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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Navigationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren hierfür gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
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Navigationsvorrichtungen sind im Stand der Technik weitgehend bekannt. Navigationssysteme, Fahrerassistenzsysteme oder Fahrerinformationssysteme, im folgenden kurz als Navigationsvorrichtung subsummiert, werden insbesondere bei Kraftfahrzeugen immer häufiger angewendet, weil die Kosten für solche Vorrichtungen in der Vergangenheit immer weiter gesunken sind, deren Funktionalität immer zuverlässiger wird und das verwendete Datenmaterial immer ausgefeilter und kostengünstiger zur Verfügung gestellt wird. Darüber hinaus stellt die Verwendung dieser Vorrichtungen auch eine Steigerung der Verkehrssicherheit dar, weil der Fahrer eines Kraftfahrzeugs sich nicht mehr so stark vom laufenden Straßenverkehr ablenken lassen muss, weil er nicht mehr nach dem richtigen Weg in einer Straßenkarte nachsehen muss, weil die Navigationsvorrichtung mit ihrer Routenführung dies übernimmt. Auch wird die durch die Suche der richtigen Fahrtrichtung benötigte Zeit verringert, was auf den Fahrer als beruhigend einwirkt und was letztendlich Zeit spart.
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In der heutigen Zeit steht das Fahren von Kraftfahrzeugen insbesondere bei Verbrauch von Treibstoffen im Fokus des aktuellen Interesses. Dies trifft insbesondere das besondere Interesse, weil der zeitweise sehr stark angestiegene Rohölpreis den Verbrauch von Treibstoffen extrem verteuert hat. Darüber hinaus wird der Verbrauch von Treibstoffen im Kontext der globalen Erwärmung und der CO2-Produktion als immer kritischer angesehen.
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Unter anderem aus diesen Gründen tritt die immer stärker werdende Bemühung der Einsparung von Energie bzw. von Treibstoff in den Vordergrund.
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Entsprechend werden die bisherigen Motorkonzepte verbessert, wie beispielsweise durch so genannte Start-Stop-Verfahren, bei welchen der Fahrzeugmotor beispielsweise bei einem Stillstand des Fahrzeugs abgeschaltet wird und beispielsweise Nebenaggregate batteriebetrieben werden, wobei die Batterie beispielsweise beim Bremsen oder Bergabfahren wieder aufgeladen wird. Solche Verfahren erlauben eine deutlich höhere Effizienz und einen geringeren Treibstoffverbrauch pro gefahrenem Kilometer.
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Weiterhin sind automatische Getriebesteuerungen bekannt, welche einen der entsprechenden Fahrsituation angepassten Gang wählen, um den Kraftstoffverbrauch zu optimieren.
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Diese Technologien beruhen jedoch immer auf einer automatischen Steuerung und können in Fahrzeugen mit manueller Betätigung beispielsweise des Verbrennungsmotors und des Getriebes nicht genutzt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Navigationsvorrichtung zu schaffen, welche zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch, einen reduzierten Energieverbrauch und/oder zu einem reduzierten CO2-Ausstoss beiträgt. Auch ist es die Aufgabe der Erfindung ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, welches zur Steuerung bzw. zum Betreiben einer Navigationsvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge oder für mobile Anwendungen dient.
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Die Aufgabe der Erfindung wird erreicht durch eine Navigationsvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge oder für mobile Anwendungen, welche aus Kartendaten die aktuelle Position ermittelt und die Umgebung der aktuellen Position und/oder eine Route ermittelt, wobei die Kartendaten dazu herangezogen werden, um eine kraftstoffsparende, energiesparende und/oder CO2-sparende Fahrweise durch Ausgabe von Signalen zu erlauben.
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Vorteilhaft ist, wenn ein Signal herausgegeben wird, wenn eine Gefällestrecke bevorsteht oder erreicht ist und/oder ein Fahrzustand des Rollens ansteuerbar ist. Dadurch wird erreicht, dass der Kraftstoffverbrauch auf der Gefällstrecke reduziert wird bzw. eine nutzbare Rollstrecke bevorsteht und ein Kraftstoffverbrauch vermieden werden kann. So kann z. B. das Fahrzeug eine Geschwindigkeit von 100 km/h aufweisen und bei Zufahrt auf ein Ortsschild und somit bei Zufahrt auf eine Langsamfahrstrecke kann sich eine nutzbare Rollstrecke ergeben.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn ein Signal ausgegeben wird, wenn die Kupplung auszukuppeln ist und/oder das Getriebe in eine Neutralstellung zu schalten ist und/oder der Motor abzuschalten ist. Unter Motor ist dabei ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor, ein Hybridantrieb oder ein anderer geeigneter Fahrzeugantrieb zu verstehen.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Gefällestrecke eine vorgebbare Mindestlänge aufweist, wobei die Mindestlänge vorteilhaft mehr als 500 m beträgt, besonders vorteilhaft mehr als 800 m beträgt, wobei die Mindestlänge vorteilhaft manuell einstellbar oder vorgebbar ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Gefällestrecke eine gewisse Gleichmäßigkeit aufweist, wobei die Gefällesteigung einen nicht zu stark schwankenden Prozentsatz über die Länge der Gefällestrecke aufweist.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn die Gefällestrecke angezeigt wird, wenn ein gleichmäßiges Fahrprofil zuvor ermittelt worden ist, wobei dies bedeutet, dass auf der vorherigen Wegstrecke eine annähernd gleichmäßige Fahrgeschwindigkeit vorgelegen hat.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Gefällestrecke angezeigt wird, wenn das Gefälle in einem vorbestimmbaren Streckenbereich vorliegt, wie beispielsweise auf einer Autobahn und/oder einer Landstraße.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn ein Signal herausgegeben wird, wenn das Getriebe in einen vorberechneten Gang schaltbar ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der vorberechnete Gang aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder der Motordrehzahl berechenbar ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Motordrehzahl lernbar ist.
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Die Aufgabe zum Verfahren wird erreicht durch ein Verfahren zur Steuerung einer Navigationsvorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge oder für mobile Anwendungen, welche aus Kartendaten die aktuelle Position ermittelt und die Umgebung der aktuellen Position und/oder eine Route ermittelt, wobei die Kartendaten dazu herangezogen werden, um eine kraftstoffsparende, energiesparende und/oder CO2-sparende Fahrweise durch Ausgabe von Signalen zu erlauben.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
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1 eine Ansicht einer Anzeige einer erfindungsgemäßen Navigationsvorrichtung,
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2 ein Diagramm,
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3 ein Diagramm,
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4 eine Ansicht einer Anzeige einer erfindungsgemäßen Navigationsvorrichtung, und
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5 ein Diagramm.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Navigationsvorrichtung 1 mit einer Anzeige 2 und zumindest einem Bedienelement 3. Dabei kann die Anzeige als Berührungsempfindliche Anzeige auch als Bedienelement 3 dienen.
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Erfindungsgemäß informiert die Navigationsvorrichtung in einem Ausführungsbeispiel den Fahrer des Fahrzeugs bzw. den Bediener der Vorrichtung 1 über einen sinnvollen Gangwechsel aufgrund eines Erreichens oder Übersteigens einer Schwelle für eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Motordrehzahl. Diese Empfehlung wird vorzugsweise bei einer Routenführung oder aufgrund von Positionsdaten durchgeführt. Bevorzugt ist dabei, wenn neben den reinen Fahrzeugdaten, wie Motordrehzahl und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit, auch die Daten der Navigationsvorrichtung und ihre Positionsangaben dazu herangezogen werden. Die Navigationsvorrichtung berechnet auf der Grundlage dieser Daten den günstigsten Getriebegang für die vorliegende Fahrzeugbetriebssituation und gibt diese Ganginformation anhand einer optischen und/oder akustischen Ausgabe wieder. Die Berechnung des optimalen Getriebegangs erfolgt dabei unter Minimierung des Kraftstoffverbrauchs und/oder unter Minimierung des CO2-Ausstoßes. Dabei werden bevorzugt die Gänge ermittelt, die in der derzeitigen Betriebssituation relevant sind und es werden ihnen ein jeweiligen Kraftstoffverbrauch und/oder ein CO2-Ausstoß zugeordnet. Durch einen Abgleich zur Minimierung von Kraftstoffverbrauch und/oder CO2-Ausstoß wird der entsprechende optimale Gang des Getriebes ermittelt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann entsprechend ein höherer Gang empfohlen werden, um eine geringere Motordrehzahl zu erreichen.
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Dadurch wird erreicht, dass der Motor des Fahrzeugs in einem verbrauchsgünstigen Betriebsbereich betrieben wird und bei Erreichen oder Übersteigen eines Schwellenwerts ein Gangwechsel durchgeführt wird, um wieder in einen Verbrauchsgünstigen Betriebsbereich zu gelangen.
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Die Navigationsvorrichtung kann aufgrund der Lokalisierung der Vorrichtung beispielsweise mittels GPS-Signalen auch eine Fortbewegung und eine damit verknüpfte Geschwindigkeit ermitteln.
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Da nun bei jedem Fahrzeugtyp die Übersetzung des Antriebsstrangs unterschiedlich ist, kann aus der ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit noch nicht direkt auf die Motordrehzahl geschlossen werden. Entsprechend wird ein Lernvorgang initiiert, um bei entsprechenden Motordrehzahlen eine entsprechende resultierende Fahrzeuggeschwindigkeit zuzuordnen. Dies erfolgt idealer Weise auf einer ebenen Strecke. Gegebenenfalls kann dies auch bei einer Steigung realisiert werden, wobei die Steigung durch das Navigationssystem ermittelt werden kann und entsprechend berücksichtigt werden kann.
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In 1 ist zu erkennen, dass in der Anzeige ein Abgleich bei 2000 1/min erfolgt. Der Fahrer ist aufgefordert, bei Erreichen der Motordrehzahl von 2000 1/min den ok-Knopf bzw. das ok-Feld zu betätigen. Die Navigationsvorrichtung ordnet der dann ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit die entsprechende Motordrehzahl zu. Dies kann bei verschiedenen Motordrehzahlen und/oder bei unterschiedlich eingelegten Getriebegängen erfolgen.
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Typischer Weise wird bei eingelegtem 1. Gang aufgefordert, bei Erreichen von 2000 1/min den ok-Knopf zu drücken, um eine feste Zuordnung zwischen Geschwindigkeit und Drehzahl zu ermitteln. Danach wird dies für die weiteren Getriebegänge durchgeführt. Entsprechend wird die jeweilige Übersetzung des Getriebes ermittelt.
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Bei einem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn die Motordrehzahl der Motorsteuerung direkt der Navigationsvorrichtung zugeführt wird. Dadurch erübrigt sich die Eingabe und es kann eine automatisierte Lernprozedur stattfinden.
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Die Empfehlung des einzulegenden Getriebegangs erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung des Geländeprofils, so dass Steigungs- oder Gefällstrecken oder bevorstehende nutzbare Rollstrecken bei der Getriebegangwahl berücksichtigt werden.
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Die 2 zeigt ein Blockschaltbild 10, bei welchem der Lernmodus dargestellt wird. In Block 11 wird der Lernprozess gestartet. In Block 12 wird der erste Gang eingelegt. In Block 13 wird die zu erreichende Drehzahl bestimmt und angezeigt und in Block 14 wird das Erreichen der Grenzdrehzahl bestätigt. Dieser Prozess wird anschließend für die weiteren Gänge des Getriebes wiederholt, bevor bei 15 der Lernprozess beendet wird.
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Die 3 zeigt ein Blockschaltbild 20, bei welchem der erfindungsgemäße Verfahrenvorgang durchgeführt wird.
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In Block 21 wird das Verfahren gestartet und die Navigationsvorrichtung ermittelt die Fahrzeuggeschwindigkeit in Block 22. Anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit wird anhand der gelernten Getriebegänge, siehe Block 23, ein theoretischer Kraftstoffverbrauch und/oder CO2-Ausstoß für die jeweiligen Gänge ermittelt, siehe Block 24 und anhand dieser Werte wird ein optimaler Gang ermittelt, siehe Block 25 und angezeigt, siehe Block 26.
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Alternativ oder zusätzlich zu der Gangwahl kann die Navigationsvorrichtung bei Gefällestrecken und/oder nutzbaren Rollstrecken auch dazu herangezogen werden, dass eine Anweisung oder ein Signal gegeben wird, damit das Getriebe ausgekuppelt werden kann und/oder ein Neutralgang im Getriebe eingelegt werden kann. Dadurch reduziert sich der Kraftstoffverbrauch, weil nur der Leerlaufbetrieb des Fahrzeugs aufrechterhalten werden muss.
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Weiterhin kann ein Signal an die Motorsteuerung gesandt werden, dass eine Start-Stopp-Automatik den Fahrzeugmotor stoppt bzw. die Kraftstoffeinspritzung stoppt.
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Nach einem Auskuppeln bzw. Einlegen eines Neutralgangs und/oder eines Abschaltens des Motors bei ausgekuppelter Kupplung oder neutral eingestelltem Getriebe kann entsprechend der Fahrzeugmotor abgeschaltet werden, um Kraftstoff einzusparen.
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Die Navigationsvorrichtung erkennt aufgrund der ihr zur Verfügung stehenden Kartendaten und aufgrund der aktuellen Position die Gefällesituation und bestimmt, ob ein Signal ausgegeben wird, anhand welchem der Fahrer eine Auskupplung und/oder eine Neutralstellung des Getriebes vorsieht und/oder den Motor abschaltet. Die Navigationsvorrichtung erkennt auch den Eintritt in eine Route mit vorgeschriebener langsamer Fahrgeschwindigkeit (Ortanfang, „Zone 30”, Verlassen der Autobahn usw.) und bestimmt ob ein Signal ausgegeben wird, anhand welchem der Fahrer eine Auskupplung und/oder eine Neutralstellung des Getriebes vorsieht und/oder den Motor abschaltet.
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Weiterhin sieht die Navigationsvorrichtung vor, dass ein Signal gegeben wird, wenn der Motor wieder eingeschaltet werden soll, das Getriebe wieder in einen entsprechenden Gang geschaltet wird und/oder die Kupplung wieder eingerückt werden soll. Dies wird vorzugsweise wieder ausgegeben, wenn die Gefällestrecke und/oder die nutzbare Rollstrecke sich dem Ende zuneigt bzw. beendet ist, eine Motorbremsfunktion erwünscht wird und/oder ein vorgebbarer Weg bis zur Beendigung der Gefällestrecke vorliegt und erreicht ist. Bei automatischen Getrieben kann so beispielsweise zwischen Leerlauf- bzw. Freilaufstufen und automatischen Schaltstufen hin- und hergeschaltet werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Rollmodus bei ausgerückter Kupplung und/oder Neutralgang im Getriebe und/oder ausgeschaltetem Motor angesteuert wird bzw. eine entsprechende Empfehlung ausgegeben wird, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist.
- • Die Gefällestrecke hat eine vorgebbare Mindestlänge. Diese beträgt vorteilhaft mehr als 500 m, besonders vorteilhaft mehr als 800 m. Diese Mindestlänge ist vorteilhaft manuell oder vorgebbareinstellbar.
- • Das Gefälle hat eine gewisse Gleichmäßigkeit. Dies bedeutet, dass die Gefällesteigung einen nicht zu stark schwankenden Prozentsatz über die Länge der Gefällestrecke aufweist. So sind beispielsweise noch Abweichungen von weniger als 3% akzeptabel.
- • Ein gleichmäßiges Fahrprofil ist zuvor ermittelt worden. Dies bedeutet, dass auf der vorherigen Wegstrecke eine annähernd gleichmäßige Fahrgeschwindigkeit vorgelegen hat.
- • Das Gefälle liegt in einem vorbestimmbaren Streckenbereich vor, wie beispielsweise auf einer Autobahn und/oder einer Landstraße. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Gefährdung vorliegt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in der Gefällestrecke nicht zu stark zu oder abnimmt. Am Ende der Gefällestrecke wird der Motor wieder eingeschaltet und/oder das Getriebe wieder in einen Fahrgang geschaltet und/oder die Kupplung wieder eingerückt, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa wieder die Geschwindigkeit am Anfang der Gefällestrecke hat.
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Vorteilhaft ist es, wenn die auszuwählende Route das Vorliegen einer Gefällestrecke ausnutzt und berücksichtigt und dadurch zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs bzw. der CO2-Emission beiträgt.
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Die 4 zeigt eine Navigationsvorrichtung 31 mit einer Anzeige 32 und zumindest einem Bedienelement 33. Dabei kann die Anzeige als Berührungsempfindliche Anzeige auch als Bedienelement 33 dienen. Bei 34 wird eine Gangempfehlung ausgegeben, die neben einer optischen Darstellung auch akustisch ausgegeben werde kann. Dabei kann neben einer definierten Gangempfehlung auch der Neutralbereich des Getriebes empfohlen werden, damit das Fahrzeug ohne Antrieb rollt. Dabei kann auch optisch und/oder akustisch angezeigt werden, dass die Kupplung auszurücken ist und/oder der Fahrzeugmotor anzuschalten ist.
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Die 5 zeigt ein Blockschaltbild 40, bei welchem der erfindungsgemäße Verfahrenvorgang durchgeführt wird. In Block 41 wird das Verfahren gestartet. In Block 42 ermittelt die Navigationsvorrichtung die Gefällesituation der vor dem Fahrzeug liegenden Strecke. Die Gefällestrecke hat dabei eine vorgebbare Mindestlänge. Diese mindestlänge wird analysiert und beträgt vorteilhaft mehr als 500 m, vorteilhaft mehr als 800 m. Falls die Mindestlänge zuvor manuell eingestellt wurde, wird geprüft, ob diese Bedingung erfüllt ist.
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In Block 43 prüft die Navigationsvorrichtung, ob das Gefälle eine vorgebbare Gleichmäßigkeit aufweist. Dies bedeutet, dass die Gefällesteigung einen nicht zu stark schwankenden Prozentsatz über die Länge der Gefällestrecke aufweist. So sind beispielsweise noch Abweichungen von weniger als 3% akzeptabel.
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In Block 44 wird festgestellt, ob ein gleichmäßiges Fahrprofil ermittelt worden ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise auf der vorherigen Wegstrecke eine annähernd gleichmäßige Fahrgeschwindigkeit vorgelegen hat. Es liegt somit keine Stop-and-go- oder Stausituation vor.
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Weiterhin wird in Block 45 festgestellt, ob das Gefälle in einem vorbestimmbaren Streckenbereich vorliegt, wie beispielsweise auf einer Autobahn und/oder auf einer Landstraße oder einem anderen beispielsweise auch voreinstellbaren Straßenbereich. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Gefährdung vorliegt, wenn das Fahrzeug zum Rollen gebracht werden soll.
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Sin die obigen Bedingungen erfüllt, wird in Block 46 das Signal zur Ausgabe gebracht, das Fahrzeug durch Auskuppeln, durch Einlegen des Neutralgangs und/oder durch Abschalten des Fahrzeugmotors zum Rollen zu bringen.
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In Block 47 wird festgestellt, an die Steigung zu Ende geht und in Block 48 wird die Signalausgabe zum Beenden des Rollvorgangs ausgegeben.
