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DE102021203350A1 - Method for operating a hybrid vehicle with an electric drive and a combustion drive and associated device for operating a hybrid vehicle - Google Patents

Method for operating a hybrid vehicle with an electric drive and a combustion drive and associated device for operating a hybrid vehicle Download PDF

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Publication number
DE102021203350A1
DE102021203350A1 DE102021203350.4A DE102021203350A DE102021203350A1 DE 102021203350 A1 DE102021203350 A1 DE 102021203350A1 DE 102021203350 A DE102021203350 A DE 102021203350A DE 102021203350 A1 DE102021203350 A1 DE 102021203350A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
route
characteristic value
charging
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021203350.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Nikita Shchekutin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021203350.4A priority Critical patent/DE102021203350A1/en
Publication of DE102021203350A1 publication Critical patent/DE102021203350A1/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben eines hybrides Fahrzeuges, insbesondere eines Plug-In Hybrids, mit einem Elektroantrieb und einem Verbrennungsantrieb, umfassend ein Ermitteln (101) einer Route, die von dem Fahrzeug befahren werden soll, ein Bereitstellen (102) eines rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells, welches dazu eingerichtet ist eine Fahrt des Fahrzeuges entlang der ermittelten Route basierend auf vordefinierten Restriktionen und einem durch einen Zustandsparameter definierten Betrieb des Fahrzeuges zu simulieren und einen Charakteristikwert zu ermitteln, ein Optimieren (103) des Charakteristikwertes gemäß einer Zielvorgabe, wobei mittels des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells ein solcher Wert für den Zustandsparameter ermittelt wird, der dazu führt, dass der Charakteristikwert die Zielvorgabe erfüllt und ein Bereitstellen (104) einer Information, welche indiziert, wie das Fahrzeug zu betreiben ist, damit dieses entsprechend dem bei dem Optimieren des Charakteristikwertes ermittelten Wert des Zustandsparameters betrieben wird.The present invention relates to a method (100) for operating a hybrid vehicle, in particular a plug-in hybrid, with an electric drive and a combustion drive, comprising determining (101) a route to be traveled by the vehicle, providing (102 ) a computational vehicle operating model, which is set up to simulate a journey of the vehicle along the determined route based on predefined restrictions and an operation of the vehicle defined by a state parameter and to determine a characteristic value, optimizing (103) the characteristic value according to a target specification, wherein such a value for the state parameter is determined by means of the mathematical vehicle operating model, which means that the characteristic value meets the target specification and providing (104) information that indicates how the vehicle is to be operated, so that it corresponds to the Opti the characteristic value determined value of the state parameter is operated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hybriden Fahrzeuges.The present invention relates to a method for operating a hybrid vehicle.

Die Anzahl zugelassener Fahrzeuge mit Hybridantrieb, insbesondere sogenannte Plug-In-Hybridfahrzeuge, steigt jährlich und wird u.a. durch gesetzliche Forderung in Zukunft noch schneller steigen. Die Hälfte der Hybridfahrzeuge wird aktuell als Dienstfahrzeuge eingesetzt. Die klassische Lösung für Touren- und Routenplanung berücksichtigen jedoch nicht die Spezialitäten der Elektromobilität, die sich aus dem Einsatz hybrider Fahrzeuge ergeben. So wird beispielsweise der Bedarf bzw. die Möglichkeit eines Zwischenladens nicht berücksichtigt. Dazu machen emissionsbedingte Fahrverbote oder Beschränkungen die Touren- und Routenplanung für Hybridfahrzeuge schwieriger, insbesondere, wenn Bedarf besteht, sich innerhalb innerstädtischer Zonen zu bewegen.The number of registered vehicles with hybrid drive, in particular so-called plug-in hybrid vehicles, is increasing every year and will increase even faster in the future due to legal requirements, among other things. Half of the hybrid vehicles are currently used as company vehicles. However, the classic solution for tour and route planning does not take into account the special features of electromobility that result from the use of hybrid vehicles. For example, the need or the possibility of intermediate charging is not taken into account. In addition, emission-related driving bans or restrictions make tour and route planning more difficult for hybrid vehicles, especially when there is a need to move within inner-city zones.

Basierend auf neuesten Studien, beispielsweise die Studie des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung mit dem Titel „Real world usage of Plug in hybrid electric vehicles“, veröffentlicht im September 2020, wird der ökologische Effekt von dienstlichen Einsätzen von Hybridfahrzeugen in Frage gestellt. Die Gründe dafür sind, dass diese zu selten geladen werden (im Durchschnitt nur an jedem zweiten Tag) und als Folge der Elektroantrieb zu wenig benutzt wird (nur für 18% der Gesamtfahrzeit). Die daraus resultierenden höheren Emissionszahlen entsprechen nicht den Erwartungen der Gesellschaft und der Regierung.Based on the latest studies, for example the study by the Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research entitled "Real world usage of Plug in hybrid electric vehicles", published in September 2020, the ecological effect of business use of hybrid vehicles is questioned. The reasons for this are that they are charged too seldom (on average only every other day) and as a result the electric drive is used too little (only for 18% of the total driving time). The resulting higher emissions figures are not in line with society's and government's expectations.

Der Mangel der umgesetzten Ladevorgänge liegt nicht an dem Mangel der Ladestationen. Die Ladeinfrastruktur entwickelt sich schnell und es gibt immer mehr Ladestationen, mehr Stromanbieter und mehr Ladetarife, was die Auswahl einer optimalen Lademöglichkeit sogar noch komplexer macht. Es existieren auch separate Softwarelösungen, die eine statische Suche in Ladestationdatenbanken mit Rücksicht auf bestimmte Rahmenbedingungen, wie beispielsweise Steckertyp oder Ladeleistung, durchführen lassen. Diese Lösungen sind aber nicht in Touren- und Routenplanungsroutinen integriert. So muss eine Suche zumeist von einem Fahrer manuell durchgeführt werden und ist relativ aufwändig. Dies reicht nicht dazu aus, einen Anwender dazu zu bewegen, das Fahrzeug öfter zu laden und somit den Einsatz des Elektroantriebs zu fördern.The lack of implemented charging processes is not due to the lack of charging stations. The charging infrastructure is evolving rapidly and there are more charging stations, more electricity providers and more charging tariffs, which makes the selection of an optimal charging option even more complex. There are also separate software solutions that allow a static search to be carried out in charging station databases, taking into account certain general conditions, such as plug type or charging capacity. However, these solutions are not integrated into tour and route planning routines. A search usually has to be carried out manually by a driver and is relatively complex. This is not enough to persuade a user to charge the vehicle more often and thus encourage the use of electric propulsion.

Die CN108665342A offenbart dazu ein Verfahren zum Suchen einer Ladestation basierend auf einem Fahrzeugtyp und der für diesen Fahrzeugtyp benötigten Ladevorrichtung. Die CN110667428A offenbart ein Verfahren zum Empfehlen einer Ladestation basierend auf Echtzeitpositionsdaten.the CN108665342A discloses a method for searching for a charging station based on a vehicle type and the charging device required for this vehicle type. the CN110667428A discloses a method for recommending a charging station based on real-time position data.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines hybriden Fahrzeuges mit einem Elektroantrieb und einem Verbrennungsantrieb umfasst ein Ermitteln einer Route, die von dem Fahrzeug befahren werden soll, ein Bereitstellen eines rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells, welches dazu eingerichtet ist, eine Fahrt des Fahrzeuges entlang der ermittelten Route basierend auf vordefinierten Restriktionen und einem durch einen Zustandsparameter definierten Betrieb des Fahrzeuges zu simulieren und einen Charakteristikwert zu ermitteln, wobei der Zustandsparameter ein Ladevorgang des Fahrzeuges und/oder einen Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges beschreibt, und wobei der Charakteristikwert eine optimierbare Eigenschaft der Fahrt beschreibt, welche sich bei einem Betrieb des Fahrzeuges gemäß dem Zustandsparameter ergibt, ein Optimieren des Charakteristikwertes gemäß einer Zielvorgabe, wobei mittels des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells ein solcher Wert für den Zustandsparameter ermittelt wird, der dazu führt, dass der Charakteristikwert die Zielvorgabe erfüllt, und ein Bereitstellen einer Information, welche indiziert, wie das Fahrzeug zu betreiben ist, damit dieses entsprechend dem bei dem Optimieren des Charakteristikwertes ermittelten Wert des Zustandsparameters betrieben wird.The inventive method for operating a hybrid vehicle with an electric drive and a combustion engine includes determining a route to be traveled by the vehicle, providing a computational vehicle operating model, which is set up to drive the vehicle along the determined route based on predefined To simulate restrictions and an operation of the vehicle defined by a state parameter and to determine a characteristic value, the state parameter describing a charging process of the vehicle and/or a change in a drive mode of the vehicle, and the characteristic value describing a property of the trip that can be optimized, which an operation of the vehicle according to the state parameter results in an optimization of the characteristic value according to a target specification, such a value for the state parameter being determined by means of the computational vehicle operating model rd, which results in the characteristic value meeting the target specification, and providing information which indicates how the vehicle is to be operated in order for it to be operated in accordance with the value of the state parameter determined when optimizing the characteristic value.

Das Ermitteln der Route erfolgt bevorzugt durch ein herkömmliches Navigationssystem und bei dem Ermitteln der Route wird die Route für das erfindungsgemäße Verfahren bereitgestellt. Bei dem Ermitteln der Route wird bevorzugt von einem Fahrer ein Ziel eingegeben und eine Route von einem aktuellen Standort zu dem Ziel errechnet.The route is preferably determined by a conventional navigation system and when the route is determined, the route is provided for the method according to the invention. When determining the route, a destination is preferably entered by a driver and a route is calculated from a current location to the destination.

Das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell ist eine mathematische Nachbildung eines Verhaltens des Fahrzeuges, wenn dieses entlang der Route bewegt wird. Es wird somit ein Betrieb des Fahrzeuges rechnerisch simuliert bzw. modelliert. Das Fahrzeug ist dabei ein hybrides Fahrzeug, insbesondere ein sogenannter Plug-in Hybrid. Das rechnerische Fahrzeug-Betriebsmodell ist dabei bevorzugt auf ein bestimmtes Fahrzeug angepasst, wobei das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell dazu seine Berechnungen auf Eigenschaften des Fahrzeuges stützt, die dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell bereitgestellt wurden. So basieren die Berechnungen des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells beispielsweise auf einer Batteriekapazität des Fahrzeuges, einem Verbrauch des Fahrzeuges, einem Gewicht des Fahrzeuges, einer Leistung des Fahrzeuges und/oder weiteren Eigenschaften und technischen Merkmalen des Fahrzeuges. Das rechnerische Fahrzeug-Betriebsmodell simuliert die Fahrt des Fahrzeuges entlang der ermittelten Route basierend auf vordefinierten Restriktionen und einem durch einen Zustandsparameter definierten Betrieb des Fahrzeuges inkl. eventuelle Ladevorgänge entlang der Route.The computational vehicle operation model is a mathematical replica of a vehicle's behavior as it is moved along the route. Operation of the vehicle is thus simulated or modeled by computer. The vehicle is a hybrid vehicle, in particular a so-called plug-in hybrid. The computational vehicle operating model is preferably adapted to a specific vehicle, with the computational vehicle operating model basing its calculations on properties of the vehicle that were provided to the computational vehicle operating model. The calculations of the mathematical vehicle operating model are based, for example, on a battery capacity of the vehicle, a consumption of the vehicle, a weight of the vehicle, a performance of the vehicle and/or other properties and technical features of the vehicle total The computational vehicle operating model simulates driving the vehicle along the determined route based on predefined restrictions and vehicle operation defined by a status parameter, including any charging processes along the route.

Bei den Berechnungen durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell wird sowohl ein den Ladevorgang des Fahrzeuges beschreibender Parameter als auch ein den Wechsel des Antriebsmodus des Fahrzeuges beschreibender Parameter für die rechnerische Simulation des Betriebs des hybriden Fahrzeuges verwendet. Dabei wird zumindest einer dieser Parameter als Zustandsparameter verwendet. Der jeweils andere dieser Parameter wird bevorzugt als Charakteristikwert oder als Restriktion in die Berechnung eingebracht.In the calculations by the computational vehicle operating model, both a parameter describing the charging process of the vehicle and a parameter describing the change in the drive mode of the vehicle are used for the computational simulation of the operation of the hybrid vehicle. At least one of these parameters is used as a status parameter. The respective other of these parameters is preferably included in the calculation as a characteristic value or as a restriction.

Die vordefinierten Restriktionen sind dabei insbesondere solche Einschränkungen, die ein Anwender dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell für eine spezifische Route bereitstellt und die der Anwender bei einer Fahrt entlang der Route zu erfüllen wünscht. Ferner sind die Restriktionen solche Einschränkungen, die sich für das spezifische Fahrzeug, für welches eine Fahrt simuliert werden soll, in der Umwelt ergeben. So wird durch die Restriktionen beispielsweise definiert, wann der Elektroantrieb zwingend zu verwenden ist, beispielsweise wenn das Fahrzeug sich in einer Umweltzone befindet.In this case, the predefined restrictions are in particular those restrictions which a user provides to the computational vehicle operating model for a specific route and which the user wishes to meet when driving along the route. Furthermore, the restrictions are those restrictions that arise in the environment for the specific vehicle for which a journey is to be simulated. For example, the restrictions define when the electric drive must be used, for example if the vehicle is in an environmental zone.

Der Zustandsparameter beschreibt einen Ladevorgang des Fahrzeuges oder einen Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges. Wird durch den Zustandsparameter ein Ladevorgang beschrieben, so wird durch den Zustandsparameter bevorzugt eine Zeit und/oder ein Ort für das Ausführen des Ladevorgangs auf der Route definiert oder es wird eine Ladeleistung bei dem Ladevorgang definiert. Wird durch den Zustandsparameter ein Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges beschrieben, so wird durch den Zustandsparameter bevorzugt eine Zeit und/oder ein Ort beschrieben, zu der oder zu dem der Antriebsmodus des Fahrzeuges von dem Elektroantrieb auf den Verbrennungsantrieb bzw. von dem Verbrennungsantrieb auf den Elektroantrieb umgestellt wird.The status parameter describes a charging process of the vehicle or a change in a drive mode of the vehicle. If a charging process is described by the status parameter, the status parameter preferably defines a time and/or a location for carrying out the charging process on the route, or a charging power during the charging process is defined. If the state parameter describes a change in a drive mode of the vehicle, the state parameter preferably describes a time and/or a place at which the drive mode of the vehicle changes from the electric drive to the combustion drive or from the combustion drive to the electric drive is switched.

Der Charakteristikwert beschreibt eine optimierbare Eigenschaft der Fahrt, welche sich bei einem Betrieb des Fahrzeuges gemäß dem Zustandsparameter ergibt. Der Charakteristikwert beschreibt dabei nicht zwingend eine Eigenschaft des Fahrzeuges an sich sondern bevorzugt eine Eigenschaft (mathematisch: Optimierungskriterium), die für den Anwender bei der Verwendung des hybriden Fahrzeuges relevant ist, um dieses optimal zu nutzen. Welche Eigenschaft durch den Charakteristikwert beschrieben wird ist somit abhängig vom Anwender und kann entweder von diesem gewählt werden oder kann dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell vorgegeben sein. Beispielhafte optimierbare Eigenschaften sind eine Fahrtzeit, ein Verbrauch, eine verursachte Umweltverschmutzung, eine Batterielebensdauer oder ähnliche Parameter, die sich aus der Fahrt des Fahrzeuges entlang der Route ergeben. Die optimierbaren Eigenschaften sind meistens gegenseitig widersprechend bzw. konkurrierend: das heißt, werden die Zustandsparameter so angepasst, dass eine Eigenschafft sich verbessert, wird hochwahrscheinlich eine der restlichen relevanten Eigenschaften sich bei dem Zustandsparameter verschlechtern (im Weiteren, werden dafür konkrete Beispiele gebracht). Es existiert zumeist keinen Satz der „global optimalen“ Zustandsparameter, der für alle optimierbaren Eigenschaften gleichwertig optimal wäre. Stattdessen muss nach einer/mehreren für konkrete Situation passende Kompromisslösung gesucht werden. Die erfindungsgemäße Lösung schafft eine Basis für eine analytische Suche solcher Kompromisslösungen in Bezug auf den Betrieb von PHEV-Fahrzeugen.The characteristic value describes a property of the journey that can be optimized, which results when the vehicle is operated according to the state parameter. The characteristic value does not necessarily describe a property of the vehicle per se, but preferably a property (mathematically: optimization criterion) that is relevant for the user when using the hybrid vehicle in order to use it optimally. Which property is described by the characteristic value is therefore dependent on the user and can either be selected by him or can be specified for the mathematical vehicle operating model. Exemplary properties that can be optimized are travel time, consumption, environmental pollution caused, battery life or similar parameters that result from the vehicle traveling along the route. The properties that can be optimized are mostly mutually contradictory or competing: i.e. if the state parameters are adjusted in such a way that one property improves, one of the remaining relevant properties will most likely deteriorate with the state parameter (concrete examples of this are given below). There is usually no set of "globally optimal" state parameters that would be equally optimal for all properties that can be optimized. Instead, one or more compromise solutions suitable for the specific situation must be sought. The solution according to the invention creates a basis for an analytical search for such compromise solutions with regard to the operation of PHEV vehicles.

Der Charakteristikwert, dieser kann optional mathematisch auch als Fitnessfunktion beschrieben werden, wird gemäß einer Zielvorgabe optimiert. Die Zielvorgabe ist dabei typischerweise abhängig von dem Typ des Charakteristikwertes. So kann die Zielvorgabe beispielsweise ein Maximieren oder ein Minimieren des Charakteristikwertes sein. Alternativ ist durch die Zielvorgabe ein Zielfenster definiert, in welches der Charakteristikwert fallen soll. Ist der Charakteristikwert beispielsweise eine Fahrtzeit, so kann diese entweder maximiert werden oder minimiert werden. Alternativ kann die Zielvorgabe definieren, dass die Fahrtzeit so ausfällt, dass das hybride Fahrzeug das Ziel der Route zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht. Durch das rechnerische Fahrzeug-Betriebsmodell werden somit für unterschiedliche mögliche Zustandsparameter, also für ein unterschiedliches Verhalten des Fahrzeuges auf der Route, jeweils ein zugehöriger Charakteristikwert ermittelt. Zugleich wird das Verhalten des Fahrzeuges durch die Restriktionen limitiert. Es kann somit darauf geschlossen werden, welche Zustandsparameter auf das Fahrzeug anzuwenden sind, um einen optimalen Charakteristikwert zu erreichen. Optional werden von dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell mehrere Werte für unterschiedliche Zustandsparameter ermittelt und diese so gewählt, dass dieses zu einem optimierten Charakteristikwert führt.The characteristic value, which can optionally also be described mathematically as a fitness function, is optimized according to a target specification. The target is typically dependent on the type of characteristic value. For example, the target can be maximizing or minimizing the characteristic value. Alternatively, a target window is defined by the target specification, in which the characteristic value should fall. For example, if the characteristic value is a travel time, this can either be maximized or minimized. Alternatively, the target specification can define that the travel time is such that the hybrid vehicle reaches the destination of the route at a specific point in time. An associated characteristic value is thus determined in each case for different possible state parameters, ie for a different behavior of the vehicle on the route, by means of the mathematical vehicle operating model. At the same time, the behavior of the vehicle is limited by the restrictions. It can thus be concluded which state parameters are to be applied to the vehicle in order to achieve an optimal characteristic value. Optionally, several values for different state parameters are determined by the computational vehicle operating model and these are selected in such a way that this leads to an optimized characteristic value.

Insbesondere besteht der Charakteristikwert an sich aus mehreren Aspekten/Optimierungskriterien, die bei der Optimierung gleichzeitig berücksichtigt werden. Der Charakteristikwert bilde nicht zwingend einen einzelnen Parameter ab, sondern kann aus einer Kombination mehrerer zu optimierender Parameter gebildet sein.In particular, the characteristic value itself consists of several aspects/optimization criteria that are taken into account at the same time during the optimization. The characteristic value does not necessarily reflect a single parameter, but can be formed from a combination of several parameters to be optimized.

Es erfolgt ferner ein Bereitstellen einer Information, welche indiziert, wie das Fahrzeug zu betreiben ist, damit dieses entsprechend dem bei dem Optimieren des Charakteristikwertes ermittelten Wert des Zustandsparameters betrieben wird. Das bedeutet, dass das Ergebnis der Optimierung des Charakteristikwertes bereitgestellt wird, insbesondere die sich daraus ergebenden Zustandsparameter bereitgestellt werden. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Fahrzeug tatsächlich so betrieben wird, dass dessen Betrieb zu dem optimierten Charakteristikwert führt. Dabei wird durch die Information insbesondere beschrieben, wie ein Ladevorgang des Fahrzeuges zu erfolgen hat oder wann einen Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges erfolgen soll.Furthermore, information is provided which indicates how the vehicle is to be operated, so that it is operated in accordance with the value of the state parameter determined during the optimization of the characteristic value. This means that the result of the optimization of the characteristic value is provided, in particular the state parameters resulting therefrom are provided. This enables the vehicle to actually be operated such that its operation results in the optimized characteristic value. In this case, the information describes in particular how a charging process of the vehicle is to take place or when a change in a drive mode of the vehicle is to take place.

Es wird somit ein Verfahren geschaffen, durch welches insbesondere ein dienstlicher Einsatz von hybriden Fahrzeugen, insbesondere von Plug-In-Hybriden, optimiert werden kann. So kann der Einsatz des Fahrzeuges aus mehreren Sichten, wie beispielsweise Effizienz, Batterielebensdauer Umweltfreundlichkeit oder Nachhaltigkeit verbessert werden und die Verbesserung quantitativ nachweisbar machen. So kann beispielsweise vermieden werden, dass die Fahrzeuge zu selten geladen werden und eine Verwendung des Elektroantriebs zu selten erfolgt, wodurch höhere Emissionszahlen durch das Fahrzeug verursacht werden, als dies von einem Hybridfahrzeug zu erwarten ist. So wird durch das Verfahren bevorzugt einem Fahrer des Fahrzeuges eine Anweisung bereitgestellt, die diesem angibt, ab wann der Elektroantrieb ein- oder ausgeschaltet werden muss und wann, wo und wie das Fahrzeug geladen werden sollte. Diese Anweisung basiert auf dem optimierten Charakteristikwert. Es werden somit eine Vielzahl von Zielwerten, Parameter und Rahmenbedingungen des Ökosystems Elektromobilität in einem umfangreichen mathematischen Modell, also dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell, berücksichtigt und es erfolgt durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell eine multikriterielle Optimierung eines Einsatzes des hybriden Fahrzeuges.A method is thus created through which in particular a business use of hybrid vehicles, in particular plug-in hybrids, can be optimized. In this way, the use of the vehicle can be improved from several points of view, such as efficiency, battery life, environmental friendliness or sustainability, and the improvement can be quantitatively verified. For example, it can be avoided that the vehicles are charged too infrequently and that the electric drive is used too infrequently, which causes the vehicle to produce higher emissions figures than can be expected from a hybrid vehicle. The method preferably provides a driver of the vehicle with an instruction that tells him when the electric drive must be switched on or off and when, where and how the vehicle should be charged. This instruction is based on the optimized characteristic value. A large number of target values, parameters and framework conditions of the electromobility ecosystem are thus taken into account in a comprehensive mathematical model, i.e. the mathematical vehicle operating model, and the mathematical vehicle operating model is used to optimize the use of the hybrid vehicle in a multi-criteria manner.

Da durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell ein Betrieb des Fahrzeuges auf der Route rechnerisch simuliert wird, können eine Vielzahl von Parametern und deren Einfluss auf das Verhalten des Fahrzeuges berücksichtigt werden. In welcher Weise ein Fahrzeug optimal betrieben wird ist abhängig von dessen Funktion. Durch eine entsprechende Auswahl des Charakteristikwertes kann ein Fahrzeug somit für seinen individuellen Gebrauch optimal eingesetzt werden.Since operation of the vehicle on the route is simulated by the mathematical vehicle operating model, a large number of parameters and their influence on the behavior of the vehicle can be taken into account. How a vehicle is optimally operated depends on its function. A vehicle can thus be used optimally for its individual use by appropriate selection of the characteristic value.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist der Charakteristikwert aus einem oder mehreren der folgenden Werte gebildet: Indikator für eine Fahrtzeit entlang der Route, Indikator für Kosten zum Befahren der Route, Indikator für Ladekosten zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeuges, Indikator für eine verursachte Umweltverschmutzung beim Befahren der Route, Indikator für eine Betriebslebensdauer einer Batterie des Fahrzeuges, Indikator für Auswirkung des Routenbefahrens (inkl. Betriebsart und evtl. Ladevorgängen entlang der Route) auf eine Betriebslebensdauer einer Batterie des Fahrzeuges. Der Charakteristikwert beschreibt somit nicht zwingend nur eine einzelne Eigenschaft, sondern kann auch aus einer Kombination mehrerer Eigenschaften gebildet werden. Dabei kann optional eine Gewichtung einzelner Eigenschaften erfolgen, wenn diese in dem Charakteristikwert zusammengeführt werden. So kann beispielsweise ein Charakteristikwert gebildet werden, der eine zu optimierende Fahrtzeit entlang der Route bei einem zu optimierenden Verbrauch wiedergibt. Wird dieser Charakteristikwert minimiert, so führt dieses zu einer minimalen Fahrtzeit bei minimalen Kosten. Ist die Fahrtzeit für den Anwender relevanter als die Kosten zum Befahren der Route, so wird die Fahrtzeit entsprechend höher gewichtet. Bevorzugt kann der Charakteristikwert von einem Anwender manuell gewählt werden. Somit kann ein Betrieb des hybriden Fahrzeuges auf der Route besonders effizient an eine Anforderung des Anwenders angepasst werden.The characteristic value is preferably formed from one or more of the following values: indicator for travel time along the route, indicator for costs for driving along the route, indicator for charging costs for charging a battery of the vehicle, indicator for environmental pollution caused when driving on the route, indicator for a service life of a battery of the vehicle, indicator for the effect of driving on a route (including operating mode and possible charging processes along the route) on a service life of a battery of the vehicle. The characteristic value therefore does not necessarily only describe a single property, but can also be formed from a combination of several properties. In this case, individual properties can optionally be weighted if they are combined in the characteristic value. For example, a characteristic value can be formed that reflects a travel time to be optimized along the route given a consumption to be optimized. Minimizing this characteristic value results in minimal travel time at minimal cost. If the travel time is more relevant to the user than the cost of traveling the route, the travel time is weighted accordingly higher. The characteristic value can preferably be selected manually by a user. Operation of the hybrid vehicle on the route can thus be adapted particularly efficiently to a user requirement.

Weiter bevorzugt beschreibt der Zustandsparameter eine Zeit und/oder einen Ort, zu der oder an dem ein Wechsel eines aktiven Antriebs des Fahrzeuges zwischen Elektroantrieb und dem Verbrennungsantrieb erfolgt. Auf diese Weise kann ermittelt werden, wann zwischen einem Elektroantrieb und einem Verbrennungsantrieb gewechselt werden sollte um die ermittelte Route unter optimalem Einsatz des Elektroantriebs und des Verbrennungsantriebes zu befahren. Hinsichtlich welcher Eigenschaft der Elektroantrieb und der Verbrennungsantrieb dabei optimal genutzt wird ergibt sich aus der optimierbaren Eigenschaften, die der Charakteristikwert beschreibt.More preferably, the status parameter describes a time and/or a place at which or at which an active drive of the vehicle is switched between the electric drive and the combustion drive. In this way, it can be determined when to switch between an electric drive and a combustion drive in order to travel the determined route with optimal use of the electric drive and the combustion drive. With regard to which property of the electric drive and the combustion drive is optimally used results from the properties that can be optimized, which the characteristic value describes.

Der Zustandsparameter beschreibt weiter bevorzugt eine Zeit und/oder einen Ort, zu der oder an dem ein Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeuges an einer Ladestation auf der Route erfolgt. Es kann somit ermittelt werden, an welcher Stelle bzw. zu welchem Zeitpunkt das Fahrzeug geladen werden sollte, um die gesamte Route unter optimaler Nutzung des Elektroantriebs und des Verbrennungsantriebs zu befahren.The status parameter further preferably describes a time and/or a place at which a charging process of a battery of the vehicle takes place at a charging station on the route. It can thus be determined at which point or at what time the vehicle should be charged in order to travel the entire route with optimal use of the electric drive and the combustion drive.

Weiter bevorzugt beschreibt der Zustandsparameter eine Ladeleistung, mit der ein Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeuges erfolgt, wenn diese an einer Ladestation auf der Route geladen wird. So wird an vielen Ladestationen eine Möglichkeit bereitgestellt, ein sogenanntes Schnellladen (DC-Laden) zu ermöglichen. Dies bringt jedoch meistens höhere Kosten mit sich als ein regulärer Ladebetrieb (AC-Laden). Auch hat ein solches Schnellladen oftmals negativen Einfluss auf eine Lebensdauer der Batterie. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es somit ermöglicht, den Ladebetrieb zu wählen, der zu den geringsten Kosten führt, bei dem jedoch dennoch die optimierbare Eigenschaft gemäß der Zielvorgabe erfüllt wird. So kann beispielsweise dann, wenn die optimierbare Eigenschaft eine Fahrtzeit für das Befahren der Route ist, die Ladeleistung so gewählt werden, dass die Batterie des Fahrzeuges hinreichend geladen ist aber dennoch das Ziel der Route innerhalb des gewünschten Zeitraums erreicht wird.More preferably, the status parameter describes a charging power with which a charging process of a battery of the vehicle takes place when it is being charged at a charging station on the route. At many charging stations, a possibility is provided to enable so-called fast charging (DC charging). However, this usually entails higher costs than regular charging (AC charging). Such rapid charging also often has a negative impact on the life of the battery. The method according to the invention thus makes it possible to select the charging mode that leads to the lowest costs, but in which the property that can be optimized according to the target specification is nevertheless met. For example, if the property that can be optimized is a travel time for traveling the route, the charging power can be selected such that the vehicle's battery is sufficiently charged but the destination of the route is still reached within the desired period of time.

Weiter bevorzugt beschreibt der Zustandsparameter einen Ladezustand, bis zu dem die Batterie des Fahrzeuges aufgeladen wird, wenn diese an einer Ladestation auf der Route geladen wird. So kann beispielsweise ermittelt werden, dass die Batterie nur zu 70% aufgeladen werden soll, damit gemäß dem rechnerischen Fahrzeug-Betriebsmodell die Route innerhalb einer vorgegebenen Zeit vollständig befahren werden kann. Das hat den Vorteil, dass sich die Batterie in einem aus Sicht der Betriebslebensdauer der Batterie optimalen Ladezustand befindet.More preferably, the status parameter describes a state of charge up to which the battery of the vehicle is charged when it is charged at a charging station on the route. For example, it can be determined that the battery should only be charged up to 70% so that the route can be traveled completely within a specified time according to the calculated vehicle operating model. This has the advantage that the battery is in an optimum state of charge in terms of the operating life of the battery.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die vordefinierten Restriktionen eine maximale Fahrtzeit entlang der Route, eine Auswahl erlaubter Stecker an einer Ladestation auf der Route, erforderliche Zwischenstopps auf der Route und/oder einen minimalen Ladezustand des Fahrzeuges an dem Ziel der Route umfassen. Die vordefinierten Restriktionen sind dabei optional zumindest teilweise von einem Anwender bereitzustellen. Die vordefinierten Restriktionen sind festgelegte Rahmen für das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell, das bedeutet, dass die vordefinierten Restriktionen einzuhalten sind. Gegenüber dem Charakteristikwert unterscheiden sich die vordefinierten Restriktionen darin, dass die vordefinierten Restriktionen lediglich eingehalten werden müssen, jedoch nicht optimiert werden. So kann eine Fahrtzeit entweder als vordefinierte Restriktion oder als Charakteristikwert festgelegt werden. Im ersten Fall wird die Fahrtzeit eingehalten, im zweiten Fall wird die Fahrtzeit gemäß der Zielvorgabe optimiert.It is also advantageous if the predefined restrictions include a maximum travel time along the route, a selection of permitted plugs at a charging station on the route, required stopovers on the route and/or a minimum state of charge of the vehicle at the destination of the route. In this case, the predefined restrictions can optionally be provided at least in part by a user. The predefined restrictions are fixed frameworks for the computational vehicle operating model, which means that the predefined restrictions must be complied with. The predefined restrictions differ from the characteristic value in that the predefined restrictions merely have to be complied with, but are not optimized. A travel time can be defined either as a predefined restriction or as a characteristic value. In the first case, the travel time is adhered to, in the second case, the travel time is optimized according to the target.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das Bereitstellen der Information zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem ein Betriebsparameter des Fahrzeuges zu verändern ist, damit das Fahrzeug gemäß dem Wert des Zustandsparameters betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert führt. Somit kann ein Anwender, typischerweise der Fahrer des Fahrzeuges, unmittelbar auf die Information reagieren oder ein Fahrzeugsystem kann zu einem richtigen Zeitpunkt korrekt eingestellt werden.It is also advantageous if the information is provided at a point in time at which an operating parameter of the vehicle is to be changed, so that the vehicle is operated in accordance with the value of the state parameter which leads to the optimum characteristic value. Thus, a user, typically the driver of the vehicle, can react immediately to the information or a vehicle system can be adjusted correctly at the right point in time.

Auch ist es vorteilhaft, wenn bei dem Bereitstellen der Information ein Darstellen auf einer Anzeige erfolgt, um einen Anwender dahingehend zu informieren, welche Einwirkung auf das Fahrzeug vorzunehmen ist, damit dieses gemäß dem Wert des Zustandsparameters betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert führt. So wird dem Fahrer des Fahrzeuges beispielsweise angezeigt, wann der Elektroantrieb zu aktivieren und wann der Elektroantrieb zu deaktivieren ist. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Verfahren nicht zwingend durch ein Fahrzeugsystem ausgeführt werden muss, sondern beispielsweise auch an einem Smartphone ausgeführt werden kann und die entsprechende Information von dem Fahrer des Fahrzeuges auf das Fahrzeug angewendet werden kann.It is also advantageous if, when the information is provided, it is shown on a display in order to inform a user what action is to be taken on the vehicle so that it is operated according to the value of the state parameter which leads to the optimum characteristic value. For example, the driver of the vehicle is shown when to activate the electric drive and when to deactivate the electric drive. This is particularly advantageous since the method does not necessarily have to be carried out by a vehicle system, but can also be carried out on a smartphone, for example, and the corresponding information can be applied to the vehicle by the driver of the vehicle.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei dem Bereitstellen der Information ein Signal ausgegeben wird, durch welches ein Betriebsparameter des Fahrzeuges an einer Fahrzeugelektronik so eingestellt wird, dass das Fahrzeug gemäß dem Zustandsparameter betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert führt. Somit wird das Anpassen der Fahrzeugparameter, also der Betriebsparameter des Fahrzeuges, automatisch ausgeführt und der Anwender wird entlastet.It is also advantageous if, when the information is provided, a signal is output by which an operating parameter of the vehicle is set on vehicle electronics such that the vehicle is operated according to the state parameter that leads to the optimal characteristic value. Thus, the adaptation of the vehicle parameters, ie the operating parameters of the vehicle, is carried out automatically and the user is relieved.

Weiterhin ist eine Vorrichtung vorteilhaft, welche eine Recheneinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche auszuführen. Eine solche Vorrichtung weist alle Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.Furthermore, a device is advantageous which comprises a computing unit which is set up to carry out the method according to one of the preceding claims. Such a device has all the advantages of the method according to the invention.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine Darstellung eines Flussdiagrams des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Ausführungsform,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges, in dem eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist,
  • 3 eine schematische Darstellung eines rechnerischen FahrzeugBetriebsmodells gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • 4 eine beispielhafte Darstellung einer ermittelten Route, die von dem Fahrzeug befahren werden soll.
Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 a representation of a flow chart of the method according to the invention in a first embodiment,
  • 2 a schematic representation of a vehicle in which a device according to the invention is arranged according to an embodiment of the invention,
  • 3 a schematic representation of a computational vehicle operating model according to an embodiment of the invention, and
  • 4 an exemplary representation of a determined route that is to be traveled by the vehicle.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Betreiben eines hybriden Fahrzeuges 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Das hybride Fahrzeug ist dabei ein Fahrzeug mit einem Elektroantrieb 2 und einem Verbrennungsantrieb 3, wobei das Fahrzeug 1 bevorzugt ein sogenanntes Plug-In-Hybridfahrzeug ist. 1 1 shows a flowchart of a method 100 for operating a hybrid vehicle 1 according to an exemplary embodiment of the invention. The hybrid vehicle is a vehicle with an electric drive 2 and a combustion drive 3, the vehicle 1 preferably being a so-called plug-in hybrid vehicle.

Das Verfahren wird bevorzugt durch eine in dem Fahrzeug 1 angeordnete Recheneinheit 4 ausgeführt, welche beispielsweise die Recheneinheit 4 eines Navigationssystems ist. In einer solchen Ausführungsform, wie diese auch in 2 dargestellt ist, ist die das Verfahren 100 ausführende Recheneinheit 4 baulich in dem Fahrzeug 1 angeordnet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die das Verfahren ausführende Recheneinheit 4 alternativ auch außerhalb des Fahrzeuges, insbesondere in einem mobilen Endgerät, wie z.B. einem Smartphone, angeordnet sein kann.The method is preferably carried out by a computing unit 4 which is arranged in the vehicle 1 and which is, for example, the computing unit 4 of a navigation system. In such an embodiment, as also in 2 is shown, the computing unit 4 executing the method 100 is structurally arranged in the vehicle 1 . However, it is pointed out that the computing unit 4 that executes the method can alternatively also be arranged outside of the vehicle, in particular in a mobile terminal such as a smartphone.

Wird das Verfahren 100 angestoßen, so wird zunächst ein erster Schritt 101 ausgeführt. In dem ersten Schritt 101 erfolgt ein Ermitteln einer Route 10, die von dem Fahrzeug 1 befahren werden soll. Die Route 10 wird dabei beispielsweise von einem Navigationssystem berechnet und der Recheneinheit 4 für das Verfahren 100 bereitgestellt. Dabei gibt ein Anwender beispielsweise einen Zielort 12 in ein Navigationssystem ein und das Navigationssystem berechnet die Route 10 von einem aktuellen Standort 11 zu dem Zielort 12.If the method 100 is initiated, a first step 101 is carried out first. In the first step 101, a route 10 is determined, which is to be traveled by the vehicle 1. The route 10 is calculated by a navigation system, for example, and made available to the processing unit 4 for the method 100 . A user enters a destination 12 into a navigation system, for example, and the navigation system calculates the route 10 from a current location 11 to the destination 12.

Nach dem Ausführen des ersten Schrittes 101 wird ein zweiter Schritt 102 ausgeführt. In dem zweiten Schritt 102 erfolgt ein Bereitstellen eines rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells 20, welches dazu eingerichtet ist, eine Fahrt des Fahrzeuges 1 entlang der ermittelten Route 10 basierend auf vordefinierten Restriktionen 21 und einem durch einen Zustandsparameter 22 definierten Betrieb des Fahrzeuges 1 zu simulieren. Durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 wird als ein Ausgangswert ein Charakteristikwert 23 ermittelt.After the first step 101 has been carried out, a second step 102 is carried out. In the second step 102, a computational vehicle operating model 20 is provided, which is set up to simulate a journey of the vehicle 1 along the determined route 10 based on predefined restrictions 21 and an operation of the vehicle 1 defined by a status parameter 22. A characteristic value 23 is determined as an initial value by the calculated vehicle operating model 20 .

Eine Struktur des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells 20 ist schematisch in 3 dargestellt. So ist ersichtlich, dass dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell 20 die vordefinierten Restriktionen 21 und zumindest ein Zustandsparameter 22 als Eingangsparameter bereitgestellt werden. Zudem wird dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell 20 die Route 10 als ein weiterer Eingangsparameter 24 bereitgestellt. Basierend auf den dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell 20 bereitgestellten Informationen wird durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 ein Charakteristikwert 23 ermittelt. Der Charakteristikwert 23 beschreibt eine optimierbare Eigenschaft der Fahrt, welche sich bei einem Betrieb des Fahrzeuges 1 gemäß dem Zustandsparameter 22 ergibt. Der Zustandsparameter 22 wird dabei entweder definiert und kann später durch Fahrzeugbetriebsmodell 20 variiert werden oder es werden unterschiedliche Werte für einen bestimmten Zustandsparameter 22 vorgegeben.A structure of the computational vehicle operating model 20 is shown schematically in FIG 3 shown. It is thus evident that the mathematical vehicle operating model 20 is provided with the predefined restrictions 21 and at least one state parameter 22 as input parameters. In addition, the route 10 is made available to the computational vehicle operating model 20 as a further input parameter 24 . A characteristic value 23 is determined by the calculated vehicle operating model 20 based on the information provided to the calculated vehicle operating model 20 . The characteristic value 23 describes a property of the journey that can be optimized, which results when the vehicle 1 is operated according to the state parameter 22 . State parameter 22 is either defined and can later be varied by vehicle operating model 20, or different values are specified for a specific state parameter 22.

Der Zustandsparameter 22 beschreibt einen Ladevorgang des Fahrzeuges 1 oder einen Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges 1. Das bedeutet mit anderen Worten, dass durch den Zustandsparameter 22 eine Einwirkung auf das hybride Fahrzeug 1 beschrieben wird. So kann auf das Fahrzeug 1 beispielsweise durch ein bestimmtes Ausführen eines Ladevorgangs des Fahrzeuges 1 eingewirkt werden oder es kann damit auf das Fahrzeug eingewirkt werden, dass zwischen den unterschiedlichen Antrieben, also dem Elektroantrieb 2 und dem Verbrennungsantrieb 3, gewechselt wird. Ein solcher Wechsel ist ein Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges 1. Es ist ersichtlich, dass der Ladevorgang auf unterschiedliche Weise, beispielsweise an unterschiedlichen Orten, Zeiten, mit unterschiedlichen Ladeströmen und/oder mit unterschiedlicher Ladedauer bis zu einem jeweils gewünschten Ladezustand ausgeführt werden kann. Jede dieser Eigenschaften kann als ein Zustandsparameter 22 für das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 definiert werden. Dabei können durch unterschiedliche Werte des Zustandsparameters 22 unterschiedliche Weisen zur Ausführung des Ladevorgangs beschrieben werden. Ein Wert des Zustandsparameters 22 ist dabei nicht zwingend eine positive Integer-Zahl, sondern kann ein beliebiges Format haben. So kann der den Ort beschreibende Zustandsparameter beispielsweise ein GPS-Positionsformat haben, um den Ort des Ladevorgangs zu beschreiben. Entsprechend kann der die Zeit beschreibende Zustandsparameter beispielsweise ein Zeitformat haben, um den Zeitpunkt des Ladevorgangs zu beschreiben. In entsprechender Weise weisen auch die Zustandsparameter für die Ladeleistung und die Ladedauer ein entsprechendes Format auf.State parameter 22 describes a charging process of vehicle 1 or a change in a drive mode of vehicle 1. In other words, this means that state parameter 22 describes an effect on hybrid vehicle 1. For example, the vehicle 1 can be influenced by a specific execution of a charging process of the vehicle 1 or the vehicle can be influenced by switching between the different drives, ie the electric drive 2 and the combustion drive 3 . Such a change is a change in the drive mode of the vehicle 1. It can be seen that the charging process can be carried out in different ways, for example at different locations, times, with different charging currents and/or with different charging durations, up to a respectively desired state of charge. Each of these properties can be defined as a state parameter 22 for the computational vehicle operating model 20 . In this case, different ways of carrying out the loading process can be described by different values of the status parameter 22 . A value of the status parameter 22 is not necessarily a positive integer number, but can have any format. For example, the status parameter describing the location can have a GPS position format in order to describe the location of the charging process. Correspondingly, the state parameter describing the time can have a time format, for example, in order to describe the point in time of the charging process. In a corresponding manner, the status parameters for the charging power and the charging duration also have a corresponding format.

Die vordefinierten Restriktionen 21 definieren Beschränkungen, die durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 einzuhalten sind. Dazu gehören insbesondere solche Restriktionen, die sich aus den tatsächlichen Umgebungsbedingungen und Eigenschaften der Route ergeben. So ist eine vordefinierte Restriktion beispielsweise eine Definition eines Bereiches entlang der Route 10, in der ein bestimmter Antriebsmodus, beispielsweise der Elektroantrieb 2, zu nutzen ist. Die vordefinierten Restriktionen 21 können jedoch auch anwenderdefiniert sein oder fahrzeugabhängig sein. So kann beispielsweise durch den Anwender eine maximale Fahrzeit entlang der Route 10 definiert werden, wenn dem Anwender nur eine bestimmte Zeit zum Befahren der Route zur Verfügung steht. Eine vordefinierte Restriktion kann auch eine Auswahl erlaubter Stecker an einer Ladestation sein, wenn für das Fahrzeug 1 nur bestimmte Stecker kompatibel sind. Alternativ können durch die vordefinierten Restriktionen bestimmte Zwischenstopps auf der Route 10 definiert sein, beispielsweise dann, wenn auf einer Fahrt entlang der Route 10 bestimmte Zwischenziele, z.B. zum Ausliefern von Paketen, anzufahren sind. Eine weitere vorteilhafte Restriktion ist ein minimaler Ladezustand des Fahrzeuges 1 an dem Zielort 12 der Route 10. Die zuvor beschriebenen vordefinierten Restriktionen 21 können in Kombination miteinander oder unabhängig voneinander genutzt werden und beschränken das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 dahingehend, dass nur solche Charakteristikwerte 23 ermittelt werden, die sich ergeben, wenn die vordefinierten Restriktionen 21 eingehalten werden.The predefined restrictions 21 define restrictions that the computational vehicle operating model 20 must comply with. This includes in particular those restrictions that result from the actual environmental conditions and characteristics of the route. A predefined restriction is, for example, a definition of an area along the route 10 in which a specific drive mode, for example the electric drive 2, is to be used. However, the predefined restrictions 21 can also be user-defined be ned or be vehicle dependent. For example, the user can define a maximum travel time along route 10 if the user only has a certain amount of time to travel the route. A predefined restriction can also be a selection of allowed plugs at a charging station if only certain plugs are compatible for the vehicle 1 . Alternatively, certain intermediate stops on route 10 can be defined by the predefined restrictions, for example when certain intermediate destinations, for example for delivering packages, are to be approached on a trip along route 10 . A further advantageous restriction is a minimum state of charge of the vehicle 1 at the destination 12 of the route 10. The predefined restrictions 21 described above can be used in combination with one another or independently of one another and limit the arithmetical vehicle operating model 20 in such a way that only those characteristic values 23 are determined which result when the predefined restrictions 21 are complied with.

Der Charakteristikwert 23 beschreibt eine optimierbare Eigenschaft der Fahrt entlang der Route 10. Der Charakteristikwert 23 ist somit nicht zwingend eine Eigenschaft des Fahrzeuges 1, sondern kann eine Eigenschaft definieren, die für den Anwender interessant ist, beispielsweise um eine Zeit- oder Kostenoptimierung zu erreichen. So sind beispielsweise Eigenschaften, die durch den Charakteristikwert 23 beschrieben werden, eine Fahrtzeit entlang der Route 10, Kosten zum Befahren der Route 10, eine verursachte Umweltverschmutzung beim Befahren der Route 10 und/oder eine Batterielebensdauer einer Batterie des Fahrzeuges 1. Der Charakteristikwert 23 ist dabei ein Indikator für diese Eigenschaften, wobei durch den Charakteristikwert mehrere dieser Eigenschaften zusammengefasst sein können. So kann beispielsweise ein Charakteristikwert derart gestaltet sein, dass dieser ein Indikator für eine Fahrtzeit entlang der Route 10 und zugleich ein Indikator für die Kosten zum Befahren der Route ist. In einem vereinfachten Beispiel könnte der Charakteristikwert 23 beispielsweise derart gebildet werden, dass der Indikator für die Fahrtzeit einen Wert von 1 bis 10 aufweist und der Indikator für die Kosten ebenfalls einen Wert von 1 bis 10 aufweist. Durch Addition der beiden Werte könnte ein neuer Charakteristikwert 23 geschaffen werden. Dabei ist auch eine Gewichtung einzelner Werte möglich. Diese Bildung eines Charakteristikwertes 23 ist als beispielhaft anzusehen, zeigt jedoch, dass der Charakteristikwert 23 nicht zwingend nur eine einzelne Eigenschaft der Fahrt abbildet. Alternativ ist es in gleicher Weise möglich, dass durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell mehrere Charakteristikwerte ausgegeben werden, die abhängig voneinander optimiert werden.The characteristic value 23 describes a property of the trip along the route 10 that can be optimized. The characteristic value 23 is therefore not necessarily a property of the vehicle 1, but can define a property that is of interest to the user, for example to achieve time or cost optimization. For example, properties that are described by the characteristic value 23 are a travel time along the route 10, costs for driving along the route 10, environmental pollution caused when driving on the route 10 and/or a battery life of a battery of the vehicle 1. The characteristic value 23 is an indicator for these properties, whereby several of these properties can be combined by the characteristic value. For example, a characteristic value can be designed in such a way that it is an indicator for a journey time along route 10 and at the same time an indicator for the costs for driving along the route. In a simplified example, the characteristic value 23 could be formed such that the indicator for the travel time has a value from 1 to 10 and the indicator for the costs also has a value from 1 to 10. A new characteristic value 23 could be created by adding the two values. It is also possible to weight individual values. This formation of a characteristic value 23 is to be regarded as an example, but it shows that the characteristic value 23 does not necessarily represent only a single property of the journey. Alternatively, it is equally possible for the computational vehicle operating model to output a number of characteristic values that are optimized as a function of one another.

Das Fahrzeugbetriebsmodell 20 ist ein mathematisches Modell, durch welches eine Fahrt des Fahrzeuges 1 entlang der Route 10 simuliert wird. Dabei ergibt sich für die unterschiedliche Wahl der Werte für den Zustandsparameter 22 ein jeweils zugehöriger Charakteristikwert. Es sei beispielhaft angenommen, dass der Zustandsparameter 22 eine Zeit und/oder einen Ort beschreibt, zu der oder an dem ein Wechsel eines aktiven Antriebs des Fahrzeuges zwischen dem Elektroantrieb 2 und dem Verbrennungsantrieb 3 erfolgt. Durch die verschiedenen möglichen Werte des Zustandsparameters 22 werden somit unterschiedliche Zeitpunkte oder Orte definiert, an denen von dem Elektroantrieb 2 auf den Verbrennungsantrieb 3 gewechselt wird, oder an dem von dem Verbrennungsantrieb 3 auf den Elektroantrieb 2 zurückgewechselt wird. Da die Route 10 vorab ermittelt wurde, kann dabei entweder eine Zeit oder ein Ort für den Wechsel definiert sein, da jedem Ort auf der Route auch eine Zeit zugehörig ist. Es wird durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 eine Fahrt entlang der Route 10 simuliert, wobei für jede Simulation der Route 10 ein bestimmter Wert für den Zustandsparameter 22 angenommen wird. Für jeden gewählten Wert des Zustandsparameters 22 ergibt sich ein eigener Wert für den Charakteristikwert 23. So können beispielsweise die Kosten zum Befahren der Route 10 sinken, je früher ein Wechsel von dem Verbrennungsantrieb 3 auf den Elektroantrieb 2 erfolgt. Um nun einen optimalen Wert für den Zustandsparameter 22, in dem hier beschriebenen Beispiel somit einen optimalen Zeitpunkt und/oder Ort zu ermitteln, zu dem der Wechsel des aktiven Antriebs des Fahrzeuges 1 erfolgen soll, wird ein dritter Schritt 103 ausgeführt.The vehicle operating model 20 is a mathematical model that simulates a journey of the vehicle 1 along the route 10 . A respectively associated characteristic value results for the different selection of the values for the state parameter 22 . It is assumed, for example, that state parameter 22 describes a time and/or a place at which or at which an active drive of the vehicle is switched between electric drive 2 and combustion drive 3 . The different possible values of the state parameter 22 thus define different points in time or locations at which there is a change from the electric drive 2 to the combustion drive 3 or at which there is a change back from the combustion drive 3 to the electric drive 2 . Since the route 10 was determined in advance, either a time or a location can be defined for the change, since a time is also associated with each location on the route. A journey along the route 10 is simulated by the computational vehicle operating model 20 , a specific value for the status parameter 22 being assumed for each simulation of the route 10 . A separate value for the characteristic value 23 results for each selected value of the state parameter 22. For example, the costs for driving along the route 10 can decrease the earlier a changeover from the combustion drive 3 to the electric drive 2 takes place. A third step 103 is carried out in order to now determine an optimal value for the state parameter 22, in the example described here an optimal point in time and/or place at which the active drive of the vehicle 1 should be changed.

In dem dritten Schritt 103 erfolgt ein Optimieren des Charakteristikwertes 23 gemäß einer Zielvorgabe, wobei mittels des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells 20 ein solcher Wert für den Zustandsparameter 22 ermittelt wird, der dazu führt, dass der Charakteristikwert 23 die Zielvorgabe erfüllt. Die Zielvorgabe ist bevorzugt durch einen Anwender definierbar. Der Charakteristikwert 23 ist beispielhaft ein Indikator für die Kosten zum Befahren der Route 10. Die Zielvorgabe durch den Anwender könnte somit sein, dass die Kosten zum Befahren der Route minimiert werden sollen. Die Fahrt des Fahrzeuges 1 entlang der Route 10 wird somit durch das rechnerische Fahrzeug-Betriebsmodell 20 mehrfach simuliert, wobei jede der Simulationen auf einem Wert des Zustandsparameters 22 basiert. Somit wird beispielhaft simuliert, welche Kosten zum Befahren der Route sich ergeben, abhängig davon, an welchem Zeitpunkt oder Ort ein Wechsel zwischen dem aktiven Antrieb des Fahrzeuges erfolgt. Die Simulation durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20, die zu den geringsten Kosten führt, basiert auf einem bestimmten Wert des Zustandsparameters 22 und beschreibt somit eine bestimmte Zeit und/oder einen bestimmten Ort, an dem der Wechsel des aktiven Antriebs des Fahrzeuges erfolgen sollte. Es wurde somit der Charakteristikwert 23 durch Minimieren optimiert und es wurde ein zugehöriger Wert für den Zustandsparameter 22 ermittelt. Dieser ermittelte Wert des Zustandsparameters 22 erfüllt somit auch die Zielvorgabe.In the third step 103, the characteristic value 23 is optimized according to a target specification, with the computational vehicle operating model 20 determining such a value for the state parameter 22 that the characteristic value 23 meets the target specification. The target can preferably be defined by a user. The characteristic value 23 is, for example, an indicator of the costs for driving along the route 10. The target specification by the user could therefore be that the costs for driving along the route should be minimized. The journey of vehicle 1 along route 10 is thus simulated multiple times by computational vehicle operating model 20 , each of the simulations being based on a value of status parameter 22 . In this way, the costs for traveling the route are simulated as an example, depending on the time and place at which a changeover between the active drive of the vehicle takes place. The simulation by the computational vehicle operating model 20, which leads to the lowest costs, is based on a specific value of the status parameter 22 and thus describes a specific one Time and/or a specific location at which the active drive of the vehicle should be changed. The characteristic value 23 was thus optimized by minimizing and an associated value for the state parameter 22 was determined. This determined value of the status parameter 22 thus also fulfills the target specification.

Durch das rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell 20 werden ferner bevorzugt eine oder mehrere unterschiedliche Datenquellen 25 über eine oder mehrere vorher definierte Schnittstellen aufgerufen und bei der Berechnung berücksichtigt. Durch solche Datenquellen 25 kann eine optimale Betriebslösung gefunden werden bzw. ein zulässiger Lösungsraum definiert werden. So kann beispielsweise eine Auswirkung der durch die Datenquellen bereitgestellten Informationen auf einzelne Lösungen der Berechnungen des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells 20 und den zugehörigen Charakteristikwert 243 bewertet werden. Durch die Datenquellen 25 werden beispielsweise Informationen zu Ladeinfrastrukturdaten (bspw. Belegbarkeit einzelner Ladestation, Ladetarife und Ladepreise, verfügbare Ladestecker), Umgebungsdaten (bspw. Wetterdaten, insbesondere zu Temperatur, Wind und/oder Niederschlag, da diese Einfluss auf den Energieverbrauch entlang der Route 10 haben), Verkehrsmodelle (bspw. Informationen zu Staus, da diese Einfluss auf die Reisezeit haben), Kartendaten (bspw. Umweltzonen).Furthermore, one or more different data sources 25 are preferably called up via one or more previously defined interfaces and taken into account in the calculation by the arithmetical vehicle operating model 20 . Such data sources 25 can be used to find an optimal operating solution or to define a permissible solution space. For example, an effect of the information provided by the data sources on individual solutions of the calculations of the computational vehicle operating model 20 and the associated characteristic value 243 can be evaluated. For example, data sources 25 provide information on charging infrastructure data (e.g. availability of individual charging stations, charging tariffs and charging prices, available charging plugs), environmental data (e.g. weather data, in particular on temperature, wind and/or precipitation, since these influence energy consumption along Route 10 have), traffic models (e.g. information on traffic jams, as this affects the travel time), map data (e.g. environmental zones).

Nach dem dritten Schritt 103 wird ein vierter Schritt 104 ausgeführt. In dem vierten Schritt 104 erfolgt ein Bereitstellen einer Information, welche indiziert, wie das Fahrzeug 1 zu betreiben ist, damit dieses entsprechend dem bei dem Optimieren des Charakteristikwertes 23 ermittelten Wert des Zustandsparameters 22 betrieben wird. So erfolgt beispielsweise ein Darstellen einer entsprechenden Information auf einer Anzeige 5 in einem Sichtfeld des Fahrers des Fahrzeuges 1. Die Information ist dabei derart dargestellt, damit diese den Fahrer dahingehend informiert, welche Einwirkung auf das Fahrzeug 1 vorzunehmen ist, damit dieses gemäß dem Wert des Zustandsparameters 22 betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert 23 führt. So beschreibt der zuvor beispielhaft gewählte Wert des Zustandsparameters 22 eine Zeit bzw. einen Ort für einen Wechsel des aktiven Antriebs des Fahrzeuges 1. Somit wird auf der Anzeige 5 beispielsweise dargestellt, dass an einem bestimmten Ort ein Antriebsmodus des Fahrzeuges gewechselt werden sollte. Der Wechsel zwischen den Antriebsmodi kann in diesem Falle durch den Fahrer des Fahrzeuges 1 erfolgen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn keine Kommunikationsverbindung zwischen der das Verfahren 100 ausführenden Recheneinheit 4 und einer Fahrzeugelektronik besteht, beispielsweise wenn das Verfahren 100 auf einem Smartphone ausgeführt wird.After the third step 103, a fourth step 104 is carried out. In the fourth step 104 , information is provided which indicates how the vehicle 1 is to be operated, so that it is operated in accordance with the value of the state parameter 22 determined during the optimization of the characteristic value 23 . For example, corresponding information is displayed on a display 5 in the field of vision of the driver of vehicle 1. The information is displayed in such a way that it informs the driver what action is to be taken on vehicle 1, so that it can react according to the value of the State parameter 22 is operated, which leads to the optimal characteristic value 23. The value of the state parameter 22 previously selected as an example describes a time or a location for a change in the active drive of the vehicle 1. The display 5 thus shows, for example, that a drive mode of the vehicle should be changed at a specific location. In this case, the driver of the vehicle 1 can switch between the drive modes. This is particularly advantageous when there is no communication link between the processing unit 4 executing the method 100 and vehicle electronics, for example when the method 100 is executed on a smartphone.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Bereitstellen der Information für den Anwender, hier den Fahrer des Fahrzeuges 1, zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem ein Betriebsparameter des Fahrzeuges 1 zu verändern ist, damit das Fahrzeug 1 gemäß dem Wert des Zustandsparameters 22 betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert 23 führt. Mit anderen Worten bedeutet dies für das gegebene Beispiel, dass der Fahrer des Fahrzeuges 1 genau dann darüber informiert wird, dass dieser von dem Elektroantrieb 2 auf den Verbrennungsantrieb 3 oder von dem Verbrennungsantrieb 3 auf den Elektroantrieb 2 umschalten soll, wenn der Zeitpunkt eintritt oder der Ort erreicht ist, der durch den Zustandsparameter 22 beschrieben ist und zu dem optimalen Charakteristikwert 23 führt.It is particularly advantageous if the information is provided to the user, here the driver of the vehicle 1, at a point in time at which an operating parameter of the vehicle 1 is to be changed, so that the vehicle 1 is operated in accordance with the value of the status parameter 22, which leads to the optimal characteristic value 23. In other words, for the given example, this means that the driver of vehicle 1 is then informed that he should switch from electric drive 2 to combustion drive 3 or from combustion drive 3 to electric drive 2 when the time occurs or the Place is reached, which is described by the state parameter 22 and leads to the optimal characteristic value 23.

Alternativ oder zusätzlich wird bei dem Bereitstellen der Information in dem vierten Schritt 104 ein Signal ausgegeben, durch welches ein Betriebsparameter des Fahrzeuges 1 an einer Fahrzeugelektronik so eingestellt wird, dass das Fahrzeug 1 gemäß dem Zustandsparameter 22 betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert 23 führt. So ist die Recheneinheit 4 beispielsweise über ein Bussystem des Fahrzeuges 1 mit einer Motorsteuerung des Fahrzeuges 1 verbunden. Ist in dem zuvor beschriebenen Beispiel die Zeit oder der Ort erreicht, zu dem der Wechsel des aktiven Antriebs des Fahrzeuges 1 erfolgen soll, so wird von der Recheneinheit 4 ein Signal an die Fahrzeugsteuerung gesendet, um den Wechsel zwischen den unterschiedlichen Antriebsmodi des Fahrzeuges 1 automatisch durchzuführen.Alternatively or additionally, when the information is provided in the fourth step 104, a signal is output by which an operating parameter of the vehicle 1 is set on vehicle electronics such that the vehicle 1 is operated according to the state parameter 22, which leads to the optimal characteristic value 23 . For example, the computing unit 4 is connected to an engine controller of the vehicle 1 via a bus system of the vehicle 1 . If, in the example described above, the time or place has been reached at which the active drive of the vehicle 1 should be changed, the processing unit 4 sends a signal to the vehicle control system in order to automatically switch between the different drive modes of the vehicle 1 to perform.

In alternativen Ausführungsformen ist der Zustandsparameter 22 eine Zeit und/oder ein Ort, zu der oder an dem ein Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeuges 1 an einer Ladestation auf der Route 10 erfolgt. So wird beispielsweise erreicht, dass minimale Kosten zum Befahren der Route 10 anfallen, wenn entlang der Route 10 an zwei bestimmten Ladestationen 16, 17 ein Ladevorgang des Fahrzeuges 1 erfolgt. Dabei werden insbesondere auch aktuelle Ladepreise berücksichtigt. Dies könnte insbesondere für die Kosten zum Befahren der Route 10 besonders vorteilhaft sein, auch wenn die Route 10 grundsätzlich mit nur einem Ladevorgang an einer einzelnen der Ladestationen 16, 17 befahren werden könnte.In alternative embodiments, the status parameter 22 is a time and/or a place at which or at which a charging process of a battery of the vehicle 1 takes place at a charging station on the route 10 . In this way, for example, minimal costs are incurred for driving along route 10 if the vehicle 1 is charged at two specific charging stations 16, 17 along route 10. In particular, current loading prices are also taken into account. This could be particularly advantageous in particular for the costs of traveling along route 10, even if route 10 could in principle be traveled with only one charging process at one of the charging stations 16, 17.

Alternativ oder zusätzlich beschreibt der Zustandsparameter 22 eine Ladeleistung, mit der ein Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeuges 1 erfolgt, wenn diese an einer Ladestation auf der Route 10 geladen wird. So unterstützen einige Ladestationen beispielsweise sogenannte Schnellladevorgänge, die jedoch zu erhöhten Kosten und langfristig zu negativen Auswirkungen auf die Batterielebensdauer führen. Durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 und die zugehörige Optimierung des Charakteristikwertes kann somit beispielhaft ermittelt werden, ob eine als vordefinierte Restriktion definiert Fahrtzeit auch dann einzuhalten ist, wenn kein Schnellladevorgang gewählt wird um die Kosten zum Befahren der Route zu minimieren.Alternatively or additionally, the status parameter 22 describes a charging power with which a charging process of a battery of the vehicle 1 takes place when it is being charged at a charging station on the route 10 . For example, some charging stations support so-called fast charging operations, which, however, result in increased costs and a negative impact on battery life in the long term. The arithmetic vehicle operating model 20 and the associated optimization of the characteristic value can thus be used to determine, for example, whether a travel time defined as a predefined restriction must also be adhered to if no fast charging process is selected in order to minimize the costs for traveling the route.

Alternativ oder zusätzlich beschreibt der Zustandsparameter 22 einen Ladezustand, bis zu dem eine Batterie des Fahrzeuges 1 bei einem Ladevorgang aufgeladen wird, wenn diese an einer Ladestation auf der Route 10 geladen wird. So ist es möglich, dass eine Batterie des Fahrzeuges 1 nicht 100% aufgeladen wird, sondern beispielsweise nur eine Teilladung der Batterie erfolgt. Auf diese Weise kann die zum Laden der Batterie des Fahrzeuges benötigte Zeit verringert werden, wenn der dadurch erreichte Ladezustand des Fahrzeuges 1 dennoch hinreichend ist, um die vordefinierten Restriktionen 21 einzuhalten.Alternatively or additionally, the state parameter 22 describes a state of charge up to which a battery of the vehicle 1 is charged during a charging process when it is charged at a charging station on the route 10 . It is thus possible for a battery of the vehicle 1 not to be 100% charged, but for the battery to be only partially charged, for example. In this way, the time required to charge the battery of the vehicle can be reduced if the state of charge of the vehicle 1 achieved as a result is nevertheless sufficient to comply with the predefined restrictions 21 .

Es wird darauf hingewiesen, dass das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 bevorzugt basierend auf mehreren Zustandsparametern 22 arbeitet. Dabei werden unterschiedliche Kombinationen von Werten der unterschiedlichen Zustandsparameter miteinander kombiniert und die Fahrt entsprechend der unterschiedlichen Kombinationen der Werte der Zustandsparameter simuliert. Es wird somit eine Kombination von Zustandsparametern 22 ermittelt, die zu einer Optimierung des Charakteristikwertes 23 führt. Dies sei in einem folgenden Beispiel erklärt, welches in 4 beschrieben ist.It is pointed out that the computational vehicle operating model 20 preferably works based on a plurality of state parameters 22 . Different combinations of values of the different status parameters are combined with one another and the journey is simulated according to the different combinations of values of the status parameters. A combination of state parameters 22 is thus determined, which leads to an optimization of the characteristic value 23 . This is explained in the following example, which is 4 is described.

4 zeigt eine Darstellung einer beispielhaften Route 10, die von dem Fahrzeug 1 befahren werden soll. So wurde von einem Anwender, der sich an einem Startpunkt 11 der Route 10 befindet, beispielsweise das Zielort 12 eingegeben, an welchem der Anwender einem Termin beiwohnen will. Die Route 10 wird von dem Navigationssystem berechnet und bereitgestellt. Dies kann beispielsweise durch herkömmliche Algorithmen zur Routenfindung erfolgen. Durch den Anwender wird ferner als vordefinierte Restriktion 21 definiert, dass der Zielort 12 in spätestens drei Stunden zu erreichen ist. Zudem wird durch den Anwender eingegeben, dass eine möglichst geringe Umweltverschmutzung beim Befahren der Route 10 verursacht werden soll. 4 shows a representation of an exemplary route 10 that is to be traveled by the vehicle 1 . For example, the destination 12 at which the user wants to attend an appointment was entered by a user who is at a starting point 11 of the route 10 . The route 10 is calculated and made available by the navigation system. This can be done, for example, using conventional route-finding algorithms. The user also defines as a predefined restriction 21 that the destination 12 can be reached in three hours at the latest. In addition, the user enters that the least possible environmental pollution should be caused when driving on Route 10.

Die Route ist in einen ersten Abschnitt 13, einen zweiten Abschnitt 14 und einen dritten Abschnitt 15 unterteilt. Dabei ist der erste Abschnitt 13 ein Routenabschnitt, der durch eine Vorstadtsiedlung führt. Der zweite Routenabschnitt 14 ist ein Routenabschnitt, der durch eine ländliche Gegend führt und der dritte Routenabschnitt 15 ist ein Routenabschnitt, der durch ein Stadtgebiet führt. Ferner ist entlang der Route 10 eine erste Ladestation 16 und eine zweite Ladestation 17 angeordnet. Es ist eine weitere Restriktion, dass die zweite Ladestation 17 keinen Schnelllademodus unterstützt. Das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 optimiert einen Charakteristikwert 23, der eine verursachte Umweltverschmutzung beim Befahren der Route 10 indiziert, wobei der Charakteristikwert 23 minimiert wird. Das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 führt eine Optimierung basierend auf mehreren Zustandsparametern 22 aus. Dabei beschreibt ein erster Zustandsparameter eine Zeit und einen Ort, zu der ein Wechsel des alternativen Antriebs des Fahrzeuges 1 zwischen dem Elektroantrieb 2 und dem Verbrennungsantrieb 3 erfolgt, ein zweiter Zustandsparameter eine Zeit und/oder einen Ort, zu der oder an dem ein Ladevorgang der Batterie des Fahrzeuges an einer der Ladestationen 16, 17 auf der Route erfolgt und ein dritter Zustandsparameter 22 beschreibt eine Ladeleistung, mit der ein Ladevorgang der Batterie des Fahrzeuges 1 erfolgt, wenn diese an einer der Ladestationen 16, 17 auf der Route geladen wird. Ferner beschreibt ein vierter Zustandsparameter einen Ladezustand, bis zu dem die Batterie des Fahrzeuges 1 bei einem Ladevorgang aufgeladen wird, wenn diese an einer der Ladestationen 16, 17 auf der Route 10 geladen wird. Es werden durch das rechnerische Fahrzeugbetriebsmodell 20 unterschiedliche Anwendungen der Zustandsparameter auf das Fahrzeug 1 simuliert und es wird errechnet, zu welcher Umweltverschmutzung dies führt. Dies erfolgt jedoch unter der Prämisse, dass eine maximale Fahrzeit von drei Stunden einzuhalten ist.The route is divided into a first section 13, a second section 14 and a third section 15. The first section 13 is a route section that leads through a suburban settlement. The second leg route 14 is a leg route passing through a rural area, and the third leg route 15 is a leg route passing through an urban area. Furthermore, a first charging station 16 and a second charging station 17 are arranged along the route 10 . Another restriction is that the second charging station 17 does not support fast charge mode. The computational vehicle operating model 20 optimizes a characteristic value 23, which indicates environmental pollution caused when driving on the route 10, the characteristic value 23 being minimized. The computational vehicle operating model 20 performs an optimization based on multiple state parameters 22 . A first state parameter describes a time and a place at which the alternative drive of the vehicle 1 changes between the electric drive 2 and the combustion drive 3, a second state parameter describes a time and/or a place at which or at which a charging process of the Battery of the vehicle takes place at one of the charging stations 16, 17 on the route and a third state parameter 22 describes a charging power with which the battery of the vehicle 1 is charged when it is charged at one of the charging stations 16, 17 on the route. Furthermore, a fourth state parameter describes a state of charge up to which the battery of the vehicle 1 is charged during a charging process when it is charged at one of the charging stations 16, 17 on the route 10. The computational vehicle operating model 20 simulates different applications of the state parameters on the vehicle 1 and calculates the environmental pollution that this leads to. However, this is done under the premise that a maximum travel time of three hours must be observed.

Es ergibt sich ein Szenario mit zugehörigen Werten der Zustandsparameter, welches zu einer minimalen Umweltverschmutzung führt. Die Information hinsichtlich dieser Werte der Zustandsparameter wird dem Fahrer des Fahrzeuges 1 über ein Display bzw. über die Anzeige 4 bereitgestellt. So wird dem Fahrer beispielsweise die Information bereitgestellt, dass dieser nach Abschluss des ersten Routenabschnitts 13 von dem Verbrennungsantrieb auf den Elektroantrieb 2 umschalten soll. Ferner wird der Anwender darüber informiert, dass dieser an der ersten Ladestation 16 das Fahrzeug 1 zu 80% aufladen soll und an der zweiten Ladestation 17 kein Aufladen des Fahrzeuges 1 erfolgen soll. Dabei wird der Fahrer weitergehend darüber informiert, dass dieser eine Schnellladefunktion nutzen sollte, damit der Zeitrahmen von zwei Stunden, also die vordefinierte Restriktion, eingehalten wird. Werden diese Vorgaben von dem Fahrer eingehalten und richtig auf das Fahrzeug 1 angewendet, so führt dies zu einer minimalen verursachten Umweltverschmutzung beim Befahren der Route 10.A scenario with associated values of the state parameters results, which leads to minimal environmental pollution. The information regarding these values of the state parameters is made available to the driver of the vehicle 1 via a display or via the display 4 . For example, the information is made available to the driver that he should switch from the combustion drive to the electric drive 2 after completing the first route section 13 . Furthermore, the user is informed that he should charge the vehicle 1 to 80% at the first charging station 16 and that the vehicle 1 should not be charged at the second charging station 17 . The driver is further informed that he should use a quick charge function so that the time frame of two hours, i.e. the predefined restriction, is adhered to. If these specifications are observed by the driver and applied correctly to the vehicle 1, this leads to minimal environmental pollution caused when driving on route 10.

Es ergibt sich jedoch, dass dem Anwender andere Informationen bereitgestellt werden, wenn dieser beispielsweise einen anderen Charakteristikwert zur Optimierung gewählt hat. So könnte der Anwender beispielsweise ausgewählt haben, dass eine Batterielebensdauer der Batterie des Fahrzeuges 1 maximiert werden sollte und der Anwender könnte ferner auf die vordefinierte Restriktion verzichtet haben, dass ein Zeitrahmen von drei Stunden für die Fahrt entlang der Route 10 einzuhalten ist. In diesem Falle könnte die Optimierung zu dem Ergebnis kommen, dass das Fahrzeug 1 beispielsweise an der zweiten Ladestation 17, ohne Verwendung einer Schnelladefunktion, die an dieser Ladestation ohnehin nicht verfügbar ist, die Batterie des Fahrzeuges auf 100% aufladen soll. Dies könnte zwar dazu führen, dass die Fahrt mehr als drei Stunden benötigt, führt jedoch dazu, dass die Batterie des Fahrzeugs besonders schonend aufgeladen wird und somit die Batterielebensdauer erhöht wird.It turns out, however, that the user is provided with other information if, for example, he has selected a different characteristic value for optimization. For example, the user could have selected that battery life of the vehicle 1 battery should be maximized and the user could have further waived the predefined constraint that a time frame of three hours for driving along the route 10 is to be observed. In this case, the optimization could come to the conclusion that the vehicle 1 should charge the battery of the vehicle to 100%, for example at the second charging station 17, without using a fast charging function that is not available at this charging station anyway. Although this could result in the journey taking more than three hours, it means that the vehicle's battery is charged in a particularly gentle manner, thereby increasing battery life.

Mit dem rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodell 20 wird der Betrieb des hybriden Fahrzeugs 1 als ein Problem der multikriteriellen Optimierung formuliert. Dafür wird ein mathematisches Modell des Ökosystems Elektromobilität mit Fokus auf PHEV-Betrieb-Problematik gebaut.With the computational vehicle operating model 20, the operation of the hybrid vehicle 1 is formulated as a problem of multi-criteria optimization. For this purpose, a mathematical model of the electromobility ecosystem will be built with a focus on PHEV operation problems.

Das Modell besteht aus Rahmenbedingungen/Restriktionen (Auftragslage, aktuelle Route, Umweltzonen, Steckertyp, geforderter Ladezustand am Ziel, etc.) und Zielwerten der Optimierung (Transportzeit, Transportkosten, Umweltschonung, Batterielebensdauer etc.). Dazu werden mehrere Schnittstellen zu einzelnen Teilen des Ökosystems Elektromobilität (Ladeinfrastruktur, Fahrzeugdaten etc.) definiert.The model consists of framework conditions/restrictions (order situation, current route, environmental zones, plug type, required state of charge at the destination, etc.) and target values for optimization (transport time, transport costs, environmental protection, battery life, etc.). To this end, several interfaces to individual parts of the electromobility ecosystem (charging infrastructure, vehicle data, etc.) are defined.

Die optimalen Lademöglichkeiten und Betriebsmodus wird in Abhängigkeit von einer aktuellen Touren- und Routenplanung durchgeführt.The optimal charging options and operating mode are carried out depending on current tour and route planning.

Zwei Fragestellungen werden durch Erfindung adressiert:

  1. 1. Wo/wann/wie (Ladestrom/Ladeleistung etc.) muss geladen werden?
  2. 2. In welchem Modus soll das Fahrzeug aktuell fahren?
Two questions are addressed by invention:
  1. 1. Where/when/how (charging current/charging power etc.) does it have to be charged?
  2. 2. In which mode should the vehicle currently drive?

Es erfolgen somit zugleich eine multikriterielle Optimierung für mehrere qualitative und quantitative Zielwerte rund um einen dienstlichen PHEV-Betrieb, eine analytische Berechnung des optimalen PHEV-Betriebes und eine Lade- und Betriebsplanung parallel zur Touren- und Routenplanung.At the same time, there is a multi-criteria optimization for several qualitative and quantitative target values related to official PHEV operation, an analytical calculation of the optimal PHEV operation and charging and operation planning parallel to tour and route planning.

Die vorliegende Erfindung eröffnet einen neuen Blickwinkel auf den Betrieb von PHEVs durch den Ansatz von Methoden der multikriteriellen Optimierung und Formalisierung des Begriffs „optimaler PHEV-Betrieb“ durch den Einsatz von spezifischen Zielwerten. Durch den Ansatz der Erfindung wird der E-Antrieb bei dienstlichen PHEVs öfter eingesetzt, wodurch die Emissionszahl sinken wird. Außerdem wird die Lebensdauer der Batterien positiv beeinflusst, weil der Aspekt als ein Zielwert in der Lade- und Betriebsplanung mitberücksichtigt wird.The present invention opens up a new perspective on the operation of PHEVs through the approach of methods of multi-criteria optimization and formalization of the term "optimal PHEV operation" through the use of specific target values. Due to the approach of the invention, the electric drive is used more often in official PHEVs, which will reduce the number of emissions. In addition, the service life of the batteries is positively influenced because the aspect is taken into account as a target value in charging and operational planning.

Das oben beschriebene mathematische Modell für Lade- und Betriebsplanung dient als Basis für den Einsatz metaheuristischer Optimierungsalgorithmen (Kl-Algorithmen). Der Optimierungsalgorithmus läuft im Backend und der Fahrer bekommt die Lade- und Betriebsanweisungen. Die Optimierungsschleife wiederholt sich alle 30-40 Sekunden und die entsprechende Datenbasis (Fahrzeug-, Umgebung-, Verkehrs-, Ladeinfrastrukturdaten) wird ständig aktualisiert, damit beispielsweise die Belegung von Ladestationen (inkl. Buchungsperspektive) und die Verkehrssituation bei der Optimierung mitberücksichtigt werden kann.The mathematical model for charging and operation planning described above serves as the basis for the use of meta-heuristic optimization algorithms (Kl-algorithms). The optimization algorithm runs in the backend and the driver receives the loading and operating instructions. The optimization loop is repeated every 30-40 seconds and the corresponding database (vehicle, environment, traffic, charging infrastructure data) is constantly updated so that, for example, the occupancy of charging stations (including booking perspective) and the traffic situation can be taken into account during optimization.

Durch Einsatz der Erfindung werden bestehende Lösungen für Routen- und Tourenplanung mit Rücksicht auf PHEV-Flotten verbessert. Das wird darin resultieren, dass die PHEVs effektiver/umweltfreundlicher bedient werden und die Effekte sind auch messbar.By using the invention, existing solutions for route and tour planning are improved with regard to PHEV fleets. This will result in the PHEVs being operated more effectively/environmentally friendly and the effects are also measurable.

Nebst obenstehender Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der 1 bis 4 verwiesen.In addition to the above disclosure, reference is made explicitly to the disclosure of 1 until 4 referred.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • CN 108665342 A [0005]CN108665342A [0005]
  • CN 110667428 A [0005]CN 110667428A [0005]

Claims (10)

Verfahren (100) zum Betreiben eines hybriden Fahrzeuges (1) mit einem Elektroantrieb (2) und einem Verbrennungsantrieb (3), umfassend: - Ermitteln (101) einer Route (10), die von dem Fahrzeug (1) befahren werden soll; - Bereitstellen (102) eines rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells (20), welches dazu eingerichtet ist, eine Fahrt des Fahrzeuges (1) entlang der ermittelten Route (10) basierend auf vordefinierten Restriktionen (21) und einem durch einen Zustandsparameter (22) definierten Betrieb des Fahrzeuges (1) zu simulieren und einen Charakteristikwert (23) zu ermitteln, o wobei der Zustandsparameter (22) einen Ladevorgang des Fahrzeuges (1) und/oder einen Wechsel eines Antriebsmodus des Fahrzeuges (1) beschreibt; und o wobei der Charakteristikwert (23) eine optimierbare Eigenschaft der Fahrt beschreibt, welche sich bei einem Betrieb des Fahrzeuges (1) gemäß dem Zustandsparameter (22) ergibt; - Optimieren (103) des Charakteristikwertes (23) gemäß einer Zielvorgabe, wobei mittels des rechnerischen Fahrzeugbetriebsmodells (20) ein solcher Wert für den Zustandsparameter (22) ermittelt wird, der dazu führt, dass der Charakteristikwert (23) die Zielvorgabe erfüllt; und - Bereitstellen (104) einer Information, welche indiziert, wie das Fahrzeug (1) zu betreiben ist, damit dieses entsprechend dem bei dem Optimieren des Charakteristikwertes (23) ermittelten Wert des Zustandsparameters (22) betrieben wird.Method (100) for operating a hybrid vehicle (1) with an electric drive (2) and a combustion drive (3), comprising: - Determining (101) a route (10) to be traveled by the vehicle (1); - Providing (102) a computational vehicle operating model (20), which is set up to drive the vehicle (1) along the determined route (10) based on predefined restrictions (21) and a status parameter (22) defined operation of the vehicle (1) to simulate and to determine a characteristic value (23), o wherein the status parameter (22) describes a charging process of the vehicle (1) and/or a change in a drive mode of the vehicle (1); and o wherein the characteristic value (23) describes a property of the trip that can be optimized, which results when the vehicle (1) is operated according to the state parameter (22); - Optimizing (103) the characteristic value (23) according to a target specification, with the computational vehicle operating model (20) being used to determine such a value for the state parameter (22) that the characteristic value (23) meets the target specification; and - Providing (104) information which indicates how the vehicle (1) is to be operated, so that it is operated in accordance with the value of the state parameter (22) determined during the optimization of the characteristic value (23). Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Charakteristikwert (23) aus einem oder mehreren der folgenden Werte gebildet ist: Indikator für eine Fahrzeit entlang der Route (10), Indikator für Kosten zum Befahren der Route (10), Indikator für Ladekosten zum Aufladen einer Batterie des Fahrzeuges (1), Indikator für eine verursachte Umweltverschmutzung beim Befahren der Route (10), Indikator für eine Batterielebensdauer einer Batterie des Fahrzeuges (1), Indikator für Auswirkung des Befahrens der Route auf eine Betriebslebensdauer einer Batterie des Fahrzeuges.procedure according to claim 1 , wherein the characteristic value (23) is formed from one or more of the following values: indicator for a travel time along the route (10), indicator for costs for driving along the route (10), indicator for charging costs for charging a battery of the vehicle (1 ), indicator for environmental pollution caused when driving on the route (10), indicator for a battery life of a battery of the vehicle (1), indicator for the effect of driving on the route on an operating life of a battery of the vehicle. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Zustandsparameter (22) eine Zeit und/oder einen Ort beschreibt, zu der oder an dem ein Wechsel eines aktiven Antriebs des Fahrzeuges (1) zwischen dem Elektroantrieb (2) und dem Verbrennungsantrieb (3) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the state parameter (22) describes a time and/or a place at which or at which an active drive of the vehicle (1) is switched between the electric drive (2) and the combustion drive (3). . Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Zustandsparameter (22) eine Zeit und/oder einen Ort beschreibt, zu der oder an dem ein Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeuges (1) an einer Ladestation (16, 17) auf der Route (10) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the status parameter (22) describes a time and/or a location at which or at which a charging process for a battery of the vehicle (1) at a charging station (16, 17) on the route (10) he follows. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, • wobei der Zustandsparameter (22) eine Ladeleistung beschreibt, mit der ein Ladevorgang einer Batterie des Fahrzeuges (1) erfolgt, wenn diese an einer Ladestation (16, 17) auf der Route (10) geladen wird, und/oder • wobei der Zustandsparameter (22) einen Ladezustand beschreibt, bis zu der eine Batterie des Fahrzeuges bei einem Ladevorgang aufgeladen wird, wenn diese an einer Ladestation (16, 17) auf der Route (10) geladen wird.Method according to one of the preceding claims, • wherein the status parameter (22) describes a charging power with which a charging process of a battery of the vehicle (1) takes place when it is charged at a charging station (16, 17) on the route (10), and/or • wherein the state parameter (22) describes a state of charge up to which a battery of the vehicle is charged during a charging process when it is charged at a charging station (16, 17) on the route (10). Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vordefinierten Restriktionen (21) eine maximale Fahrzeit entlang der Route (10), eine Auswahl erlaubter Stecker an einer Ladestation (16, 17) auf der Route (10), erforderliche Zwischenstopps auf der Route (10) und/oder einen minimalen Ladezustand des Fahrzeuges (1) an dem Ziel der Route (10) umfassen.Method according to one of the preceding claims, wherein the predefined restrictions (21) a maximum travel time along the route (10), a selection of permitted plugs at a charging station (16, 17) on the route (10), required intermediate stops on the route (10 ) and/or a minimum state of charge of the vehicle (1) at the destination of the route (10). Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen (104) der Information zu einem Zeitpunkt erfolgt, an dem ein Betriebsparameter des Fahrzeuges (1) zu verändern ist, damit das Fahrzeug (1) gemäß dem Wert des Zustandsparameters (22) betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert (23) führt.Method according to one of the preceding claims, wherein the information is provided (104) at a point in time at which an operating parameter of the vehicle (1) is to be changed so that the vehicle (1) is operated in accordance with the value of the state parameter (22), which leads to the optimal characteristic value (23). Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei bei dem Bereitstellen (104) der Information ein Darstellen auf einer Anzeige (5) erfolgt, um einen Anwender dahingehen zu informieren, welche Einwirkung auf das Fahrzeug (1) vorzunehmen ist, damit dieses gemäß dem Wert des Zustandsparameters (22) betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert (23) führt.Method according to one of the preceding claims, wherein when the information is provided (104), it is displayed on a display (5) in order to inform a user what action is to be taken on the vehicle (1) so that it can be adjusted according to the value of the State parameter (22) is operated, which leads to the optimal characteristic value (23). Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei bei dem Bereitstellen (104) der Information ein Signal ausgegeben wird, durch welches ein Betriebsparameter des Fahrzeugs (1) an einer Fahrzeugelektronik so eingestellt wird, dass das Fahrzeug (1) gemäß dem Zustandsparameter (22) betrieben wird, der zu dem optimalen Charakteristikwert (23) führt.Method according to one of the preceding claims, wherein when the information is provided (104), a signal is output by which an operating parameter of the vehicle (1) is set on vehicle electronics such that the vehicle (1) is operated according to the status parameter (22). which leads to the optimal characteristic value (23). Vorrichtung (20) umfassend eine Recheneinheit (4), welche dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche auszuführen.Device (20) comprising a computing unit (4) which is set up to carry out the method according to one of the preceding claims.
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