WO2014005829A1

WO2014005829A1 - Verfahren und vorrichtung zur unterstützung einer effizienten fahrweise eines fahrers eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2014005829A1
Application number: PCT/EP2013/062576
Authority: WO
Inventors: Stefan Twieg
Original assignee: Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2013-06-18
Publication date: 2014-01-09
Also published as: DE102012013509A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Navigationseinrichtung (2) mit digitaler Karte (3) zur Bestimmung der Fahrzeugposition, von Positionsattributen und zur Routenführung, eine Steuereinrichtung, eine Speichereinrichtung und eine HMI-Einrichtung (11) aufweist, weist die folgenden Schritte auf: • - Erkennen einer typischen Fahrphase (PA) innerhalb einer Fahrtroute und Bestimmung der Fahrkurve (FK) der typischen Fahrphase in Form eines Geschwindigkeitsprofils mit Anfangsgeschwindigkeit und Endgeschwindigkeit sowie Positionsangaben, • - Analysieren der Fahrtkurve (FK) hinsichtlich ineffizienter Anteile und Bestimmung einer optimierten Fahrkurve (OFK), • - Abspeichern der optimierten Fahrkurve bezüglich der typischen Fahrphase, und • - Erzeugung eines Hinweises an den Fahrer basierend auf der optimierten Fahrkurve bei einem erneuten Befahren der Fahrtroute zur Effizienzsteigerung der Fahrweise. Die Erfindung ermöglicht eine Optimierung auf Basis nur weniger Daten, nämlich zulässige Geschwindigkeit (VL), Route einschliesslich Positionsangaben und Bremse (B), Gas und aktuelle Geschwindigkeit.

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines

Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine

Vorrichtung zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines

Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Durchschnittlich eine Stunde ist der heutige Berufstätige am Tag unterwegs, um von und zu seiner Arbeitsstätte zu pendeln, wobei etwa zwei von drei Pendlern dazu hauptsächlich das Kraftfahrzeug nutzen. Ständig steigende Kosten für Kraftstoffe und den Unterhalt des Fahrzeugs verändern zunehmend das automobile Kaufverhalten. So ist mehr und mehr der Kraftstoffverbrauch ein wichtiges oder sehr wichtiges Kriterium beim Autokauf, wobei die zunehmende Reglementierung der Emission von C02 durch europaweite Verordnungen die Unterhaltskosten weiter erhöht.

Die Automobilhersteller reagieren auf die veränderten Rahmenbedingungen durch die Entwickelung von Technologien zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Dabei lag der Fokus der Entwicklungen bislang auf Verbesserungen im direkten Umfeld der Motoren. Durch sog. Downsizing und Turboaufladung der Verbrennungsmotoren konnte deren Wirkungsgrad in der letzten Zeit deutlich gesteigert werden.

Nun ist die Verbesserung des Wirkungsgrades der Motoren nicht das einzige Stellglied zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs. Es ist offensichtlich, dass der Fahrer den Kraftstoffverbrauch seines Fahrzeugs durch sein Fahrverhalten maßgeblich beeinflusst. Daher ist das Einsparpotenzial des Kraftstoffverbrauchs durch ein

entsprechendes Fahrverhalten beträchtlich, da Abweichungen von bis zu 20% zwischen den Fahrverhalten unterschiedlicher Probanden ermittelt werden konnten.

Um das Fahrverhalten des Fahrers und damit den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs beeinflussen zu können, sind als Eco-Trainer bezeichnete Einrichtungen in der Entwicklung, die den Fahrer während der Fahrt über relevante Fahrzeugdaten informieren. Informationssysteme heutiger Fahrzeuge übermitteln zumeist eher allgemeine Informationen zu Durchschnittsverbrauch oder Beschleunigungsverhalten. Passt der Fahrer daraufhin sein Verhalten an, kann eine effiziente Fahrweise in kurzer Zeit erreicht werden, wobei dies zumeist durch die Einhaltung einfacher Regeln erreicht werden kann. Ein in diesem

Zusammenhang genanntes Fahrverhalten betrifft das vorausschauende Fahren. Dabei geht es darum, Fahrsituationen frühzeitig zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren. Dadurch wird die Unfallgefahr reduziert und gleichzeitig weniger Energie für den gleichen Weg benötigt. Das vordergründige Ziel ist, die aufgewendete Energie mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad zur Fortbewegung zu nutzen. Dies kann beispielsweise durch ausgiebiges Ausrollen vor Ortseinfahrten erzielt werden. Der durch diese Maßnahmen erzielte Verbrauchsvorteil ist signifikant und hat meist nur eine unwesentliche Verlängerung der Fahrzeit zur Folge.

Aus der Druckschrift DE 10 2010 01 1 294 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem bekannt, welches mittels eines nicht näher erläuterten Algorithmus den optimalen Zeitpunkt zum Starten eines Ausrollvorgangs eines Kraftfahrzeugs ermittelt und diesen an den Fahrer übermittelt, um den Ausrollweg im Leerlauf oder bei Schubabschaltung ohne Bremsen zum Sparen von Kraftstoff zu nutzen.

Aus der Druckschrift DE 10 2009 054 080 A1 ist eine Vorrichtung zum Anzeigen von

Informationen in einem Kraftfahrzeug bekannt, die eine Analyseeinrichtung zur Analyse des Fahrverhaltens des Fahrers hinsichtlich des Kraftstoffverbrauch aufweist. Die Ergebnisse der Analyse werden dem Fahrer auf einer entsprechenden Anzeigevorrichtung dargestellt, um den Fahrer auf sein aktuelles Fahrverhalten hinzuweisen. Ferner ist in der Druckschrift ein Anzeigekonzept erläutert, welches den Fahrer zu einer kraftstoffsparenden Fahrweise anhalten soll. Dabei wird die Fahrweise des Fahrers beispielsweise mit einem Punktesystem für einen vergangenen Zeitraum bewertet und die Bewertung graphisch aufbereitet und dargestellt.

Ebenso offenbart die Druckschrift EP 1 973 078 B1 ein System zur Erhöhung der

Fahreffizienz, welches einen ersten Satz diverser Fahrzeugparameter, wie beispielsweise Kraftstoffverbrauch, Beschleunigungen und Verzögerungen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Geräuschpegel des Fahrzeugs etc., bei einer Initialisierungsfahrt eines Fahrzeugs misst und aufzeichnet, während einer nachfolgenden Fahrt des Fahrzeuges einen zweiten Satz der Fahrzeugparameter misst, und die Fahrzeugparametersätze miteinander vergleicht, um aus dem Ergebnis des Vergleichs dem Fahrer Hinweise auf ein effizienteres Fahrverhalten zu geben. Dabei können die Parametersätze und die sich daraus ergebenden Hinweise auf einer Anzeigevorrichtung in einem geographischen Kontext mit der Fahrtroute angezeigt werden.

Aus der Druckschrift DE 10 2008 040 284 A1 ist ein Verfahren zu entnehmen, bei dem während des Betriebs eines Fahrzeugs vorbestimmte Fahrzeugdaten, wie beispielsweise Kraftstoffverbrauch, Schaltverhalten oder Bremsbetätigung, fahrerabhängig erfasst werden, so dass aus den Daten eine individuelle Fahrweise eines Fahrers für verschiedene

Fahrsituationen ermittelt werden kann. Mittels einer Bewertung der individuellen Fahrweise können Optimierungshinweise für den betreffenden Fahrer erstellt werden.

Nachteilig bei den bekannten Eco-T rainern ist, dass der Aufwand zum Erkennen und

Erlernen der effizienten Fahrmanövern recht hoch ist und teilweise auf einer

Vorausberechnung des zukünftigen Fahrmanövers entlang einer Fahrtroute beruht, wozu einerseits digitales Kartenmaterial mit detaillierten Höhenangaben notwendig und

andererseits die Vorausberechnung basierend auf derartigem Kartenmaterial relativ aufwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zum Erkennen und Erlernen von effizienten Fahrmanövern zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte

Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Navigationseinrichtung mit digitaler Karte zur Bestimmung der Fahrzeugposition einschließlich Positionsattribute und zur Routenführung, eine Steuereinrichtung, eine Speichereinrichtung und eine HMI-Einrichtung aufweist, weist die folgenden Schritte auf: Erkennen einer typischen Fahrphase innerhalb einer Fahrtroute und Bestimmung der Fahrkurve der typischen Fahrphase in Form eines Geschwindigkeitsprofils mit Anfangsgeschwindigkeit und Endgeschwindigkeit sowie Positionsangaben,

Analysieren der Fahrtkurve hinsichtlich ineffizienter Anteile und Bestimmung einer optimierten Fahrkurve,

Abspeichern der optimierten Fahrkurve bezüglich der typischen Fahrphase, und Erzeugung eines Hinweises an den Fahrer basierend auf der optimierten Fahrkurve bei einem erneuten Befahren der Fahrtroute zur Effizienzsteigerung der Fahrweise.

Eine typische Fahrphase ist dabei eine Konstantphase, eine Beschleunigungsphase oder eine Verzögerungsphase. Eine Fahrt eines Kraftfahrzeuges entlang einer Fahrtroute von einem Ausgangspunkt zu einem End- oder Zielpunkt setzt sich aus einer Aneinanderreihung der genannten Fahrphasen zusammen, wobei bei dieser Betrachtung Standphasen nicht als typische Fahrphasen berücksichtigt werden, da sich Standphasen über das Fahrverhalten des Fahrer nicht effizienzsteigernd beeinflussen lassen. Standphasen können beispielsweise Standzeiten des Kraftfahrzeugs an einer Ampel oder an einer Kreuzung sein.

Jede der genannten typischen Fahrphasen können entsprechend erkannt werden und deren Fahrkurve als Geschwindigkeitsprofil mit Anfangs- und Endgeschwindigkeit ermittelt werden, wobei die Fahrkurve einer typischen Fahrphase mit Positionsangaben des

Navigationssystems versehen ist, so dass sich aus der digitalen Karte auch die zu einer Fahrkurve gehörenden Attribute entnehmen lassen. Diese Attribute können beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen entlang der Fahrtroute sein, beispielsweise eine Landstraße mit einer zulässigen Höchstgeschwindigkeit, die am Ortschild in eine Ortstrasse mit entsprechend einer innerörtlichen Geschwindigkeitsbegrenzung von 50 km/h übergeht.

Durch die Analyse der Fahrkurve einer typischen Fahrphase können ineffiziente Anteile erkannt werden und es kann eine optimierte Fahrkurve mit geringerem Kraftstoffverbrauch erstellt werden, die abgespeichert und zur Erzeugung eines Hinweises an den Fahrer bei einer erneuten Befahrung der Fahrtroute verwendet wird. Es erfolgt also eine Optimierung eines bereits vom Fahrer durchgeführten Fahrmanövers, wobei zur Optimierung der Fahrkurve kein aufwendig zu berechnendes Fahrzeugmodell notwendig ist. Ferner reichen übliche Navigationsdaten mit Attributen bezüglich der zulässigen Geschwindigkeiten entlang der Fahrtroute aus. Komplexe digitale Karten hoher Genauigkeit mit Höhenangaben werden nicht benötigt. Vorzugsweise handelt es sich bei der typischen Fahrphase um eine Verzögerungsphase mit einer Verzögerungskurve. Insbesondere bei Verzögerungsphasen ist das Potential zur Einsparung von Kraftstoff besonders hoch.

Weiter bevorzugt erfolgt die Bestimmung der optimierten Verzögerungskurve einer erkannten Verzögerungsphase durch eine Bestimmung der während der Verzögerungsphase aufgewendeten Bremsenergie. Die während der Verzögerungsphase aufgewendete

Bremsenergie wird vollständig in den Bremsen in Wärme umgewandelt und ist daher für die Bewegungsenergie des Fahrzeugs komplett verloren. Daher ist die optimierte

Verzögerungskurve darauf ausgelegt, möglichst wenig an Bewegungsenergie durch

Bremsen zu verlieren.

Vorzugsweise wird die optimierte Verzögerungskurve durch eine Ausrollkurve gebildet, deren Schnittpunkt mit einer aktuellen Fahrkurve des Kraftfahrzeuges vor der typischen Fahrphase einen optimierten Hinweiszeitpunkt zum Einleiten eines Ausrollvorgangs bildet. Dieser optimierte Hinweiszeitpunkt der optimierten Fahrkurve wird unter Berücksichtigung der aufgewendeten Bremsenergie ermittelt. Dieser optimierte Hinweiszeitpunkt kann, unter Umständen mit weiteren Informationen, an den Fahrer weiter gegeben werden, so dass dieser versuchen kann der optimierten Verzögerungskurve zu folgen und so einen effizienteren Fahrverlauf zu erhalten bzw. zu erlernen.

Vorzugsweise erfolgt eine Erweiterung der optimierten Fahrkurve mittels einer Schätzung in Richtung höherer Geschwindigkeiten, wenn die Anfangsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bei einem aktuellen Befahren der Fahrtroute höher ist als die Anfangsgeschwindigkeit, die der optimierten Fahrkurve zugrunde liegt. Falls daher beispielsweise bei einer vorherigen Befahrung der typischen Verzögerungsphase die Anfangsgeschwindigkeit des

Kraftfahrzeugs niedriger war als bei der aktuellen Befahrung der Fahrtroute und einer Annäherung an die typische Verzögerungsphase, so kann die optimierte Verzögerungskurve nicht unmittelbar zur Ermittlung des optimierten Hinweiszeitpunktes verwendet werden. In diesem Fall erfolgt eine Erweiterung der optimierten Fahrkurve in Richtung der höheren Geschwindigkeit. Diese Schätzung kann beispielsweise durch eine lineare Fortsetzung der optimierten Fahrkurve oder durch eine sonstige geeignete Schätzung durchgeführt werden. Weiter bevorzugt wird eine Bewertung der Fahrkurve der typischen Fahrphase anhand eines vorgegebenen Bewertungskatalogs durchgeführt und es wird eine optimierte Fahrkurve nur dann gebildet, wenn die Fahrkurve vorgegebene Bewertungskriterien erfüllt. Mit anderen Worten, eignet sich die Fahrkurve der typischen Verzögerungsphase aufgrund eines sportlichen Fahrverhaltens des Fahrers nicht als Ausgangspunkt für eine Optimierung, so wird keine optimierte Fahrkurve erstellt und abgespeichert.

Vorzugsweise wird aus der aktuellen Fahrkurve eine aktuelle optimierte Fahrkurve erstellt und es wird die abgespeicherte optimierte Fahrkurve mit der aktuellen optimierten Fahrkurve ersetzt, wenn die aktuelle optimierte Fahrkurve eine größere Fahreffizienz aufweist als die abgespeicherte optimierte Fahrkurve. Mit anderen Worten, dass Verfahren ist iterativ angelegt und am Ende ergibt sich eine abgespeicherte optimale Fahrkurve für die betrachtete fragliche typische Verzögerungsphase.

Weiter bevorzugt werden die optimierte Fahrkurve einer typischen Fahrphase, dazugehörige Positionsinformationen und der optimierte Hinweispunkt mittels C2X, insbesondere über ein Portal im Internet, an andere Verkehrsteilnehmer weiter gegeben. Auf diese Weise ist es möglich, auch an andere Verkehrsteilnehmer Informationen über eine effiziente Fahrweise für eine typische Fahrphase weitergegeben zu können, so dass auch andere

Verkehrsteilnehmer von dem Lernerfolg des hier betrachteten Fahrers profitieren können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eines Kraftfahrzeug zur Durchführung des im

Vorangegangenen beschriebenen Verfahrens umfasst eine Navigationseinrichtung mit digitaler Karte zur Bestimmung der Fahrzeugposition sowie Positionsattributen und zur Routenführung, eine Steuereinrichtung, eine Speichereinrichtung, eine Einrichtung zur Erfassung von Fahrzeugdaten und eine HMI-Einrichtung, wobei die Steuereinrichtung weiter aufweist:

eine Einrichtung zur Erkennung einer typischen Fahrphase innerhalb einer Fahrtroute und zur Bestimmung der Fahrkurve der typischen Fahrphase in Form eines

Geschwindigkeitsprofils mit Anfangsgeschwindigkeit und Endgeschwindigkeit sowie Positionsangaben,

eine Einrichtung zur Analyse der Fahrtkurve hinsichtlich ineffizienter Anteile und zur Bestimmung einer optimierten Fahrkurve, wobei

die Speichereinrichtung die optimierten Fahrkurve bezüglich der typischen Fahrphase abspeichert, und die HMI-Einrichtung einen Hinweis an den Fahrer basierend auf der optimierten Fahrkurve bei einem erneuten Befahren der Fahrtroute zur Effizienzsteigerung der Fahrweise erzeugt.

Weiter bevorzugt weist die Vorrichtung eine C2X-Kommunikationseinrichtung zur

Kommunikation mit Verkehrsteilnehmern und/oder einer Verkehrsinfrastruktur auf. Damit können Informationen und Hinweise zum Erlernen einer effizienten Fahrweise ausgetauscht werden.

Zusammenfassend werden zum Zweck des Erlernens einer energieeffizienten Fahrweise relevante Fahrzeugdaten aufgezeichnet und in geeigneter Form gespeichert. Aus diesen Daten wird ein Fahrprofil oder optimierte Fahrkurve erzeugt, welches bei Folgefahrten über dieselbe Strecke eine Vergleichsgrundlage bildet. Dabei sollen die einzelnen Fahrmanöver identifiziert und bewertet werden, um Hinweise bezüglich des energetischen Status ableiten zu können. Somit wird ein gegebenenfalls vorhandenes Verbesserungspotential erkannt, um daraus Hinweise zur Verbesserung des Energieverbrauchs zu generieren. Das erzeugte streckenspezifische Fahrprofil dient dazu, dem Fahrer des Fahrzeugs das Nachfahren einer effizient gefahrenen Fahrt zu ermöglichen.

Es ergibt sich daher eine Verbesserung des effizienten Fahrstils durch einen Hinweis auf den optimalen Verzögerungszeitpunkt (Schubabschaltung oder Freilauf). Dazu werden nur wenige Daten benötigt, nämlich: die zulässige Geschwindigkeit,

die Fahrtroute einschließlich Positionsangaben, und

einige Fahrzeugdaten, nämlich Bremse, Gas, und Geschwindigkeit.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Beispiel einer Verzögerungsphase,

Fig. 2 das Erstellen einer optimierten Verzögerungskurve aus einer ersten Fahrt, Fig. 3 eine Erweiterung der optimierten Verzögerungskurve, Fig. 4 ein erstes HMI,

Fig. 5 ein zweites HMI,

Fig. 6 eine weitere HMI-Möglichkeit, und

Fig. 7 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Assistenzvorrichtung in schematischer

Darstellung.

Fig. 1 zeigt in beispielhafter Weise das Geschwindigkeitsprofil einer Verzögerungsphase eines Kraftfahrzeugs in Form eines Ausrollvorgangs. Dargestellt in Fig. 1 ist die Fahrkurve FK eines Kraftfahrzeugs, d.h. die Geschwindigkeit V in km/h des Kraftfahrzeugs als Funktion der Zeit t in Sekunden. Ferner sind in Fig. 1 der Verlauf der zulässigen Geschwindigkeiten, also die Geschwindigkeitslimitierung VL, und der zeitliche Verlauf der Bremsaktivität B dargestellt.

Aus der Fahrkurve ist zu entnehmen, dass das Kraftfahrzeug etwas oberhalb der zulässigen Höchstgeschwindigkeit von 100 km/h sich einer Geschwindigkeitsbegrenzung von 70 km/h nähert. Diese Verkehrssituation betrifft häufig eine ausgebaute Straße, die in eine innerstädtische Schnellstraße übergeht. Zu einem Anfangszeitpunkt tA nimmt der Fahrer das Gas weg und das Kraftfahrzeug geht in eine Ausrollphase PA über. Am Ende der

Ausrollphase PA hat das Fahrzeug das Geschwindigkeitslimit von 70 km/h der

Geschwindigkeitslimitierung VL erreicht. Aus dem Bremsverlauf B ist zu entnehmen, dass das Erreichen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit im Endzeitpunkt tE nur unter

Zuhilfenahme der Bremse möglich war. Mit anderen Worten, ein reiner Ausrollvorgang in der Ausrollphase PA hätte zu einer Geschwindigkeit über der zulässigen Höchstgeschwindigkeit geführt. Im weiteren zeitlichen Verlauf der Fahrkurve FK wird das Kraftfahrzeug durch eine erneutes Bremsen kurzfristig auf eine Geschwindigkeit von ca. 20 km/h verlangsamt, wobei das Fahrzeug nachfolgend in Richtung der zulässigen Geschwindigkeit von 70 km/h beschleunigt wird.

Durch die Ausrollphase PA hat der Fahrer des Kraftfahrzeugs eine effiziente Fahrweise gezeigt, die allerdings aufgrund des durch das Bremsen hervorgerufenen

Bewegungsenergieverlustes zum Erreichen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit noch verbesserbar ist. Mit anderen Worten, der Ausrollvorgang PA ist bereits gut gemacht, jedoch könnte der Beginn des Ausrollvorgangs zu einem früheren Zeitpunkt in den Bereich D vor dem Zeitpunkt tA hin verschoben sein, wodurch der Bremsvorgang verkleinert werden würde und die Effizienz des Fahrens erhöht werden würde.

Dies kann wie folgt umgesetzt werden:

Erkennung der Ausrollphase PA,

Berechnung einer idealer/ geschätzter Ausrollphase mittels Lookup-table oder Gleichung,

Berechnung des Energieverlust durch Bremsen mittels Lookup-table oder Gleichung, Bestimmung einer Gewichtung und Schrittweite anhand der Welligkeit der

Ausrollkurve FK, Berechnung des Bereichs D, um den der Hinweis an den Fahrer zur Einleitung eines Ausrollvorgangs verschoben werden muss.

Fig. 2 zeigt im oberen Teil den Fahrverlauf einer ersten Fahrt, die dem Verlauf der Fig. 1 entspricht, in größerem Detail. Die im Zeitpunkt tA beginnende und im Zeitpunkt tE mit dem Erreichen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit endende Ausrollphase PA einer ersten Fahrt wird genauer analysiert, indem die ineffizienten Anteile FPA, die gestrichelt dargestellt sind, der Fahrkurve FK genauer analysiert werden. Dabei wird das "Verbesserungspotential" des ineffizienten Anteils FPA der Fahrkurve FK analysiert. Zum Zeitpunkt tA wird die

Ausrollphase eingeleitet und im Zeitpunkt tB wird zusätzlich ein Bremsvorgang durchgeführt, wie die Bremskurve B zeigt. Folglich ist der Bremsbereich zwischen dem Betätigen der Bremse tB und dem Ende des Ausrollvorgangs tE hinsichtlich der Fahreffizienz nicht optimal und die durch das Bremsen vernichtete Bewegungsenergie kann ermittelt werden.

Aus der ermittelten Bremsenergie wird durch Interpolation die im unteren Teil der Fig. 2 dargestellte optimierte Fahrkurve OFK ermittelt, deren Schnittpunkt mit der gefahrenen Fahrkurve FK einen optimierten Hinweiszeitpunkt OHP bildet, der dem Fahrer angezeigt werden kann, um ihn zu einem früheren Einleiten des Ausrollvorgangs zu bewegen, wodurch Kraftstoff eingespart werden kann. Der im unteren Teil der Fig. 2 dargestellte Pfeil P zeigt die Richtung der Verschiebung des Beginns der Ausrollphase für die nächste Fahrt an.

Im Detail werden also die folgenden Schritte durchgeführt: Identifikation von Verzögerungsphasen PA,

Analysieren der Verzögerungskurve mit ineffizienten Anteilen FPA (gestrichelte Kennlinie),

Bestimmung des Verbesserungspotentials anhand "verschwendeter Energie" durch das Bremsen anhand der Bremslinie B,

Berechnung eines neuen optimierten Hinweiszeitpunkts OHP anhand des

Verbesserungspotentials,

Berechnung einer neuen optimierten Verzögerungskurve OFK mittels einer geeigneten Interpolation, und

Abspeichern der optimierten Verzögerungskurve OFK in die Datenbasis und Nutzung der optimierten Verzögerungskurve OFK für die Hinweiserzeugung bei der nächsten Fahrt.

Die aufgenommene Ausrollkurve FPA der Verzögerungsphase PA kann längs zu

Fahrtrichtung durch einen geeigneten Algorithmus verschoben und der Anstieg ebenfalls verändert werden. Dadurch können die bereits guten Kurven verbessert werden, so dass die letzten 10%-20% Potential "geerntet" werden können.

Die Ermittlung der Optimierten Verzögerungskurve OFK kann durch den im Folgenden skizzierten Algorithmus vorgenommen werden:

Aus einer hinterlegten Kennlinie kann die in dem ineffizienten Anteil FPA verrichtete

Bremsarbeit in einen geschätzten Geschwindigkeitsabbau umgerechnet werden und die ermittelte Fahrkurve FK wird entsprechend entgegen der Fahrtrichtung verschoben, wodurch auch die die Steigung geändert wird. Ferner kann der durch Umgebungseinflüsse, wie die Steigung der Fahrbahn, bedingte Geschwindigkeitsabbau durch eine Interpolation der gemessenen Fahrkurve mit einer idealen Kennlinie ermittelt werden.

Um die in Fig. 2 dargestellte Verzögerungsphase oder Ausrollphase PA erkennen zu können, können folgende Betrachtungen durchgeführt werden: die Geschwindigkeit der aktuellen Fahrt wird fortwährend abgetastet und ggf. In einem Ringspeicher gesichert,

es erfolgt eine Analyse der Geschwindigkeit hinsichtlich der Stetigkeit des Anstiegs, die wie folgt durchgeführt werden kann: es wird eine Geschwindigkeitsschwellwert definiert und zu jedem

Abtastzeitpunkt untersucht, ob der vorige Geschwindigkeitswert innerhalb dieses Bereichs liegt,

bei einer Überschreitung der Geschwindigkeitsschwelle liegt eine Unstetigkeit vor und die aktuelle Phase wird beendet,

eine erkannte Phase wird noch hinsichtlich von Geschwindigkeitsklassen überprüft. Ein Verzögerungsmanöver von 48 km/h auf 40 km/h wird beispielsweise der Klasse 40 km/h zugeordnet. Über diesen Wert kann somit die aktuelle Phase tiefpassgefiltert werden. So ist beispielsweise erst ein Manöver von 51 auf 39 km/h ein erkanntes Ausrollmanöver.

Folgende Erweiterungen sind möglich:

Verwendung von Fahrzeugdaten zum Erkennen von Gasgeben, Bremsen,

Fahrzeuggeschwindigkeit und Gangzustand,

eine Verknüpfung von mehreren Merkmalen wie Geschwindigkeit, GPS und

Fahrzeugparameter wie Pedalstellungen. Gang, Lenkwinkel usw., über eine

Mustererkennung, was zu einer besseren Erkennungsrate der Fahrphase führt, lokalisierte Events können genutzt werden, um Fahrphasen zu starten oder zu beenden. Beispielsweise kann in der Karte nach Ortseingängen gesucht und nur in einem definierten Umkreis die Kennlinie validiert werden.

Das Verfahren ist iterativ. Mit anderen Worten, es wird von einer bereits effizienten ersten Fahrt ausgegangen, aus der eine optimierte Fahrt abgeleitet wird. Bei einer der nächsten Befahrungen derselben Strecke wird eine Verbesserung erzielt und die sich dann ergebende aktuelle Fahrt bildet wieder den Ausgangspunkt einer weiteren Verbesserung. Damit der Iterationsvorgang nicht unterbrochen wird, werden an die aktuelle Ausrollphase vorgegebene Qualitätsmerkmale gestellt. Dies geschieht anhand einer Bewertung der aktuellen

Fahrphase.

Die Bewertung bestimmt folglich, ob eine optimierte Ausrollkurve überhaupt abgespeichert wird. Nur vom Fahrer hinreichend gute Manöver sollen betrachtet und optimiert werden. Die Phasen können bewertet werden anhand:

Bewertung von Events oder Ereignissen, beispielsweise zwei Bremseingriffe, Bewertung über der Zeit, beispielsweise 5s Bremseingriff,

Bewertung über den Weg, beispielsweise 300m Bremseingriff, sowie

eine Mischung der obigen Bewertungen.

Die wichtigsten Bewertungsmaße sind dabei:

Maß für die gesamte Phase,

Maß für die Bewertung des Bremsens in der Phase,

Maß für die Bewertung des zu schnellen Fahrens in der Phase,

Maß für die Bewertung des zu schnellen Fahrens am Zielpunkt - beispielsweise

Ortseinfahrt - in der Phase,

Maß für die Bewertung des zu langsamen Fahrens in der Phase,

Maß für die Bewertung des zu langsamen Fahrens am Zielpunkt in der Phase, Maß für die Bewertung des Segelns/Schubabschaltens in der Phase, und

Maß für die Bewertung des Gasgebens in der Phase.

Fig. 3 zeigt die Situation einer Erweiterung einer optimierten Fahrkurve. In den Figuren 1 und 2 wurde davon ausgegangen, dass das Fahrzeug bei der nächsten Fahrt der Fahrtroute im Wesentlichen die gleiche Anfangsgeschwindigkeit zu Beginn der Verzögerungsphase PA aufweist. Eine geringere Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt ist ebenfalls kein Problem, da in diesem Fall der optimierte Hinweiszeitpunkt OHP, der der Schnittpunkt der optimierten Fahrkurve OFK mit der aktuellen Fahrkurve ist, einfach in Richtung zu einem späteren Zeitpunkt hin verschoben wird.

Liegt die aktuelle Geschwindigkeit höher als die zulässige oder die bei der vorigen

Optimierung betrachtete, so erfolgt eine Erweiterung der abgespeicherten optimierten Fahrkurve OFK in Richtung zur höheren Geschwindigkeit, wie dies in Fig. 3 mittels der Erweiterungskurve EFK dargestellt ist. Die optimierte Fahrkurve bewegt sich in einem Geschwindigkeitsbereich von 100 km/h bis 50 km/h, was einem Übergang von einer Landstraße auf einen innerörtlichen Verkehr entspricht.

Die geschätzte Erweiterung erfolgt beispielsweise anhand eines Regelalgorithmus (PID-Regler),

eines Fehlerminimierungsalgorithmus (LMS-Algorithmus), eines neuronalen Systems (selbstorganisierendes Verfahren), und/oder

einer prädiktiven/adaptiven Regelung (Kaiman, H-Regler usw.).

Die Erweiterung optimiert sich selbst, z.B. wenn bei der zweiten Fahrt mit 1 10 km/h eine Abweichung am Ziel von 5kmh auftritt, dann wird nicht nur der Punkt bei 1 10km/h im Anstieg angepasst, sondern auch eine Anpassung bis zur maximalen Geschwindigkeit durchgeführt.

Fig. 4 zeigt eine erste Anzeigeeinrichtung oder HMI (Human-Maschine-Interface, Mensch- Maschine-Schnittstelle) zur Übermittlung der Information eines optimierten Hinweiszeitpunkts zum Einleiten der Ausrollphase an den Fahrer in Form eines Balkendiagramms BD auf einer Anzeige AE zusammen mit der optimierten Fahrkurve OFK und dem optimierten

Hinweiszeitpunkt OHP sowie der aktuellen Geschwindigkeit AV. Mittels des

Balkendiagramms BD ist dieses HMI besonders zur Übermittlung eines weichen optimierten Hinweiszeitpunktes geeignet, also dann, wenn noch keine hohe Sicherheit in dem

geschätzten optimierten Ausrollzeitpunkt besteht. Das Balkendiagramm kann dabei farblich gestaltet sein, so dass auf einer Seite ein zu später geschätzter optimierter Hinweiszeitpunkt, mittig der optimierte Hinweiszeitpunkt und auf der andern Seite der Ausrollzeitpunkt der vorigen Fahrt angezeigt werden würde.

Fig. 5 zeigt ein zweites HMI für einen festen Hinweiszeitpunkt, wie er sich nach einigen iterativen Schritten einstellt. Hier wird in der Anzeigeeinrichtung AE nur die gelernte und optimierte Fahrkurve OFK oder Ausrollkurve, der optimierte Hinweiszeitpunkt OHP sowie die aktuelle Geschwindigkeit angezeigt. Mit dem Erreichen des optimierten Hinweiszeitpunkts OHP kann akustisch oder visuell ein Hinweis an den Fahrer abgegeben.

Fig. 6 zeigt ein HMI für den Fall der Fig. 5, d.h. des festen optimierten Hinweiszeitpunkts. Hier wird direkt visuell anhand der aktuellen Verkehrssituation dem Fahrer der Hinweis gegeben, das Gas wegzunehmen.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer Assistenzvorrichtung 1 zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines Kraftfahrzeugs in schematischer Darstellung. Die

Vorrichtung 1 umfasst eine Navigationseinrichtung 2, vorzugsweise basierend auf einem Satellitennavigationsverfahren wie GPS, mit einer digitalen Karte 3, welche Streckenattribute in üblicher weise enthält, eine Einrichtung 4 zur Erfassung von Fahrzeugdaten, wie

Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremseingriff und Beschleunigung, sowie eine Speichereinrichtung 5. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 6 zur Steuerung der mit ihr verbundenen Einheiten sowie zur Datenauswertung. Dabei weist die Steuereinrichtung 6 eine Einrichtung 7 zur Erkennung typischer Fahrphasen innerhalb einer Fahrtroute und zur Bestimmung der Fahrkurve der typischen Fahrphase auf. Ist eine typische Fahrphase erkannt, so führt eine Einrichtung 8 eine Bewertung der aktuellen Fahrkurve durch. Anschließend wird in einer Entscheidungseinrichtung 9 entschieden, ob die aktuelle Fahrkurve geeignet zur Analyse ist. Trifft dies zu, so wird die aktuelle Fahrkurve in einer Einrichtung 10 analysiert und es wird eine optimierte Fahrkurve einschließlich des optimierten Hinweiszeitpunktes bestimmt. Die optimierte Fahrkurve wird in der

Speichereinrichtung 5 der Assistenzvorrichtung 1 zur späteren Verwendung gespeichert. Bei einer erneuten Befahrung der Fahrtroute kann die Steuervorrichtung 6 auf die

abgespeicherte optimierte Fahrkurve zurückgreifen, um auf einer HMI-Einrichtung 1 1 , wie beispielsweise einem Display in Form eines Kombinationsinstruments, den optimierten Hinweiszeitpunkt in geeigneter Form an den Fahrer zu übermitteln, wodurch ein effizienteres Fahrverhalten des Fahrers bewirkt werden kann. Ferner wird aus der dann aktuellen

Fahrkurve eine neue optimierte Fahrkurve erstellt, die mit der vorherigen optimierten

Fahrkurve in der Steuereinrichtung 6 verglichen und gegebenenfalls als neue optimierte Fahrkurve in der Speichereinheit 5 abgespeichert werden kann.

Ferner weist die Vorrichtung 1 eine C2X-Kommunikationeinrichtung 12 auf, um optimierte Fahrkurven sowie optimierte Hinweiszeitpunkte an andere Verkehrsteilnehmer oder an eine geeignete Infrastruktur zu kommunizieren.

Bezugszeichenliste

FK Fahrkurve

FPA Fahrkurve Ausrollphase

OFK optimierte Fahrkurve

V Geschwindigkeit

VL Geschwindigkeitslimitierung

B Bremsverlauf

PA Ausrollphase

t Zeit

tA Beginn der Ausrollphase

tE Ende der Ausrollphase

tB Beginn des Bremseingriffs

OHP optimierter Hinweiszeitpunkt

EFK Erweiterungskurve

AV aktuelle Geschwindigkeit

AE Anzeigeeinheit

BD Balkendiagramm

1 Assistenzvorrichtung

2 Navigation

3 digitale Karte

4 Erfassung von Fahrzeugdaten

5 Speichereinrichtung

6 Steuereinrichtung

7 Erkennung typischer Fahrphasen sowie der Fahrkurve

8 Bewertung der aktuellen Fahrkurve

9 Bewertung ausreichend

10 Erstellung optimierter Fahrkurve und optimierter Hinweiszeitpunkt

1 1 HMI

12 C2X

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Unterstützung einer effizienten Fahrweise eines Fahrers eines

Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Navigationseinrichtung (2) mit digitaler Karte (3) zur Bestimmung der Fahrzeugposition, Positionsattributen und zur Routenführung, eine Steuereinrichtung (6), eine Speichereinrichtung (5) und eine HMI-Einrichtung (1 1 ) aufweist, mit den Schritten:

Erkennen einer typischen Fahrphase (PA) innerhalb einer Fahrtroute und

Bestimmung der Fahrkurve (FK) der typischen Fahrphase (PA) in Form eines Geschwindigkeitsprofils mit Anfangsgeschwindigkeit und Endgeschwindigkeit sowie Positionsangaben,

Analysieren der Fahrtkurve (FK) hinsichtlich ineffizienter Anteile und Bestimmung einer optimierten Fahrkurve (OFK),

Abspeichern der optimierten Fahrkurve (OFK) bezüglich der typischen Fahrphase (PA), und

Erzeugung eines Hinweises an den Fahrer basierend auf der optimierten Fahrkurve (OFK) bei einem erneuten Befahren der Fahrtroute zur Effizienzsteigerung der Fahrweise.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die typische Fahrphase (PA) eine Verzögerungsphase (PA) mit einer Verzögerungskurve (FK) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der optimierten Verzögerungskurve (OFK) durch eine Bestimmung der während der Verzögerungsphase (PA) aufgewendeten Bremsenergie (B) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte

Verzögerungskurve (OFK) durch eine Ausrollkurve gebildet wird, deren Schnittpunkt mit einer aktuellen Fahrkurve (FK) des Kraftfahrzeuges vor der typischen Fahrphase (PA) einen optimierten Hinweiszeitpunkt (OHP) zum Einleiten eines Ausrollvorgangs bildet.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erweiterung (EFK) der optimierten Fahrkurve (OFK) mittels einer

Schätzung erfolgt, wenn die Anfangsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bei einem aktuellen Befahren der Fahrtroute höher ist als die Anfangsgeschwindigkeit, die der optimierten Fahrkurve (OFK) zugrunde liegt.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bewertung der Fahrkurve (FK) der typischen Fahrphase (PA) durchgeführt wird und eine optimierte Fahrkurve (OFK) nur dann gebildet wird, wenn die Fahrkurve (FK) vorgegebene Bewertungskriterien erfüllt.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der aktuellen Fahrkurve (FK) eine aktuelle optimierte Fahrkurve (OFK) erstellt wird und die abgespeicherte optimierte Fahrkurve mit der aktuellen Fahrkurve ersetzt wird, wenn die aktuelle optimierte Fahrkurve eine größere Fahreffizienz aufweist als die abgespeicherte optimierte Fahrkurve.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Fahrkurve (OFK) einer Fahrphase (PA) sowie

Positionsinformationen und der optimierte Hinweispunkt (OHP) mittels C2X, insbesondere über ein Portal im Internet, an andere Verkehrsteilnehmer weiter gegeben wird.

9. Vorrichtung (1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche in einem Kraftfahrzeug, mit einer Navigationseinrichtung (2) mit digitaler Karte (3) zur Bestimmung der Fahrzeugposition sowie Positionsattributen und zur Routenführung, eine Steuereinrichtung (6), eine Speichereinrichtung (5), eine Einrichtung (4) zur Erfassung von Fahrzeugdaten und eine HMI-Einrichtung (1 1 ), dadurch gekennzeichnet, dass

die Steuereinrichtung (6) aufweist:

eine Einrichtung (7) zur Erkennung einer typischen Fahrphase (PA) innerhalb einer Fahrtroute und zur Bestimmung der Fahrkurve (FK) der typischen Fahrphase (PA) in Form eines Geschwindigkeitsprofils mit Anfangsgeschwindigkeit und

Endgeschwindigkeit sowie Positionsangaben,

eine Einrichtung (10) zur Analyse der Fahrtkurve (FK) hinsichtlich ineffizienter Anteile und zur Bestimmung einer optimierten Fahrkurve (OFK), wobei

die Speichereinrichtung (5) die optimierten Fahrkurve (OFK) bezüglich der typischen Fahrphase (PA) abspeichert, und die HMI-Einrichtung (1 1 ) einen Hinweises an den Fahrer basierend auf der optimierten Fahrkurve (OFK) bei einem erneuten Befahren der Fahrtroute zur Effizienzsteigerung der Fahrweise erzeugt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) C2X-Kommunikationseinrichtung (12) zur Kommunikation mit anderen

Verkehrsteilnehmern und/oder einer Verkehrsinfrastruktur aufweist.