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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer
optimalen Fahrstrategie für
ein Kraftfahrzeug und eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung,
mit welcher die optimale Fahrstrategie bestimmt werden kann.
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Nach
dem Stand der Technik wird eine Fahrstrategie für ein Kraftfahrzeug dadurch
bestimmt, dass vor einem Antritt einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug
beispielsweise mittels einer Navigationsvorrichtung des Kraftfahrzeugs
eine Route bestimmt wird, über
welche das Kraftfahrzeug von einem momentanen Standort des Kraftfahrzeugs
zu einem vorgegebenen Ziel kommt. Dabei werden in der Regel als
Optimierungskriterien entweder eine kürzeste Entfernung (die Navigationsvorrichtung
sucht die kürzeste Route
zwischen dem Standort und dem Ziel) oder eine zeitlich kürzeste Route
(die Navigationsvorrichtung sucht diejenige Route, über welche
das Kraftfahrzeug am schnellsten von dem Standort zu dem Ziel gelangt)
der Navigationsvorrichtung vorgegeben.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fahrstrategie für ein Kraftfahrzeug
gegenüber
dem Stand der Technik zu verbessern. Darüber hinaus ist es eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeige für ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, mit deren Hilfe ein Fahrer des Kraftfahrzeugs unterstützt wird,
einen für
eine optimale Fahrroute berechneten Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs
einzuhalten.
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Erfindungsgemäß werden
diese Aufgaben durch ein Verfahren zur Bestimmung einer optimalen Fahrstrategie
eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1,
eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung gemäß Anspruch 19, eine Anzeige
gemäß Anspruch
22 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch
29 gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung
einer optimalen Fahrstrategie für
ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei die Bestimmung der optimalen
Fahrstrategie für
eine Fahrt von einem Startpunkt der Fahrt zu einem Zielpunkt der
Fahrt eine Ermittlung einer Fahrtroute von dem Startpunkt zu dem
Zielpunkt umfasst. Dabei wird die Optimierung der Fahrstrategie
und damit die Bestimmung der Route abhängig von mindestens zwei Parametern
vorgenommen, welche aus folgender Gruppe ausgewählt sind:
- • Eine Attraktivität der Route
für einen
Insassen des Fahrzeugs. Dabei kann die Attraktivität wiederum
abhängig
von mindestens einem Merkmal sein, welches aus folgender Gruppe
ausgewählt ist:
– Eine Anzahl
von Sehenswürdigkeiten,
welche sich innerhalb eines vorbestimmten Abstands zu der Route
befinden. Hinsichtlich der Attraktivität ist diejenige von zwei Routen
die bevorzugte, an welcher eine größere Anzahl von Sehenswürdigkeiten
liegen.
– Eine
vorgegebene Klassifizierung der Sehenswürdigkeiten. Dabei können die
Sehenswürdigkeiten
hinsichtlich ihrer Attraktivität
eine Gewichtung bzw. Klassifizierung aufweisen, welche bei einem
Vergleich von zwei Routen berücksichtigt wird.
Um die Attraktivität
einer Route zu ermitteln, werden dabei die Gewichtungen der in einem
vorbestimmten Abstand zu der Route befindlichen Sehenswürdigkeiten
beispielsweise aufaddiert.
– Die Vermeidung von besonders
unattraktiven Streckenabschnitten, wie z.B. Tunneln oder Baustellen
dient ebenfalls der Erhöhung
der Attraktivität.
– Eine Information über eine
Wettervorhersage über
bestimmten Routenabschnitten. Umso besser das Wetter für einen
bestimmten Routenabschnitt vorhergesagt ist, umso attraktiver ist
der Routenabschnitt.
– Ein
Straßenbelag
der Routenabschnitte. Umso besser der Straßenbelag eines bestimmten Routenabschnitts
ist, desto attraktiver ist der entsprechende Routenabschnitt.
- • Eine
Fahrtdauer, welche ein Kraftfahrzeug zur Fahrt über die Route von dem Startpunkt
zu dem Zielpunkt benötigt.
Dabei wird beispielsweise berücksichtigt,
dass eine Fahrt über
eine Autobahn mit einer in der Regel höheren Durchschnittsgeschwindigkeit
zurückzulegen
ist, als eine Fahrt innerhalb einer Ortschaft.
- • Einen
Komfort, welchen ein Insasse des Kraftfahrzeugs während der
Fahrt erlebt. Dabei kann der Komfort wiederum abhängig von
mindestens einem Merkmal sein, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist:
– Einem
Anteil von Abschnitten der Route, bei welchen eine Querbeschleunigung
des Kraftfahrzeugs größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Unter einer Querbeschleunigung wird
dabei eine Beschleunigung senkrecht zu der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs
und parallel zur Fahrebene verstanden. Eine Querbeschleunigung tritt
beispielsweise auf, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt. Mit
anderen Worten ist der Komfort einer Route für dieses Merkmal für einen
unsportlichen Fahrer (bzw. einen Fahrer, welcher aktuell eine unsportliche
Fahrweise vorzieht) umso größer, je
geringer die Querbeschleunigungen auf der Route sind. Um die Querbeschleunigungen
gering zu halten, können
zum einen Routenabschnitte mit möglichst
wenigen Kurven bevorzugt werden oder es kann die Fahrgeschwindigkeit
in einer Kurve vermindert werden, was wiederum einen negativen Einfluss
auf die Fahrtdauer aufweist.
– Einem Anteil von Abschnitten
der Route, bei welchen eine positive Beschleunigung des Kraftfahrzeugs
größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Das Gegenteil der positiven Beschleunigung
ist eine negative Beschleunigung. Bei einer positiven Beschleunigung
erhöht
sich die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, während das Kraftfahrzeug bei
der negative Beschleunigung abbremst und dadurch seine Geschwindigkeit
verringert. Der Komfort einer Route ist also gemäß diesem Merkmal bei einem
unsportlichen Fahrer um so geringer, je häufiger das Fahrzeug stark beschleunigen muss
oder je häufiger
die positive Beschleunigung über
einem vorbestimmten Wert liegt. Um möglichst selten beschleunigen
zu müssen,
kann die Route beispielsweise derart gewählt werden, dass das Fahrzeug
möglichst
selten stoppen muss, indem beispielsweise Abschnitte mit Ampeln
oder Stopp-Zeichen gemieden werden.
– Einem Anteil von Abschnitten
der Route, bei welchen eine negative Beschleunigung des Kraftfahrzeugs
größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Ähnlich
wie bei der positiven Beschleunigung wird der Komfort einer Route
gemäß diesem
Merkmal für
eine unsportliche Fahrweise umso geringer erachtet, je häufiger das
Fahrzeug stark bremsen muss oder je häufiger die negative Beschleunigung über einem
vorbestimmten Wert liegt. Um möglichst
selten bremsen zu müssen,
kann die Route beispielsweise derart gewählt werden, dass das Fahrzeug
möglichst
selten anhalten muss, indem beispielsweise Abschnitte mit Ampeln
oder Stoppzeichen gemieden werden. Darüber hinaus kann eine Wahrscheinlichkeit
für ein starkes
Bremsen verringert werden, indem Routenabschnitte, auf welchen zur
Fahrzeit einen dichter Verkehr herrscht, gemieden werden, da bei
einem dichten Verkehr die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass das Kraftfahrzeug
abrupt bremsen muss, als wenn sich das Kraftfahrzeug nahezu allein
auf der Straße
befindet.
– Anteile
von Abschnitten mit unebenem Straßenbelag sollten ebenfalls
vermieden werden, um den Komfort zu steigern. Auch dieses Merkmal kann
bei einer sportlichen Fahrweise als positiv eingeschätzt werden.
– Das Klima
auf Abschnitten der gewählten
Route bestimmt ebenfalls den Komfort. Je angenehmer das Klima für einen
Menschen auf einem Routenabschnitt ist bzw. vorhergesagt wird, desto
besser ist der Routenabschnitt hinsichtlich des Komforts einzuschätzen.
- • Betriebskosten.
Dabei werden zu den Betriebskosten sowohl Kosten gezählt, welche
zur Bestimmung der Fahrstrategie benötigt werden, als auch Kosten
gezählt,
welche anfallen, damit die Route mit dem Fahrzeug bewältigt wird.
Zu den Kosten zur Bestimmung der Fahrstrategie zählen beispielsweise Kosten
zur Ermittlung von Verkehrsinformationen. Zu den Kosten, welche
für die
Fahrt über
die Route mit dem Fahrzeug aufzubringen sind, zählen neben den Treibstoffkosten
auch diejenigen Kosten, welche sich aus dem Verschleiß des Kraftfahrzeugs
durch die Fahrt auf der Route ergeben, wie auch Straßenbenutzungskosten (z.B.
Maut).
- • Eine
Sicherheit, welcher der Insasse während der Fahrt über die
Route ausgesetzt ist. Dabei kann die Sicherheit der zu bestimmenden
Route abhängig
von mindestens einem Merkmal bestimmt werden, welches aus folgender
Gruppe ausgewählt
ist:
– Einer
Anzahl von Polizeistationen, welche sich an der Route oder innerhalb
eines vorbestimmten Abstands von der Route befinden. Dabei ist die Sicherheit
der Route umso höher
anzusetzen, je größer diese
Anzahl ist.
– Einen
Anteil von beleuchteten Abschnitten der Route. Bei einer Fahrt im
dunklen ist die Sicherheit der im dunklen zu bewältigenden Abschnitte der Route
umso höher,
je höher
der Anteil der Routenabschnitte ist, welche beleuchtet sind.
– Einen
Anteil von Routenabschnitten, welche durch Ortschaften oder Städte verlaufen.
Die Sicherheit eines Routenabschnitts, welcher außerhalb
einer Ortschaft verläuft,
ist geringer zu bewerten, als eines Abschnitts, welcher innerhalb
einer Ortschaft verläuft,
da beispielsweise bei einem Unfall innerhalb der Ortschaft schneller
Hilfe herbeigeholt werden kann.
– Einer Anzahl von Unfallschwerpunkten,
welche sich auf der Route befinden. Unter einem Unfallschwerpunkt
wird dabei eine Stelle verstanden, an welcher verhältnismäßig viele
Unfälle
passieren.
– Eine
Anzahl von Pannenschwerpunkten, welche sich auf der Route befinden.
Unter einem Pannenschwerpunkt wird dabei eine Stelle verschwanden,
an welcher verhältnismäßig viele
Pannen eines Kraftfahrzeugs auftreten, so dass eine Weiterfahrt
des Kraftfahrzeugs unmöglich
oder zumindest erschwert ist.
– Eine Anzahl von Gefahrenpunkten
auf oder in der Nähe
der Route. Dabei wird unter einem Gefahrenpunkt auch eine Stelle
verstanden, an welcher beispielsweise eine Kriminalitätsrate verhältnismäßig hoch
ist oder an welcher aufgrund von einem schlechten Fahrbahnuntergrund
(z.B. Schnee, Nässe,
Baustelle) eine erhöhte
Unfallgefahr vorliegt.
– Einen
Anteil von gesicherten Routenabschnitten. Dabei wird unter einem
gesicherten Routenabschnitt ein Routenabschnitt verstanden, welcher
durch Polizei oder andere eine Sicherheit erzeugende Mittel (z.B.
Videokameras) gesichert sind. Weitere Sicherungsmaßnahmen
sind z.B. Leitplanken, um ein Abkommen von der Fahrbahn zu verhindern,
sowie Beleuchtungsmaßnahmen, um
für bessere
Sichtverhältnisse
auf der Straße zu
sorgen. Mit anderen Worten alle Maßnahmen, welche die Sicherheit
auf dem Routenabschnitt erhöhen.
– Einen
Anteil von Routenabschnitten mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung.
Dabei wird eine Geschwindigkeitsbegrenzung bezüglich eines Unfallrisikos als
positiv gewichtet. Allerdings können
Geschwindigkeitsbegrenzungen, wobei das Kraftfahrzeug nur in Schrittgeschwindigkeit
fahren darf, in Gegenden mit hoher Kriminalität auch als negativ bezüglich der
Sicherheit angesehen werden, da dann ein Überfall durch Fußgänger ermöglicht wird.
– Eine auf
der Route vorhergesagte Wetterinformation, wobei gutes Wetter als
bezüglich
des Sicherheitsaspektes positiv angesehen wird.
– Einen
Anteil von Routenabschnitten mit einer relativ großen Längs- oder
Querbeschleunigung. Dabei wird ein Routenabschnitt mit einer relativ starken
Längs-
oder Querbeschleunigung als bezüglich
des Sicherheitsaspekts negativ eingeschätzt.
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Vorteilhafter
Weise kann jeder der mindestens zwei Parameter stufenlos gewichtet
werden. Das heißt,
beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs kann stufenlos eine
Gewichtung bei jedem der mindestens zwei Parameter vorgeben, wobei
die Bestimmung der optimalen Fahrstrategie dann abhängig von
den derart gewichteten Parameter erfolgt.
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Bezüglich des
Komforts der zu bestimmenden Route kann gerade bei sportlichen Fahrern
der Komfort auch abhängig
von einem Fahrspaß sein, welchen
der Fahrer bei einer Fahrt entlang der Route empfindet. Bei sportlichen
Fahrern werden die Merkmale hinsichtlich der Querbeschleunigung,
positiven Beschleunigung und negativen Beschleunigung im Vergleich
zu einem nicht sportlichen Fahrer hinsichtlich des Komforts der
zu bestimmenden Route gerade gegenteilig gewertet, wie es oben bei
den entsprechenden Merkmalen bereits angedeutet ist. Während hinsichtlich
des Komforts der sportliche Fahrer gerade eine kurvige Route bevorzugt,
entscheidet sich der nicht sportliche Fahrer eher für eine gerade
Route. Eine sportliche Fahrweise steht auch im gewissen Widerspruch
zu Sicherheitsmerkmalen oder der Fahrtdauer einer Route. Ein sportlicher
Fahrer bevorzugt Landstraßen
(meist negativ für
die Fahrtdauer) und meidet Städte
(zumindest nachts meist negativ hinsichtlich Sicherheit aufgrund
fehlender Beleuchtung)
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In
Abhängigkeit
von der Fahrstrategie kann eine aktuelle Fahrzeugeinstellung, eine
Wahl eines Verkehrsinformationsanbieters und eine Sollenergiemenge
im Energiespeicher eines Hybridantriebs gewählt werden. Dabei umfasst die
aktuelle Fahrzeugeinstellung eine zum momentanen Zeitpunkt einem Antrieb
des Kraftfahrzeugs zugeführte
Leistung (z.B. eine Stellung des Gaspedals), eine auf die Räder des Kraftfahrzeugs
ausgeübte
Bremskraft (z.B. eine Stellung des Bremspedals) und einen Gang,
in welchem das Kraftfahrzeug betrieben wird. Durch die Fahrzeugeinstellung
kann beispielsweise die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und damit
die Fahrtdauer, aber auch die Querbeschleunigung und die Beschleunigung
und damit der Fahrkomfort beeinflusst werden. Wenn die Gewichtung
der Betriebskosten gering ist oder wenn die Fahrtdauer hoch gewichtet ist,
kann beispielsweise ein teuerer aber besserer Verkehrsinformationsanbieter
gewählt
werden, als wenn die Gewichtung der Betriebskosten hoch oder die
Gewichtung der Fahrtdauer gering ist. Unter der Sollenergiemenge
im Energiespeicher des Hybridantriebs wird dabei eine Energiemenge
verstanden, welche mindestens im Energiespeicher des Hybridantriebs
vorhanden sein soll. Wenn die Energie im Energiespeicher verbraucht
ist, wird ein Verbrennungsmotor des Hybridantriebs zugeschaltet,
um den Energiespeicher wieder aufzuladen. Wenn anhand der Fahrtroute
und der aktuellen Position auf der Fahrtroute erkannt wird, dass
in nächster
Zeit ein Routenabschnitt folgt, auf welchem der Energiespeicher
des Kraftfahrzeugs wieder aufgeladen werden kann (z.B. ein bergab
verlaufender Routenabschnitt), kann diese Sollenergiemenge vorteilhafterweise
abgesenkt und so ein Zuschalten des Verbrennungsmotors u.U. vermieden
werden.
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Unter
die Fahrzeugeinstellung können
auch weitere Fahrerassistenzsysteme (FAS) des Kraftfahrzeugs fallen,
wie z.B. ACC (adaptives Cruise Control, wobei die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs an die Geschwindigkeit eines vorher fahrenden
Fahrzeugs angepasst wird), HCA (Heading Control Assist), wobei von
dem Kraftfahrzeug gezielt in die Lenkung eingegriffen wird, um das
Kraftfahrzeug z.B. in der Spur zu halten, eine Fahrwerkeinstellung
und eine Sitzposition. Dabei wird die Fahrzeugeinstellung derart
vorgenommen, dass damit die optimale Fahrstrategie erzielt wird.
Dies umfasst beispielsweise eine Einstellung des Fahrwerks und der
Sitzposition (bzw. eine Einstellung eines Sitzes des Kraftfahrzeugs),
so dass die Einstellung an die vorgegebenen Parameter Komfort und
Sicherheit angepasst ist. Dies bietet den Vorteil, dass diese Parameter
nur einmal vorgegeben werden müssen
und dann auch (ohne eine weitere Eingabe tätigen zu müssen) zu der entsprechenden Fahrzeugeinstellung
führen.
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Zur
Bestimmung der optimalen Fahrstrategie berücksichtigt das erfindungsgemäße Verfahren
insbesondere mindestens einen Informationsparameter, welcher aus
der folgenden Gruppe ausgewählt
ist:
- • Eine
aktuelle Verkehrsinformation. Darunter wird beispielsweise eine
Information über
Staus oder Baustellen, aber auch über Unfälle, eine Verkehrsdichte und
Verkehrszeichen (z.B. Geschwindigkeitsbeschränkungen) verstanden, woraus dann
abgeleitet werden kann, mit welcher Durchschnittsgeschwindigkeit
ein bestimmter Abschnitt einer für
die Fahrstrategie in Betracht kommenden Route durchfahren werden
kann.
- • Ein
Höhenprofil
der zu bestimmenden Route. Bei einem Vergleich von zwei Routen ist
hinsichtlich der Fahrtdauer und der Betriebskosten bei sonst gleichen
Merkmalen diejenige Route vorzuziehen, deren Höhenprofil weniger Höhenmeter
aufweist.
- • Ein
Fahrzeit-Mittelwert für
einen Routenabschnitt in Abhängigkeit
von einer Uhrzeit, einer Jahreszeit und einem Wochentag derjenigen
Zeit, zu welcher der entsprechende Routenabschnitt voraussichtlich
bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs befahren wird. Diese Informationen
kann beispielsweise von dem Kraftfahrzeug selbst ermittelt worden
sein, falls es sich bei dem Routenabschnitt um einen Routenabschnitt
handelt, welchen das Kraftfahrzeug häufig und zu unterschiedlichen
Zeiten befährt.
Als weitere Informationsquelle können
andere Kraftfahrzeuge dienen, welche den entsprechenden Routenabschnitt
z.B. gerade befahren haben (FCD; Floating Car Data), falls die entsprechende
Information von dem die Information besitzenden Fahrzeug zu dem
Kraftfahrzeug, für
das die Fahrstrategie zu bestimmen ist, direkt übermittelt werden kann (Car2Car)
oder indirekt über
einen zentralen Server. Durch die Abhängigkeit von der Uhrzeit kann
beispielsweise vermieden werden, dass ein entsprechender Routenabschnitt,
welcher morgens und abends aufgrund eines Berufsverkehrs sehr frequentiert wird,
gerade zu dieser Zeit bei der Fahrt entlang der zu bestimmenden
Route benutzt wird. Durch die Abhängigkeit von dem Wochentag
kann vorteilhafterweise berücksichtigt
werden, dass bestimmte Routen an Werktagen wesentlich frequentierter
sind als an Feiertagen. Durch die Abhängigkeit von der Jahreszeit
kann vorteilhafterweise berücksichtigt
werden, dass bestimmte Routenabschnitte im Winter nicht oder nur
sporadisch vom Schnee geräumt
werden.
- • Ein
Kraftstoffverbrauchs-Mittelwert auf einem Abschnitt der zu bestimmenden
Route in Abhängigkeit
von der Uhrzeit, der Jahreszeit und dem Wochentag einer Zeit, zu
welcher der entsprechende Abschnitt voraussichtlich befahren werden
soll. Der Kraftstoffverbrauchs-Mittelwert kann in ähnlicher
Weise wie der Fahrzeit-Mittelwert durch das eigene Fahrzeug oder
durch andere Fahrzeuge (FCD, Car2Car) ermittelt werden. Auch hinsichtlich
der Abhängigkeit
von der Uhrzeit, der Jahreszeit und dem Wochentag gelten dieselben Überlegungen
wie bei dem Fahrzeit-Mittelwert.
- • Ein
Wert, der die Straßenbeschaffenheit
(eben oder uneben) und die erforderlichen Längs- und Querbeschleunigungen
und damit den Komfort einer Strecke beschreibt. Dieser Wert kann
in ähnlicher
Weise wie der Fahrzeit-Mittelwert durch das eigene Fahrzeug oder
durch andere Fahrzeuge (FCD, Car2Car) ermittelt werden.
- • Ein
Zeitverhalten einer Ampelschaltung auf einem für die zu bestimmende Route
in Frage kommenden Routenabschnitt. Unter dem Zeitverhalten der
Ampelschaltung ist zum einen die Information zu verstehen, wann
eine Ampel auf einem bestimmten Routenabschnitt überhaupt in Betrieb ist. Zum
anderen kann aus dem Zeitverhalten der auf einem Routenabschnitt
befindlichen Ampeln abgeleitet werden, mit welcher Durchschnittsgeschwindigkeit
der Routenabschnitt voraussichtlich mit möglichst wenigen Stopps aufgrund
von roten Ampeln durchfahren werden kann und mit wie vielen Stopps
aufgrund von roten Ampeln abhängig von
der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu rechnen ist.
- • Kosten
einer Benutzung eines Abschnitts der zu bestimmenden Route. Diese
Kosten umfassen zum einen Straßenbenutzungsgebühren, wie
z.B. eine in bestimmten Ländern
zu zahlende Maut, welche auch von der Fahrzeit, zu welcher der entsprechende
Routenabschnitt voraussichtlich befahren werden wird, abhängig sein
können,
und zum anderen Treibstoffkosten, welche zur Bewältigung des entsprechenden
Abschnitts anfallen.
- • Kosten
für die
Verkehrsinformation sowie Umfeld-Daten (z.B. Wetter-Information).
- • Verschleiß des Kraftfahrzeugs.
Je höher
der Verschleiß des
Kraftfahrzeugs auf der Fahrt einer bestimmten Route ist, desto höher sind
die für
die Fahrt über
die Route einzukalkulierenden Betriebskosten. Der Verschleiß des Kraftfahrzeugs hängt dabei
zum einen von der gewählten
Route ab (beispielsweise verschleißen bei einer Route mit vielen
Stopps die Bremsen und die Reifen des Kraftfahrzeugs mehr als bei
einer Route mit weniger Stopps), aber auch von der aufgrund der Fahrstrategie
gewählten
Fahrweise, da beispielsweise eine aggressivere Fahrweise die Fahrtdauer
senken kann, aber in der Regel den Verschleiß der Bremsen, der Reifen und
des Getriebes erhöht.
- • Gewicht
des Kraftfahrzeugs einschließlich
Beladung. Je höher
dieses Gewicht des Kraftfahrzeugs ist, desto höher sind die Betriebskosten
bei einer Route mit vielen Höhenmetern
oder bei einer aggressiven Fahrweise mit häufigen Brems- und Beschleunigungsvorgängen.
- • Energieverbrauch
einer Vorrichtung des Kraftfahrzeugs, welche nicht dem Antrieb des
Kraftfahrzeugs zugeordnet wird. Derartige Vorrichtungen des Kraftfahrzeugs
umfassen eine Lichtquelle des Kraftfahrzeugs, eine Klimaanlage des
Kraftfahrzeugs und eine beheizbare Heckscheibe. Beispielsweise muss
bei einer Fahrt auf einem durch einen Tunnel führenden Routenabschnitt das Licht
des Kraftfahrzeuges eingeschaltet werden, was zu einem erhöhten Energieverbrauch
und damit zu erhöhten
Betriebskosten führt.
Bei einem Routenabschnitt, welcher in der Regel der prallen Sonne
ausgesetzt ist, muss beispielsweise mit einem erhöhten Strombedarf
für die
Klimaanlage gerechnet werden, was ebenso die Betriebskosten zur
Bewältigung
dieses Routenabschnitt erhöht.
Auch eine Abwägung,
ob zuerst eine Abwärme
des Motors zur Beheizung des Innenraums genutzt wird oder ob der
Motor zuerst auf Betriebstemperatur gebracht wird, kann erfindungsgemäß abhängig von
den zur Bestimmung der Fahrstrategie vorgegebenen Parametern (hauptsächlich Komfort
und Betriebskosten) vorgenommen werden.
- • Sollenergiemenge
im Energiespeicher des Hybridantriebs des Kraftfahrzeugs. Aufgrund
dieser Information kann die Route derart ausgelegt werden, dass
eine Energie im Energiespeicher des Hybridantriebs möglichst
selten verbraucht wird, so dass der Antrieb des Kraftfahrzeugs möglichst häufig elektrisch
erfolgt.
- • Routenabschnitte
mit Bahnschranken. Bahnschranken führen häufig zu einer unfreiwilligen Unterbrechung
der Fahrt, was zumindest bezüglich
des Verbrauchs bzw. der Betriebskosten aber auch hinsichtlich eines
Sicherheitsaspekts negativ ist.
- • Die
Straßenqualität der Routenabschnitte.
Eine schlechte Straßenqualität ist bezüglich der
zu fahrenden Geschwindigkeit und damit bezüglich der Fahrtdauer negativ,
verschleißt
das Kraftfahrzeug überdurchschnittlich,
beeinflusst aber auch den Komfort (zumindest für nicht sportliche Fahrer) und
Sicherheitsaspekte negativ.
- • Geschwindigkeitsbegrenzungen
allgemeiner Art. Geschwindigkeitsbegrenzungen beschränken insbesondere
die Fahrtdauer.
- • Geschwindigkeitsbegrenzungen,
welche abhängig
von Wettergegebenheiten (z.B. Regen, Schnee, Glätte) sind. Abhängig von
der aktuellen Wettersituation führen
diese Geschwindigkeitsbegrenzungen zu einer längeren Fahrtdauer. Dazu gehören auch
Warnungen vor einem Seitenwind auf Brücken oder beim Überholen
von LKWs, was letztendlich auch zu einer geringeren Durchschnittsgeschwindigkeit
und damit zu einer längeren
Fahrtdauer führt.
Abhängig
von der Wettersituation wird auch ein HCA eingestellt, mit welchem
Auswirkungen eines Seitenwinds verringert werden können.
- • Individuelle
Benutzungsgenehmigungen von bestimmten Routenabschnitten. Indem
individuelle Genehmigung zur Benutzung von bestimmten Routenabschnitten
(z. B. Forstwege für
einen Förster)
bei der Bestimmung der optimalen Fahrstrategie oder Fahrroute berücksichtigt
werden, kann vorteilhafterweise eine Route gewählt werden, welche zu einer
besseren Fahrstrategie führt,
als wenn Routenabschnitte, die nur mit einer individuellen Genehmigung
benutzt werden dürfen,
nicht berücksichtigt
werden.
- • Berücksichtigung
maximaler Durchfahrtshöhen. Gerade
für LKWs
ist die Berücksichtigung
von maximalen Durchfahrtshöhen
von großer
Wichtigkeit, da sonst Routenabschnitte gewählt werden könnten, welche
von dem LKW nicht benutzt werden können, was dann zu einem Umweg
und damit zu einer suboptimalen Fahrstrategie führt.
- • Routenabschnitte
mit Schneekettenpflicht (abhängig
vom Wetter). Die Berücksichtigung
der Information, ob ein bestimmter Routenabschnitt nur mit Schneeketten
zu befahren ist, ist insbesondere für den Komfort und die Sicherheit
aber auch für
die Fahrtdauer von entscheidender Bedeutung, da vor einer Benutzung eines
entsprechenden Routenabschnitts die Schneeketten angelegt und nach
der Benutzung die Schneeketten abgenommen werden müssen, was
je nach Geschicklichkeit des Fahrers zu einem entsprechenden Zeitverlust
bzw. zu einer Verlängerung
der Fahrtdauer führt.
- • Routenabschnitt,
welche nur mit einem geländegängigen Fahrzeug
zu bewältigen
sind. Die Berücksichtigung
von solchen Routenabschnitten ist für Fahrer von geländegängigen Fahrzeugen
vorteilhaft, da zum einen die Möglichkeiten
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erweitert werden und zum anderen für sportliche Fahrer der Komfort und
auch die Attraktivität
erhöht
werden kann.
- • Berücksichtigung
des Verschleißes
eines Hybridpuffers durch Ladezyklen. Dabei wird bei der Bestimmung
der optimalen Fahrstrategie berücksichtigt,
dass jeder Ladezyklus des Hybridpuffers diesen verschleißt, was
schließlich
zu einer Wartungsmaßnahme
oder im schlimmsten Fall zu einem Austausch des Hybridpuffers führt.
- • Standorte
von preiswerten Tankstellen. Durch die Berücksichtigung der Standorte
von preiswerten Tankstellen können
die Betriebskosten zur Bewältigung
der gewählten
Route gesenkt werden.
- • Vorgabe
einer maximalen Fahrzeit. Unter der maximalen Fahrzeit wird hier
die Fahrzeit verstanden, welche von dem Kraftfahrzeug auf der zu
bestimmenden Fahrroute nicht überschritten
werden darf. Anders ausgedrückt
darf die von dem erfindungsgemäßen Verfahren
optimierte möglichst geringe
Fahrdauer nicht größer als
die maximale Fahrzeit sein.
- • Gesetzliche
Vorschriften. Unter gesetzlichen Vorschriften sind Vorschriften
zu verstehen, deren Übertretung
per Gesetz verfolgt wird. Dazu zählen z.B.
Geschwindigkeitsbegrenzungen und Überholverbote. Enthält die Fahrroute
ein Teilstück,
auf welchem eine Geschwindigkeitsbegrenzung herrscht, gibt beispielsweise
diese Geschwindigkeitsbegrenzung automatisch die maximale Geschwindigkeit
vor, welche das Kraftfahrzeug auf diesem Teilstück fahren kann.
- • Einen
Ausschluss von vorgebbaren Routenabschnitten. Beispielsweise der
Fahrer des Kraftfahrzeugs kann Routen oder Teilstücke vorgeben, welche
von dem Verfahren keinesfalls in die Fahrroute aufgenommen werden.
Anders ausgedrückt umfasst
die von dem Verfahren bestimmte Fahrroute keinesfalls diese vorgegebenen
Routenabschnitte.
- • Eine
Mindestgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Eine Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs, welche im Normalfall auf keinem Teilstück der Fahrroute
unterschritten werden darf. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren
erkennt, dass ein bestimmtes Teilstück nur eine Geschwindigkeit
erlaubt, welche unterhalb dieser Mindestgeschwindigkeit liegt, wird
dieses bestimmte Teilstück
nicht Bestandteil der Fahrroute. Damit kann beispielsweise ausgeschlossen
werden, dass die Fahrroute durch Tempo-30-Zonen verläuft.
- • Eine
im Kraftfahrzeug vorhandene Energiemenge. Durch eine genaue Kenntnis
der im Kraftfahrzeug vorhandene Energiemenge, welche beispielsweise
automatisch von dem Kraftfahrzeug ermittelt wird, kann zum einen
das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs genauer bestimmt werden. Zum
anderen lässt
sich durch die Kenntnis dieser Energiemenge bestimmen, ob gegebenenfalls
ein oder mehrere Tankstopps bei der Bestimmung der optimalen Fahrroute
einkalkuliert werden müssen.
- • Verkehrsfluss-Information.
Der Verkehrsfluss gibt an, mit welcher Geschwindigkeit sich der
Verkehr über
ein Teilstück
einer Fahrroute bewegt. Der Verkehrsfluss wird beispielsweise durch
die Verkehrsdichte (zähfließender Verkehr,
Stau) bestimmt. Zur Bestimmung der Fahrroute kann nun, beispielsweise
durch Auswertung von früheren Verkehrsinformationen
oder von prognostizierten Verkehrsinformationen, ermittelt werden,
wie hoch der Verkehrsfluss für
ein bestimmtes Teilstück
der Fahrroute sein wird, wobei der derart bestimmte Verkehrsfluss
ein Maß einer
Geschwindigkeit ist, mit welcher das bestimmte Teilstück passiert
werden kann. Dabei kann die Verkehrsfluss-Information Informationen über eine tageszeitabhängige Ampelrotphaseninformation und/oder
Informationen über
eine tageszeitabhängige
Stauwahrscheinlichkeit umfassen. Über eine tageszeitabhängige Ampelrotphaseninformation
für ein
bestimmtes Teilstück
kann eine Start-Stopp-Häufigkeit
für dieses
Teilstück
abhängig
von der Tageszeit bestimmt werden. Dabei ist zu berücksichtigen,
dass eine höhere Start-Stopp-Häufigkeit
meist zu einer geringeren Geschwindigkeit führt, mit welcher dieses Teilstück zu bewältigen ist.
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Natürlich kann
erfindungsgemäß auch eine individuelle
Fahrweise des Fahrers (z.B. sportlich oder mit jeweils einer Pause
nach einer vorbestimmten Fahrtdauer, usw.) bei der Bestimmung der
optimalen Fahrstrategie berücksichtigt
werden. Dabei kann diese individuelle Fahrweise des Fahrers entweder
von dem Fahrer vorgegeben werden oder diese individuelle Fahrweise
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
durch eine Analyse von vorher durchgeführten Fahrten erlernt.
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Vorteilhafterweise
werden einige der Informationsparameter, welche vorab aufgeführt worden sind,
durch Sensoren des Kraftfahrzeugs selbst erfasst. Beispielsweise
ist es relativ einfach, die Sollenergiemenge im Energiespeicher
des Hybridantriebs durch einen Sensor des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Auch
das Gewicht des Kraftfahrzeugs oder der Verschleiß des Kraftfahrzeugs
lassen sich durch Sensoren innerhalb des Kraftfahrzeugs erfassen.
Der aktuelle Fahrkomfort (z.B. die Straßenbeschaffenheit) kann z.B.
durch Nutzung der zur Fahrdynamikregelung im Fahrzeug vorhandenen
Beschleunigungssensoren ermittelt werden. Es wurde bereits vorab beschrieben,
dass der Kraftstoffverbrauchs-Mittelwert eines bestimmten Routenabschnitt
und ein Fahrzeit-Mittelwert eines bestimmten Routenabschnitt von
dem Kraftfahrzeug ermittelt werden kann, was selbstverständlich auch
durch entsprechende ausgestaltete Sensoren des Kraftfahrzeugs bewerkstelligt
wird. Ein Zusammenwirken von mehreren Sensoren zur Ermittlung bestimmter
Informationsparameter wird dabei auch als Sensordatenfusion bezeichnet.
Z.B. können
zur Ermittlung des Verschleißes
des Kraftfahrzeugs die Sensordaten eines Sensors, welcher einen
Bremsverschleiß bestimmt,
mit den Sensordaten eines Sensors, welcher einen Getriebeverschleiß bestimmt,
zusammenwirken.
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Diese
durch Sensoren des Kraftfahrzeugs erfassten Informationsparameter
(FCD), insbesondere der Kraftstoffverbrauchs-Mittelwert und der
Fahrzeit-Mittelwert eines bestimmten Routenabschnitts, können auch
an andere Kraftfahrzeuge entweder direkt (Car2Car-Kommuniukation)
oder indirekt über einen
zentralen Server weitergegeben werden, damit diese ihrerseits ihre
Fahrstrategie optimieren können.
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Obwohl
das aktuelle Fahrverhalten oder die aktuelle Fahrweise des Kraftfahrzeugs
von der optimierten Fahrstrategie bestimmt wird, ist es erfindungsgemäß möglich, dass
ein Fahrer des Kraftfahrzeugs das aktuelle Fahrverhalten jederzeit
durch manuelle Eingriffe entsprechend verändert. Beispielsweise ist es
möglich,
dass der Fahrer eine gemäß der Fahrstrategie
vorgegebene Geschwindigkeit überschreitet,
um ein Fahrzeug zu überholen.
Nach einem solchen Vorgang, wie beispielsweise einem Überholvorgang,
gibt die Fahrstrategie wieder die Fahrweise des Fahrzeugs vor. Das
heißt,
dass durch einen manuellen Eingriff die Fahrstrategie nur temporär, nämlich solange
der manuelle Eingriff dauert, außer Kraft gesetzt wird.
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Erfindungsgemäß kann mindestens
eine der folgenden Bedingungen zur Bestimmung der Fahrroute berücksichtigt
werden:
- • Start-Stopp-Häufigkeit
Unter
der Start-Stopp-Häufigkeit
ist die Häufigkeit zu
verstehen, mit welcher das Kraftfahrzeug auf einem bestimmten Teilstück anhalten
und folglich wieder anfahren muss. Verfügt das Kraftfahrzeug über eine
Start-Stopp-Automatik kann bei der Bestimmung der optimalen Fahrroute
vorausgesetzt werden, dass diese Start-Stopp-Automatik bei einem Halt und folgendem
wieder Anfahren optimal genutzt wird.
- • Notwendige
Tankstopps
In Abhängigkeit
von dem Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs für eine bestimmte Fahrroute steigt
die Anzahl der notwendigen Tankstopps. Bezüglich eines Tankstopps ist
einzuplanen, dass dieser Tankstopp nur an einer Tankstelle eingelegt werden
kann, welche die für
das Kraftfahrzeug richtige Energiesorte besitzt, und dass diese Tankstelle
aufgesucht werden muss, bevor die in dem Kraftfahrzeug vorhandene
Energiemenge, z. B. der Brennstoff, vollständig aufgebraucht ist. Daher
muss die Fahrroute gegebenenfalls derart umgeplant werden, dass
eine derartige Tankstelle auf der Fahrroute liegt und zur richtigen
Zeit aufgesucht werden kann.
- • Auszunutzende
Gefälle
Bei
einem Teilstück
mit einem Gefälle
ist ein Energieverbrauch zur Bewältigung
dieses Teilstücks durch
das Kraftfahrzeug geringer als bei einem vergleichbaren Teilstück ohne
Gefälle.
Dies kann erfindungsgemäß zur Bestimmung
der optimalen Fahrroute berücksichtigt
werden, indem beispielsweise der Schleppbetrieb aber auch ein Auslaufen
des Kraftfahrzeugs ausgenutzt wird. Dabei ist im Schleppbetrieb
bei einem Verbrennungsmotor der Motor über die Kupplung mit den Rädern verbunden,
erhält
aber keinen Brennstoff (Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs gleich
Null), d.h. der Motor wird über
die rollenden Räder
angetrieben.
- • Zu
vermeidende Steigungen
Bei einem Teilstück mit einer Steigung ist ein
Energieverbrauch zur Bewältigung
dieses Teilstücks durch
das Kraftfahrzeug höher
als bei einem vergleichbaren Teilstück ohne Steigung. Dies kann erfindungsgemäß zur Bestimmung
der optimalen Fahrroute berücksichtigt
werden, beispielsweise indem Teilstücke mit einer Steigung, welche
oberhalb eines Grenzwertes liegt, nicht in die optimale Fahrroute
aufgenommen werden.
-
Unter
einem vorausschauenden Fahren wird erfindungsgemäß auch verstanden, dass bevorstehende
Kurven, Geschwindigkeitsbeschränkungen oder
Rotphasen derart berücksichtigt
werden, dass abhängig
von dem Gewicht des Parameters Betriebskosten möglichst wenig Energie beim
Bremsen vergeudet wird, um die Kurven zu durchfahren, die Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs an die Geschwindigkeitsbegrenzung anzupassen
bzw. das Kraftfahrzeug an der roten Ampel anzuhalten.
-
Vorteilhafter
Weise kann beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein
auf der optimalen Fahrroute erreichbares Energieverbrauchsziel,
d.h. eine Energiemenge oder eine Energiemenge pro beispielsweise
100 km, welche zur Bewältigung
der optimalen Fahrroute voraussichtlich benötigt wird, informiert werden.
Darüber
hinaus kann auch über
eine Abweichung von diesem Energieverbrauchsziel informiert werden.
-
Des
Weiteren kann (der Fahrer) über
mindestens eine der folgenden Maßnahmen informiert werden,
welche zu einer Verringerung des aktuellen Energieverbrauchs des
Kraftfahrzeugs führen
würden.
- • Eine Änderung
der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs
Unter anderem abhängig von
dem spezifischen Luftwiderstandwert des Kraftfahrzeugs und des Motors
des Kraftfahrzeugs besitzt das Kraftfahrzeug eine hinsichtlich minimalem
Energieverbrauch optimale Geschwindigkeit. Weicht die aktuelle Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs von dieser optimalen Geschwindigkeit ab, wird
beispielsweise der Fahrer darüber
informiert.
- • Eine Änderung
einer Flussmenge einer einem Motor des Kraftfahrzeugs aktuell zur
Energieerzeugung zugeführten
Menge
Heutige Kraftfahrzeuge werden meist mit Brennstoff, aber
auch mit Gas (Flüssiggas
oder Wasserstoff) oder Elektrizität betrieben, wobei auch Mischformen,
Stichwort Hybridantrieb, immer mehr im Kommen sind. Die dem Motor
des Kraftfahrzeugs aktuell zur Energieerzeugung zugeführte Menge
kann also Brennstoff, Gas oder Elektrizität sein. Somit ist unter der Änderung
der Flussmenge der dem Motor zugeführten Menge eine Änderung
eines Flusses zu verstehen, mit welcher Brennstoff, Gas oder Elektrizität dem Motor
zufließt
bzw. zugeführt
wird. Bei den heutigen Kraftfahrzeugen steuert der Fahrer die Änderung dieser
Flussmenge mit einem Fußpedal,
welches meist als Gaspedal bezeichnet wird. Eine Erhöhung dieser
Flussmenge bewirkt in der Regel eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs,
während eine
Verringerung dieser Flussmenge in der Regel bewirkt, dass sich die
Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verringert.
- • Eine Änderung
des Ganges, in welchem das Kraftfahrzeug betrieben wird
Zumindest
jeder Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs besitzt einen hinsichtlich
Energieverbrauch optimalen Drehzahlbereich. Erkennt das erfindungsgemäße Verfahren,
dass eine Änderung
des Ganges, in welchem das Kraftfahrzeug momentan betrieben wird,
dazu führen
würde,
näher an
diesen optimalen Drehzahlbereich heranzukommen oder in diesen optimalen
Drehzahlbereich zu kommen, so ist es vorteilhaft eine entsprechende
Information auszugeben.
- • Eine Änderung
der Route der optimalen Fahrstrategie
Aufgrund sich ändernder
Randbedingungen, beispielsweise aufgrund geänderter Verkehrsinformationen,
kann das erfindungsgemäße Verfahren erkennen,
dass sich die Route zur Erreichung der optimalen Fahrstrategie geändert hat.
Dies wird vorteilhafterweise beispielsweise dem Fahrer des Kraftfahrzeugs
angezeigt. Dabei kann erfindungsgemäß eine Häufigkeit, mit welcher die optimale Fahrroute
bzw. der Teil der optimalen Fahrroute von dem aktuellen Standort
des Kraftfahrzeugs bis zu dem Endpunkt der optimalen Fahrroute neu berechnet
wird, beschränkt
werden.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur
Bestimmung einer optimalen Fahrstrategie für eine Fahrt von einem Startpunkt zu
einem Zielpunkt bereitgestellt. Dabei bestimmt die Vorrichtung eine
Route von dem Startpunkt zu dem Zielpunkt derart, dass die Fahrstrategie
abhängig von
mindestens zwei Parametern, welche insbesondere stufenlos gewichtet
werden können,
optimiert wird. Dabei werden diese Parameter aus der Attraktivität der Route,
der Fahrtdauer, des Komforts, der Betriebskosten und der Sicherheit
ausgewählt.
-
Die
Vorteile dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung
entsprechen im Wesentlichen den bereits vorab diskutierten Vorteilen
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
weshalb sie hier nicht wiederholt werden.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Kraftfahrzeug-Anzeige
bereitgestellt, welche eine Anzeige, die eine Abweichung von einem bestimmten
Optimum eines Betriebszustand des Kraftfahrzeugs darstellt, und
eine Anzeige, die eine Maßnahme
zur Verbesserung des Betriebszustandes darstellt, kombiniert.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Anzeige
wird beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs also nicht nur
darüber
informiert, ob und wie viel der aktuelle Betriebszustand des Kraftfahrzeugs
von einem vorab berechneten oder bestimmten Optimum abweicht, sondern
der Fahrer wird gleichzeitig darüber informiert,
mit welcher Maßnahme
er den Betriebszustand verbessern kann.
-
Der
Betriebszustand des Kraftfahrzeugs kann dabei ein Energieverbrauchsbetriebszustand des
Kraftfahrzeugs sein. Das heißt,
es kann ein Betriebszustand sein, welcher angibt, wie viel Energie das
Kraftfahrzeug zum Fahren aktuell benötigt. Somit wäre das bestimmte
Optimum dieses Energieverbrauchsbetriebszustandes eine Art optimaler
Energieverbrauch, welcher unter anderem von dem Motor des Kraftfahrzeugs,
einer für
eine Fahrroute vorgegebenen maximalen Fahrtzeit oder von dem Luftwiderstand
des Kraftfahrzeugs abhängt.
-
Bei
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Anzeige kann es sich bei dem Optimum des Energieverbrauchsbetriebszustand
um eine optimale Energiemenge handeln, welche laut einer vorab durchgeführten erfindungsgemäßen Bestimmung
einer hinsichtlich Fahrzeit und Energieverbrauch optimalen Fahrroute
bis zum aktuellen Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs benötigt werden
sollte. Die Abweichung von diesem Optimum wäre dann gleich einer Differenz
dieser optimalen Energiemenge und einer tatsächlichen Energiemenge, welche das
Kraftfahrzeug tatsächlich
auf der optimalen Fahrroute bis zum aktuellen Aufenthaltsort verbraucht hat.
-
Die
Maßnahme
zur Verbesserung des Betriebszustandes kann eine positive oder negative
vorgeschlagene Änderung
eines Betriebsparameters des Kraftfahrzeugs sein. Dabei soll eine
positive bzw. negative Änderung
zu einer Erhöhung
bzw. Verringerung dieses Betriebsparameters führen. Wenn der Betriebsparameter
zum Beispiel eine Flussmenge einer dem Motor des Kraftfahrzeugs
zur Erzeugung von Energie zuzuführenden
Menge ist, bedeutet eine positive bzw. negative vorgeschlagene Änderung, dass
die Flussmenge erhöht
bzw. verringert werden soll, um den optimalen Betriebszustand des
Kraftfahrzeugs zu erreichen.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Kraftfahrzeug bereitgestellt,
welches eine vorab beschriebene Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Bestimmung
einer optimalen Fahrstrategie des Kraftfahrzeugs und eine ebenfalls
vorab beschriebene Kraftfahrzeug-Anzeige,
welche eine Abweichung von einem optimalen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs
und eine Maßnahme
zur Verbesserung des Betriebszustandes kombiniert darstellt, umfasst.
-
Die
vorliegende Erfindung eignet sich vorzugsweise für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug jeglicher
Antriebsart, um für
dieses Kraftfahrzeug eine optimale Fahrstrategie für eine Fahrt
von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt zu bestimmen, wobei eine
Präferenz
des Fahrers berücksichtigt
wird. Selbstverständlich
ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf diesen bevorzugten
Anwendungsbereich beschränkt,
sondern kann auch außerhalb
eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, um z.B. an einem Computer
für irgendein
vorzugebendes Kraftfahrzeug die optimale Fahrstrategie zu ermitteln.
Dabei werden unter einem Kraftfahrzeug alle Fahrzeuge verstanden,
welche mit einem Antrieb versehen sind, wie z.B. Motorräder, Lastwagen
und Autos.
-
Im
Folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsformen
mit Bezug zu den Figuren erläutert.
-
1 stellt
eine erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Bestimmung einer optimalen Fahrstrategie dar.
-
2 stellt
eine Gewichtung von Parametern abhängig von einem Wunsch eines
Fahrers eines Kraftfahrzeugs dar.
-
3 zeigt
eine Teilansicht des Inneren eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
-
4 stellt
eine erfindungsgemäße Anzeige dar.
-
In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
Bestimmung einer Fahrstrategie dargestellt. Dabei optimiert die
Vorrichtung 1 die Fahrstrategie in Abhängigkeit von vier Parametern
A, B, F, S, nämlich
einer Attraktivität
A einer von der Fahrstrategie zu bestimmenden Route, Betriebskosten
B (welche sowohl Kosten zur Ermittlung der Fahrstrategie notwendiger
Informationen als auch Kosten zur Bewältigung der Route durch das
Kraftfahrzeug, unter anderem Kosten für den Treibstoff und Mautgebühren, umfassen),
einer Fahrtdauer F und einer Sicherheit S bei der Fahrt über die
Route. Dabei kann beispielsweise der Fahrer des Kraftfahrzeugs die
Parameter A, B, F, S stufenlos gewichten, so dass die Vorrichtung 1 beispielsweise
eine sehr attraktive oder aber eine nahezu ausschließlich hinsichtlich
der Betriebskosten optimierte Fahrstrategie bestimmen kann.
-
Die
Ausgaben 3, 4 der Vorrichtung 1 umfassen
zum einen die Route 3, welche eine hinsichtlich der vier
vorgegebenen Parameter A, B, F, S optimierte Verbindung zwischen
einem Startpunkt und einem Endpunkt ist. Zum anderen umfassen die
Ausgaben der Vorrichtung 1 eine aktuelle Fahrzeugeinstellung 4 oder
eine aktuelle Fahrweise des Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten gibt
die Vorrichtung 1 abhängig
von der bestimmten Fahrstrategie zu jedem Zeitpunkt vor, wie das
Kraftfahrzeug zu fahren ist. Diese Fahrweise umfasst dabei vor Allem
die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
-
In 2 sind
vier Beispiele für
die Gewichtung der vier Parameter A, B, F, S abhängig von einem vorgegebenen
Wunsch 11–14 des
Fahrers des Kraftfahrzeugs dargestellt.
-
Die
mit einem Bezugszeichen 11 gekennzeichnete Parametereinstellung
zeigt eine hinsichtlich der Fahrtdauer F optimierte Parametereinstellung 11,
welche von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise bei einer
Fahrt zur Arbeit vorgegeben wird. Dabei ist der Parameter Attraktivität A mit
3, der Parameter Betriebskosten B mit 2, der Parameter Fahrtdauer
F mit 8 und der Parameter Sicherheit S mit 2 gewichtet. Die Fahrstrategie
wird also hauptsächlich
hinsichtlich der Fahrtdauer F optimiert, wobei allerdings die anderen
Parameter A, B, S auch, wenn auch mit einem geringeren Gewicht,
berücksichtigt
werden müssen.
-
Die
mit einem Bezugszeichen 12 gekennzeichnete Parametereinstellung
betrifft eine hinsichtlich der Betriebskosten B optimierte Parametereinstellung 12,
welche von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise führt die
Fahrt von der Arbeit zurück
nach Hause vorgenommen werden könnte. Dabei
ist der Parameter Attraktivität
A mit 5, der Parameter Betriebskosten B mit 8, der Parameter Fahrtdauer
F mit 2 und der Parameter Sicherheit S mit 3 gewichtet. Die Fahrstrategie
wird dabei hauptsächlich
hinsichtlich der Betriebskosten B optimiert, wobei auch die anderen
Parameter A, F, S, insbesondere die Attraktivität A, berücksichtigt werden.
-
Eine
hauptsächlich
bezüglich
der Attraktivität A
gewichtete Parametereinstellung ist mit einem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet,
welche beispielsweise bei einem Familienausflug, wobei eine möglichst
schöne
bzw. attraktive Strecke angestrebt wird, eingestellt werden könnte. Dabei
ist die Attraktivität
A mit 7, die Betriebskosten B mit 3, die Fahrtdauer F mit 2 und
die Sicherheit S mit 4 gewichtet. Neben der Attraktivität A wird
die Fahrstrategie also hauptsächlich hinsichtlich
der Sicherheit S optimiert.
-
Schließlich ist
mit einem Bezugszeichen 14 eine hinsichtlich der Sicherheit
S eingestellte Parametereinstellung 14 dargestellt, welche
von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs beispielsweise für eine Fahrt
in der Nacht, wenn sich der Fahrer allein im Kraftfahrzeug befindet,
eingestellt werden könnte. Dabei
ist die Attraktivität
A mit 4, die Betriebskosten B mit 3, die Fahrtdauer F mit 1 und
die Sicherheit S mit 5 eingestellt.
-
In 3 ist
das Innere eines Kraftfahrzeugs 21 schematisch teilweise
dargestellt. Das Kraftfahrzeug 21 umfasst einen Bordcomputer 22 und
ein Armaturenbrett 28. In dem Bordcomputer 22 ist
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Bestimmung einer optimalen Fahrstrategie des Kraftfahrzeugs 21 implementiert.
-
Um
das erfindungsgemäße Verfahren
beispielhaft zu erläutern,
sei darauf hingewiesen, dass gerade für Fahrten auf einer Autobahn
gilt, dass die Fahrzeit auf Kosten des Energieverbrauchs optimiert werden
kann. Da auf einer Autobahn im Vergleich zu anderen Straßentypen,
wie z.B. einer Landstraße, sehr
schnell gefahren werden kann, wird häufig ein Autobahnabschnitt
in die zu berechnende optimale Route aufgenommen, obwohl die zwei
von dem Autobahnabschnitt verbundenen Punkte auch über einen
kürzeren
Landstraßenabschnitt
verbunden sind. Der Grund dafür
ist einfach, dass die Fahrzeit auf dem Autobahnabschnitt auch geringer
als die Fahrt auf dem kürzeren
Landstraßenabschnitt
ist, da das Kraftfahrzeug 21 auf dem Autobahnabschnitt
schneller fahren kann. Bei einer Optimierung hinsichtlich des Energieverbrauchs
schlägt
der längere
Autobahnabschnitt aber negativ zu Buche, da für seine Bewältigung eine größere Energiemenge
benötigt wird,
als für
den kürzeren
Landstraßenabschnitt.
Je nach dem Verfahren vorgebbaren Randbedingungen und anderen Informationen
wird das erfindungsgemäße Verfahren
nun entscheiden, den Autobahnabschnitt oder den Landstraßenabschnitt
bezüglich
der optimalen Fahrtroute in Erwägung
zu ziehen.
-
Das
in 3 dargestellte Armaturenbrett 28 umfasst
wiederum eine erfindungsgemäße Anzeige 23,
welche in 4 näher dargestellt ist. Die Anzeige 23 weist
einen waagerechten in Richtung einer X-Achse 27 verlaufenden
Balken 25 auf, welcher sich analog eines künstlichen
Horizontes bei einem Flugzeug nach oben oder unten in Richtung einer
Y-Achse 26, welche senkrecht zur X-Achse 27 steht,
verschiebt. Dabei ist eine Höhenabweichung
des Balkens von der Mitte der Anzeige proportional zu der Abweichung
von einem optimalen, errechneten Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 21,
welcher in diesem Fall einem von dem Bordcomputer 22 errechneten
Energieverbrauch entspricht, welchen das Kraftfahrzeug 21 an
dem aktuellen Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs 21 verbrauchen
bzw. verbraucht haben sollte. Die Anzeige 23 zeigt also über die
Höhenabweichung
des Balkens von der Mitte der Anzeige 23 an, um wie viel
der aktuelle Energieverbrauch von dem errechneten Energieverbrauch
abweicht. Die Höhenabweichung
des Balkens 25 bzw. die Y-Achse 26 verläuft dabei
im Wesentlichen parallel zu einem Normalenvektor 29 des
Kraftfahrzeugs 21. Dabei bedeutet eine Höhenabweichung
nach oben, dass der aktuelle Energieverbrauch unterhalb des errechneten
Energieverbrauchs liegt, was beispielsweise der Fall sein kann,
wenn sich bei der Berechnung des errechneten Energieverbrauchs zugrunde
liegende Randbedingungen (z.B. Verkehrsinformationen) positiv verändert haben.
Eine Höhenabweichung
nach unten signalisiert dem Fahrer, dass der aktuelle Energieverbrauch
oberhalb des errechneten Energieverbrauchs liegt.
-
Innerhalb
des Balkens 25 liefert ein Abschnitt 24 eine Information über eine
zur Verbesserung des aktuellen Energieverbrauchs führende Maßnahme. Ein
sich von der Mitte des Balkens 25 nach rechts erstreckender
Abschnitt 24 signalisiert dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 21,
dass eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 21 zu einem
niedrigeren aktuellen Energieverbrauch führen würde. Dabei ist der Abschnitt 24 um
so länger,
je stärker
das Kraftfahrzeug 21 beschleunigt werden müsste. Wenn
die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 21 mit einem Hochschalten einhergehen
soll, wird dies durch eine Einfärbung des
Abschnitts 24 kenntlich gemacht. In ähnlicher Weise signalisiert
ein sich von der Mitte des Balkens 25 nach links erstreckender
Abschnitt 24 dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 21,
dass ein Absenken der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 21 zu
einem niedrigeren aktuellen Energieverbrauch führen würde. Dabei ist wiederum der
Abschnitt 24 umso länger,
je stärker
die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 21 abgesenkt werden
müsste.
Wenn das Absenken der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 21 mit
einem Runterschalten einhergehen soll, wird dies ebenfalls durch
eine spezielle Einfärbung
des Abschnitts 24 kenntlich gemacht.
-
Alternativ
oder zusätzlich
kann die Information über
die zur Verbesserung des aktuellen Energieverbrauchs führende Maßnahme auch
akustisch erfolgen.
-
Bei
einer speziellen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anzeige 23 kann
die Anzeige 23 derart ausgestaltet sein, dass der Abschnitt 24 eine Länge aufweist,
welche ein Vielfaches einem Sechstel einer Gesamtlänge des
Balkens 5 entspricht. Anders ausgedrückt weist der Abschnitt 24 mindestens eine
Länge von
einem Sechstel der Gesamtlänge des
Balkens 25 auf, wenn der Bordcomputer 22 den Fahrer
des Kraftfahrzeugs 21 informieren möchte, dass eine Maßnahme (Beschleunigen
oder Absenken der Geschwindigkeit) zur Verbesserung des aktuellen
Energieverbrauchs existiert.
-
- 1
- Vorrichtung
zur Bestimmung der Fahrstrategie
- 2
- Eingabevorrichtung
- 3
- Route
- 4
- aktuelle
Fahrzeugeinstellung
- 11
- Fahrtdauer-Optimierung
- 12
- Betriebskosten-Optimierung
- 13
- Optimierung
nach Attraktivität
- 14
- Optimierung
nach Sicherheit
- 21
- Kraftfahrzeug
- 22
- Bordcomputer
- 23
- Anzeige
- 24
- Balkenabschnitt
- 25
- Balken
- 26
- Y-Achse
- 27
- X-Achse
- 28
- Armaturenbrett
- 29
- Normalenvektor
des Kraftfahrzeugs
- A
- Attraktivität
- B
- Betriebskosten
- F
- Fahrtdauer
- S
- Sicherheit