DE102020102329A1

DE102020102329A1 - Verfahren zur Fahrzeugsteuerung, Assistenzsystem und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020102329A1
Application number: DE102020102329.4A
Authority: DE
Inventors: Christoph Mersmann; Daniel Liebau
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrzeugsteuerung in einer Verkehrssituation, in der ein Fahrzeug in einen Verkehrsstrom einfädelt. Die Erfindung betrifft weiter ein entsprechendes Assistenzsystem und ein entsprechendes Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren werden Verkehrsdaten der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge erfasst und mittels eines vorgegebenen Algorithmus mindestens ein Steuersignal für wenigstens eines dieser Fahrzeuge zum Assistieren des Einfädelns erzeugt. Dabei werden auch Daten erfasst, die einen Energiebedarf der Fahrzeuge für verschiedene Manöver charakterisieren. Basierend auf den erfassten Daten wird eine Manövervariante für das Einfädeln mit minimiertem Gesamtenergiebedarf aller an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge bestimmt. Gemäß dieser bestimmten Manövervariante wird dann das wenigstens eine Steuersignal zu deren Realisieren erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fahrzeugsteuerung, ein entsprechendes Assistenzsystem und ein für das Verfahren eingerichtetes Kraftfahrzeug.
Der Personen- und Güterverkehr auf der Straße ist heutzutage ganz offensichtlich von besonderer Bedeutung. Mit dem immer weiter zunehmenden Verkehrsaufkommen treten jedoch auch vielerlei Probleme und Anforderungen des Straßenverkehrs zunehmend in den Vordergrund. Um diesen zu begegnen, gibt es bereits vielfältige Lösungsansätze und Assistenzsysteme, weitere Verbesserungen sind jedoch wünschenswert.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2016 205 140 A1 ein Verfahren zur Bestimmung einer Verkehrslücke zwischen zwei Fahrzeugen bekannt. Dabei soll die Verkehrslücke zum einen basierend auf einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Statusnachricht und zum anderen basierend auf einer Bordsensorik eines Fahrzeugs identifiziert werden. Dabei kann zudem eine Fahrintensionsnachricht von einem anfragenden Fahrzeug empfangen und eine Information über eine Kooperation in einem kooperativen Fahrmanöver mit dem anfragenden Fahrzeug ermittelt werden. Diese Information zeigt an, ob das Fahrzeug als Kooperationspartner infrage kommt und ob ein kooperatives Verhalten unter Berücksichtigung der verkehrlichen Situation möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen weiter verbesserten Verkehrsfluss zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Fahrzeugsteuerung in einer Verkehrssituation, in der ein erstes Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, in einen Verkehrsstrom aus weiteren Fahrzeugen einfädelt beziehungsweise einfädeln will oder soll. Dementsprechend kann das Verfahren ebenso als Verfahren zur Verkehrssteuerung aufgefasst werden. Beispielsweise kann der Verkehrsstrom auf einer Hauptstraße, etwa auf einer Autobahn, fahren oder fließen und das erste Fahrzeug soll von einer Auffahrt aus auf diese Autobahn auffahren. Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren aber in entsprechenden anderen Situationen angewendet werden.
In einem Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Verkehrsdaten erfasst, die Positionen und Bewegungen der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge beschreiben oder angeben. An der Verkehrssituation beteiligte Fahrzeuge sind im Sinne der vorliegenden Erfindung das erste Kraftfahrzeug sowie die weiteren Fahrzeuge, also die Fahrzeuge des Verkehrsstroms. Es können hier die jeweils aktuellen Positionen und Bewegungen der entsprechenden Fahrzeuge erfasst werden. Ebenso können voraussichtliche zukünftige Positionen und/oder Bewegungen der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge erfasst oder bestimmt werden. Diese voraussichtlichen zukünftigen Positionen und/oder Bewegungen können beispielsweise aus den aktuellen Positionen beziehungsweise Bewegungen extrapoliert und/oder beispielsweise von Assistenzsystemen der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge bereitgestellt werden. Letzteres kann insbesondere für Fahrzeuge der Fall sein, die mit autonomen oder teilautonomen Fahrfunktionen ausgestattet sind, die dann jeweils bereits eine oder mehrere zukünftige Positionen und/oder Bewegungen, also Bewegungsrichtungen, Trajektorien, Geschwindigkeitsvektoren und/oder dergleichen mehr, geplant haben können. Durch das hier vorgesehene Erfassen dieser Verkehrsdaten kann also die jeweilige Verkehrssituation insgesamt erfasst beziehungsweise charakterisiert oder beschrieben werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines vorgegebenen Algorithmus wenigstens ein Steuersignal oder Steuerbefehl für wenigstens eines der an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge zum Assistieren des Einfädelns erzeugt. Durch das Steuersignal kann das Einfädeln also ermöglicht, unterstützt und/oder ausgeführt werden. Dabei kann ein bestimmtes Steuersignal für mehrere der Fahrzeuge erzeugt werden oder es können für verschiedene Fahrzeuge verschiedene Steuersignale erzeugt werden. Das wenigstens eine Steuersignal kann auf unterschiedliche Weise ausgestaltet oder implementiert werden, beispielsweise abhängig von den an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeugen, beispielsweise deren Automatisierungsgrad oder verfügbare Funktionen. So kann ein jeweiliges Fahrzeug durch das entsprechende Steuersignal beispielsweise direkt gesteuert werden oder das Steuersignal kann eine Weisung oder Vorgabe für eine Steuereinrichtung des Fahrzeugs sein oder umfassen. Wenn das jeweilige Fahrzeug beispielsweise nicht über autonome Fahrfunktionen verfügt oder momentan gesteuert wird, kann durch das Steuersignal beispielsweise eine Ausgabe eines Hinweises für einen jeweiligen Fahrer des Fahrzeugs veranlasst werden, wie er das Fahrzeug in der jeweiligen Verkehrssituation führen oder steuern soll.
Erfindungsgemäß werden in einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Verkehrssituation und/oder für die an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge Daten erfasst, die einen Energiebedarf der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeug für verschiedene Manöver charakterisieren oder angeben. Diese Daten können beispielsweise fahrzeugspezifische Daten, also Fahrzeugdaten, sein oder umfassen. Ebenso können die Daten beispielsweise Daten zu dem jeweiligen Fahrer oder jeweiligen Insassen des Fahrzeugs, Umgebungsdaten und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen. Die Daten können den jeweiligen Energiebedarf also direkt angeben oder eine Berechnung oder Abschätzung des Energiebedarfs ermöglichen, die dann gegebenenfalls zum Bestimmen der Energiebedarfe automatisch durchgeführt werden kann. Der Energiebedarf kann hier ein absoluter Energiebedarf oder ein relativer Energiebedarf bezogen auf die jeweils übrigen beziehungsweise alle an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge sein. Ein solcher relativer Energiebedarf kann also beispielsweise angeben, ob ein bestimmtes der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge für ein bestimmtes Manöver mehr oder weniger Energie benötigt als wenigstens ein anderes der Fahrzeuge.
Verschiedene Manöver, also Fahrmanöver, können hier beispielsweise ein Beschleunigen oder ein Abbremsen um einen bestimmten absoluten oder relativen Geschwindigkeitsbetrag, ein angetriebenes oder antriebsloses Fahren einer bestimmten Wegstrecke, ein Ausweichen auf einen anderen Fahrstreifen, ein Überholvorgang und/oder dergleichen mehr ebenso wie eine Kombination davon sein oder umfassen.
Gegebenenfalls erfasste Umgebungsdaten können beispielsweise eine Steigung oder ein Höhenprofil entlang einer jeweiligen Trajektorie der Fahrzeuge, eine Untergrundbeschaffenheit, eine lokale Windgeschwindigkeit und/oder -richtung und/oder dergleichen mehr angeben.
In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird rechnerisch eine Manövervariante für das Einfädeln beziehungsweise für eines, mehrere oder alle der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge mit minimierten Gesamtenergiebedarf oder Gesamtenergieaufwand für alle an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge bestimmt. Dies kann beispielsweise mittels des bereits genannten vorgegebenen Algorithmus oder mit einem separaten oder zusätzlichen vorgegebenen Optimierungsalgorithmus durchgeführt werden. Dazu kann ebenso ein rechnerisches Modell vorgegeben sein zum Modellieren oder Simulieren der Verkehrssituation in unterschiedlichen Varianten oder Entwicklungen, also für unterschiedliche von einem oder mehreren an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeugen ausgeführte Manöver oder Manöverkom bi nationen.
Die Manövervariante wird dabei basierend auf den erfassten Verkehrsdaten und den für die Fahrzeuge erfassten Daten bestimmt. Diese Daten und Verkehrsdaten können also beispielsweise einem entsprechenden Modell als Eingangsdaten bereitgestellt oder zugeführt werden. Das hier vorgesehene Bestimmen der minimalenergieintensiven Manövervariante kann also ein parameter- oder eingangsdatenbasiertes Lösen eines entsprechenden Optimierungs- oder Minimierungsproblems sein oder umfassen. Es kann hier mit anderen Worten also bestimmt werden, wie sich die an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge bewegen oder verhalten müssen, um das Einfädeln wenigstens des ersten Fahrzeugs in den Verkehrsstrom mit minimalem Gesamtenergieaufwand für die Gesamtheit der beteiligten Fahrzeuge zu ermöglichen oder zu realisieren.
Zusätzlich zu den genannten Daten können dabei weitere Eingangsdaten oder Randbedingungen vorgesehen sein oder berücksichtigt werden, beispielsweise straßenverkehrsrechtliche Vorgaben oder Anforderungen, ein Einhalten von vorgegebenen Sicherheitsbedingungen, wie beispielsweise eines jeweiligen Mindestabstands zwischen zwei Fahrzeugen, und/oder dergleichen mehr.
In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann gemäß der bestimmten Manövervariante das wenigstens eine Steuersignal zum Realisieren dieser Manövervariante erzeugt. Mit anderen Worten wird das wenigstens eine Steuersignal also derart erzeugt, dass dadurch die Steuerung oder ein Verhalten der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge gemäß der bestimmten Manövervariante bewirkt oder veranlasst oder erreicht wird oder zumindest ein oder mehrere Fahrer der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge über ein jeweiliges optimiertes Verhalten im Sinne der bestimmten Manövervariante, also im Sinne eines minimierten Gesamtenergiebedarfs, informiert werden. Das wenigstens eine Steuersignal kann dann als weiterer Schritt des Verfahrens angewendet oder ausgeführt werden, sodass die jeweilige Verkehrssituation entsprechend gesteuert optimiert durchlaufen oder aufgelöst werden kann.
Ebenso kann das Verfahren zum Steuern oder Optimieren des Einfädelns mehrerer Fahrzeuge in den Verkehrsstrom dienen, also angewendet werden. Dies können beispielsweise dem ersten Fahrzeug nachfolgende Einfädelfahrzeuge sein. Diese können eine Kolonne oder einen Verbund bilden, der dann geschlossen in den Verkehrsstrom einfädelt. Ebenso können die mehreren Einfädelfahrzeuge voneinander unabhängige Fahrzeuge sein, die dann je nach Situation einzeln, in Teilgruppen oder gemeinsam in den Verkehrsstrom einfädeln können. Es können mit anderen Worten an der Verkehrssituation nicht nur mehrere Fahrzeuge des Verkehrsstroms, sondern ebenso mehrere erste Fahrzeuge, also mehrere Einfädelfahrzeuge beteiligt sein. Dies kann vorteilhaft ein durch die vorliegende Erfindung gebotenes Energieeinsparpotential weiter vergrößern.
Insgesamt kann durch das erfindungsgemäße Verfahren also eine Steuerung eines oder mehrerer Fahrzeuge oder des entsprechenden Verkehrsflusses derart erreicht werden, dass ein Gesamtenergiebedarf zum Lösen oder Durchlaufen der jeweiligen Verkehrssituation vorteilhaft minimiert wird. Ein derartiger minimierter Gesamtenergiebedarf ist inhärent vorteilhaft und kann beispielsweise zu minimierten Betriebskosten der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge ebenso wie zu minimierten Schadstoffemissionen führen oder beitragen. Die vorliegende Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass gerade beim Einfädeln in der beschriebenen Art und Weise ein relativ großes Energieeinsparungspotenzial auf relativ einfache Weise genutzt werden kann. Dies liegt zum einen daran, dass in einer solchen Situation oftmals relativ große Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Fahrzeugen des Verkehrsstroms und dem ersten Fahrzeug bestehen oder zustande kommen können, beispielsweise wenn das erste Fahrzeug - wie bisher in derartigen Situationen häufig zu beobachten - unmittelbar vor dem Einfädeln vollständig zum Stehen gebracht würde. Zum anderen stellt das Einfädeln eine Verkehrssituation dar, in der sich alle beteiligten Fahrzeuge zumindest im Wesentlichen in die gleiche Richtung bewegen. Es gibt mit anderen Worten typischerweise also keinen Gegenverkehr und keinen kreuzenden Verkehr, wodurch das Verfahren auch mit bereits heutzutage verfügbarer Technik zuverlässig angewendet werden kann, auch wenn die jeweils beteiligten Fahrzeuge die Anforderungen gemäß SAE J3016 Level 5 noch nicht erfüllen. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass durch das hier vorgeschlagene Assistieren beim Einfädeln eine Sicherheit im Straßenverkehr verbessert und Fahrer der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge entlastet werden können. Dies ist besonders vorteilhaft, da für viele Fahrer erfahrungsgemäß das Einfädeln eine besondere Stresssituation darstellen kann und das wenigstens eine Steuersignal eine Unterstützung bietet. Weiter kann durch die vorliegende Erfindung oftmals eine besonders gleichmäßige Bewegung der beteiligten Fahrzeuge und damit ein besonders hoher Fahrkomfort für deren Insassen erreicht werden. Weiter bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass durch die vorgeschlagene Steuerung der beteiligten Fahrzeuge, also den gesteuerten oder automatisch gelenkten Verkehrsfluss, ein Windschattenfahren der beteiligten Fahrzeuge angewendet werden kann. Es können vorteilhaft also Windschatteneffekte ausgenutzt und somit der Gesamtenergiebedarf der beteiligten Fahrzeuge weiter reduziert werden. Dies kann beim Bestimmen der Manövervariante als Optimierungsmöglichkeit oder -aspekt vorgegeben sein und berücksichtigt werden. Beispielsweise kann bei der bestimmten Manövervariante beziehungsweise durch das wenigstens eine Steuersignal also ein Anteil oder ein Effekt des Windschattenfahrens für die beteiligten Fahrzeuge vergrößert werden, etwa durch eine entsprechend angepasste Fahrstreifenbelegung oder -zuweisung und/oder eine entsprechende Folgeaufforderung. Durch eine Folgeaufforderung in diesem Sinne kann eines der beteiligten Fahrzeuge automatisch angewiesen werden, einem anderen, vorausfahrenden beteiligten Fahrzeug in dessen Windschatten zu folgen. Durch die automatische oder automatisierte Steuerung der Fahrzeuge können dabei vorteilhaft ohne Sicherheitsverlust gegebenenfalls geringere Abstände zwischen den Fahrzeugen eingestellt werden, als die bisher bei rein manuell gesteuerten Fahrzeugen notwendig ist, wodurch eine weiter verbesserte Energieeinsparung erreicht werden kann.
Bei ausreichender Verbreitung oder Marktdurchdringung und Anwendung der vorliegenden Erfindung kann zudem aufgrund des Vorausberechnens einer Lösung für das Einfädeln und die entsprechende Fahrzeugsteuerung vorteilhaft sogar auf die heutzutage üblichen Einfädelfahrstreifen oder Beschleunigungsstreifen verzichtet werden. Dies wiederum kann vorteilhaft einen Kosten-, Herstellungs- und Wartungsaufwand sowie einen Platzbedarf von Straßen reduzieren.
Um das Verfahren effizient und praktikabel durchzuführen, kann eine Umgebung vorgegeben oder definiert sein, also eine vorgegebene Umgebung verwendet werden. Diese vorgegebene Umgebung kann für eine jeweilige Anwendungsinstanz des Verfahrens als relevante Umgebung verwendet werden. Es werden dann nur solche Fahrzeuge als an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligte Fahrzeuge eingestuft, die sich innerhalb der relevanten Umgebung, also innerhalb der vorgegebenen Umgebung, befinden. Bei entsprechend geringer Verkehrsdichte kann der Verkehrsstrom also im Extremfall beispielsweise nur ein einziges weiteres Fahrzeug umfassen, das sich in der jeweiligen relevanten Umgebung befindet. Die Umgebung kann beispielsweise ortsspezifisch für jeweils eine bestimmte Einfädelstelle vorgegeben oder definiert sein. Für unterschiedliche Einfädelstelle, also beispielsweise unterschiedliche Auffahrten oder dergleichen, können dabei unterschiedliche Umgebungen vorgegeben oder definiert sein. Eine derartige Umgebung kann sich von der jeweiligen Einfädelstelle insbesondere entgegen einer Fahrtrichtung des Verkehrsstroms erstrecken. Ebenso kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn sich die Umgebung von der jeweiligen Einfädelstelle auch in Fahrtrichtung des Verkehrsstroms erstreckt. Dadurch können die Bewegungen der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge über die eigentliche Einfädelstelle hinaus bei dem Bestimmen der energieminimalen Manövervariante berücksichtigt werden. Dies kann beispielsweise dann besonders vorteilhaft und relevant sein, wenn in Fahrtrichtung des Verkehrsstroms hinter der jeweiligen Einfädelstelle eine Verlangsamung zu erwarten ist, beispielsweise aufgrund eines Stauendes, einer Baustelle oder einer sonstigen Einschränkung oder Behinderung.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf unterschiedliche Art und Weisen implementiert werden, wobei es insbesondere unterschiedliche Möglichkeiten gibt wo oder durch welche Einrichtungen oder Systeme die einzelnen Verfahrensschritte ausgeführt werden können. Beispielsweise können die verschiedenen genannten Daten durch eines der an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge, insbesondere durch das erste Fahrzeug, erfasst und verarbeitet werden. Dieses Fahrzeug kann dazu also ein entsprechendes Assistenzsystem aufweisen, welches zum, insbesondere automatischen, Durchführen der beschriebenen Berechnungen eingerichtet ist. Ebenso kann dieses Fahrzeug dann eine Steuereinrichtung oder einen Aktuator oder eine Ausgabeeinrichtung aufweisen, durch welche das erzeugte Steuersignal dann ausgeführt oder angewendet wird oder werden kann. Die genannten verschiedenen Daten können dabei beispielsweise mittels einer Car-2-Car-Kommunikation oder mittels einer X-2-Car-Kommunikation an das Fahrzeug übermittelt beziehungsweise von diesem erfasst werden. Das Fahrzeug kann die verschiedenen Daten also von den übrigen an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeugen und/oder von einer oder mehreren fahrzeugexternen Einrichtungen empfangen. Eine derartige fahrzeugexterne Einrichtung kann beispielsweise eine lokale Verkehrsbeobachtungseinrichtung, eine in die lokale Verkehrsinfrastruktur integrierte Sensorik und/oder eine entfernt angeordnete zentrale Recheneinrichtung, beispielsweise ein Server, Rechenzentrum, Verkehrsleitzentrum, Backend, Cloudserver oder dergleichen mehr.
Ebenso können die genannten verschiedenen Daten von der fahrzeugexternen Recheneinrichtung erfasst werden. Werden die genannten verschiedenen Daten von der fahrzeugexternen Recheneinrichtung, insbesondere von der zentralen Recheneinrichtung, erfasst und verarbeitet, so kann diese zudem das wenigstens eine Steuersignal erzeugen und an wenigstens eines der an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge übermitteln.
Ebenso kann es besonders vorteilhaft möglich sein, dass die verschiedenen genannten Daten zwischen mehreren oder allen der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge untereinander ausgetauscht werden. Die Verarbeitung beziehungsweise die beschriebenen Berechnungen können dann im Fahrzeugnetz, also in einem durch die an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge gebildeten verteilten Rechen- oder Rechnersystem verarbeitet und gegebenenfalls wechselseitig übermittelt oder synchronisiert werden. Dies kann vorteilhaft eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit besonders geringer Latenz für die Datenübertragung und -verarbeitung ermöglichen. Zudem ist so eine effiziente Nutzung von Rechnungskapazitäten oder - ressourcen der an der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge möglich, wodurch entsprechende Berechnungskapazitäten oder -ressourcen aufseiten der Verkehrsinfrastruktur oder fahrzeugexterner Recheneinrichtungen eingespart werden können.
Um das Verfahren in Gang zu bringen oder zu starten, kann das erste Fahrzeug, sobald es sich einer für das Einfädeln vorgesehenen Position nähert, beispielsweise ein Signal aussenden, welches eine Einfädelabsicht des ersten Fahrzeugs signalisiert und/oder die verschiedenen genannten Daten von den übrigen an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeugen und/oder der fahrzeugexternen Recheneinrichtung abfragt.
Je nach verfügbarer Infrastruktur sowie je nach technischer Ausstattung und technischen Möglichkeiten der beteiligten Fahrzeuge können also unterschiedliche Möglichkeiten oder Kombinationen von Möglichkeiten zum Erfassen und Verarbeiten der verschiedenen Daten sowie zum Erzeugen und gegebenenfalls Übermitteln des wenigstens einen Steuersignals implementiert oder verwendet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird durch das wenigstens eine Steuersignal wenigstens eines der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge automatisch in einen Segelbetrieb versetzt. Mit anderen Worten wird durch das Steuersignal also bewirkt oder veranlasst, dass eines oder mehrere der Fahrzeuge ihren Antrieb ausschalten oder einen Kraftfluss von ihrem Antriebsmotor zu ihrer angetriebenen Achse oder zu ihren angetriebenen Rädern unterbrechen und sich dann also antriebslos rollend fortbewegen. Ein solches Segeln kann vorteilhaft eine besonders effiziente sowie belastungs- und verschleißarme Bewegung und graduelle Verzögerung des jeweiligen Fahrzeugs sein. Durch das Versetzen wenigstens eines der Fahrzeuge in den Segelbetrieb kann zudem, beispielsweise im Vergleich zu einem aktiven Abbremsen mittels einer Bremseinrichtung des jeweiligen Fahrzeugs, ein gleichmäßigerer Verkehrsfluss mit einem verbesserten Fahr- oder Insassenkomfort erreicht und gegebenenfalls eine Wahrscheinlichkeit für ein Entstehen eines Verkehrsstaus reduziert werden. Letzteres kann der Fall sein, da nachfolgende, manuell gesteuerte Fahrzeuge auf ein Aufleuchten von Bremsleuchten des Fahrzeugs hin ihrerseits aktiv bremsen würden, was je nach Verkehrsdichte und Präzision der einzelnen Bremseingriffe auch ohne sonstigen Anlass zum Entstehen eines Verkehrsstaus führen kann. Durch das hier vorgesehene gezielte, also gesteuerte Versetzen eines oder mehrerer der beteiligten Fahrzeuge in den Segelbetrieb kann also auf besonders effiziente Weise eine Lücke in dem Verkehrsstrom geschaffen und/oder eine Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs an eine lokale Geschwindigkeit des Verkehrsstroms beziehungsweise der Fahrzeuge des Verkehrsstroms angepasst werden, wodurch das Einfädeln des ersten Fahrzeugs in den Verkehrsstrom ermöglicht oder unterstützt werden kann. Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verkehrsdaten automatisch erfasst werden, können vorteilhaft gegebenenfalls die Positionen und Bewegungen von Fahrzeugen des Verkehrsstroms berücksichtigt werden, die von einem Fahrer des ersten Fahrzeugs aufgrund ihrer Entfernung nicht erkennbar oder präzise einschätzbar sind. Dies wiederum ermöglicht es, die Bewegungen der beteiligten Fahrzeuge über entsprechend größere Strecken oder Entfernungen zu steuern, sodass absolute Geschwindigkeitsänderungen der beteiligten Fahrzeuge und damit ein entsprechender Energieaufwand minimiert werden können. Das hier vorgesehene Ausnutzen des Segelbetriebs wird also erst durch das erfindungsgemäße Verfahren in einem ausreichenden Umfang möglich, um das Einfädeln des ersten Fahrzeugs zuverlässig zu ermöglichen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird anhand der erfassten Daten für die an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge eine jeweilige Rate eines Energieverlusts der Fahrzeuge beim Segeln, also in einem Segelbetrieb, bestimmt. Diese Rate wird dann als Parameter oder Parameterwert zum Minimieren des Gesamtenergiebedarfs verwendet. Die Rate des Energieverlusts kann anhand von jeweiligen technischen Fahrzeugdaten, anhand von Umgebungsdaten und/oder dergleichen mehr berechnet oder abgeschätzt werden, beispielsweise mittels eines vorgegebenen Modells. Ebenso kann es beispielsweise möglich sein, dass entsprechende Raten in einer vorgegebenen Datenbank oder Datensammlung hinterlegt sind und daraus anhand der Daten identifiziert und abgerufen werden können. Die Rate des Energieverlusts, insbesondere also seines Geschwindigkeitsverlusts, beim Segeln kann beispielsweise abhängig sein von einem jeweiligen Gewicht, einer jeweiligen Bereifung, einer jeweiligen Karosserieform und/oder weiteren Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugs ebenso wie beispielsweise von lokalen Umgebungsbedingungen, wie etwa einer Steigung oder Neigung einer jeweils befahrenen Straße, deren Fahrbahnbelag und/oder Fahrbahnzustand, lokalen Windverhältnissen und/oder dergleichen mehr. Durch das hier vorgesehene Berücksichtigen der Rate des Energieverlusts beim Segeln kann die jeweilige Bewegung der gegebenenfalls segelnden, also in den Segelbetrieb versetzten Fahrzeuge besonders genau modelliert oder abgeschätzt werden. Dadurch wiederum kann das Einfädeln besonders zuverlässig ermöglicht und der dafür aufzubringende Gesamtenergiebedarf weiter minimiert werden. Erfahrungsgemäß können beispielsweise ältere Kleinwagen beim Segeln einen deutlich größeren und schnelleren Geschwindigkeitsverlust erfahren als moderne, also neuere, höherklassige Fahrzeuge oder Lkws. Ein damit jeweils einhergehender absoluter Energieverlust kann aber nochmals signifikant davon unterschiedlich sein, da beispielsweise der ältere Kleinwagen deutlich weniger Masse, aber ebenso beispielsweise einen weniger effizienten Antriebsstrang haben kann. Dies verdeutlicht, dass ein tatsächliches Verhalten verschiedener Fahrzeuge in verschiedenen Situationen im Segelbetrieb ein nicht trivialer Einflussfaktor zur Minimierung des Gesamtenergiebedarfs in der jeweiligen Verkehrssituation sein kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird durch das wenigstens eine Steuersignal ein Fahrstreifenwechsel wenigstens einer der weiteren Fahrzeuge, also wenigstens eines der Fahrzeuge des Verkehrsstroms, veranlasst. Dadurch wird auf einem von dem entsprechenden Fahrzeug bis dahin befahrenen Fahrstreifen Platz für das Einfädeln des ersten Fahrzeugs geschaffen. Dazu kann, beispielsweise anhand der Verkehrsdaten und/oder anhand entsprechender oder weiterer Sensordaten einer Umgebungssensorik eines oder mehrere der beteiligten Fahrzeuge und/oder einer fahrzeugexternen Verkehrsbeobachtungseinrichtung, die als Teil einer lokalen Infrastruktur vorgesehen sein kann, zunächst überprüft werden, ob die von dem Verkehrsstrom befahrene Straße wenigstens zwei Fahrstreifen für die Richtung des Verkehrsstroms bietet. Es kann dann vorgesehen sein, dass nur, wenn dies der Fall ist, ein Fahrstreifenwechsel überhaupt als Möglichkeit oder Option beim Bestimmen der energieoptimalen Manövervariante infrage kommt. Damit kann der entsprechende Optimierungsprozess gegebenenfalls vereinfacht und damit beschleunigt werden. Gleichzeitig kann die Sicherheit bei der Fahrzeugsteuerung in der jeweiligen Verkehrssituation verbessert werden, indem beispielsweise Fahrstreifenwechsel auf einen für die Gegenrichtung vorgesehenen Fahrstreifen verhindert werden. Sofern ein Fahrstreifenwechsel jedoch als Möglichkeit infrage kommt, kann dies vorteilhaft zu einer weiteren Minimierung des Gesamtenergiebedarfs zum Ermöglichen des Einfädelns des ersten Fahrzeugs beitragen. Dies kann insbesondere der Fall sein, da ein Fahrstreifenwechsel typischerweise mit geringerem Energieaufwand durchgeführt werden kann als beispielsweise ein Abbremsen und späteren Beschleunigen eines Fahrzeugs. Durch das Veranlassen eines Fahrstreifenwechsels kann vorteilhaft das Einfädeln gegebenenfalls besonders energieeffizient durchgeführt werden. Dies kann im Vergleich zum bisherigen ungesteuerten Verkehrsfluss auch dann der Fall sein, wenn die an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge über keine autonomen oder teilautonomen Fahrfunktionen verfügen, also nicht automatisch oder teilautomatisch mittels des Steuersignals in ihrer Längs- und Querführung gesteuert werden können, sondern stattdessen ein entsprechender Hinweis an die Fahrer ausgegeben wird. Dies kann der Fall sein, da erfahrungsgemäß viele Fahrer einen Fahrstreifenwechsel als Belastung oder Stresssituation empfinden können, durch einen entsprechenden Hinweisen, dass ein Fahrstreifenwechsel zum Einsparen von Energie beitragen und in der jeweiligen Verkehrssituation sicher durchgeführt werden kann, jedoch ermuntert werden können, den Fahrstreifenwechsel tatsächlich auszuführen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden als Teil der Daten für die an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge jeweilige Fahrzeugdaten erfasst, die technische Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugs angeben. Insbesondere können diese Fahrzeugdaten einen Fahrzeugtyp, also eine Art oder ein Modell des jeweiligen Fahrzeugs, dessen Größe oder Abmessungen, dessen Antriebsart, dessen Gewicht, beispielsweise Leergewicht, dessen Beschleunigungsvermögen, dessen Bremsvermögen, dessen Automatisierungsgrad und/oder eine Ausstattung mit Fahrassistenzsystemen und/oder dergleichen mehr angeben. Die Fahrzeugdaten können hier also insbesondere statische, also feste, oder unveränderliche Daten oder Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugs angeben oder umfassen. Dies kann vorteilhaft eine besonders einfache und objektive Berücksichtigung der Fahrzeugdaten ermöglichen. Ebenso kann als Teil der Fahrzeugdaten beispielsweise ein jeweiliger aktueller monetärer Verkehrswert des Fahrzeugs erfasst oder automatisch bestimmt werden. Die Fahrzeugdaten können vorteilhaft gegebenenfalls besonders einfach erfasst werden, da sie beispielsweise in Form einer vorgegebenen Datenbank vorliegen, also hinterlegt sein können. Damit kann vorteilhaft ein von den beteiligten Fahrzeugen übermittelndes Datenvolumen reduziert werden. Beispielsweise kann für jedes der beteiligten Fahrzeuge lediglich eine entsprechende Identifizierung erfasst werden. Aus der Datenbank können dann der jeweiligen Identifizierung zugeordnete weitere Fahrzeugdaten abgerufen werden, ohne dass diese von dem jeweiligen Fahrzeug übermittelt werden müssen. Eine derartige Datenbank kann beispielsweise in jedem Fahrzeug in einem entsprechenden Datenspeicher hinterlegt sein. Ebenso kann die Datenbank beispielsweise in der genannten zentralen Recheneinrichtung hinterlegt sein. Zusätzlich oder alternativ kann es aber ebenso möglich sein, zumindest einige der Fahrzeugdaten mittels einer entsprechenden Sensorik zu erfassen. Beispielsweise kann ein mit einer entsprechenden Umgebungssensorik ausgestattetes der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge eines oder mehrere der übrigen an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge sensieren, um beispielsweise dessen Art, Typ, Modell, Größe, Karosserieform und/oder dergleichen mehr zu erfassen. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechend eingerichtete Datenverarbeitungseinrichtung des jeweiligen erfassenden Fahrzeugs automatisch durchgeführt werden. Dabei können beispielsweise Bilddaten, Radardaten, Lidardaten, Ultraschalldaten und/oder dergleichen mehr verarbeitet oder ausgewertet werden. Dies kann vorteilhaft ein Berücksichtigen derartiger Fahrzeugdaten auch dann ermöglichen, wenn beispielsweise keine oder keine ausreichend schnelle Datenverbindung zu der fahrzeugexternen Recheneinrichtung beziehungsweise deren Datenbank aufgebaut werden kann. Ebenso können derartige Sensordaten oder Verarbeitungsergebnisse von Sensordaten beispielsweise als Grundlage für eine Abschätzung der entsprechenden Fahrzeugdaten dienen, wenn beispielsweise die Fahrzeugidentifizierung für eines der Fahrzeuge nicht ermittelt werden kann und/oder beispielsweise in der entsprechenden Datenbank kein passender Eintrag vorhanden ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden als Teil der Daten für die an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge jeweilige dynamische oder variable Fahrzeugdaten erfasst. Diese dynamischen oder variablen Fahrzeugdaten können insbesondere eine aktuelle Beladung, also beispielsweise einen Beladungszustand, ein Zuladungsgewicht oder eine Gesamtmasse, eine jeweilige aktuelle Insassenzahl, einen jeweiligen aktuellen Ladezustand einer jeweiligen Traktionsbatterie und/oder eine jeweilige aktuelle Temperatur einer Antriebskomponente sein oder umfassen. Eine Antriebskomponente in diesem Sinne kann beispielsweise die Traktionsbatterie, ein Motor, ein Öl oder sonstiges Schmiermittel, ein Kühlwasser, eine Bremseinrichtung und/oder dergleichen mehr sein. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass derartige dynamische oder variable Fahrzeugdaten den Energiebedarf des jeweiligen Fahrzeugs für bestimmte Manöver signifikant beeinflussen oder verändern können. Dementsprechend kann durch das Berücksichtigen der dynamischen oder variablen Fahrzeugdaten in dem Optimierungs- oder Minimierungsprozess zum Bestimmen der energieminimalen Manövervariante der letztendliche Gesamtenergiebedarf für das Einfädeln weiter reduziert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird durch das wenigstens eine Steuersignal entweder das erste Fahrzeug, insbesondere nur das erste Fahrzeug, oder wenigstens eines der weiteren Fahrzeuge - insbesondere nur eines oder mehrere der weiteren Fahrzeuge aber dann nicht das erste Fahrzeug - angesteuert, sodass für das Einfädeln eine möglichst geringe Fahrzeugmasse verlangsamt oder beschleunigt werden muss. Mit anderen Worten wird also abhängig von einer jeweiligen Masse einerseits des ersten Fahrzeugs und andererseits einer oder mehrerer der weiteren Fahrzeuge automatisch entschieden, ob durch das wenigstens eine Steuersignal das erste Fahrzeug oder wenigstens eines der weiteren Fahrzeuge angesteuert wird. Damit passt sich effektiv dann also das erste Fahrzeug an den unbeeinflussten Verkehrsstrom an oder umgekehrt. Durch das Beschränken des Ansteuerns auf den Verkehrsstrom oder auf das erste Fahrzeug kann vorteilhaft eine Komplexität des Optimierungs- beziehungsweise Minimierungsprozesses oder -problems reduziert werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die entsprechenden Berechnungen zum Bestimmen der optimalen Manövervariante schnell genug ausgeführt werden können, sodass die bestimmte Manövervariante noch relevant ist und in der jeweiligen Verkehrssituation ausgeführt werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Entfernung von dem ersten Fahrzeug oder von einem jeweiligen vorgesehenen Ort für das Einfädeln, bis zu der Fahrzeuge des Verkehrsstroms als an der Verkehrssituation beteiligt eingestuft werden, abhängig von einer erfassten Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge des Verkehrsstroms im Bereich des Orts für das Einfädeln automatisch dynamisch angepasst. Diese Entfernung kann zumindest im Wesentlichen der beschriebenen Umgebung entsprechen oder diese Umgebung definieren. Entsprechend kann der hier genannte Ort für das Einfädeln der genannten Einfädelstelle entsprechen. Für das dynamische Anpassen der Entfernung kann eine von der Durchschnittsgeschwindigkeit der weiteren Fahrzeuge abhängige Vorschrift oder ein entsprechendes vorgegebenes Modell verwendet werden. Beispielsweise können bei größeren Durchschnittsgeschwindigkeiten größere Entfernungen verwendet werden, da bei größeren Geschwindigkeiten der Fahrzeuge des Verkehrsstroms diese aus einer weiteren Entfernung während des Einfädelns des ersten Fahrzeugs zu diesem aufschließen können und damit in der jeweiligen Verkehrssituation relevant sein können. Entsprechend kann bei einer kleineren Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge des Verkehrsstroms die Entfernung verkleinert oder reduziert werden. Besonders bevorzugt kann dies für Durchschnittsgeschwindigkeiten gelten, die größer als ein vorgegebener Schwellenwert sind. Dieser Schwellenwert kann einen Übergang zu dichtem, zähfließendem oder stockendem Verkehr oder zu einer Stausituation angeben. Bei Durchschnittsgeschwindigkeiten unterhalb dieses Schwellenwerts kann dann ein umgekehrtes Anpassen der Entfernung in Abhängigkeit von der Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge vorgesehen sein. Bei Durchschnittsgeschwindigkeiten unterhalb des Schwellenwerts kann für kleinere Geschwindigkeiten also eine größere Entfernung vorgesehen werden. Besonders bevorzugt kann dies zumindest dann der Fall sein, wenn gleichzeitig eine erfasste Verkehrs- oder Fahrzeugdichte oberhalb eines vorgegebenen Dichteschwellenwerts liegt. Durch das hier vorgesehene schwellenwertabhängige Anpassen der Entfernung kann vorteilhaft berücksichtigt werden, dass bei hoher Verkehrs- oder Fahrzeugdichte und entsprechend niedrigen Geschwindigkeiten ein Verhalten der Fahrzeuge des Verkehrsstroms bis zu einer größeren Entfernung gekoppelt sein kann. Somit kann durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft berücksichtigt werden, dass situationsabhängig Fahrzeuge in unterschiedlichen Entfernungen zum Ort des Einfädelns für die Verkehrssituation und damit für das Minimieren des Gesamtenergiebedarfs für das Einfädeln relevant sein können. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren weiter optimiert und somit gegebenenfalls eine Manövervariante mit weiter reduziertem Gesamtenergiebedarf ermittelt werden.
Das hier beschriebene Auffahrmanöver oder Einfädeln kann automatisch initiiert werden, beispielsweise sobald das erste Fahrzeug eine vorgegebene Entfernung zu der jeweiligen Einfädelstelle, also etwa einer voraus liegenden Autobahnauffahrt oder dergleichen, erreicht hat. Beispielsweise kann durch das zum Durchführen des Verfahrens eingerichtete Assistenzsystem bei Erreichen der Entfernung ein entsprechendes Initiierungs- oder Schwellenwertsignal erzeugt werden. Zur Initiierung des Auffahrmanövers oder Einfädelns, also eines Versetzens des auffahrenden ersten Fahrzeugs in einen Auffahr- oder Einfädelmodus ab dem Initiierungs- oder Schwellenwertsignal, kann eine jeweilige lokale Infrastruktur im Bereich der Einfädelstelle, beispielsweise eine lokale Lichtsignalsteuerung, eine zusätzliche Unterstützung bieten. Dazu kann die Infrastruktur beispielsweise eine Schaltung oder Verkehrssteuerung durchführen, die ein möglichst energieeffizientes Einfädeln ermöglicht, beispielsweise durch Schalten mehrerer Lichtsignal- oder Ampelanlagen entlang einer Trajektorie des ersten Fahrzeugs, um diesem eine sogenannte grüne Welle bereitzustellen. Dadurch kann dem Einfädelfahrzeug etwa ermöglicht werden, auf besonders energieeffiziente Weise bei Erreichen der Einfädelstelle eine bestimmte Geschwindigkeit zu haben, insbesondere eine an die Durchschnittsgeschwindigkeit der weiteren Fahrzeuge angepasste oder dieser entsprechende Geschwindigkeit. Mit anderen Worten kann so also vorteilhaft eine rechtzeitige Anpassung der Geschwindigkeit des ersten Fahrzeugs an die Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge auf einer jeweiligen Zielfahrbahn innerhalb eines Streckenabschnitts von der vorgegebenen Entfernung, also vom Start Erzeugen des Initiierungs- oder Schwellenwertsignals, bis Erreichen der Zielfahrbahn beziehungsweise der Einfädelstelle sichergestellt oder ermöglicht werden. Im umgekehrten Fall können Ampelsignale dazu beitragen, dass die Geschwindigkeit frühzeitig gemäßigt reduziert wird, ohne auf dem Streckenabschnitt bis Erreichen der Zielfahrbahn ein energieintensives Bremsmanöver einleiten zu müssen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Assistenzsystem, aufweisend eine Kommunikationseinrichtung zur kabellosen Kommunikation und eine damit verbundene Rechnereinrichtung. Das erfindungsgemäße Assistenzsystem ist zum automatischen Ausführen zumindest einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Dazu kann das Assistenzsystem, insbesondere die Recheneinrichtung, beispielsweise einen computerlesbaren Datenspeicher sowie eine mit diesem verbundene Prozessoreinrichtung aufweisen. Auf dem Datenspeicher kann dann ein Computerprogramm gespeichert sein, welches die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens oder entsprechende Steuerbefehle codiert oder repräsentiert und welches mittels der Prozessoreinrichtung zum Durchführen des Verfahrens automatisch ausführbar ist. Ein derartiges Computerprogramm und ein derartiger computerlesbarer Datenträger können ihrerseits eigene weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung sein.
Das Assistenzsystem kann ein Fahrzeugassistenzsystem sein, also zum Einbau in ein Kraftfahrzeug oder als Teil eines Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Ebenso kann das Assistenzsystem mehrere Komponenten zur verteilten Anordnung, beispielsweise in mehreren Kraftfahrzeugen und/oder in einem oder mehreren Kraftfahrzeugen und fahrzeugextern umfassen. Ebenso kann das Assistenzsystem als fahrzeugexternes System ausgebildet sein. In letzterem Fall kann es beispielsweise eine oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen fahrzeugexternen Einrichtungen sein oder umfassen. Dies können beispielsweise die fahrzeugexterne Recheneinrichtung, die fahrzeugexterne Infrastruktur oder Sensorik und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Kommunikationseinrichtung zur kabellosen Kommunikation mit wenigstens einer, bezogen auf das Kraftfahrzeug fahrzeugexternen Datenverarbeitungs- oder Recheneinrichtung und ein mit der Kommunikationseinrichtung verbundenes Steuergerät zum Ansteuern wenigstens einer Fahrzeugfunktion des Kraftfahrzeugs. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist dabei zum, bevorzugt automatischen oder teilautomatischen, Ausführen wenigstens einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also eine fahrzeuginterne Variante oder einen fahrzeuginternen Teil des erfindungsgemäßen Assistenzsystems aufweisen. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann eines der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen an der der jeweiligen Verkehrssituation beteiligten Fahrzeuge sein. Dementsprechend kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Assistenzsystem genannten Einrichtungen und/oder Eigenschaften aufweisen.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 einen beispielhaften schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zur Fahrzeugsteuerung;
2 eine schematische Übersichtsdarstellung einer Verkehrssituation zu einem ersten Zeitpunkt; und
3 eine schematische Übersichtsdarstellung der Verkehrssituation zu einem späteren zweiten Zeitpunkt.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen beispielhaften schematischen Ablaufplan 10 eines Verfahrens zur Fahrzeugsteuerung im Rahmen einer Einfädelsituation, wie sie weiter unten noch näher erläutert wird. Das Verfahren umfasst hier Verfahrensschritte S1-S7, die beispielsweise von einem automatischen oder teilautomatischen Einfädelassistenten ausgeführt werden können, um in der Einfädelsituation einen Einfädel- oder Auffahrprozess eines Fahrzeugs, beispielsweise an einer Autobahnauffahrt für alle daran beteiligten Fahrzeuge hinsichtlich eines Gesamtenergiebedarfs maximal effizient zu gestalten. Das Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf alle Figuren näher erläutert. 2 und 3 zeigen dazu eine entsprechende Verkehrssituation 12 zu einem ersten Zeitpunkt 14 beziehungsweise zu einem zweiten Zeitpunkt 42.
In der Verkehrssituation 12 ist eine Straße 16 mit einem rechten Fahrstreifen 18 und einem linken Fahrstreifen 20 für die gleiche Fahrtrichtung dargestellt. In die Straße 16 mündet von rechts eine Auffahrt 22, sodass sich an einem Übergangspunkt von der Auffahrt 22 in den rechten Fahrstreifen 18 eine Einfädelstelle 24 ergibt. Vorliegend wird der rechte Fahrstreifen 18 der Straße 16 von einem Verkehrsstrom 26 befahren. Als Teil dieses Verkehrsstroms 26 sind hier ein erstes Stromfahrzeug 28, ein zweites Stromfahrzeug 30, ein drittes Stromfahrzeug 32 und ein viertes Stromfahrzeug 34 dargestellt. Auf der Auffahrt 22 befindet sich in der dargestellten Verkehrssituation 12 ein erstes Fahrzeug, das sich in den Verkehrsstrom 26, also zwischen die weiteren dargestellten Stromfahrzeuge 28, 30, 32, 34 einfädeln möchte. Dementsprechend wird dieses erste, auf der Auffahrt 22 befindliche Fahrzeug hier als Einfädelfahrzeug 36 bezeichnet.
Um bei dem Einfädeln des Einfädelfahrzeugs 36 in den Verkehrsstrom 26 zu assistieren, ist vorliegend ein entsprechendes Assistenzsystem zum Ausführen des in 1 veranschaulichten Verfahrens vorgesehen. Dieses Assistenzsystem kann fahrzeuginterne Komponenten 38 und/oder fahrzeugexterne Komponenten 40 umfassen. Diese Komponenten 38, 40 können jeweils hier im Detail nicht näher dargestellte weitere Komponenten oder Einrichtungen, insbesondere Kommunikationseinrichtungen, Erfassungseinrichtungen, Datenverarbeitungseinrichtungen und Steuereinrichtungen umfassen. Die fahrzeugexternen Komponenten 40 können beispielsweise eine Sensorik zur Verkehrserfassung und/oder eine lokale oder zentrale Rechen- oder Datenverarbeitungseinrichtung sein oder umfassen. Weiter können die fahrzeugexternen Komponenten 40 beispielsweise verkehrssteuernde Elemente oder Einrichtungen, also Teile einer lokalen Verkehrsinfrastruktur oder Straßenausstattung, sein oder umfassen. Dies können etwa Lichtsignalanlagen, Schranken und/oder dergleichen mehr sein. Die hier dargestellten Positionen der fahrzeugexternen Komponenten 40 sind rein beispielhaft zu verstehen und können sich ebenso zusätzlich oder alternativ etwa an einem von der Einfädelstelle 24 abgewandten Anfang der Auffahrt 22 und/oder entlang der Straße 16, der Auffahrt 22 und/oder noch weiter von der Einfädelstelle 24 entfernten Streckenabschnitten befinden.
Würden sich ausgehend von der Verkehrssituation 12 zum ersten Zeitpunkt 14 die Stromfahrzeuge 28 bis 34 in unveränderter Art und Weise entlang des rechten Fahrstreifens 18 und das Einfädelfahrzeug 36 in unveränderter Art und Weise entlang der Auffahrt 22 in Richtung des ersten Fahrstreifens 18 bewegen, so würde dies zu einer Kollision führen beziehungsweise typischerweise ein Anhalten des Einfädelfahrzeugs 36 vor der Einfädelstelle 24 notwendig machen. Dies ist ein offensichtlich unerwünschtes Ergebnis beziehungsweise ein sehr energieintensiver und aufwendiger Vorgang, da anschließend das Einfädelfahrzeug 36 aus dem Stand beschleunigt werden müsste.
Mittels des hier beschriebenen Verfahrens soll dieser zum Ausführen des Einfädelns notwendige Energieaufwand minimiert werden.
Dazu kann im Verfahrensschritt S1 das Einfädelfahrzeug 36 vor Erreichen der Einfädelstelle 24 ein Signal aussenden, das seine Einfädelabsicht in den Verkehrsstrom 26 signalisiert. Durch dieses Signal kann ein entsprechender Auffahr- oder Einfädelvorgang also initiiert werden. Daher kann das Signal auch als Initiierungssignal bezeichnet werden. Je nach Ausgestaltung oder Implementierung des Verfahrens beziehungsweise des Assistenzsystems kann ein derartiges Signal fahrzeugintern und/oder an die Fahrzeuge des Verkehrsstroms 26 in einer Umgebung des Einfädelfahrzeugs 36 und/oder an die fahrzeugexternen Komponenten 40 gesendet oder übertragen werden.
Vorliegend kann das Initiierungssignal beispielsweise automatisch erzeugt und/oder ausgesendet werden, sobald das Einfädelfahrzeug sich der Einfädelstelle bis auf eine vorgegebene Entfernung angenähert hat, also eine hier schematisch angedeutete Startschwelle 4 erreicht hat.
Durch das Initiierungssignal oder auf das Initiierungssignal hin kann beispielsweise eine Verkehrsinfrastruktur bereits eine Unterstützung eines besonders effizienten und sparsamen Einfädelns des Einfädelfahrzeugs 36 unterstützen, etwa durch entsprechendes Schalten von verkehrssteuernden Elementen wie Ampeln oder Anzeigetafeln, die eine zulässige Höchstgeschwindigkeit angeben oder dergleichen.
Ebenso können auf das Initiierungssignal hin im Verfahrensschritt S2 Verkehrsdaten erfasst werden, die Positionen und Bewegungen von an der jeweiligen Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeugen beschreiben. Dies kann im Wechselspiel mit dem Verfahrensschritt S3 erfolgen, indem eine Umgebung oder Entfernung um das Einfädelfahrzeug 36 oder die Einfädelstelle 24, in welcher Fahrzeuge des Verkehrsstroms 26 als an der Verkehrssituation 12 beteiligt eingestuft werden, erfolgen. Diese Umgebung oder Entfernung um die Einfädelstelle 24 herum ist hier schematisch durch Bereichsgrenzen 6, 8 gekennzeichnet. Wie durch entsprechende Pfeile angedeutet, können die Bereichsgrenzen automatisch angepasst oder verschoben werden, sind also nicht notwendigerweise ortsfest. Die Umgebung oder Entfernung - also die Position der Bereichsgrenzen 6, 8, kann beispielsweise abhängig von den Verkehrsdaten, insbesondere abhängig von einer als Teil der Verkehrsdaten erfassten oder daraus bestimmten Durchschnittsgeschwindigkeit des Verkehrsstroms 26 dynamisch angepasst werden. Die Verkehrsdaten können hier durch an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge selbst und/oder durch die fahrzeugexternen Komponenten 40 jeweils mittels entsprechender Erfassungseinrichtungen oder Sensoren erfasst werden. Die erfassten Verkehrsdaten können dabei je nach Ausgestaltung des Assistenzsystems beziehungsweise je nach Implementierung des Verfahrens zwischen den Komponenten 38, 40 ausgetauscht oder beispielsweise an eine zentrale, fahrzeugexterne Komponente 40 oder beispielsweise an die fahrzeuginterne Komponente 38 des Einfädelfahrzeugs 36 übermittelt werden.
Im Verfahrensschritt S4 werden hier weitere Daten für die an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge erfasst, wodurch ein jeweiliger Energiebedarf für verschiedene Manöver charakterisiert wird. Das Erfassen dieser weiteren Daten kann beispielsweise zumindest im Wesentlichen analog zum Erfassen der Verkehrsdaten erfolgen. Ebenso können auch diese weiteren Daten, bei denen es sich insbesondere um fahrzeugspezifische Daten handeln kann, ausgetauscht oder übertragen werden.
Insgesamt können somit also beispielsweise Positions-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Brems- und Lenkparameter oder entsprechende Parameterwerte für die an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge, hier also das Einfädelfahrzeug 36 sowie die Stromfahrzeuge 28, 30, 32, 34, erfasst werden. Ebenso können beispielsweise ein jeweiliger Reifendruck, eine jeweilige Beladung, jeweilige Temperaturdaten und/oder dergleichen mehr als jeweilige fahrzeugspezifische Parameter oder Parameterwerte erfasst werden.
Das Erfassen der beschriebenen Daten kann ebenso kontinuierlichen Fahrzeuge durchgeführt werden, die sich jeweils im Bereich der Einfädelstelle 24 befinden oder sich dieser annähern. Erfasste Daten von Fahrzeugen, die sich von der Einfädelstelle 24 wieder entfernt haben, können dabei ebenso kontinuierlich wieder verworfen werden. Auf diese Weise steht vorteilhaft stets ein aktueller Satz von Daten für jeweils aktuell alle im Bereich der Einfädelstelle 24 befindlichen Fahrzeuge zur Verfügung, wodurch das Verfahren besonders effektiv und verzögerungsfrei durchgeführt werden kann.
Im Verfahrensschritt S5 werden die erfassten Daten verarbeitet oder ausgewertet, um rechnerisch eine Manövervariante für das Einfädeln mit minimierten Gesamtenergiebedarf aller an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge zu bestimmen. Dieses Bestimmen, also die entsprechende Datenverarbeitung kann durch eine oder mehrere der fahrzeuginternen Komponenten 38 und/oder der fahrzeugexternen Komponenten 40 durchgeführt werden. Das Berechnen kann also zentralisiert oder beispielsweise verteilt im Fahrzeugnetzwerk der über entsprechende Datenverbindungen miteinander vernetzten an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge durchgeführt werden.
Im Verfahrensschritt S6 werden gemäß der energieoptimalen bestimmten Manövervariante Steuersignale für eines oder mehrere der an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge erzeugt. Diese Steuersignale können analog zu der Berechnung zentral oder verteilt durch eine oder mehrere Komponenten 38, 40 des Assistenzsystems erzeugt werden. Ebenso kann beispielsweise die bestimmte Manövervariante an alle an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge oder nur die gemäß dieser Manövervariante zu steuernden der beteiligten Fahrzeuge übermittelt werden. Die entsprechenden zu steuernden Fahrzeuge können dann selbstständig entsprechende Steuersignale erzeugen, um die bestimmte Manövervariante umzusetzen, also eine gemäß dieser Manövervariante für das jeweilige Fahrzeug vorgesehenen Bewegung zu folgen.
Im Verfahrensschritt S7 werden die erzeugten Steuersignale ausgeführt oder umgesetzt, also die entsprechenden Fahrzeuge gemäß der bestimmten Manövervariante angesteuert. Welche Steuersignale dabei konkret erzeugt werden und wie sich die an der Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge dementsprechend bewegen, kann abhängig von konkreten Details der Verkehrssituation 12 unterschiedlich sein. Ein Beispiel soll unter Bezugnahme auf 2 und 3 erläutert werden.
In der vorliegenden Verkehrssituation 12 wird durch die Steuersignale bewirkt oder veranlasst, dass das erste Stromfahrzeug 28 und das zweite Stromfahrzeug 30 unverändert konstant weiterfahren. Um eine Kollision zu vermeiden, wird aber das Einfädelfahrzeug 36 in einen Segelbetrieb versetzt, sodass es graduell langsamer wird und die Einfädelstelle 24, wie in 3 dargestellt, zum zweiten Zeitpunkt 42 erst erreicht, nachdem das erste Stromfahrzeug 28 und das zweite Stromfahrzeug 30 die Einfädelstelle 24 bereits passiert haben. Dies ist hier besonders vorteilhaft, da das zweite Stromfahrzeug 30 beispielhaft ein Lkw mit einer deutlich höheren Masse als das Einfädelfahrzeug 36 ist und ein Verlangsamen des Einfädelfahrzeugs 36 somit weniger energieaufwendig als ein Verlangsamen oder Beschleunigen des zweiten Stromfahrzeugs 30 ist. Weiter wird in der vorliegenden Verkehrssituation 12 durch ein entsprechendes Steuersignal ein Fahrstreifenwechsel des dritten Stromfahrzeugs 32 von dem rechten Fahrstreifen 18 auf den linken Fahrstreifen 20 veranlasst, um auf dem rechten Fahrstreifen 18 eine Lücke zu schaffen, in die das Einfädelfahrzeug 36 einfädeln kann. Um diese Lücke ausreichend groß zu machen beziehungsweise einen Sicherheitsabstand zwischen allen beteiligten Fahrzeugen zu wahren, kann vorliegend auch das vierte Stromfahrzeug 34 in einen Segelbetrieb versetzt werden, wodurch sich sein Abstand zu dem vorausfahrenden zweiten Stromfahrzeug 30 bis zum Erreichen der Einfädelstelle 24 vergrößert.
In dem hier beschriebenen Szenario werden also sowohl Fahrzeuge des Verkehrsstroms 26 als auch das wenigstens eine Einfädelfahrzeug 36 gesteuert beziehungsweise angepasst. In einer einfacheren Variante des Verfahrens kann aber gegebenenfalls vorgesehen sein, dass nur ein jeweiliger Längsverkehr, hier also der Verkehrsstrom 26, gesteuert, also beispielsweise an eine Bewegung des Einfädelfahrzeugs 36 angepasst wird oder umgekehrt nur das wenigstens eine Einfädelfahrzeug 36 - beispielsweise eine Perlenkette mehrere Einfädelfahrzeuge 36 - an die Fahrzeuge des Verkehrsstroms 26 beziehungsweise deren Bewegung angepasst, also entsprechend gesteuert wird.
Bevorzugt können sich Fahrzeuge mit niedrigerem Energiebedarf für Fahrmanöver, insbesondere für Geschwindigkeitsänderungen, an die übrigen an der jeweiligen Verkehrssituation 12 beteiligten Fahrzeuge anpassen. Dies kann insbesondere für ein Verlangsamen oder ein Beschleunigen gelten.
Wenn das Einfädelfahrzeug 36 beispielsweise ein im Vergleich zu den Fahrzeugen des Verkehrsstroms 26 schwereres Fahrzeug mit relativ hohem Energiebedarf, beispielsweise ein Lkw, ist, kann also der Verkehrsstrom 26 an das Einfädelfahrzeug 36 angepasst werden, sodass dieses mit möglichst wenig Energieaufwand von der Auffahrt 22 auf die Straße 16 einfädeln kann. Wenn sich hingegen im Längsverkehr, also im Verkehrsstrom 26 ein relativ schweres Fahrzeug mit hohem Energiebedarf befindet und das Einfädelfahrzeug 36 im Vergleich dazu leichter ist und einen geringeren Energiebedarf hat, kann ein Verhalten oder eine Bewegung des Einfädelfahrzeugs 36 erfolgen.
Durch ein Fahrstreifenmanagement, also beispielsweise einen rechtzeitigen Fahrstreifenwechsel eines oder mehrerer Fahrzeuge des Verkehrsstroms 26 kann zudem Platz zum Einfädeln, insbesondere für Einfädelfahrzeuge 36 mit relativ zu den übrigen beteiligten Fahrzeugen höherem Energiebedarf, geschaffen werden. Dabei sind unterschiedlichste Kombinationen aus Fahrstreifenwechseln sowie Anpassungen in Form von Beschleunigungen, Segelbetrieb und/oder aktivem Abbremsen möglich. Bevorzugt können dabei aktive Bremsvorgänge sowie Beschleunigungsvorgänge vermieden oder in ihrer Anzahl oder Stärke minimiert werden, was beispielsweise als zusätzliche Randbedingung für das Bestimmen der auszuführenden Manövervariante vorgegeben sein kann. Dadurch kann das Einfädeln besonders effizient gestaltet werden.
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie ein Einfädelassistent, bevorzugt mit einer Segelfunktion für autonome, teilautonome und/oder manuell geführte Fahrzeuge realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste

4: Startschwelle
6, 8: Bereichsgrenzen
10: Ablaufplan
12: Verkehrssituation
14: erster Zeitpunkt
16: Straße
18: rechter Fahrstreifen
20: linker Fahrstreifen
22: Auffahrt
24: Einfädelstelle
26: Verkehrsstrom
28: erstes Stromfahrzeug
30: zweites Stromfahrzeug
32: drittes Stromfahrzeug
34: viertes Stromfahrzeug
36: Einfädelfahrzeug
38: fahrzeuginterne Komponenten
40: fahrzeugexterne Komponenten
42: zweiter Zeitpunkt
S1-S7: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016205140 A1 [0003]

Claims

Verfahren (10) zur Fahrzeugsteuerung in einer Verkehrssituation (12), in der ein erstes Fahrzeug (36) in einen Verkehrsstrom (26) aus weiteren Fahrzeugen (28, 30, 32, 34) einfädelt, mit den Verfahrensschritten - Erfassen von Verkehrsdaten, die Positionen und Bewegungen der an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) beschreiben, - mittels eines vorgegebenen Algorithmus Erzeugen wenigstens eines Steuersignals für wenigstens eines der an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) zum Assistieren des Einfädelns, dadurch gekennzeichnet, dass - für die Verkehrssituation (12) Daten erfasst werden, die einen jeweiligen Energiebedarf der an der Verkehrssituation beteiligten Fahrzeug (28, 30, 32, 34, 36) für verschiedene Manöver charakterisieren, - basierend auf den erfassten Verkehrsdaten und den für die Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) erfassten Daten rechnerisch eine Manövervariante für das Einfädeln mit minimiertem Gesamtenergiebedarf aller an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) bestimmt wird, und - gemäß der bestimmten Manövervariante das wenigstens eine Steuersignal zum Realisieren dieser Manövervariante erzeugt wird.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das wenigstens eine Steuersignal wenigstens eines der an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) automatisch in einen Segelbetrieb versetzt wird.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der erfassten Daten für die an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) eine jeweilige Rate eines Energieverlustes der Fahrzeuge beim Segeln bestimmt und diese Rate als Parameter zum Minimieren des Gesamtenergiebedarfs verwendet wird.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das wenigstens eine Steuersignal ein Fahrstreifenwechsel wenigstens eines der weiteren Fahrzeuge (28, 30, 32, 34) veranlasst wird und dadurch auf einem von dem entsprechenden Fahrzeug (28, 30, 32, 34) bis dahin befahrenen Fahrstreifen (18) Platz für das Einfädeln des ersten Fahrzeugs (36) geschaffen wird.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil der Daten für die an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) jeweilige Fahrzeugdaten erfasst werden, die technische Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugs (28, 30, 32, 34, 36) angeben, insbesondere ein Fahrzeugtyp, eine Antriebsart, ein Gewicht, ein Beschleunigungsvermögen, ein Bremsvermögen, ein Automatisierungsgrad und/oder eine Ausstattung mit Assistenzsystemen.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Teil der Daten für die an der Verkehrssituation (12) beteiligten Fahrzeuge (28, 30, 32, 34, 36) jeweilige dynamische Fahrzeugdaten erfasst werden, insbesondere eine aktuelle Beladung, eine Insassenzahl, ein aktueller Ladezustand einer jeweiligen Traktionsbatterie und/oder eine aktuelle Temperatur einer Antriebskomponente.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das wenigstens eine Steuersignal entweder das erste Fahrzeug (36) oder wenigstens eines der weiteren Fahrzeuge (28, 30, 32, 34) angesteuert wird, sodass für das Einfädeln eine möglichst geringe Fahrzeugmasse verlangsamt oder beschleunigt werden muss.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung von dem ersten Fahrzeug (36) oder von einem jeweiligen vorgesehenen Ort (24) für das Einfädeln, bis zu der Fahrzeuge (28, 30, 32, 34) des Verkehrsstroms (26) als an der Verkehrssituation (12) beteiligt eingestuft werden, abhängig von einer erfassten Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge (28, 30, 32, 34) des Verkehrsstroms (26) im Bereich des Orts (24) für das Einfädeln automatisch dynamisch angepasst wird.
Assistenzsystem (38, 40), aufweisend eine Kommunikationseinrichtung zur kabellosen Kommunikation und eine damit verbundene Recheneinrichtung, wobei das Assistenzsystem zum automatischen Ausführen eines Verfahrens (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Kraftfahrzeug (28, 30, 32, 34, 36), aufweisend eine Kommunikationseinrichtung (38) zur kabellosen Kommunikation mit wenigstens einer bezogen auf das Kraftfahrzeug (28, 30, 32, 34, 36) fahrzeugexternen Datenverarbeitungseinrichtung (38, 40) und ein mit der Kommunikationseinrichtung (38) verbundenes Steuergerät (38) zum Ansteuern wenigstens einer Fahrzeugfunktion des Kraftfahrzeugs (28, 30, 32, 34, 36), wobei das Kraftfahrzeug (28, 30, 32, 34, 36) zum Ausführen eines Verfahrens (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.