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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Start-Stopp-Systemen in Kraftfahrzeugen einer mit einer Backendeinrichtung kommunizierenden Fahrzeugflotte, wobei jedes Start-Stopp-System zum Deaktivieren und Aktivieren eines Antriebsmotors des jeweiligen Kraftfahrzeugs im Stillstand in Abhängigkeit von die aktuelle Verkehrssituation, in der sich das Kraftfahrzeug befindet, beschreibenden Verkehrssituationsdaten ausgebildet ist. Daneben betrifft die Erfindung ein Kommunikationssystem.
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Start-Stopp-Systeme für Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik bereits vorgeschlagen worden. Sie dienen zum optimierten und emissionsgünstigen Deaktivieren und Aktivieren des Antriebsmotors, insbesondere Verbrennungsmotors, für den Fahrzeugantrieb. Dabei ist insbesondere vorgesehen, den Antriebsmotor wenigstens bei Fahrzeugstillstand vor einer Ampel und/oder vor einem Bahnübergang zu deaktivieren, wobei Motorstoppsignale und Motorstartsignale nicht nur in Abhängigkeit von die aktuelle Verkehrssituation beschreibenden Umfelddaten und Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden, sondern auch von Fahrereingaben und/oder sonstigen Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs, beispielsweise die Temperatur des Antriebsmotors beschreibenden Betriebsparametern, erzeugt werden. Zur Erfassung von Umfelddaten in Kraftfahrzeugen sind bereits eine Vielzahl von Sensoren bekannt, wobei nur beispielsweise auf Radarsensoren, Lidarsensoren, Laserscanner, Ultraschallsensoren und Kameras verwiesen sei.
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DE 10 2009 050 520 A1 betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen Abschalt- und Anschaltvorgangs einer Antriebseinheit in einem Kraftfahrzeug. Dort soll bei Erfolgen einer systemseitigen Einschaltaufforderung der automatische Anschaltvorgang bei Vorliegen einer Verzögerungsbedingung zumindest zeitweise unterdrückt werden. Hinsichtlich einer fahrerseitigen Einschaltaufforderung und/oder eines automatischen Starts aufgrund eines Fahrerassistenzsystems bei abgeschalteter Antriebseinheit kann eine Prädiktion auch in Abhängigkeit von fahrzeugexternen Informationen, insbesondere von Daten anderer Verkehrsteilnehmer oder über andere Verkehrsteilnehmer und/oder Umgebungsdaten und/oder Verkehrstechnikdaten, ermittelt werden. Es können Daten von Ampelanlagen erfasst werden und dergleichen. Die Daten können über ein Verkehrstechnik-Kommunikationssystem und/oder ein Car-to-Car-Kommunikationssystem ermittelt und zur Verfügung gestellt werden. Auch auf das Vornehmen eines automatischen Abschaltvorgangs können derartige Daten Einfluss nehmen.
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DE 10 2009 028 539 A1 betrifft eine Start-Stopp-Steuerung eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben derselben. Dort soll eine Information aus einer externen Signalquelle von einer Erfassungseinrichtung ermittelt und die Information von einer Auswerteeinrichtung für die Start-Stopp-Betriebsstrategie ausgewertet werden. Die Information der externen Signalquelle kann eine Rotphase einer Ampel betreffen.
DE 10 2014 222 360 A1 betrifft ein Verfahren zur Ausgabe einer Fahrempfehlung in einem Fortbewegungsmittel. Dabei werden Daten eines Ampelservers ausgelesen, welche Aufschluss auf aktuelle Betriebszustände der Lichtsignalanlagen-Steuerung zulassen. Um beispielsweise Verzögerungen bei der Datenübertragung oder eine Nichtverfügbarkeits-Periode der Daten des Ampelservers zu überbrücken, wird eine Historie der Daten des Ampelservers ausgelesen. Ein MotorStart-/Stopp-System des Fortbewegungsmittels kann auf Basis einer prognostizierten Restdauer eines Ampelstopps entscheiden, ob das Abschalten einer Verbrennungsmaschine energetische oder emissionstechnische Vorteile mit sich bringt oder nicht.
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Bekannte Varianten zur Steuerung von Start-Stopp-Systemen für Antriebsmotoren, insbesondere Verbrennungsmotoren, in Kraftfahrzeugen weisen jedoch einige Nachteile auf. So kann der Motorstopp im Fahrbetrieb, vor allem im städtischen Stop-and-Go-Verkehr, häufig an ungewollter Stelle erfolgen. An einer Ampelanlage erfolgt der Motorstart im Moment der Fahrereingabe zur Aufnahme der Folgefahrt bzw. nach Ampelsignalwechsel aus erster Reihe. Durch die systemimmanente Verzögerung von bis zu mehreren Sekunden von erster fahrzeugaktivierender Fahrereingabe bis hin zur Fahrtaufnahme entstehen im Verkehrsfluss signifikante Leerräume und eine entsprechende Abnahme des maximal möglichen Verkehrsflusses. Es kann also gesagt werden, dass die passiven, auf die Fahrereingabe fokussierten Fahrzeugstart- und -Stoppfunktionen zu einer sehr geringen Akzeptanz und einer sehr häufigen Deaktivierung des Start-Stopp-Systems führen. Dies ist im Hinblick auf die gewünschte Emissionsreduzierung ein unerwünschter Zustand.
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Doch auch Start-Stopp-Systeme, welche die im Kraftfahrzeug verbaute Umweltwahrnehmung sowie gegebenenfalls von extern empfangene Signale zum Umfeld des Kraftfahrzeugs nutzen und gegebenenfalls fusionieren, weisen Nachteile auf. Zwar ist es über die Abschätzung wahrscheinlicher Bewegungsmuster und mittels geeigneter Heuristik möglich, beispielsweise vermutliche Starts vorausfahrender Verkehrsteilnehmer zu ermitteln, dies ist jedoch niemals mit absoluter Sicherheit möglich, so dass ein fehlerhaftes Aktivieren des Antriebsmotors genauso erfolgen kann wie ein zu spätes Aktivieren des Antriebsmotors, was sich negativ auf den Verkehrsfluss auswirken kann. Zudem lässt es sich teilweise nur schwer abschätzen, wie lange eine vorausliegende bzw. gerade begonnene Stillstandsphase andauern wird, so dass es auch vorkommen kann, dass der Antriebsmotor in einer Stillstandsphase deaktiviert wird, in der dies nicht lohnenswert erscheint und dabei Verzögerungen auslöst, die unerwünscht sind, beispielsweise beim schnellen Durchfahren einer T-Kreuzung und dergleichen. Es besteht also weiterer Verbesserungsbedarf in der Steuerung solcher Start-Stopp-Systeme.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine im Hinblick auf die Fahrererwartung und den Verkehrsfluss verbesserte Steuerung von Start-Stopp-Systemen in Kraftfahrzeugen zu ermöglichen und somit eine höhere Fahrerakzeptanz zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch die Backendeinrichtung Kommunikationsdaten von Kraftfahrzeugen wenigstens der Fahrzeugflotte, die deren Umgebung und/oder Verkehrsverhalten beschreiben, zur Ermittlung von Verkehrssituationsdaten ausgewertet werden, wobei die Backendeinrichtung ein Motorstoppsignal und/oder ein Motorstartsignal für ein zu steuerndes Kraftfahrzeug bestimmt und an das zu steuernde Kraftfahrzeug zur Umsetzung durch einen kraftfahrzeugseitigen Anteil des Start-Stopp-Systems übersendet.
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Erfindungsgemäß wird mithin vorgeschlagen, einen die Steuerung selbst betreffenden Anteil des Start-Stopp-Systems mehrerer Kraftfahrzeuge auf einer Backendeinrichtung, welche beispielsweise eine Cloud und/oder Teil einer Cloud sein kann, vorzusehen, die wenigstens teilweise drahtlos mit den Kraftfahrzeugen einer Fahrzeugflotte kommuniziert, auf der mithin Kommunikationsdaten vieler Kraftfahrzeuge zusammengefasst und ausgewertet werden können, um eine möglichst breite Entscheidungsgrundlage für Motorstartsignale und Motorstoppsignale für den Antriebsmotor einzelner zu steuernder Kraftfahrzeuge zu schaffen. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich hierbei insbesondere um einen Verbrennungsmotor. Die zentrale Auswertung und Bereitstellung von Kommunikationsdaten einer Fahrzeugflotte (und gegebenenfalls weiterer Kraftfahrzeuge) ist als Konzept im Stand der Technik bereits bekannt, wobei die ausgewerteten Kommunikationsdaten auch als „Schwarmdaten“ bezeichnet werden können. Unter anderem diese Schwarmdaten werden nun genutzt, um eine fahrzeugübergeordnete Steuerung des Start-Stopp-Verhaltens des Antriebsmotors zu steuernder Kraftfahrzeuge zu erlauben. Die Backendeinrichtung, insbesondere die Cloud, ist mithin nicht nur als Schwarmdatensammeleinrichtung und Kommunikationsschnittstelle zwischen Kraftfahrzeugen zu verstehen, sondern sie übernimmt einen Steuerungsanteil, wobei die verbesserten Möglichkeiten der Backendeinrichtung, insbesondere die erhöhte Rechenleistung, hier vorteilhaft ausgenutzt werden kann. Denn durch die seitens der Backendeinrichtung ausgewerteten Kommunikationsdaten (und gegebenenfalls weitere dort vorliegende Informationen) wird der Backendeinrichtung ermöglicht, eine Art „globale Sicht“ auf die aktuelle Verkehrssituation eines zu steuernden Kraftfahrzeugs zu erhalten, um hieraus für einzelne zu steuernde Kraftfahrzeuge eine Handlungsempfehlung abzuleiten.
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Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, in dem im Kraftfahrzeug selber aus der Sicht des Kraftfahrzeugs versucht wird, eine Umfeldbeschreibung bzw. allgemein eine Beschreibung der aktuellen Verkehrssituation zu erzielen und eine Eigenbewegungsoptimierung durchzuführen, bei der dann nicht nur eine deutlich geringere Informationsdichte vorliegt, sondern auch eine tatsächlich koordinierte Steuerung, beispielsweise im Fall einer Fahrzeugkolonne, nicht oder nur unter erschwerten Umständen ermöglicht wird. Die durch die Backendeinrichtung gegebene Infrastruktur wird mithin erfindungsgemäß vom einfachen Datentransportmittel bzw. Datensammelmittel zur zentralen und globalen Verkehrsflusszentrale erweitert, die einen aktiven Anteil an der Steuerung einzelner zu steuernder Kraftfahrzeuge einnimmt.
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Hierdurch ergeben sich neben den bereits genannten Vorteilen eine Vielzahl positiver Effekte. Zum einen wird durch Nutzung des globalen Bildes hoher Informationsdichte zur Steuerung eine Erhöhung des Verkehrsflusses erlaubt. Dies ermöglicht eine bessere Adaption an das Fahrerwunschverhalten und somit eine bessere Akzeptanz durch den Fahrer, so dass emissionsreduzierende Fahrbetriebsstrategien häufiger eingesetzt werden können. Diese werden nicht mehr als Behinderung im eigenen Vorankommen wahrgenommen. Dies wiederum ermöglicht eine verbesserte Entlastung des Fahrers bei hohem Verkehrsaufkommen und/oder in unbekannten Fahrumgebungen. Somit ist eine Komfortsteigerung für den Kunden in vielerlei Hinsicht gegeben und auch eine Stressreduzierung für den Fahrer bei komplexen Verkehrssituationen, die eine schnelle Reaktion benötigen, da hierbei gegebenenfalls ein unnötiges Deaktivieren des Motors verhindert werden kann.
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Die Verwendung einer Backendeinrichtung hoher Rechenleistung, beispielsweise einer Cloud, ermöglicht es zudem, Prozesse der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens, die bislang bereits für die Aufbereitung bzw. Auswertung von Schwarmdaten vorgeschlagen wurden, auch im Hinblick auf die konkrete Steuerung von Start-Stopp-Systemen einzusetzen, so dass beispielsweise die aktuelle Verkehrssituation eines zu steuernden Kraftfahrzeugs beschreibende Verkehrssituationsdaten seitens der Backendeinrichtung nach bekannten Mustern in den durch die Schwarmdaten gebildeten Verkehrssituationsdaten durchsucht werden können, um Motorstartsignale/Motorstoppsignale zu erzeugen und/oder zu unterdrücken, mithin eine Handlungsempfehlung aus einer globalen Sicht abzuleiten.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der Verkehrssituationsdaten für eine von mehreren Verkehrssituationsklassen ermittelt und gespeichert werden, wobei sie bei einem in einer Verkehrssituation der Verkehrssituationsklasse befindlichen Kraftfahrzeug zu dessen Steuerung herangezogen werden. Es ist mithin denkbar, das aus den gesammelten, ausgewerteten Kommunikationsdaten und/oder gegebenenfalls zusätzlich anderen Quellen gesammelte Wissen, insbesondere also die Schwarmdaten, nach Verkehrssituationsklassen sortiert vorzuhalten, so dass dann, wenn eine aktuelle Verkehrssituation eines zu steuernden Kraftfahrzeugs einer Verkehrssituationsklasse zugeordnet werden kann, die entsprechend gespeicherten Verkehrssituationsdaten der Backendeinrichtung herangezogen werden können und zur Steuerung des Start-Stopp-Systems des zu steuernden Kraftfahrzeugs verwendet werden können. Nachdem seitens der Backendeinrichtung, insbesondere bei einer Ausbildung als eine Cloud, ein hinreichender Speicherplatz bereitsteht, lassen sich Verkehrssituationsklassen äußerst fein auflösen.
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So sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass die Verkehrssituationsklassen bestimmte, durch ihre Position definierte Kreuzungen und/oder Streckenabschnitte umfassen. Das bedeutet, Verkehrssituationsdaten, insbesondere als Schwarmdaten, können gezielt für bestimmte, beispielsweise in einer digitalen Karte verzeichnete Stellen, an denen ein Stillstand vorkommen kann, gesammelt, gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen werden, um konkrete Steuerungsmaßnahmen zu ermitteln. Streckenabschnitte können hierbei beispielsweise solche umfassen, auf denen es häufig zu Stauungen und/oder sonstigen Verkehrsbehinderungen kommt. Es ist jedoch auch denkbar, um insbesondere eine Reduzierung des zu speichernden Datenvolumens zu erlauben, dass die Verkehrssituationsklassen Kreuzungen einer bestimmten, durch Kreuzungsparameter beschriebenen Kreuzungsklasse und/oder Streckenabschnitte einer bestimmten, durch Streckenabschnittsparameter beschriebenen Streckenabschnittsklasse umfassen. Ähnliche Kreuzungen und/oder ähnliche Streckenabschnitte können mithin zu gemeinsamen Verkehrssituationsklassen zusammengefasst werden, wenn dort ein ähnliches Start-Stopp-Verhalten, mithin Stillstandsverhalten, zu erwarten ist. Kreuzungsparameter und Streckenabschnittsparameter können sich dabei insbesondere auf den vorherrschenden Verkehr und/oder die Geometrie der Kreuzung bzw. Streckenabschnitts beziehen.
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In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verkehrssituationsdaten typische Standzeiten an Kreuzungseinmündungen und/oder während Stauphasen umfassen, welche statistisch und/oder mittels Algorithmen des maschinellen Lernens aus die Standzeiten beschreibenden Kommunikationsdaten für die Verkehrssituationsklasse abgeleitet werden. Mithin kann, insbesondere aus das Verkehrsverhalten anderer Kraftfahrzeug beschreibenden Kommunikationsdaten, statistisch abgeleitet werden, wie lange Kraftfahrzeuge an einer Kreuzung bzw. bei einem Stau in einem Streckenabschnitt üblicherweise stillstehen, um hieraus auf die Notwendigkeit einer Motordeaktivierung bzw. eine voraussichtliche Reaktivierung bei einem aktuell zu steuernden Kraftfahrzeug zu schließen. Beispielsweise kann die durchschnittliche Standphase bis zur Weiterfahrt an einer Kreuzung abgeschätzt werden und einer Notwendigkeitsprüfung des Motorstillstands zugeführt werden. Beispielsweise an einer T-Kreuzung kann dies zu deutlich schnelleren Abbiegemanövern führen, bei denen die fahrerseitig als kritisch empfundene Reaktionszeit von der Fahrereingabe oder einem automatischen Wiederstarten des Antriebsmotors bis zum Losfahren wegfällt. Es werden mithin letztlich historische Ergebnisse und Verkehrsbeobachtungen herangezogen und zur Klassifizierung in Verkehrssituationsklassen beispielsweise mit einer digitalen Straßenkarte fusioniert, um hieraus zu folgern, mit welcher Betriebsstrategie der Fahrer eines zu steuernden Kraftfahrzeugs an einer konkreten Kreuzung im Schnitt am besten beraten ist.
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In diesem Kontext wird es besonders bevorzugt, wenn die Standzeiten zeitbezogen, insbesondere bezogen auf Tageszeiten und/oder Wochentage, ermittelt werden. Denn es hat sich häufig gezeigt, dass in Stoßzeiten, das bedeutet, wenn viel Verkehr vorliegt, mit längeren Wartezeiten an Kreuzungen und/oder in Stausituationen zu rechnen ist, so dass ein Deaktivieren des Antriebsmotors eher sinnvoll sein kann als in Zeiten geringen Betriebs. Derartige Stoßzeiten fallen an manchen Tagen, beispielsweise Feiertagen und/oder Sonntagen, auch völlig weg bzw. liegen nun zu anderen Zeiträumen. Dies kann bei der Auswertung von Kommunikationsdaten hinsichtlich von Standzeiten entsprechend berücksichtigt werden, insbesondere auch im Rahmen von Techniken des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz, die solche zeitlichen Muster besonders einfach erkennbar machen. Beispielsweise kann entschieden werden, zu einer bestimmten Tageszeit an einer eher gefährlichen T-Kreuzung den Antriebsmotor nicht zu deaktivieren, nachdem so ein spontaneres, schnelleres Anfahren ermöglicht wird.
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In einer konkreten Ausgestaltung kann ein Motorstoppsignal beispielsweise bei Überschreitung eines insbesondere wenigstens teilweise fahrerseitig vorgebbaren Schwellwerts für die Standzeit ermittelt werden. Neben einer Abhängigkeit von einer Benutzervorgabe können selbstverständlich auch weitere Größen herangezogen werden und in entsprechenden Deaktivierungskriterien bzw. auch Aktivierungskriterien im Allgemeinen berücksichtigt werden, beispielsweise Betriebsparameter, die die Temperatur des Antriebsmotors beschreiben, um festzustellen, ob der Antriebsmotor bereits warmgelaufen ist, und dergleichen.
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In einer allgemeinen, vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil der Verkehrssituationsdaten das Verhalten weiterer Kraftfahrzeuge in einer von wenigstens einem zu steuernden Kraftfahrzeug aktuell befahrenen Kolonne beschreibt. Insbesondere dann, wenn Kommunikationsdaten liefernde Kraftfahrzeuge Teil der Kolonne sind, existiert seitens der Backendeinrichtung ein verbesserter Überblick über eine Kolonne, in der ein zu steuerndes Kraftfahrzeug unterwegs ist, so dass das Betriebsverhalten des Start-Stopp-Systems eines zu steuernden Kraftfahrzeugs deutlich besser an das Verkehrsverhalten der Kolonne angepasst werden kann, mithin insbesondere abgeschätzt werden kann, ob ein Ausschalten des Antriebsmotors lohnt, mithin ein Motorstoppsignal gegeben werden sollte, und/oder ein Motorstartsignal vorausschauend auf ein sich durch die Kolonne fortsetzendes Anfahren auszugeben ist. Es können also auf das Kolonnenverhalten abgestimmte Motorstartsignale und Motorstoppsignale ermittelt werden. Beispielsweise kann ein Motorstartzeitpunkt durch eine sich ergebende vorausschauende Verkehrsinformation optimiert werden. In einer anderen Ausprägung kann ein Motorstopp auch verhindert werden, wenn der direkt oder indirekt vorausfahrende Verkehr nicht zum Stillstand kommt oder die Verkehrssituationsdaten anzeigen, dass die eigene Weiterfahrt in Kürze sehr wahrscheinlich ist, beispielsweise, wenn bekannt ist, dass ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug von der Straße in eine Einfahrt einbiegt.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung in diesem Kontext ist jedoch vorgesehen, dass die Backendeinrichtung durch aufeinander abgestimmte Motorstartsignale und Motorstoppsignale für mehrere zu steuernde Kraftfahrzeuge der Kolonne das Verkehrsverhalten der Kolonne hinsichtlich des Verkehrsflusses und/oder möglichst geringer Emissionen optimiert. In diesem Fall erfolgt also seitens der Backendeinrichtung keine Optimierung lediglich im Hinblick auf ein zu steuerndes Kraftfahrzeug hin, sondern bei mehreren zu steuernden Kraftfahrzeugen innerhalb der Kolonne erfolgt eine kolonnenweite Optimierung, mithin eine gegenseitig abgestimmte Erzeugung von Motorstartsignalen und Motorstoppsignalen, um einen optimalen Verkehrsfluss innerhalb der Kolonne mit einer möglichst weitgehenden Reduzierung von Schadstoffemissionen bei Verbrennungsmotoren als Antriebsmotor zu erreichen, dies alles vorzugsweise verbunden mit einem optimalen Komfort und der Vermeidung von Leerräumen zwischen Kraftfahrzeugen der Kolonne. Mit anderen Worten wirkt die Backendeinrichtung in diesem Fall tatsächlich als eine Koordinationszentrale, nachdem mehrere Kraftfahrzeuge der Fahrzeugflotte innerhalb der Kolonne enthalten sind und somit das Kolonnenverhalten insgesamt bezüglich der jeweiligen Start-Stopp-Systeme gesteuert und koordiniert werden kann, wobei an dieser Stelle darauf hingewiesen sei, dass selbstverständlich auch weitere Fahrzeugsysteme zu steuernder Kraftfahrzeuge einbezogen werden können, wenn es um die koordinierte Steuerung innerhalb einer Kolonne geht, vorliegend mit besonderem Vorteil Stauassistenzsysteme oder sonstige Fahrzeugsysteme, die die Längsführung des Kraftfahrzeugs zumindest bei langsamen Geschwindigkeiten übernehmen können. Auch für derartige weitere Fahrzeugsysteme können dann seitens der Backendeinrichtung entsprechende Steuersignale erzeugt werden, um die Längsführung zu steuernder Kraftfahrzeuge insgesamt innerhalb der Kolonne zu koordinieren und zu steuern, was einen optimalen Verkehrsfluss innerhalb der Kolonne ermöglicht und somit auch ein optimales Abfließen durch Ampelanlagen und/oder gegebenenfalls ein Auflösen von Staus. Kombiniert ist dies alles grundlegend mit einer Emissionseinsparung durch gezielte, optimierte Aktivierung und Deaktivierung von Antriebsmotoren der zu steuernden Kraftfahrzeuge.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Steuerentscheidungen vollständig in der Backendeinrichtung getroffen werden. In diesem Zusammenhang werden zweckmäßigerweise die für die Entscheidungsfindung notwendigen, die aktuelle Verkehrssituation des zu steuernden Kraftfahrzeugs beschreibenden Informationen, vorzugsweise bereits vorausgewertet, als Kommunikationsdaten an die Backendeinrichtung übermittelt. Sonstiges Wissen, beispielsweise das Wissen über Benutzerwünsche bzw. im Allgemeinen Benutzereingaben/Fahrereingaben, kann auf der Backendeinrichtung ohnehin bereits gespeichert werden. Kommunikationsdaten, die die aktuelle Verkehrssituation eines zu steuernden Kraftfahrzeugs beschreiben, können insbesondere mit Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs aufgenommene Umfelddaten und/oder den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs beschreibende Betriebsdaten, beispielsweise Geschwindigkeit und dergleichen, umfassen. Während also das zu steuernde Kraftfahrzeug vorzugsweise ohnehin Kommunikationsdaten liefert, die zur Ermittlung der Verkehrssituationsdaten dienen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Motorstartsignale und/oder Motorstoppsignale auch von dem zu steuernden Kraftfahrzeug übermittelte, insbesondere die aktuelle Verkehrssituation des zu steuernden Kraftfahrzeugs und/oder einen Benutzerwunsch beschreibende Kommunikationsdaten berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann seitens der Backendeinrichtung eine fundierte Entscheidung getroffen werden.
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Während es erfindungsgemäß bevorzugt ist, der Backendeinrichtung die nötigen Informationen zur vollständigen Entscheidungsfindung bereitzustellen, so dass die Steuerentscheidung gänzlich seitens der Backendeinrichtung getroffen wird, mithin die im Kraftfahrzeug vorgesehenen Anteile des Start-Stopp-Systems das Motorstoppsignal und/oder das Motorstartsignal nur noch umsetzen müssen, ist auch eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung denkbar, in der ein in dem zu steuernden Kraftfahrzeug empfangenes Motorstartsignal und/oder Motorstoppsignal aufgrund von die aktuelle Verkehrssituation des Kraftfahrzeugs beschreibenden Betriebsdaten des Kraftfahrzeugs und/oder Umfelddaten des Kraftfahrzeugs und/oder von den zukünftigen Betrieb des Kraftfahrzeugs beschreibenden Prädiktionsdaten und/oder Planungsdaten und/oder von einen Benutzerwunsch beschreibenden Benutzerdaten modifiziert werden. Insbesondere dann, wenn ein Teil dieser Informationen nur innerhalb des Kraftfahrzeugs vorliegt, kann es zweckmäßig sein, eine gewisse Modifikation, beispielsweise eine zeitliche Verschiebung, seitens des zu steuernden Kraftfahrzeugs selber noch zu erlauben.
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Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kommunikationssystem zur Realisierung eines Start-Stopp-Systems für mehrere Kraftfahrzeuge, aufweisend eine Backendeinrichtung und eine mit der Backendeinrichtung kommunizierende Fahrzeugflotte, wobei Steuergeräte der Kraftfahrzeuge der Fahrzeugflotte und die Backendeinrichtung eine zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Steuereinrichtung bilden. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Kommunikationssystem übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Insbesondere kann die Backendeinrichtung eine Schwarmdatenbank zur Abspeicherung von Verkehrssituationsdaten, insbesondere aufgeschlüsselt nach Verkehrssituationsklassen, und/oder eine Koordinationseinheit für das koordinierte Steuern von Kolonnen aufweisen.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems,
- 2 eine erste Verkehrssituation zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
- 3 eine zweite Verkehrssituation zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems 1. Dieses umfasst eine insbesondere stationäre Backendeinrichtung 2, die als eine Cloud und/oder als Teil einer Cloud realisiert sein kann. Die Backendeinrichtung 2 kommuniziert wenigstens teilweise drahtlos mit Kraftfahrzeugen 3 einer hier der Übersichtlichkeit halber nur teilweise dargestellten Fahrzeugflotte 4, wobei die Kraftfahrzeuge 3 ihrerseits Kommunikationsdaten an die Backendeinrichtung 2 übertragen, die ihre aktuelle Verkehrssituation und das Verhalten des jeweiligen Kraftfahrzeugs 3 in der Verkehrssituation beschreiben. Andererseits erhalten die Kraftfahrzeuge 3 von der Backendeinrichtung 2 Steuersignale, hier konkret umfassend Motorstoppsignale und Motorstartsignale, zurück, nachdem in der Backendeinrichtung 2 die Steuerentscheidung eines verteilt realisierten Start-Stopp-Systems für Antriebsmotoren 6 der Kraftfahrzeuge 3 getroffen werden sollen, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird. Kraftfahrzeugseitige Steuergeräte 7 setzen die Motorstartsignale und die Motorstoppsignale, die sie von einer die Kommunikation konkret realisierenden Kommunikationseinrichtung 8 empfangen, um.
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Von den Kraftfahrzeugen 3 der Fahrzeugflotte 4 (und gegebenenfalls weiteren, nur zum Liefern von Kommunikationsdaten angebundenen Kraftfahrzeugen) gelieferte Kommunikationsdaten umfassen vorliegend mit hier nur angedeuteten Umfeldsensoren 5 der jeweiligen Kraftfahrzeuge 3 aufgenommene, gegebenenfalls vorausgewertete Umfelddaten genauso wie den aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs 3 beschreibende Betriebsdaten. Durch die Umfelddaten und die Betriebsdaten ist die aktuelle Verkehrssituation des jeweiligen Kraftfahrzeugs 3 beschrieben. Weitere nützliche Kommunikationsdaten beschreiben das Verkehrsverhalten des Kraftfahrzeugs 3 allgemeiner, was sich sowohl auf die Vergangenheit beziehen kann, beispielsweise Standzeiten an Kreuzungen enthalten kann, als auch auf die Zukunft, mithin den zukünftigen Betrieb des Kraftfahrzeugs beschreibende Prädiktionsdaten und/oder Planungsdaten enthalten kann. Schließlich können die Kommunikationsdaten auch Benutzerwünsche (Fahrerwünsche) beschreibende Benutzerdaten enthalten, welche beispielsweise zur kraftfahrzeugspezifischen Konfiguration des verteilt realisierten Start-Stopp-Systems dienen können.
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Empfangene Kommunikationsdaten werden seitens der Backendeinrichtung 2 zunächst wenigstens teilweise durch eine Auswerteeinheit 9 ausgewertet, um hieraus Verkehrssituationsdaten für eine Mehrzahl von Verkehrssituationsklassen abzuleiten, welche den jeweiligen Verkehrssituationsklassen zugeordnet in einer Schwarmdatenbank 10 der Backendeinrichtung 2 abgespeichert werden können und später zum konkreten Steuerbetrieb der Start-Stopp-Systeme wieder herangezogen werden können. Hierbei können Algorithmen der künstlichen Intelligenz und/oder des maschinellen Lernens eingesetzt werden. Verkehrssituationsklassen können insbesondere bestimmte, in digitalem Kartenmaterial definierte Kreuzungen und Streckenabschnitte umfassen, wobei sich hinreichend ähnliche Kreuzungen und/oder Streckenabschnitte auch in Kreuzungsklassen bzw. Streckenabschnittsklassen zusammengefasst werden können. Die Ähnlichkeit wird dabei über Kreuzungsparameter und/oder Streckenabschnittsparameter bestimmt, die beispielsweise die Geometrie des Streckenabschnitts bzw. der Kreuzung und/oder den dort herrschenden Verkehr beschreiben können. Als Verkehrssituationsdaten ist es in einem Beispiel vorgesehen, durchschnittliche bzw. prädiktive Standzeiten in einem Stau auf dem Streckenabschnitt und/oder an jeweiligen Einmündungen der Kreuzung zu ermitteln, vorliegend zeitbezogen, insbesondere aufgelöst nach Uhrzeitintervallen und/oder Wochentagen/Kalendertagen. Verkehrssituationsinformationen können auch, gegebenenfalls in abstrakteren, Kolonnenarten beschreibenden Verkehrssituationsklassen, das Kolonnenverhalten beschreiben, beispielsweise also angeben, wie wahrscheinlich es ist, dass ein anderes Kraftfahrzeug bald wieder losfährt und/oder können verkehrsflussoptimierte Kolonnenabläufe oder abstrahierte Bewegungsmuster bzw. Verhaltensmuster in Kolonnen zur Klassifizierung einer Verkehrssituation beschreiben und dergleichen. Beispielsweise unterscheiden sich Stausituationen vor Kreiseln und mithin das Kolonnenverhalten deutlich von Stausituationen vor Ampeln.
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Die Schwarmdatenbank 10 bietet nun mit eine Grundlage für die Steuertätigkeit der Start-Stopp-Systeme, die seitens der Backendeinrichtung 2 durch eine Steuereinheit 11 realisiert ist. Die Steuereinheit 11 und die Steuergeräte 7 bilden jeweils die Steuerintelligenz eines Start-Stopp-Systems, sind mithin zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
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Die Steuereinheit 11 nutzt nun Verkehrssituationsdaten der passenden Verkehrssituationsklasse aus der Schwarmdatenbank 10 sowie die aktuelle Verkehrssituation eines zu steuernden Kraftfahrzeugs 3 beschreibende Kommunikationsdaten, um, gegebenenfalls durch Benutzereingaben und/oder Fahreranalyse bestimmte Benutzerdaten berücksichtigend, Motorstartsignale und/oder Motorstoppsignale, wo benötigt, auszugeben und an das entsprechende zu steuernde Kraftfahrzeug 3 zu übermitteln. Im Spezialfall einer mehrere der Kraftfahrzeuge 3 enthaltenden Fahrzeugkolonne kann dabei auch eine Koordinationseinheit 12 mitgenutzt werden.
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Beispiele für die Steuertätigkeit der Steuereinheit 11 werden anhand der beispielhaften Verkehrssituation in den 2 und 3 näher erläutert.
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In der Verkehrssituation der 2 ist ein zu steuerndes Kraftfahrzeug 3 gerade an einer T-Kreuzung 13 zum Halten gekommen und es muss entschieden werden, ob der Antriebsmotor 6 auszuschalten ist. Hierzu werden die Standzeiten aus der Schwarmdatenbank 10 ausgewertet, wobei beispielsweise während einer Stoßzeit, wenn viel Verkehr auf der die Straße 14 des Kraftfahrzeugs 3 querenden Straße 15 herrscht, mit einer längeren Wartezeit und somit längeren Standzeit gerechnet werden kann, so dass ein Motorstoppsignal von der Steuereinheit 11 erzeugt und an das Kraftfahrzeug 3 gesendet werden kann. In Zeiten von wenig Verkehr wird mit einer äußerst kurzen Standzeit gerechnet, so dass ein Deaktivieren des Antriebsmotors 6 nicht lohnt und kein Motorstoppsignal erzeugt wird. Beurteilungen von Kreuzungen können selbstverständlich über das hier Dargestellte hinausgehen, so dass beispielsweise an gefährlichen Kreuzungen grundsätzlich Motorstoppsignale unterdrückt werden können, um ein sicheres, schnelles Anfahren gemäß der Fahrererwartung zu gewährleisten und dergleichen.
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3 zeigt eine weitere Verkehrssituation, in der sich mehrere zu steuernde Kraftfahrzeuge 3 in einer Stau-Kolonnensituation befinden. Hier kann mittels der Koordinationseinheit 12 und der Verkehrssituationsdaten eine optimale, zwischen den unterschiedlichen Kraftfahrzeugen 3 abgestimmte Strategie zum möglichst günstigen Verkehrsfluss und zur möglichst hohen Kraftstoffeffizienz seitens der Steuereinheit 11 erstellt und durch entsprechende Motorstartsignale und Motorstoppsignale umgesetzt werden. Mit anderen Worten wird die Kolonne 16 in einer Gesamtschau gesteuert, so dass es nicht zu Missverständnissen innerhalb der Kolonne kommt. Weisen die Kraftfahrzeuge 3 auch ein Stauassistenzsystem auf, kann dessen Steuerung vorzugsweise ebenso durch die Steuereinheit 11 der Backendeinrichtung 2 übernommen werden, um die gegenseitige Abstimmung weiter zu verbessern.
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Sollten sich innerhalb der Kolonne 16 auch Kraftfahrzeuge befinden, die nicht über ein Start-Stopp-System verfügen, das mittels der Backendeinrichtung 2 gesteuert wird, so kann deren Verhalten beispielsweise aufgrund der Verkehrssituationsdaten in der Schwarmdatenbank 10 auch entsprechend abgeschätzt und somit in die Koordination der Kolonne 16 mit einbezogen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009050520 A1 [0003]
- DE 102009028539 A1 [0004]
- DE 102014222360 A1 [0004]
