DE102018216042A1

DE102018216042A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatisierten fahren eines fahrzeugs, und fahrzeug

Info

Publication number: DE102018216042A1
Application number: DE102018216042.2A
Authority: DE
Inventors: Felix Lotz
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: AUMOVIO AUTONOMOUS MOBILITY GERMANY GMBH, DE
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs (5), mit den Schritten: Empfangen (S1) von Informationen bezüglich eines Zielorts (P2) sowie bezüglich Fahrtenverlaufskriterien anhand einer Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs (5), wobei die Fahrtenverlaufskriterien eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes (P2) umfassen; automatisches Berechnen (S2) von mindestens einer Fahrtroute (R1, R2, R3) zum Zielort (P2) unter Berücksichtigung der Fahrtenverlaufskriterien; und zumindest abschnittsweise automatisiertes Fahren (S5) des Fahrzeugs (5) zu dem Zielort (P2) entlang einer der mindestens einen Fahrtroute (R1, R2, R3) .

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, eine Vorrichtung zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug.
Fahrdynamikregel- und Fahrerassistenzsysteme ermöglichen die Einflussnahme durch den Fahrer des Fahrzeugs, indem dieser bestimmte Parameter, welche das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflussen, manuell verändern kann. Ein Beispiel ist die Einstellung der Folgezeitlücke bei einem adaptiven Fahrgeschwindigkeitsregelsystem (englisch: Adaptive Cruise Control, ACC), worunter der Zeitabstand zwischen zwei Fahrzeugen zu verstehen ist, welche hintereinander fahren. Eine weiteres Beispiel ist die Auswahl eines Fahrmodus, etwa eines „Sport“- „Eco“- oder „Komfort“-Modus. In Abhängigkeit des gewählten Modus verändern sich die dynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs, etwa der Grad der Lenkunterstützung oder die Dämpfung.
Neben dem Fahrverhalten des Fahrzeugs sind für den Fahrer Eigenschaften von Streckenabschnitten der Fahrtroute von Bedeutung, etwa Straßenbenutzungsgebühren, Verkehrsstörungen, Straßensperrungen oder Baustellen. Von Vorteil ist eine frühzeitige Bestimmung derartiger Eigenschaften, sodass diese in die Routenplanung einbezogen werden können. Aus der EP 1 147 375 B1 ist ein beispielhaftes Verfahren zur Leitung eines Führers eines Fahrzeugs bekannt, wobei nach Vorgabe einer bestimmten Eigenschaft dem Fahrzeugführer im Rahmen der Routenplanung solche Streckenabschnitten der Fahrtroute, die über die vorgegebene Eigenschaft verfügen, zur individuellen Auswahl oder Ablehnung angeboten werden und wobei abgelehnte Streckenabschnitte von der Routenplanung ausgenommen werden.
Neben derartigen Navigationssystemen, welche dem Fahrer Fahranweisungen bereit stellen und ihn dadurch bei der Navigation unterstützen, werden zunehmend Fahrfunktionen von Fahrerassistenzsystemen übernommen, sodass das Fahrzeug automatisiert oder teilweise automatisiert gefahren bzw. gesteuert wird.
Die Kombination eines Systems zum automatisierten Fahren mit der Möglichkeit zur Auswahl verschiedener Fahrmodi kann jedoch dazu führen, dass die tatsächliche Nutzungsintention des Fahrers nicht mehr voll zum Tragen kommen kann. So steht beispielsweise die Aktivierung eines „Sport-Modus“ für ein automatisiertes Fahrzeug der Nutzungsintention entgegen, sich möglichst ungestört einer Nebentätigkeit widmen zu können, da dadurch der subjektiv empfundene Fahrkomfort negativ beeinflusst werden kann. Weiter hat der Nutzer häufig Interesse, die Betriebskosten des Fahrzeugs zu senken. Es kann jedoch auch vorkommen, dass der Fahrer möglichst schnell am Zielort ankommen möchte und hierzu einen höheren Energieverbrauch in Kauf nimmt. Derartige Aspekte können als Fahrmissions-Nebenziele neben der eigentlichen Ankunft am Zielort bezeichnet werden.
Aus den oben genannten Gründen ist es zumindest schwierig, derartige Nebenziele durch eine indirekte Auswahl eines Fahrmodus gegeneinander zu bewerten, da die Auswirkung der Auswahl des Modus auf die tatsächliche Intention des Fahrers nicht immer sichtbar wird. Zusätzliche Einflussfaktoren, wie etwa der Fahrkomfort, der Energieverbrauch oder die Ankunftszeit können durch mangelnde Quantifizierung schlecht gegeneinander abgewogen werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fahrmission und das Fahrverhalten eines automatisierten Fahrzeugs auf die Wünsche des Fahrers anzupassen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zum Fahren eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung demnach ein Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, wobei Informationen bezüglich eines Zielorts sowie bezüglich Fahrtenverlaufskriterien anhand einer Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs empfangen werden. Die Fahrtenverlaufskriterien umfassen eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes. Weiter wird mindestens eine Fahrtroute zum Zielort automatisch berechnet, wobei die Fahrtenverlaufskriterien berücksichtigt werden. Das Fahrzeug wird zumindest abschnittsweise automatisiert zu dem Zielort entlang einer der Fahrtrouten gefahren bzw. gesteuert.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung demnach eine Vorrichtung zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs, welche eine Schnittstelle, eine Recheneinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist. Die Schnittstelle empfängt anhand einer Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs Informationen bezüglich eines Zielorts sowie bezüglich Fahrtenverlaufskriterien, wobei die Fahrtenverlaufskriterien eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes umfassen. Die Recheneinrichtung berechnet automatisch mindestens eine Fahrtroute zum Zielort unter Berücksichtigung der Fahrtenverlaufskriterien. Die Steuereinrichtung fährt bzw. steuert das Fahrzeug zumindest abschnittsweise entlang einer der mindestens einen Fahrtroute zu dem Zielort.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, dem Fahrer eine Einflussnahme auf das Fahrverhalten für Systeme des automatisierten Fahrens zu ermöglichen. Erfindungsgemäß werden neben dem Zielort auch Fahrtenverlaufskriterien in die Berechnung möglicher Fahrtrouten mit einbezogen. Das Vorgeben der Fahrtenverlaufskriterien durch den Fahrer umfasst insbesondere die Vorgabe von zeitlichen Randbedingungen zum Erreichen des Zielortes. Beim automatischen Berechnen werden nur diejenigen Fahrtrouten berücksichtigt, welche die Fahrtenverlaufskriterien einhalten, d.h. insbesondere die zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes erfüllen. Falls die zeitliche Randbedingung eng gesteckt ist, werden nur wenige Fahrtrouten oder gegebenenfalls nur eine einzige Fahrtroute zur Verfügung stehen. Falls der Fahrer umgekehrt zeitlich wenig oder gar nicht eingeschränkt ist, können mehrere Fahrtrouten automatisch berechnet werden, welche die zeitliche Randbedingung erfüllen. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, eine Fahrtroute zu wählen, welche zwar eine längere Fahrtdauer aufweist als die zeitlich kürzeste Fahrtroute, sich jedoch durch andere positive Nebeneffekte auszeichnet. Beispielweise kann die Route energiesparender befahren werden oder der Anteil von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der Fahrtroute ist erhöht gegenüber der schnellsten Fahrtroute. Bereits durch Einstellen der zeitlichen Randbedingung ist es somit möglich, dass gewisse Fahrmissions-Nebenziele berücksichtigt werden können. Der Komfort des automatisierten Fahrens für den Fahrer kann dadurch erhöht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfassen die Fahrtenverlaufskriterien weitere Vorgaben bezüglich eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs. Der Fahrer kann somit neben der zeitlichen Randbedingungen ein weiteres Fahrmissions-Nebenziel direkt quantifizieren. So könnte der Fahrer beispielweise einen maximalen Schwellenwert für den Energieverbrauch vorgeben, welcher nicht überschritten werden darf. Unter dem Energieverbrauch kann für Benzin- oder Dieselfahrzeuge beispielsweise ein Kraftstoffverbrauch verstanden werden, während für Elektrofahrzeuge der Energieverbrauch durch die verbrauchte elektrische Energie gegeben ist. Für Elektrofahrzeuge kann der Fahrer beispielsweise einen Schwellenwert für die am Zielort verbleibende Restreichweite vorgeben, welcher nicht unterschritten werden soll. Unter Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen kann bei dem automatischen Berechnen der Fahrtrouten weiter mindestens ein Halt zum Versorgen des Fahrzeugs mit Energie, d.h. zum Tanken oder Laden, eingeplant werden. Bei einer weit bemessenen zeitlichen Randbedingung, welche größere Freiräume bei der Berechnung der Fahrtroute lässt, kann gemäß einer Ausführungsform die Fahrtroute derart berechnet werden, dass die Energiereserve des Fahrzeugs bei Erreichen des Zielortes einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder maximiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfassen die Fahrtenverlaufskriterien weiter Vorgaben bezüglich eines Anteils von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der Fahrtroute. So kann der Fahrer beispielweise einen Schwellenwert für den Prozentbereich der automatisiert befahrbaren Streckenabschnitte an der Gesamtstrecke vorgeben, welcher nicht unterschritten werden soll. Beim automatischen Berechnen werden dann unter Berücksichtigung der weiteren Fahrtenverlaufskriterien nur derartige Fahrtrouten berücksichtigt, welche die Vorgabe bezüglich des Anteils von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten erfüllen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst die zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes eine Ankunftszeit. Die zeitliche Randbedingung kann alternativ oder zusätzlich ein Zeitfenster für die Ankunftszeit umfassen. Das automatische Berechnen der Fahrtroute erfolgt dann dergestalt, dass nur solche Fahrtrouten berücksichtigt werden, welche eine Ankunftszeit aufweisen, welche der von dem Fahrer eingegebenen Ankunftszeit entsprechen bzw. deren Ankunftszeit innerhalb des Zeitfensters liegt. Durch kontinuierliche Anpassung der Geschwindigkeit beim automatisierten Fahren kann versucht werden, die angegebene Ankunftszeit möglichst zu realisieren. Unter einem Zeitfenster kann beispielsweise verstanden werden, dass der Fahrer einen Schwellenwert für die Ankunftszeit vorgibt, welcher nicht überschritten werden soll. In diesem Fall werden nur Fahrtrouten berücksichtigt, welche den vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreiten. Durch derartige Einstellungen kann der Fahrer einen größeren Einfluss auf die berücksichtigten Fahrtrouten nehmen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das automatische Berechnen der mindestens einen Fahrtroute weiter unter Berücksichtigung von Verkehrsinformationen. So kann das Fahrzeug über eine Funkverbindung mit einem externen Server verbunden sein, welcher kontinuierlich Verkehrsdaten sendet, etwa Informationen bezüglich aktueller Unfälle, Staus oder Umleitungen. Mögliche Verzögerungen aufgrund derartiger Verkehrsereignisse werden berücksichtigt und zur Überprüfung herangezogen, ob die Fahrtrouten die vorgegebenen Fahrtenverlaufskriterien erfüllen können. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Fahrtenverlaufskriterien auch tatsächlich eingehalten werden können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die mindestens eine berechnete Fahrtroute dem Fahrer des Fahrzeugs über ein Display angezeigt. Stehen mehrere Fahrtrouten zur Verfügung, so kann der Fahrer manuell eine der Fahrtrouten auswählen, welche anschließend zumindest abschnittsweise automatisiert befahren wird. Unter dem abschnittsweise automatisierten Fahren ist zu verstehen, dass in möglichst sämtlichen zur Verfügung stehenden Streckenabschnitten, welche automatisiert befahren werden können, das Fahrzeug auch automatisiert betrieben wird. In den verbleibenden Streckenabschnitten lenkt der Fahrer das Fahrzeug manuell, gegebenenfalls unterstützt durch Fahrerassistenzsysteme.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden für jede automatisch berechnete Fahrtroute Schätzwerte für die Fahrtenverlaufskriterien berechnet. Insbesondere können für jede Fahrtroute eine zu erwartende Ankunftszeit und/oder ein zu erwartender Energieverbrauch und/oder ein zu erwartender Anteil von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der gesamten Fahrtroute berechnet werden. Vorzugsweise können die berechneten Schätzwerte für die Fahrtenverlaufskriterien zusätzlich mit den Fahrtrouten dem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt werden, sodass dieser gezielter aus den Fahrtrouten auswählen kann. Bei der Berechnung der Schätzwerte für die Fahrtenverlaufskriterien können aktuelle Verkehrsinformationen berücksichtigt werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird aus der mindestens einen automatisch berechneten Fahrtroute eine tatsächlich zu befahrende Fahrtroute automatisch ausgewählt. Hierbei können Auswahlkriterien berücksichtigt werden, etwa ein Energieverbrauch, wobei diejenige Fahrtroute ausgewählt wird, welche den geringsten Energieverbrauch aufweist. Ein weiteres Auswahlkriterium kann sein, dass diejenige Fahrtroute ausgewählt wird, welche die geringste Fahrzeit aufweist. Gemäß einer Ausführungsform kann das Auswahlkriterium anhand der von dem Fahrer eingegebenen Fahrtenverlaufskriterien bestimmt werden. Falls beispielweise ein möglichst geringer Energieverbrauch hoch priorisiert wurde, kann dieser auch zur Auswahl der tatsächlichen Fahrtroute herangezogen werden. Priorisiert der Fahrer umgekehrt stärker eine möglichst kurze Fahrzeit, so wird dieses Kriterium zur Auswahl der tatsächlich zu befahrenen Fahrtroute ausgewählt. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es möglich, die Auswahlkriterien anhand der Fahrtenverlaufskriterien zu gewichten. Die Fahrtenverlaufskriterien spielen demnach eine doppelte Rolle, einerseits zur Festlegung der überhaupt zur Verfügung stehenden Fahrtrouten, welche die Fahrtenverlaufskriterien erfüllen müssen, und andererseits zur automatischen Auswahl der tatsächlich befahrenen Fahrtroute.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens werden Fahrverhaltensparameter bei dem zumindest abschnittsweise automatisierten Fahren des Fahrzeugs derart eingestellt, dass ein Energieverbrauch minimiert wird. So bestehen auch nach Auswahl der Fahrtroute weitere Einflussmöglichkeiten auf den Fahrverlauf, welche wiederum den Energieverbrauch beeinflussen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfassen die Fahrverhaltensparameter mindestens eines von einem Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs entlang der Fahrtstrecke, einer Fahrstreifenwahl, einer Häufigkeit von Fahrstreifenwechseln, einer Häufigkeit von Überholmanövern, einer Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs und einem Quer- und/oder Längsruck des Fahrzeugs. So kann durch Anpassung der Geschwindigkeit, etwa durch Vermeidung hoher Geschwindigkeiten, der Energieverbrauch verringert werden. Durch die Fahrstreifenwahl, etwa auf der rechten Spur im Windschatten hinter einem Lkw, kann der Energieverbrauch weiter reduziert werden. Durch Verzicht auf Überholmanöver oder zumindest durch Reduzierung starker Beschleunigungen kann ebenfalls ein geringer Energieverbrauch erreicht werden. Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs sowie Quer- und/oder Längsruck des Fahrzeugs haben neben dem Einfluss auf den Energieverbrauch auch Auswirkungen auf den Komfort des Fahrers, sodass zu große Werte vermieden werden sollen. Insbesondere können hierzu Schwellenwerte vorgegeben werden, welche nicht überschritten werden dürfen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird unter Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung durchgeführt. Das automatisierte Fahren wird demnach auch in der Hinsicht auf möglichst angenehme Fahrtbedingungen des Fahrers optimiert.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens umfasst die mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung mindestens eines von einer Reduzierung der Sollgeschwindigkeit und einer Reduzierung einer maximal zulässigen Quer- und/oder Längsbeschleunigung. Bei geringeren Beschleunigungen und geringeren Geschwindigkeiten verläuft die Fahrt ruhiger und der Fahrer hat die Gelegenheit, sich auf andere Tätigkeiten zu konzentrieren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung gegen Ende der zumindest teilweise automatisiert befahrenen Fahrtroute durchgeführt. Hierunter kann beispielweise zu verstehen sein, dass die mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung erst in der zweiten Hälfte der zumindest teilweise automatisiert befahrenen Fahrtroute durchgeführt wird oder in einem zeitlichen Abschnitt, welcher vor dem Erreichen des Zielortes beginnt und beim Erreichen des Zielortes endet. Indem die Maßnahmen möglichst weit nach hinten verlagert werden, wird verhindert, dass aufgrund unvorhersehbarer Ereignisse, etwa aufgrund von Staus oder Unfällen, es zu Verzögerungen kommt, welche durch zügigeres Fahren zu vermeiden gewesen wären. Mögliche Zeitpuffer innerhalb der zeitlichen Randbedingungen können jedoch mit einem geringeren Risiko gegen Ende der Fahrtroute für die Maßnahmen zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung verwendet werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann in einem ersten Verfahrensschritt zuerst lediglich anhand des Zielortes eine Fahrtroute als initialer Fahrmissionsvorschlag berechnet werden, welche die Ankunftszeit minimiert. Anschließend kann der Fahrer die Parameter bezüglich der Fahrtenverlaufskriterien einstellen, worauf die automatische Berechnung der mindestens einen Fahrtroute erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Auswahlmöglichkeiten des Fahrers derart beschränkt, dass dieser lediglich Randbedingungen auswählen kann, welche zumindest gemäß einer vorläufigen Prognose auch erfüllbar sind. Insbesondere darf die zeitliche Randbedingung nicht unterhalb der Dauer der schnellstmöglichen Fahrtroute liegen. Genauso darf der maximale Schwellenwert für den Energieverbrauch nicht unrealistisch sein.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Schnittstelle weiter dazu ausgebildet, Verkehrsinformationen zu empfangen, wobei die Recheneinrichtung weiter dazu ausgebildet ist, das automatische Berechnen der mindestens einen Fahrtroute unter Berücksichtigung der Verkehrsinformationen durchzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, bei dem zumindest abschnittsweise automatisierten Fahren des Fahrzeugs Fahrverhaltensparameter derart einzustellen, dass ein Energieverbrauch minimiert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, unter Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen zumindest eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs;
2 eine schematische Darstellung einer Schnittstelle der in 1 gezeigten Vorrichtung;
3 beispielhafte Fahrtrouten zur Erläuterung der Verwendungsweise der Vorrichtung zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs; und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder ähnlich wirkende Komponenten.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs 5 mit einer Vorrichtung 1 zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs 5. Bei dem Fahrzeug 5 kann es sich um ein beliebiges Kraftfahrzeug handeln, insbesondere um einen Pkw, einen Lkw oder ein Motorrad. Die Vorrichtung 1 weist eine Schnittstelle 2 auf, welche eine Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs 5 umfassen kann. Die Schnittstelle 2 kann beispielweise einen Touchscreen umfassen, über welchen der Fahrer Daten eingeben oder eine Auswahl treffen kann. Weiter kann vorgesehen sein, dass der Fahrer über Knöpfe, Schalter oder Drehregler die Nutzereingabe erzeugen kann. Auch eine Kombination derartiger Elemente ist möglich. Die Nutzereingabe umfasst Informationen bezüglich eines Zielortes, zu welchem das Fahrzeug gefahren werden soll. Der Fahrer kann weiter Fahrtenverlaufskriterien eingeben, welche insbesondere eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes umfassen. Beispielsweise kann der Fahrer eine genaue Ankunftszeit, eine maximale Ankunftszeit oder ein Zeitfenster für die Ankunftszeit eingeben. Weitere mögliche Fahrtenverlaufskriterien können Vorgaben bezüglich eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs 5 oder bezüglich eines Anteils von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der Fahrtroute sein.
Die Schnittstelle 2 kann optional weiter mit einem System 7 verknüpft sein, welches Verkehrsinformationen empfangen kann und über die Schnittstelle 2 an die Vorrichtung 1 übertragen kann. Die Verkehrsinformationen können etwa Informationen bezüglich des Verkehrsflusses, des Vorhandenseins und der räumlichen Bereiche von Baustellen oder Pannen und Wetterinformationen umfassen. Allgemein können die Verkehrsinformationen über Backend-Dienste oder externe Service-Provider zur Verfügung gestellt werden. Neben den aktuellen Verkehrsinformationen kann weiter die aktuelle Position des Fahrzeugs bestimmt werden, etwa anhand von GPS-Daten, welche mittels eines Datensignals von Satelliten 8 generiert werden, und/oder mittels Positionssensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren oder Drehratensensoren des Fahrzeugs 5.
Die von der Schnittstelle 2 empfangenen Informationen, d.h. die anhand der Nutzereingabe empfangenen Informationen bezüglich des Zielortes sowie Informationen bezüglich der Fahrtenverlaufskriterien und Informationen über die aktuelle Position des Fahrzeugs sowie die Verkehrsinformationen werden an eine Recheneinrichtung 3 der Vorrichtung 1 übertragen. Die Recheneinrichtung 3 umfasst beispielsweise Mikroprozessoren oder integrierte Schaltkreise, welche zur Durchführung von Berechnungen ausgelegt sind. Die Recheneinrichtung 3 berechnet mögliche Fahrtrouten von der aktuellen Position des Fahrzeugs 5 zu dem eingegebenen Zielort. Die Recheneinrichtung 3 kann hierbei auf Datenbanken zurückgreifen, welche Informationen bezüglich eines Straßennetzes speichern. In den Datenbanken können zusätzliche Informationen abgelegt sein, insbesondere bezüglich der zulässigen Höchstgeschwindigkeiten der jeweiligen Straßen oder Streckenabschnitte, Informationen bezüglich der Anzahl der Fahrspuren, Informationen inwiefern die Streckenabschnitte automatisiert befahrbar sind, Informationen bezüglich möglicher Straßenbenutzungsgebühren und/oder Informationen bezüglich der zurückgelegten Höhenmeter. Die Recheneinrichtung 3 kann dazu ausgelegt sein, sämtliche Fahrtrouten zu ermitteln, welche die vorgegebenen Fahrtenverlaufskriterien erfüllen. Insbesondere müssen die Fahrtrouten derart beschaffen sein, dass das Fahrzeug 5 unter Einhaltung der zeitlichen Randbedingungen und unter Berücksichtigung der zulässigen Höchstgeschwindigkeiten von der aktuellen Position zum eingegebenen Zielort gelangen kann.
Zusätzlich werden nur derartige Fahrtrouten ausgewählt, welche die zusätzlichen Fahrtenverlaufskriterien, etwa die Vorgaben bezüglich des Energieverbrauchs oder des Anteils von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der Fahrtroute erfüllen. Die Recheneinrichtung 3 ist somit dazu ausgelegt, ein Optimierungsproblem unter Nebenbedingungen zu lösen, welche durch die Fahrtenverlaufskriterien vorgegeben sind.
Falls mehrere Fahrtrouten die Kriterien erfüllen, so können sämtliche oder einige dieser Fahrtrouten über die Schnittstelle 2 dem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt werden. Alternativ kann auch nur eine einzige Fahrtroute dem Fahrer des Fahrzeugs vorgeschlagen werden. Dem Fahrer des Fahrzeugs kann zusätzlich zu jeder der Fahrtrouten eine qualifizierte Schätzung der Fahrtenverlaufskriterien angezeigt werden, d.h. beispielsweise eine zu erwartende Ankunftszeit am Zielort, ein zu erwartender Energieverbrauch und ein Anteil der automatisiert befahrbaren Streckenabschnitte an der gesamten Fahrtroute. Die Schätzwerte der Fahrtenverlaufskriterien werden von der Recheneinrichtung 3 vorzugsweise unter Berücksichtigung der von dem Navigationssystem 7 empfangenen Verkehrsinformationen berechnet.
Über eine weitere Nutzereingabe wählt der Fahrer des Fahrzeugs eine der Fahrtrouten aus, was über die Schnittstelle 2 erfasst wird. Alternativ kann die Recheneinrichtung 3 automatisch eine der Fahrtrouten berechnen, insbesondere unter Verwendung der Fahrtenverlaufskriterien.
Weiter ist es möglich, dass der Fahrer wiederholt eines oder mehrere der Fahrtenverlaufskriterien verändert und anpasst, wobei die Recheneinrichtung 3 in Echtzeit neue Fahrtrouten berechnet und dem Fahrer anzeigt, solange, bis der Fahrer eine Auswahl trifft.
Die automatisch oder durch den Fahrer ausgewählte Fahrtroute wird einer Steuereinrichtung 4 der Vorrichtung 1 mitgeteilt, welche dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug 5 automatisiert zu steuern. Die Steuereinrichtung 4 erzeugt hierzu Steuersignale, welche an Fahrzeugeinrichtungen 6 übermittelt werden. Insbesondere kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 5 eingestellt werden und das Fahrzeug 5 kann gelenkt werden. Das Fahrzeug 5 wird durch die Steuereinrichtung 4 somit automatisiert entlang der mindestens einen Fahrtroute zu dem Zielort gefahren.
Die Steuereinrichtung 4 kann bei dem automatisierten Steuern des Fahrzeugs 5 entlang der mindestens einen Fahrtroute einen oder mehrere Fahrverhaltensparameter einstellen, wobei der genaue Verlauf der Fahrverhaltensparameter von der Fahrermission, d.h. von den Fahrtenverlaufskriterien abhängen kann. Die Fahrverhaltensparameter können unter anderem einen Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs 5, eine Fahrstreifenwahl, eine Häufigkeit von Fahrstreifenwechseln, eine Häufigkeit von Überholmanövern, eine Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 5 und einen quer- und/oder Längsruck des Fahrzeugs 5 umfassen.
Die Steuereinrichtung 4 kann einen gegebenenfalls vorhandenen Spielraum zur vorgegebenen Ankunftszeit zur Durchführung von Maßnahmen zur Energieeinsparung und/oder zur Durchführung von Maßnahmen zur Komfortverbesserung einsetzen. Die Maßnahmen werden vorzugsweise gegen Ende der Fahrtroute durchgeführt, um die Ziel-Ankunftszeit bei sich gegebenenfalls ändernden Verkehrsbedingungen, etwa aufgrund eines plötzlichen Staus, nicht unnötig zu gefährden. Die Maßnahmen zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung können die Reduzierung der Sollgeschwindigkeit und/oder die Reduzierung einer maximal zulässigen Quer- und/oder Längsbeschleunigung umfassen. Falls der Fahrer beispielweise eine spätere Ankunft erlaubt, als für die ausgewählte Fahrtroute erforderlich, so reduziert die Steuereinrichtung 4 die Sollgeschwindigkeit und wählt einen Fahrstreifen, um hinter einem Lkw zu fahren und dadurch den Luftwiderstand zu reduzieren. Weiter kann die Neigung zu Fahrstreifenwechseln und Überholmanövern reduziert werden sowie die maximal zulässige Quer- und Längsbeschleunigung reduziert werden, wodurch zusätzlich der Komfort erhöht wird.
Möchte der Fahrer umgekehrt möglichst schnell ankommen, gibt also zeitlich enge Randbedingungen zum Erreichen des Zielortes vor, kann die Sollgeschwindigkeit im Rahmen der zulässigen Geschwindigkeit erhöht werden und die Neigung zu Fahrstreifenwechseln und Überholmanövern erhöht werden sowie die maximal zulässige Quer- und Längsbeschleunigung erhöht werden. Dadurch kann der gewünschte Zielort möglichst schnell erreicht werden.
2 zeigt eine Darstellung einer Schnittstelle 2 der in 1 gezeigten Vorrichtung 1. Die Schnittstelle 2 kann eine erste Eingabeeinrichtung 21 zum Eingeben eines Zielortes durch den Fahrer des Fahrzeugs 5 umfassen, sowie eine zweite Eingabeeinrichtung 22 zum Eingeben von Fahrtenverlaufskriterien. Für jedes der Fahrtenverlaufskriterien kann die zweite Eingabeeinrichtung 22 ein jeweiliges Eingabeelement 221 bis 22n umfassen, wobei n die Anzahl der Fahrtenverlaufskriterien bezeichnet. Die Eingabeeinrichtungen 21, 22 können als Touchdisplays, Drehregler oder Knöpfe ausgestaltet sein. Es kann auch nur eine einzige Eingabeeinrichtung vorgesehen sein, welche aufeinanderfolgend oder gleichzeitig die Eingabe des Zielortes und die Eingabe der Fahrtenverlaufskriterien erfasst.
Die Schnittstelle 2 umfasst weiter eine Anzeige 23, welche die von der Recheneinrichtung 3 berechneten Fahrtrouten anzeigt. Jede Fahrtroute kann beispielsweise auf einem einzelnen Anzeigeelement 231 bis 23m angezeigt werden, wobei m die Anzahl der Fahrtrouten bezeichnet. Für jede Fahrtroute können Städte, größere Orte oder Sehenswürdigkeiten entlang der Fahrtroute angegeben werden. Zusätzlich können die von der Recheneinrichtung 3 berechneten Schätzwerte für die Fahrtenverlaufskriterien angezeigt werden. Weiter ist es möglich, sämtliche Fahrtrouten in einer einzigen Anzeige anzuzeigen, etwa durch Darstellung des jeweiligen Verlaufs auf einer Karte, wobei die unterschiedlichen Fahrtrouten entsprechend gekennzeichnet werden, etwa durch verschiedene Farben oder Linien. Beispielweise kann eine der Fahrtrouten hervorgehoben werden. Der Fahrer kann auswählen, etwa über die erste Eingabeeinrichtung 21, ob er diese Fahrtroute auswählen möchte. Alternativ kann er eine der anderen angezeigten Fahrtrouten auswählen. Weiter ist es möglich durch Anpassen der Werte der Fahrtenverlaufskriterien über die zweite Eingabeeinrichtung 22 die angezeigten Fahrtrouten dynamisch zu verändern.
In 3 sind beispielhafte Fahrtrouten zur Erläuterung der Verwendungsweise der Vorrichtung 1 zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs 5 illustriert. Demnach berechnet die Recheneinrichtung 3 drei verschiedene Fahrtrouten R1, R2, R3, welche von der aktuellen Position P1 des Fahrzeugs 5 zu dem eingegebenen Zielort P2 führen. Die Fahrtrouten R1, R2, R3 unterscheiden sich durch jeweilige geschätzte Fahrtdauern sowie durch den Anteil von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der Fahrtroute. So weist die erste Fahrtroute R1 zwei Streckenabschnitte A11 und A12 auf, welche nicht automatisiert befahrbar sind. Die zweite Fahrstrecke R2 ist vollständig automatisiert befahrbar, während die dritte Fahrstrecke R3 einen ersten Streckenabschnitt A31 aufweist, welcher nicht automatisiert befahrbar ist und einen zweiten Streckenabschnitt A32 aufweist, welcher gebührenpflichtig ist. Der Fahrer kann sich nun beispielsweise entscheiden, die zweite Fahrstrecke R2 auszuwählen, obwohl die Fahrzeit eine Stunde länger ist als die Fahrzeit der ersten Fahrstrecke R1, etwa weil er noch einen Film anschauen möchte und daher lieber später ankommt anstatt auf das automatisierte Fahren teilweise zu verzichten.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs 5. Das Verfahren kann mit einer oben erläuterten Vorrichtung 1 durchgeführt werden.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 werden Informationen bezüglich eines Zielortes sowie bezüglich Fahrtenverlaufskriterien anhand einer Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs 5 empfangen. Die Fahrtenverlaufskriterien umfassen eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes und können zusätzlich Kriterien hinsichtlich eines Energieverbrauchs oder einer automatisierten Befahrbarkeit der Fahrtstrecke umfassen. Insbesondere kann der Benutzer eine exakte oder maximale Ankunftszeit oder ein Zeitfenster für die Ankunftszeit eingeben.
In einem Verfahrensschritt S2 wird mindestens eine Fahrtroute zum Zielort unter Berücksichtigung der Fahrtenverlaufskriterien automatisch berechnet, wobei insbesondere Verkehrsinformationen berücksichtigt werden können.
In einem Verfahrensschritt S3 wird überprüft ob mehr als eine Fahrtroute berechnet wurde. In diesem Fall wird in einem Verfahrensschritt S4 die Fahrtroute dem Fahrer angezeigt und der Fahrer kann eine der Fahrtrouten auswählen. Alternativ kann anhand der Fahrtenverlaufskriterien eine der Fahrtrouten automatisch ausgewählt werden. Falls genau eine Fahrtroute berechnet wurde oder falls in dem Verfahrensschritt S4 eine der Fahrtrouten ausgewählt wurde, wird diese in einem Verfahrensschritt S5 zumindest abschnittsweise automatisiert befahren.
Für den Fall, dass keine Fahrtroute berechnet werden kann, welche die Fahrtenverlaufskriterien erfüllt, kann der Fahrer aufgefordert werden, die Fahrtenverlaufskriterien anzupassen.
Bei dem automatisierten Befahren der Fahrtroute können Fahrverhaltensparameter derart eingestellt werden, dass der Energieverbrauch während der Fahrt minimiert wird. Weiter können Maßnahmen zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung durchgeführt werden, wobei diese vorzugsweise gegen Ende der Fahrtroute angewandt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So kann beispielweise zuerst lediglich anhand des von dem Fahrer eingegebenen Zielortes eine Fahrtstrecke berechnet werden, welche die Ankunftszeit minimiert und dem Fahrer als initialer Fahrmissionsvorschlag angezeigt werden. Falls der Fahrer nicht zufrieden ist, kann er Fahrtenverlaufskriterien vorgeben, sodass neue Fahrtrouten berechnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Schnittstelle
3: Recheneinrichtung
4: Steuereinrichtung
5: Fahrzeug
6: Fahrzeugeinrichtungen
7: Navigationssystem
8: Satelliten
21: erste Eingabeeinrichtung
22: zweite Eingabeeinrichtung
23: Anzeige
221 bis 22n: Eingabeelemente
231 bis 23m: Anzeigeelemente
A11, A12, A31: nicht automatisiert befahrbare Streckenabschnitte
A32: gebührenpflichtiger Streckenabschnitt
R1: erste Fahrtroute
R2: zweite Fahrtroute
R3: dritte Fahrtroute

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1147375 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs (5), mit den Schritten: Empfangen (S1) von Informationen bezüglich eines Zielorts (P2) sowie bezüglich Fahrtenverlaufskriterien anhand einer Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs (5), wobei die Fahrtenverlaufskriterien eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes (P2) umfassen; automatisches Berechnen (S2) von mindestens einer Fahrtroute (R1, R2, R3) zum Zielort (P2) unter Berücksichtigung der Fahrtenverlaufskriterien; und zumindest abschnittsweise automatisiertes Fahren (S5) des Fahrzeugs (5) zu dem Zielort (P2) entlang einer der mindestens einen Fahrtroute (R1, R2, R3).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fahrtenverlaufskriterien weiter Vorgaben bezüglich eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs (5) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrtenverlaufskriterien weiter Vorgaben bezüglich eines Anteils von automatisiert befahrbaren Streckenabschnitten an der Fahrtroute (R1, R2, R3) umfassen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes (P2) eine Ankunftszeit oder ein Zeitfenster für die Ankunftszeit umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das automatische Berechnen der mindestens einen Fahrtroute (R1, R2, R3) weiter unter Berücksichtigung von Verkehrsinformationen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei dem zumindest abschnittsweise automatisierten Fahren des Fahrzeugs (5) Fahrverhaltensparameter derart eingestellt werden, dass ein Energieverbrauch minimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Fahrverhaltensparameter mindestens eines umfassen von einem Geschwindigkeitsverlauf des Fahrzeugs (5) entlang der Fahrtstrecke, einer Fahrstreifenwahl, einer Häufigkeit von Fahrstreifenwechseln, einer Häufigkeit von Überholmanövern, einer Quer- und/oder Längsbeschleunigung des Fahrzeugs (5) und einem Quer- und/oder Längsruck des Fahrzeugs (5).
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei unter Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung mindestens eines von einer Reduzierung der Sollgeschwindigkeit und einer Reduzierung einer maximal zulässigen Quer- und/oder Längsbeschleunigung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung gegen Ende der zumindest teilweise automatisiert befahrenen Fahrtroute (R1, R2, R3) durchgeführt wird.
Vorrichtung (1) zum automatisierten Fahren eines Fahrzeugs (5), mit: einer Schnittstelle (2), welche dazu ausgebildet ist, anhand einer Nutzereingabe eines Fahrers des Fahrzeugs (5) Informationen bezüglich eines Zielorts (P2) sowie bezüglich Fahrtenverlaufskriterien zu empfangen, wobei die Fahrtenverlaufskriterien eine zeitliche Randbedingung zum Erreichen des Zielortes (P2) umfassen; einer Recheneinrichtung (3), welche dazu ausgebildet ist, mindestens eine Fahrtroute (R1, R2, R3) zum Zielort (P2) unter Berücksichtigung der Fahrtenverlaufskriterien automatisch zu berechnen; und einer Steuereinrichtung (4), welche dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug (5) zumindest abschnittsweise entlang einer der mindestens einen Fahrtroute (R1, R2, R3) zu dem Zielort (P2) zu fahren.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, wobei die Schnittstelle (2) weiter dazu ausgebildet ist, Verkehrsinformationen zu empfangen, und wobei die Recheneinrichtung (3) weiter dazu ausgebildet ist, das automatische Berechnen der mindestens einen Fahrtroute (R1, R2, R3) unter Berücksichtigung der Verkehrsinformationen durchzuführen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Steuereinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, bei dem zumindest abschnittsweise automatisierten Fahren des Fahrzeugs (5) Fahrverhaltensparameter derart einzustellen, dass ein Energieverbrauch minimiert wird.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Steuereinrichtung (4) dazu ausgebildet ist, unter Berücksichtigung der zeitlichen Randbedingungen mindestens eine Maßnahme zur Energieeinsparung und/oder zur Komfortverbesserung durchzuführen.
Fahrzeug (5) mit einer Vorrichtung (1) zum automatisierten Fahren des Fahrzeugs (5) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14.