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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen eines, vorzugsweise elektrisch oder mit Wasserstoff angetriebenen, Kraftfahrzeugs, besonders bevorzugt Nutzfahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein zum Durchführen des Verfahrens ausgeführtes Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug.
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Fahrzeuge, wie Personenkraftwagen und Nutzfahrzeuge, mit Verbrennungsmotor können aufgrund der guten Verfügbarkeit von Tankstellen auf Langstrecken spontan und ohne relevante Wartezeiten sowie ohne Vorplanung auf einfache Weise getankt werden. Im Vergleich dazu sind alternativ angetriebene Fahrzeuge, insbesondere batterieelektrisch angetriebene Fahrzeuge oder Wasserstofffahrzeuge, erheblich im Nachteil. Die Verfügbarkeit von Ladestellen ist insbesondere auf Autobahnen geringer. Bei batterieelektrischen Fahrzeugen dauert der Aufladevorgang zudem wesentlich länger.
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Die
DE 10 2010 039 075 A1 offenbart eine Ausgabesystem für Informationen über eine elektrische Energiemenge eines Kraftfahrzeugs. Gemäß dem System können Ladestationen vorläufig oder formal reserviert werden.
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Die bisher bekannten Lösungen zur Routenplanung richten sich überwiegend nach den Bedürfnissen des PKW-Fahrers, der bis auf die Planung von Routen und ggf. Ladestopps im Allgemeinen nichts weiter berücksichtigen muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine alternative und/oder verbesserte Technik zum Führen eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die vorzugsweise nutzfahrzeugspezifische Anforderungen integriert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
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Die Erfindung schafft ein Verfahren (z. B. Datenverarbeitungsverfahren) zum Führen eines, vorzugsweise (z. B. teilweise oder vollständig) elektrisch oder (z. B. teilweise oder vollständig) mit Wasserstoff angetriebenen, Kraftfahrzeugs, besonders bevorzugt Nutzfahrzeugs (z. B. Lastkraftwagens oder Omnibusses), insbesondere zur Routenplanung und/oder zum Betreiben des Kraftfahrzeugs. Das Verfahren weist ein Vorgeben eines Startpunktes und eines Zielpunktes einer Route auf. Das Verfahren weist ein Vorgeben einer zeitlichen Pausenregelung für eine Fahrerpause eines Fahrers des Kraftfahrzeugs auf. Das Verfahren weist ein Ermitteln einer aktuellen Reichweite des Kraftfahrzeugs auf. Das Verfahren weist ein Ermitteln von (z. B. stationären) Energieversorgungseinrichtungen, vorzugsweise elektrischen Ladestandorten zum Aufladen des Kraftfahrzeugs oder (z. B. Wasserstoff-)Tankstellen zum Tanken des Kraftfahrzeugs, zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt, auf. Das Verfahren weist ein Ermitteln mindestens eines Routenführungsvorschlags von dem Startpunkt zu dem Zielpunkt basierend auf der zeitlichen Pausenregelung, der aktuellen Reichweite und den Energieversorgungseinrichtungen auf. Das Verfahren weist ein Ausgeben des mindestens einen Routenführungsvorschlags (z. B. mittels einer Benutzerschnittstelle des Kraftfahrzeugs) auf.
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Das Verfahren kann helfen, die Gesamtkosten bzw. dem Gesamtaufwand der Fahrt zu senken, und gleichzeitig für den Fahrer eine Stressentlastung bewirken. Das Verfahren kann zweckmäßig nutzfahrzeug- und fahrerspezifischen Belange zusammenführen und so einen Routenvorschlag im Hinblick auf Tour-, Routen- und Pausenplanung (Lenk- und Ruhezeiten, Arbeitszeit, Parkplatzverfügbarkeit, Lademöglichkeiten) mit dem Ziel minimaler Gesamtkosten planen. Für Nutzfahrzeuge können insbesondere die individuellen Lenk- und Ruhezeiten der Fahrer wichtige Randbedingungen sein, da hier zeiteffizient die Pausen genutzt werden können, vorzugsweise beim zeitaufwendigen Aufladen oder Auftanken des Kraftfahrzeugs. Die Technik kann besonders vorteilhaft bei einem elektrisch oder mittels Wasserstoff angetriebenen Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die Technik bei einem Kraftfahrzeug mit Diesel-, Benzin-, Erdgas- oder einer anderen Brennkraftmaschine einzusetzen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Routenvorschlag derart ermittelt, dass die Fahrerpause und ein Aufladen oder Tanken des Kraftfahrzeugs an einer Energieversorgungseinrichtung aufeinander abgestimmt sind. Vorzugsweise kann die Fahrerpause in einen Zeitraum fallen, in dem ein Aufladen oder Tanken des Kraftfahrzeugs an einer Energieversorgungseinrichtung geplant ist, und/oder ein Aufladen oder Tanken des Kraftfahrzeugs an einer Energieversorgungseinrichtung kann in einen Zeitraum fallen, in dem die Fahrerpause geplant ist. Zumindest ein Teil der Fahrerpause kann so besonders zeiteffizient beim Aufladen oder Tanken des Kraftfahrzeugs verbracht werden.
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In einem Ausführungsbeispiel kann die zeitliche Pausenregelung eine Fahrerpause mit einer vorgegebenen Länge und/oder nach einer vorgegebenen Fahrtdauer aufweisen. Die zeitliche Pausenregelung kann bspw. eine gesetzliche Lenkzeit, Ruhezeit, Pausenzeit und/oder Arbeitszeit für den Fahrer des Kraftfahrzeugs aufweisen. Die zeitliche Pausenregelung kann eine vom Fahrer gewünschte Fahrerpause aufweisen (z. B. eingegeben über eine Benutzerschnittstelle des Kraftfahrzeugs). Die zeitliche Pausenregelung kann besonders vorteilhaft von einem Tachographen des Kraftfahrzeugs (z. B. automatisch) bereitgestellt werden. Die zeitliche Pausenregelung kann regionale Fahrverbote, vorzugsweise aufweisend Sonntagsfahrverbote und/oder Feiertagsfahrverbote, und/oder temporäre Fahrverbote aufweisen. Damit können häufig auftretende Anforderungen bzgl. der Pausenplanung von Berufskraftfahrern direkt bei der Routenplanung, insbesondere automatisch oder nach manueller Eingabe, berücksichtigt werden und zweckmäßig mit der Lade- oder Tankplanung verknüpft werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden beim Ermitteln von Energieversorgungseinrichtungen nur diejenigen Energieversorgungsstandorte ermittelt, deren Ladetechnik mit einer Ladetechnik des Kraftfahrzeugs kompatibel ist. Alternativ oder zusätzlich werden beim Ermitteln von Energieversorgungseinrichtungen nur diejenigen Energieversorgungsstandorte ermittelt, die zur geplanten Ankunft verfügbar und/oder reservierbar sind. Alternativ oder zusätzlich werden beim Ermitteln von Energieversorgungseinrichtungen zusätzlich eine jeweilige Ladeleistung und/oder eine Ladedauer ermittelt. Bspw. kann das Ermitteln des mindestens einen Routenführungsvorschlags zusätzlich auf der Ladeleistung (=Betankungsleistung) und/oder der Ladedauer (=Betankungsdauer) basieren. So kann die Routenplanung in Bezug auf die Energieversorgungseinrichtungen weiter optimiert und konkretisiert werden. Die entsprechenden Daten können bspw. über eine Kommunikationsschnittstelle des Kraftfahrzeugs empfangen und/oder von einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner ein Vorgeben eines Mindestladezustands oder einer Mindesttankfüllung des Kraftfahrzeugs, der oder die während der Routenführung nicht zu unterschreiten ist, auf (Vorgeben z. B. mittels einer Benutzerschnittstelle des Kraftfahrzeugs). Beispielsweise kann das Ermitteln des mindestens einen Routenführungsvorschlags und/oder der aktuellen Reichweite zusätzlich auf dem Mindestladezustand oder der Mindesttankfüllung basieren. Somit kann beispielsweise ein gewünschter Sicherheitspuffer berücksichtigt werden, um ein ungewünschtes Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs zu verhindern oder eine Restreichweite zur Weiterfahrt bei einem Zielort ohne Lade- bzw. Tankmöglichkeit zu garantieren.
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In einer weiteren Ausführungsform weist das Ermitteln einer aktuellen Reichweite mindestens eines auf von: Ermitteln einer aktuellen Fahrzeugmasse und/oder einer aktuellen Zuladungsmasse des Kraftfahrzeugs; Ermitteln eines Verschleißzustands einer Traktionsbatterie oder einer Brennstoffzelleneinrichtung des Kraftfahrzeugs; Ermitteln von Topografieinformationen (z. B. Kurven, Steigungen, Gefälle usw.), (z. B. aktuellen oder prognostizierten) Verkehrsflussinformationen (z. B. Verkehrsdichte, Stau, Stauprognosen, Baustellen, Durchschnittsgeschwindigkeit usw.) und/oder (z. B. aktuellen oder prognostizierten) Wetterinformationen (z. B. Temperatur, Niederschlag, Sichtverhältnisse usw.), vorzugsweise bezüglich möglicher Routen oder Routenabschnitte zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt; Ermitteln eines Energieverbrauchs mindestens eines anderen, vorzugsweise vergleichbaren (z. B. gleicher oder vergleichbarer Typ, gleiche oder vergleichbare Masse, gleiche oder vergleichbare Motorisierung), Kraftfahrzeugs auf möglichen Routen oder Routenabschnitten zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt; Ermitteln eines aktuellen elektrischen Ladezustands oder einer aktuellen Tankfüllung des Kraftfahrzeugs. Je nach Anzahl und Art der berücksichtigten Parameter kann die aktuelle Reichweite somit besonders genau berechnet (geschätzt) werden. Relevante Parameter, die eine signifikante Verbrauchsänderung bewirken können, können bspw. eine geplante Zuladung oder Entladung am Startpunkt oder bei einem Zwischenziel, (starker) Gegenwind, zähfließender Verkehr, viele Steigungen und/oder Gefälle, Außentemperatur usw. sein.
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Gemäß einem unabhängigen oder kombinierbaren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist das Verfahren ferner ein Vorgeben eines Zwischenziels mit einer geplanten Veränderung einer Zuladungsmasse des Kraftfahrzeugs (z. B. Personen- und/oder Transportgüterzuladungsmasse) auf. Vorzugsweise kann das Ermitteln des mindestens einen Routenführungsvorschlags und/oder der aktuellen Reichweite zusätzlich auf dem Zwischenziel und/oder der geplanten Veränderung der Zuladungsmasse basieren. Dieser Aspekt kann bspw. auch ohne Vorgeben einer Pausenregelung und Ermittlung des mindestens einen Routenvorschlags basierend auf der Pausenregelung erfolgen.
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In einer Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner ein Ermitteln von Parkplätzen, Raststätten und/oder Hotels zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt auf. Vorzugsweise kann das Ermitteln des mindestens eines Routenführungsvorschlags zusätzlich auf den ermittelten Parkplätzen, Raststätten und/oder Hotels basieren.
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In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner ein Reservieren oder Buchen mindestens einer Energieversorgungseinrichtung, eines Parkplatzes und/oder eines Hotels eines vom Fahrer ausgewählten Routenführungsvorschlags auf, z. B. mittels einer Kommunikationsschnittstelle des Kraftfahrzeugs.
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In einer weiteren Ausführungsvariante weist das Verfahren ferner ein Ermitteln von autonom und/oder automatisiert befahrbaren Routenabschnitten, die bevorzugt abschnittsweise zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt liegen, auf. Vorzugsweise kann das Ermitteln des mindestens eines Routenführungsvorschlags zusätzlich auf den autonom und/oder automatisiert befahrbaren Routenabschnitten basieren. Damit kann die Routenführung auch im Hinblick auf eine automatisierte oder autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs hin optimiert werden.
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In einem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ein Anpassen eines vom Fahrer ausgewählten Routenvorschlags während eines Führens des Kraftfahrzeugs entlang des ausgewählten Routenvorschlags basierend auf der zeitlichen Pausenregelung, einer aktuellen Reichweite, Energieversorgungseinrichtungen zwischen einem aktuellen Standort und dem Zielpunkt und/oder Echtzeitdaten, vorzugsweise bezüglich einer jeweils aktuellen Reichweite des Kraftfahrzeugs, Verkehrsflussinformationen, Wetterinformationen und/oder Verbrauchsinformationen auf. Damit kann die geplante Route während der Fahrt aktualisiert, plausibilisiert und/oder weiter optimiert werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Anpassen eines Betriebs des Kraftfahrzeugs zur Verbrauchsreduzierung auf. Der Betrieb kann vorzugsweise angepasst werden, wenn ermittelt wird, dass eine aktuelle Reichweite des Kraftfahrzeugs nicht zum Erreichen einer nächsten oder nächsten geplanten Energieversorgungseinrichtung genügt oder die nächste geplante Energieversorgungseinrichtung bei Ankunft belegt ist.
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In einer Weiterbildung weist das Anpassen des Betriebs mindestens eines auf von: Verringern einer Geschwindigkeit in einem automatisierten oder autonomen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs; Verringern einer Leistungsaufnahme mindestens eines Nebenverbrauchers des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise einer Heizung, einer Kühlung, einer Klimaanlage und/oder einer Benutzerschnittstelle des Kraftfahrzeugs; und Begrenzen einer maximalen Antriebsleistungsausgabe des Kraftfahrzeugs.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner ein Überwachen eines Fahrerzustands, vorzugsweise eines Ermüdungszustands, des Fahrers des Kraftfahrzeugs während eines Führens des Kraftfahrzeugs entlang eines ausgewählten Routenvorschlags auf (z. B. durch Überwachen einer Lenkaktivität, eines Augenaufschlags und/oder eines Spurhaltevermögens). Beispielsweise kann das Verfahren zusätzlich ein Anpassen des ausgewählten Routenvorschlags basierend auf dem überwachten Fahrerzustand, vorzugsweise derart, dass ein Aufladen oder Tanken des Kraftfahrzeugs an einer Energieversorgungseinrichtungen und/oder die Fahrerpause vorgezogen oder hinausgezögert wird, aufweisen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus), aufweisend eine Steuereinheit, die vorzugsweise fest im Kraftfahrzeug installiert oder in einem mobilen Endgerät umfasst ist. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, ein Verfahren wie hierin offenbart auszuführen.
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Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinheit“ auf eine Elektronik (z. B. mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern“ verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln“ bzw. „Steuern mit Rückkopplung“ umfasst sein.
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Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
- 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Planen einer Route gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Die 1 zeigt rein schematisch ein beispielhaftes Kraftfahrzeug 10, mit dem die hierin offenbarten Techniken zum Führen oder Betreiben eines Kraftfahrzeugs verwendbar sind. Das Kraftfahrzeug 10 kann insbesondere ein Nutzfahrzeug, vorzugsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus, sein.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist als Antriebseinheit zweckmäßig einen oder mehrere Elektromotoren auf. Die Elektromotoren können mit elektrischer Energie von einer aufladbaren Traktionsbatterie oder einer Brennstoffzelleneinrichtung versorgt werden. Die Traktionsbatterie kann bspw. an elektrischen Ladesäulen aufgeladen werden. Die Brennstoffzelleneinrichtung kann zum Erzeugen von elektrischer Energie mit Wasserstoff aus einem Wasserstofftank des Kraftfahrzeugs 10 versorgt werden. Der Wasserstofftank kann beispielsweise an Wasserstofftankstellen betankt werden. Es ist auch möglich, dass das Kraftfahrzeug 10 als Antriebseinheit beispielsweise einen mit Wasserstoff antreibbaren Verbrennungsmotor aufweist. Es ist zusätzlich möglich, dass das Kraftfahrzeug 10 mindestens eine weitere Antriebseinheit aufweist und/oder das Kraftfahrzeug 10 ein Hybrid-Kraftfahrzeug ist.
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Das Kraftfahrzeug 10 weist ein Navigationssystem 12 auf. Das Kraftfahrzeug 10 kann ferner ein autonomes Fahrsystem 14, eine Standortbestimmungsvorrichtung 16, eine Umfelderfassungssensorik 18, eine Kommunikationsschnittstelle 20, eine Benutzerschnittstelle 22 und/oder einen Tachographen 24 aufweisen. Die Komponenten 12 bis 24 können jeweils miteinander in Kommunikationsverbindung stehen. Das Navigationssystem 12 und/oder das autonome Fahrsystem 14 können beispielsweise Teil einer Steuereinheit des Kraftfahrzeugs 10 sein oder mit einer solchen in Kombinationsverbindung stehen.
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Das Navigationssystem 12 dient zum Ermitteln von Routenvorschlägen für das Kraftfahrzeug 10. Basierend auf einem vorgebbaren Startpunkt und einem vorgebbaren Zielpunkt kann das Navigationssystem 12 einen oder mehrere Routenvorschläge zum Fahren des Kraftfahrzeugs 10 von dem Startpunkt zu dem Zielpunkt unterbreiten. Das Navigationssystem 12 kann für die Routenplanung und ggf. Routenaktualisierung während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 Daten von den Komponenten 14-24 empfangen. Das Navigationssystem 12 ist so angepasst, dass unterschiedlichste, insbesondere für Nutzfahrzeuge relevante Parameter für die Ermittlung von Routenvorschlägen berücksichtigt werden können, wie hierin bspw. unter Bezugnahme auf die 2 näher beschrieben ist.
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Das autonome bzw. automatisierte Fahrsystem 14 dient zum automatisierten oder autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs 10. Das autonome Fahrsystem 14 kann das Kraftfahrzeug 10 in unterschiedlichen Automatisierungsgraden teil- oder vollautonom (automatisiert) betreiben, je nach Ausführung. Das autonome Fahrsystem 14 kann für das Führen des Kraftfahrzeugs 10 bspw. Daten von den Komponenten 12 und 16-24 empfangen. Neben einem vollmanuellen Betreiben des Kraftfahrzeugs 10 kann das Kraftfahrzeug 10 bspw. in mehreren, z. B. fünf, unterschiedlichen Automatisierungsgraden automatisiert betrieben werden, nämlich assistiertes Fahren (Stufe 1), teilautomatisiertes Fahren (Stufe 2), hochautomatisiertes Fahren (Stufe 3), vollautomatisiertes Fahren (Stufe 4) und /oder autonomes Fahren (Stufe 5).
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Die Standortbestimmungsvorrichtung 16 ist dazu ausgebildet, einen aktuellen Standort des Kraftfahrzeugs 10 zu ermitteln. Bspw. kann die Standortbestimmungsvorrichtung 16 eine satellitengestützte und/oder globale Standortbestimmungsvorrichtung sein, z. B. eine GPS-Standortbestimmungsvorrichtung, eine Galileo-Standortbestimmungsvorrichtung, eine GLON-ASS-Standortbestimmungsvorrichtung und/oder eine Beidou-Standortbestimmungsvorrichtung.
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Die Umfelderfassungssensorik 18 ist dazu ausgebildet, ein Umfeld des Kraftfahrzeugs 10 sensorgestützt zu erfassen, z. B. ein Umfeld vor, neben und/oder hinter dem Kraftfahrzeug 10. Die Umfelderfassungssensorik 18 kann bspw. eine Kameravorrichtung, eine Radarvorrichtung, eine Lidarvorrichtung, eine Laserscanvorrichtung und/oder Nahbereichssensoren, z. B. Ultraschallsensoren, aufweisen.
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Die Kommunikationsschnittstelle 20 ist dazu ausgebildet, Daten zu senden und/oder zu empfangen, vorzugsweise drahtlos. Bspw. kann die Kommunikationsschnittstelle 20 eine Kommunikation mit anderen Kraftfahrzeugen, mit Infrastruktureinrichtungen, mit dem Internet und/oder mit einer zentralen Leitstelle ermöglichen.
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Die Benutzerschnittstelle 22 ist dazu ausgebildet, Informationen an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 auszugeben und Eingaben von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 zu empfangen. Bspw. kann die Benutzerschnittstelle 22 Informationen akustisch, visuell und/oder haptisch ausgeben. Vorzugsweise weist die Benutzerschnittstelle 22 eine bspw. berührungsempfindliche Anzeigevorrichtung, einen Lautsprecher und/oder eines oder mehrere Eingabegeräte, wie z. B. Knöpfe oder Schalter, auf. Die Benutzerschnittstelle 22 kann fest in dem Kraftfahrzeug 10 integriert sein und/oder als ein mobiles, zweckmäßig auch außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 nutzbares Endgerät, z. B. ein Smartphone, ein Tablet-Computer oder ein Notebook, ausgeführt sein.
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Der Tachograph bzw. Fahrtenschreiber 24 ist dazu ausgebildet die Lenkzeiten, Ruhezeiten und Pausenzeiten fahrerspezifisch (z. B. Identifikation über eine Fahrerkarte und/oder Auslesen der Fahrerkarte) mittelbar oder unmittelbar aufzuzeichnen. Die aufgezeichneten Daten können von dem Tachograph 24 abgerufen werden, insbesondere von dem Navigationssystem 12.
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Die 2 zeigt rein beispielhaft ein Verfahren zur Routenplanung. Es ist möglich, dass das Verfahren zumindest teilweise in einer anderen Reihenfolge ausgeführt wird, zusätzliche Schritte ergänzt und/oder alternative Schritte ausgeführt werden, sofern keine Widersprüche entstehen. Zum Ausführen des Verfahrens können die Komponenten 12 - 24 einzeln oder in jeglicher Kombination verwendet werden.
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In einem Verfahrensschritt S10 können zunächst Randbedingungen für die Routenplanung vorgegeben werden. Die Vorgabe kann bspw. per Nutzereingabe mittels der Benutzerschnittstelle 22 erfolgen oder automatisch z. B. mittels der Kommunikationsschnittstelle 20 empfangen werden. Bspw. kann ein Startpunkt und ein Zielpunkt vorgegeben werden. Der Startpunkt kann bspw. der aktuelle Standort bzw. Aufenthaltsort des Kraftfahrzeugs 10 sein, der zweckmäßig mit der Standortbestimmungsvorrichtung 16 bestimmbar ist. Zusätzlich können bspw. ein Startzeitpunkt, ein Ankunftszeitpunkt und/oder mindestens ein Zwischenstopp bzw. Zwischenziel vorgegeben werden. Es ist möglich, das Optimierungsziele für die Routenplanung vorgegeben werden, z. B. minimale Reisezeit, Mindestladezustand am Zielort usw. Zweckmäßig können im Verfahrensschritt S10 auch insbesondere für Nutzfahrzeuge relevante Vorgaben für die Routenplanung vorgenommen werden, wie nachfolgend erläutert ist. Die einzelnen Aspekte können jeweils einzeln oder in jeglicher Kombination miteinander als Vorgabe(n) für die Routenplanung verwendet werden.
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Vorteilhaft kann eine zeitliche Pausenregelung für eine Fahrerpause eines Fahrers des Kraftfahrzeugs 10 vorgegeben werden. Die Pausenregelung weist eine Vorgabe für eine Länge einer Fahrerpause und/oder für eine Durchführung einer Fahrerpause nach einer bestimmten Fahrdauer auf. Die Vorgabe kann zweckmäßig gesetzlichen Vorschriften entsprechen, z. B. gesetzlich vorgeschriebene oder zulässige Lenkzeiten, Ruhezeiten, Pausenzeiten, Arbeitszeit ten für den Fahrer des Kraftfahrzeugs aufweisen. In diesem Zusammenhang können aktuelle Daten bezüglich der zeitlichen Pausenregelung bevorzugt von dem Tachographen 24 des Kraftfahrzeugs 10 bereitgestellt werden. Die zeitliche Pausenregelung kann auch regionale Fahrverbote, vorzugsweise aufweisend Sonntagsfahrverbote und/oder Feiertagsfahrverbote, und/oder temporäre Fahrverbote, insbesondere für Nutzfahrzeuge wie Lastkraftwagen, aufweisen. Es ist möglich, dass die zeitliche Pausenregelung eine vom Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 gewünschte Fahrerpause aufweist, die beispielsweise manuell eingebbar ist. So kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 beispielsweise vorgeben, dass er nach einer bestimmten Fahrdauer gerne eine Erholungspause mit einer vorgebbaren oder variablen Pausenlänge durchführen möchte. Die Pausenregelung kann beispielsweise manuell mittels der Benutzerschnittstelle 22 und/oder automatisch mittels der Kommunikationsschnittstelle 20 empfangen werden.
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Zweckmäßig kann im Verfahrensschritt S10 auch eines oder mehrere Zwischenziele für die Route angegeben werden. Vorzugsweise kann zusätzlich bezüglich des mindestens einen Zwischenziels angegeben werden, wie sich eine Zuladungsmasse an dem jeweiligen Zwischenziel verändert. Die Zuladungsmasse kann sich hierbei auf eine Personenzuladungsmasse beziehen, insbesondere wenn es sich bei dem Kraftfahrzeug 10 um einen Omnibus, wie zum Beispiel einen Reisebus, handelt. Die Zuladungsmasse kann sich alternativ oder zusätzlich auf eine (Transport-) Güterzuladungsmasse beziehen, insbesondere wenn es sich beim Kraftfahrzeug 10 um einen Transport-Lastkraftwagen handelt. Es ist möglich, dass die Zuladungsmasse und/oder das mindestens eine Zwischenziel manuell mittels der Benutzerschnittstelle 22 und/oder automatisch mittels der Kommunikationsschnittstelle 20 empfangen wird. Die Zuladungsmasse kann beispielsweise direkt in Kilogramm und/oder indirekt, zum Beispiel in Form von einer Personenanzahl, einer Stückgutanzahl usw. vorgebbar sein.
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Zusätzlich kann die Möglichkeit bestehen, im Verfahrensschritt S10 beispielsweise einen nicht zu unterschreitenden Mindestladezustand der Traktionsbatterie oder eine nicht zu unterschreitende Mindesttankfüllung des Wasserstofftanks vorzugeben. Dieser Mindestladezustand bzw. die Mindesttankfüllung ist mit einer vorgebbaren oder vorbestimmten Sicherheit während der Fahrt entlang der zu planenden Route nicht zu unterschreiten.
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Im Verfahrensschritt S12 kann eine (vorläufige) Routenplanung erfolgen, bei der eine oder mehrere Anwärter für Routenvorschläge, die den Startpunkt mit dem Zielpunkt verbinden, ermittelt werden. Es ist möglich, gewünschte Zwischenziele für die Anwärter für Routenvorschläge zu berücksichtigen. Die Routenplanung kann hierbei auch bspw. auf Daten D10 zurückgreifen. Die Daten D10 können bspw. von dem Navigationssystem 12 selbst bereitgestellt oder mittels der Kommunikationsschnittstelle 20 empfangen werden. Die Daten D10 können Topografie- (z. B. Kurven, Steigungen, Gefälle usw.) und Klimadaten aufweisen, wie bspw. Kartendaten, Navigationsdaten, Staudaten (aktuell und/oder prognostiziert), Wetterdaten (z. B. Temperaturvorhersage und Niederschlagsvorhersage, Gegen- oder Rückwindvorhersagen) usw.
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Im Verfahrensschritt S14 können Fahrzeugdaten bzw. -parameter (Daten D12) abgerufen und ausgewertet werden. Bspw. können die Daten durch Sensoren des Kraftfahrzeugs 10 erfasst, basierend auf Sensormessungen berechnet und/oder modellbasiert über entsprechende Simulationsmodelle z. B. in den beteiligten Steuergeräten ermittelt werden. Die Daten D12 können bspw. eine Motorleistung, Wirkungsgrade, eine Kapazität, Alterungszustände (z. B. der Traktionsbatterie oder der Brennstoffzelleneinrichtung), einen Ladestand bzw. eine Tankfüllung, eine Schnellladeoption, eine Reichweite eines optional vorhandenen Reichweiten-Ver-, größerers (Range-Extender), eine Gesamtmasse oder eine Zuladungsmasse, eine Temperatur der Traktionsbatterie, Verlustkennfelder usw. des Kraftfahrzeugs 10 betreffen. Somit kann im Verfahrensschritt S14 bspw. eine aktuelle Reichweite des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt werden.
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Die Ermittlung der aktuellen Reichweite kann zusätzliche Parameter berücksichtigen, wie beispielsweise die Daten D10 zur Topografie, zum Verkehrsfluss und/oder zum Wetter bezüglich der Anwärter für mögliche Routen. Beispielsweise haben Gefälle, Steigungen, Stau(s) und/oder die Notwendigkeit die Klimaanlage oder bestimmte Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs 10 zu benutzen, einen Einfluss auf den Verbrauch des Kraftfahrzeugs 10.
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Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise eine geplante Veränderungen der Zuladungsmasse (zum Beispiel vorgegeben im Verfahrensschritt S10) des Kraftfahrzeugs 10 mit einbezogen werden. Beispielsweise kann sich die Zuladungsmasse an einem Zwischenziel geplant durch ein Be- oder Entladen des Kraftfahrzeugs 10 wesentlich verändern, was ab diesem Zwischenziel eine wesentliche Veränderung des Verbrauchs und somit der Reichweite zur Folge hat.
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Es ist auch möglich, dass beispielsweise mittels der Kommunikationsschnittstelle 20 Energieverbrauchsdaten von vergleichbaren Kraftfahrzeugen (zum Beispiel vergleichbarer Typ, vergleichbare Gesamtmasse und/oder vergleichbare Motorisierung), die die Anwärter für mögliche Routen zumindest teilweise bereits befahren oder befahren haben, empfangen und beim Ermitteln der aktuellen Reichweite berücksichtigt werden.
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Im Verfahrensschritt S16 kann eine Optimierung und/oder Anpassung der Anwärter für mögliche Routen in Bezug auf Lade- und/oder Tankmöglichkeiten für das Kraftfahrzeug 10 unter Berücksichtigung der aktuellen Reichweite (und zukünftiger Reichweiten) vorgenommen werden. Hierfür können beispielsweise zunächst zweckmäßig stationäre Energieversorgungseinrichtungen, die zwischen dem Startpunkt und dem Zielpunkt liegen, ermittelt werden. Energieversorgungsstandorte können je nach Ausführung des Kraftfahrzeugs beispielsweise elektrische Ladesäulen oder Wasserstofftankstellen sein. Die ermittelten Energieversorgungseinrichtungen werden in die Routenplanung einbezogen, sodass das Kraftfahrzeug 10 beim Fahren zum Zielpunkt an den Energieversorgungseinrichtungen aufgeladen bzw. aufgetankt werden kann, wenn dies notwendig ist.
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Im Verfahrensschritt S18 kann eine Prüfung bezüglich einer Verfügbarkeit von in den Anwärter für Routen geplanten Parkplätzen, Raststätten, Hotels und/oder Energieversorgungseinrichtungen vorgenommen werden. Dazu können entsprechende Daten D14 von der Kommunikationsschnittstelle 20 gesendet und empfangen werden. Die Daten D14 können insbesondere aktuelle und/oder geplante Infrastrukturinformationen aufweisen. Hierzu zählen beispielsweise eine Schnellladefähigkeit bezüglich der Energieversorgungseinrichtungen, eine Parkplatzverfügbarkeit, eine Nutzfahrzeug-Lademöglichkeit, eine Auslastung, eine Energieversorgungseinrichtung-Verfügbarkeit, eine Ladeleistung, eine Ladedauer, eine Ladetechnik, eine Reservierbarkeit usw. Die Routenplanung kann hierdurch verbessert werden, da bspw. nur diejenigen Energieversorgungseinrichtungen ermittelt werden, deren Ladetechnik mit der Ladetechnik des Kraftfahrzeugs 10 kompatibel ist und/oder die zur geplanten Ankunft (voraussichtlich) verfügbar und/oder reservierbar sind.
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Wenn gewünscht, können im Verfahrensschritt S18 die ermittelten verfügbaren Energieversorgungseinrichtungen mit der vorgegebenen Pausenregelung abgestimmt werden. So können bspw. diejenigen, insbesondere verfügbaren, Energieversorgungseinrichtungen für die Routen ausgewählt werden, bei deren geplantem/vorausberechnetem Erreichen ohnehin eine Fahrerpause gemäß der Pausenregelung notwendig ist oder in Kürze sein würde. So kann die erforderliche Fahrerpause oder Lenkzeitunterbrechung zweckmäßig zumindest teilweise beim Laden oder Tanken des Kraftfahrzeugs 10 verbracht werden. Für die Routenplanung können zusätzlich, soweit erforderlich, Parkplätze, Raststätten und/oder Hotels berücksichtigt werden, an denen ebenfalls die Fahrerpause(n) gemäß der Pausenregelung verbracht werden können.
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Die Routenplanung kann so im Verfahrensschritt S18 derart konkretisiert werden, dass beispielsweise durch Auswählen, Anpassen oder Optimieren der Anwärter für Routen geeignete Routenvorschläge ermittelt werden. Ein Optimierungsverfahren kann eine Anzahl, eine Dauer und/oder einen Ort für erforderlicher Lade- oder Tankstopps unter Berücksichtigung der genannten Kriterien optimieren. Die Routenvorschläge können dabei, wie obenstehend beschrieben ist, insbesondere unter Berücksichtigung der ermittelten Energieversorgungseinrichtungen, der Reichweite des Kraftfahrzeugs, der Pausenregelung und/oder der bezüglich möglicher Zwischenziele angegebenen Änderung der Zuladungsmasse ermittelt werden. Mindestens ein Routenvorschlag kann so vorzugsweise visuell über die Benutzerschnittstelle 22 ausgegeben werden. Die Routenvorschläge können eine oder mehrere Stopps an Energieversorgungseinrichtungen aufweisen, die vorzugsweise mit einer oder mehreren Fahrerpausen gemäß der Pausenregelung abgestimmt sind.
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Der Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 bzw. der Bediener der Benutzerschnittstelle 22 kann einen der ausgegebenen Routenvorschläge über die Benutzerschnittstelle 22 direkt bestätigen (Verfahrensschritt S20). Das Verfahren kann dann mit einem Verfahrensschritt S24 fortfahren. Es ist auch möglich, dass manuelle Anpassungen an einem gewünschten Routenvorschlag mittels der Benutzerschnittstelle 22 vorgenommen werden (Verfahrensschritt S22). Das Verfahren kann dann, wenn gewünscht, beispielsweise wieder mit dem Verfahrensschritt S16 fortfahren, oder, sofern gemäß den Anpassungen erforderlich, mit einem noch früheren Verfahrensschritt, zum Beispiel Verfahrensschritt S10, S12, S14 fortfahren.
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Sofern möglich und/oder gewünscht, können im Verfahrensschritt S24 beispielsweise für die im ausgewählten Routenvorschlag enthaltenen Energieversorgungseinrichtungen, Parkplätze oder Hotels Reservierungen und/oder Buchungen angefragt werden. Hierbei kann die Kommunikationsschnittstelle 20 beispielsweise mit einem serverbasierten Buchungssystem Daten D16 austauschen. Das Buchungssystem kann beispielsweise als ein Webdienst ausgeführt sein und/oder ein Abrechnungssystem aufweisen.
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Im Verfahrensschritt S26 werden die Reservierungen und/oder Buchungen verbindlich oder unverbindlich bestätigt. Damit kann der Routenvorschlag wie gewünscht umgesetzt werden. Das Kraftfahrzeug 10 kann nun im Verfahrensschritt S30 Abfahren und während der Fahrt von dem Navigationssystem 12 entlang des ausgewählten Routenvorschlags geführt werden. Während der Fahrt kann der ausgewählte Routenvorschlag fortwährend aktualisiert und plausibilisiert werden, insbesondere wenn bspw. unvorhergesehene oder ungeplante Änderungen in den Daten D10-D16 auftreten. Hierbei können insbesondere Echtzeit- bzw. aktuelle Daten berücksichtigt werden, insbesondere bezüglich einer jeweils aktuellen Reichweite des Kraftfahrzeugs 10, Verkehrsflussinformationen, Wetterinformationen, Verbrauchsinformationen usw.
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Es ist allerdings auch möglich, dass im Verfahrensschritt S28 zumindest eine der Reservierungen und/oder Buchungen nicht bestätigt oder abgelehnt wird. Das Verfahren kann dann beispielsweise wieder mit dem Verfahrensschritt S16 fortgesetzt werden.
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Es ist möglich, dass, wenn das Kraftfahrzeug 10 das automatisierte oder autonome Fahrsystem 14 aufweist, zusätzlich autonome befahrbare Routenabschnitte für die Routenvorschläge ermittelt werden. Diese Routenabschnitte können beispielsweise über die Benutzerschnittstelle 22 angezeigt werden, zum Beispiel wenn die Routenvorschläge ausgegeben werden und/oder während das Kraftfahrzeug 10 entlang der ausgewählten Route geführt wird. Der Fahrer kann so erkennen, welchen Anteil der Strecke das Kraftfahrzeug 10 voraussichtlich automatisiert oder autonom fahren kann. Der Fahrer kann so erkennen, wie viel Zeit er entsprechend für berufliche oder private Nebentätigkeiten einplanen kann und in welchem Zeitraum während der Fahrt (zum Beispiel Anfang, Mitte oder Ende der Fahrt) die Nebentätigkeiten ausgeführt werden können.
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Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 entlang des ausgewählten Routenvorschlags kann, sofern gewünscht und/oder verfügbar, der Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 optimiert oder angepasst werden.
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Beispielsweise kann während der Fahrt ermittelt werden, dass eine aktuelle Reichweite des Kraftfahrzeugs 10 nicht zum Erreichen einer nächsten oder nächsten geplanten Energieversorgungseinrichtung genügt. Es kann auch ermittelt werden, dass die nächste geplante Energieversorgungseinrichtung bei Ankunft belegt ist. In solchen Fällen kann eine selbsttätige oder manuell bestätigbare Anpassung eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 mit dem Ziel der aktuellen Verbrauchsreduzierung vorgenommen werden. Dies kann sowohl im manuellen, automatisierten oder autonomen Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 geschehen. Zum Beispiel kann eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 in einem automatisierten oder autonomen Betriebsmodus des Kraftfahrzeugs 10 verringert werden. Verbrauchsreduzierend kann sich auch das Verringern einer Leistungsaufnahme von Nebenverbrauchern des Kraftfahrzeugs 10, die zum sicheren Betreiben des Kraftfahrzeugs 10 nicht erforderlich sind, auswirken. Solche Nebenverbraucher können bspw. eine Heizung, eine Kühlung, eine Klimaanlage und/oder eine Anzeige der Benutzerschnittstelle 22 des Kraftfahrzeugs 10 usw. sein. Es ist möglich, die Nebenverbraucher bspw. herunter zu regeln oder ganz abzuschalten. Alternativ oder zusätzlich kann bspw. eine maximale Antriebsleistungsausgabe der Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs 10 verringert werden.
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Als weiteres Beispiel kann während der Fahrt auch der Fahrerzustand, vorzugsweise ein Ermüdungszustand, des Fahrers des Kraftfahrzeugs 10 ermittelt werden. Der Routenvorschlag kann entsprechend angepasst werden, z. B. selbsttätig oder nach manueller Bestätigung. Zum Beispiel kann eine Fahrerpause, ein Aufladen oder ein Tanken des Kraftfahrzeugs 10 vorgezogen werden, wenn eine Ermüdung des Fahrers ermittelt wird, oder hinausgezögert werden, wenn die aktuelle Reichweite des Kraftfahrzeugs 10 usw. dies zulassen und keine Ermüdung des Fahrers ermittelt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich der einzelnen Verfahrensschritte des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Navigationssystem
- 14
- Fahrsystem
- 16
- Standortbestimmungsvorrichtung
- 18
- Umfelderfassungssensorik
- 20
- Kommunikationsschnittstelle
- 22
- Benutzerschnittstelle
- 24
- Tachograph
- S10-S30
- Verfahrensschritte
- D10-D16
- Informationen/Daten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010039075 A1 [0003]