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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prognostizierung eines Kraftstoffverbrauches
und/oder eines Verschleißes eines Funktionsbauteiles eines Fahrzeuges.
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Aus
der
DE 10 2004
024 259 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer im Hinblick
auf einen Kraftstoffverbrauch optimierten Fahrstrategie eines Fahrzeuges
bekannt. Dabei sieht das Verfahren vor, dass zur Bestimmung der
Fahrstrategie kartografische Wegattribute einer zu befahrenden Strecke
verwendet werden, wobei weiterhin aktuelle und/oder zu erwartende
verkehrliche Daten auf der zu befahrenden Strecke berücksichtigt
werden.
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Ferner
ist in der
DE
10 2005 045 265 A1 ein Verfahren zur Verringerung eines
Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird von
einer Steuereinrichtung eine wirtschaftlich günstige Fahrstufe
ermittelt und einem Fahrer des Kraftfahrzeuges angezeigt. Zur weiteren
Verringerung des Kraftstoffverbrauchs wird von der Steuereinrichtung eine
den Kraftstoffverbrauch minimierende Stellung eines Gaspedals ermittelt
und dem Fahrer angezeigt.
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Darüber
hinaus ist in der
DE
10 2006 057 594 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Vergleichen eines Kraftstoffverbrauchs eines Alternativkraftstoff-Fahrzeuges
mit einem Kraftstoffverbrauch eines herkömmlich angetriebenen
Vergleichsfahrzeuges bekannt. Hierzu wird ein Kraftstoffsparnis-Informationssystem
zur Anwendung in dem Alternativkraftstoff-Fahrzeug zur Verfügung
gestellt, dessen Betrieb durch eine Mehrzahl von festen Parametern und
eine zweite Mehrzahl von variablen Parametern charakterisiert werden
kann. Das Informationssystem vergleicht den Kraftstoffverbrauch
des Alternativkraftstoff-Fahrzeuges mit dem eines virtuellen Vergleichsfahrzeuges,
dass durch eine dritte Mehrzahl von festen Parametern charakterisiert
ist, und umfasst eine Mehrzahl von Sensoren zum Überwachen der
zweiten Mehrzahl sowie einen damit gekoppelten Prozessor. Der Prozessor
ist ausgebildet, um die erste und dritte Mehrzahl abzurufen, Daten
zu erfassen, die der zweiten Mehrzahl entsprechen, und den Kraftstoffverbrauch
des Vergleichsfahrzeugs aus der zweiten Mehrzahl zu ermitteln. Ferner
ist der Prozessor ausgebildet, um den Kraftstoffverbrauch des Vergleichsfahrzeuges
aus der ersten, zweiten und dritten Mehrzahl zu schätzen
und den Kraftstoffverbrauch des Alternativkraftstoff-Fahrzeuges
mit dem geschätzten Kraftstoffverbrauch des Vergleichsfahrzeuges
zu vergleichen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gegenüber dem
Stand der Technik verbessertes Verfahren wenigstens zur Prognostizierung
eines Kraftstoffverbrauchs und/oder eines Verschleißes
eines Funktionsbauteiles eines Fahrzeuges anzugeben, Die Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Prognostizierung
eines Kraftstoffverbrauchs und/oder eines Verschleißes
eines Funktionsbauteiles eines Fahrzeuges sieht vor, dass der Kraftstoffverbrauch und/oder
der Verschleiß des Funktionsbauteiles anhand von mindestens
einer auf Basis von realen Verkehrsmessungen erstellten Verkehrssituation,
die vom Fahrzeug virtuell durchfahren wird, prognostiziert werden
bzw. wird.
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Anhand
des erfindungemäßen Verfahrens ist es in Gewinn
bringender Weise möglich, den Kraftstoffverbrauch und/oder
den Verschleiß des Funktionsbauteiles entsprechend einer
erstellten, insbesondere simulierten Verkehrssituation abzuschätzen und
zu dokumentieren. Dabei kann das Verfahren zur Prognostizierung
in vorteilhafter Weise unabhängig von einem Fahrzeugtyp
auch für Fahrzeuggruppen, die die erstellte Verkehrssituation
virtuell durchfahren, angewendet werden.
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Insbesondere
wird mittels des Verfahrens der Verschleiß von Funktionsbauteilen,
wie z. B. eines Getriebes und/oder von Bremsen des Fahrzeuges auf
realen Verkehrsmessungen beruhenden Verkehrssituationen abgeschätzt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 ein
erstes Zeit-Ort-Diagramm einer Fahrzeugfahrt außerorts
bei vorliegenden Verkehrsstörungen mit Fahrlinien zweier
virtueller Fahrzeuge, und
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2 ein
zweites Zeit-Ort-Diagramm einer Fahrzeugfahrt innerorts bei vorliegender
Verkehrsstörung mit Fahrlinien zwei weiterer virtueller
Fahrzeuge.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein erstes Zeit-Ort-Diagramm D1 dargestellt, wobei die Abszisse
die Zeit t und die Ordinate den Ort s kennzeichnet.
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In
dem ersten Zeit-Ort-Diagramm D1 sind zwei Fahrlinien 1, 2 dargestellt,
wobei eine Fahrlinie 1, 2 jeweils einem nicht
näher dargestellten virtuellen Fahrzeug zugeordnet ist.
Hierzu ist eine erste Fahrlinie 1 einem ersten virtuellen
Fahrzeug und eine zweite Fahrlinie 2 einem zweiten virtuellen
Fahrzeug zugeordnet. Dabei stellt das erste Zeit-Ort-Diagramm D1
insbesondere ein mögliches Beispiel einer erstellten, insbesondere
simulierten Verkehrssituation dar, wobei die simulierte Verkehrssituation
in vorteilhafter Weise auf realen Verkehrsmessungen basiert.
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Insbesondere
werden bzw. wird anhand der simulierten Verkehrssituation ein Kraftstoffverbrauch und/oder
ein Verschleiß eines Funktionsbauteiles, wie beispielsweise
eines Getriebes und/oder von Bremsen, eines Fahrzeuges prognostiziert.
Hierzu wird die simulierte Verkehrssituation von den virtuellen
Fahrzeugen 1, 2 virtuell durchfahren.
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In
dem ersten Zeit-Ort-Diagramm D1 sind drei zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster V1, V2, V3 abgebildet, wobei bei zeitlich-räumlichen
Verkehrsmustern V1, V2, V3 üblicher Weise zwischen einem ersten
zeitlich-räumlichen Verkehrsmuster V1, ”breiter
sich bewegender Stau”, einem zweiten zeitlich-räumlichen
Verkehrsmuster V2 ”synchronisierten Verkehr” und
einem dritten zeitlich-räumlichen Verkehrsmuster V3 ”freie
Fahrt” unterschieden wird.
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Dabei
stellen das erste zeitlich-räumliche Verkehrsmuster V1
und das zweite zeitlich-räumliche Verkehrsmuster V2 Verkehrsstörungen
dar, die anhand realer Verkehrsmessungen simuliert werden.
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Unter
dem ersten zeitlich räumlichen Verkehrsmuster V1, ”sich
bewegender breiter Stau” wird insbesondere verstanden,
dass ein Verkehr so dicht ist, dass die Fahrzeuge oftmals zum Stillstand
kommen oder sich mit nur langsamer Bewegung vorwärts bewegen
können.
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Unter
dem zweiten zeitlich-räumlichen Verkehrsmuster V2, ”synchronisierter
Verkehr”, wird dabei ein zähflüssiger
Verkehrsfluss verstanden, bei dem Bewegungen von Fahrzeugen aneinander
gebunden sind. Die Fahrzeuge können sich nicht mehr wie
bei dem dritten zeitlich-räumlichen Verkehrsmuster V3,
dem ”freien Verkehr”, unabhängig voneinander
bewegen. Ein Überholen und/oder Wechseln einer Fahrspur
ist nur eingeschränkt oder gar nicht möglich.
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Insbesondere
stellt das erste Zeit-Ort-Diagramm D1, wie oben beschrieben, eine
mögliche Verkehrssituation dar, die der Prognostizierung
des Kraftstoffverbrauchs und/oder des Verschleißes des Funktionsbauteiles
eines Fahrzeuges zugrunde gelegt wird.
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Der
Verschleiß des jeweiligen Funktionsbauteiles ist insbesondere
abhängig von einer Fahrweise, also der Art und Weise, wie
das jeweilige Fahrzeug geführt wird. Die Fahrweise, wie
das Fahrzeug geführt werden kann, ist jedoch wiederum abhängig von
den zeitlich-räumlichen Verkehrsmustern V1, V2, V3, in
denen sich das jeweilige Fahrzeug bewegt. Auch der Kraftstoffverbrauch
ist von der Fahrweise, also auch von den dem Fahrzeug vorliegenden
zeitlich-räumlich Verkehrsmustern V1, V2, V3 abhängig.
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Das
Verfahren sieht vor, den Kraftstoffverbrauch und/oder den Verschleiß des
Funktionsbauteiles gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere
für das erste und das zweite zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster V1, V2 auf Verkehrsstrecken außerhalb einer
Ortschaft, beispielsweise einer Autobahn, zu prognostizieren. Dabei
werden bzw. wird der Kraftstoffverbrauch und/oder der Verschleiß besonders
vorteilhaft für zeitlich aufeinander folgende Verkehrsstörungen
prognostiziert.
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Besonders
vorteilhaft werden zur Prognostizierung des Kraftstoffverbrauches
und/oder des Verschleißes des Funktionsbauteiles des Fahrzeuges vorgegebene
oder bekannte, bereits prognostizierte Bezugsgrößen
des dritten zeitlich-räumlichen Verkehrsmuster V3, ”freier
Verkehr” verwendet. Insbesondere liegen als Bezugsgrößen
des dritten zeitlich-räumlichen Verkehrsmusters V3 ein
Kraftstoffverbrauch und/oder ein Verschleiß eines Funktionsteiles,
eines entsprechenden Fahrzeuges, welches als virtuelles Fahrzeug
die jeweilige simulierte Verkehrssituation durchfährt,
vor. Durch die Verwendung derartiger Bezugsgrößen
wird die Prognostizierung besonders vorteilhaft anhand realistischer
Vergleichswerte durchgeführt.
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Hierzu
liegen die Bezugsgrößen des dritten zeitlich-räumlichen
Verkehrsmusters V3 beispielsweise für einen Streckenabschnitt
einer Autobahn in einer Datenbank gespeichert vor.
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Im
Ablauf der Verkehrssimulation durchfahren die virtuellen Fahrzeuge
in beliebigen Zeitabständen erstellte Verkehrssituationen,
um den Kraftstoffverbrauch und/oder den Verschleiß des
Funktionsbauteiles zu prognostizieren.
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So
zeigt die 1 anhand der ersten Fahrlinie 1,
dass dem ersten virtuellen Fahrzeug bis zu einem ersten Zeitpunkt
t1 und bis zu einem ersten Ort s1 das dritte zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster V3, ”freie Fahrt” vorliegt, d.
h. dass das erste virtuelle Fahrzeug mit einer weitestgehend frei
wählbaren Fahrgeschwindigkeit das vorliegende dritte zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster V3, ”freie Fahrt”, durchfährt.
Dabei liegen Werte eines Kraftstoffverbrauchs und/oder eines Verschleißes
der Funktionsbauteile des virtuellen ersten Fahrzeuges, wie oben beschrieben,
als vorgegeben oder bekannt, vor.
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Ab
dem ersten Zeitpunkt t1 und dem ersten Ort
s1 bis zu einem zweiten Zeitpunkt t2, an einem zweiten Ort s1,
befindet sich das erste virtuelle Fahrzeug, gekennzeichnet durch
die erste Fahrlinie 1, in dem ersten zeitlich-räumlichen
Verkehrsmuster V1, ”sich bewegender breiter Stau”. Üblicher
Weise ist das erste zeitlich-räumliche Verkehrsmuster V1 durch
ein ständiges Aufeinanderfolgen von Anfahr- und Bremsvorgängen
ohne einen nennenswerten Ortswechsel gekennzeichnet, wodurch beispielsweise
die Funktionsbauteile des Fahrzeuges stärker als bei der ”freien
Fahrt” beansprucht werden.
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Während
sich das erste virtuelle Fahrzeug in dem ”sich bewegenden
breiten Stau” befindet, verbleibt das erste virtuelle Fahrzeug über
eine Zeitspanne i an dem ersten Ort s1,
da das erste virtuelle Fahrzeug in dieser Zeitspanne i den Ort signifikant nicht ändert
und somit eine durchschnittliche Fahrgeschwindigkeit von etwa 0
km/h aufweist.
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Ab
dem zweiten Zeitpunkt t2 löst sich
das erste zeitlich-räumliche Verkehrsmuster V1 auf und
das erste virtuelle Fahrzeug kann eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit
bzw. eine vorgegebene Höchstgeschwindigkeit aufnehmen,
wobei das erste virtuelle Fahrzeug das dritte zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster V3, ”freier Verkehr”, bis zu einem
dritten Zeitpunkt t3 und einem zweiten Ort
s2 durchfährt, wobei der Kraftstoffverbrauch
und/oder der Verschleiß der Funktionsbauteile als Bezugsgrößen,
wie oben beschrieben, bekannt sind bzw. ist.
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Ab
dem dritten Zeitpunkt t3, an dem zweiten Ort
s2 liegt das zweite zeitlich-räumliche
Verkehrsmuster V2, ”synchronisierter Verkehr” vor,
wobei sich das zweite zeitlich-räumliche Verkehrsmuster
V2 bis zu einem dritten Ort s3 zu einem
vierten Zeitpunkt t4 erstreckt. Innerhalb
des zweiten zeitlich-räumlichen Verkehrsmusters V2 sind
die Bewegungen der Fahrzeuge aneinander gebunden.
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Ab
dem vierten Zeitpunkt t4, dem dritten Ort s3, liegt dem ersten virtuellen Fahrzeug das
dritte zeitlich-räumliche Verkehrsmuster V3 vor.
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Ein
zweites virtuelles Fahrzeug durchfährt zeitlich versetzt
zu dem ersten virtuellen Fahrzeug ebenfalls die simulierte Verkehrssituation,
insbesondere die Verkehrsstörungen, wie anhand der zweiten Fahrlinie 2 erkennbar
ist.
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Ein
Fahrverhalten der die auf Basis realer Verkehrsmessungen simulierte
Verkehrssituation durchfahrenden virtuellen Fahrzeuge wird insbesondere
durch realistische und/oder bekannte Werte von Beschleunigung, Verzögerung,
Stillstand sowie konstanter Fahrgeschwindigkeit definiert.
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Jeweilige
Fahrgeschwindigkeitsverläufe dieser virtuellen Fahrzeuge
bei Durchfahren zumindest des ersten und des zweiten zeitlich-räumlichen
Verkehrsmusters V1, V2, die die Verkehrsstörungen bilden,
werden für Kraftstoffverbrauchs- und/oder Verschleißschätzungen
herangezogen. Dabei wird eine zeitliche Abfolge der Fahrgeschwindigkeiten
und jeweiliger Fahrgeschwindigkeitsübergänge,
z. B. ein Beschleunigen der Fahrgeschwindigkeit von 25 km/h auf
60 km/h, mit bekannten Kraftstoffverbrauchs- und/oder Verschleißwerten
für verschiedene Fahrzeuge verglichen und beispielsweise
anhand von Emissionskennlinien analysiert und bewertet.
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Aus
den Fahrgeschwindigkeitsverläufen einer Mehrzahl von virtuellen
Fahrzeugen werden in vorteilhafter Weise mittlere Kraftstoffverbrauchs- und/oder
Verschleißschätzungen für ein Durchfahren insbesondere
des ersten und des zweiten zeitlich-räumlichen Verkehrsmusters
V1, V2 abgeleitet.
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Insbesondere
durchfahren die virtuellen Fahrzeuge mit unterschiedlichen Kraftstoffverbrauchskennlinien
und/oder Verschleißwerten simulierte Verkehrssituationen.
Dabei können diese Kraftstoffverbrauchskennlinien und/oder
Verschleißwerte in besonders vorteilhafter Weise sowohl
einzelnen Fahrzeugtypen als auch mittleren Kraftstoffverbrauchskennlinien
und/oder Verschleißwerten von Fahrzeuggruppen entsprechen.
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Auch
ist es möglich, dass sowohl gleichartige virtuelle Fahrzeuge
durch unterschiedliche simulierte zeitlich-räumliche Verkehrsmuster
V1, V2, V3 als auch unterschiedliche Fahrzeuge durch gleichartige simulierte
zeitlich-räumliche Verkehrsmuster V1, V2, V3 fahren.
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Daraus
ermittelte Fahrzeugführer spezifische reale Kraftstoffsverbrauchswerte
und/oder Verschleißwerte des Funktionsbauteiles anhand
der oben genannten verschiedenen Vorgehensweisen werden anschließend
verglichen, wobei Unterschiede der Werte der verschiedenen Vorgehensweisen systematisch
untersucht und bewertet werden.
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Ergebnisse
dieser Untersuchung werden entweder zu einer Anpassung der Fahrt
virtueller Fahrzeuge durch eine reale Verkehrssituation und/oder
zu einer Anpassung der Werte der Kraftstoffverbrauchskennlinien
und/oder der Verschleißwerte verwendet.
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Auf
diese Art und Weise werden für die verschiedenen Vorgehensweisen
bei gleichen Verkehrssituationen, insbesondere Verkehrsstörungen, ähnlich
Fahrzeugführer spezifische reale Kraftstoffverbrauchswerte
und/oder Verschleißwerte geschätzt.
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Als
Vergleichsgröße des Fahrzeugführer spezifischen
realen Kraftstoffverbrauchs und/oder des Verschleißes werden
die Bezugsgrößen, insbesondere die Kraftstoffverbrauchswerte
und/oder Verschleißwerte einer gleichmäßigen
Autobahnfahrt, also des dritten zeitlich-räumlichen Verkehrsmusters V3, ”freie
Fahrt”, herangezogen.
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In
einer Gesamtverkehrsbewertung wird dann systematisch untersucht
und bewertet, wie sich Verkehrsstörungen im Vergleich zu
dem dritten zeitlich-räumlichen Verkehrsmuster V3, ”freie
Fahrt” auf den Kraftstoffverbrauch und/oder den Verschleiß von Funktionsbauteilen
des Fahrzeuges auswirken.
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Die
anhand der Verkehrssimulation zur Prognostizierung des Kraftstoffverbrauchs
und/oder des Verschleißes von Funktionsbauteilen auf Basis
realer Verkehrssituationen, insbesondere Verkehrsstörungen,
und/oder simulierter Fahrten in einer realistischen Verkehrssimulation
ermittelten Werte werden in vorteilhafter Weise dazu verwendet,
für einen Antriebsstrang und/oder eine Getriebesteuerung
eines Fahrzeuges die prognostizierten Werte des Kraftstoffverbrauches
und/oder des Verschleißes von Funktionsbauteilen an einen
Fahrzeugführer auszugeben. Beispielsweise können
daraus Empfehlungen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und/oder des
Verschleißes des Funktionsbauteiles an den Fahrzeugführer
ausgegebenen werden.
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Darüber
hinaus wird anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens
ermöglicht, dass eine Bandbreite eines Fahrzeugführer
spezifischen realen Kraftstoffverbrauchs und/oder der Verschleißwerte von
Funktionsbauteilen hinsichtlich verschiedener Fahrweisen in einer
jeweiligen Verkehrssituation angegeben und verglichen werden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass zur Prognostizierung des Kraftstoffverbrauchs
und/oder des Verschleißes des Funktionsbauteiles anhand
der simulierten Verkehrssituation auf Basis realistischer Verkehrsmessungen
auch ein Einfluss verschiedener Fahrerassistenzsysteme simuliert
wird.
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Mittels
realistischer Kraftstoffverbrauchs- und/oder Verschleißsimulationen
werden für eine Nutzung von Automatikgetrieben bei Fahrzeugen, die
sich insbesondere in Verkehrsstörungen befinden, Empfehlungen
für eine Kraftstoffverbrauch mindernde Fahrweise erzeugt.
Bei einer derartigen Simulation werden insbesondere Geschwindigkeits- und/oder
Abstandsregelsysteme des Fahrzeuges hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs
und/oder des Verschleißes untersucht und bewertet.
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Aus
den Untersuchungen werden Empfehlungen für einen Fahrzeugführer
für eine Kraftstoffverbrauch optimale Parameterwahl der
oben genannten Systeme abgeleitet.
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In 2 ist
ein zweites Zeit-Orts-Diagramm D2 dargestellt, wobei die Abszisse
die Zeit t und die Ordinate den Ort s kennzeichnet.
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Dabei
stellt das zweite Zeit-Ort-Diagramm D2 eine Fahrzeugfahrt zwei weiterer
virtueller Fahrzeuge anhand einer dritten Fahrlinie 3 und
einer vierten Fahrlinie 4 dar. Die erstelle Verkehrssituation
bezieht sich auf eine Fahrt innerorts, wobei als Verkehrsstörung
eine so genannte Warteschlange W an einem verkehrsgeregelten Netzknoten
vorliegt.
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Das
erfindungemäße Verfahren zur Prognostizierung
des Kraftstoffverbrauchs und/oder Verschleißes von Funktionsbauteilen
eines Fahrzeuges anhand von mindestens einer simulierten Verkehrssituation
auf Basis realer Verkehrsmessungen kann in besonders vorteilhafter
Weise auch für Verkehrsstörungen an verkehrsgeregelten
Netzknoten bei einer Fahrzeugfahrt virtueller Fahrzeuge innerorts
angewendet werden.
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- 1
- erste
Fahrlinie
- 2
- zweite
Fahrlinie
- 3
- dritte
Fahrlinie
- 4
- vierte
Fahrlinie
- D1
- erstes
Zeit-Ort-Diagramm
- D2
- zweites
Zeit-Ort-Diagramm
- V1
- erstes
zeitlich-räumliches Verkehrsmuster
- V2
- zweites
zeitlich-räumliches Verkehrsmuster
- V3
- drittes
zeitlich-räumliches Verkehrsmuster
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004024259
A1 [0002]
- - DE 102005045265 A1 [0003]
- - DE 102006057594 A1 [0004]