DE102008035944A1 - Motor vehicle i.e. road vehicle, driving operation optimizing method, involves determining target-driving speed of vehicle along driving route, and dividing driving route into segments based on distance parameters and driving condition - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren des ökonomischen und ökologischen Betriebs von Fahrzeugen. Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Lkws und insbesondere Lkws für den Langstreckenverkehr beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen Kraftfahrzeugen und insbesondere Straßenkraftfahrzeugen anwendbar ist.The The present invention relates to a method and an apparatus to optimize the economic and ecological Operation of vehicles. The invention is described with reference to Trucks and in particular long-haul trucks described. It is noted, however, that the invention also in other motor vehicles and in particular road vehicles is applicable.
Aus
dem Stand der Technik sind diverse Verfahren bekannt, welche Fahrer
unter Berücksichtigung beispielsweise der Verkehrssituation
unterstützen. So beschreibt die
Aus
der
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ermitteln daher stets bestimmte Streckeninformationen für eine künftige Strecke und unterstützen den Fahrer im Hinblick auf diese zukünftige Strecke in ihrer Gesamtheit. Dabei wird die gesamte zukünftige Strecke hinsichtlich des möglichen Einsparungspotenzials einheitlich behandelt. Tatsächlich ist es jedoch denkbar, dass eine Fahrtstrecke bei unterschiedlichen Streckenabschnitten ein unterschiedliches Einsparungspotential ermöglicht und deshalb verschiedene Streckenabschnitte nach verschiedenen Kriterien und Verfahren optimiert werden, wie unten im Detail gezeigt wird.The therefore known from the prior art methods always determine certain route information for a future Route and assist the driver with regard to this future route in its entirety. Here is the entire future range in terms of potential Savings potential treated uniformly. Indeed However, it is conceivable that a route at different Sections allow different savings potential and therefore different sections of the route according to different criteria and methods are optimized, as shown in detail below.
Aus dem Stand der Technik sind auch Verfahren bekannt, welche als Optimierungskriterien u. a. eine bestimmte Durchschnittsgeschwindigkeit über die gesamte Strecke und/oder einem Horizont vor dem Fahrzeug anstreben und diese über die Strecke konstant belassen.Out The prior art also discloses methods which serve as optimization criteria u. a. a certain average speed over aim for the entire route and / or horizon in front of the vehicle and keep them constant over the track.
Dabei ist diese eingestellte Durchschnittsgeschwindigkeit unabhängig vom Verkehr (wie beispielsweise dem makoskopischen Verkehrsfluss, Stau oder mikroskopisch von vorausfahrenden Fahrzeugen und dem ACC-Abstand und dergleichen) oder den ökonomischen Randbedingungen.there this set average speed is independent from traffic (such as the macoscopic traffic flow, congestion or microscopic of vehicles ahead and the ACC distance and the like) or the economic constraints.
Dies bedeutet, dass die Referenzgeschwindigkeit willkürlich eingestellt ist und oft keine fundierten Überlegungen bekannt sind, weshalb eine bestimmte Referenzgeschwindigkeit eingesetzt wird. Weiterhin folgt eine Verteilung der zur Verfügung stehenden Zeit auf die gesamte Fahrstrecke und es wird keine Unterteilung in eine gewünschte Fahrzeit und eine zusätzliche Zeit der Optimierungsmaßnahme vorgenommen. Daher wird keine Abgrenzung der gewünschten Fahrzeit und der zugestandenen Optimierungszeit erreicht. Weiterhin erfolgt auch keine Einbeziehung des Verkehrsgeschehens bzw. keine Reaktion hierauf. Dadurch werden sehr hohe Optimierungspotenziale nicht genutzt (z. B. vor einem Stau).This means that the reference speed is arbitrary is set and often no sound reasoning known are why a certain reference speed is used becomes. Furthermore, a distribution of available follows standing time on the entire route and there will be no subdivision in a desired driving time and an additional Time of the optimization measure made. Therefore, no Delimitation of the desired travel time and the granted Optimization time reached. Furthermore, no inclusion takes place the traffic or no reaction to it. This will be very high optimization potential not used (eg before one Traffic jam).
Bei den zuvor beschriebenen Verfahren können oft die wahren ökonomischen Kosten nicht erfasst werden, da diese nur unzureichend bekannt sind, von der Auslastung des Lkws und anderen sehr unzureichenden bekannten Faktoren abhängen und sich permanent ändern können (z. B. Treibstoffpreis). Das Gütefunktional und damit die Fahrstrategie reagiert aber äußerst sensitiv auf diese Einflussfaktoren. Eine praxistaugliche Implementierung ist damit extrem schwierig.at The methods described above can often be the true economic ones Costs are not recorded because they are insufficiently known, from the truck's load and other very inadequate known Depend on factors and change permanently (eg fuel price). The quality functional and thus the Driving strategy reacts very sensitively these factors. A practicable implementation is so extremely difficult.
Bei einem weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird vor Fahrbeginn die optimale Route berechnet, anschließend jedoch kein weiterer Einfluss mehr auf die Fahrstrategie genommen oder nur im Falle eines Staus die Routenführung korrigiert. Diese Verfahren sind nicht in der Lage, die Betriebspunkte des Fahrzeugs auf der Strecke zu optimieren und können auch nicht interaktiv auf ein lokales Verkehrsgeschehen reagieren.at Another method known from the prior art before the start of the journey the optimal route is calculated, then However, no further influence on the driving strategy taken or only in case of a traffic jam corrects the route guidance. These procedures are not capable of operating the vehicle to optimize on the track and also can not be interactive respond to local traffic.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, im Betrieb eines Fahrzeugs und insbesondere die Betriebsbedingungen und die Betriebspunkte eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung von physikalischen, straßenverlaufbezogenen, verkehrsrechtlichen und verkehrssituationsbezogenen Randbedingungen bezüglich der ökonomischen und ökologischen Betriebskennwerte zu optimieren. Weiterhin sollen die oben dargelegten Probleme bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren gelöst werden.Of the The present invention is therefore based on the object in operation a vehicle and in particular the operating conditions and the Operating points of a vehicle taking into account physical, road course related, traffic law and traffic situation related conditions the economic and ecological operating parameters to optimize. Furthermore, the problems set out above in the be solved from the prior art known methods.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 14 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This According to the invention by a method according to Claim 1 and an apparatus according to claim 14 achieved. advantageous Embodiments and developments are the subject of Dependent claims.
Bei einem Verfahren zum Optimieren des Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs unter Zugrundelegung mehrerer Parameter und insbesondere mehrerer Umgebungsparameter, Fahrzeugparameter, Fahrzeugbetriebsparameter und Streckenparameter wird zunächst eine Fahrtroute des Fahrzeugs ermittelt, wobei zur Ermittlung der Fahrtroute ein Fahrtziel vorgegeben wird. Weiterhin werden mehrere unterschiedliche Streckenparameter ermittelt, die für ein Streckenprofil der ermittelten Fahrtroute des Fahrzeugs zwischen dem geometrischen Ort des Fahrzeugs bzw. einem Fahrtstartpunkt und dem Fahrziel charakteristisch sind. Weiterhin wird wenigstens eine Fahrbedingung ermittelt, die für die ermittelte Fahrtroute des Fahrzeugs zwischen dem geometrischen Ort des Fahrzeugs bzw. einem Fahrtzeitpunkt und dem Fahrziel charakteristisch ist.In a method for optimizing the driving operation of a motor vehicle on the basis of a plurality of parameters and in particular a plurality of environmental parameters, vehicle parameters, vehicle operating parameters and route parameters, a travel route of the vehicle is first detected telt, wherein for determining the route a destination is specified. Furthermore, a plurality of different route parameters are determined which are characteristic of a route profile of the determined travel route of the vehicle between the geometric location of the vehicle or a travel start point and the destination. Furthermore, at least one driving condition is determined, which is characteristic of the determined travel route of the vehicle between the geometric location of the vehicle or a travel time and the destination.
Erfindungsgemäß wird unter Berücksichtigung der Streckenparameter und der Fahrbedingungen eine Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entlang der ermittelten Fahrtroute bestimmt, wobei die Fahrtroute in mehrere Segmente unterteilt wird und die Unterteilung der Fahrtroute in Segmente auf Grundlage der Streckenparameter und/oder der Fahrbedingung erfolgt. Unter einer Unterteilung auf Grundlage der Streckenparameter bzw. der Fahrbedingung wird verstanden, dass die Charakteristika bei der Bildung der Segmente bzw. deren Klassifizierung berücksichtigt werden. Es wäre in einer einfacheren Form des Verfahrens auch möglich, die Streckenparameter oder die Fahrbedingung nicht zu berücksichtigen.According to the invention taking into account the route parameters and the driving conditions a target vehicle speed of the vehicle along the determined Travel route determined, the route divided into several segments is based on the subdivision of the route into segments the route parameter and / or the driving condition takes place. Under a subdivision based on the route parameters or the Driving condition is understood that the characteristics in the Formation of the segments or their classification considered become. It would be in a simpler form of the procedure also possible, the route parameters or the driving condition not to be considered.
Damit wird bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren eine Vielzahl von Streckenparametern ermittelt und diese werden bei der Ermittlung einer Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verwendet. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird jedoch die Fahrtroute in mehrere Segmente unterteilt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unterschiedliche Segmente bzw. Abschnitte einer Fahrtroute ein unterschiedliches Einsparungspotenzial aufweisen können. So ist es beispielsweise möglich, dass auf einer bestimmten Fahrtstrecke ein Stau vorliegt und diesen Falle kann auf dem da vor liegenden Abschnitt mit geringerer Geschwindigkeit gefahren werden, da in jedem Fall das Stauende von dem Fahrzeug erreicht werden wird.In order to For example, a variety of methods known in the art are used determined by route parameters and these are used in the determination a target vehicle speed of the vehicle used. In contrast However, known from the prior art method is the Route divided into several segments. This procedure is based on the knowledge that different segments or sections a route have a different potential savings can. So it is possible, for example, that there is a traffic jam on a certain route and this trap can be on the section lying there at a lower speed be driven, as in any case the jam end of the vehicle will be achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet bevorzugt in mehreren Optimierungsebenen. Dabei übernimmt bevorzugt eine obere Ebene, insbesondere mittels einer Start- oder Zieleingabe durch den Fahrer, der Routenplanung durch ein Navigationssystem und auch einfacher Modelle des Fahrzeugs und der Strecke eine Segmentierung der Strecke vor, die das Optimierungspotenzial für jedes Segment bestimmt sowie auch die Größe des Segments. Bei dieser Segmentierung werden die Umwelt (die Steigung der Straße, eine Krümmung) oder eine Klassifikation, das Fahrzeug (ein charakteristischer Verbrauch, Dynamik oder ein statisches Verhalten) oder auch die gesetzlichen Beschränkungen der Fahrzeit des Fahrers, die Kosten für das Fahrzeug und den Fahrer und der aktuelle Verkehr wie insbesondere Stau und Verkehrsflussgeschwindigkeit, Verkehrsdichte, Witterung und Baustellen in die Berechnung einbezogen.The inventive method works preferably in several optimization levels. It prefers to take over an upper level, in particular by means of a start or destination input by the driver, the route planning by a navigation system and even simpler models of the vehicle and the track a segmentation the track ahead, which has the optimization potential for each Segment determines as well as the size of the segment. In this segmentation, the environment (the slope of the road, a bend) or a classification, the vehicle (a characteristic consumption, dynamics or static behavior) or the legal restrictions on the journey time of the driver, the cost of the vehicle and the driver and the current traffic such as in particular congestion and traffic flow speed, Traffic density, weather and construction sites included in the calculation.
Aus der Segmentierung und dem Optimierungspotenzial werden die einzelnen Segmente klassifiziert und das beste Optimierungsverfahren bzw. Gütefunktional für jedes Segment ausgewählt.Out the segmentation and the potential for optimization become the individual Segments classified and the best optimization method or quality functional selected for each segment.
Vorzugsweise kommen modellprädiktive Ansätze zur Anwendung. In Ergänzung wird die Strecke in einem endlichen Horizont vor dem Fahrzeug betrachtet. So ist es möglich, eine Zeitdauer von x Minuten für die Optimierung des Kraftstoffverbrauchs vorzugeben. Es wäre jedoch auch möglich, auf die rein ökonomisch beste Optimierung zu rechnen und anzunehmen, dass das Ziel zu einer angegebenen Zeit erreicht werden muss. Vorzugsweise wird auch zur Berechnung der Fahrtroute eine Starteingabe durch den Fahrer vorgenommen bzw. ein Startort vorgegeben. Es wäre jedoch auch möglich, einen geometrischen Ort des Fahrzeugs beispielsweise mittels GPS zu ermitteln und diesen Ort als Startort zu verwenden.Preferably model-predictive approaches are used. In addition, the track is in a finite horizon in front of the vehicle. So it is possible a period of time x minutes to optimize fuel economy. However, it would also be possible to purely economic to expect the best optimization and to assume that the goal is one time must be reached. Preferably also for Calculation of the route a start input made by the driver or a starting location specified. But it would also be possible a geometric location of the vehicle, for example by means of GPS to determine and to use this place as starting place.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Soll-Fahrgeschwindigkeit um eine ökonomisch optimale Reisegeschwindigkeit.Preferably is the target speed an economical optimal cruising speed.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahren sind die Streckenparameter aus einer Gruppe von Streckenparametern ausgewählt, welche Höhenprofile der Fahrtroute, Steigungen der Fahrt route, Kurvenradien entlang der Fahrtroute, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält. Es wird dabei zugrunde gelegt, dass das Fahrzeug über ein Gerät zur Ortsbestimmung, wie beispielsweise GPS, verfügt und über eine digitale Straßenkarte, welche Informationen wie ein Höhenprofil oder die Steigung, Kurvenradien, Straßenklassifizierung (Autobahn, Kraftfahrstraße, Landstraße, Ortschaft) Geschwindigkeitsbegrenzungen und evtl. auch Beschränkungen für Fahrzeugklasssen zur Verfügung stellt und zwar sowohl für den aktuellen Ortspunkt, als auch die Ortspunkte, die auf der Fahrtroute bzw. einem bestimmten Horizont liegen.at Another advantageous method is the route parameters selected from a group of route parameters which Elevation profiles of the route, climbs of the route, Curve radii along the route, combinations thereof and the like contains. It is based on the fact that the vehicle over a device for location, such as GPS, has and over a digital road map, which information like a Altitude profile or slope, curve radii, road classification (Highway, motor road, country road, locality) Speed limits and possibly also restrictions provides for vehicle classes and Although both for the current location point, as well as the location points, which lie on the route or a certain horizon.
Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante handelt es sich bei der oben erwähnten Fahrbedingung um eine Geschwindigkeitsbegrenzung. Dies bedeutet, dass für die Optimierung insbesondere auch bestehende (gesetzliche) Geschwindigkeitsbegrenzungen verwendet werden.at Another preferred variant of the method is the above-mentioned driving condition around a speed limit. This means that for the optimization in particular also existing (legal) speed limits used become.
Bei einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante wird zur Bestimmung der Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eine Verkehrsflussgeschwindigkeit entlang der Fahrtroute zugrunde gelegt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug über ein Navigationssystem verfügt, welches die Verkehrsflussgeschwindigkeit über die gesamte Fahrstrecke zur Verfügung stellen kann, bzw. auch aktuelle Staus auf der Strecke mit Ortsangabe und einer bestimmten Wiederholrate meldet.In a further advantageous variant of the method, a traffic flow velocity along the travel route is used to determine the desired vehicle speed of the vehicle. It is assumed that the Vehicle has a navigation system that can provide the traffic flow speed over the entire route available, or also reports current traffic jams on the route with location and a specific repetition rate.
Weiterhin werden vorzugsweise durch den Benutzer Informationen über Randbedingungen der Fahrt vorgegeben. Zu diesem Zweck verfügt ein entsprechendes System über ein Fahrerinterface, das beispielsweise in ein Navigationsgerät integriert sein kann oder auch auf einem externen Gerät implementiert ist. Über dieses Interface kann der Fahrer spezifizierte Angaben über seine Fahrtstrecke abgeben. Umgekehrt erhält der Fahrer über dieses Interface oder ein anderes Interface Rückmeldung über den zu erwartenden Ankunftstermin, evtl. Überholempfehlungen, die das System ausgibt, und andere Fahrempfehlungen insbesondere auch in akustischer und visueller Form.Farther are preferably through the user information about Boundary conditions of the journey specified. For this purpose has a corresponding system via a driver interface, for example can be integrated into a navigation device or even implemented on an external device. about This interface allows the driver to specify information about leave his route. Conversely, the driver receives over this interface or another interface feedback about the expected arrival date, possibly overtaking recommendations, which outputs the system, and other driving recommendations in particular also in acoustic and visual form.
Bei einem vorteilhaften Verfahren wird für jedes Segment ein Optimierungsverfahren oder Gütefunktional ausgewählt. Dabei werden diese vorgegebenen oben erwähnten Segmente nicht notwendigerweise für die komplette Fahrzeit festgelegt, sondern die oben erwähnte Optimierungsschicht wird mit einer bestimmten Zykluszeit T0 Online berechnet, wobei die neusten Verkehrsinformationen und Abweichungen zur letzten Berechnung benutzt werden können, um die Segmentierung neu zu berechnen.at an advantageous method is used for each segment Optimization method or quality functional selected. In doing so, these predetermined above-mentioned segments not necessarily set for the entire journey, but the above-mentioned optimization layer is with calculated a specific cycle time T0 Online, with the latest Traffic information and deviations used for the last calculation can be used to recalculate the segmentation.
Auf Basis dieser Segmentierung führt eine untergeordnete Optimierungseinheit die Optimierung bevorzugt gemäß des von der oberen Schicht gewählten Verfahrens aus. Dabei kommen vorzugsweise modellprädiktive Verfahren zum Einsatz, die online die optimalen Betriebspunkte eines Fahrzeugs berechnen und das Fahrzeug bevorzugt ansteuern. Dabei können die aktuellen Straßeneigenschaften, wie Steigung, Krümmung, Geschwindigkeitsbegrenzung usw., die aktuelle Verkehrslage (ACC, Abstand, Geschwindigkeit und Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs), das von der oberen Schicht gewählte Optimierungsverfahren und das Gütefunktional berücksichtigt werden.On This segmentation is based on a subordinate optimization unit the optimization is preferred according to that of the upper one Layer selected method. Preferably come Model-predictive methods are used online calculate the optimal operating points of a vehicle and the vehicle drive preferentially. The current road characteristics, such as Slope, curvature, speed limit, etc., the current traffic situation (ACC, distance, speed and acceleration of the preceding vehicle) selected from the upper layer Optimization method and the quality functional considered become.
Ferner ist es möglich, bestimmte Informationen des jeweils folgenden Segments zu berücksichtigen, wie beispielsweise einen Stau in dem jeweils folgenden Segment. Die untergeordnete Optimierung wird ebenfalls bevorzugt zyklisch wiederholt. Der optimale Übergang von einer Optimierungsstrategie zu einer anderen bei Wechseln der Strategie oder dem Übergang eines Straßensegments zum Folgenden erfolgt bevorzugt auf der oberen Optimierungsebene. Kontinuierliche Übergänge in den Randbedingungen, wie beispielsweise obere und untere Geschwindigkeitsbeschränkungen und dergleichen können frei über die Strecke variiert werden.Further it is possible to get specific information of the following one Segments, such as a traffic jam in the following segment. The subordinate optimization becomes likewise preferably cyclically repeated. The optimal transition from one optimization strategy to another when switching Strategy or the transition of a road segment The following is preferably at the upper optimization level. Continuous transitions in the boundary conditions, such as upper and lower speed limits and the like can be freely varied over the route become.
Vorzugsweise werden für das Optimierungsverfahren Informationen aus mehreren Segmenten genutzt. So ist es wie oben erwähnt möglich, Information für ein zukünftiges Segment auch für ein aktuelles Segment zu nutzen.Preferably are getting information for the optimization process used several segments. So it is as mentioned above possible, information for a future Segment for a current segment too.
Vorzugsweise wird eine Bewegung des Fahrzeugs auf Grundlage der Soll-Fahrtgeschwindigkeit gesteuert. So ist es möglich, den Motor oder andere Bewegungseinheiten des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der oben ermittelten Soll-Fahrtgeschwindigkeit zu steuern um auf diese Weise den Fahrtkomfort weiter zu erhöhen.Preferably is a movement of the vehicle based on the target travel speed controlled. So it is possible to use the motor or other moving units of the vehicle taking into account the above To control target travel speed in this way the ride comfort continue to increase.
Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrenserweiterung wird auch eine minimale Sollgeschwindigkeit ermittelt. Dabei kann als Bedingung für die Mindestgeschwindigkeit eine vorgegebene Ankunftszeit des Fahrzeugs verwendet werden.at Another preferred method extension is also a determined minimum speed. It can be used as a condition for the minimum speed a given arrival time of the vehicle.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird aus der ermittelten Sollgeschwindigkeit und einer vorgegebenen Zielzeit eine Reservezeit für die Fahrtroute berechnet. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Fahrziel zu einer bestimmten Zeit erreicht werden muss, jedoch bei Beibehaltung der jeweiligen Sollgeschwindigkeit der tatsächliche Ankunftszeitpunkt früher liegt. Damit ergibt sich eine bestimmte Differenzzeit, die verwendet werden kann, um Energie einzusparen.at Another preferred method is from the determined target speed and a predetermined target time, a reserve time for the route calculated. For example, it is conceivable that the destination is too a certain time, but with retention the respective target speed of the actual arrival time earlier. This results in a certain difference time, which can be used to save energy.
Durch die Aufteilung in die einzelnen Segmente, kann dabei gerechnet werden, in welchen Segmenten wie viel dieser erwähnten Restzeit angesetzt werden kann, um möglichst günstige Energieeinsparung zu erreichen. Vorzugsweise wird unter Berücksichtigung dieser Reservezeit wenigstens ein Fahrparameter angepasst.By the division into the individual segments can be expected in which segments how much of this mentioned remaining time can be set to lowest possible energy savings to reach. Preferably, taking into account adapted at least one driving parameter this reserve time.
Falls beispielsweise in einem bestimmten Segment ein Einsparpotential gegeben ist, welches durch die Fahrt mit einem Schubbetrieb oder im Leergang ausgenutzt werden kann, kann dies zu Kraftstoffeinsparungen ohne Zeitverzug verwendet werden. Eine geeignete Optimierungsstrategie würde in diesem Fall darin bestehen, das Fahrzeug rollen zu lassen. Wenn zusätzlich ein Teil der zur Optimierung reservierten Zeit für dieses Segment zugeteilt wird, könnte man beispielsweise in einem vorausgehenden Segment die Fahrt verlangsamen (z. B. Ausrollen an einer Kuppe) und die verlorene Energie durch Rollen in dem oben erwähnten Segment wiedergewinnen.If For example, in a particular segment, a potential savings is given, which by driving with a push operation or can be exploited in the backlash, this can lead to fuel savings be used without delay. A suitable optimization strategy in this case would be to roll the vehicle allow. If in addition a part of the reserved for optimization Time for this segment could be allocated For example, you slow down the drive in a previous segment (eg roll out on a dome) and the lost energy by rolling in the above-mentioned segment.
Falls es bei einem anderen Beispiel in einem bestimmten Segment nur eine ebene Strecke gibt, führt dies dazu, dass gegenüber dem Tempomaten kein Einsparpotenzial besteht. Folglich kann in diesem Bereich der Tempomat auf die ökonomisch optimale Geschwindigkeit gesetzt werden. Hierbei ist auch der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug ein Optimierungskriterium, wobei allerdings der Mindestabstand nicht unterschritten wird. Diese jeweiligen Werte können einem untergeordneten Optimierer übergeben werden, und dieser kann dann die gesetzten Werte lokal optimieren und insbesondere auch auf lokale Verkehrsstörungen reagieren.If, in another example, there is only one flat line in a particular segment, then there is no potential for savings over the cruise control system. Consequently, the cruise control can be set to the economically optimal speed in this area. Here is Also, the distance to the vehicle in front an optimization criterion, although the minimum distance is not exceeded. These respective values can be passed to a subordinate optimizer, and this can then optimize the set values locally and in particular also respond to local traffic disruptions.
Falls in einem bestimmten Segment ein Stau vorliegt, ergibt sich ein Optimierungspotenzial entsprechend in einem vorausgehenden Segment bei rein kraftstoffoptimalem Betrieb vorzugsweise auch innerhalb oberer und unterer Geschwindigkeitsschwellen. Diesen Bereich kann beispielsweise ein untergeordneter Optimierer die Betriebspunkte des Fahrzeugs frei festlegen, wobei beispielsweise ein Mindestabstand zu berücksichtigen ist. Dies beruht darauf, dass es kein fixes Zeitziel gibt, um den Stau erreichen. Die Geschwindigkeit wird in diesem Fall bevorzugt nur durch die untere akzeptable Geschwindigkeitsschwelle festgelegt.If If there is a traffic jam in a certain segment, there is an optimization potential correspondingly in a preceding segment with purely fuel-optimal Operation preferably also within upper and lower speed thresholds. For example, this area can be a child optimizer set the operating points of the vehicle freely, for example a minimum distance is to be considered. This is based on that there is no fixed time goal to reach the traffic jam. The speed is preferred in this case only by the lower acceptable speed threshold established.
Vorzugsweise wird die Reservezeit ungleichmäßig auf mehrere Segmente verteilt. Dies beruht wiederum darauf, dass in unterschiedlichen Segmenten ein unterschiedliches Einsparpotenzial gegeben ist und aus diesem Grunde für ein optimales Gesamtergebnis die jeweils einzusparende Zeit unterschiedliche auf diese Segmente aufzuteilen ist.Preferably the reserve time is unevenly set to several Distributed segments. This in turn is based on that in different Segments is given a different potential savings and for that reason, for an optimal overall result each to be saved time different to divide these segments is.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zur Bestimmung einer geografischen Position des Kraftfahrzeugs gerichtet, wobei diese Einrichtung weiterhin eine Speichereinrichtung aufweist, in der eine Vielzahl von Daten abgelegt ist, welche für ein Straßennetz und einen vorgegebenen geografischen Bereich charakteristisch sind, wobei diese Daten auch mehrere Streckenparameter für Straßen des Straßennetzes enthalten. Weiterhin weist die Einrichtung eine Eingabeeinheit zur Eingabe eines Fahrziels auf, sowie eine Prozessoreinrichtung, welche bei Vorgabe eines Fahrziels eine Fahrtroute ermittelt sowie eine Empfangseinrichtung, welche Fahrbedingungen für die ermittelte Fahrtroute empfängt.The The present invention is further directed to a motor vehicle having a Device for determining a geographical position of the motor vehicle directed, said device further comprises a memory device in which a plurality of data is stored, which for a road network and a given geographic area characteristic These data are also several route parameters for Roads of the road network included. Farther the device has an input unit for entering a destination on, as well as a processor device, which when specifying a destination determines a route and a receiving device, which Driving conditions for the determined route receives.
Erfindungsgemäß ist die Prozessoreinrichtung derart gestaltet, dass sie unter Berücksichtigung der Streckenparameter und der Fahrbedingung eine Soll-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entlang der ermittelten Fahrtroute bestimmt, wobei sie die Fahrtroute in mehrere Segmente unterteilt und die Unterteilung der Fahrtroute in Segmente auf Grundlage der Streckenparameter und/oder der Fahrbedingung erfolgt.According to the invention the processor device designed such that it takes into account the Route parameter and the driving condition a target vehicle speed the vehicle determined along the determined route, wherein they divided the route into several segments and the subdivision the route into segments based on the route parameters and / or the driving condition takes place.
Damit wird auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung einerseits vorausgesetzt, dass das Kraftfahrzeug ein Gerät zur Ortsbestimmung wie GPS aufweist, sowie eine digitale Straßenkarte. Auch für die Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Prozessoreinrichtung die Fahrt route in mehrere Segmente aufteilt, um auf diese Weise eine besonders günstige Einsparung zu erreichen.In order to is also for the device according to the invention on the one hand, provided that the motor vehicle is a device for location such as GPS has, as well as a digital road map. It is also proposed for the device that the processor device the ride route splits into several segments to get that way to achieve a particularly favorable saving.
Weitere
Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten
Zeichnungen:
Darin zeigen:Further advantages and embodiments will be apparent from the attached drawings:
Show:
Das
Bezugszeichen
Die
in
Vorzugsweise findet die Vorrichtung Anwendung in Fahrzeugen mit ACC, Tempomat, Bremsomat und automatisierten Getrieben. Auf diese Weise kann die gesamte Längsdynamik von der Vorrichtung kontrolliert werden. Für einfachere Fahrzeuge ist es auch möglich, Fahrempfehlungen aus den Berechnungen abzuleiten und an den Fahrer in akustischer oder visueller Form weiterzugeben. Vorzugsweise kommt das Fahrzeug bereits auf einer ökonomischen und ökologisch optimieren Route zum Einsatz, wobei Verfahren zur Ermittlung derartiger Routen aus dem Stand der Technik bekannt sind. Diese so ermittelte Route wird später in einem erfindungsgemäßen Verfahren benutzt, wobei vorzugsweise die Suche der optimalen Route in dem Navigationssystem oder einem externen Gerät implementiert ist.Preferably the device finds application in vehicles with ACC, cruise control, Bremsomat and automated transmissions. In this way, the entire longitudinal dynamics are controlled by the device. For simpler vehicles it is also possible Derive driving recommendations from the calculations and to the driver to pass on in acoustic or visual form. Preferably comes the vehicle already on an economic and ecological optimize route to use, with methods of determining such Routes known in the art are known. This determined route will later in an inventive Method is used, preferably the search of the optimal route implemented in the navigation system or an external device is.
Dabei ist es möglich, dass sich die optimale Route durch Stau oder dergleichen ändert. Die Route wird bei Veränderungen von diesem System übernommen, wobei dies auch während der Fahrt möglich ist. Das Ziel des Verfahrens ist jedoch immer, eine beliebige Route ökonomisch und ökologisch optimal zu befahren.there It is possible that the optimal route is through traffic jams or the like changes. The route will change taken over by this system, and this also during the ride is possible. The aim of the procedure, however, is always, any route economical and ecological to drive optimally.
Wie
in
Die oberste Ebene wird mit einer Zykluszeit T0 aufgerufen und prüft, ob das übergeordnete Fahrziel in der vorgegebenen Zeit erreicht werden kann. Die Planung und Berechnung der oberen Ebene wird zyklisch wiederholt um auf Abweichungen dynamisch reagieren zu können.The top level is called with a cycle time T0 and checks, whether the parent destination in the given time can be achieved. The planning and calculation of the upper level is cyclically repeated to dynamically respond to deviations to be able to.
Zusätzlich
liefert das Navigationsgerät oder ein externes Gerät,
wie in
Zusammen
mit dem Fahrzeugmodell wird aus den oben erwähnten Daten
eine maximal mögliche Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs
berechnet. Dabei ist diese maximal mögliche Reisegeschwindigkeit
nach oben hin limitiert durch die gesetzliche Höchstgeschwindigkeit v_ges(x)
und weitere Limitierungen treten durch Kurvenradien, das Höhenprofil und
dergleichen auf. Dieser Vorgang ist in
Weiterhin
wird nunmehr aus der Steigung h(x) und der Straßenklasse
eine untere akzeptable Geschwindigkeitsschwelle v_min(x) berechnet.
Dabei berücksichtigt ein entsprechender Algorithmus die
gesetzlichen und die gesellschaftlich akzeptablen unteren Geschwindigkeiten.
Dieser Vorgang ist in
In diesen Bereichen ist davon auszugehen, dass die Lkw mit der Höchstgeschwindigkeit fahren können. Das Bezugszeichen St bezieht sich auf einen Bereich, in dem ein Stau aufgetreten ist. In diesen Bereichen, in denen der Verkehrsfluss langsamer ist als die Lkw-Höchstgeschwindigkeit kommt es zu Behinderungen oder gar zum Stau. In diesen Bereichen wird die Verkehrsflussgeschwindigkeit als maximale Geschwindigkeitsgrenze verwendet. Bereiche nahe 0 km/h werden als Stau mit Stillstand klassifiziert. Bereiche unter der maximalen Geschwindigkeitsschwelle über der Stauschwelle werden als zähfließenden Verkehr identifiziert.In these areas, it can be assumed that the trucks can drive at top speed. The reference symbol St refers to an area where a jam has occurred. In these areas, where the flow of traffic is slow As the maximum speed of the truck, there are obstacles or even traffic jams. In these areas the traffic flow speed is used as the maximum speed limit. Areas near 0 km / h are classified as traffic jams at a standstill. Areas below the maximum speed threshold above the buffing wave are identified as slow-moving traffic.
Aus diesen Vorgaben wird das aktuell mögliche Geschwindigkeitsprofil berechnet bzw. die voraussichtliche Reisegeschwindigkeit bei Berücksichtigung des Verkehrsflusses.Out These requirements become the currently possible speed profile calculated or the estimated travel speed when considering the traffic flow.
In
Weiterhin
wird, wie in
Die
Segmente A–F werden klassifiziert und für jede
dieser Klassen besteht für ein bestimmtes
Auf der Strecke wird bevorzugt später für jeden Fall ein optimierender Arbeitspunkt des Fahrzeugs berechnet und eingestellt. Besonders bevorzugt wird von dem Fahrer explizit der Zeitanteil der Reservezeit Tres abgefragt (bezeichnet als Toptfuel) den er explizit zum ökonomisch optimalen Fahren verwenden möchte. Die Reisezeit Tr wird dann um diese Zeit Toptfuel verlängert soweit dies ökonomisch sinnvoll ist.On the route is preferred later for each case calculated and adjusted an optimizing working point of the vehicle. Particularly preferred is the driver explicitly the time share the reserve time Tres queried (referred to as Toptfuel) he explicitly want to use the economically optimal driving. The travel time Tr is then extended by this time Toptfuel as far as this makes economic sense.
Voraussetzung ist jedoch, dass Tres positiv ist und Toptfuel maximal die Reservezeit Tres betragen kann. Es wäre jedoch bei einem anderen vorteilhaften Verfahren auch möglich, dem Fahrer bereits einen Vorschlag für Toptfuel (als Abschätzung) vorzulegen, welchen er annehmen oder ablehnen kann, wobei Toptfuel die zusätzlich zu Tr benötigte Zeit ist, die den Lkw ökonomisch optimal das Ziel erreichen lässt.requirement is, however, that Tres is positive and Toptfuel maximum reserve time Tres can amount. It would, however, be at another advantageous Procedure also possible, the driver already has a suggestion for Toptfuel (as an estimate) to submit which he can accept or reject, with Toptfuel the additional Time required for Tr is the truck economical optimally achieve the goal.
Steht mehr Zeit als zum ökonomisch optimalen Fahren benötigt zur Verfügung, so wird diese Zeit explizit dazu verwendet, ökologisch optimal zu fahren, d. h. noch maximal mögliche Kraftstoffeinsparung in der verbleibenden Zeit zu erreichen. Der Fahrer kann darüber informiert werden, ob er im rein ökonomischen Betrieb oder im ökologischen Bereich fährt. Dieser Ansatz ist deshalb entscheidend, damit das Optimierungspotenzial explizit bekannt ist und nicht auf die Strecke verteilt wird, sondern nur auf die am besten geeigneten Segmente der Strecke. In diesem Zusammenhang kann dem Fahrer auch mitgeteilt werden, wie viel Zeit ihm beispielsweise noch für zusätzliche Fahrpausen zur Verfügung steht.Stands takes more time than economically optimal driving available, this time is used explicitly to ecological to drive optimally, d. H. still maximum possible fuel savings to reach in the remaining time. The driver can talk about it be informed whether he is in purely economic operation or in the ecological area drives. This approach is therefore crucial so that the optimization potential is explicitly known is not distributed on the track, but only on the am best suited segments of the track. In this context can The driver will also be told how much time, for example still available for additional driving breaks stands.
Wie oben erwähnt, ist dieses erfindungsgemäße Verfahren auch durch die Segmentierung der Route in Klassen gekennzeichnet. Diese Klassen beschreiben ein gewisses Optimierungspotenzial im Zusammenhang mit bestimmten Streckenabschnitten. Dabei kann auch die Abfolge der einzelnen Klassen ein Optimierungspotenzial darstellen. Aus den Segmenten und Segmentabfolgen wird bevorzugt eine Optimierungsstrategie die untergeordnete Optimierung ausgewählt und evtl. das Gütefunktional das optimiert werden soll. Dabei können auch Referenzgeschwindigkeiten und Referenzsollabstände zum vorausfahrenden Fahrzeug, Zeitziele etc. vorgegeben werden.As mentioned above, this invention is Procedure also characterized by the segmentation of the route in classes. These classes describe a certain optimization potential in the context with certain sections. It can also be the sequence of the individual classes represent an optimization potential. Out The segments and segment sequences are preferably an optimization strategy the subordinate optimization selected and possibly the Quality-functional to be optimized. It can also reference speeds and reference nominal distances to the preceding vehicle, time targets, etc. are given.
Damit wird die zur Verfügung stehende Zeit Toptfuel auf eine intelligente Weise auf die oben erwähnten verschiedenen Segmente A–F verteilt, so dass das maximale Einsparpotenzial erreicht wird. Um sicher zu stellen, dass die gewünschte Ankunftszeit auch erreicht wird, kann die übergeordnete Optimierungsschicht die zur Verfügung stehende Zeit nicht nur auf die Segmente nach der Klassifizierung und der Segmentklassenfolge verteilen, sondern auch risikooptimal z. B. um das Erreichen des Ziels in der Zeit zu sichern insbesondere vom Ziel ab in Richtung der aktuellen Position.Thus, the available time Toptfuel is intelligently distributed to the above-mentioned various segments A-F so that the maximum saving potential is achieved. In order to ensure that the desired time of arrival is also achieved, the higher-level optimization layer can not only distribute the available time to the segments according to the classification and the segment class sequence, but also risk optimally for example. B. in order to secure the achievement of the goal in time especially from the goal in Rich the current position.
In einer unterlagerten Schicht wird auf einen mittleren Horizont von 0 m bis max. einige km eine lokal optimale Fahrstrategie bezüglich ökonomischer und ökologische Kriterien berechnet. Hier gehen auch die lokale Verkehrssituation (Verkehrsfluss), der Abstand des vorausfahrenden Fahrzeugs (ACC), die Geschwindigkeit/Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs (ACC), die fahrdynamischen Eigenschaften des eigenen Fahrzeugs, die Verbrauchseigenschaften des eigenen Fahrzeugs und die Umwelteigenschaften der Strecke (Steigung, Kurven, Geschwindigkeitslimits etc.) ein. Die untergeordnete Optimierung sorgt für eine optimierte Reaktion auf die aktuelle Verkehrslage rund um das Fahrzeug. Dazu werden modellbasierte prädiktive Regelungsverfahren wie sie aus der Literatur bekannt sind, eingesetzt.In a subbedded layer is on a middle horizon of 0 m to max. some km a locally optimal driving strategy with regard to economic and ecological Calculated criteria. This is also where the local traffic situation goes (Traffic flow), the distance of the preceding vehicle (ACC), the speed / acceleration of the vehicle ahead (ACC), the driving dynamics of the own vehicle, the consumption characteristics of your own vehicle and the environmental characteristics the route (incline, bends, speed limits, etc.). The subordinate optimization ensures an optimized Reaction to the current traffic situation around the vehicle. To do this model-based predictive control procedures as outlined the literature are known used.
Wesentlich ist, dass die untergeordnete Optimierungsschicht ihre Optimierungsziele von der übergeordneten Schicht erhält (Verfahren, Gütefunktional, Randbedingungen etc.). Aus diesen Informationen lassen sich auch höherwertige Informationen für den Fahrer ableiten wie z. B. eine Überholempfehlung. Aus der Optimierung ist eine optimale Geschwindigkeit bekannt. Kann diese z. B. durch ein langsameres vorausfahrendes Fahrzeug nicht erreicht werden, so kann man den Fahrer auffordern, zu überholen (ein evtl. Überholverbot ist aus der Straßenkarte zu entnehmen). Auch der negative Fall ist denkbar. Hier wird die langsamere Geschwindigkeit akzeptiert und keine Überholempfehlung an den Fahrer gegeben. Es können auch Informationen über die Wahrscheinlichkeit der Zielerreichung an den Fahrer ausgegeben werden (z. B. Ziel sicher nicht mehr zur gewünschten Zeit erreichbar).Essential is that the subordinate optimization layer has its optimization goals receives from the parent layer (method, Quality-functional, boundary conditions, etc.). From this information can also be higher-quality information for derive the driver such. B. a refurbishment recommendation. Out Optimization is known for optimal speed. can these z. B. by a slower preceding vehicle not can be reached, so you can ask the driver to overtake (a possible overtaking ban is from the road map refer to). Even the negative case is conceivable. Here is the Slower speed accepted and no overtaking recommendation given to the driver. It can also provide information about the likelihood of goal achievement being spent on the driver be sure (eg goal no longer at the desired time reachable).
Zusammenfassen
zeichnet sich die Erfindung ggf. auch in den bevorzugten Varianten
durch folgende Gesichtspunkte aus:
Es findet eine Streckensegmentierung
statt, die zusammenhängende Streckenteile gleicher oder ähnlicher
Optimierungspotenziale und Charakteristika zusammenfasst. Dabei
wird die für die Optimierung zugestandene Mehrfahrzeit
explizit abgefragt und auf die Streckensegmente mit dem größten
Optimierungspotenzial verteilt, insbesondere durch eine gezielte
Vorabanalyse. Weiterhin kann ein Vorschlag für eine Mehrfahrzeit
ausgegeben werden, um einen ökonomisch optimalen Betrieb
des Lkws zu erreichen.If appropriate, the invention is also characterized, in the preferred variants, by the following aspects:
A route segmentation takes place, which combines connected parts of the same or similar optimization potentials and characteristics. In the process, the additional driving time allowed for the optimization is explicitly queried and distributed among the route segments with the greatest potential for optimization, in particular through a targeted preliminary analysis. Furthermore, a proposal for a multi-drive time can be spent in order to achieve an economically optimal operation of the truck.
Zu diesem Zweck wird zyklisch die Gesamtstrecke bzw. die gesamte Reststrecke einer Optimierungsstrategie unterzogen (im Rahmen eines Planungs- und Analyselevels).To This purpose is cyclically the total distance or the entire remaining distance an optimization strategy (as part of a planning and analysis levels).
Die so gewonnen Ergebnisse der Streckenoptimierung werden einer lokalen Optimierung mit einem begrenzten Horizont, der charakteristisch kleiner oder gleich der Reststrecke ist, zur Verfügung gestellt. Die Gütefunktionale ändern über der Strecke interaktiv ihre Struktur und/oder Gewichtung adaptiert an den Verkehrsfluss und die ökonomischen Randbedingungen, die von der oberen Optimierungsschicht berechnet werden.The Thus obtained results of the route optimization become a local one Optimization with a limited horizon that is characteristic less than or equal to the remaining distance is available posed. The quality functional change over interactively adapt their structure and / or weighting to the route the traffic flow and the economic conditions, which are calculated by the upper optimization layer.
Dies
wird von der oberen Optimierungsschicht
Der Verkehrsfluss/Stau wird vorzugsweise zyklisch in die Berechnung eingebracht. Ein Stau im Bereich x h oder y km vor dem Fahrzeug auf der Strecke führt zum Aufruf der oberen Optimierungsschicht und einer neuen Segmentierung.Of the Traffic flow / congestion is preferably cyclic in the calculation brought in. A jam in the range x h or y km in front of the vehicle on the track leads to the call of the upper optimization layer and a new segmentation.
Der
lokale Verkehrsfluss wird vorzugsweise zyklisch in der unteren Optimierungsschicht
Weiterhin
erfolgt ein optimaler Übergang von einer Optimierungsstrategie
zu einer anderen bei Wechsel der Strategie oder dem Übergang
eines Straßensegmentes zum Folgenden auf der unteren Optimierungsebene
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All Features disclosed in the application documents are considered to be essential to the invention as far as they are individually or in combination the prior art are new.
- 44
- Einrichtung zur Bestimmung einer geographischen Position, GPSFacility for determining a geographical position, GPS
- 66
- Speichereinrichtungmemory device
- 1212
- Empfangseinrichtungreceiver
- 1414
- Eingabeeinheitinput unit
- 15, 2515 25
- Fahrzeugdatenbusvehicle data
- 1616
- Bedienelementecontrols
- 2020
- Prozessoreinheitprocessor unit
- 2222
- obere Optimierungsschichtupper optimization layer
- 2424
- untere Optimierungsschichtlower optimization layer
- 3030
- Fahrzeugvehicle
- 3232
- Getriebesteuerungtransmission control
- 3434
- Datendates
- Ee
- Entfernungdistance
- RR
- Routeroute
- SS
- Startpunktstarting point
- ZZ
- ZielpunktEndpoint
- TrTr
- Reisezeittravel time
- StSt
- Stautraffic jam
- ToptfuelToptfuel
- TresTres
- Reservezeitreserve time
- TzielTziel
- Zielerreichungachievement of objectives
- v_Fv_F
- VerkehrsflussgeschwindigkeitTraffic flow speed
- v_pv_p
- maximale Geschwindigkeitsprofilmaximum velocity profile
- v_minv_min
- minimale Geschwindigkeitminimum speed
- v_pv_p
- Geschwindigkeitsprofilvelocity profile
- v_ges(x)v_ges (x)
- gesetzliche Höchstgeschwindigkeitstatutory top speed
- xx
- Streckeroute
- R(x)R (x)
- Kurvenradiusturning radius
- h(x)h (x)
- Höhenprofilheight profile
- h'(x)h '(x)
- Steigungsprofilslope
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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