ansteuerung der Antriebssysteme vorgenommen. Vorzugsweise werden als normale Ansteuerung beliebige Betriebsstrategien verstanden, die nicht die erfindungsgemäße lokale und akute Anpassung des Emissionsverhaltens des Fahrzeuges als prioritäre Regelgröße haben. Diese Betriebsstrategien können beispielsweise einen optimierten Kraftstoffverbrauch oder eine Beeinflussung des aktuellen Ladezustands einer Batterie als prioritäre Regelgröße haben. Der anschließende Schritt 208 beendet das Verfahren. Vorzugsweise werden die oben genannten Schritte zyklisch wiederholt und abgearbeitet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10128758 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren (209) zur Ansteuerung mindestens eines von mindestens zwei Antriebssystemen (102, 103) eines Fahrzeuges, insbesondere Hybridfahrzeuges, in Abhängigkeit von Daten, die • mittels eines Luftqualitätssensors (204) und/oder • mittels einer Videokamera (205) und/oder • mittels eines Kommunikationsystems (206) von einem außerhalb des Fahrzeug befindlichen, insbesondere terrestrischen, Senders erfasst werden und die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der mindestens zwei Antriebssysteme im wesentlichen lokal schadstofffrei und/oder geräuscharm, insbesondere elektromotorisch, betrieben werden kann.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftqualitätssensor Konzentrationen von Bestandteilen der Luft, insbesondere gesundheitsschädlichen Bestandteile, erfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Videokamera visuell die Umgebung des Fahrzeuges erfasst und mittels einer Mustererkennung Gegenstände im Straßenverkehr, insbesondere Verkehrszeichen und/oder Gebäude und/oder Garagen erfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kommunikationsystems von einem außerhalb des Fahrzeug befindlichen, insbesondere terrestrischen, Senders, Informationen von anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere Fahrzeugen, und/oder von der umgebenden Infrastruktur, insbesondere Verkehrsleitsysteme, erfasst werden.
  6. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Daten Sondersituationen abgeleitet werden, die repräsentieren, dass sich das Fahrzeug innerhalb, insbesondere teilweise, geschlossener Räume, Lärmschutzzonen, verkehrsberuhigte Zonen, landschaftliche Schutzgebiete, Innenstadtbereiche und/oder Streckenabschnitte mit Luftqualitätsgrenzwerten befindet.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Daten Sondersituationen abgeleitet werden, in denen das mindestens eine, insbesondere im wesentlichenemissionsfreie, Antriebssystem bevorzugt gegenüber dem mindestens einen anderen Antriebssystem eingesetzt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten Daten Sondersituationen abgeleitet werden, in denen das mindestens eine, insbesondere im wesentlichen emissionsfreie, Antriebssystem allein eingesetzt und das mindestens eine andere Antriebssystem abgeschaltet wird.
  9. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des mindestens einen von mindestens zwei Antriebssystemen in Abhängigkeit der aktuellen Tages- und/oder Jahreszeit erfolgt.
  10. Vorrichtung (101) zur Ansteuerung mindestens eines von mindestens zwei Antriebssystemen (102, 103) eines Fahrzeuges, insbesondere Hybridfahrzeuges, in Abhängigkeit von Daten, die • mittels eines Luftqualitätssensors (104) und/oder • mittels einer Videokamera (105) und/oder • mittels eines Kommunikationsystems (106) von einem außerhalb des Fahrzeug befindlichen, insbesondere terrestrischen, Senders erfasst werden und die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs repräsentieren.
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