DE102011113714A1

DE102011113714A1 - Steuerungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen

Info

Publication number: DE102011113714A1
Application number: DE102011113714A
Authority: DE
Inventors: Hans-Christian Winter; Hans-Dieter Chemnitz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-09-17
Filing date: 2011-09-17
Publication date: 2013-03-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Steuerungssystem und ein Verfahren zum orts- und restriktionsabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen (15, 16) bereit. Das Steuerungssystem umfasst jeweils zumindest eine Bestimmungseinheit (10, 12, 13) für Informationen über eine aktuelle Position des Fahrzeugs, ortsabhängige Restriktionen in Bezug auf die Antriebsmechanismen, den in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus (15, 16), sowie ein Routenplanermodul (11) und eine Berechnungs- und Steuereinheit (14), die mit dem Routenplanermodul (11) und mit den Bestimmungseinheiten (10, 12, 13) gekoppelt ist und die konfiguriert ist, die Informationen zu der aktuellen Fahrzeugposition, den ortsabhängigen Restriktionen und dem in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus (15, 16) zu verarbeiten, die ortsabhängigen Restriktionen entlang einer von dem Routenplanermodul (11) zu einem vorbestimmten Ziel berechnete Route festzustellen, das restriktionsabhängige Aktivieren der Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route zu berechnen, und die Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route restriktionsabhängig anzusteuern. Ferner umfasst das System eine mit der Berechnungs- und Steuereinheit (14) gekoppelte Erfassungseinheit (17) zur streckenbezogenen Erfassung von Informationen über die betriebenen Antriebsmechanismen (15, 16) und/oder über Emissionsmengen unterschiedliche Emissionsstoffe der betriebenen Antriebsmechanismen (15, 16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem und Verfahren zum orts- und restriktionsabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen.
Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebsmechanismen weisen neben einem Verbrennungsmotor zumindest einen emissionsfrei betreibbaren Antriebsmechanismus auf. Dazu gehören elektromotorische Antriebsmechanismen, die ihre Antriebsenergie aus Batterien/Akkumulatoren oder einer Brennstoffzelle, insbesondere mit Wasserstoff als Energieträger beziehen. Die Vollhybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge mit Range Extender optimieren ihre Antriebsmodi in der Regel in Abhängigkeit der Fahrsituation. Dabei können die Fahrzeuge einen Betriebsmodus quasi vorschreiben, solange noch entsprechende Energiereserven vorhanden sind. Ferner ist eine manuelle Einflussnahme des Fahrers bekannt, in den Betriebsmodus des Fahrzeugs einzugreifen etwa um bei Bergauffahrten den Verbrennungsmotor anstelle des Elektromotors zu nutzen.
Um die Belastungssituation mit Schadstoffen und Feinstaub in Städten zu verbessern, bestehen in besonders gefährdeten Gebieten durch den Gesetzgeber eingerichtete Umweltzonen, deren Befahren durch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor nur eingeschränkt, d. h. in Abhängigkeit deren Emissionswerte gestattet ist.
So ist voraussehbar, dass durch den Gesetzgeber zukünftig weitere Zonen ausgewiesen werden, oder die Grenzwerte in bestehenden Zonen verschärft werden, in denen der Schadstoffausstoß durch Verbrennungsmotoren weiter gesenkt werden soll. Denkbar ist somit eine weitere Einschränkung der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor in diesen Zonen bis hin zum Verbot der Nutzung von Verbrennungsmotoren bis auf Ausnahmefälle.
Die EP 1 842 757 B1 bezieht sich nun darauf, die Route eines Hybridfahrzeugs zu einem Ziel hinsichtlich der Antriebsmechanismen unter Berücksichtigung solcher Zonen, in denen Beschränkungen vorliegen, zu optimieren. Es wird ein Verfahren und System zum Steuern des Hybridfahrzeugs beschrieben, das das Bestimmen der gegenwärtigen Position des Fahrzeugs und das Bestimmen von Antriebsmechanismusbeschränkungen oder Antriebsmechanismuspräferenzen für bestimmte geographische Regionen umfasst. Wird bei Überprüfung festgestellt, dass solche Präferenzen oder Beschränkungen für die gegenwärtige Fahrzeugposition bestehen, wird der Antriebsmechanismusstatus des Fahrzeugs bestimmt und überprüft, ob dieser Antriebsmechanismusstatus mit den bestimmten Beschränkungen oder Präferenzen übereinstimmt. Dabei wird eine Route aus der geographischen Region mit einer festgestellten Antriebsmechanismusbeschränkung heraus berechnet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nutzung der verschiedenen Antriebsmodi eines Hybridfahrzeugs weiter zu optimieren, und ein Steuerungssystem bereitzustellen, das nicht nur das optimierte Betreiben dieser beiden Antriebsmechanismen entlang einer Route zu einem vorbestimmten Ziel ermöglicht, sondern auch weitere Möglichkeiten zum Befahren von Zonen mit Restriktionen hinsichtlich des Antriebsmechanismus' schafft.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Eine erste Ausführungsform des Steuerungssystems zum orts- und restriktiansabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen weist eine Bestimmungseinheit auf, um Informationen über die aktuelle Position des Fahrzeugs zu erhalten, wie etwa einen Satellitenempfänger für ein GPS- oder Galileo-Signal. Weitere Bestimmungseinheiten dienen der Bestimmung von Informationen über ortsabhängige Restriktionen in Bezug auf die Antriebsmechanismen und über den in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus. Eine Berechnungs- und Steuereinheit des Steuerungssystems ist mit den Bestimmungseinheiten und mit einem Routenplanermodul gekoppelt, mit dem eine Route zu einem vorbestimmten Ziel berechnet wird. Die Berechnungs- und Steuereinheit ist konfiguriert, die Informationen zu der aktuellen Fahrzeugposition, den ortsabhängigen Restriktionen und dem in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus zu verarbeiten, die ortsabhängigen Restriktionen entlang der Route festzustellen, das restriktionsabhängige Aktivieren der Antriebsmechanismen entlang der Route zu berechnen, und die Antriebsmechanismen entlang der Route restriktionsabhängig anzusteuern. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem den Antriebsstrang des Fahrzeugs mit den unterschiedlichen Antriebsmechanismen derart ansteuern, dass das Fahrzeug in dem jeweils zulässigen Antriebsmodus betrieben wird.
Um nun einen Nachweis zu schaffen, welche Antriebsmechanismen entlang der Route tatsächlich eingesetzt wurden, etwa zur Berücksichtigung bei einer Gebührenerhebung durch ein Mautsystem, umfasst das System ferner eine mit der Berechnungs- und Steuereinheit gekoppelte Erfassungseinheit zur streckenbezogenen Erfassung von Informationen über die betriebenen Antriebsmechanismen und/oder über Emissionsmengen verschiedener Emissionsstoffe der betriebenen Antriebsmechanismen. Damit ist es möglich, nicht nur Zonen auf der Route mit Beschränkungen hinsichtlich des Antriebsmechanismus oder der Emissionswerte unter optimaler Nutzung der Antriebe zu befahren, sondern auch Zonen zu befahren, die das Entrichten einer Gebühr in Abhängigkeit des tatsächlich betriebenen Antriebs bzw. der emittierten Schadstoffe erfordern. So kann, wenn etwa die Energieressourcen des emissionsfreien Antriebs des Fahrzeugs erschöpft sind, eine Restriktionen aufweisende Zone durch die ermöglichte Gebührenerhebung dennoch mit dem Verbrennungsmotor befahren werden. Umgekehrt ist die kostenfreie Nutzung von privilegierten Fahrspuren denkbar, wenn das Fahrzeug nachweislich emissionsfrei fährt.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Steuerungssystem eine mit der Erfassungseinheit gekoppelte Speichereinheit, um die Informationen über streckenbezogene Betriebsmodi der Antriebsmechanismen und/oder Emissionsdaten zu speichern, etwa in einem digitalen Tachographen, der sowohl als kurzfristiger Nachweis bei einer Verkehrskontrolle als auch als langfristiger Nachweis dienen kann. Ferner kann das Steuerungssystem eine Schnittstelle zur Übertragung der Informationen über die streckenbezogenen Betriebsmodi der Antriebsmechanismen und/oder der Emissionsdaten zu einer Verarbeitungszentrale wie einer Flottenmanagementzentrale und/oder einer Verkehrsmanagementzentrale sowie zu einem Gebührenerfassungssystem aufweisen.
Die Bestimmungseinheit für die ortsabhängigen Restriktionen kann die Informationen über gespeicherte Restriktionen von einer fahrzeuginternen oder fahrzeugexternen Datenbank erhalten und schon vor Fahrtantritt bei der Routenberechnung berücksichtigen.
Eine externe Datenbank kann beispielsweise über eine Internetseite abgerufen werden, die dazu benötigte Internetverbindung kann über ein Infotainmentsystem des Fahrzeugs hergestellt werden, auch ein damit gekoppeltes Mobilfunkgerät des Nutzers kann dazu verwendet werden. Weiterhin können Informationen über Zonen mit Restriktionen, die eventuell nicht in der Datenbank gespeichert sind, über Radio (im Traffic Message Channel) oder Mobilfunk (per SMS) empfangen werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem eine Bestimmungseinheit für dynamische, z. B. vorübergehende oder neue ortsabhängige Restriktionen, die (noch) nicht in einer Datenbank gespeichert sind, aufweisen. Diese Bestimmungseinheit umfasst zumindest eine am Fahrzeug angeordnete Sensorvorrichtung, die einen oder mehrere Sensoren aufweisen kann. Mit dieser Sensorvorrichtung können Informationen über Restriktionen unmittelbar in einer Fahrzeugumgebung erfasst werden. So können etwa Baken, die Beginn und Ende einer Restriktionszone anzeigen, mit der Sensorvorrichtung erfasst und bei der Antriebsansteuerung entsprechend berücksichtigt werden. Als Sensoren sind dazu beispielsweise optische Sensoren denkbar, auch eine Kamera kann mit entsprechender Bildverarbeitung genutzt werden. Selbstverständlich sind weitere Sensoren zur Erfassung eines lokalen Signals, das die Restriktionszone anzeigt, ebenfalls umfasst.
Ferner kann die Berechnungs- und Steuereinheit des Steuerungssystems dazu konfiguriert sein, mittels zumindest einer der Bestimmungseinheiten für die ortsabhängigen Restriktionen Informationen über eine zeitlich begrenzte Gültigkeitsdauer der ortsabhängigen Restriktionen festzustellen. Beispielsweise können Restriktionen nur über den Winter oder Sommer bestehen, ferner ist eine Einschränkung der Nutzung von Verbrennungsmotoren in bestimmten Gebieten wie Wohngebieten zu bestimmten Uhrzeiten denkbar. Dazu werden von der Berechnungs- und Steuereinheit Informationen über eine aktuelle oder voraussichtliche, etwa mit dem Routenplanermodul berechnete Uhrzeit und/oder ein Datum berücksichtigt, zu der eine Restriktionszone mit zeitlicher Begrenzung erreicht wird. Diese Uhrzeit bzw. das Datum wird mit der zeitlich begrenzten Gültigkeitsdauer verglichen, um das restriktionsabhängige Aktivieren der Antriebsmechanismen in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses zu berechnen, und die Antriebsmechanismen in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses entlang der Route restriktionsabhängig anzusteuern.
Um noch die vorhandenen Energieressourcen, etwa den Ladungszustand der Batterien/Akkumulatoren oder den Treibstofffüllstand, bei dem Berechnen und Ansteuern des restriktionsabhängigen Aktivierens der Antriebsmechanismen zu berücksichtigen, umfasst das Steuerungssystem eine Bestimmungseinheit für einen Betriebsmittelstatus von zumindest einem der Antriebsmechanismen, wobei auch diese Bestimmungseinheit mit der Berechnungs- und Steuereinheit gekoppelt ist, die wiederum zudem konfiguriert ist, Informationen zu dem aktuellen Betriebsmittelstatus für optimalen Betrieb der Antriebsmechanismen entlang der Route unter Berücksichtigung der Restriktionen zu verarbeiten. So kann berücksichtigt werden, ob der aktuelle Ladezustand der Batterien ausreicht, die auf der Route liegenden Restriktionszonen zu durchqueren, ob Alternativrouten oder ein Aufladen sinnvoll sind oder das Durchqueren der Restriktionszone unter Gebührenentrichtung möglich ist.
Ferner kann das Steuerungssystem eine Benutzerschnittstelle aufweisen, damit der Fahrer einen von dem berechneten restriktionsabhängigen Antriebsmechanismus abweichenden Antriebsmechanismus auswählen und aktivieren kann.
Dabei kann das Steuerungssystem auch eine Erfassungs- und/oder Eingabeeinheit für Informationen über orts- und/oder zeitabhängige Fahrerpräferenzen in Bezug auf die Antriebsmechanismen umfassen, die vom Fahrer entlang einer Route ausgewählte und aktivierte Antriebsmechanismen beschreibt. Diese Präferenzen können vom System selbst festgestellt werden, etwa durch die wiederholte Auswahl des Fahrers bestimmter Antriebsmechanismen auf bestimmten Strecken, die Präferenzen können alternativ oder zusätzlich auch durch den Fahrer selbst eingegeben werden. Auch die Erfassungs- und/oder Eingabeeinheit ist mit der Berechnungs- und Steuereinheit gekoppelt, die konfiguriert ist, die Informationen über die Fahrerpräferenzen zu verarbeiten, ein präferenzabhängiges Aktivieren der Antriebsmechanismen entlang der Route zu berechnen, und die Antriebsmechanismen entlang der Route auch präferenzabhängig anzusteuern.
Das Verfahren zum orts- und restriktionsabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen verwendet das vorbeschriebene Steuerungssystem und umfasst die Schritte des Bestimmens von Informationen über die aktuelle Position des Fahrzeugs, über die ortsabhängigen Restriktionen in Bezug auf die Antriebsmechanismen, über den in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus und des Bestimmens der Route zu einem vorbestimmten Ziel. Es folgt durch die Berechnungs- und Steuereinheit Verarbeiten der Informationen zu der aktuellen Fahrzeugposition, den ortsabhängigen Restriktionen und dem aktuellen Antriebsmechanismus, Feststellen der ortsabhängigen Restriktionen entlang der Route, Berechnen des restriktionsabhängigen Aktivierens der Antriebsmechanismen entlang der Route, und restriktionsabhängig Ansteuern der Antriebsmechanismen entlang der Route. Beim Zurücklegen der Route wird der Schritt des streckenbezogenen Erfassens von Informationen über die betriebenen Antriebsmechanismen und/oder über Emissionsmengen verschiedener Emissionsstoffe mittels der Erfassungseinheit durchgeführt.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur dargelegt.
Der Bezug auf die Figur in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung und zeigt ein Blockschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerungssystems.
Mit dem Steuerungssystem kann die Nutzung der Antriebsmodi von Hybridfahrzeugen optimiert werden. Das System zur ortsabhängigen und restriktionsabhängigen Steuerung des betriebenen Antriebs ermöglicht, dass Restriktionen, also gesetzliche Regelungen automatisiert eingehalten werden, Dazu gehört die räumliche oder zeitliche Festlegung von Zonen, in denen beispielsweise nur emissionsfrei gefahren werden darf. Das System unterstützt die Informationsversorgung zu diesen Restriktionen über moderne Informations- und Kommunikationskanäle und unterstützt bereits im Vorfeld der Tourenplanung, in dem es die Betriebmodi optimal plant und auf mögliche Konflikte hinweist.
In der Figur ist das Steuerungssystem zum orts- und restriktionsabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen 15, 16 skizziert. Antriebsmechanismus 15 kann ein elektromotorischer Antrieb sein, Antriebsmechanismus 16 ein verbrennungsmotorischer. Beide Antriebsmechanismen 15, 16 werden von der Berechnungs- und Steuereinheit 14 angesteuert und aktiviert. Mit der Berechnungs- und Steuereinheit 14 ist eine Bestimmungseinheit 10 für Informationen über die aktuelle Position des Fahrzeugs gekoppelt, wobei es sich um einen Satellitenempfänger für ein GPS- oder Galileo-Signal oder auch um eine Einrichtung zur Durchführung einer Differentialmessung von GSM-Antennen handeln kann.
Diese Bestimmungseinheit 10 kann zusammen mit dem Routenplaner 11 in einem Navigationsgerät des Fahrzeugs vorliegen. Weiterhin ist mit der Berechnungs- und Steuereinheit 14 eine Bestimmungseinheit 12 für Informationen über ortsabhängige Restriktionen in Bezug auf die Antriebsmechanismen gekoppelt. Diese Bestimmungseinheit 12 kann die Informationen mittels Zugriff auf fahrzeuginterne oder -externe Datenbanken, Empfang über Radio oder Mobilfunk oder mittels am Fahrzeug angeordneten Sensorvorrichtungen erhalten. Eine weitere Bestimmungseinheit 13 für Informationen über den in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus ist sowohl mit der Berechnungs- und Steuereinheit 14 als auch mit den jeweiligen Antriebsmechanismen 15, 16 informativ gekoppelt. Die Berechnungs- und Steuereinheit 14 kann die Informationen zu der aktuellen Fahrzeugposition, den ortsabhängigen Restriktionen und dem in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus 15, 16 verarbeiten, die ortsabhängigen Restriktionen entlang der Route feststellen, das restriktionsabhängige Aktivieren der Antriebsmechanismen 15, 16 entlang der Route berechnen, und die Antriebsmechanismen 15, 16 entlang der Route restriktionsabhängig ansteuern.
Die mit der Berechnungs- und Steuereinheit 14 ebenfalls gekoppelte Erfassungseinheit 17 zur streckenbezogenen Erfassung von Informationen über die betriebenen Antriebsmechanismen 15, 16 und/oder über Emissionsmengen verschiedener Emissionsstoffe der betriebenen Antriebsmechanismen 15, 16 umfasst, ermöglicht die Erbringung eines Nachweises der tatsächlich entlang der Route betriebenen Antriebsmechanismen.
Ferner zeigt die Figur eine mit der Erfassungseinheit 17 gekoppelte Speichereinheit 18, etwa ein digitaler Tachgraph, zur Speicherung der Informationen über streckenbezogene Betriebsmodi der Antriebsmechanismen 15, 16 und/oder Emissionsdaten. Eine mit der Berechnungs- und Steuereinheit 14 oder auch direkt mit der Erfassungseinheit gekoppelte Schnittstelle 19 ermöglicht die Übertragung der Informationen über die streckenbezogenen Betriebsmodi der Antriebsmechanismen 15, 16 und/oder der Emissionsdaten zu einer Verarbeitungszentrale und/oder zu einem Gebührenerfassungssystem. Diese Schnittstelle 19 kann eine Funkschnittstelle großer Reichweite sein, um jederzeit auch von unterwegs die Informationen zu übertragen, es kann sich aber auch um eine Funkschnittstelle kurzer Reichweite oder eine Steckschnittstelle handeln, die das Auslesen der Informationen mittels eines Lesegeräts zulässt.
Eine Bestimmungseinheit 20 für den Betriebsmittelstatus der Antriebsmechanismen 15, 16 liefert Informationen zu dem aktuellen Betriebsmittelstatus der Antriebsmechanismen 15, 16 an die Berechnungs- und Steuereinheit 14, die diese Informationen berücksichtigt und hinsichtlich eines optimalen Betriebs der Antriebsmechanismen 15, 16 entlang der Route unter Berücksichtigung der Restriktionen verarbeitet.
Eine Benutzerschnittstelle 21 ermöglicht das manuelle Überstimmen des Systems hinsichtlich des Antriebsmechanismus. Damit kann ein von dem berechneten restriktionsabhängigen Antriebsmechanismus 15, 16 abweichender Antriebsmechanismus 15, 16 ausgewählt und aktiviert werden.
Mit einer Erfassungs- und/oder Eingabeeinheit 22 können Informationen über orts- und/oder zeitabhängige Präferenzen des Fahrers in Bezug auf die Antriebsmechanismen 15, 16 automatisch etwa über die von dem Fahrer mittels der Benutzerschnittstelle 21 eingegebenen Antriebsmechanismen 15, 16 erfasst und/oder durch den Fahrer beispielsweise in den Routenplaner eingegeben werden.
So können Mautsysteme wie z. B. TollCollect die Informationen über den Betriebsmodus resp. die betriebenen Antriebsmechanismen aufnehmen und bei einer Gebührenerhebung berücksichtigen.
Die Informationen über die Nutzung der unterschiedlichen Betriebsmodi des Hybridfahrzeugs kann in einem digitalen Tachographen für die kurzfristige Überprüfung im Rahmen von Verkehrskontrollen wie auch für den langfristigen Nachweis gespeichert werden.
Die im Fahrzeug erfassten Informationen über den Betriebmodus können sowohl für die Flottenmanagementzentrale oder die Verkehrsmanagementzentrale bereitgestellt werden.
Als Bestimmungseinheit für die Fahrzeugposition 10 kann das Steuerungssystem ein eigenes Modul aufweisen, das Steuerungssystem kann aber auch eine Schnittstelle zu einem anderen Gerät, etwa dem Navigationsgerät, aufweisen, und vorteilhaft nicht nur dessen Ortungseinheit sonder auch dessen Routenplaner 11 und Kartenmaterial nutzen.
Eine vom System verwendete digitale Karte, die eine separate Karte oder eine Karte des Navigationsgeräts sein kann, verzeichnet die räumlichen und/oder zeitlichen Restriktionen bezüglich der Fahrzeugbetriebsmodi (z. B. batterie-elektrisch, erdgasbetrieben, gedrosselt o. ä.).
Mit dem vorgestellten Steuerungssystem können nicht nur statische zeitlich räumliche Restriktionen, wie Umweltzonen, die in einer Datenbank hinterlegt sind, sondern auch dynamische Restriktionen, die zeitlichen Änderungen unterliegen, berücksichtigt werden.
Generell wird basierend auf den hinterlegten Restriktionen eine Routenberechnung durchgeführt, welches die Berechnungs- und Steuereinheit 14 entweder selbst durchführt oder in Verbindung mit geeigneten weiteren Geräten, wie dem Navigationsgerät, das die Komponenten 10, 11 umfasst, geliefert wird, welches unter der Maßgabe der Einhaltung der bekannten Restriktionen die noch verfügbaren Antriebsressourcen für einen optimalen Betrieb bestimmt.
Darüber hinaus ist das System in der Lage, über geeignete Sensoren Informationen über Restriktionen in Echtzeit im Nahbereich zu empfangen (z. B. über Baken), zu verarbeiten und entsprechende Maßnahmen bei der Motorsteuerung einzuleiten, wie den Beginn oder das Ende eines elektrischen Fahrzeugbetriebs oder eine räumliche und/oder zeitliche Restriktion, die elektrisches Fahren erlaubt.
Diese Informationen können also dynamisch an der Grenze der beschränkten Zone empfangen werden oder auch dezentral und zeitunabhängig etwa am Fahrtbeginn.
Das System umfasst die Antriebssteuerung und schaltet zwischen den verschiedenen möglichen Betriebsmodi beim Erreichen der beschränkten Zonen automatisch in den zulässigen Betriebsmodus um. Sicherheitsvorschriften und -gebote können dabei berücksichtigt und eingehalten werden. Ein manuelles Überstimmen des von dem System bestimmten Antriebsmechanismus durch den Fahrer ist in begründeten Fällen, eventuell in Abhängigkeit der gesetzlichen Bestimmungen, möglich.
Das System ist in der Lage, über eine geeignete Schnittstellen 19, etwa einen Funk-Transponder wie die OBU (On-Board-Unit), verwendet zum automatischen Datenaustausch auf Anforderung wie bei TollCollect, den Nachweis an den Verkehr überwachende Stellen (z. B. Verkehrsmanagementzentrale) zu senden, dass in den entsprechenden beschränkten Zonen die zulässigen Fahrmodi eingehalten werden oder wurden, so dass gegebenenfalls entsprechende Abrechnungsgebühren berechnet werden können.
So ist das System in der Lage, die Informationen für eine abhängige Maut, die von einem betriebenen Antriebsmechanismus abhängig ist, aufzunehmen, zu speichern und an autorisierte Dritte zu liefern. Damit ist es möglich, verbunden mit einer entsprechenden Gebührenstaffel in Abhängigkeit des tatsächlichen Schadstoffausstoßes, beispielsweise von Kohlendioxid oder Feinstaub, zu ermitteln und für die Abrechnung bereit zu stellen.
Das System ermöglicht das Ablegen der tatsächlich betriebenen Antriebsmodi auf einem digitalen Tachograph. Auf diese Weise wird es Kontrollbehörden ermöglicht, zu überprüfen, ob der richtige Antriebsmodus eingehalten wurde.
Das System ist darüber hinaus in der Lage, Daten über die Emissionsmengen verschiedener Emissionsarten, beispielsweise Stickoxide, Kohlendioxid, etc. streckenbezogen aufzuzeichnen und zu speichern und für eine weitere Verarbeitung bereitzustellen, beispielsweise zur Erstellung eines CO₂-Footprints.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1842757 B1 [0005]

Claims

Steuerungssystem zum orts- und restriktionsabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen (15, 16), wobei das Steuerungssystem jeweils zumindest eine Bestimmungseinheit (10, 12, 13) für Informationen über – eine aktuelle Position des Fahrzeugs, – ortsabhängige Restriktionen in Bezug auf die Antriebsmechanismen, – den in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus (15, 16), umfasst, und wobei das Steuerungssystem – ein Routenplanermodul (11), – eine Berechnungs- und Steuereinheit (14), die mit dem Routenplanermodul (11) und mit den Bestimmungseinheiten (10, 12, 13) gekoppelt ist und die konfiguriert ist, um die Informationen zu der aktuellen Fahrzeugposition, den ortsabhängigen Restriktionen und dem in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus (15, 16) zu verarbeiten, die ortsabhängigen Restriktionen entlang einer von dem Routenplanermodul (11) zu einem vorbestimmten Ziel berechnete Route festzustellen, das restriktionsabhängige Aktivieren der Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route zu berechnen, und die Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route restriktionsabhängig anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine mit der Berechnungs- und Steuereinheit (14) gekoppelte Erfassungseinheit (17) zur streckenbezogenen Erfassung von Informationen über die betriebenen Antriebsmechanismen (15, 16) und/oder über Emissionsmengen unterschiedliche Emissionsstoffe der betriebenen Antriebsmechanismen (15, 16) umfasst.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem – eine mit der Erfassungseinheit gekoppelte Speichereinheit (18) zur Speicherung der Informationen über streckenbezogene Betriebsmodi der Antriebsmechanismen (15, 16) und/oder Emissionsdaten, und/oder – eine Schnittstelle (19) zur Übertragung der Informationen über die streckenbezogenen Betriebsmodi der Antriebsmechanismen (15, 16) und/oder der Emissionsdaten zu einer Verarbeitungszentrale und/oder zu einem Gebührenerfassungssystem umfasst.
Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinheit (12) für ortsabhängige Restriktionen zumindest eine am Fahrzeug angeordnete Sensorvorrichtung zur Erfassung von Informationen über Restriktionen unmittelbar in einer Fahrzeugumgebung umfasst.
Steuerungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung zumindest einen optischen Sensor umfasst.
Steuerungssystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmungseinheit (12) für ortsabhängige Restriktionen ferner eine fahrzeuginterne oder fahrzeugexterne Datenbank und/oder eine Radio- oder Mobilfunkempfangseinrichtung umfasst.
Steuerungssystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungs- und Steuereinheit (14) ferner konfiguriert ist, – Informationen über eine zeitlich begrenzte Gültigkeitsdauer der ortsabhängigen Restriktionen festzustellen, und – Informationen über eine aktuelle oder voraussichtliche Uhrzeit und/oder ein Datum, zu der/dem eine Restriktionszone mit zeitlicher Begrenzung erreicht wird, mit der zeitlich begrenzte Gültigkeitsdauer zu vergleichen, und – das restriktionsabhängige Aktivieren der Antriebsmechanismen (15, 16) in Abhängigkeit eines Vergleichsergebnisses zu berechnen, und – die Antriebsmechanismen (15, 16) in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses entlang der Route restriktionsabhängig anzusteuern.
Steuerungssystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem eine Bestimmungseinheit (20) für einen Betriebsmittelstatus von zumindest einem der Antriebsmechanismen (15, 16) umfasst, wobei die Bestimmungseinheit (20) mit der Berechnungs- und Steuereinheit (14) gekoppelt ist, die konfiguriert ist, Informationen zu dem aktuellen Betriebsmittelstatus für einen optimalen Betrieb der Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route unter Berücksichtigung der Restriktionen zu verarbeiten.
Steuerungssystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem eine Benutzerschnittstelle (21) zum Auswählen und Aktivieren eines von dem berechneten restriktionsabhängigen Antriebsmechanismus (15, 16) abweichenden Antriebsmechanismus' (15, 16) umfasst.
Steuerungssystem nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem eine Erfassungs- und/oder Eingabeeinheit (22) für Informationen über orts- und/oder zeitabhängige Fahrerpräferenzen in Bezug auf die Antriebsmechanismen (15, 16) umfasst, wobei die Erfassungs- und/oder Eingabeeinheit (22) mit der Berechnungs- und Steuereinheit (14) gekoppelt ist, die ferner konfiguriert ist, die Informationen über die Fahrerpräferenzen zu verarbeiten, ein präferenzabhängiges Aktivieren der Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route zu berechnen, und die Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route präferenzabhängig anzusteuern.
Verfahren zum orts- und restriktionsabhängigen Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei unterschiedlichen Antriebsmechanismen (15, 16) unter Verwendung eines Steuerungssystems nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte – Bestimmen von Informationen über die aktuelle Position des Fahrzeugs, – Bestimmen von Informationen über die ortsabhängigen Restriktionen in Bezug auf die Antriebsmechanismen (15, 16), – Bestimmen von Informationen über den in Betrieb befindlichen Antriebsmechanismus (15, 16), – Bestimmen der Route zu einem vorbestimmten Ziel, – durch die Berechnungs- und Steuereinheit (14) Verarbeiten der Informationen zu der aktuellen Fahrzeugposition, den ortsabhängigen Restriktionen und dem aktuellen Antriebsmechanismus (15, 16), Feststellen der ortsabhängigen Restriktionen entlang der Route, Berechnen des restriktionsabhängigen Aktivierens der Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route, und restriktionsabhängig Ansteuern der Antriebsmechanismen (15, 16) entlang der Route, – streckenbezogen Erfassen von Informationen über die betriebenen Antriebsmechanismen (15, 16) und/oder über Emissionsmengen verschiedener Emissionsstoffe mittels der Erfassungseinheit (17).