DE102011000409A1

DE102011000409A1 - Verfahren zum Bewerten der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils

Info

Publication number: DE102011000409A1
Application number: DE102011000409A
Authority: DE
Inventors: Tobias Radke; Martin Roth; Lars Lewandowitz; Frank Gauterin
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils; erfindungsgemäß sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen: – Durchführen eines ersten Fahrversuchs mit Probanden, welche den Fahrversuch mit einem vorgegebenen Fahrstil hinsichtlich einer fahrdynamischen Ausprägung durchführen, – Ermitteln der für den vorgegebenen Fahrstil relevanten Größen (v95P, ax,95P, ay,95Pund50P) mittels statistischer Verfahren, und – Erzeugen eines die fahrdynamische Ausprägung kennzeichnenden Dynamik-Faktors (Fdyn) mittels der relevanten Größen. Ferner betrifft die Erfindung eine Anwendung dieses Verfahren zur Kennzeichnung einer subjektiven Wahrnehmung einer fahrdynamischen Ausprägung des Fahrprofils eines Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils sowie die Verwendung dieses Verfahrens zur Kennzeichnung einer subjektiven Wahrnehmung einer fahrdynamischen Ausprägung des Fahrprofils eines Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs.
Fahrerassistenzsysteme übernehmen in modernen Kraftfahrzeugen in zunehmenden Maße die Längsführung des Kraftfahrzeugs. Bekannt sind bspw. Adaptive Cruise Control (ACC), auch mit Stop&Go-Unterstützung, Active Brake Assist (ABA), Lane Keeping. Support (LKS) und Geschwindigkeitsregelanlage (Tempomat).
Damit beeinflussen diese Fahrerassistenzsysteme direkt die subjektive Wahrnehmung des Fahrzeugführers bzw. der Fahrgäste. Die Applikation dieser Fahrerassistenzsysteme hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens erfolgt in der Regel auf der Basis von realen Fahrversuchen mit Testträgern auf Teststrecken oder im öffentlichen Verkehr mit dem Ziel, eine Einstellung für die dieses dynamische Verhalten bestimmenden Parameter zu ermitteln, mit denen ein nachvollziehbares und stimmiges Gesamtfahrzeugverhalten erreicht wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bewerten der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils anzugeben, das sich dazu verwenden lässt, bereits vor der Durchführung von realen Fahrversuchen, bspw. in einer virtuellen Entwicklungsumgebung eine möglichst gute Abstimmung zu finden, die anschließend auf der Straße nur noch validiert zu werden braucht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen Verfahren zum Bewerten der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils sind folgende erfindungsgemäße Verfahrensschritte vorgesehen:

– Durchführen eines ersten Fahrversuchs mit Probanden, welche den Fahrversuch mit einem vorgegebenen Fahrstil hinsichtlich einer fahrdynamischen Ausprägung durchführen,
– Ermitteln der für den vorgegebenen Fahrstil relevanten Parameter mittels statistischer Verfahren,
– Erzeugen eines die fahrdynamische Ausprägung kennzeichnenden Dynamik-Faktors mittels der relevanten Parameter,
– Validieren und kalibrieren des Dynamik-Faktors mittels eines zweiten Fahrversuchs mit Probanden, welche die fahrdynamische Ausprägung mehrerer vorgegebener Fahrprofile bewerten, und
– Erzeugen einer Korrelation zwischen der von den Probanden bewerteten fahrdynamischen Ausprägung und dem Dynamik-Faktor.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich darin aus, dass in einem ersten Fahrversuch die Probanden angewiesen werden, einen vorgegebenen Fahrstil hinsichtlich einer fahrdynamischen Ausprägung, also bspw. betont „undynamisch”, d. h. defensiv und komfortbetont oder betont „dynamisch” also sehr sportlich zu fahren. Hieraus werden die relevanten Parameter bzw. Größen für diese fahrdynamischen Ausprägungen mittels statistischer Verfahren bestimmt.
Hierbei hat sich Weise gezeigt, dass mit den vier Größen 95. Percentil der Fahrzeuggeschwindigkeit, 95. Percentil der Längs-beschleunigung, 95. Percentil der Querbeschleunigung und 50. Percentil der Motordrehzahl die fahrdynamische Ausprägung bestimmt werden kann, insbesondere die beiden Ausprägungen „undynamisch” und „dynamisch” mit einem hohem Prozentsatz erklären. Der aus diesen relevanten Parametern bestimmte Dynamik-Faktor stellt eine objektive Messgröße der fahr-dynamischen Ausprägung eines Fahrprofils dar. Festzuhalten ist in diesem Zusammenhang, dass 95. Percentil oder 50. Percentil Beispielswerte sind und selbstverständlich auch andere Werte möglich sind.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird auf der Basis der Daten des zweiten Fahrversuchs eine Korrelation zwischen dem ein Fahrprofil kennzeichnender Dynamik-Faktor und der subjektiven Beurteilung der fahrdynamischen Ausprägung dieses Fahrstils durch die Probanden hergestellt. Dies bedeutet, dass das dem Probanden angebotene Fahrprofil hinsichtlich der fahrdynamischen Ausprägung als dynamisch, als undynamisch oder als zwischen diesen beiden Extremwerten liegende Ausprägung bewertet wird.
In vorteilhafter Weise kann mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren die subjektive Wahrnehmung eines Fahrers als Reaktion auf ein beliebiges Fahrprofil eines Fahrerassistenzsystems vorhergesagt werden. Damit kann bei der Applikation von Fahrerassistenzsystemen bereits vor der Durch-führung von realen Fahrversuchen verschiedene Abstimmungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf einen Fahrer bewertet und optimiert werden.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, die fahrdynamische Ausprägung mit extremen Fahrstilen zu bestimmen, die vorzugsweise einem betont dynamischen und/oder einem betont undynamischen Fahrstil entsprechen. Damit bietet es sich an, die Grenzen des Dynamikfaktors auf der Basis dieser extremen Ausprägungen des vorgegebenen Fahrstils zu ermitteln.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird der Dynamik-Faktor aus den unterschiedlich gewichteten relevanten Parametern bestimmt.
Als besonders vorteilhaft hat sich gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung erwiesen, als statistisches Verfahren zur Ermittlung der relevanten Parameter eine Faktoranalyse und/oder eine interferenzstatistische Auswertung zu verwenden.
Ferner hat es sich für die vorgesehen. Verwendung des Verfahrens zur Bewertung eines beliebigen Fahrprofils als vorteilhaft erwiesen, die Korrelation zwischen der von den Probanden bewerteten fahrdynamischen Ausprägung eines vorgegebenen Fahrprofils und dem Dynamik-Faktor als lineare Korrelation auszubilden.
Schließlich ist es vorteilhaft, die Fahrversuche mit einem bestimmten Streckenprofil durchzuführen, so dass sich auch der Dynamik-Faktor hinsichtlich der Art der Streckführung differenzieren lässt.
Eine vorteilhafte Verwendung dieses Verfahrens ergibt sich zur Kennzeichnung einer subjektiven Wahrnehmung einer fahrdynamischen Ausprägung des Fahrprofils eines Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahr-zeugs, bei der Werte für die Ausprägung der relevanten Größen ermittelt werden, aus diesen Werten der Dynamik-Faktor bestimmt wird und aus dem bestimmten Dynamik-Faktor mittels der Korrelation ein Wert für die subjektive Wahrnehmung der fahrdynamischen Ausprägung des Fahrprofils erzeugt wird. Dabei dienen vorzugsweise als relevante Parameter bzw. Größen wenigstens das 95. Percentil der Fahrzeuggeschwindigkeit, 95. Percentil der Längsbeschleunigung, 95. Percentil der Querbeschleunigung und 50. Percentil der Motordrehzahl.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Verwendung, und
2 ein das Ablaufdiagramm nach 1 fortsetzendes schema-tisches Ablaufdiagramm.
In einem ersten Fahrversuch zur Bewertung der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils werden die Probanden angewiesen, einmal betont „undynamisch”, also defensiv bzw. komfortbeton und einmal betont „dynamisch”, also sportlich zu fahren. In einer Faktoranalyse werden aus den fahrdynamischen Bewegungsgrößen und Betriebsparameter des Fahrzeugs die relevanten Faktoren bzw. Parameter zur Trennung zwischen diesen beiden extremen Ausprägungen identifiziert. In einer weiteren interferenzstatistischen Auswertung, ergibt sich, dass die vier folgenden Größen

– das 95. Percentil der Fahrzeuggeschwindigkeit v_95P,
– das 95. Percentil der Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs a_x,95P,
– das 95. Percentil der Querbeschleunigung des Kraftfahrzeug a_y,95P und
– das 50. Percentil der Motordrehzahl des Kraftfahrzeugs n_95P die Trennung der beiden Ausprägungen „undynamisch” und „dynamisch” zu einem hohen Prozentsatz erklären.

Diese vier Größen werden in einem Dynamik-Faktor F_dyn zusammengefasst, der eine objektive Bewertung eines beliebigen Fahrprofils auf einem vorgegebenen Streckenprofil erlaubt: F_dyn = f(v_95P, a_x,95P, a_y,95P, n_50P).
Im einfachsten Fall wird dieser Dynamik-Faktor F_dyn Summe aus den mit einem Faktor gewichteten vier Größen gebildet.
Die Grenzen des Dynamik-Faktors F_dyn = 0.0% = 0% und F_dyn = 1.0 = 100% werden auf der Basis der Extremwert-Auswertungen „undynamisch” und „dynamisch” des ersten Fahrversuchs festgelegt.
In einem zweiten Fahrversuch wird der mit dem Dynamik-Faktor F_dyn gefundene Zusammenhang validiert und kalibriert. Hierzu werden die Probanden angewiesen, ihre subjektive Bewertung hinsichtlich der fahrdynamischen Ausprägung bei verschiedenen Fahrprofilen anzugeben, also ein bestimmtes Fahrprofil als dynamisch oder undynamisch oder zwischen diesen Ausprägungen einzuordnen. Auf der Basis dieser Daten des zweiten Fahrversuchs wird eine Korrelation zwischen dem ein Fahrprofil kennzeichnenden Dynamik-Faktor F_dyn und der subjektiven Beurteilung der fahrdynamischen Ausprägung dieses Fahrstils durch die Probanden hergestellt.
Der so abgeleitete Zusammenhang zwischen dem Dynamik-Faktor F_dyn und der subjektiven Wahrnehmung der Probanden der fahrdynamischen Ausprägung des ihnen vorgelegten Fahrprofils stellt damit eine Beziehung zwischen objektiven Messgrößen, die ein bestimmtes Fahrprofil kennzeichnen, und dem subjektiven Fahrempfinden eines Fahrers hinsichtlich der fahrdynamischen Ausprägung des Fahrprofils dar.
Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, die subjektive Dynamik-Wahrnehmung eines Fahrers als Reaktion auf ein beliebiges Fahrprofil ggf. mit einem zugehörigen Streckenprofil vorherzusagen, wie im Folgenden anhand der 1 und 2 erläutert wird.
Ausgehend von einem bestimmten Fahrprofil, das durch dynamische Bewegungsgrößen sowie durch Fahrzeugzustandsdaten bestimmt ist, sowie einem bestimmten Streckenprofil, das bspw. durch Geschwindigkeits-begrenzungen, Kurvenkrümmung der Fahrbahn, Fahrbahnsteigung usw. gekennzeichnet ist (vgl. Block 1 gemäß 1), wird in einem nachfolgenden Block 2 das 95. Percentil der vier Größen Geschwindigkeit, Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung und Motordrehzahl errechnet und in Block 3 dargestellt und einem nachfolgenden Block 4 zur weiteren Verarbeitung zugeführt.
In dem Block 5 „Cluster undynamisch” und dem Block 6 „Cluster dynamisch” sind Percentilwerte der die extremen fahrdynamischen Ausprägungen „dynamisch” und „undynamisch” charakterisierenden Werte v_95P, a_x,95P, a_y,95P und n₉ abgelegt.
In dem Block 4 wird nun die Ausprägung dieser vier Größen des in Block 1 vorliegenden Fahrprofils durch lineare Interpolation zwischen den Extrem-werten aus den Blöcken 5 und 6 berechnet und in Block 7 für jede der Größen 95. Percentil der Geschwindigkeit, 95. Percentil der Längsbeschleunigung, 95. Percentil der Querbeschleunigung und 50. Percentil der Motordrehzahl als Prozentwert berechnet, also die Ausprägung der Geschwindigkeit, der Längsbeschleunigung, der Querbeschleunigung und der Motordrehzahl bestimmt.
Gemäß 2 werden in einem Block 8 die Prozentwerte der Ausprägung des aktuellen Fahrprofils mit Gewichtsfaktoren a, b, c und d multipliziert und in einem Summationsblock 9 aufsummiert. Diese Gewichtsfaktoren dienen dazu, um die Relation zwischen der subjektiven Bewertung der fahr-dynamischen Ausprägung und der ermittelten Ausprägungen gemäß Block 7 zu verbessern. Diese ermittelte Summe stellt nach Block 10 der für das aktuelle Fahrprofil bestimmte Dynamik-Faktor F_dyn dar.
In einem Block 11 wird mittels einer linearen Korrelation, die in dem zweiten Fahrversuch ermittelt wurde, ein Wert der subjektiven Dynamik-Wahrnehmung ermittelt und in Block 12 dargestellt. Dieser Wert dient bei der Applikation eines Fahrerassistenzsystems bereits vor der Durchführung von Fahrversuchen dazu, verschiedene Abstimmungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Fahrzeugführer und Fahrgäste zu bewerten und zu optimieren.

Claims

Verfahren zum Bewerten der fahrdynamischen Ausprägung eines mit einem Kraftfahrzeug realisierten Fahrprofils, gekennzeichnet durch: – Durchführen eines ersten Fahrversuchs mit Probanden, welche den Fahrversuch mit einem vorgegebenen Fahrstil hinsichtlich einer fahrdynamischen Ausprägung durchführen, – Ermitteln der für den vorgegebenen Fahrstil relevanten Größen (v_95P, a_x,95P, a_y,95Pund50P) mittels statistischer Verfahren, und – Erzeugen eines die fahrdynamische Ausprägung kennzeichnenden Dynamik-Faktors (F_dyn) mittels der relevanten Größen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Dynamik-Faktors (F_dyn) mittels eines zweiten Fahrversuchs mit Probanden, welche die fahrdynamische Ausprägung mehrerer vorgegebener Fahrprofile bewerten, validiert und kalibriert wird, und – zwischen der von den Probanden bewerteten fahrdynamischen Ausprägung und dem Dynamik-Faktor (F_dyn) eine Korrelation erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrdynamische Ausprägung einem dynamischen Fahrstil entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrdynamische Ausprägung einem undynamischen bzw. defensiven Fahrstil entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzen des Dynamik-Faktors (F_dyn) auf der Basis der Ausprägungen eines dynamischen und eines undynamischen vorgegebenen Fahrstils ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamik-Faktor (F_dyn) aus unterschiedlich gewichteten relevanten Größen bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als statistische Verfahren zur Ermittlung der relevanten Größen (v_95P, a_x,95P, a_y,95Pund50P) eine Faktoranalyse und/oder eine interferenz-statistische Auswertung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrelation zwischen der von den Probanden bewerteten fahrdynamischen Ausprägung eines vorgegebenen Fahrprofils und dem Dynamik-Faktor (F_dyn) als lineare Korrelation ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fahrversuch mit einem bestimmten Streckenprofil durchgeführt wird.