DE-102024210727-A1 - Verfahren und System zum Bestimmen einer Geschwindigkeit für einen Betrieb eines Fahrzeugs

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit für einen Betrieb eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug auf einer vorgegebenen Route betrieben werden soll, umfassend ein wiederholtes Durchführen der Schritte: Auswählen (202) eines Streckenabschnitts, welchen das Fahrzeug (100) auf der Route ausgehend von dem aktuellen Aufenthaltsort als nächstes zurücklegen soll; Bestimmen (204) von Daten zumindest des ausgewählten Streckenabschnitts mittels wenigstens eines Fahrzeugsystems (140); Bestimmen (210), abhängig von den bestimmten Daten, wenigstens einer Randbedingung für den Betrieb des Fahrzeugs (100) in dem vorgegebenen Streckenabschnitt; Bestimmen (212), abhängig von den bestimmten Daten, wenigstens eines Schwellwertverlaufs für eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) für den Betrieb des Fahrzeugs in dem vorgegebenen Streckenabschnitt; Durchführen (216) eines Optimierungsalgorithmus, so dass eine Kostenfunktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) in dem vorgegebenen Streckenabschnitt eine vorgegebene Optimierungsbedingung erfüllt unter Berücksichtigen der wenigstens einen Randbedingung und des wenigstens einen Schwellwertverlaufs; und Bestimmen (218) als Ergebnis des Optimierungsalgorithmus eines optimierten Verlaufs der Geschwindigkeit (333, 383) für den Betrieb des Fahrzeugs (100) in dem vorgegebenen Streckenabschnitt.

Inventors

• Alexandre Wagner
• Andrea Flexeder
• Dominik Kronenbitter
• Christian Fleck

Assignees

• Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (14)

1. Computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit für einen Betrieb eines Fahrzeugs (100), wobei das Fahrzeug (100) auf einer vorgegebenen Route betrieben werden soll, umfassend ein wiederholtes Durchführen der Schritte: Auswählen (202) eines Streckenabschnitts, welchen das Fahrzeug (100) auf der Route ausgehend von dem aktuellen Aufenthaltsort als nächstes zurücklegen soll; Bestimmen (204) von Daten zumindest des ausgewählten Streckenabschnitts mittels wenigstens eines Fahrzeugsystems (140); Bestimmen (210), abhängig von den bestimmten Daten, wenigstens einer Randbedingung für den Betrieb des Fahrzeugs (100) in dem vorgegebenen Streckenabschnitt; Bestimmen (212), abhängig von den bestimmten Daten, wenigstens eines Schwellwertverlaufs für eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) für den Betrieb des Fahrzeugs in dem vorgegebenen Streckenabschnitt; Durchführen (216) eines Optimierungsalgorithmus, so dass eine Kostenfunktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) in dem vorgegebenen Streckenabschnitt eine vorgegebene Optimierungsbedingung erfüllt unter Berücksichtigen der wenigstens einen Randbedingung und des wenigstens einen Schwellwertverlaufs; Bestimmen (218) als Ergebnis des Optimierungsalgorithmus eines optimierten Verlaufs der Geschwindigkeit (333, 383) für den Betrieb des Fahrzeugs (100) in dem vorgegebenen Streckenabschnitt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend: Betreiben (220) des Fahrzeugs (100) abhängig von dem bestimmten optimierten Verlauf der Geschwindigkeit.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , wobei das Durchführen (216) des Optimierungsalgorithmus ein Durchführen eines Moving-Horizon-Schätzverfahrens umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Durchführen (216) des Optimierungsalgorithmus ein Durchführen eines Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno-Verfahrens umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kostenfunktion umfasst: einen Term bezüglich eines Energieverbrauchs des Fahrzeugs (100); und/oder einen Term bezüglich einer zur Verfügung stehenden Energie des Fahrzeugs (100); und/oder einen Term bezüglich einer Reisezeit zum Zurücklegen der vorgegebenen Route; und/oder einen Term bezüglich eines Fahrverhaltens, insbesondere bezüglich einer Beschleunigung und eines Rucks; und/oder einen Term bezüglich des Verkehrs.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die vorgegebene Optimierungsbedingung umfasst, dass ein Energieverbrauch des Fahrzeugs (100) optimiert, insbesondere minimiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (210) der wenigstens einen Randbedingung umfasst: Bestimmen wenigstens einer ersten Randbedingung bezüglich der vorgegebenen Route; und/oder Bestimmen wenigstens einer zweiten Randbedingung bezüglich des Fahrzeugs (100); und/oder Bestimmen wenigstens einer dritten Randbedingung bezüglich eines Fahrverhaltens; und/oder Bestimmen wenigstens einer vierten Randbedingung bezüglich eines vorausfahrenden Fahrzeugs.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen der wenigstens einen Randbedingung (210) und/oder des wenigstens einen Schwellwertverlaufs (212) umfasst: Bestimmen (208) wenigstens eines Modells bezüglich des Betriebs des Fahrzeugs (100) auf der vorgegebenen Route abhängig von den bestimmen Daten; und Bestimmen der wenigstens einer Randbedingung (212) und/oder des wenigstens einen Schwellwertverlaufs (212) jeweils abhängig von dem wenigstens einen Modell.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (212) des wenigstens einen Schwellwertverlaufs umfasst: Bestimmen eines maximalen Geschwindigkeitswertverlaufs (331); und/oder Bestimmen eines minimalen Geschwindigkeitswertverlaufs (332).
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (204) der Daten mittels eines oder mehrerer der nachfolgenden Fahrzeugsysteme (140) erfolgt: eines Kamerasystems (141); eines Fernortungssystems (142); eines Navigationssystems (143); eines Systems zum Bestimmen eines elektronischen Horizonts (144); einer Schnittstelle (145).
11. Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
12. System (150) zum Bestimmen einer Geschwindigkeit für einen Betrieb eines Fahrzeugs (100), aufweisend eine Recheneinheit (150) nach dem vorhergehenden Anspruch und wenigstens ein Fahrzeugsystem (140).
13. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (150) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (150) ausgeführt wird.
14. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach dem vorhergehenden Anspruch.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit für einen Betrieb eines Fahrzeugs sowie eine Recheneinheit, ein System und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung. Hintergrund der Erfindung In modernen Fahrzeugen können Fahrassistenzfunktionen implementiert sein, die ein ökologisches bzw. umweltbewusstes Fahren (engl. „eco driving“) ermöglichen. Derartige Funktionen streben an, Ressourcen während der Fahrt einzusparen, z.B. Kraftstoff und/oder elektrische Energie, um die Umwelt weniger zu belasten und auch die vorhandenen Ressourcen optimal auszunutzen, um z.B. ein gegebenes Ziel (Reiseziel) zu erreichen. Beispielsweise können derartige Fahrassistenzfunktionen einem Fahrer fahrsituationsbedingte Vorschläge unterbreiten. Oftmals sind derartige Funktionen jedoch situationsbeschränkt (basierend auf Heuristiken) und können nur für spezifische, vorbestimmte Szenarien entsprechende Vorschläge anbieten. Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß werden ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen einer Geschwindigkeit für einen Betrieb eines Fahrzeugs für einen Betrieb eines Fahrzeugs sowie eine Recheneinheit, ein System und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Insbesondere stellt die Erfindung ein automatisiertes Verfahren und ein System zur Prädikation eines (energie-) optimalen Geschwindigkeitsprofils für den Betrieb eines Fahrzeugs bereit. Die Erfindung geht aus von einer Situation, in der das Fahrzeug auf einer vorgegebenen Route bzw. Strecke betrieben werden soll. Beispielsweise kann diese Route von einem Fahrer des Fahrzeugs in einem Navigationssystem des Fahrzeugs vorgegeben sein. Teile dieser Route bzw. auch Gegebenheiten, die auf dieser Route herrschen, können sich während des Betriebs des Fahrzeugs ändern. Die Erfindung stellt eine Möglichkeit vor, um während der Fahrt auf dieser Route zu regelmäßigen Zeitpunkten über einen bestimmten Horizont (z.B. örtlicher Horizont von 700 m) eine optimale Geschwindigkeit bzw. ein optimales Geschwindigkeitsprofil neu zu bestimmen bzw. zu berechnen, besonders zweckmäßig in Echtzeit (insbesondere im ms-Bereich), so dass das Fahrzeug mit dieser vorgegebenen Geschwindigkeit optimal betrieben werden kann, insbesondere möglichst energieeffizient, ressourcenschonend und umweltbewusst. Dieses Geschwindigkeitsprofil kann als Stellgröße für die nächste Zeiteinheit betrachtet werden. „In Echtzeit“ bedeutet dabei insbesondere, dass nicht einmalig zu Beginn der Fahrt eine Route und Geschwindigkeit festgelegt werden, sondern dass in jedem Rechenschritt eine neue aktuelle Sollgeschwindigkeit für den nächsten Streckenabschnitt bestimmt wird, und dass diese Rechenschritte insbesondere regelmäßig durchgeführt werden, z.B. mindestens einmal oder mehrmals (z.B. bis zu fünfmal oder zehnmal oder häufiger) pro Sekunde. Im Rahmen des Verfahrens wird ein Streckenabschnitt ausgewählt, welchen das Fahrzeug auf der Route ausgehend von dem aktuellen Aufenthaltsort als nächstes zurücklegen soll. Beispielsweise kann der Streckenabschnitt längenabhängig ausgewählt werden, z.B. jeweils die nächsten 500 m. Beispielsweise kann der Streckenabschnitt auch zeitabhängig ausgewählt werden, beispielsweise die in den nächsten 10 s zurückzulegende Strecke. Dies kann auch situationsabhängig variieren, z.B. können auf Autobahnen längere Streckenabschnitte betrachtet werden (sowohl zeitlich als auch örtlich), während im Stadtbetrieb auf Grund der sich ständig variierenden Bedingungen (Tempolimits, Verkehr) kürzere Abschnitte betrachtet werden können. Für den Betrieb des Fahrzeugs in diesem vorgegebenen Streckenabschnitt wird mittels eines Optimierungsalgorithmus bzw. eines Optimierungsverfahrens ein optimaler, insbesondere energieeffizientester Geschwindigkeitsverlauf bestimmt. Zu diesem Zweck werden Daten zumindest des ausgewählten Streckenabschnitts mittels wenigstens eines Fahrzeugsystems bestimmt bzw. erfasst oder gesammelt. Insbesondere betreffen diese Daten aktuelle Gegebenheit oder Eigenschaften des ausgewählten Streckenabschnitts, wie z.B. ein topographischer Verlauf. Die Daten können demnach beispielsweise Kartendaten umfassen. Weiter insbesondere können diese Daten auch Daten des Fahrzeugs selbst betreffen. Geeignete Fahrzeugsysteme können beispielsweise Sensoren des Fahrzeugs umfassen sowie ferner insbesondere Fahrassistenzsysteme. Als Daten können beispielsweise Fahrzeugdaten, Sensordaten, Ansteuerdaten usw. bestimmt werden. Ferner können die Fahrzeugsysteme auch Benutzerschnittstellen umfassen, so dass die Daten beispielsweise auch von dem Fahrzeugfahrer eingegebene Eingabedaten umfassen können (z.B. Fahrerkomfortparameter, wie beispielsweise Jerk oder auch die Gewichtung der Reisezeit). Abhängig von den bestimmten Daten wird wenigstens eine Randbedingung fü