DE102009040966A1

DE102009040966A1 - Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen

Info

Publication number: DE102009040966A1
Application number: DE102009040966A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lamprecht; Jochen Ungermann
Original assignee: Audi AG; Audi Electronics Venture GmbH
Current assignee: Audi AG; Audi Electronics Venture GmbH
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2011029562A1

Abstract

Für die Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen sind die Wege in eine Mehrzahl von Klassen einteilbar. Reichweiten werden auf Wegen einer ersten Klasse berechnet während Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft die die Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen.
Bei Kraftfahrzeugen wird die verbleibende Reichweite meist als numerischer Wert in einer Anzeige im Kombiinstrument ausgegeben. Die Berechnung der noch verbleibenden Kilometer beruht rein auf der gemessenen Menge an Kraftstoff im Tank und dem historischen Kundenverbrauch.
DE 103 02 504 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln der Reichweite eines Elektrofahrzeuges, bei dem fahrzeug-, fahrstrecken- und/oder umweltbezogene Informationen über das Fahrzeug und eine geplante oder eine aktuell zu befahrende Fahrstrecke von einem Fahrzeugcomputer mittels geeigneter Informationserfassungsgeräte erfasst und verarbeitet werden. Dazu werden diese Informationen vor Beginn und/oder beim Befahren einer Fahrstrecke miteinander verknüpft und hinsichtlich einer vorgegebenen oder sich variabel ändernden Fahrzeugbetriebsweise bewertet. Anschließend wird aus diesen Informationen und/oder dem Bewertungsergebnis die verbleibende Reichweite des Elektrofahrzeuges errechnet und in einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige gebracht.
DE 10 2008 037 262 A1 offenbart ein Verfahren zur Ausgabe einer ermittelten verbleibenden Reichweite einer Tankfüllung eines Fahrzeuges in einer optischen Ausgabeeinheit eines Navigationssystems eines Fahrzeuges. Dabei wird die ermittelte verbleibende Reichweite der Tankfüllung als ein Abstand von einer aktuellen Position des Fahrzeuges alphanumerisch auf einer Anzeige in der optischen Ausgabeeinheit ausgegeben. Der Abstand wird erfindungsgemäß als ein um die aktuelle Position geschlossener Polygonzug ausgegeben, wobei ein vom Polygonzug umschlossener innerer Bereich gegenüber einem außerhalb des Polygonzugs liegenden, äußeren Bereich verschiedenartig ausgegeben wird.
DE 43 44 369 A1 offenbart ein Verfahren zur verbrauchsorientierten Fahrleistungsbegrenzung eines Fahrzeugantriebs in Abhängigkeit von einem Fahrziel und vom Energievorrat des die Antriebsleistung bereitstellenden Energiespeichers. Dabei gibt der Fahrer zu Beginn der Fahrt über eine Eingabeeinheit einem Reiserechner Fahrtangaben vor, aus denen mindestens die Gesamtdistanz zum Zielort ermittelbar ist. Der Reiserechner ermittelt wiederholt während der Fahrt auf der Basis des gemessenen aktuellen Energievorrats den zulässigen Soll-Streckenverbrauch zur Überwindung der voraus liegenden Distanz.
Schließlich wird aus dem Soll-Streckenverbrauch ein Vorgabewert abgeleitet, der einer Vorrichtung zur Fahrleistungsbegrenzung in der Weise als Vorgabe dient , dass die Fahrleistung um so stärker begrenzt wird, je kleiner der ermittelte Soll-Streckenverbrauch ist.
Aus US 5,487,002 A1 ist ein Energiemanagementsystem für Fahrzeuge mit begrenztem Energiespeicher bekannt.
DE 692 04 811 T2 offenbart eine Restreichweiten-Anzeigevorrichtung für ein durch eine Speicherbatterie angetriebenes Fahrzeug. Dabei wird die Art der Strasse, die durch das elektrische Fahrzeug befahren wird, identifiziert sowie die Entfernung, die das elektrische Fahrzeug noch fahren kann, in Abhängigkeit von der Art der Strasse berechnet und auf einer Darstellungsvorrichtung angezeigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bedienung eines Kraftfahrzeuges mit begrenztem Energievorrat zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen wiedergegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Demnach sind bei einer Vorrichtung zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, die durch ein Kraftfahrzeug befahrbar sind, die Wege in eine Mehrzahl von Klassen einteilbar, Reichweiten des Kraftfahrzeugs auf Wegen einer ersten Klasse berechenbar und Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelbar.
Insbesondere sind die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so schätzbar, dass sie geringer sind als die berechneten Reichweiten auf Wegen der ersten Klasse.
Vorzugsweise werden die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so geschätzt, dass eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite (Reichweitengrenze) auf einem der Wege der zweiten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet, kürzer ist als eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite auf einem benachbarten Weg der ersten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet.
Für eine möglichst weitreichenden Abdeckung aller möglichen Wege ist eine Mehrzahl, insbesondere eine Vielzahl, von Wegen der ersten Klasse nicht parallel zueinander. Insbesondere wird durch die Wege der ersten Klasse eine Spinne aufgespannt.
Die Wege sind bevorzugt Straßen. Die Wege der ersten Klasse sind beispielsweise Autobahnen und/oder Bundesstrassen.
Weiter bevorzugt sind die Wege der ersten Klasse Wege oder werden als solche Wege ermittelt, die ein eine Reichweite um den Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung darstellendes geometrisches Objekt schneiden. Dies dient beispielsweise zur Vorauswahl der Wege der ersten Klasse. Das geometrische Objekt ist insbesondere ein Kreis mit dem Radius der einfachen Reichweite. Aber auch kompliziertere geometrische Objekte als Kreise können insbesondere bei asymmetrischen Höhenprofilen zweckmäßig sein.
Die Reichweitenberechnung ist vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Höhenprofils durchführbar.
Das Höhenprofil ist vorzugsweise dem Kraftfahrzeug online übermittelbar.
Der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung ist beispielsweise der Startpunkt einer Fahrt.
Alternativ ist der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung der aktuelle Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs, also der Ort, an dem sich das Kraftfahrzeug zum Zeitpunkt der Darstellung in etwa befindet.
Bei einem Verfahren zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, die durch ein Kraftfahrzeug befahrbar sind, werden die Wege in eine Mehrzahl von Klassen eingeteilt, werden Reichweiten auf Wegen einer ersten Klasse berechnet und werden Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigt
1 Berechnung einer Darstellung von Reichweiten
2a–c Darstellung von Reichweiten
Reichweitenberechnungen haben oft keinen Streckenbezug und sind deswegen ungenau. Ein einfaches Beispiel ist die Fahrt auf einer schiefen Ebene. Eine klassische Reichweitenberechnung würde die Energie, welche benötigt wird um das potentielle Energieniveau E_pot = m·g·Δh zu erreichen, nicht berücksichtigen.
Auch die zu erwartende Fahrgeschwindigkeit wird zur Berechnung nicht berücksichtig. Als Beispiel sei wieder ein einfacher Vergleich aufgeführt: Eine 50 km lange Strecke auf einer Autobahn würde zum gleichen Ergebnis führen wie eine 50 km lange Strecke durch eine Großstadt.
Zur Berechnung der Reichweite wird deshalb bevorzugt ein Streckenbezug verwendet. Die Idee besteht darin, ein Simulationsmodell des Kraftfahrzeugs zu verwenden, welches den energetischen Aufwand zur Überwindung eines definierten Höhen- und Geschwindigkeitsprofils berücksichtigt um die verbleibende Restreichweite zu berechnen.
Das Höhen- und Geschwindigkeitsprofil wird mittels einer Schnittstelle zur Navigation bereitgestellt. Dabei ist es egal ob der Fahrer ein Ziel eingegeben hat oder ohne aktive Zielführung fährt.
Zur Visualisierung wird auf eine Karte eine „Spiegeleidarstellung” verwendet welche 3 verschiedenen Bereiche darstellt:

– Bereich 1 der Line of Safe Return
– Bereich 2 der Maximum Range
– Bereich 3 der Efficient Zone

Daraus ergibt sich eine hochpräzise Berechung und Visualisierung der verbleibenden Restreichweite beispielsweise für ein Elektrofahrzeug.
In 1 ist die Berechnung der streckenbezogenen Reichweite, insbesondere einer Restreichweite, dargestellt. Der Ausgangswert des Berechnungsvorgangs ist die heutige Reichweitenangabe, in der Skizze als geometrisches Objekt in Form eines Kreises dargestellt. Anschließend werden die Schnittpunkte K_i dieses Kreises mit den Wegen der Klasse „Autobahn” bestimmt. Dies sind die Punkte maximaler Reichweite auf Wegen der ersten Klasse.
Nun wird von einem Ausgangspunkt, hier der Ego-Position des Kraftfahrzeugs dargestellt als Dreieck in der Mitte, die Route zu den K_i's bestimmt, im Beispiel ist dies die Strecke EK₁ zum Schnittpunkt K₁.
Von dieser Strecke wird nun aus der Navigationsdatenbank das Höhenprofil ausgelesen. Steht der Höhenverlauf im Kraftfahrzeug nicht zur Verfügung könnte dieses Profil über eine Online-Abfrage aus dem Internet geladen werden. Das nun vorliegende Höhenprofil wird zusammen mit den zu erwartenden Geschwindigkeiten, welche sich aus den Klassen und der derzeitigen Verkehrslage ergeben, an ein Fahrzeugmodell übergeben. Dieses ist nun in der Lage den Punkt R₁ zu berechnen, welcher angibt, wie weit das Kraftfahrzeug auf genau dieser Strecke mit dem verbleibenden Energieinhalt fahren kann.
Wiederholt man diesen Vorgang nun für alle K_i entlang des Radius' kann am Ende ein Art Spinnendarstellung erzeugt werden. Diese Art der Darstellung ist in 2a dargestellt. Die Ecken werden aus ästhetischen Gründen abgerundet.
Zur Erhöhung der Präzision können weitere K_i's durch Schneiden des geometrischen Objektes in Form eines Kreises mit Wegen niedrigerer (Straßen-)Klasse wie beispielsweise Bundesstraßen generiert werden.
Die letztendliche Darstellung hat mehrere Bereiche:

– Bereich 1: „Line of Safe Return” – Bewegt man sich innerhalb dieses Bereichs kann man ohne aufzutanken wieder zum Ausgangsort zurückkehren.
– Bereich 2: „Maximum Range” – Dies ist der Bereich 2 den man „einfach” erreichen kann. Innerhalb des Bereichs 2 muss eine Tankstelle für Treibstoff oder Elektrizität verfügbar sein.
– Bereich 3: „Efficient Zone” – Dies ist der Bereich 3, den man durch besonders effiziente Fahrweise erreichen kann.

Eine in einem Navigationsgerät geplante Route wird durch eine Linie 4 dargestellt, wobei der bereits gefahrene Teil der Route dicker dargestellt ist als der noch zu fahrende Teil.
Die Berechnung der Reichweite funktioniert allerdings auch ohne Eingabe eines Navigationsziels. Der Komfort und die Planungssicherheit für den Fahrer werden deutlich erhöht, da nicht bei jeder Fahrt ein Navigationsziel zeitraubend eingegeben werden muss.
In den 2b und 2c erkennt man, wie die Bereiche 1–3 gemäß der berechneten Reichweiten während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs dynamisch nachgeführt werden. Ausgangspunkt ist dabei jeweils der aktuelle Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs schrumpfen die Reichweiten und damit die Bereiche 1–3 und ihr Mittelpunkt verschiebt sich in etwa mit dem Kraftfahrzeug.
Für den Fall einer aktiven Zielführung wird die angezeigte Fahrstrecke analog zu den bereits genannten Bereichen eingefärbt. Die Darstellung der Restreichweite erweitert sich in diesem Fall auch auf die 2-dimensionale Strecke. Optional lässt sich dann die flächige Darstellung der Bereiche desaktivieren und es wird nur noch die Strecke eingefärbt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10302504 A1 [0003]
DE 102008037262 A1 [0004]
DE 4344369 A1 [0005]
US 5487002 A1 [0007]
DE 69204811 T2 [0008]

Claims

Vorrichtung zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Wege in eine Mehrzahl von Klassen einteilbar sind, dass Reichweiten auf Wegen einer ersten Klasse berechenbar sind und dass Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so schätzbar sind, dass sie geringer sind als die berechneten Reichweiten auf Wegen der ersten Klasse.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so schätzbar sind, dass eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite auf einem der Wege der zweiten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet, kürzer ist als eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite auf einem benachbarten Weg der ersten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wege der ersten Klasse eine Spinne aufspannbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wege der ersten Klasse Autobahnen und/oder Bundesstrassen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wege der ersten Klasse Wege sind, die ein eine Reichweite um den Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung darstellendes geometrisches Objekt schneiden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweitenberechnung unter Berücksichtigung eines Höhenprofils durchführbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenprofil der Vorrichtung online übermittelbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung der Startpunkt einer Fahrt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung der aktuelle Aufenthaltsort ist.
Verfahren zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, bei dem die Wege in eine Mehrzahl von Klassen eingeteilt sind, bei dem Reichweiten auf Wegen einer ersten Klasse berechnet werden und bei dem Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelt werden.