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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei wenigstens ein Betriebsparameter der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit eines aus mehreren Betriebsmodi ausgewählten Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs vorgegeben wird, wobei eine aktuell bereitgestellte und/oder eine maximal verfügbare Leistung und/oder ein aktuell bereitgestelltes und/oder ein maximal verfügbares Drehmoment des Kraftfahrzeugs von dem Betriebsparameter abhängen. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und eine Servereinrichtung.
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Es sind verschiedene Antriebskonzepte für Kraftfahrzeuge bekannt, die es ermöglichen, kurzfristig eine höhere Fahrleistung bereitzustellen. Dies geschieht in der Regel durch eine Auswahl eines Fahrprogramms, beispielsweise eines Fahrprogramms, das auf ein sportliches Fahren ausgerichtet ist, in Verbindung mit einer bestimmten Bedienhandlung, beispielsweise mit einem Übertreten eines Kickdownschalters in einem Fahrpedal. Entsprechende Funktionen sind typischerweise bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen anzutreffen, bei denen sie mit geringem technischen Aufwand umsetzbar sein können. Es ist jedoch auch bekannt, die Leistung von Verbrennungsmotoren kurzfristig zu erhöhen, indem Betriebsparameter des Verbrennungsmotors geändert werden.
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Nachteilig hierbei ist, dass eine solche Funktionalität nur für Kunden verfügbar ist, die ein entsprechendes Fahrzeug mit dieser Ausstattungsvariante erworben haben, wobei diese typischerweise nur im Premiumsegment verfügbar ist. Zudem kann es notwendig sein, die erlaubte Anzahl der Aktivierungen einer solchen Mehrleistung zu beschränken, da ein Betrieb mit erhöhter Leistung beispielsweise den Verschleiß einiger Kraftfahrkomponenten erhöhen kann bzw. Wartungsintervalle verkürzen kann. Es ist in der Regel für den Kunden jedoch nicht erkennbar, wie viele weitere Leistungserhöhungen er noch durchführen kann.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung anzugeben, das einer großen Zahl von Fahrzeugnutzern Zugang zu einer dynamisch verfügbaren Leistungserhöhung der Antriebseinrichtung bieten kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei wenigstens ein beschränkter Betriebsmodus ausschließlich dann als ausgewählter Betriebsmodus wählbar ist, wenn eine Freigabebedingung erfüllt ist, deren Erfüllung vom Empfang einer Freigabenachricht von einer fahrzeugexternen Einrichtung abhängt, und/oder wobei vor oder bei oder nach einem Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus eine diesen Wechsel betreffende Auswahlinformation von dem Kraftfahrzeug an die fahrzeugexterne Einrichtung übermittelt wird.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ermöglicht, dass die eingangs erläuterte spontan verfügbare Leistungserhöhung in einer Vielzahl von Fahrzeugen prinzipiell zur Verfügung stehen kann. Da das Fahrzeug jedoch eine Freigabe von einer externen Servereinrichtung anfordert bzw. einen Betrieb im beschränkten Betriebsmodus an die fahrzeugexterne Einrichtung meldet, kann durch die, insbesondere herstellerseitig betriebene, fahrzeugexterne Einrichtung überwacht und verwaltet werden, welches Fahrzeug einen beschränkten Betriebsmodus wie oft nutzt. Hierdurch kann einerseits sichergestellt werden, dass der beschränkte Betriebsmodus in einzelnen Kraftfahrzeugen nicht zu häufig eingesetzt wird. Der beschränkte Betriebsmodus kann beispielsweise nur dann freigegeben werden, wenn zuvor ein ausreichender Wartungszustand erfasst wurde, also beispielsweise, wenn die letzte Wartung des Kraftfahrzeugs nicht länger als ein vorgegebenes Zeitintervall zurückliegt. Ergänzend oder alternativ kann die Freigabe des beschränkten Betriebsmodus von einem Zustand wenigstens einer Komponente des Kraftfahrzeugs, beispielsweise von einem State of Health einer Traktionsbatterie, abhängen. Zudem können fahrzeugextern die Fahrzeugparameter überwacht werden und der Betrieb im beschränkten Betriebsmodus kann beispielsweise nur bei bestimmten Witterungsbedingungen, ausreichender Motortemperatur etc. freigegeben werden.
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Die Freigabe des beschränkten Betriebsmodus kann durch einen Nutzer des Fahrzeugs fahrzeugextern, beispielsweise über eine App mit einem Smartphone oder über eine Internetseite, oder über eine fahrzeugseitige Einrichtung, beispielsweise über ein Menü eines Infotainmentsystems, angefordert bzw. gebucht werden. Bei einer Anforderung über eine fahrzeugseitige Einrichtung kann eine Freigabe durch die fahrzeugexterne Einrichtung angefordert werden und der beschränkte Betriebsmodus kann erst nach einer Beantwortung dieser Anfrage durch die Freigabenachricht zur Verfügung stehen. Alternativ kann der beschränkte Betriebsmodus auch unmittelbar nach der Anforderung bzw. Buchung bereitstehen. Es ist in diesem Fall möglich, dass bereits bei der Buchung bzw. der Anforderung der Freigabe des beschränkten Betriebsmodus die Auswahlinformation an die fahrzeugexterne Einrichtung übertragen wird, beispielsweise um Gebühren für eine Nutzung abzurechnen. Eine Übertragung der Auswahlinformation kann jedoch auch erst bei einer tatsächlichen Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es insbesondere auch, für den Betrieb des Kraftfahrzeugs im beschränkten Betriebsmodus Gebühren zu erheben. Wie eingangs erläutert, kann die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus die Abnutzung einzelner Komponenten des Kraftfahrzeugs erhöhen. Daher sind potentiell kürzere Wartungsintervalle erforderlich und/oder es müssen verschleißresistentere Bauteile genutzt werden, um einen wiederholten Betrieb des Kraftfahrzeugs im beschränkten Betriebsmodus zu ermöglichen. Hierdurch können dem Hersteller Kosten entstehen, die durch entsprechende Gebühren kompensiert werden können.
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Bei Nichterfüllung der Freigabebedingung kann es ausschließlich möglich sein, einen unbeschränkten Betriebsmodus zu nutzen bzw. zwischen mehreren unbeschränkten Betriebsmodi auszuwählen. Beispielsweise kann es stets möglich sein, zwischen einem komfortorientierten und einem sportorientierten Fahrmodus umzuschalten, wobei sich der Betriebsparameter zwischen diesen Betriebsmodi unterscheiden kann. Der beschränkte Betriebsmodus kann diese Auswahl insbesondere ergänzen bzw. als Zusatzoption in wenigstens einem der unbeschränkten Betriebsmodi zur Verfügung stehen. Dies kann beispielsweise dazu dienen, die Leistung in bestimmten Betriebssituationen, beispielsweise bei einem Track-Day, über längere Zeiträume von beispielsweise einigen zehn Minuten zu erhöhen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, eine kurzzeitige Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus zu ermöglichen, die nur während einzelner Fahrmanöver, beispielsweise während eines Überholvorgangs oder bei einem Herausbeschleunigen aus einer Kurve, die Leistung kurzfristig erhöht. Hierbei kann ein Ende des Fahrmanövers automatisch erkannt werden und es kann in einen der unbeschränkten Betriebsmodi zurückgewechselt werden. Alternativ wäre es beispielsweise möglich, den beschränkten Betriebsmodus für ein festes Zeitintervall aufrechtzuerhalten.
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Die Freigabebedingung kann erfüllt sein, wenn überhaupt eine Freigabenachricht empfangen wurde. Vorzugsweise wertet die Freigabebedingung jedoch den Inhalt der Freigabenachricht aus. Hierbei kann, wie später noch detailliert erläutert werden wird, die Freigabenachricht insbesondere beschreiben, wie oft oder wie lange der beschränkte Betriebsmodus nutzbar ist. Die Freigabenachricht kann auch daraufhin ausgewertet werden, dass sich die fahrzeugexterne Einrichtung gegenüber dem Kraftfahrzeug identifiziert und durch das Kraftfahrzeug authentifiziert wird. Hierdurch kann eine Manipulation des Freigabeprozesses verhindert werden.
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Die Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der fahrzeugexternen Einrichtung kann drahtlos, beispielsweise über ein Mobilfunkprotokoll, erfolgen. Da entsprechende Kommunikationseinrichtungen in Fahrzeugen häufig ohnehin vorhanden sind bzw. über ein mit dem Fahrzeug gekoppeltes Mobiltelefon bereitgestellt werden können, kann das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem technischen Aufwand umgesetzt werden.
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Es ist möglich, dass in bestimmten Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs keine Kommunikation mit der fahrzeugexternen Einrichtung bzw. kein Empfang der Freigabenachricht möglich ist, beispielsweise in abgelegenen Regionen oder in Tunneln. Um auch in solchen Betriebssituationen eine Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zu ermöglichen, kann der zuletzt gültige Freigabezustand im Kraftfahrzeug zwischengespeichert werden. Dieser kann aktualisiert werden, sobald wieder eine Kommunikation mit der fahrzeugexternen Einrichtung möglich ist. Wurde beispielsweise eine beliebig häufige Nutzbarkeit des beschränkten Betriebsmodus in einem bestimmten Zeitintervall, beispielsweise innerhalb eines Monats, gebucht bzw. freigegeben und läuft dieses Zeitintervall ab, während keine Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der fahrzeugexternen Einrichtung möglich ist, kann der beschränkte Betriebsmodus zunächst weiterhin, zumindest für ein bestimmtes Toleranzintervall, wählbar bleiben, bis eine Kommunikation zwischen dem Kraftfahrzeug und der fahrzeugexternen Einrichtung wieder möglich ist.
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Jene Alternative, gemäß der beim Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus eine Auswahlinformation an die fahrzeugexterne Einrichtung übermittelt wird, ermöglicht die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus insbesondere ohne eine vorangehende Buchung oder Anforderung dieses beschränkten Betriebsmodus über die fahrzeugexterne Einrichtung. Der beschränkte Betriebsmodus steht somit auch in Situationen zur Verfügung, in denen der Fahrer diesen Betriebsmodus spontan nutzen möchte, in denen jedoch beispielsweise nicht unmittelbar eine Kommunikation mit der fahrzeugexternen Einrichtung möglich ist. Um dennoch eine Überwachung der Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zu ermöglichen, kann die Auswahlinformation so lange wiederholt an die fahrzeugexterne Einrichtung gesendet werden, bis diese den Empfang bestätigt. Ergänzend oder alternativ kann die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus nach einer einmaligen oder mehrmaligen Nutzung so lange blockiert werden, bis die fahrzeugexterne Einrichtung den Empfangs der Auswahlinformation bestätigt bzw. eine Freigabenachricht an das Kraftfahrzeug sendet.
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Die fahrzeugexterne Einrichtung kann auch eine Sperrnachricht an das Kraftfahrzeug übermitteln, die eine weitere Nutzung des beschränkten Betriebsmodus dauerhaft oder bis zum Empfang einer Freigabenachricht blockiert. Eine solche Sperrung kann beispielsweise erfolgen, wenn die Anzahl oder die Dauer der Nutzung des beschränkten Betriebsmodus seit der letzten Wartung des Kraftfahrzeugs einen bestimmten Grenzwert überschreitet oder wenn Gebühren für vorangehende Nutzungen nicht entrichtet wurden.
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Das Kraftfahrzeug kann mehrere Antriebseinrichtungen aufweisen. Es ist hierbei möglich, dass vor einem Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus das Kraftfahrzeug ausschließlich durch eine erste Antriebseinrichtung angetrieben wird und in dem beschränkten Betriebsmodus ausschließlich durch eine zweite Antriebseinrichtung oder gemeinsam durch die erste und zweite Antriebseinrichtung. Beispielsweise kann ein Hybridfahrzeug in dem beschränkten Betriebsmodus durch den Verbrennungsmotor und den Elektromotor angetrieben werden, während in anderen Betriebsmodi bei gleichen Betriebsbedingungen nur einer dieser Motoren genutzt wird.
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Es ist bekannt, dass insbesondere bei Verbrennungsmotoren die bereitgestellten Leistungen bzw. Drehmomente stark von der aktuellen Drehzahl der Antriebseinrichtung abhängen. Die erfindungsgemäße Erhöhung der Leistung bzw. des Drehmoments kann hierbei die Leistung bzw. das Drehmoment über den gesamten Drehzahlbereich oder nur in einem bestimmten Teilbereich des Drehzahlbereichs erhöhen. Beispielsweise kann bei einer turbogeladenen Antriebseinrichtung eine Erhöhung des Ladedrucks insbesondere zu einer Leistungs- bzw. Drehzahlerhöhung in einem relativ schmalen Drehzahlbereich führen. Werden hingegen bei einem Motor mit abschaltbaren Zylindern zusätzliche Zylinder aktiviert oder wird eine maximale einem Elektromotor zuführbare Strommenge erhöht, wird die Leistung bzw. das Drehmoment über einen breiten Drehzahlbereich erhöht.
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Wie bereits erwähnt, kann ein automatischer Rückwechsel von dem beschränkten Betriebsmodus in einen der weiteren Betriebsmodi erfolgen, beispielsweise nach einem festen Zeitintervall, bei einer Betätigung der Bremse, nach einer bestimmten Fahrstrecke oder Ähnliches. Eine Freigabenachricht dient insbesondere zur beschränkten Freischaltung des beschränkten Betriebsmodus. Beispielsweise kann eine bestimmte Betriebszeit im beschränkten Betriebsmodus oder eine bestimmte Anzahl von Umschaltungen in den beschränkten Betriebsmodus freigegeben werden. Prinzipiell wäre es jedoch auch möglich, die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus für ein bestimmtes Zeitintervall, beispielsweise für einen Tag, einen Monat oder ein Jahr, oder auch dauerhaft freizugeben, indem eine entsprechende Freigabenachricht an das Kraftfahrzeug gesendet wird. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn der beschränkte Betriebsmodus als Ausstattungsvariante zumietbar oder zukaufbar sein soll.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise durch eine Motorsteuerung implementiert werden. Diese erfasst den Fahrerwunsch über fahrzeugseitige Sensoren, beispielsweise einen Fahrpedalsensor. Zudem können Daten über weitere fahrzeugseitige Sensoren, beispielsweise Temperatursensoren, Gierratensensoren oder Ähnliches, sowie Umfelddaten erfasst werden. In Abhängigkeit dieser Daten und des Betriebsmodus kann eine Leistungselektronik einer elektrischen Antriebseinrichtung und/oder eine Aktorik eines Verbrennungsmotors gesteuert werden, um eine aus den genannten Größen ermittelte Leistungsanforderung zu erfüllen.
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Die bereitgestellte und/oder die maximal verfügbare Leistung und/oder das aktuell bereitgestellte und/oder das maximal verfügbare Drehmoment des Kraftfahrzeugs können bei ansonsten gleichen Bedingungen in dem beschränkten Betriebsmodus höher sein als in wenigstens einem weiteren der Betriebsmodi. Insbesondere sind diese Größen größer als in allen unbeschränkten Betriebsmodi. Unter den gleichen Bedingungen ist insbesondere eine gleiche Fahrsituation, im Speziellen eine gleiche Drehzahl, zu verstehen.
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Bei Erfassung einer entsprechenden Bedieneingabe eines Benutzers an einer fahrzeugseitigen Bedienschnittstelle oder an einer tragbaren Kommunikationseinrichtung kann eine Anforderungsnachricht an die fahrzeugexterne Einrichtung gesendet werden, um eine Übertragung der Freigabenachricht anzufordern. Ein Nutzer kann somit aktiv die einmalige oder mehrmalige Freigabe des beschränkten Betriebsmodus bzw. die Freigabe des beschränkten Betriebsmodus für ein bestimmtes Zeitintervall anfordern. Als fahrzeugseitige Bedienschnittstelle kann beispielsweise ein Touchscreen oder ein fahrzeugseitiges Menüsystem genutzt werden. Auch eine sprachgesteuerte Bedienschnittstelle im Kraftfahrzeug ist nutzbar. Soll eine Anforderung über eine tragbare Kommunikationseinrichtung erfolgen, kann beispielsweise eine, insbesondere durch den Fahrzeughersteller bereitgestellte, Anwendung bzw. App genutzt werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, durch die fahrzeugexterne Einrichtung oder eine mit dieser kommunizierende Servereinrichtung eine über die Kommunikationseinrichtung nutzbare Benutzerschnittstelle bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Anforderung über eine Internetseite, die beispielsweise durch den Fahrzeughersteller betrieben wird, erfolgen.
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Ist der beschränkte Betriebsmodus durch Empfang einer entsprechenden Freigabenachricht freigegeben bzw. ist er stets wählbar, so kann eine Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus automatisch erfolgen, wenn eine bestimmte Fahrsituation erkannt wird. Beispielsweise kann der beschränkte Betriebsmodus immer oder beispielsweise erst beim Übertreten eines Kickdownschalters aktiviert werden, wenn das Fahrzeug aus einer Kurve beschleunigt, ein weiteres Kraftfahrzeug überholt oder Ähnliches. Insbesondere, wenn eine Nutzung des beschränkten Betriebsmodus kostenpflichtig ist, ist es jedoch vorteilhaft, wenn ein Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus nur dann erfolgt, wenn er explizit von dem Benutzer angefordert wird oder durch den Benutzer freigegeben wird. Dies kann beispielsweise durch eine Betätigung eines im Fahrbetrieb nicht notwendig betätigten Bedienelements, beispielsweise eines bestimmten Bereichs eines Touchscreens oder einer separaten Taste oder Ähnliches, erfolgen.
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Die Freigabenachricht kann eine Freigabeanzahl von Freigaben des beschränkten Betriebsmodus und/oder eine Freigabedauer, für die das Kraftfahrzeug in dem beschränkten Betriebsmodus betreibbar ist, beschreiben oder bestätigen, wobei die Erfüllung der Freigabebedingung von der Freigabeanzahl und von einer Anzahl der Umschaltungen in den beschränkten Betriebsmodus seit Empfang der Freigabenachricht und/oder von der Freigabedauer und der Dauer der Nutzung des beschränkten Betriebsmodus seit Empfang der Freigabenachricht abhängt. Beispielsweise kann die Freigabeanzahl bzw. die Freigabedauer zu einer vorherigen Anzahl oder Dauer addiert werden, die zum Zeitpunkt des Empfangs der Freigabenachricht noch unverbraucht war. Bei einer Nutzung des beschränkten Betriebsmodus kann die Anzahl der verbleibenden Freigaben um eins reduziert werden bzw. die verbleibende Dauer um die Nutzungsdauer reduziert werden.
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Soll eine Freigabeanzahl bzw. Dauer nur bestätigt werden, kann beispielsweise ausschließlich die Anforderungsnachricht eine angeforderte Freigabezahl oder einen hieraus ermittelten Wert, beispielsweise einen hierfür zu entrichtenden Preis, enthalten. Die Freigabenachricht kann in diesem Fall nur bestätigen, dass die Anforderungsnachricht empfangen und akzeptiert wurde, beispielsweise durch Rücksenden eines signierten Hashs der Anforderungsnachricht oder Ähnliches.
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Die Anzahl der verbleibenden Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus bzw. die verbleibende Benutzungsdauer kann fahrzeugseitig gezählt werden. Hierfür kann ein manipulationssicherer Zähler im Kraftfahrzeug implementiert werden, dessen Erhöhen beispielsweise nur nach einer Identifizierung und Authentifizierung der fahrzeugexternen Einrichtung möglich ist. Alternativ kann eine solche Zählung auch durch die fahrzeugexterne Einrichtung erfolgen.
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Eine Restzahl oder Restdauer von Umschaltungen in den beschränkten Betriebsmodus, für die die Freigabebedingung ohne Empfang einer weiteren Freigabenachricht erfüllbar ist, kann über eine Ausgabeeinrichtung des Kraftfahrzeugs und/oder über die oder eine tragbare Kommunikationseinrichtung, beispielsweise ein Smartphone, ausgegeben werden. Der Nutzer kann somit stets erkennen, wie viele Nutzungen bzw. welche Nutzungsdauer des beschränkten Betriebsmodus noch zur Verfügung steht und kann bei Bedarf rechtzeitig weitere Nutzungen anfordern oder zubuchen.
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Bei einem Umschalten des Kraftfahrzeugs in den beschränkten Betriebsmodus und/oder während des Betriebs des Kraftfahrzeugs in dem beschränkten Betriebsmodus kann eine Einrichtung des Kraftfahrzeugs zur Ausgabe eines Betriebshinweises angesteuert werden. Hierdurch kann einerseits einem Benutzer bestätigt werden, dass nun zusätzliche Leistung bzw. zusätzliches Drehmoment zur Verfügung steht. Zudem kann durch eine entsprechende Wahl des Betriebshinweises die Wahrnehmung der nun verfügbaren zusätzlichen Leistung deutlicher erfahrbar sein. Der Betriebshinweis kann beispielsweise optisch ausgegeben werden. Hierzu kann eine entsprechende, insbesondere animierte, Anzeige auf einem Display erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die Leuchtfarbe oder Leuchthelligkeit einer Beleuchtungseinrichtung, z. B. einer Innenraumbeleuchtung oder einer Armaturenbeleuchtung, anzupassen, um den Betriebshinweis auszugeben. Der Betriebshinweis kann auch akustisch ausgegeben werden. Insbesondere kann der Betrieb im beschränkten Betriebsmodus durch Ausgabe eines echten oder eines simulierten Motorensounds im Innenraum und/oder über Außenlautsprecher verdeutlicht werden. Ergänzend oder alternativ kann der Betriebshinweis haptisch, beispielsweise über ein leichtes Vibrieren des Lenkrads, des Fahrpedals oder des Fahrersitzes, ausgegeben werden.
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Der Betriebsparameter kann in dem beschränkten Betriebsmodus in Abhängigkeit von das Kraftfahrzeugumfeld betreffenden Umfelddaten und/oder von das Kraftfahrzeug betreffenden Fahrzeugdaten vorgegeben werden. Insbesondere können die verfügbare Leistung und/oder das verfügbare Drehmoment durch entsprechende Wahl des Betriebsparameters in Abhängigkeit dieser Größen angepasst werden. Der beschränkte Betriebsmodus kann somit insbesondere in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrsituation angepasst werden. Beispielsweise können eine aktuelle Geschwindigkeit, eine aktuelle Gierrate, ein aktueller Schlupf und/oder Temperaturen von Fahrzeugkomponenten als Fahrzeugdaten berücksichtigt werden. Die Umfelddaten können beispielsweise durch wenigstens eine Kamera und/oder wenigstens einen Radarsensor bereitgestellt werden und/oder es können Streckendaten ausgewertet werden, die durch ein Navigationssystem bereitgestellt werden. Die genannten Datenquellen können beispielsweise Informationen über ein aktuelles oder vorausliegendes Tempolimit, eine Straßenbeschaffenheit, insbesondere einen Fahrbahnbelag und/oder eine Kurvigkeit des aktuellen oder vorausliegenden Streckenabschnitts, und/oder Witterungsinformationen bereitstellen. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Fahrzeug trotz erhöhter Leistung bzw. trotz erhöhter bereitgestellter Drehmomente beherrschbar bleibt und eine optimale Fahrleistung bzw. ein optimaler Fahrspaß erreicht werden.
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In Abhängigkeit von das Umfeld des Kraftfahrzeugs beschreibenden Umfelddaten und/oder das Kraftfahrzeug betreffenden Fahrzeugdaten kann eine momentane und/oder eine voraussichtlich zukünftige Fahrsituation ermittelt werden, wobei in Abhängigkeit der Fahrsituation dem Benutzer ein Fahrhinweis ausgegeben wird, der ihn auf den beschränkten Betriebsmodus hinweist und/oder der Vorabinformationen über eine Änderung des Fahrbetriebs bei Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus betrifft. Beispielsweise kann ein Fahrer darauf hingewiesen werden, dass eine Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zum Überholen eines vorausfahrenden Fahrzeugs oder zum Beschleunigen aus einer Kurve zweckmäßig sein könnte. Ergänzend oder alternativ kann er darauf hingewiesen werden, welcher Leistungs- bzw. Drehmomentzugewinn zu erwarten wäre, wenn der beschränkte Betriebsmodus aktiviert wird. Beispielsweise kann es möglich sein, dass aufgrund eines aktuell befahrenen Fahrbahnbelags oder aufgrund der Witterungsbedingungen eine Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus nur zu einer geringfügigen Erhöhung des bereitgestellten Drehmoments bzw. der bereitgestellten Leistung führen würde. Der Fahrer kann somit leicht beurteilen, ob eine Nutzung des beschränkten Betriebsmodus aktuell zweckmäßig ist.
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Es ist möglich, dass der beschränkte Betriebsmodus dem Fahrer in entsprechenden Fahrsituationen nur dann angeboten wird, wenn die Freigabebedingung auch erfüllt ist, insbesondere wenn vorangehend eine entsprechende Freigabenachricht empfangen wurde. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Fahrer, falls dies nicht der Fall ist, insbesondere in Abhängigkeit der ermittelten Fahrsituation, auf die Möglichkeit hingewiesen wird, eine Anforderungsnachricht an die fahrzeugexterne Einrichtung zu senden bzw. weitere Aktivierungen des beschränkten Betriebsmodus zuzubuchen.
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Bei einer Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus kann die verfügbare Leistung bzw. das verfügbare Drehmoment bei der aktuellen Drehzahl oder bei einer bestimmten Drehzahl wenigstens 5 %, 10 % oder 20 % höher sein als in anderen Betriebsmodi.
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Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung und einer Steuereinrichtung zur Vorgabe wenigstens eines Betriebsparameters der Antriebseinrichtung, wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einrichtet ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann mit den vorangehend zum erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Merkmalen mit den dort genannten Vorteilen weitergebildet werden und umgekehrt.
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Daneben betrifft die Erfindung eine Servereinrichtung, die zur Teilnahme an dem erfindungsgemäßen Verfahren als fahrzeugexterne Einrichtung eingerichtet ist. Die Servereinrichtung kann eine ortsfeste Servereinrichtung sein, beispielsweise ein Internetserver. Sie kann insbesondere durch einen Hersteller des Kraftfahrzeugs betrieben werden. Die erfindungsgemäße Servereinrichtung kann mit den zum erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Merkmalen mit den dort genannten Vorteilen weitergebildet werden und umgekehrt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und einer erfindungsgemäßen Servereinrichtung, durch die gemeinsam ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
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Die Figur zeigt ein Kraftfahrzeug 1, das zwei Antriebseinrichtungen 2, 3 aufweist. Die Antriebseinrichtung 2 ist ein Verbrennungsmotor und die Antriebseinrichtung 3 ist ein Elektromotor. Die Antriebseinrichtungen 2, 3 werden durch eine Steuereinrichtung 4 gesteuert. Die hier am Beispiel von zwei Antriebseinrichtungen beschriebene Steuerung ist auch auf Kraftfahrzeuge übertragbar, die nur eine Antriebseinrichtung oder mehr als zwei Antriebseinrichtungen aufweisen.
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Die Steuereinrichtung 4 gibt Betriebsparameter der Antriebseinrichtungen 2, 3 vor, um die aktuell bereitgestellte bzw. die maximal verfügbare Leistung des Kraftfahrzeugs 1 und das aktuell bereitgestellte bzw. maximal verfügbare Drehmoment des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern. Diese Steuerung kann, wie im Folgenden noch detailliert erläutert werden wird, von einer Vielzahl von Parametern abhängen, die das Kraftfahrzeug 1 bzw. dessen Umfeld betreffen. Zusätzlich hängen die Betriebsparameter jedoch davon ab, welcher Betriebsmodus für das Kraftfahrzeug 1 bzw. für die Steuereinrichtung 4 ausgewählt ist. Der Betriebsmodus kann durch einen Benutzer 5 an einer fahrzeugseitigen Bedienschnittstelle 8 gewählt werden. Beispielsweise kann der Nutzer 5 zwischen einem eher komfortorientierten Betriebsmodus und einem eher sportorientierten Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs 1 wählen. Die Auswahl des Betriebsmodus kann alternativ oder zusätzlich jedoch auch von die Kraftfahrzeugumgebung betreffenden Umgebungsinformationen bzw. den Fahrzeugzustand betreffenden Fahrzeuginformationen abhängen.
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Wenigstens ein beschränkter Betriebsmodus ist in dem Kraftfahrzeug 1 ausschließlich dann als ausgewählter Betriebsmodus wählbar, wenn eine Freigabebedingung hierfür erfüllt ist. Die Erfüllung der Freigabebedingung hängt von einem vorangehenden Empfang einer Freigabenachricht von einer fahrzeugexternen Einrichtung 6, beispielsweise über eine fahrzeugseitige Kommunikationseinrichtung 7, ab. Die fahrzeugexterne Einrichtung kann eine, insbesondere durch den Fahrzeughersteller betriebene, Servereinrichtung sein. Zusätzlich zu dieser beschränkten Wählbarkeit des beschränkten Betriebsmodus oder alternativ hierzu kann die Steuereinrichtung 4 bei einem Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus die Kommunikationseinrichtung 7 ansteuern, um eine diesem Wechsel betreffende Auswahlinformation von dem Kraftfahrzeug 1 an die fahrzeugexterne Einrichtung 6 zu übermitteln. Durch die Abhängigkeit der Freigabebedingung von der empfangenden Freigabenachricht bzw. durch das Senden der Auswahlinformation wird erreicht, dass ein Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 im beschränkten Betriebsmodus durch die fahrzeugexterne Einrichtung 6 überwacht werden kann.
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Die Überwachung des beschränkten Betriebsmodus ist insbesondere vorteilhaft, wenn in dem beschränkten Betriebsmodus die aktuell bereitgestellte bzw. maximal verfügbare Leistung und/oder das bereitgestellte bzw. maximal verfügbare Drehmoment bei ansonsten gleichen Bedingungen höher ist als in den weiteren nicht beschränkten Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs 1 bzw. der Steuereinrichtung 4. Hierbei kann die Leistungs- bzw. Drehmomenterhöhung nur für bestimmte Fahrsituationen vorgenommen werden, wonach automatisch in einen anderen Betriebsmodus zurückgewechselt wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Leistung bzw. das Drehmoment für längere Zeiträume oder sogar dauerhaft zu erhöhen.
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Eine solche Leistungs- bzw. Drehmomenterhöhung geht typischerweise mit einer höheren Belastung der Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 einher. Daher ist es zweckmäßig, eine solche Nutzung durch die fahrzeugexterne Einrichtung 6, die insbesondere durch den Hersteller des Kraftfahrzeugs 1 oder einen Dienstanbieter betrieben werden kann, zu überwachen. Die Überwachung der Nutzung des beschränkten Betriebsmodus kann auch dazu genutzt werden, Gebühren für die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zu erheben. Die Leistungs- bzw. Drehmomenterhöhung kann somit als „function on demand“ bereitgestellt werden, für die beim Kauf, Mieten oder Leasen des Kraftfahrzeugs 1 keine Kosten entstehen, bei der jedoch bei jeder Benutzung oder für eine jeweilige Freischaltung für einen bestimmten Zeitraum Kosten entstehen.
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Werden, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, zwei Antriebseinrichtungen 2, 3 genutzt, kann die Leistungs- bzw. Drehmomenterhöhung im einfachsten Fall dadurch erreicht werden, dass in Betriebssituationen, in denen in anderen Betriebsmodi nur eine der Antriebseinrichtungen 2, 3 betrieben würde, beide Antriebseinrichtungen 2, 3 betrieben werden oder dass statt der Antriebseinrichtung 2 die Antriebseinrichtung 3 oder umgekehrt betrieben werden. Beispielsweise könnte in anderen Betriebsmodi in einer Fahrsituation ausschließlich ein Verbrennungsmotor betrieben werden, wobei im beschränkten Betriebsmodus, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, ein höheres Drehmoment durch einen zusätzlichen Betrieb des Elektromotors bereitgestellt wird.
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Eine Erhöhung der Leistung bzw. des Drehmoments ist jedoch auch dann möglich, wenn nur eine Antriebseinrichtung 2, 3 vorhanden ist bzw. wenn nur eine der Antriebseinrichtungen 2, 3 betrieben werden soll oder auch in unbeschränkten Betriebsmodi beide Antriebseinrichtungen 2, 3 betrieben werden. Im einfachsten Fall wird ausschließlich eine Leistungs- bzw. Drehmomentanforderung der Steuereinrichtung 4 an die Antriebseinrichtung 2, 3 angepasst, das heißt, bei gleichen Eingangsgrößen, die in dem jeweiligen Betriebsmodus die angeforderte Leistung bzw. das angeforderte Drehmoment steuern, werden die entsprechenden Ausgangsgrößen für die Anforderung erhöht.
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Besonders bevorzugt werden jedoch auch maximal bereitstellbare Leistungen bzw. Drehmomente, insbesondere bei bestimmten Drehzahlen, erhöht. Eine kurzzeitige Leistungs- bzw. Drehmomenterhöhung kann beispielsweise bei einem Elektromotor dadurch realisiert werden, dass er mit derart hohen Strömen bestromt wird, dass eine Kühlkapazität einer Kühleinrichtung des Elektromotors die Abwärme nicht vollständig abführen kann. Es wird somit eine kurzzeitige Temperaturerhöhung in Kauf genommen, um in einer bestimmten Fahrsituation, beispielsweise für einen Überholvorgang oder für ein Herausbeschleunigen aus einer Kurve, mehr Leistung und/oder mehr Drehmoment bereitzustellen. Bei einem Verbrennungsmotor kann eine maximal verfügbare Leistung bzw. ein maximal verfügbares Drehmoment beispielsweise dadurch angepasst werden, dass Zündzeitpunkte, ein Mischungsverhältnis von Luft und Treibstoff, ein Ladedruck und/oder eine genutzte Zylinderzahl variiert werden. Beispielsweise kann eine kurzzeitige Erhöhung des Verbrauchs bzw. des Schadstoffausstoßes und/oder eine Erhöhung des Verschleißes von Kraftfahrzeugkomponenten in Kauf genommen werden, um ein höheres Drehmoment bzw. eine höhere Leistung bereitzustellen.
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Um eine Freigabe des beschränkten Betriebsmodus zu erreichen, kann der Benutzer 5 durch eine entsprechende Bedieneingabe an der fahrzeugseitigen Bedienschnittstelle 8 oder an einer mobilen Kommunikationseinrichtung 9, beispielsweise an einem Smartphone, eine Anforderungsnachricht an die fahrzeugexterne Einrichtung 6 senden, um die Übertragung einer Freigabenachricht anzufordern. Soll ein Smartphone genutzt werden, kann hierzu, insbesondere kraftfahrzeugherstellerseitig, eine entsprechende Anwendung bzw. App bereitgestellt werden. Alternativ könnte die fahrzeugexterne Einrichtung 6 oder eine weitere nicht gezeigte Servereinrichtung, die mit der fahrzeugexternen Einrichtung 6 kommuniziert, beispielsweise ein Internetserver, eine Bedienschnittstelle bereitstellen, die beispielsweise eine Anforderung einer Freigabenachricht über eine Internetseite ermöglicht.
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Der Benutzer 5 kann insbesondere mehrere Aktivierungen des beschränkten Betriebsmodus buchen bzw. den beschränkten Betriebsmodus für bestimmte Zeiträume, beispielsweise einige Tage oder Wochen, freischalten. Es ist auch möglich, dass er eine Gesamtzeit, für die das Fahrzeug im beschränkten Betriebsmodus betrieben werden kann, bucht. Diese Information kann durch die Freigabenachricht an das Kraftfahrzeug 1 übertragen werden, so dass beispielsweise ein entsprechender Zähler, der durch die Steuereinrichtung 4 implementiert sein kann, auf einen entsprechenden Wert gesetzt werden kann bzw. ein dort vorhandener Wert einer Restbenutzungszeit oder Anzahl entsprechend erhöht werden kann.
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Der Benutzer kann bei einer Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus und/oder in Betriebssituationen, in denen eine solche Aktivierung potentiell zweckmäßig wäre, über eine verbleibende Anzahl der Aktivierungen bzw. eine verbleibende Zeit, während oder für die der beschränkte Betriebsmodus aktivierbar ist, informiert werden. Auch im Rahmen eines Buchungsvorgangs über die Kommunikationseinrichtung 9 oder die Bedienschnittstelle 8 können solche Informationen bereitgestellt werden. Stellt der Benutzer 5 beispielsweise vor einer längeren Fahrt fest, dass nur noch drei Aktivierungen des beschränkten Betriebsmodus verbleiben, kann er z. B. fünf zusätzliche Aktivierungen buchen, so dass während der Fahrt acht Aktivierungen zur Verfügung stehen. Im Rahmen der Buchung kann beispielsweise auch ein Wartungszustand des Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der buchbaren Freigaben zwischen zwei Wartungen des Kraftfahrzeugs beschränkt sein oder Ähnliches. Auch diesbezügliche Informationen können dem Benutzer 5 über die Bedienschnittstelle 8 bzw. die Kommunikationseinrichtung 9 bereitgestellt werden.
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Insbesondere, wenn die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus gebührenpflichtig ist, ist es zweckmäßig, diese für den Benutzer 5 intensiv erlebbar zu gestalten. Hierzu können bei einem Wechsel in den beschränkten Betriebsmodus bzw. während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 1 im beschränkten Betriebsmodus entsprechende Hinweise ausgegeben werden. Im einfachsten Fall kann ausschließlich die Anzeigeeinrichtung 10 genutzt werden, um einen solchen, insbesondere animierten, Hinweis zu geben. Ergänzend oder alternativ können zur Hinweisgabe beispielsweise eine Leuchtfarbe und/oder Leuchthelligkeit einer Einrichtung 11, nämlich einer Beleuchtung des Innenraums, des Kraftfahrzeugs 1 und/oder Schallausgaben an den Einrichtungen 12, 13, nämlich an Innen- bzw. Außenlautsprechern, des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Über die Innen- und Außenlautsprecher kann insbesondere ein simulierter Motorenklang ausgegeben werden. Es ist hierbei möglich, dass eine solche Ausgabe auch außerhalb des beschränkten Betriebsmodus erfolgt, beispielsweise zur Information von Passanten bei einem rein elektrischen Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 oder zur Verbesserung des Fahrzeugklangs, und diese Ausgabe im beschränkten Betriebsmodus nur modifiziert wird. Es ist jedoch auch möglich, zusätzliche Motorgeräusche nur im beschränkten Betriebsmodus durch Lautsprecher auszugeben. Ergänzend oder alternativ kann auch eine haptische Hinweisgabe erfolgen, indem beispielsweise das Lenkrad 14 oder das Fahrpedal 15 durch nicht gezeigte Aktoren zu Vibrationen angeregt werden.
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In dem Kraftfahrzeug werden sowohl das Umfeld des Kraftfahrzeugs betreffende Umfelddaten als auch das Kraftfahrzeug selbst betreffende Fahrzeugdaten erfasst und an die Steuereinrichtung 4 bereitgestellt. Die Umfelddaten können beispielsweise über die Kamera 16 und den Radarsensor 17 erfasst werden. Ergänzend können Umfelddaten durch ein Navigationssystem 18 bereitgestellt werden, das eine Position des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt und diese Position bestreffende Umfelddaten, beispielsweise prädiktive Streckendaten, aus Kartendaten entnehmen und an die Steuereinrichtung 4 bereitstellen kann. Aus den Umfelddaten können beispielsweise Informationen über einen Fahrbahnbelag und eine Kurvigkeit einer befahrenen Strecke gewonnen werden. Auch Informationen über Witterungsverhältnisse und/oder eine Verkehrsdichte können berücksichtigt werden. Als Fahrzeugdaten können beispielsweise ein Lenkwinkel über den Lenkwinkelsensor 19, eine Pedalstellung des Fahrpedals 15 über den Pedalsensor 20, eine aktuelle Gierrate des Kraftfahrzeugs 1 über den Gierratensensor 21 und eine Geschwindigkeit bzw. Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 über nicht gezeigte Sensoren erfasst und verarbeitet werden. Die Umfelddaten werden vorzugsweise sowohl im beschränkten als auch in den nicht beschränkten Betriebsmodi des Kraftfahrzeugs 1 bzw. der Steuereinrichtung 4 ausgewertet, um die Betriebsparameter der Antriebseinrichtungen 2, 3 anzupassen. Beispielsweise kann die aktuell bereitgestellte bzw. maximale Leistung bzw. das aktuell bereitgestellte bzw. maximal verfügbare Drehmoment beschränkt werden, wenn sich das Kraftfahrzeug auf losen Straßenbelägen, beispielsweise auf Sand oder Schotter, bewegt, das Kraftfahrzeug in eine Kurve einfährt bzw. eine befahrene Strecke sehr kurvig ist und/oder widrige Witterungsverhältnisse und/oder eine hohe Verkehrsdichte vorliegen. Insbesondere kann eine aktuelle Fahrsituation klassifiziert werden und die Betriebsparameter und somit die Leistung und das Drehmoment können in Abhängigkeit der Fahrsituation beschränkt oder auch erhöht werden.
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Insbesondere, wenn der beschränkte Betriebsmodus gebührenpflichtig ist, sollte ein Benutzer 5 vor der Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus abschätzen können, inwieweit durch den beschränkten Betriebsmodus die Leistung bzw. das Drehmoment erhöht werden können bzw. inwieweit die erhöhte Leistung bzw. das erhöhte Drehmoment überhaupt nutzbar sind. Ist beispielsweise in dem unmittelbar vorausliegendem Streckenabschnitt mit einer glatten oder unebenen Fahrbahn zu rechnen oder liegt eine sehr hohe Verkehrsdichte vor, ist eine Erhöhung der Leistung bzw. des Drehmoments nicht zweckmäßig. Daher kann der Fahrer über die Anzeigeeinrichtung 10 in Abhängigkeit der ermittelten Fahrsituation Hinweise erhalten, die ihn informieren, inwieweit eine Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zweckmäßig ist, bzw. ihn in Situationen, in denen dies der Fall ist, auf die Nutzbarkeit des beschränkten Betriebsmodus hinweisen. Ergänzend können ihm Vorabinformationen gegeben werden, inwieweit eine Aktivierung des beschränkten Betriebsmodus den Fahrbetrieb ändern würde, also insbesondere inwieweit ein Drehmoment bzw. eine Leistung erhöht werden könnten bzw. inwieweit diese höhere Leistung bzw. das höhere Drehmoment überhaupt genutzt werden können. Eine solche Hinweisgabe kann auch dazu genutzt werden, den Fahrer beispielsweise bei einem unmittelbar bevorstehenden Überholvorgang bzw. während eines solchen Überholvorgangs und/oder beim Herausbeschleunigen aus einer Kurve darauf hinzuweisen, den beschränkten Betriebsmodus zu nutzen. Wäre in einer bestimmten Fahrsituation die Nutzung des beschränkten Betriebsmodus zweckmäßig, ist dieser jedoch nicht freigegeben, beispielsweise weil alle freigegebenen Nutzungen bereits verbraucht wurden, kann der Fahrer auch darauf hingewiesen werden, dass weitere Nutzungen des beschränkten Betriebsmodus zubuchbar sind. Vorzugsweise ist in diesem Fall eine Anforderung einer weiteren Freigabenachricht für ein oder mehrere Nutzer durch eine relativ einfache Bedienhandlung, beispielsweise durch das Berühren eines Touchscreens oder eines lenkradseitigen Bedienelements, möglich.
