DE19807291A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem Hybridantrieb - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem Hybridantrieb

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem Hybridantrieb mit einem Elektromotor und einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 43 06 381 A1 bekannt, wobei in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit einen Betriebsart "Stadtfahrt" oder eine Betriebsart "Fernfahrt" eingestellt wird. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß es beispielsweise durch kurzfristig hohe Geschwindigkeiten im Stadtverkehr oder kurzfristig niedrige Geschwindigkeiten im Fernverkehr zu Änderungen der Betriebsart kommt, obwohl dies eigentlich durch die momentane Verkehrsumgebung nicht angezeigt ist bzw. erforderlich wäre.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei die obengenannten Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß mittels eines Positionssensors eine momen­ tane Position des Kraftfahrzeuges ermittelt und mit gespeicherten Daten einer Straßen- oder Landkarte verglichen wird, wobei durch den Vergleich festgestellt wird, in welcher Ver­ kehrsumgebung sich das Fahrzeug befindet und ein entsprechender vorbestimmter Be­ triebsmodus des Hybridantriebs für die jeweilige Verkehrsumgebung eingestellt wird.
Dies hat den Vorteil, daß eine automatische, eindeutige Erkennung der momentan optimal­ sten Betriebsart des Hybridantriebs für eine momentane Verkehrsumgebung gewährleistet ist, so daß eine Kraftstoffeinsparung durch entsprechende Wahl des Betriebsmodus des Hybridantriebs weiter optimiert ist. Ferner wird frühzeitig eine Änderung der Verkehrsumge­ bung und damit eine eventuell erforderliche Änderung des Betriebsmodus des Hybridantriebs erkannt, so daß ein für eine entsprechende Verkehrsumgebung falscher bzw. unökonomischer Betriebsmodus auch für eine kurze Zeit nach Änderung der Verkehrsumgebung wirksam verhindert.
Beispielsweise ist die Verkehrsumgebung ein Stadtverkehr, ein Fernverkehr und/oder ein Überlandverkehr, wobei bevorzugt für den Stadtverkehr als Betriebsmodus für den Hybridantrieb eine reiner Elektromotorbetrieb oder ein erster kombinierter Elektromotor-/­ Brennkraftmaschinenbetrieb, für den Fernverkehr als Betriebsmodus für den Hybridantrieb ein reiner Brennkraftmaschinenbetrieb oder ein zweiter kombinierter Elektromotor-/­ Brennkraftmaschinenbetrieb und/oder für den Überlandverkehr als Betriebsmodus für den Hybridantrieb ein reiner Brennkraftmaschinenbetrieb oder ein dritter kombinierter Elektromotor-/Brennkraftmaschinenbetrieb eingestellt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Positionssensor ein GPS-System (satellitengestütztes Navigationssystem) oder ein GSM-System (Global System for Mobile Communication).
Ist die Verkehrsumgebung ein Stau bzw. zähfließender Verkehr wird als Betriebsmodus für den Hybridantrieb ein reiner Elektromotorbetrieb oder ein kombinierter Elektromotor-/­ Brennkraftmaschinenbetrieb automatisch eingestellt.
Zur Überwachung des Betriebszustandes des Hybridantriebs wird in vorteilhafter Weise einem Fahrer des Kraftfahrzeugs ein momentaner Betriebsmodus des Hybridantriebs ange­ zeigt und ggf. ein Ladezustand einer Batterie des Hybridantriebs ständig überwacht.
Eine Abgasreduzierung im Stadtverkehr erzielt man dadurch, daß im reinen Elektromotorbetrieb in einem Stadtverkehr bei einem vorbestimmten Entladezustand einer Batterie des Hybridantriebs eine Warnung an einen Fahrer abgegeben wird und in Abhängigkeit von der ermittelten Position des Kraftfahrzeuges wenigstens einer der folgenden Vorschläge gegeben wird: "Verlassen der Stadt", falls sich eine entsprechende Stadtgrenze innerhalb der verbleibenden Reichweite des Elektromotorbetriebes befindet, "Anfahren der nächsten Elektrotankstelle", falls sich wenigstens eine Elektrotankstelle innerhalb der verbleibenden Reichweite des Elektromotorbetriebes befindet, und/oder "Umschalten auf Brennkraftmaschinenbetrieb", falls die verbleibende Reichweite des Elektromotorbetriebes weder zum Verlassen des Stadtverkehrs noch zum Erreichen einer Elektrotankstelle ausreicht.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese veranschaulicht schematisch die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Hybridantrieb mit einem Elektromotor und einer Brennkraft­ maschine hat eine von einem nicht dargestellten Positionssensor ermittelte Position X. Aus­ gehend von dieser Position X ist eine Reichweite des Kraftfahrzeugs mit reinem Elektromo­ torbetrieb aufgrund eines momentanen Ladezustandes einer Batterie des Hybridantriebs mit einem Kreis 12 und eine momentane Reichweite des Kraftfahrzeugs mit reinem Brennkraftmaschinenbetrieb aufgrund eines momentanen Kraftstoff-Füllstandes in einem Tank mit einem Kreis 14 bezeichnet. Diese Reichweiten 12 und 14 werden ständig im Fahrzeug, beispielsweise von einer entsprechenden Antriebssteuerung, ermittelt. Alternativ kann der Kreis 14 auch eine Reichweite aus Elektromotorbetrieb plus Brennkraftmaschinenbetrieb sein.
Die momentane vom Positionssensor ermittelte Position X des Kraftfahrzeuges 10 wird mit gespeicherten Daten einer Straßen- oder Landkarte verglichen, von denen beispielhaft in der Figur folgende gespeicherten Daten dargestellt sind: Bereiche 16, 18 und 20 bezeichnen Verkehrsumgebungen mit Stadtverkehr, also im wesentlichen Städte. Alle dazwischen lie­ genden Bereiche 22 gelten als Verkehrsumgebung mit Überlandverkehr, wobei ggf. auch Bereiche mit Fernverkehr, wie beispielsweise Autobahnen, zusätzlich gekennzeichnet sein können. Die Orte 24, 26, 28 und 30 kennzeichnen Elektrotankstellen, an denen die Batterie des Hybridantriebs aufgeladen werden kann. Weiterhin umfassen die gespeicherten Daten beispielsweise nicht dargestellte Straßen bzw. ein entsprechendes Straßennetz, wobei auch einzelne Straßen oder Straßenzüge als Bereich mit entsprechenden Verkehrsumgebungen, wie beispielsweise Stadtverkehr, Überlandverkehr oder Fernverkehr, gekennzeichnet sein können.
An der momentanen, vom Positionssensor ermittelten Position X des Kraftfahrzeuges 10 ergeben sich aus dem Vergleich mit den vorgenannten gespeicherten Daten folgende Infor­ mationen: Der Stadtbereich 16 kann in bestimmten Richtungen allein im Elektromotorbetrieb verlassen werde. Die Stadtbereiche 18 und 20 befinden sich teilweise innerhalb der Reichweite 14 der Brennkraftmaschine aber außerhalb der Reichweite 12 des Elektromotors. Die Elektrotankstelle 24 befindet sich innerhalb der Reichweite 12 des Elektromotors, während sich die Elektrotankstellen 26, 28 und 30 außerhalb der Reichweite 12 des Elektromotors, aber innerhalb der Reichweite 14 der Brennkraftmaschine befinden.
Ferner ergibt der Vergleich der momentanen, vom Positionssensor ermittelten Position X mit den vorgenannten gespeicherten Daten der Straßen- bzw. Landkarte, daß sich das Kraftfahrzeug 10 in dem Bereich 16 befindet, in dem eine Verkehrsumgebung mit Stadtverkehr herrscht. Dementsprechend wird der Hybridantrieb automatisch beispielsweise in einen reinen Elektromotorbetrieb geschaltet. Mit zunehmender Betriebsdauer des Elektromotors wird die Batterie des Hybridantriebs entladen und der Kreis 12 dementsprechend kleiner. Ab einem vorbestimmten Entladezustand wird ein Fahrer auf diesen Umstand aufmerksam gemacht, wobei ggf. gleichzeitig Vorschläge für ein weiteres Betriebsverfahren gegeben werden.
An der Position X gemäß der Figur bekommt der Fahrer beispielsweise den Hinweis, daß er entweder den Stadtbereich 16 verlassen kann. Sobald nämlich der Vergleich der Position X mit den gespeicherten Daten ergibt, daß sich das Fahrzeug in einem Bereich 22 mit Ober­ landverkehr befindet, wird automatisch in einen Brennkraftmaschinenbetrieb umgestellt, wobei der Elektromotor umgekehrt als Generator wirkt und die Batterie auflädt.
An der Position X gemäß der Figur ist aber auch der Hinweis möglich, daß die Elektrotankstelle 24 in reinem Elektromotorbetrieb angefahren werden und dort die Batterie wieder aufgeladen werden kann.
Sobald beispielsweise der Elektromotorbetrieb jedoch solange angedauert hat, daß sich der Kreis 12 vollständig innerhalb des Stadtgebietes 16 befindet und auch keine Elektrotankstelle mehr innerhalb des Kreises 12 ist, schlägt ein Motormanagement dem Fahrer nur noch vor, manuell oder automatisch in den Brennkraftmaschinenbetrieb umzuschalten.
Statt des reinen Elektromotorbetriebes oder Brennkraftmaschinenbetriebs in einer jeweiligen Verkehrsumgebung ist auch ein kombinierter Elektromo­ tor-/Brennkraftmaschinenbetrieb möglich, wobei für unterschiedliche Verkehrsumgebungen unterschiedliche kombinierte Elektromotor-/Brennkraftmaschinenbetriebe vorgesehen sein können. Diese unterscheiden sich beispielsweise dadurch, daß eine Aufteilung der Drehmomentabgabe von Elektromotor und Brennkraftmaschine variiert wird. So kann das Verhältnis der Drehmomentabgabe von Elektromotor zu Brennkraftmaschine beispielsweise 50/50, 40/60, 30/70, 20/80,10/90, 60/40, 70/30, 80/20, 90/10 betragen oder ein beliebiger Zwischenwert zwischen den angegebenen Verhältnissen sein.
Eine automatische Auswahl des vorgenannten Verhältnisses der Drehmomentabgaben von Elektromotor und Brennkraftmaschine kann beispielsweise geschwindigkeitsabhängig erfol­ gen. Es ist jedoch auch möglich, Bereiche der gespeicherten Straßen- oder Landkarte mit entsprechenden Informationen zu versehen, die dem jeweiligen Bereich ein bestimmtes Verhältnis, ggf. abhängig von Tages- und/oder Jahreszeit, zuordnen.
Bezugszeichenliste
10
Kraftfahrzeug
12
Kreis für momentane Reichweite im Elektromotorbetrieb
14
Kreis für momentane Reichweite im Brennkraftmaschinenbetrieb
16
Bereich mit Stadtverkehr
18
Bereich mit Stadtverkehr
20
Bereich mit Stadtverkehr
22
Bereich mit Überlandverkehr
24
Ort mit Elektrotankstelle
26
Ort mit Elektrotankstelle
28
Ort mit Elektrotankstelle
30
Ort mit Elektrotankstelle
X momentane Position

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeuges mit einem Hybridantrieb mit einem Elektromotor und einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Positionssensors eine momentane Position des Kraftfahrzeuges ermit­ telt und mit gespeicherten Daten einer Straßen- oder Landkarte verglichen wird, wobei durch den Vergleich festgestellt wird, in welcher Verkehrsumgebung sich das Fahrzeug befindet und ein entsprechender vorbestimmter Betriebsmodus des Hybridantriebs für die jeweilige Verkehrsumgebung eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrsumgebung ein Stadtverkehr, ein Fernverkehr und/oder ein Überlandver­ kehr ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Stadtverkehr als Betriebsmodus für den Hybridantrieb ein reiner Elektromotorbetrieb oder ein erster kombinierter Elektromotor-/Brennkraftmaschinen­ betrieb automatisch eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fernverkehr als Betriebsmodus für den Hybridantrieb ein reiner Brennkraft­ maschinenbetrieb oder ein zweiter kombinierter Elektromotor-/Brennkraftmaschinen­ betrieb automatisch eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Überlandverkehr als Betriebsmodus für den Hybridantrieb eine reiner Brenn­ kraftmaschinenbetrieb oder ein dritter kombinierter Elektromotor-/Brennkraftmaschi­ nenbetrieb automatisch eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkehrsumgebung eine Stausituation ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stausituation als Betriebsmodus für den Hybridantrieb ein reiner Elektromotorbetrieb oder ein vierter kombinierter Elektromo­ tor-/Brennkraftmaschinenbetrieb automatisch eingestellt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Fahrer des Kraftfahrzeugs ein momentaner Betriebsmodus des Hybridantriebs angezeigt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladezustand einer Batterie des Hybridantriebs ständig überwacht wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im reinen Elektromotorbetrieb in einem Stadtverkehr bei einem vorbestimmten Entla­ dezustand einer Batterie des Hybridantriebs eine Warnung an einen Fahrer abgege­ ben wird und in Abhängigkeit von der ermittelten Position des Kraftfahrzeuges wenigstens einer der folgenden Vorschläge gegeben wird,
  • (a) "Verlassen der Stadt", falls sich eine entsprechende Stadtgrenze innerhalb der verbleibenden Reichweite des Elektromotorbetriebes befindet,
  • (b) "Anfahren der nächsten Elektrotankstelle", falls sich wenigstens eine Elek­ trotankstelle innerhalb der verbleibenden Reichweite des Elektromotorbetriebes befindet, und/oder
  • (c) "Umschalten auf Brennkraftmaschinenbetrieb", falls die verbleibende Reichweite des Elektromotorbetriebes weder zum Verlassen des Stadtverkehrs noch zum Erreichen einer Elektrotankstelle ausreicht.
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