DE102010039569A1

DE102010039569A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation für eine Fahrt eines Landfahrzeugs

Info

Publication number: DE102010039569A1
Application number: DE102010039569A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Niem
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-02-23

Abstract

Es wird ein Verfahren (300) zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation für eine Fahrt eines Landfahrzeugs vorgeschlagen, das einen Schritt des Bestimmens (330) einer Kraftwirkung eines Windes (180) bezüglich des Landfahrzeugs, basierend auf einer Navigationsinformation und einer Windinformation aufweist, wobei die Navigationsinformation eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Landfahrzeugs repräsentiert und die Windinformation eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung repräsentiert aufweist. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Ermittelns (340) der Energieaufwandsinformation basierend auf der bestimmten Kraftwirkung.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation für eine Fahrt eines Landfahrzeugs gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9, sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10.
Verfahren zur Berechnung der verbrauchsgünstigsten Route und zur Unterstützung der verbrauchsgünstigsten Fahrweise sind Stand der Technik und werden zurzeit implementiert. Diese Verfahren berücksichtigen typischerweise die Fahrwiderstände, also z. B. Rollwiderstand, Luftwiderstand, Höhenunterschiede, und Motorparameter. Auch halten Telematikdienste Einzug in das Automobil, Internetservices werden in Zukunft aus dem Fahrzeug abrufbar sein.
Die DE 695 06 802 T2 beschreibt Verfahren zur Vorbereitung und Steuerung der Navigation eines Luftfahrzeugs. Das Verfahren umfasst die Betriebsphasen der Vorbereitung der Route, der das Luftfahrzeug folgen soll, durch Laden der eine Route betreffenden Informationen in einen Speicher und der Definition der Parameter, welche die Umgebung kennzeichnen, in der die Navigation ablaufen wird, wobei diese Parameter aus Merkmalen des Luftfahrzeugs, seiner Ladung, der Richtung der Windgeschwindigkeit und des an Bord untergebrachten Treibstoffs bestehen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation für eine Fahrt eines Landfahrzeugs, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation für eine Fahrt eines Landfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestimmen einer Kraftwirkung eines Windes bezüglich des Landfahrzeugs, basierend auf einer Navigationsinformation und einer Windinformation, wobei die Navigationsinformation eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Landfahrzeugs repräsentiert und die Windinformation eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung repräsentiert; und
Ermitteln der Energieaufwandsinformation basierend auf der bestimmten Kraftwirkung.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation für eine Fahrt eines Landfahrzeugs, wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist:
eine Einrichtung zum Bestimmen einer Kraftwirkung eines Windes bezüglich des Landfahrzeugs, basierend auf einer Navigationsinformation des Landfahrzeugs und einer Windinformation, wobei die Navigationsinformation eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Landfahrzeugs repräsentiert und die Windinformation eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung bezüglich des Landfahrzeugs repräsentiert; und
eine Einrichtung zum Ermitteln der Energieaufwandsinformation basierend auf der bestimmten Kraftwirkung.
Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. umzusetzen. Insbesondere können die Einrichtungen der Vorrichtung ausgebildet sein, um je einen Schritt des Verfahrens auszuführen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form der Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter der Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- oder Navigationssignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf der Vorrichtung ausgeführt wird.
Das Verfahren kann beispielsweise in einem Navigationssystem des Landfahrzeugs ausgeführt werden. Bei dem Landfahrzeug kann es sich um ein radgetriebenes Fahrzeug wie einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad handeln. Die Energieaufwandsinformation kann beispielsweise angeben, wie viel Energie, z. B. in Form von Kraftstoff oder in Form von elektrischer Energie, während einer Fahrt oder eines bestimmten Zeitpunkts einer Fahrt des Landfahrzeugs zum Betrieb oder der Fahrt des Landfahrzeugs aktuell oder auf einer bestimmten Fahrtroute aufgewendet werden muss. Beispielsweise kann die Energieaufwandsinformation einen Benzin- oder Dieselverbrauch oder ein Maß für eine Entladung einer elektrochemischen Energiespeichereinheit je Zeiteinheit repräsentieren und zum Beispiel in eine Berechnung des Navigationssystems zur Ermittlung einer verbrauchsgünstigen Route einfließen. Die Fahrt des Landfahrzeugs kann zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt auf einer von dem Navigationssystem bestimmten Route durchgeführt werden. Die Kraftwirkung des Windes kann beispielsweise beschreiben, wie stark ein auf das Landfahrzeug auftreffender witterungsbedingter Wind eine Fahrt des Landfahrzeugs abbremst oder beschleunigt. Die Kraftwirkung kann auch als Luftwiderstand bezeichnet werden und beispielsweise mithilfe einer Gleichung für einen c_w-Wert des Landfahrzeugs ermittelt werden, in die beispielsweise Größen wie eine Richtung oder Stärke des Windes und eine Fahrzeugfläche, auf die der Wind auftritt, einfließen. Der Wind kann als eine meteorologisch bedingte gerichtete stärkere Luftbewegung in der Atmosphäre bezeichnet werden und in einer Intensität von einer „leichten Brise” bis zu einem „Orkan” (bezogen beispielsweise auf die Beaufort-Skala) auftreten, wobei in der Regel bereits ein Wind geringer Stärke eine nicht unerhebliche Kraftwirkung auf das bewegte Landfahrzeug ausüben kann. Bei der Navigationsinformation kann es sich beispielsweise um Daten des Navigationssystems des Landfahrzeugs wie beispielsweise Sensordaten und/oder GPS-Daten handeln. Die Windinformation kann beispielsweise meteorologische Luftbewegungsdaten repräsentieren, die über einen Telematikdienst an das Landfahrzeug übermittelt werden können. Die Kraftwirkung kann bestimmt werden, indem die Navigationsinformation und die Windinformationen in einen Algorithmus einfließen, der beispielsweise auf der Gleichung zur Berechnung des c_w-Wertes für das Landfahrzeug basiert. Das Ergebnis dieser Algorithmusberechnung der Kraftwirkung kann in einem weiteren Algorithmus zum Ermitteln der Energieaufwandsinformation verwendet werden.
Bei der Vorrichtung zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation kann es sich um das Navigationssystem des Landfahrzeugs oder eine mit dem Navigationssystem verbundene Vorrichtung des Landfahrzeugs handeln. Die Einrichtung zum Bestimmen einer Kraftwirkung eines Windes sowie die Einrichtung zum Ermitteln der Energieaufwandsinformation können mit dem Navigationssystem verbundene Steuergeräte sein.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Vorhersage über eine verbrauchsgünstigste Route und eine Unterstützung einer verbrauchsgünstigen Fahrweise verbessert werden können, wenn wetterbedingte orts- und/oder zeitabhängige Windgeschwindigkeiten und -richtungen mit berücksichtigt werden.
Ermöglicht werden kann dies dadurch, dass immer häufiger eine Telematik-Einheit in Fahrzeugen eingesetzt wird, mit der z. B. ein Online-Abruf von Windrichtungen durchgeführt werden kann. So lässt sich beispielsweise eine Vorhersage von orts- und zeitabhängigen Windgeschwindigkeiten und -richtungen für ”Dreistunden-Intervalle” über Diensteanbieter abrufen.
Mit den erhaltenen Windinformationen kann dann bei einer Berechnung des Luftwiderstandes für das Fahrzeug ein wetterbedingter Wind berücksichtigt werden. Simuliert man beispielsweise für einen NEFZ-Fahrzyklus für ein typisches Mittelklassefahrzeug einen Gegenwind von 10 km/h, was einer ”leichten Brise” entspricht, erhöht sich ein Verbrauch um ungefähr 10%. Um diesen Wert wäre mit der hier vorgeschlagenen Lösung eine Verbrauchsvorhersage zutreffender gegenüber der eines Navigationssystems mit verbrauchsoptimierter Route ohne Einbeziehung der Windinformation.
Ebenso können gemäß dem hier vorgeschlagenen Ansatz prädiktive Verfahren zur Verbrauchsoptimierung ein zu erwartendes Geschwindigkeitsprofil genauer vorhersagen.
Im Unterschied zu einer Berücksichtigung von Windrichtung und -stärke bei der Flug- und Schiffsnavigation spielt bei der Routen-Optimierung für das Kraftfahrzeug eine Straßenklasse, und somit eine zugehörige Geschwindigkeit, eine bedeutende Rolle und führt zu anderen Optimierungsverfahren, die Einbeziehung von Wind bei der Flug- und Schiffsnavigation berücksichtigt im Allgemeinen nicht unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche. So macht eine Ermittlung einer verbrauchsärmeren Alternativroute zu einer Route mit höherem Energieaufwand für das Fahrzeug Sinn.
Zusammenfassend lässt sich bei dem hier vorgeschlagenen Ansatz einer Berücksichtigung der orts- und zeitabhängigen Windgeschwindigkeiten und -richtungen zum Einen bei der Verbrauchsvorhersage und zum Anderen bei der Umsetzung von Strategien zur Unterstützung der verbrauchsgünstigen Fahrweise eine Verbesserung der Funktionen erwarten.
Gemäß einer Ausführungsform können die Schritte des Bestimmens und des Ermittelns wiederholt durchgeführt werden, um eine Mehrzahl von Energieaufwandsinformationen zur Bildung einer Energieaufwandsgesamtinformation für eine Fahrt des Landfahrzeugs auf einer Route zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt zu ermitteln. Dabei kann zumindest eine der Mehrzahl von Energieaufwandsinformationen ferner basierend auf einer Information über zumindest eine der Route zugeordnete zulässige Höchstgeschwindigkeit und/oder zumindest eine der Route zugeordnete Straßenklasse ermittelt werden. Die Energieaufwandsgesamtinformation kann beispielsweise eine Verbrauchsvorhersage für die gesamte Route zwischen dem Startpunkt und im Zielpunkt repräsentieren. Vorteilhafterweise ist es so bereits zu einem frühen Zeitpunkt oder sogar vor Beginn der Fahrt auf der Route möglich, den zu erwartenden Verbrauch zu benennen und frühzeitig eine Unterstützung einer verbrauchsgünstigen Fahrweise einzuleiten.
Dabei kann in den Schritten des Bestimmens und/oder Ermittelns eine Route verwendet werden, die zumindest einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist. Dem ersten Abschnitt kann eine erste Windrichtung zugeordnet sein, und dem zweiten Abschnitt kann eine sich von der ersten Windrichtung unterscheidende zweite Windrichtung zugeordnet sein. Vorteilhafterweise kann so eine bestehende Brems- oder Beschleunigungswirkung eines Windes auf das Landfahrzeug genau auf alle Teilbereiche der Route bezogen werden. Es kann somit der Routenverlauf im Hinblick auf eine möglichst ressourceneffiziente Fahrweise genau geplant werden.
Ferner kann in den Schritten des Bestimmens und/oder Ermittelns eine Route verwendet werden, deren erster Abschnitt und/oder zweiter Abschnitt jeweils einen Straßenverlauf einer in dem Landfahrzeug hinterlegten digitalen Karte repräsentieren. Es sind somit bereits relevante Daten für die Ermittlung der Route vorgesehen, die dann mit der Windinformation für das windabhängige Not hing gekoppelt werden können die Verwendung der digitalen Karte vereinfacht und beschleunigt somit die Rechenprozesse zur Ermittlung der Route.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in den Schritten des Bestimmens und/oder Ermittelns eine Mehrzahl von weiteren Energieaufwandsinformationen zur Bildung einer weiteren Energieaufwandsgesamtinformation für eine Fahrt des Landfahrzeugs auf einer Alternativroute zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt ermittelt werden. Dabei kann zumindest eine der Mehrzahl von weiteren Energieaufwandsinformationen ferner basierend auf einer Information über zumindest eine der Alternativroute zugeordnete zulässige Höchstgeschwindigkeit und/oder zumindest eine der Alternativroute zugeordnete Straßenklasse ermittelt werden. Das Verfahren kann dabei einen Schritt des Auswählens der Route oder der Alternativroute basierend auf einem Vergleich der Energieaufwandsgesamtinformation mit der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation aufweisen. Es kann auch eine Mehrzahl von Alternativrouten ermittelt werden. Die Alternativroute kann beispielsweise weniger Kraftstoffverbrauch bei gleicher oder nur geringfügig längerer Fahrzeit aufweisen. Mittels einer Anzeige kann zudem Fahrer des Landfahrzeugs ohne weiteres eine Möglichkeit zum verbrauchsgünstigen Gefahren angeboten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Einlesens der Windinformation mittels einer Telematik-Einrichtung aufweisen. Telematik-Einrichtungen werden immer häufiger auch serienmäßig in Fahrzeugen eingesetzt. Über einen Empfänger der Thematik-Einrichtung können zum Beispiel online Windrichtungen abgerufen werden. Somit kann die Ermittlung einer verbrauchsgünstigen Route vorteilhafterweise stets basierend auf aktuellsten Windinformationen durchgeführt werden.
Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Ausgebens der Energieaufwandsgesamtinformation und alternativ oder zusätzlich der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation an einen Fahrer des Landfahrzeugs aufweisen. Die Ausgabe kann beispielsweise über eine Anzeige eines Navigationssystems des Fahrzeugs erfolgen und beispielsweise mit einer Prozentangabe eine Energieeinsparung einer Alternativroute gegenüber der Route anzeigen. Die Energieaufwandsinformation kann z. B. für eine ganze Route oder auch für einen Routenabschnitt ausgegeben werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ausgebens der Energieaufwandsgesamtinformation und/oder der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation an eine Steuereinheit eines Fahrerassistenzsystems des Landfahrzeugs aufweisen. Ferner kann das Verfahren einen Schritt des Verwendens der Energieaufwandsgesamtinformation und/oder der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation in der Steuereinheit zur Durchführung einer Fahrerassistenzfunktion aufweisen. Fahrerassistenzfunktionen können beispielsweise eine Gangwahlassistenz, eine Ausrollassistenz oder eine automatisierte Gangwahl sein. Der Einsatz einer Fahrerassistenzfunktion bietet den Vorteil, dass das Fahrzeug ohne Eingreifen des Fahrers auf ein möglichst verbrauchsgünstiges Fahren eingestellt werden kann.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Darstellung von Alternativrouten mit Berücksichtigung der Windrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4a–b beispielhafte Abbildungen einer Information zur Vorhersage von lokaler Windrichtung und Windgeschwindigkeit in einer Form, wie sie von einem Telematikdienst bereitgestellt werden kann.
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder” Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal/den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal/den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal/Schritt oder nur das zweite Merkmal/Schritt aufweist.
1 zeigt in einem stark vereinfachten plakativen Beispiel für windabhängiges Routing zwei Alternativrouten für eine Fahrt eines Landfahrzeugs zwischen einem Startpunkt und einem Zielpunkt. Gezeigt sind eine Route 100 und eine Route 110, die beide zwischen demselben Startpunkt 120 und Zielpunkt 130 verlaufen. Die Route 100 setzt sich aus zwei gleich langen Abschnitten 140 und 150 zusammen, die nach unterschiedlichen Himmelsrichtungen ausgerichtet sind. So verläuft bei der Darstellung in 1 der erste Abschnitt 140 der Route 100 in nordwestlicher Richtung und der zweite Abschnitt 150 der Route 100 in nordöstlicher Richtung. Gemäß der Darstellung in 1 kennzeichnet der Abschnitt 140 eine Fahrt auf einer Autobahn und der Abschnitt 150 eine Fahrt auf einer Landstraße. Beispielsweise können der erste Abschnitt 140 und der zweite Abschnitt 150 jeweils eine Länge von 100 km aufweisen. Die Route 110 setzt sich ebenfalls aus zwei gleich langen Abschnitten 160 und 170 zusammen, die nach unterschiedlichen Himmelsrichtungen ausgerichtet sind. So verläuft der erste Abschnitt 160 der Route 110 in nordwestlicher Richtung und der zweite Abschnitt 150 der Route 100 in nordöstlicher Richtung. Gemäß der Darstellung in 1 kennzeichnet der Abschnitt 160 eine Fahrt auf einer Autobahn und der Abschnitt 170 eine Fahrt auf einer Landstraße. Beispielsweise können der erste Abschnitt 140 und der zweite Abschnitt 150 jeweils eine Länge von 100 km aufweisen.
In der Darstellung in 1 zum verbrauchsgünstigen Fahren unter Einbeziehung der zeit- und ortsabhängigen Windrichtung und der Geschwindigkeit ist ferner eine Windrichtung eines orts- und/oder zeitabhängigen Windes 180 durch einen Pfeil repräsentiert. Es zeigt sich, dass der Abschnitt 150 und der Abschnitt 160 genau entgegen der Windrichtung 180 verlaufen, so dass dort eine Kraftwirkung des Windes in Form einer Bremskraft auf ein sich bewegendes Landfahrzeug maximal ist. Als Folge muss zum Betreiben des Fahrzeugs bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit mehr Energie aufgewendet werden. Dagegen verlaufen der Abschnitt 140 und der Abschnitt 170 senkrecht zu der Windrichtung 180. Hier trifft die Kraftwirkung des Windes im Wesentlichen seitlich auf ein sich bewegendes Fahrzeug auf, so dass eine auf das Fahrzeug wirkende Bremskraft durch den Wind geringer ausfällt. In Folge braucht weniger Energie zum Betreiben des Fahrzeugs bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit aufgewendet werden, als dies bei den Abschnitten 150 und 160 der Fall ist.
Eine beispielhafte Ermittlung eines Energieaufwandes für eine Fahrt eines Landfahrzeugs auf der Route 100 beziehungsweise der Route 110 umfasst die folgenden beispielhaften Maßgrößen bezüglich des Landfahrzeugs:
Fahrzeuggewicht (kg): 1600
c_w-Wert: 0,29
Querschnitt (m²): 2,2
Verbraucher: 350 W
Eine Berechnung einer Energiebilanz für die Route 100 und die Route 110 erfolgt unter Einbeziehung der genannten Werte und einer exemplarischen Fahrgeschwindigkeit von 120 km/h auf dem Abschnitt 140 der Route 100 und dem Abschnitt 160 der Route 110, die jeweils eine Fahrt auf einer Autobahn beschreiben, sowie einer exemplarischen Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h auf dem Abschnitt 150 der Route 100 und dem Abschnitt 170 der Route 110, die jeweils eine Fahrt auf einer Landstraße beschreiben. Die Ermittlung der Energiebilanz erfolgt unter Berücksichtigung des Windwiderstands, des Rollwiderstands und der elektrischen Verbraucher. Es wird eine Geschwindigkeit des Gegenwinds von 10 km/h angenommen. Das Fahrprofil setzt eine gleichmäßige Geschwindigkeit von 80 km/h auf der Landstraße und 120 km/h auf der Autobahn voraus.
Ein Ergebnis einer Energiebilanzberechnung für die Route 100 und die Route 110 unter Verwendung der oben genannten Werte zeigt, dass die Route 100 bei gleicher Fahrtzeit 3,5% weniger Energieaufwand als die Route 110 erfordert. Der Grund für diese positivere Energiebilanz ist, dass bei der Route 100 die Landstraßenfahrt gegen den Wind erfolgt und bei der Route 110 die Autobahnfahrt gegen den Wind erfolgt. Insgesamt wird bei einer Fahrt des Landfahrzeugs auf der Route 100 mit Wind 8,3% mehr Energie benötigt als ohne Wind und auf der Route 110 mit Wind 12% mehr Energie benötigt als ohne Wind.
Bei einer exemplarischen Windgeschwindigkeit von 20 km/h und ansonsten unveränderten Maßgrößen ergibt sich für den in 1 gezeigten Routenverlauf 100 ein Energieaufwand, der bei wiederum gleicher Fahrzeit um 6,2% geringer ausfällt als ein Energieaufwand für die Route 110. Insgesamt fällt hier bei einer Fahrt des Landfahrzeugs auf der Route 100 mit Wind 18% mehr Energieaufwand an als ohne Wind und auf der Route 110 mit Wind 25% mehr Energieaufwand als ohne Wind.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 200 zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das System bzw. die Vorrichtung 200 besteht aus einer Recheneinheit in einem Landfahrzeug 210. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Einrichtung 220 zum Bestimmen einer Kraftwirkung eines Windes bezüglich des Landfahrzeugs 210, basierend auf einer Navigationsinformation 225 des Landfahrzeugs 210 und einer Windinformation 226. Die Vorrichtung 200 umfasst auch eine Einrichtung 230 zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation 235 basierend auf der durch die Einrichtung 220 bestimmten Kraftwirkung.
Ferner ist ein Telematik-Modul 240 zur Verbindung z. B. mit Internet-Services gezeigt. Das Telematik-Modul 240 ist mit der Vorrichtung 200 verbunden und ausgebildet, um über eine geeignete Schnittstelle die Windinformation 226 an die Einrichtung 220 zu übermitteln. Bei der Windinformation 226 kann es sich um eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung handeln, die das Telematik-Modul beispielsweise aus dem Internet abrufen kann. Ferner ist die Vorrichtung 200 mit einer Navigationseinheit 250 verbunden, die z. B. Position, Richtung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs 210 bezüglich einer digitalen Karte berechnet. Die entsprechende Navigationsinformation 225 wird wieder über eine geeignete Schnittstelle an die Einrichtung 220 übermittelt. Gemäß der Darstellung in 2 wird die ermittelte Energieaufwandsinformation 235 über eine geeignete Schnittstelle an eine Anzeigeeinrichtung 260 des Fahrzeugs 210 übermittelt, so dass diese beispielsweise in Form einer Verbrauchsvorhersage dem Fahrer des Landfahrzeugs 210 angezeigt wird.
Die Vorrichtung 200 kann, in der 2 nicht gezeigte, Module bzw. Funktionen aufweisen, die die vorhergesagte orts- und zeitabhängige Windgeschwindigkeit zur Verbesserung der Prädiktion nutzen. Beispiel für solche Funktionen sind die Berechnung einer verbrauchsoptimalen Route mit Vorhersage des Gesamtspritverbrauchs, Gangwahlassistenz, Ausrollassistenz, automatisierte Gangwahl, etc.
Zusammenfassend ist die Funktion der in 2 gezeigten Vorrichtung 200 charakterisiert durch den Abruf der Wind-Geschwindigkeiten und Windrichtungen für eine Route. Dies erfolgt entweder bei aktiver Routenführung für die gesamte Route oder aber für den wahrscheinlichsten Pfad.
Ferner findet eine Berechnung der aktuellen und vorhergesagten Position und Fahrtrichtung bzw. Himmelsrichtung des Fahrzeugs statt.
Ein zentraler Aspekt hierbei ist die Berücksichtigung des im Allgemeinen orts- und zeitabhängigen Gegenwindes bei der Berechnung des Luftwiderstandes. Die im entsprechenden Algorithmus der Vorrichtung 200 verwendete Formel lautet: F_L = A·c_w·ρ/2·(v_eigen + v_wind)² wobei F_L die Kraftwirkung des Windes, A die Querschnittfläche, die das Fahrzeug dem Wind entgegensetzt, ρ die spezifische Dichte der Luft, v_eigen die Eigengeschwindigkeit des Fahrzeugs und v_wind die Windgeschwindigkeit bezeichnet.
Das Ermittlungsergebnis gemäß o. g. Formel ist abhängig von der Position, der Geschwindigkeit und der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 210.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 300 kann beispielsweise in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 200 ausgeführt werden.
In einem Schritt 310 wird eine Navigationsinformation über eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit eines Landfahrzeugs eingelesen. In einem Schritt 320 wird eine Windinformation eingelesen, die eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung repräsentiert. Die Schritte 310 und 320 können nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden. In einem folgenden Schritt 330 wird auf Basis der Navigationsinformation und der Windinformation eine Kraftwirkung eines Windes bezüglich des Landfahrzeugs bestimmt. In einem darauffolgenden Schritt 340 wird auf Basis der in dem Schritt 330 bestimmten Krafteinwirkung die Energieaufwandsinformation ermittelt. In einem folgenden Schritt 350 wird die Energieaufwandsinformation ausgegeben, beispielsweise an eine Anzeigeeinrichtung oder ein Fahrerassistenzsystem des Fahrzeugs.
Die Teilfiguren der 4 zeigen beispielhafte Abbildungen von Informationen zur Vorhersage von lokaler Windrichtung und Windgeschwindigkeit in einer Form, wie sie von einem Telematikdienst bereitgestellt werden kann. In der 4a ist eine beispielhafte Isobarenkarte mit Luftdruckwerten für ein bestimmtes Gebiet gezeigt. In der 4b ist eine beispielhafte Auflistung von einzelnen Werten von Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen im Tagesverlauf über einen Zeitraum von zwei Tagen gezeigt, z. B. für einen Teilbereich der links dargestellten Isobarenkarte. Die Darstellungen können in Tabellenform über de Telematikdienst übertragen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69506802 T2 [0003]

Claims

Verfahren (300) zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation (235) für eine Fahrt eines Landfahrzeugs (210), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (330) einer Kraftwirkung eines Windes (180) bezüglich des Landfahrzeugs, basierend auf einer Navigationsinformation (225) und einer Windinformation (226), wobei die Navigationsinformation eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Landfahrzeugs repräsentiert und die Windinformation eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung repräsentiert; und Ermitteln (340) der Energieaufwandsinformation basierend auf der bestimmten Kraftwirkung.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte des Bestimmens (330) und des Ermittelns (340) wiederholt durchgeführt werden, um eine Mehrzahl von Energieaufwandsinformationen (235) zur Bildung einer Energieaufwandsgesamtinformation für eine Fahrt des Landfahrzeugs (210) auf einer Route (100, 110) zwischen einem Startpunkt (120) und einem Zielpunkt (130) zu ermitteln, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Energieaufwandsinformationen ferner basierend auf einer Information über zumindest eine der Route zugeordnete zulässige Höchstgeschwindigkeit und/oder zumindest eine der Route zugeordnete Straßenklasse ermittelt wird.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten des Bestimmens (330) und/oder Ermittelns (340) eine Route (100, 110) verwendet wird, die zumindest einen ersten Abschnitt (140, 160) und einen zweiten Abschnitt (150, 170) aufweist, wobei dem ersten Abschnitt eine erste Windrichtung zugeordnet ist und dem zweiten Abschnitt eine sich von der ersten Windrichtung unterscheidende zweite Windrichtung zugeordnet ist.
Verfahren (300) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten des Bestimmens (330) und/oder Ermittelns (340) eine Route (100, 110) verwendet wird, deren erster Abschnitt (140, 160) und/oder zweiter Abschnitt (150, 170) jeweils einen Straßenverlauf einer in dem Landfahrzeug (210) hinterlegten digitalen Karte repräsentieren.
Verfahren (300) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten des Bestimmens (330) und/oder Ermittelns (340) eine Mehrzahl von weiteren Energieaufwandsinformationen (235) zur Bildung einer weiteren Energieaufwandsgesamtinformation für eine Fahrt des Landfahrzeugs (210) auf einer Alternativroute (100, 110) zwischen dem Startpunkt (120) und dem Zielpunkt (130) ermittelt wird, wobei zumindest eine der Mehrzahl von weiteren Energieaufwandsinformationen ferner basierend auf einer Information über zumindest eine der Alternativroute zugeordnete zulässige Höchstgeschwindigkeit und/oder zumindest eine der Alternativroute zugeordnete Straßenklasse ermittelt wird, und wobei das Verfahren einen Schritt des Auswählens der Route (100, 110) oder der Alternativroute basierend auf einem Vergleich der Energieaufwandsgesamtinformation mit der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation aufweist.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Einlesens der Windinformation (226) mittels einer Telematik-Einrichtung (240) aufweist.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Ausgebens (350) der Energieaufwandsgesamtinformation und/oder der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation und/oder einer davon abgeleiteten Information an einen Fahrer des Landfahrzeugs (210) aufweist.
Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Ausgebens (350) der Energieaufwandsgesamtinformation und/oder der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation an eine Steuereinheit eines Fahrerassistenzsystems des Landfahrzeugs (210) aufweist und ferner einen Schritt des Verwendens der Energieaufwandsgesamtinformation und/oder der weiteren Energieaufwandsgesamtinformation in der Steuereinheit zur Durchführung einer Fahrerassistenzfunktion aufweist.
Vorrichtung (200) zum Ermitteln einer Energieaufwandsinformation (235) für eine Fahrt eines Landfahrzeugs (210), wobei die Vorrichtung die folgenden Merkmale aufweist: eine Einrichtung (220) zum Bestimmen einer Kraftwirkung eines Windes (180) bezüglich des Landfahrzeugs, basierend auf einer Navigationsinformation (225) des Landfahrzeugs und einer Windinformation (226), wobei die Navigationsinformation eine Position und/oder eine Ausrichtung und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Landfahrzeugs repräsentiert und die Windinformation eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windgeschwindigkeit und/oder eine orts- und/oder zeitabhängige meteorologisch bedingte Windrichtung bezüglich des Landfahrzeugs repräsentiert; und eine Einrichtung (230) zum Ermitteln der Energieaufwandsinformation basierend auf der bestimmten Kraftwirkung.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einer Vorrichtung (200) ausgeführt wird.