Es wurde ein Fahrerassistenzsystem entwickelt, das durch eine kartenbasierte Vorausschau in allen relevanten Fahrsituationen energieeffiziente Fahrmanöver berechnet und durchführt. Energieeffiziente Fahrstrategien wurden für die Fahrsituationen Annäherung an ortsfeste Geschwindigkeitsbeschränkungen", Konstantfahrt- und Beschleunigungssituationen", Fahrten in Steigungen und Gefällen" und "Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs" entwickelt. Dadurch ergibt sich eine vollständige Untersuchung aller relevanten Situationen im Fahrbetrieb. Die energetische Bewertung verschiedener Verzögerungsmanöver zeigt die Vorteilhaftigkeit des Segelmanövers. Ist ein Segelmanöver technisch nicht durchführbar, kann, abhängig von Fahrzeugparametern, vorausliegender Fahrbahnsteigung, Start- und Zielgeschwindigkeit des Manövers, eine eindeutige energetische Entscheidung zwischen Freilauf und Schubabschaltung getroffen werden. Beschleunigungssituationen sollten hinsichtlich ihres Zeitbedarfs betrachtet werden und bieten bei identischer Fahrtzeitverlängerung deutlich weniger Kraftstoffeinsparpotential als Verzögerungsmanöver. Bei der Untersuchung der Fahrsituation "Fahrten in Steigungen und Gefällen" wurde gezeigt, dass bei tolerierter kurzfristiger Überschreitung der Referenzgeschwindigkeit, bei gleichem Zeitbedarf, Kraftstoff eingespart werden kann. Die Fahrsituation "Folgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs" spart durch energieeffiziente Annäherungsmanöver und kurzfristiges Eintauchen Kraftstoff und erhöht den Fahrkomfort ohne die Fahrtzeit zu verlängern. Bei der Übertragung der entwickelten Fahrstrategien auf ein Assistenzsystem wurde ein Verfahren zur Berechnung der Fahrzeugdynamik bei nicht messbaren und während des Fahrbetriebs veränderlichen Fahrwiderstandsparametern entwickelt. Die modellbasierte Planung der Verzögerungsmanöver unter Berücksichtigung der Fahrzeugmodellierung, gekoppelt mit einer gegenüber Störgrößen robusten Regelung, ist entscheidend für wirksame Fahrstrategien zur Energieeinsparung. Die hierfür in dieser Arbeit entwickelte duale Systemstruktur bietet Vorteile hinsichtlich Rechenzeit und Systemstabilität. Die Robustheit der Assistenzfunktion wird durch eine Fahrwiderstandsadaption und die Auslegung des Ausrollreglers sichergestellt. Durch eine prototypische Umsetzung des entwickelten Assistenzsystems in einem Versuchsfahrzeug wurden die simulativ abgeschätzten hohen Einsparpotentiale im Fahrversuch bestätigt. Dabei hängen die zu erreichenden Potentiale wesentlich von dem befahrenen Streckenprofil und dem Verkehrseinfluss ab. Das System selbst hat keine negativen Auswirkung auf den Verkehrsfluss und verursacht keine Staus. Mit steigendem Automatisierungsgrad - zum Beispiel automatischer Verzögerung auf Kurven steigen jedoch die Anforderungen an die Genauigkeit und Aktualität der verwendeten Kartendaten. Der Kundenwert des Assistenzsystems wurde anhand einer Nutzerstudie nachgewiesen.
Strategien zur energieeffizienten Fahrzeuglängsregelung
AutoUni-Schriftenreihe ; 50 ; 1-130
2013
130 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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