DE102008039950B4

DE102008039950B4 - Verfahren, Vorrichtung und Straßenkraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zum Ermitteln eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102008039950B4
Application number: DE102008039950.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Gnatzig; Peter Kock
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: DE102008039950A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge mit den Schritten: – Eingabe eines Fahrtziels und/oder Festlegung einer Fahrtroute für eine Fahrt mit dem Straßenkraftfahrzeug; – Ermittlung einer geographischen Position des Straßenkraftfahrzeuges; – Ermittlung einer Fahrtroute zum Erreichen des Fahrtziels; wobei ein Geschwindigkeitsprofil entlang wenigstens eines Teils der ermittelten Fahrtroute ermittelt wird, wobei die Berechnung dieses Geschwindigkeitsprofils unter Berücksichtigung einer Topologie der Fahrtroute und über ein die Längsdynamik des Straßenkraftfahrzeugs beschreibendes Modell erfolgt, wobei die Längsdynamik durch die Beschleunigung des Straßenkraftfahrzeugs beschrieben wird, und wobei eine Geschwindigkeitstrajektorie erzeugt wird, in der im Abstand von x Metern die Fahrtstrecke wenigstens einer Fallunterscheidung bezüglich des Beschleunigungsvermögens des Modells unterzogen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Straßenkraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zum Ermitteln eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge. Im Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge bekannt, welche Steuerungseinrichtungen aufweisen, um ohne Betätigung eines Gaspedals das Fahren mit einer gewissen Fahrgeschwindigkeit zu ermöglichen. Derartige Verfahren werden dabei zum Teil als Tempomat bezeichnet. Dabei gibt der Fahrer eine Wunschgeschwindigkeit vor, und das Fahrzeug hält, solange nicht beispielsweise das Bremspedal betätigt wird, diese Geschwindigkeit. Dabei ist jedoch dieser auf diese Referenzgeschwindigkeit ausgelegte Fahrstil nicht immer ökonomisch. So ist es möglich, dass das Fahrzeug bei Anstiegen die Geschwindigkeit nur unter sehr hohem Energieaufwand hält und bei Gefällen sogar die Motorbremse einsetzt, um die Geschwindigkeit zu halten. Aus der EP 1 777 135 A1 ist ein modellbasiertes prädiktives Verfahren zur Anpassung von Fahrparametern von Fahrzeugen bekannt, wobei Positionsdaten des Fahrzeugs zu einem ersten vorgegebenen Zeitpunkt ermittelt werden, wobei zukünftige Positionsdaten des Fahrzeugs für einen bezüglich dem ersten vorgegebenen Zeitpunkt zukünftigen Zeitraum ermittelt werden und wobei wenigstens ein Fahrparameter unter Zugrundelegung der für den zukünftigen Zeitraum ermittelten Positionsdaten angepasst wird. Das Verfahren berücksichtigt die Topologie der Fahrtroute und den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Zum Stand der Technik ist ferner zu verweisen auf die DE 10 2005 045 891 B3 , die DE 10 2006 001 818 A1 und die DE 103 45 319 A1 .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Tempomatverfahren zu verbessern. Genauer soll ein Arbeitspunkt eines entsprechenden Tempomats verbessert werden. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf Nutzfahrzeuge und insbesondere LKW's beschrieben, es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei anderen Straßenkraftfahrzeugen Anwendung finden kann.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge wird zunächst ein Fahrziel für eine Fahrt mit dem Straßenkraftfahrzeug eingegeben und/oder der wahrscheinlichste Fahrweg ermittelt. Anschließend wird eine geographische Position des Straßenkraftfahrzeuges ermittelt, und eine Fahrtroute zum Erreichen des Fahrziels ermittelt. Erfindungsgemäß wird ein Geschwindigkeitsprofil entlang wenigstens eines Teils der ermittelten Fahrtroute ermittelt, wobei die Berechnung dieses Geschwindigkeitsprofils unter Berücksichtigung einer Topologie der Fahrtroute erfolgt. Neben einem Geschwindigkeitsprofil könnte auch ein Beschleunigungsprofil für das Fahrzeug ermittelt werden.
Damit ist es erfindungsgemäß möglich, bei einer bestimmten Referenzgeschwindigkeit, auch beispielsweise Gefälle und Steigungen, auch Kurven entlang einer bestimmten Fahrtroute zu berücksichtigen. Damit lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Bereiche der Fahrtstrecke identifizieren, in denen man den vom Fahrer gesetzten Arbeitspunkt des Tempomaten derart beeinflussen kann, dass eine Verbrauchsoptimierung stattfindet, indem Bremsungen vermieden werden und der Schubbetrieb systematisch ausgeweitet werden kann. Auf diese Weise kann ein vorausschauendes Fahren imitiert werden, da die Geschwindigkeit vor Steigungen und Kuppen angepasst werden kann.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Streckentopologie vorab zu berücksichtigen und auch die Position des Fahrzeuges zu bestimmen. Anhand dieser Daten wird mit Hilfe des Verfahrens explizit eine Geschwindigkeitstrajektorie und ggf. auch eine Sollabstandstrajektorie über dem Fahrweg, dem das Fahrzeug folgt, berechnet. Insbesondere werden für die Ermittlung des Geschwindigkeitsprofils Steigungsinformationen entlang der Fahrtroute verwendet. Vorzugsweise erfolgt dabei eine Berechnung des Geschwindigkeitsprofils nur entlang eines Teils der Fahrtroute, beispielsweise in einen Horizont von einigen hundert Meteren oder auch beispielsweise von vier oder fünf Kilometern vor dem Fahrzeug.
Vorzugsweise wird eine Antriebseinrichtung für das Straßenkraftfahrzeug unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitsprofils gesteuert. Dabei ist es möglich, dass von dem Fahrer eine Referenzgeschwindigkeit vorgegeben wird und die genaue Fahrzeuggeschwindigkeit anhand des errechneten Geschwindigkeitsprofils angepasst wird.
Vorzugsweise werden bei der Berechnung des Geschwindigkeitsprofils Eigenschaften einer Antriebseinrichtung des Straßenkraftfahrzeuges berücksichtigt. Dabei wird insbesondere ein Beschleunigungspotential des Fahrzeuges mitberücksichtigt. Dabei kann das Fahrzeug eine Regelung sowohl mittels konventioneller Geschwindigkeitsregler oder prädiktiver Geschwindigkeitsregler durchführen, wobei letztere sowohl den Motorbetrieb als auch den Bremsbetrieb regeln. Bevorzugt wird zur Ermittlung einer Position des Kraftfahrzeugs ein GPS-Positionsbestimmungsverfahren eingesetzt.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird eine Fahrtgeschwindigkeit des Straßenkraftfahrzeuges entlang der Fahrtroute unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitsprofils gesteuert. Genauer gesagt wird, wie oben erwähnt, von dem Fahrer des Fahrzeuges eine Referenzgeschwindigkeit vorgegeben und die genaue Fahrzeuggeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen wie dem Streckenprofil und auch dem Beschleunigungspotentials des Fahrzeuges geregelt.
Vorzugsweise werden bei der Steuerung der Fahrtgeschwindigkeit Grenzwerte für diese Fahrtgeschwindigkeit festgesetzt, und die Fahrtgeschwindigkeit im Rahmen dieser Grenzwerte gesteuert. So ist es beispielsweise möglich, dass der Fahrer eine Referenzgeschwindigkeit vorgibt und die Steuerung einen oberen und einen unteren Grenzwert für die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt. Dabei kann es sich bei der oberen Grenzgeschwindigkeit insbesondere um eine gesetzliche Höchstgeschwindigkeit handeln, welche ggf. noch reduziert, um die in Kurven maximal vertretbare, das heißt ungefährliche Geschwindigkeit ist. In einer Kurve bzw. Krümmung der Straße darf diese Geschwindigkeit nicht überschritten werden. Auch die Krümmungen der Kurve können dabei aus der Topologie der Fahrtroute ermittelt werden. Unter der Topologie der Fahrtroute werden daher sämtliche Streckengegebenheiten der Fahrtroute verstanden, wie insbesondere Steigungen, Gefälle, Krümmungen, ggf. jedoch auch gesetzliche Geschwindigkeitsbegrenzungen und dergleichen. Daneben können jedoch auch weitere Bedingungen berücksichtigt werden, wie beispielsweise Überholverbote, Vorfahrtsregelungen und dergleichen.
Bei der unteren Grenzgeschwindigkeit handelt es sich bevorzugt um die anderen Verkehrsteilnehmer minimal zumutbare Geschwindigkeit in einem bestimmten Ort der Straße.
Damit generiert das Verfahren über die Fahrtstrecke eine Geschwindigkeitstrajektorie, der das Fahrzeug folgt. Für dieses Verfahren wird die Längsdynamik des Fahrzeuges über ein Modell beschrieben. Dieses Modell kann dabei von einem beliebigen Typ sein und es muss nur das dynamische Verhalten des Fahrzeuges beim Einsatz des Fahrpedals, auch bei einer Fahrpedal = 0 – Stellung, in einer bestimmten Topologie genau beschreiben, wobei vorzugsweise auch das freie Rollen berücksichtigt wird.
Wie oben gesagt, wird bei einem bevorzugten Verfahren eine Referenzgeschwindigkeit vorgegeben. Bei dieser Referenzgeschwindigkeit handelt es sich insbesondere um die seitens des Fahrers vorgegebene Wunschgeschwindigkeit.
Die oben erwähnte Längsdynamik kann beispielsweise durch die Beschleunigung des Fahrzeuges mit folgender Formel beschrieben werden:
Dabei bezeichnet u_e das Fahrpedal und α den Steigungswinkel der Strecke an der aktuellen Position. Das Zeichen i_total kennzeichnet die gesamte Getriebeübersetzung und M_e,ref das Motordrehmoment. Das Bezugszeichen r_w kennzeichnet das Radverhältnis und das Bezugszeichen m_red die reduzierte Fahrzeugmasse. Insgesamt setzt sich die Beschleunigung hier aus drei Komponenten zusammen, welche den Rollwiderstand, den Luftwiderstand, die Getriebeübersetzung, das Antriebsmoment und eine um die Rotationsträgheit von Bauteilen korrigierte Gesamtfahrzeugmasse enthält. Eine weitere Detaillierung des Modells ist möglich, solange auf diese Weise die notwendige Güte der Fahrzeugdynamik dargestellt werden kann. Es wird weiterhin angenommen, dass über die Bremsen jede notwendige Verzögerung eingestellt werden kann, um das Fahrzeug auch im beliebigen Gefälle auf der Sollgeschwindigkeit zu halten. Es wäre jedoch auch möglich, das Bremsverhalten im Modell durch Gleichungen zu modellieren.
Der Fahrer aktiviert die Funktion bei einer Geschwindigkeit v, welches dann die vom Fahrer gewünschte Referenzgeschwindigkeit ist. Diese Geschwindigkeit kann dann von einem Algorithmus in bestimmten Grenzen verändert werden, wobei diese Grenzen durch die obere und untere Grenzgeschwindigkeit festgelegt werden. Dabei sind die Grenzen nach oben und unten nicht zwingend konstant, sondern können ortsabhängig sein oder sich am Verkehr orientieren, wie beispielsweise einer gesetzlichen Höchstgeschwindigkeit, einer Geschwindigkeit und einem Abstand eines vorausfahrenden Fahrzeuges, dem Verkehrsfluss, einer maximalen Geschwindigkeit in Kurven, einer minimalen Geschwindigkeit für bestimmte Straßenklasse usw. Bei einer Korrektur der Geschwindigkeit kann die dabei auftretende Beschleunigung in Abhängigkeit ihres Vorzeichens beschränkt werden. Die Beschleunigungsbeschränkung ist in bestimmten Bereichen begrenzbar, und zwischen den Bereichen durch verschiedene Strategien situationsabhängig variierbar.
Damit wird bevorzugt wenigstens zeitweise eine Beschleunigung des Fahrzeuges begrenzt. So ist es beispielsweise möglich, bei Bergabfahrten diese Beschleunigung des Fahrzeuges zu begrenzen, damit der obere Grenzwert der Geschwindigkeit nicht erreicht bzw. überschritten wird.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung des Geschwindigkeitsprofils wenigstens eine Fallunterscheidung vorgenommen. So wird bevorzugt die Geschwindigkeitstrajektorie erzeugt, in der im Abstand von x Metern die Fahrtstrecke mit ihren Parameter mit der Steigung, Kurven, Höchstgeschwindigkeitsbegrenzungen usw. verschiedenen Fallunterscheidungen, insbesondere bezüglich des Beschleunigungsvermögens des Fahrzeugmodells unterzogen wird. Dabei können verschiedene Fälle unterschieden werden.
Die Anzahl dieser Fallunterscheidungen ist beliebig, und im Folgenden soll ein möglicher Satz an Fallunterscheidungen angegeben werden. Dieser Satz stellt aber bevorzugt einen Basissatz an Fallunterscheidungen dar. Zunächst kann der Fall eintreten, dass die bei der aktuellen Geschwindigkeit und dem gegebenen Steigungswinkel α maximal mögliche Beschleunigung durch Vorgabe einer bestimmten Fahrpedalposition (z. B. Fahrpedal = 100%, wobei dieser Wert parametrierbar ist) berechnet wird.
Dabei kann der Fall eintreten, dass die erreichbare Beschleunigung des Fahrzeuges nicht mehr positiv ist, das heißt das Fahrzeug nicht mehr beschleunigt. In diesem Fall kann die Geschwindigkeit und/oder der Gang so angepasst werden, dass wieder eine positive Beschleunigung möglich ist, das heißt, die Sollgeschwindigkeit wird gesenkt, oder der Gang wird verkleinert oder beides. Die Entscheidung, was letztlich durchgeführt wird, ist wiederum implementierungsabhängig und kann noch von weiteren Kriterien abhängen.
Es ist möglich, dass die erreichbare Beschleunigung 0 oder positiv ist. In diesem Falle ist damit eine Beschleunigung des Fahrzeuges möglich, und wird bis zu einer Geschwindigkeit betrieben, die der Fahrwunschgeschwindigkeit entspricht oder einem Wert, der zwischen der aktuellen Geschwindigkeit und der Fahrerwunschgeschwindigkeit liegt, und der keine Beschleunigung mehr ermöglicht.
Weiterhin ist der Fall denkbar, dass bei einer Fahrpedalstellung von 0% für die aktuelle Geschwindigkeit eine positive Beschleunigung möglich ist (z. B. in einem Gefälle) und die aktuelle Geschwindigkeit unter der momentanen Grenzgeschwindigkeit liegt. In diesem Fall ist es möglich, die Einspritzung zu stoppen, und das Fahrzeug durch die Hangabtriebskraft bis zur maximal erreichbaren Geschwindigkeit zu beschleunigen, jedoch maximal bis zur oberen Grenzgeschwindigkeit oder einem oberen Geschwindigkeitsschwellenwert.
Falls keine positive Beschleunigung mehr möglich ist, kann durch Ausrollen ohne Bremseneinsatz das Fahrzeug wieder auf die Fahrerwunschgeschwindigkeit verzögert werden. Die Einspritzung wird erst wieder zugelassen, wenn durch Ausrollen ohne Bremseingriff die Fahrerwunschgeschwindigkeit erreicht wurde, oder ggf. auch kurz davor. Falls die Fahrerwunschgeschwindigkeit der oberen Grenzgeschwindigkeit entspricht, ist es möglich, die Bremsen erst einzusetzen, wenn eine Geschwindigkeit von x km/h über der oberen Grenzgeschwindigkeit erreicht wurde.
In allen anderen Fällen ist es möglich, die Fahrerwunschgeschwindigkeit zu fahren, sofern der Verkehr dies zulässt. Jedoch kann auch dieser Fall in beliebig viele Unterfälle aufgespalten werden.
Bevorzugt wird auch eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Abhängigkeit einer Fahrpedalposition und in Abhängigkeit von der Topographie berechnet. Dabei ist es möglich, eine mögliche Beschleunigung für den Abstand von x Meter vor dem Fahrzeug zu berechnen. Dabei kann es vorteilhaft sein, bei bestimmten togologischen Übergängen das Beschleunigungspotential zusätzlich x Meter vor dem Fahrzeug zu erfassen und vorausschauend zu reagieren.
Dieser Horizont x ist ein freier Parameter des Algorithmus. Der Horizont kann online berechnet werden und kann von verschiedenen Parameter, wie z. B. der Fahrzeugmasse, dem verfügbaren maximalen Motormoment usw. abhängen, Dabei kann beispielsweise der Fall eines Übergangs von einem flachen Gelände in eine Steigung auftreten. In diesem Fall ist es möglich, das Fahrzeug auf die maximale zulässige Geschwindigkeit, d. h. die obere Grenzgeschwindigkeit vor der Steigung zu beschleunigen, damit die Steigung mit der minimalen Anzahl an Schaltungen und dem geringsten möglichen Geschwindigkeitsverlust überfahren werden kann.
Dies geschieht dann, wenn die aktuelle Geschwindigkeit im Horizont x nicht mehr gehalten werden kann. Wann dabei mit der Beschleunigung begonnen wird, kann wiederum über Modellgleichungen des Fahrzeugs berechnet oder auch über ein beliebiges anderes Kriterium festgelegt werden. Damit wird hier vorzugsweise die mögliche Beschleunigung des Fahrzeuges in einem von dem Abstand beabstandeten Bereich der Fahrtroute berechnet.
Bei dem Übergang von einem Gefälle in ein flaches Gelände kann es wiederum vorteilhaft sein, den Rollweg bis zum Erreichen der Fahrerwunschgeschwindigkeit zu maximieren. Hierzu wird im Gefälle auf die Grenzgeschwindigkeit beschleunigt, und im flachen Gelände bis auf die Fahrerwunschgeschwindigkeit ausgerollt. Bei einem Übergang von einer Steigung in ein Gefälle über eine Kuppe kann es vorteilhaft sein, bereits vor der Kuppe auszurollen, wenn das Gefälle hinter der Kuppe steil und lang genug ist, um mindestens wieder auf die Fahrerwunschgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Über das Fahrzeugmodell wird der Übergang zur Steigung/Gefälle gewertet, und die Geschwindigkeit dann z Meter vor der Kuppe um den Betrag y km/h durch Ausrollen reduziert, wenn es möglich ist, das Fahrzeug mindestens auf die Fahrerwunschgeschwindigkeit zu beschleunigen. Falls es auch möglich ist, das Fahrzeug wieder auf die obere Grenzgeschwindigkeit zu beschleunigen, kann die Geschwindigkeit vor der Kuppe noch weiter reduziert werden.
Im Falle eines Übergangs von einem Gefälle in eine Steigung über eine Senke kann es wieder vorteilhaft sein, auf die obere Grenzgeschwindigkeit im Gefälle zu beschleunigen, und dieses so lange wie möglich in der Steigung zu halten. Dies gilt insbesondere, wenn es Steigungsabschnitte gibt, die nur eine Geschwindigkeit unter der Fahrerwunschgeschwindigkeit erlauben.
In einen weiteren bevorzugten Verfahren wird das Geschwindigkeitsprofil in Abhängigkeit von ermittelten Abständen zu anderen Fahrzeugen ermittelt. Falls insbesondere ein ACC-Sensor verfügbar ist, ist der Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug bekannt. Mit diesen Informationen lassen sich auch die Schubbetriebsphasen verlängern. Auch hier können mehrere Fälle unterschieden werden.
Im Falle eines Überganges von einem Gefälle in eine Ebene kann beispielsweise im Gefälle eine Überholempfehlung ausgegeben werden, wenn das vorausfahrende Fahrzeug langsamer ist als die obere Grenzgeschwindigkeit, und das Überholen zulässig ist.
Falls man nicht überholen kann, kann es vorteilhaft sein, am Anfang des Gefälles einen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu vergroßern, indem die Geschwindigkeit durch Ausrollen und, falls dieses nicht möglich ist, durch Bremseingriffe gesenkt werden. Damit wird am Ende des Gefälles der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug groß genug, um am Ende des Gefälles ausgehend von der oberen Grenzgeschwindigkeit (Beschleunigung durch Hang- und Abtriebskraft) einen möglichst langen Rollweg bis zum Erreichen der Fahrerwunschgeschwindigkeit zu ermöglichen.
Bei einem Übergang von einem Gefälle in die Steigung, kann eine Überholempfehlung ausgegeben werden, wenn das vorausfahrende Fahrzeug langsamer ist als die obere Grenzgeschwindigkeit, und das Überholen zulässig ist.
Falls man nicht überholen kann, kann es vorteilhaft sein, am Anfang des Gefälles einen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu vergrößern, indem die Geschwindigkeit durch Ausrollen und, falls dieses nicht möglich ist, durch Bremseingriffe gesenkt werden. Damit wird am Ende des Gefälles der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug groß genug, um am Ende des Gefälles die obere Grenzgeschwindigkeit (Beschleunigung durch Hang- und Abtriebskraft) erreichen zu können und diese möglichst lange zu halten, ohne dabei zu dicht auf das vorausfahrende Fahrzeug aufzufahren.
Bei einem Übergang von einer Steigung in ein Gefälle über eine Kuppe kann es vorteilhaft sein, durch Ausrollen die Geschwindigkeit zu verringern und damit den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu vergrößern, damit im folgenden Gefälle möglichst lange im Schubbetrieb gefahren werden kann, ohne den Mindestabstand zum vorausfahrenden Fahrzeug zu unterschreiten. Die Geschwindigkeitsabsenkung vor der Kuppe kann sich dabei zu dem oben beschriebenen Fall ohne ein vorausfahrendes Fahrzeug unterscheiden, das heißt sowohl dem Betrag nach als auch nach dem Beginn der Absenkung bzw. Zeit oder Ort.
Bei einem Übergang zu einem ebenen Gelände in eine Steigung ist es möglich, dem vorausfahrenden Fahrzeug zu folgen, oder dem Fahrer eine Überholempfehlung auszugeben, wenn dies zulässig und möglich ist, das heißt, wenn das vorausfahrende Fahrzeug langsamer ist als die obere Grenzgeschwindigkeit.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei Fahrzeugen ohne einen ACC- oder Radarsensor eingesetzt werden. Falls kein Abstandsmesser für die Messung von Abstand und Geschwindigkeit durch den vorausfahrenden Verkehr verbaut wird, kann es nützlich sein, die Fahrerwunschgeschwindigkeit als die maximale Geschwindigkeitsoberschwelle, das heißt, die obere Grenzgeschwindigkeit zu betrachten, da das Verfahren sonst den Mindestabstand zum vorausfahrenden Verkehr notorisch unterschreiten kann. Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird eine kurzzeitige Überhöhung der Grenzgeschwindigkeit gestattet.
Dies ist beispielsweise relevant in einem Übergang von einem Gefälle in eine Steigung über eine Senke oder auch im Falle eines Übergangs von einem Gefälle in ein flaches Gelände. Hier ist es möglich, die obere Grenzgeschwindigkeit um eine bestimmte Differenz ohne Bremseneingriff zu überschreiten und dies für eine maximale Zeit t_max. Ein derartiges Vorgehen führt insbesondere beim Fall der Anwendung auf ein Nutzfahrzeug zu keinen Einträgen in der digitalen Fahrerkarte des Tachometers, falls t_max unter der gesetzlich tolerierten Zeit von beispielsweise einer Minute bleibt.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge gerichtet. Diese Vorrichtung weist eine Eingabeeinheit auf, über welche ein Fahrziel für das Kraftfahrzeug eingebbar ist sowie eine Positionsbestimmungseinheit, welche eine Position des Straßenkraftfahrzeuges bestimmt und eine Speichereinrichtung, in der Daten abgelegt sind, welche für eine Topologie einer Fahrtroute zwischen der Position des Straßenkraftfahrzeuges und dem Fahrtziel charakteristisch sind.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Prozessoreinrichtung auf, die derartig gestaltet ist, dass sie ein Geschwindigkeitsprofil entlang wenigstens eines Teils der ermittelten Fahrtroute berechnet, wobei die Berechnung dieses Geschwindigkeitsprofils unter Berücksichtigung der Topologie der Fahrtroute erfolgt. Damit wird auch hier vorgeschlagen, dass die von einem Fahrer vorgegebene Wunschgeschwindigkeit unter Berücksichtigung dieses Geschwindigkeitsprofils variiert wird. Damit ist bevorzugt die Prozessor- und/oder Auswerteeinrichtung derart gestaltet, dass das Geschwindigkeitsprofil unter Berücksichtigung von Eigenschaften einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeuges ermittelt, in der Modellrechnung berücksichtigt wird und ggf. an einen Fahrzeugführungsrechner übertragen wird. Daneben können auch – wie oben erwähnt – weitere Beschränkungen berücksichtigt werden wie ein Luftwiderstand und ein Rollwiderstand des Fahrzeuges.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Straßenkraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen Vorrichtung gerichtet, welche eine Steuereinrichtung aufweist, welche eine Antriebseinrichtung des Straßenkraftfahrzeuges in Abhängigkeit von Eigenschaften der Antriebseinrichtung steuert.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung. Dabei zeigt:
1 eine Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt ein stark vereinfachtes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Diese Vorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung 10 auf, welche auf Basis einer von dem Fahrer gewählten Referenzgeschwindigkeit v_ref eine Antriebseinrichtung 8 der Fahrzeugs, ggfs. auch Bremseinrichtungen des Fahrzeugs steuert. Genauer gesagt werden bevorzugt von der Prozessoreinrichtung ermittelte Beschleunigungswerte a an die Antriebseinrichtung 8 ausgegeben. Dabei kann der Benutzer über eine Eingabeeinrichtung 2 die Referenzgeschwindigkeit v_ref vorgeben.
Das Bezugszeichen 4 bezieht sich auf eine Positionsbestimmungseinheit, wie eine GPS-Empfangseinrichtung, welche die Position des Fahrzeugs bestimmt. Diese Positionsbestimmungseinheit weist dabei auch eine Speichereinrichtung 14 auf, in der ein Kartensystem einschließlich topologischer Daten für eine Vielzahl von Fahrtrouten abgelegt ist. Das Bezugszeichen 12 bezieht sich auf eine weitere Eingabeeinheit, mittels derer der Positionsbestimmungseinheit ein Fahrtziel vorgegeben werden kann. Auf Basis dieses Fahrziels und der aktuellen Position des Fahrzeugs ermittelt das Fahrzeug eine Fahrtroute für das Fahrzeug und topologische Werte für diese Fahrtroute.
Diese togologischen Werte werden ebenfalls an die Prozessoreinrichtung 10 ausgegeben und diese ermittelt auf Grundlage dieser topographischen Werte ein Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsprofil für das Fahrzeug. Das Bezugszeichen 6 bezieht sich auf eine Abstandsbestimmungseinrichtung, mit der ein Abstand d zu weiteren, insbesondere vorausfahrenden Fahrzeugen ermittelt werden kann. Auch diese Abstandsdaten d werden an die Prozessoreinrichtung 10 abgegeben.
Daneben gibt die Antriebseinrichtung auch Motordaten D_Mot sowie eine momentane Geschwindigkeit v_ist aus. Die Motordaten können jedoch auch in einer Speichereinrichtung der Prozessoreinrichtung 10 abgelegt sein.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Eingabeeinrichtung
6: Abstandsbestimmungseinrichtung
8: Antriebseinrichtung
10: Prozessoreinrichtung
12: Eingabeeinheit
14: Speichereinrichtung
d: Abstandsdaten
a: Beschleunigungswerte
v_ref: Referenzgeschwindigkeit
v_ist: momentane Geschwindigkeit
Top: topologische Werte
D_Mot: Motordaten

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge mit den Schritten: – Eingabe eines Fahrtziels und/oder Festlegung einer Fahrtroute für eine Fahrt mit dem Straßenkraftfahrzeug; – Ermittlung einer geographischen Position des Straßenkraftfahrzeuges; – Ermittlung einer Fahrtroute zum Erreichen des Fahrtziels; wobei ein Geschwindigkeitsprofil entlang wenigstens eines Teils der ermittelten Fahrtroute ermittelt wird, wobei die Berechnung dieses Geschwindigkeitsprofils unter Berücksichtigung einer Topologie der Fahrtroute und über ein die Längsdynamik des Straßenkraftfahrzeugs beschreibendes Modell erfolgt, wobei die Längsdynamik durch die Beschleunigung des Straßenkraftfahrzeugs beschrieben wird, und wobei eine Geschwindigkeitstrajektorie erzeugt wird, in der im Abstand von x Metern die Fahrtstrecke wenigstens einer Fallunterscheidung bezüglich des Beschleunigungsvermögens des Modells unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Antriebseinrichtung für das Straßenkraftfahrzeug unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitsprofils gesteuert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei bei der Berechnung des Geschwindigkeitsprofils Eigenschaften einer Antriebseinrichtung (8) des Straßenkraftfahrzeuges berücksichtigt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Fahrtgeschwindigkeit des Straßenkraftfahrzeuges entlang der Fahrtroute unter Berücksichtigung des Geschwindigkeitsprofils gesteuert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei bei der Steuerung der Fahrtgeschwindigkeit Grenzwerte für diese Fahrtgeschwindigkeit festgesetzt werden, und die Fahrtgeschwindigkeit im Rahmen dieser Grenzwerte gesteuert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Referenzgeschwindigkeit (v_ref) vorgegeben wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Abhängigkeit eines Signals eines Fahrzeugführungsrechners und/oder einer Fahrpedalposition und in Abhängigkeit von der Topologie berechnet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Geschwindigkeitsprofil in Abhängigkeit von ermittelten Abständen zu anderen Fahrzeugen ermittelt wird.
Vorrichtung zur Ermittlung eines Fahrprofils für Straßenkraftfahrzeuge mit einer Eingabeeinheit (12), über welche ein Fahrtziel für das Kraftfahrzeug eingebbar ist sowie einer Positionsbestimmungseinheit (4), welche eine Position des Straßenkraftfahrzeuges bestimmt und einer Speichereinrichtung (12), in der Daten abgelegt sind, welche für eine Topologie einer Fahrtroute zwischen der Position des Straßenkraftfahrzeuges und dem Fahrtziel charakteristisch sind; wobei die Vorrichtung eine Prozessoreinrichtung (10) aufweist, die derart gestaltet ist, dass sie ein Geschwindigkeitsprofil entlang wenigstens eines Teils der ermittelten Fahrtroute berechnet, wobei die Berechnung dieses Geschwindigkeitsprofils unter Berücksichtigung der Topologie der Fahrtroute und über ein die Längsdynamik des Straßenkraftfahrzeugs beschreibendes Modell erfolgt, wobei die Längsdynamik durch die Beschleunigung des Straßenkraftfahrzeugs beschrieben wird, und wobei eine Geschwindigkeitstrajektorie erzeugt wird, in der im Abstand von x Metern die Fahrtstrecke wenigstens einer Fallunterscheidung bezüglich des Beschleunigungsvermögens des Modells unterzogen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung (1) eine Abstandsbestimmungseinrichtung (6) aufweist, welche einen Abstand (d) zu weiteren Fahrzeugen bestimmt.
Straßenkraftfahrzeug mit einer Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 und einer Steuereinrichtung, welche eine Antriebseinrichtung des Straßenkraftfahrzeuges in Abhängigkeit von Eigenschaften dieser Antriebseinrichtung steuert.