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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln mindestens einer Route eines zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Fahrzeugs von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt, wobei das Fahrzeug eine Klimatisierungsvorrichtung aufweist. Dabei werden mindestens zwei alternative Routen zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt ermittelt. Anschließend wird der CO2-Ausstoß des Fahrzeugs für jede der mindestens zwei alternativen Routen unter Berücksichtigung mindestens eines vorgebbaren Umweltparameters und/oder mindestens eines vorgebbaren Fahrzeugparameters ermittelt. Dann werden die mindestens zwei alternativen Routen unter Angabe eines mit dem zu jeder Route ermittelten CO2-Ausstoß korrelierten Werts zur Auswahl durch einen Benutzer auf einer Anzeigevorrichtung bereitgestellt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Navigationsvorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Navigationsvorrichtung.
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Aus der
DE 10 2008 037 379 A1 ist eine Routenplanung nach CO
2-Ausstoß bekannt. Dabei können Höhen und Steigungen der Streckenabschnitte sowie die Fahrzeit und Stopps berücksichtigt werden. Weiterhin Berücksichtigung finden Fahrzeuggewicht, Kraftstofftyp, Verkehrssituation, Straßentyp, Anzahl der Fahrspuren und Ampeln, sowie der Reibungskoeffizient. Die Berechnung kann durch einen Wandlungsfaktor aus Brennkraftmaschinentyp und Kraftstoffart in Form von Kraftstoffmengen erfolgen. Diese Druckschrift wurde zur Formulierung des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 herangezogen.
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Aus der
US 2020/0141758 A1 ist ein CO
2- und kraftstoffoptimierendes Routenplanungssystem unter Einbeziehung einer Vielzahl von Fahrzeugdaten und Wetterprognosedaten bekannt. Weiterhin berücksichtigt werden können Steigungen, Fahrbahnzustände, bezogen auf Einzelfahrzeuge und Lieferfahrzeugflotten, der Durchschnittsverbrauch, die Reifenart und der Rollwiderstand.
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Aus der
EP 2 221 581 B1 ist eine CO
2-optimierte Routenplanung bekannt, bei der eine Vielzahl von Faktoren einbezogen werden kann, darunter fahrstilspezifische und fahrzeugspezifische Faktoren sowie Umweltfaktoren wie Verkehrsdaten, Steigungen, Straßenklassen und dergleichen.
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In Zeiten von Nachhaltigkeit und drastisch steigenden CO2-Steuern sowie Kraftstoff- und Energiepreisen ist es wünschenswert, den CO2-Ausstoß möglichst noch weiter zu reduzieren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Möglichkeit vorzusehen, wie der CO2-Ausstoß weiter verringert werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei hohen Außentemperaturen hinsichtlich der Erhöhung des CO2-Ausstoßes Klimatisierungsvorrichtungen eine bedeutsame Rolle spielen. Das Einstellen beziehungsweise das Aufrechterhalten einer gewünschten Temperatur durch die Klimatisierungsvorrichtung des Fahrzeugs führt bei hohen Außentemperaturen zu einem höheren Verbrauch und damit zu einem erhöhten CO2-Ausstoß. Insbesondere bei zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Fahrzeugen fällt der für die Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums benötigte Energiebedarf deutlich ins Gewicht und kann überdies die Reichweite des Fahrzeugs beträchtlich reduzieren.
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Die vorliegende Erfindung basiert weiterhin auf der Erkenntnis, dass in diesem Zusammenhang einer Abschattung des Fahrzeugs auf der Route eine große Bedeutung zukommen kann. Ist es beispielsweise möglich, eine Route zu wählen, die sich ansonsten bei vergleichbarer Routenlänge kaum von einer alternativen Route unterscheidet, jedoch zu großen Teilen im Hinblick auf die Tageszeit und das Datum der Fahrt auf Straßen geführt werden kann, auf denen das Fahrzeug beim Befahren der Route im Schatten von Gebäuden, einzelnen Bäumen, Wäldern oder Bergen liegt, so sollte jedenfalls im Sommer im Hinblick auf den CO2-Ausstoß dieser Route der Vorzug gegeben werden. Erfindungsgemäß wird deshalb in einem Schritt d) für jede Route ein Abschattungsparameter des Fahrzeugs auf der jeweiligen Route unter Verwendung zumindest einer Tageszeit und eines Datums der Fahrt auf der jeweiligen Route sowie einer 3D-Karte ermittelt. Anschließend wird in einem Schritt e) in Abhängigkeit zumindest des jeweiligen Abschattungsparameters mindestens ein Betriebsparameter für die Klimatisierungsvorrichtung ermittelt. Schließlich wird in einem Schritt f) der CO2-Ausstoß in Schritt b) in Abhängigkeit des mindestens einen in Schritt e) ermittelten Betriebsparameters für die Klimatisierungsvorrichtung ermittelt.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht demnach auf besonders einfache und aufwandsarme Art und Weise eine Einsparung von Energie und damit eine Reduktion des CO2-Ausstoßes. Bei zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Fahrzeugen geht dies überdies mit einer Komforterhöhung für die Fahrzeuginsassen einher, da sich dadurch die Reichweite des Kraftfahrzeugs erhöhen lässt und zeitaufwändige Stopps zum Aufladen der Fahrzeugbatterie reduziert werden können. Überdies lassen sich mit der Erfindung Betriebskosten des Fahrzeugs einsparen, da der Energieverbrauch reduziert werden kann.
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Bei rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist der Vorteil offensichtlich, bei teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen kann die Erfindung bedeutsam werden, wenn beispielsweise eine längere Strecke in einem Bereich zu fahren ist, der als Umweltzone deklariert ist, die nur mit reinem Elektroantrieb befahren werden darf.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in Schritt e) der mindestens eine Betriebsparameter für die Klimatisierungsvorrichtung weiterhin in Abhängigkeit mindestens eines Wetterparameters zum Zeitpunkt der Fahrt auf der jeweiligen Route ermittelt wird. Ein in Abhängigkeit zumindest der Tageszeit und des Datums der Fahrt auf der Route berechneter Abschattungsparameter ist nicht ohne, jedoch von geringerer Bedeutung, wenn es sich um einen regnerischen oder nebligen oder bewölkten Tag handelt. Besonders bedeutsam wird hingegen der Abschattungsparameter, wenn die Sonne von einem klaren Himmel strahlt. Insofern stellt der mindestens eine Wetterparameter bevorzugt einen Parameter aus der folgenden Gruppe dar: mindestens einen aktuellen oder prognostizierten Bewölkungsgrad oder mindestens eine aktuelle oder prognostizierte Umgebungstemperatur für die Fahrt auf der jeweiligen Route. In diesem Zusammenhang ist nämlich weiterhin zu berücksichtigen, dass bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen eine Abschattung unter Umständen nicht gewünscht ist, da sonst der Bedarf zum Betreiben einer Heizeinrichtung unter Umständen den CO2-Ausstoß nachteilig beeinflusst. Eine Route, die wenig Abschattung bietet, kann daher beispielsweise an einem sonnigen Sommertag im Hinblick auf eine Reduktion des CO2-Ausstoßes ungünstig sein. Im Winter hingegen stellt die Hochvoltheizung neben dem Antrieb einen Hauptverbraucher dar. Deshalb sollte im Winter eine Strecke gewählt werden, bei der das Fahrzeug schneller auf Betriebstemperatur kommt, um die Abwärme des Antriebsstrangs zur Heizung des Fahrzeuginnenraums zu verwenden oder indem das Fahrzeug einer erhöhten Sonnenbestrahlung ausgesetzt wird, sodass sich der Innenraum infolge der Sonneneinstrahlung oder -bestrahlung erwärmt. Demnach kann die Sonneneinstrahlung an einem sonnigen Wintertag den CO2-Ausstoß sogar reduzieren.
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Bevorzugt wird als Betriebsparameter der Klimatisierungsvorrichtung ein Energieverbrauch der Klimatisierungsvorrichtung zum Einstellen und Halten einer vorgebbaren Temperatur im Fahrzeug in Abhängigkeit zumindest des mindestens einen Wetterparameters ermittelt. Ein solcher Zusammenhang kann beispielsweise in Form einer Nachschlagetabelle in einer Auswertevorrichtung abgespeichert sein.
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Bevorzugt wird der Energieverbrauch weiterhin in Abhängigkeit einer Fensterfläche des Fahrzeugs ermittelt. Je größer nämlich die Fensterfläche eines Fahrzeugs ist, umso relevanter wird eine Abschattung im Hinblick auf die Innentemperatur des Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang kann weiterhin der Energieverbrauch in Abhängigkeit einer Farbe einer Lackierung des Fahrzeugs ermittelt werden. Dunklere Fahrzeuge heizen sich nämlich schneller auf als Fahrzeuge mit einer hellen Lackierung.
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Bevorzugt wird in Schritt d) aus der Tageszeit und dem Datum ein Sonnenstand, insbesondere ein Sonnenstandsverlauf, für die Fahrt auf der jeweiligen Route prognostiziert, in dessen Abhängigkeit der Abschattungsparameter ermittelt wird. Insbesondere in Zusammenhang mit dem prognostizierten Bewölkungsgrad und der prognostizierten Umgebungstemperatur lässt sich damit ein Energiebedarf für die Klimatisierungsvorrichtung auf der Route mit hoher Genauigkeit ermitteln.
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Als der Abschattungsparameter wird bevorzugt ein durchschnittlicher Abschattungswert für die jeweilige Route oder zunächst ein Abschattungswert zu vorgebbaren Zeitpunkten und/oder vorgebbaren Streckenpunkten auf der jeweiligen Route und daraus ein durchschnittlicher Abschattungswert ermittelt. Der durchschnittliche Abschattungswert kann beispielsweise 25% betragen, was bedeutet, dass sich das Fahrzeug in 25% der Fahrzeit oder der Fahrstrecke im Schatten befindet. Beträgt der durchschnittliche Abschattungswert auf einer alternativen Route beispielsweise nur 5% und handelt es sich um einen wolkenlosen Sommertag, so sollte im Hinblick auf eine Reduktion des CO2-Ausstoßes die erste Route gewählt werden.
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Neben der Bereitstellung der mindestens zwei alternativen Routen unter Angabe eines mit dem zu jeder Route ermittelten CO2-Ausstoß korrelierten Werts zur Auswahl durch einen Benutzer auf einer Anzeigevorrichtung kann alternativ auch vorgesehen sein, dass keine Auswahlmöglichkeit bereitgestellt wird, vielmehr automatisch die Route mit dem niedrigsten CO2-Ausstoß gewählt wird.
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Es ist vorgesehen, dass in der 3D-Karte Standorte und Höhen von Gebäuden, Wäldern und Bäumen, Gebäudegeometrien sowie Landschaftsprofile hinterlegt werden. In diesem Zusammenhang sind demnach in der 3D-Karte alle relevanten Strukturen erfasst, die zu einer Abschattung eines Fahrzeugs auf einer Route führen können. Landschaftsprofile berücksichtigen beispielsweise, dass sich ein Fahrzeug auf der Route im Schatten eines Berges bewegen oder umgekehrt auf einem Bergrücken fahren kann.
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Die Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Navigationsvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese umfasst insbesondere Mittel zum Durchführen der einzelnen Verfahrensschritte. Zu diesem Zweck kann das Navigationssystem eine Steuervorrichtung umfassen. Die Steuervorrichtung kann eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Navigationsvorrichtung.
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Dabei gehören zu der Erfindung auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Navigationsvorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits in Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wurden. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung einen Signalflussgraphen für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Navigationsvorrichtung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen Signalflussgraphen für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln mindestens einer Route eines zumindest teilweise elektrisch antreibbaren Fahrzeugs von einem Startpunkt zu einem Zielpunkt, wobei das Fahrzeug eine Klimatisierungsvorrichtung aufweist.
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Gemäß Schritt S1 werden mindestens zwei alternative Routen zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt ermittelt. In Schritt S2 wird für jede Route ein Abschattungsparameter des Fahrzeugs auf der jeweiligen Route unter Verwendung von zumindest einer Tageszeit und eines Datums der Fahrt auf der jeweiligen Route sowie einer 3D-Karte ermittelt. In Schritt S3 wird in Abhängigkeit des jeweiligen Abschattungsparameters mindestens ein Betriebsparameter für die Klimatisierungsvorrichtung ermittelt. In Schritt S4 wird der CO2-Ausstoß des Fahrzeugs für jede der mindestens zwei alternativen Routen in Abhängigkeit des mindestens einen in Schritt S3 ermittelten Betriebsparameters für die Klimatisierungsvorrichtung ermittelt. In Schritt S5 werden die mindestens zwei alternativen Routen unter Angabe eines mit dem zu jeder Route ermittelten CO2-Ausstoß korrelierten Werts zur Auswahl durch einen Benutzer auf einer Anzeigevorrichtung bereitgestellt.
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In Schritt S3 wird der mindestens eine Betriebsparameter für die Klimatisierungsvorrichtung bevorzugt weiterhin in Abhängigkeit mindestens eines Wetterparameters zum Zeitpunkt der Fahrt auf der jeweiligen Route ermittelt. Dabei kann der mindestens eine Wetterparameter mindestens einen aktuellen oder prognostizierten Bewölkungsgrad oder mindestens eine aktuelle oder prognostizierte Umgebungstemperatur für die Fahrt auf der jeweiligen Route darstellen. Als Betriebsparameter der Klimatisierungsvorrichtung wird ein Energieverbrauch der Klimatisierungsvorrichtung zum Einstellen und Halten einer vorgebbaren Temperatur im Fahrzeug in Abhängigkeit zumindest des mindestens einen Wetterparameters ermittelt. Der Energieverbrauch kann weiterhin in Abhängigkeit einer Fensterfläche des Fahrzeugs und/oder in Abhängigkeit einer Farbe der Lackierung des Fahrzeugs ermittelt werden.
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In Schritt S2 wird aus der Tageszeit und dem Datum ein Sonnenstand, insbesondere ein Sonnenstandsverlauf, für die Fahrt auf der jeweiligen Route prognostiziert, in dessen Abhängigkeit der Abschattungsparameter ermittelt wird. Als der Abschattungsparameter wird entweder ein durchschnittlicher Abschattungswert für die jeweilige Route oder zunächst ein Abschattungswert zu vorgebbaren Zeitpunkten und/oder vorgebbaren Streckenpunkten auf der jeweiligen Route und daraus ein durchschnittlicher Abschattungswert ermittelt. Der Abschattungswert kann eine Prozentzahl darstellen, die zum Ausdruck bringt, in wie viel Prozent der Fahrzeit oder der Streckenlänge sich das Fahrzeug in einem Schatten befindet. Bei vergleichbarer Streckenlänge kann bereits der durchschnittliche Abschattungswert den ermittelten, mit dem CO2-Ausstoß korrelierten Wert darstellen, der der Auswahl durch den Benutzer zugrunde gelegt wird. Weisen die alternativen Routen unterschiedliche Streckenprofile und/oder unterschiedliche Streckenlängen und/oder unterschiedliche Straßentypen (Landstraße, Autobahn, Feldweg) auf, so ist es bevorzugt, wenn diese Parameter zur Ermittlung des mit dem CO2-Ausstoß korrelierten Werts berücksichtigt werden.
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In der in Schritt S2 verwendeten 3D-Karte sind insbesondere Standorte und Höhen von Gebäuden, Wäldern und einzelnen Bäumen, Gebäudegeometrien sowie Landschaftsprofile hinterlegt.
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2 zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 10 mit einem erfindungsgemäßen Navigationssystem 12. Das Kraftfahrzeug 10 weist eine Batterievorrichtung 14 auf, die verschiedene, weiter unten noch näher beschriebene Fahrzeugfunktionalitäten mit Energie versorgt, wobei hier als teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug insbesondere eine elektrische Antriebsvorrichtung 16 von Bedeutung ist. Die Navigationsvorrichtung 12 ist mit einer Steuervorrichtung 18 gekoppelt, die ihrerseits mit einer Sende-/Empfangsvorrichtung 20 und einer Klimatisierungsvorrichtung 22 gekoppelt ist. Die Sende-/Empfangsvorrichtung 20 ist ausgelegt, mit einer externen Servervorrichtung 24 zu kommunizieren, insbesondere zur Übertragung von Wetterdaten. Die Navigationsvorrichtung 12 ist mit einer Anzeigevorrichtung 26 gekoppelt, um einem Benutzer mindestens zwei alternative Routen unter Angabe eines mit dem zu jeder Route ermittelten CO2-Ausstoß korrelierten Werts zur Auswahl bereitzustellen. Die Navigationsvorrichtung 12 ist mit der Steuervorrichtung 18 gekoppelt, um die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigten Daten übermittelt zu bekommen. Die Steuervorrichtung 18 kann auch in der Navigationsvorrichtung 12 implementiert sein. Die Steuervorrichtung 18 kann die weiter oben erwähnte Auswertevorrichtung umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008037379 A1 [0003]
- US 20200141758 A1 [0004]
- EP 2221581 B1 [0005]
