WO2018054914A1 - Bestimmung des optimalen beginns der verzögerungsphase im backend - Google Patents

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WO2018054914A1
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driver assistance
driver
assistance system
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PCT/EP2017/073665
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Friedrich Graf
Stefan Grubwinkler
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect

Definitions

  • the invention relates to a driver assistance system for a vehicle, a vehicle, a method, a program element and a computer-readable medium.
  • the delay in vehicles can be called from a sailing phase, even coasting phase and set a braking phase together ⁇ .
  • Sailing refers to a vehicle function in which the engine is disconnected from the drive train to roll the vehicle. There is therefore no drive by a motor.
  • the vehicle typically degrades speed as air resistance, tire friction, and drivetrain losses offset the vehicle's kinetic energy.
  • the United ⁇ deceleration torque is reduced because of the internal combustion engine due to the opening of the clutch does not have to be dragged along.
  • a vehicle gains speed in the sailing phase for example when the vehicle is on located on a sloping road.
  • the fuel saving in the sailing phase results from the fact that no or only a slight fuel injection takes place. It is the object of the invention to reduce the fuel consumption of a vehicle.
  • a first aspect of the invention relates to a driver assistance system for assisting ⁇ a vehicle, wherein the driver assistance system, a communication device for communication with a
  • Backend system a sensor arrangement for detecting vehicle and environmental data and a control unit, which is also referred to below as the powertrain control unit.
  • the control unit is used for the independent initiation and execution of an optimum from an energetic point of view
  • Deceleration of the vehicle taking into account data received by the communication device from the backend system, the delay being divided into a sailing phase and a braking phase.
  • the length of the sailing phase may depend on the vehicle speed at the beginning of the deceleration. When decoupling the internal combustion engine, the losses in the drive train are low. Therefore, the length of the maximum possible sailing phase is very long. Depending on the driving resistances of the vehicle, this can be, for example, a delay of 50 km / h to 0 km / h over 500 m long. From an energetic point of view, the longest possible sailing phase is desirable. However, in most cases the driver would not accept the maximum length of the sailing phase. cept.
  • An accepted length of the sailing phase depends on the speed at the beginning of the sailing process, on the individual driving style of the driver, such as eco-consciousness, accepted additional journey time, from the surrounding road users, such as traffic flow, distance to the vehicle in front and nach ⁇ following and from the ambient conditions, such as visibility, traffic control, traffic signs.
  • the optimal start of deceleration is difficult to determine.
  • the vehicle would be significantly slower compared to the other road users and thus hinder the flowing traffic.
  • the driver would also under certain circumstances not accept this behavior of the driver assistance system and manually control the sailing phase , which precludes an efficient and energy-saving use of the driver assistance system.
  • the driver assistance ⁇ assistance system is said to have the focus on maximum utilization of time by the user.
  • the driver assistance system does not always compute and implement the theoretically possible maximum length of the deceleration, but the length of the deceleration phase that the user is likely to accept, resulting in a positive user experience.
  • the specification by the driver assistance system can be adapted to the current driving situation due to the environmental conditions, such as traffic, vehicles driving ahead, visibility conditions ⁇ .
  • a challenge when specifying the Ver ⁇ deceleration strategy is the ideal determining the start of the sailing phase and the transition into the braking phase.
  • Deceleration or stopping usually occurs when approaching a speed limit, a bend, a priority crossing, or a slower vehicle.
  • the driver assistance system, the required deceleration and sailing data for the power train control unit by from ⁇ evaluation of the vehicle components statuses, such as the internal combustion engine, the generator, the optional electric motor, an inverter, a battery, a transmission, a clutch, the accelerator and of the brake pedal determined.
  • vehicle sensor data such as radar and camera data may be taken into account by the powertrain control unit.
  • the vehicle data determined by the drive train control unit are georeferenced transferred to the transmitting and receiving unit, which transmits the vehicle data to the backend system. Geo-referencing is performed by the positio ⁇ n istsmodul of the vehicle and taken into consideration in addition to the position of the vehicle and the map data including the stored there traffic node.
  • traffic nodes are all areas occurring in road traffic, in which an adaptation of the speed of the vehicle makes sense. This includes street crossings, with and without signal conditioning, start-up areas, speed reductions caused by traffic signs or road conditions, such as curves, rain, forest, smoothness, pedestrian crossings, dangers ⁇ focal points, driving ahead and following vehicles off schüssige roads and navigation destinations, with one.
  • the location of the vehicle is carried out by means of a locating unit.
  • This Or ⁇ processing unit can be done on satellite positioning systems such as GPS.
  • GPS is representative of all global navigation satellite systems (GNSS) is such as GPS, Ga ⁇ lileo, GLONASS ( Russia), Compass (China), IRNSS (India).
  • GNSS global navigation satellite systems
  • the position ⁇ determination of the vehicle can also be done via a cell positioning. This is particularly useful when using GSM, UMTS and LTE networks.
  • a hop is the one-time retransmission of the message as a broadcast and thus the forwarding to other objects out of range of the original sender.
  • digital maps or “digital map data” is also understood to mean maps for advanced driver assistance systems (ADAS) without navigation.
  • ADAS advanced driver assistance systems
  • the determination of the optimal length of the deceleration phase accepted by the driver is achieved by a networked approach in which the individual vehicles are connected to a backend system. Based on this comprehensive information, an energy-optimal delay law ectorie is anticipated. The driver is shown how he or she can follow the delay trajectory, or the driver assistance system automatically assumes the delay for the next driving situation.
  • the braking phase follows after the sailing phase.
  • the reverse order may be more energy efficient. For example, on downhill slopes or delays from high speeds, where high driving resistance to sail.
  • the beginning of the deceleration phase is often determined by a predictive operating strategy. This is based on Map attributes such as speed limits and traffic signs and the vehicle environment, which is detected by the vehicle sensors. The energy consumption of vehicles can be reduced by extending the sailing phases. To achieve this, a delay profile is specified.
  • the driver assistance system determines the energetically optimal time for the start of deceleration of the vehicle based on backend data.
  • the relevant data from the backend system can be transmitted to the transceiver unit of the vehicle and then to the drive train control unit for the current vehicle location or the planned vehicle route.
  • the power train control unit calculates the optimum delay the beginning, which is divided into a sailing phase and a braking phase.
  • the driver assistance system is also able to initiate the deceleration independently or to give the driver of the vehicle information about the optimal behavior.
  • the operating strategy can be improved and adjusted during the runtime of the system taking into account the start and thus the length of the delay for the current situation the current environment information, such as traffic, time of day and visibility, is adjusted. This allows the length of the delay for the current traffic node based on the evaluation of the delays are determined at this traffic junction.
  • the back-end system can assign corresponding traffic records to certain traffic nodes. Furthermore, the backend system can evaluate and analyze the stored data sets according to various aspects.
  • the data of past delays, in particular the sailing and braking phases of different vehicles can be collected in the backend system.
  • the energetically optimal beginning of the delay can be determined by means of data processing.
  • in-vehicle signal quantities such as pedal positions, internal vehicle states, operating modes and vehicle speed are evaluated and thus the length and time of the deceleration phase are determined.
  • the duration and length of the sailing phase is recorded. Since the parameters of the sails phase depend on the speed at the beginning of the sail ⁇ process, the relative proportion of the reduction in speed in the sail phase is determined at the total reduction of the speed during the tarry ⁇ approximately process additionally. The relative proportion of the reduction is independent of the start speed of the delay ⁇ process.
  • the traffic nodes are weighted by the short-term and long-term average values depending on the number and timeliness of the data in the back-end system. Since the distribution of the sailing and braking variables to different traffic flows can be stored in the backend system, this influence can also be taken into account with a weighting factor as a function of the expected traffic situation at the traffic node. Thus, the start of the sailing and braking phase is determined according to the expected situation. Instead of the average values of the Collected data can also be used a multiple of the standard deviation in order to make the delay in the expected situation aware of the delay earlier than in previous trips. Thus, an adaptation to the existing traffic flow is more or less defined possible.
  • the braking phase can include both the operation of the mechanical braking device on the vehicle, as well as the regenerative braking by means of an electric motor.
  • the electric motor may be suitable for the propulsion of the vehicle drive or a generator in the belt of the internal combustion engine or a starter for the internal combustion engine.
  • the driver assistance system described can be used in a variety of vehicle concepts. In addition to conventional vehicles with an internal combustion engine, especially hybrid vehicles are interesting because of the possibility of recuperation with high power by the electric motor. It is irrelevant whether they are micro, mild or full hybrid vehicles.
  • the driver assistance system can also be used for purely electric vehicles and for vehicles with alternative applications
  • Motor vehicle is not limited to a single car, but also includes trucks, buses, tractors, tanks, construction machinery, rail vehicles, ships, aircraft, such as helicopters or aircraft, bicycles and motorcycles.
  • the data exchange between the driver assistance system and the backend system takes place wirelessly and essentially in real time.
  • a communication unit communicates via an antenna by means of a wireless communication link, such as a mobile phone.
  • a wireless communication link such as a mobile phone.
  • Bluetooth eg WLAN 802.1 la / b / g / n or WLAN 802.11p
  • ZigBee or WiMax or even cellular radio systems such as GPRS, UMTS or LTE with the backend system.
  • GPRS global positioning reference
  • UMTS Universal Mobile communications
  • data may be stored locally on the vehicle in order to reduce the data transfer or to ensure the functionality of the driver assistance system without wireless Kom ⁇ communication.
  • the data transfer is reduced without a limitation of the system.
  • C2X communication includes C2C communication (vehicle-to-vehicle communication) and communication between a vehicle and another device that is not a vehicle, such as an infrastructure (traffic light, etc.).
  • the driver assistance system analyzes the individual driving behavior of the driver ⁇ and creates a driver profile.
  • a driver assistance system that interferes with the driving behavior of the vehicle should have the possibility of taking into account the individual habits of the driver in order to ensure a positive customer experience.
  • the present invention provides to analyze and evaluate the driving behavior of the individual drivers. Through the driver-individual assessment of the sailing behavior, the efficiency of the deceleration process can be evaluated for each driver. This can be suggested to the driver potentials to further improve the sailing behavior.
  • the data of the individual drivers can be anonymized in the back-end system or stored personal / vehicle related. If the data are stored anonymously in the backend system, the kor ⁇ respond Schlierenden personal records can be stored in the data storage of the vehicle.
  • the optimum start of the deceleration phase and the transition between the sailing phase and the braking phase are calculated taking into account the individual driver behavior.
  • the duration of the delay and the sailing phase is extended or shortened depending on the individual driver behavior compared to the calculated comparison value from the backend system.
  • the deviation of the driver-individual behavior from that of the whole is taken into account, depending on the expected situation, with a dynamic weighting factor. This makes it possible to weight the driver's behavior in traffic-calmed situations more heavily than in situations with high traffic load, in which the individual driving behavior can have a smaller influence.
  • the driver has the opportunity to select different modes for the driver assistance system.
  • the deviation of the driver-individual behavior can be weighted differently. For example, not only taken into account in an eco mode by ⁇ -average deviation of the individual length of the delay, but a multiple of the standard deviation of the individual driving behavior. This also includes the speed at which the driver drives through certain curves. Depending on this, the vehicle is brought to a corresponding speed before the turn.
  • the driver can also adjust the preferred lateral acceleration via different driving modes.
  • the amount of weighting of the driver-individual deviation may also depend on the recent delays for the current trip.
  • the driver - play in ⁇ when driving under time pressure - starts compared to its previous behavior very late with the delay, this can be detected on the basis of the last delay processes and are taken into account in the following delays on this ride. It is also a combination of the aforementioned previous possibilities conceivable. In the previous options, the data on the driver-individual sailing and braking behavior are weighted so that the beginning of the delay corresponds to the expectation of the driver.
  • the beginning of the deceleration phase is continuously adjusted in the direction of a lower consumption, based on the driver's request, so that the consumption can be continuously reduced.
  • the data of the driver-specific delay behavior can be used to make the vehicle more and more delayed more energy- ⁇ cient.
  • the deceleration can be gradually extended, so that the driver slowly adapts to an energy-efficient driving style.
  • the data of the individual driver are prepared and displayed in relation to the mean value of all drivers.
  • a preparation of the data and the representation of the data in graphical form serves to illustrate the driving behavior compared to the general public under similar boundary conditions.
  • the presentation can be done within the vehicle, but also be available on the backend system for later viewing.
  • game-typical elements can also be used, such as ranking lists of driver groups and rewards with intensive use of the driver assistance system.
  • This information can also be used for the C02 evaluation of a
  • Vehicle fleet e.g. of a company, to be used.
  • Another aspect of the present invention relates to a backend system for a driver assistance system.
  • the back-end system includes a computing unit for processing the data, a communication device for communicating with the vehicles, and a database for storing the collected delay and sail data.
  • map data are required to be able to store the collected data georeferenced.
  • an arithmetic unit is necessary to process and evaluate the collected data.
  • geo-referenced data on the traffic nodes are stored. These data are given to the vehicles via the communication device.
  • the arithmetic unit is required in order to prepare the required data from the database as appropriate to the situation and make it available to the vehicles. Further be performed by the computing unit sta ⁇ tical analyzes the stored data.
  • the end of the deceleration is determined, for example, by the position of the traffic node or by other vehicles detected with the aid of the environment sensors of the vehicle. Based on the endpoint and the available data, both from the backend system as well as the vehicle data and the individual driver, the optimal beginning of the deceleration, the beginning of the sailing phase and the beginning of the deceleration phase can be calculated be carried out independently and optionally by the driver assistance system.
  • the environment and vehicle data of the individual users, in particular the delay data are stored in the database of the back-end system.
  • the data received from the vehicles is georeferenced and classified using the vehicle sensor data.
  • the backend system is designed in such a way that it grows during operation of the Fah ⁇ rerassistenzsystems and increases the number of stored data sets, thus the system is continuously improved and is a larger data base created to the pre ⁇ recite energy for the Improve optimal start of deceleration steadily. Since the individual driver behavior is evaluated in comparison to the general public, it is sufficient if the data are stored by all drivers anonymously in the backend system and the sailing and braking data of each driver are stored locally in the vehicle. These data are used by the powertrain control unit to take into account the driver-individual deceleration behavior. However, it can also be provided a Spei ⁇ assurance of all data collected in the backend system.
  • a statistical evaluation of the data obtained takes place in the back-end system.
  • the arithmetic unit of the backend system can make statistical evaluations from ⁇ the stored data.
  • ⁇ the stored data.
  • several configurations are possible.
  • a distribution over a long-term period as well as over a short-term period, eg the last hour can be calculated.
  • Classification of the calculated distributions for each traffic knot takes place for example in dependence of the rele vant ⁇ factors, such as traffic volume, time of day and visibility.
  • An analysis of the driver-individual sailing and braking behavior can take place with respect to a comparison value. Since the distribution of the sail data is determined depending on the situation for each traffic node, it can be determined how the data of the individual driver differ in comparison to the general public. For example, it can be determined whether a driver sails and / or delays earlier or later or more or less in comparison to the general public.
  • the attributes of the traffic nodes of the digital map can be extended with the characteristic data of the determined distributions of the deceleration and sail data, such as average value, variance and standard deviation.
  • the possible recuperation power can be taken into account in the calculation of the optimum start of deceleration.
  • the energetically optimal length of the recuperation phase results from the available recuperation power of the electric machine in the vehicle.
  • the beginning of the sailing phase can be determined variably, if a sailing phase takes place before the braking phase.
  • the additional map attributes for sailing and deceleration phases stored in the backend are used to determine the start of the deceleration. For this a probabilistic approach is suitable.
  • the data stored in the back-end system is used to determine the average length of the delay, thus determining the beginning of the delay, taking into account the environment information.
  • an average value is formed in the back-end system of all vehicles from which data is received.
  • all drivers at the corresponding position of the traffic junction can also be included in the calculations or even only a part of the drivers who have a similar driving behavior as the driver.
  • the averaging is dynamic and is depending on the needs of the
  • the driver type of a driver can change over time and the data to be compared and the corresponding driver types are selected according to the situation.
  • a vehicle having a driver assistance system for determining the beginning of an energetically optimal deceleration is described.
  • the vehicle with this driver assistance system can initiate and carry out the energetically optimal deceleration independently.
  • Another aspect of the present invention is the method for a driver assistance system for a vehicle, comprising the following steps:
  • the method serves to determine and independently carry out an energetically optimal deceleration of the vehicle.
  • Another aspect of the present invention relates to a program element that, when executed by a controller, directs the controller to perform the method described in the context of the present invention.
  • Another aspect of the present invention relates to a computer readable medium having stored thereon a computer program which, when executed by a controller, directs the controller to perform the method described in the context of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a rempliss ⁇ sistenzsystems for a vehicle for independent introducing a delay according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a diagram in which the deceleration phase is divided into sailing and braking phase.
  • FIG. 3 shows a flowchart for a driver assistance system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the invention.
  • 4 shows a vehicle with a driver assistance system according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows a diagram in which the sailing and braking behavior of individual users is plotted.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the backend system and the data sets contained therein.
  • 1 shows a driver assistance system 100 for a vehicle 400 for determining the energetically optimal start of a deceleration, which is adapted to the environmental conditions and accepted by the user, taking into account data from a backend system 200.
  • the system comprises the following components: a Communication device 140 for communication with the backend system 200, a positioning device 150, for determining the current location of the vehicle.
  • the vehicle has navigation module 120 with corresponding map material, in which also the traffic signs, intersections and speed limits are stored.
  • data are locally stored for the determination, including the individual driver type of the vehicle user.
  • the vehicle sensors 180, 181, as in ⁇ example camera, radar or thermometer are connected to the drive train ⁇ control unit 110 as well as the accelerator pedal 160 and the brake pedal 170.
  • the powertrain control unit 110 controls on the basis of the calculated data further vehicle components, such as engine 190, transmission 191, battery 192 and given if an electric motor 193 and the corresponding Lei ⁇ tion electronics 194.
  • the backend system 200 represents the other part of the driver assistance system 100th
  • the backend system 200 comprising ⁇ constitutes a communication device 240 for communicating with the vehicles 400 and maps 220 for geo-referencing, a database 230, and a computing unit 210.
  • the driver assistance system 100 rises by the drive ⁇ strand controller 110 data from the various vehicle sensors 180, 181, the accelerator pedal 160 and brake pedal 170. the obtained data, together with the vehicle position from the positioning device 150 and tenmut the relevant KAR 120 via the communication device 140 of the vehicle to the communication device 240 of the backend system 200 wirelessly transmitted.
  • the back-end system 200 processes the received data in the arithmetic unit 210 and compares it with stored data in the database 230.
  • the relevant data for determining the energetically optimal start of the delay sent to the vehicle 400 is stored in the database 230 of the back-end system 200 and serves to continually improve the driver assistance system 100.
  • the communication device 140 of the vehicle receives the transmitted data of the backend system 200 and forwards them to the powertrain control unit 110.
  • the driver type stored in the vehicle database 130 and the own data collected is carried out taking into account the calculation of the optimum energy start of the delay.
  • the delay is divided into a sailing phase and a braking phase. After completion of the delay, the data collected during the delay, in particular the history and the duration of the individual phases and the intervention of the driver, are transmitted to the backend system 200 and the database of the backend system 200 can store the further data record.
  • FIG. 2 shows a diagram in which the deceleration phase takes place in two different scenarios.
  • the abscissa shows the representation of the distance in meters, and the ordinate takes place the speed of the vehicle is supported on ⁇ .
  • the endpoint in which the vehicle's speed is zero is identical in both scenarios.
  • the energetically optimal start of deceleration is determined in the invention.
  • the energetically optimal delay can depend on various parameters and is calculated as needed, so both scenarios represent an energetically optimal beginning of a delay, but with different input parameters.
  • the delay is in each case in a sailing phase and a
  • the sailing phase is characterized by a decoupling of the engine from the drive train and thus the losses are reduced and the vehicle rolls out.
  • the braking phase is characterized in that the reduction of the speed is in the foreground, this can be done on the one hand by pressing the braking devices on the vehicle, i. Actuate the brake, by recuperation of the vehicle energy by an electric motor or by coupling the engine and take advantage of the engine brake.
  • Scenario 1 (solid line) of the beginning of the Ver ⁇ delay and thus the beginning 11 of the sail phase 12 is placed so that it employs relatively late. Subsequent to the gelphase takes place, the braking phase 13, which is relatively short and intense in this example, to rapidly reduce the speed and to obtain the longest possible sailing phase 12. Scenario 1 reflects the average behavior of a large number of vehicles.
  • the deceleration is determined in an energetically optimal manner, but the deceleration starts slightly earlier compared to Scenario 1 and the deceleration phase is extended compared to Scenario 1.
  • the Longer side ⁇ delay the braking phase may be useful when the vehicle with the driver assistance system comprises a system for recuperation of the present invention and the energy can be recovered to thus ⁇ .
  • FIG. 3 shows a flowchart 300 of a method for a driver assistance system for determining the energetically optimal start of a deceleration phase based on backend data.
  • the vehicle sends environment and vehicle data to the back-end system using the communication device in step 301.
  • the backend system evaluates this data and then transmits in step 302 the corresponding data to the vehicle, which are used to determine the energetically optimal start of the delay.
  • the powertrain control unit calculates the energetically optimal start of deceleration in step 303 based on the collected vehicle data and the received data from the backend system and initiates the deceleration in step 304.
  • the sailing phase is initiated and then in step 306 the braking phase.
  • the communication device 140 is in or on Vehicle attached to communicate with the backend system.
  • the deceleration behavior of individual users of the driver assistance system is shown.
  • the distance in km is plotted on the abscissa and the speed of the vehicles in km / h is plotted on the ordinate. Every single line represents another user.
  • the sailing phase can be seen in the left part of the diagram, the sailing phase is characterized by the speed of the
  • Fig. 6 shows the backend system, which receives the data of the individual traffic nodes by the vehicles.
  • the data obtained are classified according to various criteria, for example according to the individual traffic nodes, the traffic situation or the driver type.
  • the back-end system can adjust the individual card attributes in the database according to the received data of the vehicles. As a result, the driver assistance system is constantly improved over time.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem (100) für ein Fahrzeug (400). Das Fahrerassistenzsystem (100) weist eine Kommunikationsvorrichtung (140) zur Kommunikation mit einem Backend-System (200), eine Sensoranordnung (180, 181) zum Erfassen von Fahrzeugdaten und Umfelddaten und ein Steuergerät (110) zum selbständigen Einleiten und Durchführen einer aus energetischer Sicht möglichst optimalen Verzögerung des Fahrzeugs (400) unter Berücksichtigung von Daten, welche die Kommunikationsvorrichtung (140) vom Backend-System (200) empfangen hat, auf. Die Verzögerung teilt sich in eine Segelphase (12) und eine Bremsphase (13) auf.

Description

Beschreibung
Bestimmung des optimalen Beginns der Verzögerungsphase im Backend
Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug, ein Verfahren, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
Gestiegenes Umweltbewusstsein und höhere Anforderungen an Verbrauch, C02-Ausstoß und andere Emissionen führten in den vergangenen Jahren zu neuen Fahrerassistenzsystemen. Zur weiteren Kraftstoffreduktion bei Fahrzeugen rückt die Verzögerung in den Fokus, da hier in herkömmlichen Fahrzeugkonzepten die kinetische Energie des Fahrzeuges über das Bremssystem in Wärme umgewandelt wird. Somit wird die kinetische Energie des Fahrzeugs nicht weiter genutzt und das Bremssystem des Fahrzeuges verschleißt. Aus diesen Grund werden Konzepte entwickelt, um die kinetische Energie des Fahrzeuges während der Verzögerung zurückzugewinnen oder die kinetische Energie direkt zu nutzen.
Die Verzögerung bei Fahrzeugen kann sich aus einer Segelphase, auch Coasting-Phase genannt, und einer Bremsphase zusammen¬ setzen. Das Segeln bezeichnet eine Fahrzeugfunktion, bei welcher der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang getrennt ist, um das Fahrzeug rollen zu lassen. Es erfolgt demnach kein Antrieb durch einen Motor. Auf einer ebenen Straße baut das Fahrzeug im Regelfall Geschwindigkeit ab, da der Luftwiderstand, die Reibung der Reifen und die Verluste im Antriebsstrang der kinetischen Energie des Fahrzeuges entgegenstehen. Daneben wird das Ver¬ zögerungsmoment verringert, da der Verbrennungsmotor aufgrund der geöffneten Kupplung nicht mehr mitgeschleppt werden muss. Es kann jedoch auch vorkommen, dass ein Fahrzeug in der Segelphase an Geschwindigkeit gewinnt, z.B., wenn sich das Fahrzeug auf einer abschüssigen Straße befindet. Die Kraftstoffeinsparung in der Segelphase resultiert daraus, dass keine oder nur eine geringfügige Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Kraftstoff erbrauch eines Fahrzeuges zu senken.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst . Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen .
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassis¬ tenzsystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrerassistenzsystem eine Kommunikationsvorrichtung zur Kommunikation mit einem
Backend-System, eine Sensoranordnung zum Erfassen von Fahrzeug- und Umfelddaten und ein Steuergerät aufweist, welches im Folgenden auch als Antriebsstrangsteuergerät bezeichnet wird. Das Steuergerät dient zum selbständigen Einleiten und Durch- führen einer aus energetischer Sicht möglichst optimalen
Verzögerung des Fahrzeugs unter Berücksichtigung von Daten, welche die Kommunikationsvorrichtung vom Backend-System empfängt, wobei die Verzögerung in eine Segelphase und eine Bremsphase aufgeteilt ist.
Die Länge der Segelphase kann von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu Beginn der Verzögerung abhängen. Bei Abkopplung des Verbrennungsmotors sind die Verluste im Antriebsstrang gering. Daher ist die Länge der maximal möglichen Segelphase sehr lang. Diese kann abhängig von den Fahrwiderständen des Fahrzeuges beispielsweise bei einem Verzögerungsvorgang von 50 km/h auf 0 km/h über 500 m lang sein. Aus energetischen Gesichtspunkten ist eine möglichst lange Segelphase wünschenswert. Allerdings würde der Fahrer in den meisten Fällen die Maximallänge der Segelphase nicht ak- zeptieren. Eine akzeptierte Länge der Segelphase hängt von der Geschwindigkeit zu Beginn des Segel-Vorgangs, vom individuellen Fahrstil des Fahrers, wie z.B. Eco-Bewusstsein, akzeptierte zusätzliche Fahrtdauer, von den umgebenden Verkehrsteilnehmern, wie z.B. Verkehrsfluss , Abstand zu vorausfahrendem und nach¬ folgendem Fahrzeug und von den Umgebungsbedingungen, wie z.B. Sichtverhältnisse, Verkehrsregelung, Verkehrszeichen ab.
Durch die Vielzahl von unterschiedlichen Einflussparametern ist der optimale Beginn der Verzögerung schwierig zu bestimmen. Durch einen zu frühen Start der Segelphase würde das Fahrzeug im Vergleich zu den anderen Verkehrsteilnehmern deutlich langsamer werden und somit den fließenden Verkehr behindern. Auch würde der Fahrer dieses Verhalten des Fahrerassistenzsystems unter Um- ständen nicht akzeptieren und die Segelphase manuell über¬ steuern, welches einer effizienten und energiesparenden Nutzung des Fahrerassistenzsystems entgegensteht. Das Fahrerassis¬ tenzsystem soll den Fokus auf eine maximale Nutzungsdauer durch den Nutzer haben. Dies hat zur Folge, dass das Fahrerassis- tenzsystem nicht in jedem Fall die theoretisch mögliche maximale Länge der Verzögerung berechnet und umsetzt, sondern die vom Nutzer wahrscheinlich akzeptierte Länge der Verzögerungsphase, sodass das Nutzererlebnis positiv ausfällt. Die Vorgabe durch das Fahrerassistenzsystem kann an die aktuelle Fahrsituation aufgrund der Umgebungsbedingungen angepasst werden, wie z.B. Verkehr, vorausfahrende Fahrzeuge, Sicht¬ verhältnisse. Eine Herausforderung bei der Vorgabe der Ver¬ zögerungsstrategie ist die ideale Bestimmung des Beginns der Segelphase und der Übergang in die Bremsphase.
Verzögerungs- oder Anhaltevorgänge erfolgen im Regelfall beim Zufahren auf eine Geschwindigkeitsbegrenzung, eine Kurve, eine Kreuzung mit Vorfahrtsregelung oder ein langsameres Fahrzeug. Das Fahrerassistenzsystem kann die erforderlichen Verzögerungsund Segel-Daten für das Antriebsstrangsteuergerät durch Aus¬ wertung der Fahrzeugkomponenten-Stati , wie beispielsweise des Verbrennungsmotors, des Generators, des optionalen Elektro- motors, eines Umrichters, einer Batterie, eines Getriebes, einer Kupplung, des Gaspedals und des Bremspedals ermittelt. Des Weiteren können Fahrzeugsensordaten, wie Radar- und Kameradaten durch das Antriebsstrangsteuergerät berücksichtigt werden. Die durch das Antriebsstrangsteuergerät ermittelten Fahrzeugdaten werden georeferenziert an die Sende- und Empfangseinheit übergeben, welches die Fahrzeugdaten an das Backend-System überträgt. Die Georeferenzierung erfolgt durch das Positio¬ nierungsmodul des Fahrzeuges und berücksichtigt neben der Position des Fahrzeuges auch die Kartendaten inklusive der dort gespeicherten Verkehrsknoten.
Verkehrsknoten sind im Kontext der Erfindung alle im Straßenverkehr auftretenden Bereiche, in welchen eine Anpassung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges sinnvoll ist. Dies schließt Straßenkreuzungen, mit und ohne Signalanlage, Beginn von Ortschaften, Geschwindigkeitsreduzierungen, hervorgerufen durch Verkehrsschilder oder durch Straßenverhältnisse, wie Kurven, Nässe, Wald, Glätte, Fußgängerüberwege, Gefahren¬ schwerpunkte, vorausfahrende und nachfolgende Fahrzeuge, ab- schüssige Straßen und Navigationsziele, mit ein. Die Ortung des Fahrzeuges erfolgt mittels einer Ortungseinheit. Diese Or¬ tungseinheit kann auf Satellitenortungssysteme wie GPS erfolgen.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass im Kontext der vor- liegenden Erfindung GPS stellvertretend für sämtliche Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) steht, wie z.B. GPS, Ga¬ lileo, GLONASS (Russland), Compass (China), IRNSS (Indien). An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Positions¬ bestimmung des Fahrzeugs auch über eine Zellpositionierung erfolgen kann. Dies bietet sich insbesondere bei der Verwendung von GSM-, UMTS- und LTE-Netzen an.
Ein Hop bezeichnet die einmalige erneute Aussendung der Botschaft als Broadcast und damit die Weiterleitung an andere Objekte außerhalb der Reichweite des ursprünglichen Senders. Unter dem Begriff „digitale Karten" oder „digitale Kartendaten" sind auch Karten für fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS, Advanced Driver Assistance System) zu verstehen, ohne dass eine Navigation stattfindet. Die Bestimmung der optimalen und vom Fahrer akzeptierten Länge der Verzögerungs-Phase wird durch einen vernetzten Ansatz gelöst, in dem die einzelnen Fahrzeuge mit einem Backend-System verbunden sind. Aufgrund dieser umfassenden Informationen wird vorausschauend eine energieoptimale Verzögerungstraj ektorie vorgegeben. Dem Fahrer wird angezeigt, wie er der Verzögerungstraj ektorie folgen kann oder das Fahrerassistenzsystem übernimmt selbstständig die Verzögerung für die nächste Fahrsituation.
In den meisten Fällen folgt die Bremsphase im Anschluss an die Segelphase. Für bestimmte Betriebspunkte und Antriebsstrang¬ konfigurationen kann in gewissen Situationen auch die umgekehrte Reihenfolge energetisch effizienter sein. Z.B. bei Bergabfahrten oder bei Verzögerungen aus hohen Geschwindigkeiten, wo hohe Fahrwiderstände dem Segeln entgegenstehen.
Der Beginn der Verzögerungsphase wird häufig durch eine prä- diktive Betriebsstrategie bestimmt. Diese wird auf Grundlage von Kartenattributen wie Geschwindigkeitslimits und Verkehrszeichen sowie der Fahrzeugumgebung bestimmt, die durch die Fahrzeug- sensorik erfasst wird. Der Energieverbrauch von Fahrzeugen kann gesenkt werden, indem die Segelphasen verlängert werden. Um dieses zu erreichen, wird ein Verzögerungsprofil vorgegeben.
Das Fahrerassistenzsystem bestimmt den energetisch optimalen Zeitpunkt für den Beginn der Verzögerung des Fahrzeugs basierend auf Backend Daten.
Auf Basis der vom Fahrzeug an das Backend-System gesendeten Daten können für den aktuellen Fahrzeugstandort oder der geplanten Fahrzeugroute die relevanten Daten aus dem Backend-System an die Sende-und Empfangseinheit des Fahrzeuges und anschließend an das Antriebsstrangsteuergerät übermittelt werden. Aus den vor¬ liegenden Fahrzeugdaten, als auch aus den Daten aus dem Backend-System, errechnet das Antriebsstrangsteuergerät den optimalen Verzögerungsbeginn, welcher sich in eine Segelphase und eine Bremsphase aufteilt. Das Fahrerassistenzsystem ist weiter in der Lage die Verzögerung selbstständig einzuleiten oder dem Fahrer des Fahrzeuges Hinweise für das optimale Verhalten zu geben .
Durch das Sammeln von Informationen zur Verzögerung, insbesondere zum Segeln und zum Bremsen, in einem Backend-System kann die Betriebsstrategie so verbessert und während der Laufzeit des Systems angepasst werden, dass der Start und damit die Länge der Verzögerung für die aktuelle Situation standortbezogen unter Berücksichtigung der aktuellen Umgebungsinformationen, wie beispielsweise Verkehrslage, Tageszeit und Sichtverhältnisse, angepasst ist. Dadurch kann die Länge der Verzögerung für den aktuellen Verkehrsknoten auf Basis der Auswertung der ver- gangenen Verzögerungen an diesem Verkehrsknoten bestimmt werden . Das Backend-System kann bestimmten Verkehrsknoten entsprechende Datensätze zuordnen. Des Weiteren kann das Backend-System die gespeicherten Datensätze nach diversen Gesichtspunkten aus- werten und analysieren.
Die Daten von vergangenen Verzögerungen, insbesondere der Segel- und der Bremsphasen von verschiedenen Fahrzeugen können im Backend-System gesammelt werden. Durch die im Backend-System gespeicherten Daten kann mittels Datenverarbeitung der energetisch optimale Beginn für die Verzögerung bestimmt werden. Bei der Sammlung der Fahrzeugdaten werden fahrzeuginterne Signalgrößen, wie z.B. Pedalstellungen, interne Fahrzeugstati , Betriebsmodi und Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewertet und somit die Länge und Zeit der Verzögerungsphase bestimmt. Daneben wird auch die Dauer und Länge der Segelphase erfasst. Da die Parameter der Segelphase von der Geschwindigkeit zu Beginn des Segel¬ vorgangs abhängen, wird zusätzlich der relative Anteil der Verringerung der Geschwindigkeit in der Segelphase an der Gesamtreduktion der Geschwindigkeit während des Verzöge¬ rungsvorgangs bestimmt. Der relative Anteil der Verringerung ist unabhängig von der Start-Geschwindigkeit des Verzögerungs¬ vorgangs . In einer Ausführungsform erfolgt für die Verkehrsknoten die Gewichtung der kurzfristigen und langfristigen Durchschnittswerte in Abhängigkeit der Anzahl und Aktualität der Daten im Backend-System. Da im Backend-System die Verteilung der Segel- und Bremsgrößen zu unterschiedlichen Verkehrsflüssen gespei- chert sein kann, kann dieser Einfluss in Abhängigkeit der zu erwarteten Verkehrssituation am Verkehrsknoten ebenfalls mit einem Gewichtungsfaktor berücksichtigt werden. Dadurch wird der Start der Segel- und Bremsphase entsprechend der zu erwarteten Situation bestimmt. Anstelle der Durchschnittswerte der ge- sammelten Daten kann auch ein Vielfaches der Standardabweichung verwendet werden, um in der zu erwartenden Situation die Verzögerung bewusst frühzeitiger als bei den vergangenen Fahrten beginnen zu lassen. Damit ist eine Anpassung an den vorhandenen Verkehrsfluss mehr oder weniger definiert möglich.
Die Bremsphase kann sowohl die Betätigung der mechanischen Bremseinrichtung am Fahrzeug, als auch das generatorische Bremsen mittels eines Elektromotors beinhalten. Der Elektromotor kann ein für den Vortrieb des Fahrzeugs geeigneter Antrieb oder ein Generator im Riemen des Verbrennungsmotors bzw. ein Anlasser für den Verbrennungsmotor sein.
Das beschriebene Fahrerassistenzsystem kann in einer Vielzahl von Fahrzeugkonzepten zum Einsatz kommen. Neben herkömmlichen Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor, sind insbesondere Hybridfahrzeuge aufgrund der Möglichkeit der Rekuperation mit hohen Leistungen durch den Elektromotor interessant. Hierbei ist es unerheblich ob es Micro-, Mild- oder Full-Hybridfahrzeuge sind. Auch ist das Fahrerassistenzsystem für reine Elektro- fahrzeuge einsetzbar und für Fahrzeuge mit alternativen
Energieträgern, wie beispielsweise Brennstoffzellenfahrzeuge und Erdgasfahrzeuge. Die Bezeichnung Kraftfahrzeug ist nicht alleine auf einen Pkw begrenzt, sondern schließt auch Lkw, Busse, Traktoren, Panzer, Baumaschinen, Schienenfahrzeuge, Schiffe, Luftfahrzeuge, wie Helikopter oder Flugzeuge, Fahrräder und Motorräder mit ein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt der Datenaustausch zwischen dem Fahrerassistenzsystem und dem Backend-System drahtlos und im Wesentlichen in Echtzeit.
Hierunter ist zu verstehen, dass der Datenaustausch während der Fahrt erfolgt und auch bei einer abweichenden Routenführe aktualisiert werden kann, bzw. auch aktuelle Einflüsse mit¬ einschließt .
Im Fahrzeug kommuniziert eine Kommunikationseinheit über eine Antenne mit Hilfe einer drahtlosen Kommunikationsverbindung, wie z.B. Bluetooth, WLAN (z. B. WLAN 802.1 la/b/g/n oder WLAN 802.11p) , ZigBee oder WiMax oder aber auch zellulärer Funksysteme wie GPRS, UMTS oder LTE mit dem Backend-System. Es ist auch die Verwendung anderer Übertragungsprotokolle möglich. Die ge- nannten Protokolle bieten den Vorteil der bereits erfolgten
Standardisierung. Somit kann der Austausch der Daten während der Fahrt erfolgen und die Informationen werden situationsbedingt vom Fahrzeug übertragen und empfangen. Hierdurch wird eine kurzfristige Anpassung der Verzögerungsstrategie ermöglicht und es kann auf aktuelle Meldungen reagiert werden, z.B. Stau¬ meldungen, Baustellenmeldungen oder Unfallmeldungen.
Auch wenn ein stetiger Austausch zwischen Backend-System und Fahrzeug besteht, können Daten lokal auf dem Fahrzeug gespeichert werden, um den Datentransfer zu reduzieren oder die Funktionalität des Fahrerassistenzsystems auch ohne drahtlose Kom¬ munikation sicherzustellen. Insbesondere bei sich wiederholenden Fahrtstrecken, wie der tägliche Arbeitsweg oder Einkauf, wird der Datentransfer reduziert ohne eine Einschränkung des Systems.
C2X-Kommunikation umfasst C2C-Kommunikation (Fahr- zeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation) und Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer weiteren Einrichtung, die kein Fahrzeug ist, wie beispielsweise einer Infrastruktureinrichtung (Ampel, etc . ) . Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung analysiert das Fahrerassistenzsystem das individuelle Fahr¬ verhalten des Fahrers und erstellt ein Fahrerprofil. Ein Fahrerassistenzsystem, welches in das Fahrverhalten des Fahrzeuges eingreift, sollte die Möglichkeit besitzen, die individuellen Angewohnheiten des Fahrers zu berücksichtigen, um ein positives Kundenerlebnis sicherzustellen. Somit sieht die vorliegende Erfindung vor, das Fahrverhalten der einzelnen Fahrer zu analysieren und Auszuwerten. Durch die fahrerindividuelle Bewertung des Segel-Verhaltens, kann für jeden Fahrer die Effizienz des Verzögerungsvorgangs bewertet werden. Damit können dem Fahrer Potentiale zur weiteren Verbesserung des Segel-Verhaltens vorgeschlagen werden. Die Daten der einzelnen Fahrer können in dem Backend-System anonymisiert oder Personen / Fahrzeug bezogen gespeichert werden. Wenn die Daten im Backend-System anonymisiert hinterlegt sind, können die kor¬ respondierenden personenbezogenen Datensätze im Datenspeicher des Fahrzeugs abgelegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der optimale Beginn der Verzögerungsphase und der Übergang zwischen Segelphase und Bremsphase unter Berücksichtigung des individuellen Fahrerverhaltens berechnet.
Aufgrund der fahrerindividuellen Analyse ist es möglich die Betriebsstrategie zur Bestimmung des energetisch optimalen Beginns der Verzögerung an das individuelle Fahrverhalten anzupassen. Dies gilt auch für Fahrabschnitte, die sich an die Verzögerung anschließen, wie Kurvenfahrten. Somit kann einer sportlichen oder einer zurückhaltenden Fahrweise des Fahrers Rechnung getragen werden, indem die Verzögerung mehr oder weniger stark im Vergleich zu einem durchschnittlichen Fahrer ausfällt. Durch die Berücksichtigung des fahrerindividuellen Verhaltens und des Verzögerungsverhaltens der anderen Verkehrsteilnehmer an einem bestimmten Verkehrsknoten wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass der Vorschlag des Fahrerassistenzsystems vom Fahrer akzeptiert wird. Dadurch wird verhindert, dass der Fahrer das Fahrerassistenzsystem deaktiviert oder die Systemvorgaben übersteuert. Dieses führt letztendlich zu einer höheren Nut¬ zerzufriedenheit und einer höheren C02-Einsparung durch das Fahrerassistenzsystem. Die Dauer der Verzögerung und der Segelphase wird in Abhängigkeit des individuellen Fahrerverhaltens gegenüber dem berechneten Vergleichswert aus dem Backend-System verlängert oder verkürzt. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten: Die Abweichung des fahrerindividuellen Verhaltens von dem der Gesamtheit wird in Abhängigkeit der erwarteten Situation mit einem dynamischen Gewichtungsfaktor berücksichtigt. Dadurch ist es möglich, in verkehrsberuhigten Situationen das Fahrerverhalten stärker zu gewichten als in Situationen mit hoher Verkehrsbelastung, in dem das individuelle Fahrverhalten einen geringeren Einfluss haben kann.
Der Fahrer hat die Möglichkeit, verschiedene Modi für das Fahrerassistenzsystem auszuwählen. Damit kann die Abweichung des fahrerindividuellen Verhaltens unterschiedlich stark gewichtet werden. Z.B. wird bei einem Eco-Modus nicht nur die durch¬ schnittliche Abweichung der individuellen Länge der Verzögerung berücksichtigt, sondern ein Vielfaches der Standardabweichung des individuellen Fahrverhaltens. Dazu gehört auch mit welcher Geschwindigkeit der Fahrer bestimmte Kurven durchfährt. Davon abhängig wird das Fahrzeug vor der Kurve auf eine entsprechende Geschwindigkeit gebracht. Der Fahrer kann aber auch über verschiedene Fahrmodi die bevorzugten Querbeschleunigungen einstellen. Die Höhe der Gewichtung der fahrerindividuellen Abweichung kann auch in Abhängigkeit der letzten Verzögerungen für die aktuelle Fahrt erfolgen. Falls der Fahrer - bei¬ spielsweise bei einer Fahrt unter Zeitdruck - im Vergleich zu seinem bisherigen Verhalten sehr spät mit der Verzögerung beginnt, kann dies auf Basis der letzten Verzögerungsvorgänge detektiert werden und bei den folgenden Verzögerungen auf dieser Fahrt entsprechend berücksichtigt werden. Es ist auch eine Kombination der genannten vorherigen Möglichkeiten denkbar. Bei den bisherigen Möglichkeiten werden die Daten über das fahrerindividuelle Segel- und Bremsverhalten so gewichtet, dass der Beginn der Verzögerung der Erwartung des Fahrers entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Beginn der Verzögerungsphase ausgehend vom Fahrerwunsch kontinuierlich in Richtung eines niedrigeren Verbrauchs einge- stellt, sodass der Verbrauch kontinuierlich gesenkt werden kann.
Die Daten des fahrerindividuellen Verzögerungsverhaltens können verwendet werden, damit das Fahrzeug zunehmend energieeffi¬ zienter verzögert. Durch Kenntnis des fahrerindividuellen Verzögerungsverhaltens kann die Verzögerung nach und nach verlängert werden, so dass sich der Fahrer langsam an eine energieeffiziente Fahrweise anpasst. Als Alternative zu einem probabilistischen Ansatz ist es auch möglich, die einzelnen Einflüsse auf Basis eines maschinellen Lernverfahrens zu ge- wichten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt eine Aufbereitung und Darstellung der Daten des individuellen Fahrers in Bezug auf den Mittelwert aller Fahrer.
Eine Aufbereitung der Daten und die Darstellung der Daten in graphischer Form dient der Veranschaulichung des Fahrverhaltens im Vergleich zur Allgemeinheit unter ähnlichen Randbedingen. Die Darstellung kann hierbei innerhalb des Fahrzeuges erfolgen, aber auch auf dem Backend-System zur Verfügung stehen, um diese auch später einsehen zu können. Zur Motivationssteigerung des einzelnen Fahrers können auch spieltypische Elemente eingesetzt werden, wie z.B. Ranglisten von Fahrergruppen und Belohnungen bei intensiver Nutzung des Fahrerassistenzsystems.
Diese Informationen können auch zur C02-Bewertung einer
Fahrzeugflotte, z.B. eines Unternehmens, verwendet werden. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Backend-System für ein Fahrerassistenzsystem.
Das Backend-System weist eine Recheneinheit, zum Verarbeiten der Daten, eine Kommunikationsvorrichtung, zur Kommunikation mit den Fahrzeugen und eine Datenbank, zur Speicherung der gesammelten Verzögerungs- und Segel-Daten. Daneben sind Kartendaten erforderlich, um die gesammelten Daten georeferenziert abspeichern zu können. Außerdem ist eine Recheneinheit notwendig, um die gesammelten Daten zu verarbeiten und auszuwerten. In der Da- tenbank des Backend-System sind georeferenziert Daten zu den Verkehrsknoten gespeichert. Diese Daten werden über die Kommunikationsvorrichtung an die Fahrzeuge gegeben. Die Recheneinheit wird benötigt, um die benötigten Daten aus der Datenbank situationsgerecht aufzubereiten und den Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren werden durch die Recheneinheit sta¬ tistische Auswertungen der gespeicherten Daten durchgeführt.
Das Ende der Verzögerung wird beispielsweise durch die Position des Verkehrsknotens oder durch andere Fahrzeuge bestimmt, die mit Hilfe von den Umgebungssensoren des Fahrzeuges erkannt werden. Basierend auf dem Endpunkt und den zur Verfügung stehenden Daten, sowohl aus dem Backend-System als auch der Fahrzeugdaten und des individuellen Fahrers, kann der optimale Beginn der Verzögerung, der Beginn der Segelphase und der Beginn der Bremsphase berechnet werden und gegebenenfalls durch das Fahrerassistenzsystem selbständig ausgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden im Backend-System die Umfeld- und Fahrzeugdaten der einzelnen Nutzer, insbesondere die Verzögerungsdaten, in der Datenbank des Backend-Systems gespeichert.
Die von den Fahrzeugen empfangenen Daten werden georeferenziert und mit Hilfe der Fahrzeugsensordaten klassifiziert. Des
Weiteren gehen Daten wie Datum, Wochentag, Ferien, Uhrzeit und Wetterdaten in die Datenbank mit ein. Das Backend-System ist in der Weise ausgelegt, dass es während des Betriebes des Fah¬ rerassistenzsystems wächst und die Anzahl an gespeicherten Datensätzen vergrößert, somit wird das System stetig verbessert und es wird eine größere Datenbasis geschaffen, um die Vor¬ hersagen für den energetisch optimalen Beginn der Verzögerung stetig zu verbessern. Da das individuelle Fahrerverhalten im Vergleich zur Allgemeinheit bewertet wird, ist es ausreichend, wenn die Daten von allen Fahrern anonymisiert im Backend-System gespeichert werden und die Segel- und Bremsdaten jedes Fahrers lokal im Fahrzeug abgelegt werden. Diese Daten werden vom Antriebsstrangsteu- ergerät zur Berücksichtigung des fahrerindividuellen Verzögerungsverhaltens verwendet. Es kann jedoch auch eine Spei¬ cherung aller erhobenen Daten im Backend-System vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt im Backend-System eine statistische Auswertung der erhaltenen Daten.
Die Recheneinheit des Backend-Systems kann statistische Aus¬ wertungen der gespeicherten Daten vornehmen. Hierbei sind mehrere Konfigurationen denkbar. So kann eine Verteilung über einen langfristigen Zeitraum sowie über einen kurzfristigen Zeitraum, z.B. der letzten Stunde berechnet werden. Die
Klassifizierung der berechneten Verteilungen für jeden Ver- kehrsknoten erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit der rele¬ vanten Einflussfaktoren, wie z.B. Verkehrsaufkommen, Tageszeit und Sichtverhältnisse. Eine Analyse des fahrerindividuellen Segel- und Bremsverhaltens kann in Bezug auf einen Vergleichswert erfolgen. Da die Verteilung der Segeldaten situationsabhängig für j eden Verkehrsknoten bestimmt wird, kann ermittelt werden wie sich die Daten des einzelnen Fahrers im Vergleich zur Allgemeinheit unterscheiden. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein Fahrer früher oder später bzw. mehr oder weniger im Vergleich zur Allgemeinheit segelt und/oder verzögert. Die Attribute der Verkehrsknoten der digitalen Karte können mit den charakteristischen Daten der ermittelten Verteilungen der Verzögerungs- und Segel-Daten, wie beispielsweise Durch¬ schnittswert, Varianz und Standardabweichung erweitert werden. Bei Fahrzeugen, welche eine Rekuperation der Fahrzeugenergie ermöglichen, kann die mögliche Rekuperationsleistung in die Berechnung des optimalen Beginns der Verzögerung berücksichtigt werden. Die energetisch optimale Länge der Rekuperationsphase ergibt sich durch die verfügbare Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine im Fahrzeug. Somit kann letztendlich der Beginn der Segelphase variabel bestimmt werden, falls vor der Bremsphase eine Segelphase erfolgt. Die zusätzlich im Backend gespeicherten Kartenattribute zu Segel- und Verzögerungsphasen werden für die Bestimmung des Beginns der Verzögerung heran- gezogen. Hierfür ist ein probabilistischer Ansatz geeignet. Für den betreffenden Verkehrsknoten wird mit den im Backend-System gespeicherten Daten die durchschnittliche Länge der Verzögerung bestimmt und damit unter Berücksichtigung der Umgebungsinformationen der Beginn der Verzögerung bestimmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Backend-System ein Mittelwert über alle Fahrzeuge gebildet von welchen Daten empfangenen werden.
Im Backend-System können auch alle Fahrer an der entsprechenden Position des Verkehrsknoten in die Berechnungen mit einbezogen werden oder auch nur ein Teil der Fahrer, welche ein ähnliches Fahrverhalten wie der Fahrer aufweisen. Somit ist die Mit- telwertbildung dynamisch und wird je nach Bedarf an die
Randbedingungen angepasst. D.h. der Fahrertyp eines Fahrers kann sich über die Zeit verändern und die zu vergleichenden Daten und die korrespondierenden Fahrertypen werden situationsgerecht ausgewählt .
Als ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem für die Bestimmung des Beginns einer energetisch optimalen Verzögerung beschrieben. Das Fahrzeug mit diesem Fahrerassistenzsystem kann die energetisch optimale Verzögerung auch selbständig einleiten und durchführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren für ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug, welches folgende Schritte aufweist:
- Senden von Umfeld- und Fahrzeugdaten an das Backend-System;
Empfang von Daten aus dem Backend-System;
Verarbeitung der empfangenen Backend Daten;
Einleiten der Verzögerung, basierend auf den empfangenen Daten;
- Einleiten der Segelphase, basierend auf den empfangenen Daten;
Einleiten der Bremsphase, basierend auf den empfangenen Daten . Das Verfahren dient der Bestimmung und der selbständigen Durchführung einer energetisch optimalen Verzögerung des Fahrzeugs . Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Programmelement, das, wenn es von einem Steuergerät ausgeführt wird, das Steuergerät anleitet, das im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren durchzuführen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, das, wenn es von einem Steuergerät ausgeführt wird, das Steuergerät anleitet, das im Kontext der vorliegenden Erfindung beschriebene Verfahren durchzuführen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und Figuren. Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Sind in der nachfolgenden Beschreibung in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen angegeben, so bezeichnen diese gleichen oder ähnlichen Elemente. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahreras¬ sistenzsystems für ein Fahrzeug zum selbstständigen Einleiten einer Verzögerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung .
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Verzögerungsphase in Segel- und Bremsphase aufgeteilt ist.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 4 zeigt ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in welchem das Segel- und Brems- verhalten einzelner Nutzer aufgetragen ist.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Backend-Systems und der darin enthaltenen Datensätze. Fig. 1 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 100 für ein Fahrzeug 400 zur Bestimmung des energetisch optimalen Beginns einer Verzögerung, welche den Umgebungsbedingungen angepasst ist und vom Nutzer akzeptiert wird, unter Berücksichtigung von Daten aus einem Backend-System 200. Das System weist folgende Bestandteile auf: eine Kommunikationseirichtung 140 zur Kommunikation mit dem Backend-System 200, eine Positionierungseinrichtung 150, zur Bestimmung des aktuellen Standortes des Fahrzeuges. Des Weiteren weist das Fahrzeug Navigationsmodul 120 mit entsprechendem Kartenmaterial auf, in welchem auch die Verkehrszeichen, Kreuzungen und Geschwindigkeitslimits gespeichert sind. In der Fahrzeugdatenbank 130 werden lokal Daten für die Bestimmung abgespeichert, unter anderem auch der individuelle Fahrertyp des Fahrzeugnutzers. Die Fahrzeugsensoren 180, 181, wie bei¬ spielsweise Kamera, Radar oder Thermometer sind ebenso wie das Gaspedal 160 und das Bremspedal 170 an das Antriebsstrang¬ steuergerät 110 angeschlossen. Auf dem Antriebsstrangsteuergerät 110 erfolgt die Steuerung des energetisch optimalen Beginns der Verzögerung. Das Antriebsstrangsteuergerät 110 steuert auf Basis der berechneten Daten weiter Fahrzeugkomponenten, wie Verbrennungsmotor 190, Getriebe 191, Batterie 192 und gegeben falls einen Elektromotor 193 und die entsprechende Leis¬ tungselektronik 194. Alternativ ist es möglich die entsprechenden Informationen durch das Steuergerät in der Instru- mententafel dem Fahrer anzuzeigen, welcher dann die weiteren Schritte ausführt.
Das Backend-System 200 stellt den weiteren Bestandteil des Fahrerassistenzsystems 100 dar. Das Backend-System 200 bein¬ haltet eine Kommunikationseinrichtung 240 zur Kommunikation mit den Fahrzeugen 400 und Kartenmaterial 220 zur Georeferenzierung, eine Datenbank 230 und eine Recheneinheit 210. Das Fahrerassistenzsystem 100 erhebt durch das Antriebs¬ strangsteuergerät 110 Daten von den verschiedenen Fahrzeugsensoren 180, 181, dem Gaspedal 160 und dem Bremspedal 170. Die erhaltenen Daten werden zusammen mit der Fahrzeugposition von der Positionierungseinrichtung 150 und den relevanten Kar- teninformationen 120 über die Kommunikationseinrichtung 140 des Fahrzeuges an die Kommunikationseinrichtung 240 des Ba- ckend-Systems 200 drahtlos übertragen. Das Backend-System 200 verarbeitet die empfangenen Daten in der Recheneinheit 210 und vergleicht diese mit gespeicherten Daten in der Datenbank 230. Auf Basis der Karteninformationen 220 des Backend-System 200 und der Fahrzeugdaten werden die relevanten Daten für die Bestimmung des energetisch optimalen Beginns der Verzögerung an das Fahrzeug 400 gesendet. Die von dem Fahrzeug 400 gesendeten Daten werden in der Datenbank 230 des Backend-Systems 200 gespeichert und dienen der fortwährenden Verbesserung des Fahrerassistenzsystems 100.
Die Kommunikationseinrichtung 140 des Fahrzeugs empfängt die gesendeten Daten des Backend-Systems 200 und leitet diese an das Antriebsstrangsteuergerät 110 weiter. Auf dem Antriebs¬ strangsteuergerät erfolgt unter Berücksichtigung der Daten aus dem Backend-System 200, des gespeicherten Fahrertyps in der Fahrzeugdatenbank 130 und der eigenen erhobenen Daten die Berechnung des energetisch optimalen Beginns der Verzögerung. Die Verzögerung teilt sich in eine Segelphase und in eine Bremsphase auf. Nach vollendeter Verzögerung werden die während der Verzögerung erhoben Daten, insbesondere der Verlauf und die Dauer der einzelnen Phasen und das Eingreifen des Fahrers, an das Backend-System 200 übertragen und die Datenbank des Backendsystems 200 kann den weiteren Datensatz speichern.
In Fig. 2 ist ein Diagramm dargestellt, in welchen die Verzögerungsphase in zwei unterschiedlichen Szenarien erfolgt. Auf der Abszisse erfolgt die Darstellung der Strecke in Metern und auf der Ordinate ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf¬ getragen. Der Endpunkt, in welchen die Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei null ist, ist in beiden Szenarien identisch. Basierend auf dem Endpunkt wird in der Erfindung der energetisch optimale Beginn der Verzögerung bestimmt. Die energetisch optimale Verzögerung kann von verschiedenen Parametern abhängen und wird bedarfsgerecht berechnet, somit stellen beide Szenarien einen energetisch optimalen Beginn einer Verzögerung dar, jedoch mit unterschiedlichen Eingangsparametern.
Die Verzögerung ist jeweils in eine Segelphase und eine
Bremsphase aufgeteilt. Die Segelphase ist charakterisiert durch ein abkoppeln des Motors vom Antriebsstrang und somit werden die Verluste reduziert und das Fahrzeug rollt aus. Die Bremsphase ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Geschwindigkeit im Vordergrund steht, dies kann zum einen durch betätigen der Bremseinrichtungen am Fahrzeug erfolgen, d.h. betätigen der Bremse, durch Rekuperation der Fahrzeugenergie durch einen Elektromotor oder durch ankoppeln des Motors und ausnutzen der Motorbremse.
In Szenario 1 (durchgezogene Linie) wird der Beginn der Ver¬ zögerung und somit der Beginn 11 der Segelphase 12 so gelegt, dass diese verhältnismäßig spät einsetzt. Anschließend an die Se- gelphase erfolgt die Bremsphase 13, die in diesem Beispiel relativ kurz und intensiv ist, um die Geschwindigkeit schnell abzubauen und eine möglichst lange Segelphase 12 zu erhalten. Szenario 1 spiegelt das durchschnittliche Verhalten einer Vielzahl an Fahrzeugen wieder.
In Szenario 2 (gestrichelte Linie) erfolgt die Bestimmung der Verzögerung auf eine energetisch optimale weise, jedoch beginnt die Verzögerung im Vergleich zu Szenario 1 etwas früher und die Bremsphase wird gegenüber Szenario 1 verlängert. Die Verlän¬ gerung der Bremsphase kann sinnvoll sein, wenn das Fahrzeug mit dem Fahrerassistenzsystem gemäß der vorliegenden Erfindung ein System zur Rekuperation aufweist und die Energie somit zu¬ rückgewonnen werden kann.
Fig. 3 zeigt ein Flussdiagram 300 eines Verfahrens für ein Fahrerassistenzsystem zur Bestimmung des energetisch optimalen Beginns einer Verzögerungsphase basierend auf Backend-Daten . Das Fahrzeug sendet in Schritt 301 Umfeld- und Fahrzeugdaten mit Hilfe der Kommunikationseinrichtung an das Backend-System. Das Backend-System wertet diese Daten aus und übermittelt daraufhin in Schritt 302 die entsprechenden Daten an das Fahrzeug, welche zur Bestimmung des energetisch optimalen Beginns der Verzögerung dienen. Das Antriebsstrangsteuergerät berechnet in Schritt 303 basierend auf den erhobenen Fahrzeugdaten und der empfangenen Daten vom Backend-System den energetisch optimalen Beginn der Verzögerung und leitet die Verzögerung in Schritt 304 ein. In Schritt 305 wird die Segelphase eingeleitet und anschließend in Schritt 306 die Bremsphase.
Fig. 4 zeigt ein Fahrzeug 400 mit dem Fahrerassistenzsystem 100 zur Bestimmung des energetisch optimalen Beginns der Verzögerungsphase. Die Kommunikationseinrichtung 140 ist im oder am Fahrzeug angebracht, um mit dem Backend-System kommunizieren zu können .
In dem Diagramm aus Fig. 5 ist das Verzögerungsverhalten einzelner Nutzer des Fahrerassistenzsystems dargestellt. Auf der Abszisse ist die Strecke in km aufgetragen und auf der Ordinate die Geschwindigkeit der Fahrzeuge in km/h aufgetragen. Jede einzelne Linie stellt einen anderen Nutzer dar. Die Segelphase ist in dem linken Teil des Diagrammes zu sehen, die Segelphase ist dadurch charakterisiert, dass die Geschwindigkeit des
Fahrzeugs in nur geringem Maße abnimmt. Im rechten Teil des Diagramms zeigt die Bremsphase der einzelnen Fahrzeuge. In der Bremsphase erfolgt der Geschwindigkeitsabbau relativ schnell im Vergleich zur Segelphase.
Fig. 6 zeigt das Backend-System, welches die Daten der einzelnen Verkehrsknoten durch die Fahrzeuge erhält. Die erhaltenen Daten werden nach diversen Kriterien Klassifiziert, beispielsweise nach den einzelnen Verkehrsknoten, der Verkehrssituation oder dem Fahrertyp. Das Backend-System kann in der Datenbank die einzelnen Kartenattribute entsprechend der erhaltenen Daten der Fahrzeuge anpassen. Hierdurch wird das Fahrerassistenzsystem im Laufe der Zeit stetig verbessert.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrerassistenzsystem (100) für ein Fahrzeug (400), aufweisend :
eine Kommunikationsvorrichtung (140) zur Kommunikation mit einem Backend-System (200);
eine Sensoranordnung (180, 181) zum Erfassen von Fahrzeugdaten und Umfelddaten;
ein Steuergerät (110) zum selbständigen Einleiten und Durchführen einer aus energetischer Sicht möglichst optimalen Verzögerung des Fahrzeugs unter Berücksichtigung von Daten, welche die Kommunikationsvorrichtung (140) vom Backend-System (200) empfangen hat, sowie der Fahrzeug- und Umfelddaten; wobei die Verzögerung in eine Segelphase und eine Bremsphase aufgeteilt ist.
2. Fahrerassistenzsystem (100) gemäß Anspruch 1,
wobei der Datenaustausch mit dem Backend-System (200) drahtlos und in Echtzeit erfolgt.
3. Fahrerassistenzsystem (100) gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei das Fahrerassistenzsystem (100) zur Analyse des individuellen Fahrverhaltens des Fahrers und zum Erstellen eines damit korrespondierenden Fahrerprofils ausgeführt ist.
4. Fahrerassistenzsystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Steuergerät (110) zum Berechnen des Beginns der Verzögerungsphase und des Übergangs zwischen Segelphase und Bremsphase unter Berücksichtigung des individuellen
Fahrerverhaltens ausgeführt ist.
5. Fahrerassistenzsystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuergerät (110) zum Berechnen des Beginns der Verzögerungsphase unter Berücksichtigung eines Fahrerwunsches ausgeführt ist.
6. Fahrerassistenzsystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
ausgeführt zum Aufbereiten und Darstellen der Daten des individuellen Fahrers in Bezug auf den Mittelwert aller Fahrer.
7. Backend-System (200) für ein Fahrerassistenzsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend:
eine Kommunikationsvorrichtung (240) zur Kommunikation mit dem Fahrerassistenzsystem (100) des Fahrzeugs (400);
eine Recheneinheit (210) zum Verarbeiten der Umfeld- und Fahrzeugdaten, welche durch die Kommunikationsvorrichtung (240) empfangen werden, um die an das Fahrerassistenzsystem zu sendenden Daten zu generieren;
eine Datenbank (230) zum Speichern der erhaltenen Daten.
8. Backend-System (200) gemäß Anspruch 7,
ausgeführt zum Speichern der Umfeld- und Fahrzeugdaten der einzelnen Nutzer, insbesondere der Verzögerungsdaten, in einer Datenbank (230) des Backend-Systems (200).
9. Backend-System (200) gemäß Anspruch 7 oder 8,
ausgeführt zur statistischen Auswertung der erhaltenen Daten .
10. Backend-System (200) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, ausgeführt zum Bilden eines Mittelwerts über alle Fahr¬ zeuge, von welchen Daten empfangen werden.
11. Fahrzeug (400) mit einem Fahrerassistenzsystem (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
12. Verfahren zum Einleiten und Durchführen einer Verzögerung eines Fahrzeugs, welches folgende Schritte aufweist:
Senden (301) von Umfeld- und Fahrzeugdaten an ein Ba- ckend-System;
Empfang (302) von Daten von dem Backend-System;
Verarbeitung (303) der empfangenen Backend Daten;
Einleiten einer Verzögerung (304), basierend auf den empfangenen Daten;
- Einleiten einer Segelphase (305) , basierend auf den empfangenen Daten;
Einleiten einer Bremsphase (306), basierend auf den empfangenen Daten.
13. Programmelement, das, wenn es auf einem Steuergerät für ein Fahrerassistenzsystem ausgeführt wird, das Fahrerassistenzsystem anleitet das Verfahren gemäß Anspruch 12 auszuführen.
14. Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement gemäß Anspruch 13 gespeichert ist.
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