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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Assistenz eines Fahrmanövers eines durch einen von einem Energiespeicher gespeisten Elektromotor angetriebenen Ego-Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Assistenzsystem für ein Fahrmanöver eines durch einen von einem Energiespeicher gespeisten Elektromotor angetriebenen Ego-Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 7.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Fahrmanöver-Assistenten, wie ein Überholassistent, der beispielsweise in der
DE 102014211530 A1 oder der
DE 102013217434 A1 beschrieben ist, oder ein Fahrspurwechselassistent, der beispielsweise in der
DE 4005444 A1 beschrieben ist, bekannt. Weiterhin ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches den Fahrer beim verbrauchskontrollierten Fahren unterstützt, wie beispielsweise in der
DE 102010041544 A1 beschrieben.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Assistenzsysteme geben dem Fahrer jedoch keine Hilfestellung, um zu beurteilen, ob genügend Antriebsleistung des Fahrzeuges für das geplante Fahrmanöver verfügbar ist. Gerade bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen ist dieser Aspekt essenziell, weil die Folge eines unzureichenden Energievorrats üblicherweise eine Einschränkung der Antriebsleistung ist. Bei leistungsintensiven Fahrmanövern ist es jedoch wichtig, ausreichend Antriebsleistung über die gesamte Dauer des leistungsintensiven Fahrmanövers bereitzustellen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers eines durch einen von einem Energiespeicher gespeisten Elektromotor angetriebenen Ego-Fahrzeugs bereitzustellen, das Auskunft über die Verfügbarkeit von Antriebsleistung über die Dauer des leistungsintensiven Fahrmanövers gibt.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers eines durch einen von einem Energiespeicher gespeisten Elektromotor angetriebenen Ego-Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfassend:
- - Prädizieren eines leistungsintensiven Fahrmanövers des Ego-Fahrzeugs;
- - Ermitteln eines Spitzenleistungsprofils, das für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird;
- - Bestimmen der verfügbaren Antriebsleistung des Ego-Fahrzeugs;
- - Ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht; und Durchführen einer der folgenden Aktionen a) und b):
- a) Anzeigen einer Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers, falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht;
- b) falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht:
- ■ Ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung für ein eingeschränktes Spitzenleistungsprofils, das für eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, ausreicht; und
- ■ Anzeigen einer Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers für den Fall, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht; oder Anzeigen einer Empfehlung zum Nicht-Ausführen des prädizierten Fahrmanövers für den Fall, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht.
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Im Rahmen dieser Ausführungen wird unter einem leistungsintensiven Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs ein Fahrmanöver verstanden, bei welchem für eine bestimmte Dauer eine hohe Antriebsleistung bzw. die maximale Antriebsleistung nötig ist. Solch ein Fahrmanöver umfasst mindestens einen der folgenden Vorgänge: einen Überholvorgang, einen Fahrspurwechsel, eine Auf- bzw. Abfahrt, beispielsweise eine Autobahnauf- bzw. abfahrt, einen Beschleunigungsvorgang und einen Boost-Vorgang. Die zuvor beschriebenen Vorgänge können beliebig kombiniert werden, um ein leistungsintensives Fahrmanöver zu bilden. Dabei kann auch nur einer dieser Vorgänge das leistungsintensive Fahrmanöver sein.
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Ein leistungsintensives Fahrmanöver des Ego-Fahrzeugs wird gemäß einer Ausführungsform mithilfe mindestens einer der folgenden prädiziert: Umfelderkennung, Pedalparameter, wie zum Beispiel Informationen über den Pedalweg, Lenkdaten, wie zum Beispiel Informationen über die Lenkbewegung, und Daten eines Fahrrichtungsanzeiger, wie zum Beispiel die Aktivierung des Blinkers. Die Umfelderkennung ist dazu ausgebildet, das Fahrzeugumfeld unter Zuhilfenahme einer Umfeldsensorik zu erkennen und entsprechende Umfelddaten zur Verfügung zu stellen und/oder zu verarbeiten. Die Umfeldsensorik umfasst mindestens eine der folgenden Einrichtungen: Ultraschallsensor, Radarsensor, Lidarsensor und/oder Kamera. Die Umfelddaten können von einer der vorgenannten Einrichtungen oder von einer Kombination mehrerer der vorgenannten Einrichtungen (Sensordatenfusion) stammen. Das Prädizieren eines leistungsintensiven Fahrmanövers des Ego-Fahrzeugs wird demnach durch Erfassung und Auswertung von Umfelddaten und/oder Pedalparameter und/oder Lenkdaten und/oder Daten eines Fahrrichtungsanzeiger durchgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das leistungsintensive Fahrmanöver zumindest einen Überholvorgang. Ein Überholvorgang ist mindestens durch eine der folgenden Aktionen, die durch die oben genannten Daten bzw. Einrichtungen, wie zum Beispiel die Umfelderkennung, detektierbar:
- - Aufschließen des Ego-Fahrzeugs auf ein vorrausfahrendes Fahrzeug. Bereits die Annäherung auf ein vorrausfahrendes Fahrzeug kann als Erkennungskriterium für eine Überholabsicht erkannt werden;
- - Feststellen einer applizierbaren Differenzgeschwindigkeit, die für das Aufschließen des Fahrzeugs vorliegen muss;
- - Folgen des Ego-Fahrzeugs einem vorrausfahrenden Fahrzeug und Aktivieren einer Richtungsänderungsanzeige (z.B. Blinker);
- - Folgen des Ego-Fahrzeugs einem vorrausfahrenden Fahrzeug und schnelles Durchtreten des Gaspedals; und
- - Lenkbewegung(en) und versetztes Folgen, d.h. Ausschwenken und/oder versetztes Fahren, einem vorrausfahrenden Fahrzeug.
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Im Rahmen des vorliegenden Dokuments ist unter einem Energiespeicher ein System zu verstehen, das einen oder mehrere in Reihe und/oder parallel geschaltete Energiespeichereinheiten umfasst, die jeweils mindestens zwei Energiespeicherzellen aufweisen. Ein bevorzugtes Beispiel für einen solchen Energiespeicher ist ein Akkumulator oder eine Hochvoltbatterie, wie sie üblicherweise in Elektro- bzw. Hybridfahrzeuge verwendet werden.
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Für die Ermittlung eines Spitzenleistungsprofils, das heißt also eines zeitlichen Verlaufs der Spitzenleistung, wird vorteilhafterweise zunächst der zeitliche und räumliche Ablauf des leistungsintensiven Fahrmanövers prädiziert. Dabei wird der Fokus auf die abzurufende Spitzenleistung gerichtet. Für die Prädiktion des zeitlichen und räumlichen Ablaufs des leistungsintensiven Fahrmanövers werden Fahrdynamikdaten mindestens eines der folgenden ermittelt und ausgewertet: des Ego-Fahrzeugs, eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eines nachfolgenden Fahrzeugs und eines entgegenkommenden Fahrzeugs. Dabei umfassen die Fahrdynamikdaten mindestens eine der folgenden Informationen: Streckenverlauf, Weg, Zeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abstand zu einem vorrausfahrenden und/oder nachfolgenden und/oder entgegenkommenden Fahrzeug, Energieaufwand, Erwärmung des Motors bzw. der Motoren, Antriebskräfte, Leistung, Bewegungswiderstand und Fahrzeug-Wirkungsgrad.
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Im Sinne der vorliegenden Ausführungen umfasst der Begriff Spitzenleistungsprofil das Profil der maximalen Antriebsleistung. Unter der maximalen Antriebsleistung ist die Antriebsleistung zu verstehen, die durch das Antriebssystem für eine kurze Belastungsdauer zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass die Leistung des elektrischen Antriebssystems einbricht.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ermittlung des Spitzenleistungsprofils das Ermitteln der Dauer, die für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, und das Ermitteln des zeitlichen Verlaufs der Antriebsleistung über die prädizierte Dauer.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Ermittlung des Spitzenleistungsprofils das Ermitteln der Dauer, die für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, und das Ermitteln des zeitlichen Verlaufs der maximalen Antriebsleistung über die prädizierte Dauer. Dies bedeutet also, dass der Fokus auf Peak-Leistungen des elektrischen Antriebssystems gerichtet wird. Ein elektrisches Antriebssystem umfasst zumindest einen Energiespeicher, einen Energiesteller (Umrichter) und mindestens ein traktionsstellendes Aggregat. Üblicherweise werden elektrische Antriebssysteme auf ihre Dauerlast ausgelegt. Jedoch wird dabei eine für kurze Zeit mögliche Spitzenlast des elektrischen Antriebssystems außer Acht gelassen. Elektrische Antriebssysteme können mit kurzzeitiger Spitzenlast betrieben werden, die deutlich über der Dauerleistung liegt.
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Aufgrund höherer thermischer und mechanischer Belastung sowie diverser Schädigungsmechanismen darf diese Spitzenlast allerdings nur zeitlich begrenzt anliegen, während die Dauerlast permanent verfügbar ist. Üblicherweise wird also die Betriebsstrategie des elektrischen Antriebssystems so gewählt, dass das verfügbare Antriebsmoment in Abhängigkeit der durch die jeweils verfügbare Spitzen- bzw. Dauerlast gesetzten Zeitgrenzen limitiert wird. Eine Limitierung des verfügbaren Antriebsmoments kann eine Fahrleistungsreduktion während des Durchführens eines leistungsintensiven Überholmanövers zur Folge haben und ist damit hoch sicherheitsrelevant. Durch die vorzeitige Bestimmung des Spitzenleistungsprofils und der verfügbaren Antriebsleistung, insbesondere der verfügbaren maximalen Antriebsleistung, ist es möglich, dem Fahrer bzw. den Insassen des Fahrzeugs auch für ein leistungsintensives Fahrmanöver eine sichere Fahrt zu gewährleisten.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Antriebsleistung bzw. maximale Antriebsleistung zumindest die elektrische Leistung bzw. maximale elektrische Leistung des Energiespeichers und die Leistung bzw. maximale Leistung des Elektromotors. Zusätzlich kann die Antriebsleistung bzw. maximale Antriebsleistung zusätzlich die Leistung bzw. maximale Leistung eines Umrichters des elektrischen Antriebssystems umfassen.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die verfügbare Antriebsleistung des Ego-Fahrzeugs bestimmt. Bevorzugt wird die verfügbare maximale Antriebsleistung, in anderen Worten die Peak-Leistung, des Ego-Fahrzeugs bestimmt. Mit anderen Worten wird eine (Leistungs-)Prognose durchgeführt, die ermittelt welche maximale Antriebsleistung für einen definierten Zeitraum zur Verfügung steht; hierbei kann der definierte Zeitraum gleich der prädizierten Zeitdauer für das leistungsintensive Fahrmanöver sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der maximalen Antriebsleistung durchgeführt, indem mindestens eine der folgenden Aktionen ausgeführt wird:
- - Ermitteln des Ladezustands des Energiespeichers;
- - Ermitteln des thermischen Zustands des Energiespeichers;
- - Ermitteln der Stromverbrauchhistorie über einen bestimmten Zeitraum; und
- - Ermitteln einer Betriebsgrenze des Elektromotors.
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Mit anderen Worten wird eine Prognose der verfügbaren Antriebsleistung bzw. verfügbaren maximalen Antriebsleistung durchgeführt, bei der die verfügbare Leistung bzw. verfügbare maximale Leistung, optional auch die Betriebsgrenze, des elektrischen Antriebssystems, also zumindest des Elektromotors und des Energiespeichers, berücksichtigt werden. Die verfügbare elektrische Leistung des Energiespeichers wird beispielsweise ermittelt, in dem der aktuelle Ladezustand des Energiespeichers, der thermische Zustand der einzelnen Energiespeichermodule, z.B. Zell- und Modultemperaturen, sowie die Historie des Stromverbrauchs über einen definierten Zeitraum betrachtet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung die Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers und die Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung nach vollständiger Ausführung des prädizierten Fahrmanövers.
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Mit anderen Worten wird sowohl eine Prognose der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der maximalen Antriebsleistung für die Dauer, die für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, durchgeführt als auch eine Folgeprognose der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der maximalen Antriebsleistung für den Zeitraum nach vollständiger Ausführung des prädizierten Fahrmanövers. Das heißt also, dass ermittelt wird, welches Leistungsvermögen des elektrischen Antriebssystems noch verfügbar ist, wenn die für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigte Antriebsleistung abgerufen worden ist.
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Für die Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der verfügbaren maximalen Antriebsleistung nach vollständiger Ausführung des prädizierten Fahrmanövers wird die für das prädizierte Fahrmanöver benötigte Antriebsleistung bzw. maximale Antriebsleistung und optional die Historie des Stromverbrauchs über einen vergangenen definierten Zeitraum und/oder der aktuelle Betriebszustand des elektrischen Antriebssystems herangezogen.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dann ermittelt, ob die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht. Dafür wird die durch die Prognose oder durch die Prognose und die Folgeprognose bestimmte verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung mit dem ermittelten zeitlichen Verlauf der Antriebsleistung über die prädizierte Dauer verglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird, falls die Dauer des prädizierten Fahrmanövers und/oder der zeitliche Verlauf der Antriebsleistung über die prädizierte Dauer nicht ermittelt werden kann, ein Ersatzwert für die Dauer des prädizierten Fahrmanövers und/oder die Höhe der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der verfügbaren maximalen Antriebsleistung und/oder für den zeitlichen Verlauf der Antriebsleistung. bzw. der verfügbaren maximalen Antriebsleistung ermittelt.
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Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dann eine der folgenden Aktionen a) und b) durchgeführt:
- a) Anzeigen einer Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers, falls die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht;
- b) falls die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht:
- ■ Ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für ein eingeschränktes Spitzenleistungsprofils, das für eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, ausreicht; und
- ■ Anzeigen einer Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers für den Fall, dass die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht; oder Anzeigen einer Empfehlung zum Nicht-Ausführen des prädizierten Fahrmanövers für den Fall, dass die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht.
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Das Ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für ein eingeschränktes Spitzenleistungsprofils, das für eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, ausreicht, umfasst vorteilhafterweise mehrere Schritte: zunächst wird ein Fahrmanöver ermittelt, das dem prädizierten Fahrmanöver ähnlich ist. Zum Beispiel wird ein Fahrmanöver ermittelt, das zum selben Ziel führt, jedoch auf andere Art und Weise ausgeführt wird. Ist das prädizierte Fahrmanöver beispielsweise ein Überholmanöver, welches bei 120 km/h ausgeführt wird, so wäre eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers ein Überholmanöver, welches bei 100 km/h ausgeführt wird. Nachdem eine Möglichkeit für eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers ermittelt worden ist, wird das Spitzenleistungsprofil für die eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers ermittelt.
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Alternativ umfasst das Ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für ein eingeschränktes Spitzenleistungsprofils, das für eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, ausreicht, das Ermitteln mindestens einer der folgenden Parameter, die von der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der verfügbaren maximalen Antriebsleistung abhängen: Höchstgeschwindigkeit, bis zu der die Antriebsleistung bzw. maximale Antriebsleistung ohne Leistungsabfall verfügbar ist, Höchstdrehzahl, bis zu der die Antriebsleistung bzw. maximale Antriebsleistung ohne Leistungsabfall verfügbar ist und Höchstdrehmoment, bis zu dem die Antriebsleistung bzw. maximale Antriebsleistung ohne Leistungsabfall verfügbar ist. Die oben genannten Parameter können optional mit der Dauer verknüpft werden, für die der jeweilige Parameter ohne Leistungsabfall verfügbar ist.
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Das unter den Aktionen a) und b) beschriebene Anzeigen wird durch eine Anzeigeeinrichtung ausgeführt. Die Anzeigeeinrichtung umfasst eine akustische Anzeige und/oder eine visuelle Anzeige und/oder eine haptische Anzeige.
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Beispielsweise wird die Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers bzw. die Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers durch Aufleuchten oder Blinken einer bestimmten Farbe, zum Beispiel der Farbe Grün bzw. Gelb, zum Ausdruck gebracht.
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Bevorzugt umfasst die Anzeigeeinrichtung eine visuelle Anzeige in Form eines Displays. Das Anzeigen der Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers erfolgt dann beispielsweise über das Anzeigen einer Meldung auf dem Display.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anzeigen einer Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers das Anzeigen eines prognostizierten zeitlichen Verlaufs der Antriebsleistung. Zum Beispiel wird auf Grundlage der Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung bzw. der verfügbaren maximalen Antriebsleistung an einer Geschwindigkeitsanzeige (z.B. Tachometer) angezeigt, ab welcher Geschwindigkeit mit einem Abfall der Antriebsleistung bzw. der maximalen Antriebsleistung gerechnet werden muss, und/oder an einer Anzeige der Drehzahl angezeigt, ab welcher Drehzahl mit einem Abfall der Antriebsleistung bzw. der maximalen Antriebsleistung gerechnet werden muss.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren das Anzeigen der prognostizierten Dauer des prädizierten Fahrmanövers bzw. des eingeschränkten prädizierten Fahrmanövers (eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers). Die Anzeige kann visuell, haptisch und/oder akustisch sein.
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Vorteilhafterweise werden einige Schritte des Verfahrens während der Ausführung des leistungsintensiven Fahrmanövers erneut durchgeführt. Dadurch können einzelne Schritte des Verfahrens im Laufe der Durchführung des leistungsintensiven Fahrmanövers geändert werden. Vorteilhafterweise wird während des leistungsintensiven Fahrmanövers kontinuierlich ein Spitzenleistungsprofil ermittelt, welches für die restliche Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird. Ebenso wird kontinuierlich die (aktuell) verfügbare Antriebsleistung bzw. (aktuelle) verfügbare maximale Antriebsleistung des Ego-Fahrzeugs bestimmt und es wird kontinuierlich ermittelt, ob die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht, während das leistungsintensive Fahrmanöver ausgeführt wird. Nach jeder Bestimmung der verfügbaren Antriebsleistung und der Ermittlung, ob diese ausreicht, wird eine der Aktionen a) und b) durchgeführt. Daher kann es beispielsweise während der Ausführung des leistungsintensiven Fahrmanövers vorkommen, dass eine ursprünglich angezeigte Empfehlung zur Ausführung des prädizierten Fahrmanövers durch eine Empfehlung zum Nicht-Ausführen des prädizierten Fahrmanövers aktualisiert wird. Mit anderen Worten wird eine Abbruchaufforderung des leistungsintensiven Fahrmanövers angezeigt.
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Das oben beschriebene Verfahren zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers kann Teil eines automatisierten Fahrmanövers sein. Unter dem Begriff „automatisiertes Fahren“ bzw. „automatisiertes Fahrmanöver“ kann ein Fahren mit automatisierter Längs- oder Querführung oder ein autonomes Fahren mit automatisierter Längs- und Querführung verstanden werden. Der Begriff „automatisiertes Fahren“ umfasst ein automatisiertes Fahren mit einem beliebigen Automatisierungsgrad, insbesondere ein assistiertes, teilautomatisiertes, hochautomatisiertes, vollautomatisiertes oder fahrerloses Fahren. Beim assistierten Fahren führt der Fahrer dauerhaft die Längs- oder Querführung aus, während das System die jeweils andere Funktion übernimmt. Beim teilautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung, wobei der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren übernimmt das System die Längs- und Querführung, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten Fahren kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Beim fahrerlosen Fahren kann das System während der ganzen Fahrt alle Situationen automatisch bewältigen; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich.
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Ist das oben beschriebene Verfahren zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers Teil eines automatisierten Fahrmanövers, dient das Verfahren hauptsächlich dazu, den Insassen des Ego-Fahrzeugs eine Rückmeldung über die automatisiert ablaufenden Fahrvorgänge zu geben. Das Verfahren kann aber auch dafür genutzt werden, dem Fahrer des Ego-Fahrzeugs die Möglichkeit zu geben, die Auswahl eines bestimmten leistungsintensiven Fahrmanövers zu steuern bzw. aufgrund der Informationen, die ihm angezeigt werden, in die Durchführung des leistungsintensiven Fahrmanövers aktiv einzugreifen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Assistenzsystem für ein leistungsintensives Fahrmanöver eines durch einen von einem Energiespeicher gespeisten Elektromotor angetriebenen Ego-Fahrzeugs, welches aufweist:
- - eine Erfassungseinheit zum Prädizieren eines leistungsintensiven Fahrmanövers des Ego-Fahrzeugs;
- - eine mit der Erfassungseinheit und dem Energiespeicher gekoppelte Steuereinheit; und
- - eine mit der Steuereinheit gekoppelte Anzeigeeinrichtung;
wobei die Steuereinheit ausgebildet ist:
- ■ ein Spitzenleistungsprofil, das für die vollständige Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, zu ermitteln;
- ■ die verfügbare Antriebsleistung des Ego-Fahrzeugs zu bestimmen;
- ■ zu ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht; und
- ■ falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht, zu ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung für ein eingeschränktes Spitzenleistungsprofils, das für eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Fahrmanövers benötigt wird, ausreicht;
und wobei die Anzeigeeinrichtung ausgebildet ist, eine der folgenden Aktionen a) und b) durchzuführen:
- a) Anzeigen einer Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers, falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht;
- b) falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht: Anzeigen einer Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers für den Fall, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht; oder Anzeigen einer Empfehlung zum Nicht-Ausführen des prädizierten Fahrmanövers für den Fall, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht.
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Die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Assistenzvorrichtung nach dem zweiten Aspekt der Erfindung; vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Für die Beurteilung der Sicherheit eines geplanten leistungsintensiven Fahrmanövers stellt das beschriebene Verfahren zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers bzw. das Assistenzsystem für ein leistungsintensives Fahrmanöver dem Fahrer eine geeignete Schnittstelle dar, um sich zu vergewissern, dass für das leistungsintensive Fahrmanöver keine Einschränkung des Antriebsleistungsniveaus zu erwarten ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
- 1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers.
- 2 zeigt schematisch ein Assistenzsystem für ein leistungsintensives Fahrmanöver.
- 3 zeigt beispielhaft eine Anzeige einer Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers.
- 4 zeigt beispielhaft eine Anzeige einer Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers.
- 5 zeigt beispielhaft eine Anzeige einer Empfehlung zum Nicht-Ausführen des prädizierten Fahrmanövers.
- 6 zeigt beispielhaft eine Anzeige einer Empfehlung zum eingeschränkten Ausführen des prädizierten Fahrmanövers.
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1 zeigt den Verlauf eines erfindunsgemäßen Verfahrens zur Assistenz eines leistungsintensiven Fahrmanövers am Beispiel eines Überholvorgangs eines durch einen von einem Energiespeicher gespeisten Elektromotor angetriebenen Ego-Fahrzeugs.
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Im ersten Schritt, der mit P bezeichnet ist, wird ein Überholvorgang des Ego-Fahrzeugs 1, beispielsweise durch Verringern des Abstands zum vorrausfahrenden Fahrzeug und gleichzeitige Beschleunigung des Ego-Fahrzeugs, prädiziert. Im zweiten Schritt, der mit S bezeichnet ist, wird ein Spitzenleistungsprofil, das für die vollständige Ausführung des prädizierten Überholvorgangs benötigt wird, ermittelt. Hierfür wird beispielsweise der zeitliche Verlauf der für den Überholvorgang benötigten maximalen Antriebsleistung ermittelt. Im dritten Schritt, der mit A bezeichnet ist, wird dann die verfügbare Antriebsleistung des Ego-Fahrzeugs bestimmt. Die Antriebsleistung setzt sich in diesem Fall zumindest aus der Leistung des Elektromotors und der Leistung des Energiespeichers zusammen. Im vierten Schritt, der mit E bezeichnet ist, wird ermittelt, ob die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht. Je nachdem, ob die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht oder nicht, wird eine der folgenden Aktionen ausgeführt: Aktion a), falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht Aktion b), falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht. Aktion a) ist in 1 mit AE bezeichnet und steht für das Anzeigen eines Symbols in der Displayanzeige des Ego-Fahrzeugs, wobei das Symbol auf eine Empfehlung zur Ausführung des Überholvorgangs hinweist. Aktion b) ist in 1 mit EE bezeichnet und steht für das Ermitteln, ob die verfügbare Antriebsleistung für ein eingeschränktes Spitzenleistungsprofil, das für einen Überholvorgang mit reduzierter Beschleunigung und reduzierter Höchstgeschwindigkeit benötigt wird, ausreicht. Je nachdem, wie das Ergebnis des Ermittlungsvorgangs ist, werden verschiedene Symbole in der Displayanzeige des Ego-Fahrzeugs angezeigt. Wird ermittelt, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht, wird ein Symbol angezeigt, das auf die Empfehlung zur Ausführung des Überholvorgangs mit reduzierter Beschleunigung und reduzierter Höchstgeschwindigkeit hinweist; dieser Vorgang ist in Figur 1mit AEE bezeichnet. Wird ermittelt, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht, wird ein Symbol angezeigt, dass auf die Empfehlung zur Nicht-Ausführung des Überholvorgangs, weder des ursprünglich prädizierten Überholvorgangs noch des danach ermittelten Überholvorgangs mit reduzierter Beschleunigung und reduzierter Höchstgeschwindigkeit, hinweist; dieser Vorgang ist in 1 mit AEE bezeichnet.
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In 2 ist schematisch ein Assistenzsystem für ein leistungsintensives Fahrmanöver gezeigt, welches am Beispiel eines Überhol-Vorgangs erläutert wird. 2 zeigt das Assistenzsystem 10 als Teil eines Ego-Fahrzeugs 1, wobei das Ego-Fahrzeug nicht Bestandteil des Assistenzsystems ist. Das Ego-Fahrzeug 1 weist einen Energiespeicher 2 und einen von diesem gespeisten Elektromotor (nicht abgebildet) auf. Der Elektromotor treibt das Ego-Fahrzeug 1 an.
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Das Assistenzsystem 10 weist eine Erfassungseinheit 3 zum Prädizieren eines Überhol-Vorgangs des Ego-Fahrzeugs 1 auf. Die Erfassungseinheit 3 ist dazu ausgebildet, Umfelddaten, Pedalparameter und Lenkparamter des Ego-Fahrzeugs 1 zu erfassen, auszuwerten und bereitzustellen. Wird durch die Erfassungseinheit 3 beispielsweise erfasst, dass das Gaspedal des Ego-Fahrzeugs 1 innerhalb einer vorbestimmten Zeit zügig durchgetreten, d.h. wird der komplette Pedalweg in sehr kurzer Zeit ausgenutzt, und wird gleichzeitig über die Umfelddaten erkannt, dass der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug verringert wird so prädiziert die Erfassungseinheit 3 einen Überhol-Vorgang.
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Das Assistenzsystem 10 weist weiterhin eine mit der Erfassungseinheit 3 und dem Energiespeicher 2 gekoppelte Steuereinheit 4 auf. Wird durch die Erfassungseinheit 3 ein Überhol-Vorgang prädiziert, wird eine entsprechende Information an die Steuereinheit 4 weitergeleitet. Die Steuereinheit 4 ermittelt daraufhin ein Spitzenleistungsprofil, das für die vollständige Ausführung des Überhol-Vorgangs benötigt wird. Dafür wird zunächst unter Zuhilfenahme der erfassten Umfelddaten eine Trajektorienplanung für den Überhol-Vorgang durchgeführt, um daraus die Dauer für die vollständige Ausführung des Überhol-Vorgangs zu ermitteln. Daraufhin wird ermittelt, zu welchem Zeitpunkt und für welche Dauer während des Überhol-Vorgangs die maximale Antriebsleistung benötigt wird, um den prädizierten Überhol-Vorgang auszuführen. Mit anderen Worten wird berechnet, wann und für wie lange das elektrische Antriebssystem während des Überhol-Vorgangs unter Spitzenlast bzw. unter Dauerlast betrieben werden muss, um den Überhol-Vorgang vollständig auszufüllen.
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Außerdem bestimmt die Steuereinheit 4 die verfügbare Antriebsleistung des Ego-Fahrzeugs 1 und ermittelt, ob die verfügbare Antriebsleistung für das vorher bestimmte Spitzenleistungsprofil ausreicht. Mit anderen Worten überprüft die Steuereinheit 4, ob die zur Verfügung stehende Antriebsleistung ausreicht, um das elektrische Antriebssystem unter Spitzenlast bzw. Dauerlast für die jeweiligen bestimmten Zeiträume zu betreiben.
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Ferner weist das Assistenzsystem 10 ein Instrumentendisplay 5 auf, welches dazu ausgebildet ist, verschiedenste Informationen, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Drehzahl, Benzinstand, Getriebegang, Motoröltemperatur, Speed Limit Info, Navigationshinweise, Kommunikationsdaten und/oder der aktuelle Kraftstoffverbrauch, anzuzeigen. Dabei kann die Anzeige visuell, akustisch und/oder haptisch erfolgen.
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Wird festgestellt, dass die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil ausreicht, übermittelt die Steuereinheit 4 diese Information an das Instrumentendisplay 5.
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Falls die verfügbare Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht, ermittelt die Steuereinheit 4, ob die zur Verfügung stehende Antriebsleistung für einen Überhol-Vorgang mit eingeschränkter Leistung, d.h. beispielsweise mit verminderter Höchstgeschwindigkeit und/oder mit verminderter Höchstdrehzahl und/oder mit verminderter Höchstbeschleunigung, ausreicht. Mit anderen Worten führt die Steuereinheit 4 eine neue Trajektorienplanung, eventuell unter Einbeziehung der zu diesem Zeitpunkt aktuellen Umfelddaten und/oder Pedalparameter und/oder Lenkparameter, aus und bestimmt für diese aktualisierte Trajektorienplanung ein Spitzenleistungsprofil.
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Wird festgestellt, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil für den Überhol-Vorgang mit eingeschränkter Leistung ausreicht, übermittelt die Steuereinheit 4 diese Information an das Instrumentendisplay 5.
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Wird festgestellt, dass die verfügbare Antriebsleistung auch nicht für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht, übermittelt die Steuereinheit 4 diese Information an das Instrumentendisplay 5.
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3-5 zeigen beispielhaft Anzeigen einer Empfehlung zum (eingeschränkten) Ausführen bzw. zum Nicht-Ausführen des prädizierten Fahrmanövers, die durch die Übermittlung der jeweiligen Informationen an das Instrumentendisplay 5 veranlasst werden.
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3 zeigt einen Tachometer 51, der Teil des Instrumentendisplays 5 ist. Entlang der kreisförmig dargestellten Geschwindigkeitsanzeige verläuft ein Leuchtstreifen 511 in Form eines Kreises. Vorteilhafterweise leuchtet der Leuchtstreifen 511 in Grün. Wird also der als Kreis dargestellte Leuchtstreifen 511 auf dem Tachometer 51 angezeigt, wird dadurch eine Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Fahrmanövers kenntlich gemacht. Mit anderen Worten wird die Information, dass der geplante Überhol-Vorgang ohne Einschränkungen ausgeführt werden kann bzw. dass die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für das Spitzenleistungsprofil für den prädizierten Überhol-Vorgang ausreicht, visuell dargestellt. Beispielsweise kann die Anzeige des Leuchtstreifens 511 gemäß 3 visuell verdeutlichen, dass der geplante Überhol-Vorgang ohne Einschränkungen, das heißt also bei der zu diesem Zeitpunkt aktuellen Geschwindigkeit, ausgeführt werden kann.
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4 zeigt die visuelle Darstellung der Information, dass der geplante Überhol-Vorgang nur eingeschränkt ausgeführt werden kann bzw. dass die verfügbare Antriebsleistung nur für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht. Um dies kenntlich zu machen, verläuft im Tachometer 51 entlang der kreisförmig dargestellten Geschwindigkeitsanzeige ein Leuchtstreifen 511, der vorteilhafterweise in Grün leuchtet. Innerhalb des grün markierten Geschwindigkeitsbereichs (Leuchtstreifen 511; Bereich von 80-130 km/h) reicht die verfügbare Antriebsleistung bzw. verfügbare maximale Antriebsleistung für einen eingeschränkten Überhol-Vorgang aus. Für eine Geschwindigkeit, die höher als der grün markierte Geschwindigkeitsbereich (Leuchtstreifen 511) ist, würde nur eine verminderte Antriebsleistung zur Verfügung stehen, die sich beispielsweise in einem verminderten Beschleunigungsvermögen bzw. einer geringeren Höchstgeschwindigkeit widerspiegelt. Der Fahrer wird durch die Anzeige der verschiedenen Bereiche darüber informiert, in welchem Bereich der Überholvorgang empfohlen wird und welchem Bereich von dem Überholvorgang abgeraten wird. Der Fahrer ist also in der Lage, auch außerhalb des grün markierten Geschwindigkeitsbereichs weiter zu beschleunigen, jedoch wird durch die Anzeige des grünen Bereichs verdeutlicht, dass außerhalb dieses Bereichs mit einer Leistungseinschränkung zu rechnen ist.
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5 zeigt die visuelle Darstellung der Information, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil nicht ausreicht und deshalb weder eine Empfehlung zum Ausführen des prädizierten Überhol-Vorgangs noch des eingeschränkten Überhol-Vorgangs ausgegeben werden kann. Durch den kreisrunden Leuchtstreifen 512, der vorteilhafterweise in Rot leuchtet, wird signalisiert, dass es keinen Geschwindigkeitsbereich gibt, in dem der Überhol-Vorgang sicher und in einer angemessenen Zeit durchgeführt werden kann.
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6 zeigt eine alternative visuelle Darstellung der Information, dass die verfügbare Antriebsleistung für das eingeschränkte Spitzenleistungsprofil ausreicht. Dafür ist ein Anzeigenelement 52 im Instrumentendisplay 5 integriert. Das Anzeigenelement 52 weist eine Pedalparameter-Anzeige 521, eine Überholdauer-Anzeige 522 und eine Gültigkeit-Anzeige 524 auf. Die Pedalparameter-Anzeige 521 umfasst eine Pedalwegbereich-Anzeige 525, die einen Bereich des Pedalwegs anzeigt, in dem eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Überhol-Vorgangs möglich ist, und einen Pedalweg-Anzeiger 526, der den aktuellen Pedalweg anzeigt. Dies bedeutet also, dass die Pedalparameter-Anzeige 521 Auskunft darüber gibt, ob stärker bzw. schwächer beschleunigt werden kann bzw. muss, um den prädizierten Überhol-Vorgang eingeschränkt auszuführen. Ferner informiert die Pedalparameter-Anzeige 521 darüber, ob der aktuelle Pedalweg, d.h. also die aktuelle Beschleunigung, sich in einem Bereich befindet, in dem eine eingeschränkte Ausführung des prädizierten Überhol-Vorgangs möglich ist. Die Überholdauer-Anzeige 522 stellt die voraussichtliche Dauer des Überhol-Vorgangs da, die aufgrund des prädizierten Fahrmanövers prognostiziert wird. Dafür weist die Überholdauer-Anzeige 522 einen Zeitbalken 523 auf, der die prognostizierte noch verbleibende Dauer des Überhol-Vorgangs angibt. Die Gültigkeit-Anzeige 524 gibt die Zeitdauer an, für die die Empfehlung zur eingeschränkten Ausführung des Überhol-Vorgangs gültig bleibt. Vorteilhafterweise wird dies durch einen kleiner werdenden Zeitbalken, wie in 6 dargestellt, visualisiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014211530 A1 [0002]
- DE 102013217434 A1 [0002]
- DE 4005444 A1 [0002]
- DE 102010041544 A1 [0002]
