WO2011029562A1 - Reichweitenberechnung bei einer vielzahl von wegen - Google Patents

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Andreas Lamprecht
Jochen Ungermann
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Audi Ag
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    • B60L2250/16—Driver interactions by display
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to the range calculation in a variety of ways.
  • the remaining range is usually output as a numerical value in a display in the instrument cluster.
  • the calculation of the remaining kilometers is based purely on the measured amount of fuel in the tank and historical customer consumption.
  • DE 103 02 504 A1 discloses a method for determining the range of an electric vehicle, in which vehicle, route and / or environment-related information about the vehicle and a planned or a current driving route are detected and processed by a vehicle computer by means of suitable information acquisition devices. For this purpose, this information is linked to each other before starting and / or driving on a route and evaluated with respect to a predetermined or variably changing vehicle operating mode. Subsequently, the remaining range of the electric vehicle is calculated from this information and / or the evaluation result and displayed in a display device.
  • DE 10 2008 037 262 A1 discloses a method for outputting a determined remaining range of a tank filling of a vehicle in an optical output unit of a navigation system of a vehicle.
  • the determined remaining range of the tank filling is alphanumerically as a distance from a current position of the vehicle a display in the optical output unit.
  • the distance is output as a polygonal line closed at the current position, wherein an inner area enclosed by the polygonal line is output differently in relation to an outer area lying outside the traverse.
  • DE 43 44 369 A1 discloses a method for consumption-oriented driving power limitation of a vehicle drive as a function of a travel destination and the energy supply of the energy storage providing the drive power.
  • the driver prescribes, via an input unit to a travel computer, travel information from which at least the total distance to the destination can be determined.
  • the travel computer repeatedly determines the allowable target route consumption during the journey on the basis of the measured current energy supply to overcome the distance ahead.
  • a default value is derived, which serves as a default for a device for driving power limitation in such a way that the driving performance is limited the more, the smaller the determined target route consumption is.
  • DE 692 04 811 T2 discloses a remaining range indicating device for a vehicle powered by a storage battery.
  • the type of road that is traveled by the electric vehicle identified as well as the distance that can drive the electric vehicle, calculated depending on the nature of the road and displayed on a display device.
  • the object of the invention is to simplify the operation of a motor vehicle with a limited power supply. This object is solved by the inventions given in the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
  • ranges of the motor vehicle on a first class routes calculable and ranges on paths of a second class can be determined by estimation.
  • An estimate is understood to mean a determination with a lesser (computation) effort than is carried out for a calculation of first-class paths.
  • the ranges on second-class routes are estimated to be less than the calculated ranges on first-class routes.
  • the ranges are estimated on second-class routes such that a straight line connecting a maximum-range point (range limit) on one of the second-class paths to the starting point of the range calculation is shorter than a straight line that has a maximum-range point connects a neighboring path of the first class with the starting point of the range calculation.
  • a plurality, in particular a plurality, of paths of the first class are not parallel to one another.
  • a spider is spanned by the paths of the first class.
  • the paths are preferred roads.
  • the first class routes are, for example, highways and / or federal roads, while the roads In the second class preference is given to paths on which normally smaller distances are covered, such as country roads or residential streets.
  • the paths of the first class are paths or, for example compared to other motorways or federal highways contained in the map material, are determined as those paths which intersect a geometric object representing a range around the starting point of the range calculation. This serves, for example, to preselect the routes of the first class.
  • the geometric object is in particular a circle with the radius of easy reach. But even more complicated geometric objects than circles can be useful, especially in asymmetric height profiles.
  • the range calculation is preferably feasible taking into account a height profile.
  • the height profile is preferably transmitted to the motor vehicle online.
  • the starting point of the range calculation is, for example, the starting point of a journey.
  • the starting point of the range calculation is the current location of the motor vehicle, ie the location at which the motor vehicle is approximately at the time of presentation.
  • the roads are divided into a plurality of classes, ranges are calculated on first class routes, and ranges are estimated by second-class routes.
  • the expected driving speed is also not taken into account for the calculation.
  • a 50 km long route on a motorway would lead to the same result as a 50 km long route through a city.
  • a route reference is preferably used to calculate the range.
  • the idea is to use a simulation model of the motor vehicle, which takes into account the energy expenditure for overcoming a defined height and speed profile in order to calculate the remaining residual range.
  • the height and speed profile is provided by means of an interface for navigation. It does not matter if the driver has entered a destination or is driving without active route guidance.
  • FIG. 1 shows the calculation of the distance-related range, in particular a remaining range.
  • the initial value of the calculation process is today's range specification, represented in the sketch as a geometric object in the form of a circle.
  • the intersections K, of this circle are determined by the class "highway" routes, which are the maximum range points on first-class routes.
  • the route to the K 's is determined, in the example this is the distance E ⁇ to the intersection Ki.
  • the elevation profile is now read from the navigation database. If the height profile in the motor vehicle is not available, this profile could be downloaded via an online query from the Internet. The now available altitude profile, together with the expected speeds, which result from the classes and the current traffic situation, is transferred to a vehicle model. This is now able to calculate the point Ri, which indicates how far the motor vehicle can travel on exactly this route with the remaining energy content.
  • K's can be generated by cutting the geometric object in the form of a circle with lower (street) class paths such as federal highways.
  • the final presentation has several areas:
  • Range 2 "Maximum Range” - This is the range 2 that can be achieved "simply”. Within area 2, a petrol or electricity filling station must be available.
  • Area 3 "Efficient Zone" - This is area 3, which can be achieved by a particularly efficient driving style.
  • a planned in a navigation device route is represented by a line 4, wherein the already driven part of the route is shown thicker than the still moving part.
  • FIGS. 2b and 2c show how the ranges 1-3 are dynamically tracked according to the calculated ranges during a drive of the motor vehicle.
  • the starting point is always the current one Location of the motor vehicle.
  • the ranges and thus the ranges 1 to 3 shrink and their center shifts approximately with the motor vehicle.
  • the displayed route is colored in the same way as the areas already mentioned.
  • the representation of the remaining range extends in this case to the 2-dimensional distance.
  • the area representation of the areas can then be deactivated and only the route is colored.

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Abstract

Für die Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen sind die Wege in eine Mehrzahl von Klassen einteilbar. Reichweiten werden auf Wegen einer ersten Klasse berechnet während Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelt werden.

Description

Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen
Die Erfindung betrifft die die Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen.
Bei Kraftfahrzeugen wird die verbleibende Reichweite meist als numerischer Wert in einer Anzeige im Kombiinstrument ausgegeben. Die Berechnung der noch verbleibenden Kilometer beruht rein auf der gemessenen Menge an Kraftstoff im Tank und dem historischen Kundenverbrauch.
DE 103 02 504 A1 offenbart ein Verfahren zum Ermitteln der Reichweite eines Elektrofahrzeuges, bei dem fahrzeug-, fahrstrecken- und/oder umweltbezogene Informationen über das Fahrzeug und eine geplante oder eine aktuell zu befahrende Fahrstrecke von einem Fahrzeugcomputer mittels geeigneter Informationserfassungsgeräte erfasst und verarbeitet werden. Dazu werden diese Informationen vor Beginn und/oder beim Befahren einer Fahrstrecke miteinander verknüpft und hinsichtlich einer vorgegebenen oder sich variabel ändernden Fahrzeugbetriebsweise bewertet. Anschließend wird aus diesen Informationen und/oder dem Bewertungsergebnis die verbleibende Reichweite des Elektrofahrzeuges errechnet und in einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige gebracht.
DE 10 2008 037 262 A1 offenbart ein Verfahren zur Ausgabe einer ermittelten verbleibenden Reichweite einer Tankfüllung eines Fahrzeuges in einer optischen Ausgabeeinheit eines Navigationssystems eines Fahrzeuges. Dabei wird die ermittelte verbleibende Reichweite der Tankfüllung als ein Abstand von einer aktuellen Position des Fahrzeuges alphanumerisch auf einer Anzeige in der optischen Ausgabeeinheit ausgegeben. Der Abstand wird erfindungsgemäß als ein um die aktuelle Position geschlossener Polygonzug ausgegeben, wobei ein vom Polygonzug umschlossener innerer Bereich gegenüber einem außerhalb des Polygonzugs liegenden, äußeren Bereich verschiedenartig ausgegeben wird.
DE 43 44 369 A1 offenbart ein Verfahren zur verbrauchsorientierten Fahrleistungsbegrenzung eines Fahrzeugantriebs in Abhängigkeit von einem Fahrziel und vom Energievorrat des die Antriebsleistung bereitstellenden Energiespeichers. Dabei gibt der Fahrer zu Beginn der Fahrt über eine Eingabeeinheit einem Reiserechner Fahrtangaben vor, aus denen mindestens die Gesamtdistanz zum Zielort ermittelbar ist. Der Reiserechner ermittelt wiederholt während der Fahrt auf der Basis des gemessenen aktuellen Energievorrats den zulässigen Soll-Streckenverbrauch zur Überwindung der voraus liegenden Distanz.
Schließlich wird aus dem Soll-Streckenverbrauch ein Vorgabewert abgeleitet, der einer Vorrichtung zur Fahrleistungsbegrenzung in der Weise als Vorgabe dient , dass die Fahrleistung um so stärker begrenzt wird, je kleiner der ermittelte Soll-Streckenverbrauch ist.
Aus US 5,487,002 A1 ist ein Energiemanagementsystem für Fahrzeuge mit begrenztem Energiespeicher bekannt.
DE 692 04 811 T2 offenbart eine Restreichweiten-Anzeigevorrichtung für ein durch eine Speicherbatterie angetriebenes Fahrzeug. Dabei wird die Art der Strasse, die durch das elektrische Fahrzeug befahren wird, identifiziert sowie die Entfernung, die das elektrische Fahrzeug noch fahren kann, in Abhängigkeit von der Art der Strasse berechnet und auf einer Darstellungsvorrichtung angezeigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Bedienung eines Kraftfahrzeuges mit begrenztem Energievorrat zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen wiedergegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Demnach sind bei einer Vorrichtung zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, die durch ein Kraftfahrzeug befahrbar sind, die Wege in eine Mehrzahl von Klassen einteilbar, Reichweiten des Kraftfahrzeugs auf Wegen einer ersten Klasse berechenbar und Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelbar. Als eine Schätzung wird dabei eine Festlegung mit einem geringeren (Rechen-)Aufwand verstanden als er für eine Berechnung von Wegen der ersten Klasse durchgeführt wird.
Insbesondere sind die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so schätzbar, dass sie geringer sind als die berechneten Reichweiten auf Wegen der ersten Klasse.
Vorzugsweise werden die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so geschätzt, dass eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite (Reichweitengrenze) auf einem der Wege der zweiten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet, kürzer ist als eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite auf einem benachbarten Weg der ersten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet.
Für eine möglichst weitreichenden Abdeckung aller möglichen Wege ist eine Mehrzahl, insbesondere eine Vielzahl, von Wegen der ersten Klasse nicht parallel zueinander. Insbesondere wird durch die Wege der ersten Klasse eine Spinne aufgespannt.
Die Wege sind bevorzugt Straßen. Die Wege der ersten Klasse sind beispielsweise Autobahnen und/oder Bundesstrassen, während die Wege der zweiten Klasse bevorzugt Wege sind, auf denen normalerweise geringere Entfernungen zurückgelegt werden, also etwa Landstrassen oder Strassen in Wohngebieten.
Weiter bevorzugt sind die Wege der ersten Klasse Wege oder werden, beispielsweise im Vergleich zu anderen im Kartenmaterial enthaltenen Autobahnen oder Bundesstraßen, als solche Wege ermittelt, die ein eine Reichweite um den Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung darstellendes geometrisches Objekt schneiden. Dies dient beispielsweise zur Vorauswahl der Wege der ersten Klasse. Das geometrische Objekt ist insbesondere ein Kreis mit dem Radius der einfachen Reichweite. Aber auch kompliziertere geometrische Objekte als Kreise können insbesondere bei asymmetrischen Höhenprofilen zweckmäßig sein.
Die Reichweitenberechnung ist vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Höhenprofils durchführbar.
Das Höhenprofil ist vorzugsweise dem Kraftfahrzeug online übermittelbar.
Der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung ist beispielsweise der Startpunkt einer Fahrt.
Alternativ ist der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung der aktuelle Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs, also der Ort, an dem sich das Kraftfahrzeug zum Zeitpunkt der Darstellung in etwa befindet.
Bei einem Verfahren zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, die durch ein Kraftfahrzeug befahrbar sind, werden die Wege in eine Mehrzahl von Klassen eingeteilt, werden Reichweiten auf Wegen einer ersten Klasse berechnet und werden Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelt. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei zeigt
Figur 1 Berechnung einer Darstellung von Reichweiten
Figur 2 a - c Darstellung von Reichweiten
Reichweitenberechnungen haben oft keinen Streckenbezug und sind deswegen ungenau. Ein einfaches Beispiel ist die Fahrt auf einer schiefen Ebene. Eine klassische Reichweitenberechnung würde die Energie, welche benötigt wird um das potentielle Energieniveau Epot = m · g · Ah zu erreichen, nicht berücksichtigen.
Auch die zu erwartende Fahrgeschwindigkeit wird zur Berechnung nicht berücksichtig. Als Beispiel sei wieder ein einfacher Vergleich aufgeführt: Eine 50 km lange Strecke auf einer Autobahn würde zum gleichen Ergebnis führen wie eine 50 km lange Strecke durch eine Großstadt.
Zur Berechnung der Reichweite wird deshalb bevorzugt ein Streckenbezug verwendet. Die Idee besteht darin, ein Simulationsmodell des Kraftfahrzeugs zu verwenden, welches den energetischen Aufwand zur Überwindung eines definierten Höhen- und Geschwindigkeitsprofils berücksichtigt um die verbleibende Restreichweite zu berechnen.
Das Höhen- und Geschwindigkeitsprofil wird mittels einer Schnittstelle zur Navigation bereitgestellt. Dabei ist es egal ob der Fahrer ein Ziel eingegeben hat oder ohne aktive Zielführung fährt.
Zur Visualisierung wird auf eine Karte eine„Spiegeleidarstellung" verwendet welche 3 verschiedenen Bereiche darstellt:
■ Bereich 1 der Line of Safe Return ■ Bereich 2 der Maximum Range
■ Bereich 3 der Efficient Zone
Daraus ergibt sich eine hochpräzise Berechung und Visualisierung der verbleibenden Restreichweite beispielsweise für ein Elektrofahrzeug.
In Figur 1 ist die Berechnung der streckenbezogenen Reichweite, insbesondere einer Restreichweite, dargestellt. Der Ausgangswert des Berechnungsvorgangs ist die heutige Reichweitenangabe, in der Skizze als geometrisches Objekt in Form eines Kreises dargestellt. Anschließend werden die Schnittpunkte K, dieses Kreises mit den Wegen der Klasse „Autobahn" bestimmt. Dies sind die Punkte maximaler Reichweite auf Wegen der ersten Klasse.
Nun wird von einem Ausgangspunkt, hier der Ego-Position des Kraftfahrzeugs dargestellt als Dreieck in der Mitte, die Route zu den K,'s bestimmt, im Beispiel ist dies die Strecke E^ zum Schnittpunkt Ki.
Von dieser Strecke wird nun aus der Navigationsdatenbank das Höhenprofil ausgelesen. Steht der Höhenverlauf im Kraftfahrzeug nicht zur Verfügung könnte dieses Profil über eine Online-Abfrage aus dem Internet geladen werden. Das nun vorliegende Höhenprofil wird zusammen mit den zu erwartenden Geschwindigkeiten, welche sich aus den Klassen und der derzeitigen Verkehrslage ergeben, an ein Fahrzeugmodell übergeben. Dieses ist nun in der Lage den Punkt Ri zu berechnen, welcher angibt, wie weit das Kraftfahrzeug auf genau dieser Strecke mit dem verbleibenden Energieinhalt fahren kann.
Wiederholt man diesen Vorgang nun für alle K, entlang des Radius' kann am Ende ein Art Spinnendarstellung erzeugt werden. Diese Art der Darstellung ist in Figur 2a dargestellt. Die Ecken werden aus ästhetischen Gründen abgerundet.
Zur Erhöhung der Präzision können weitere K,'s durch Schneiden des geometrischen Objektes in Form eines Kreises mit Wegen niedrigerer (Straßen-)Klasse wie beispielsweise Bundesstraßen generiert werden.
Die letztendliche Darstellung hat mehrere Bereiche:
■ Bereich 1 :„Line of Safe Return" - Bewegt man sich innerhalb dieses Bereichs kann man ohne aufzutanken wieder zum Ausgangsort zurückkehren.
■ Bereich 2: „Maximum Range" - Dies ist der Bereich 2 den man „einfach" erreichen kann. Innerhalb des Bereichs 2 muss eine Tankstelle für Treibstoff oder Elektrizität verfügbar sein.
■ Bereich 3:„Efficient Zone" - Dies ist der Bereich 3, den man durch besonders effiziente Fahrweise erreichen kann.
Eine in einem Navigationsgerät geplante Route wird durch eine Linie 4 dargestellt, wobei der bereits gefahrene Teil der Route dicker dargestellt ist als der noch zu fahrende Teil.
Die Berechnung der Reichweite funktioniert allerdings auch ohne Eingabe eines Navigationsziels. Der Komfort und die Planungssicherheit für den Fahrer werden deutlich erhöht, da nicht bei jeder Fahrt ein Navigationsziel zeitraubend eingegeben werden muss.
In den Figuren 2b und 2c erkennt man, wie die Bereiche 1 - 3 gemäß der berechneten Reichweiten während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs dynamisch nachgeführt werden. Ausgangspunkt ist dabei jeweils der aktuelle Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs schrumpfen die Reichweiten und damit die Bereiche 1 - 3 und ihr Mittelpunkt verschiebt sich in etwa mit dem Kraftfahrzeug.
Für den Fall einer aktiven Zielführung wird die angezeigte Fahrstrecke analog zu den bereits genannten Bereichen eingefärbt. Die Darstellung der Restreichweite erweitert sich in diesem Fall auch auf die 2-dimensionale Strecke. Optional lässt sich dann die flächige Darstellung der Bereiche desaktivieren und es wird nur noch die Strecke eingefärbt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, dadurch gekennzeichnet,
dass die Wege in eine Mehrzahl von Klassen einteilbar sind,
dass Reichweiten auf Wegen einer ersten Klasse berechenbar sind und dass Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so schätzbar sind, dass sie geringer sind als die berechneten Reichweiten auf Wegen der ersten Klasse.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweiten auf Wegen der zweiten Klasse so schätzbar sind, dass eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite auf einem der Wege der zweiten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet, kürzer ist als eine Gerade, die einen Punkt maximaler Reichweite auf einem benachbarten Weg der ersten Klasse mit dem Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung verbindet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wege der ersten Klasse eine Spinne aufspannbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wege der ersten Klasse Autobahnen und/oder Bundesstrassen sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wege der ersten Klasse Wege sind, die ein eine Reichweite um den Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung darstellendes geometrisches Objekt schneiden.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reichweitenberechnung unter Berücksichtigung eines Höhenprofils durchführbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Höhenprofil der Vorrichtung online übermittelbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung der Startpunkt einer Fahrt ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausgangspunkt der Reichweitenberechnung der aktuelle Aufenthaltsort ist.
11. Verfahren zur Reichweitenberechnung bei einer Vielzahl von Wegen, bei dem die Wege in eine Mehrzahl von Klassen eingeteilt sind,
bei dem Reichweiten auf Wegen einer ersten Klasse berechnet werden und
bei dem Reichweiten auf Wegen einer zweiten Klasse durch Schätzung ermittelt werden.
PCT/EP2010/005446 2009-09-11 2010-09-04 Reichweitenberechnung bei einer vielzahl von wegen WO2011029562A1 (de)

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