Ein Beitrag zur Entwicklung von Assistenzsystemen für eine vorausschauende Fahrzeugführung im Straßenverkehr

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Simulationsumgebung aufgebaut, die die Entwicklung von Antriebsstrangregelungen und vorausschauenden Assistenzsystemen für Kraftfahrzeuge unterstützt. Damit wurde eine prädiktive SChaltstrategie untersucht, die vor dem Fahrzeug befindliche Umfeldinformationen nutzt und deren Ziel die Assistenz des Fahrers für eine kraftstoffoptimale Gangwahl ist. Das Assistenzsystem zur Gangwahl soll Umgebungsdaten zukünftiger Fahrzeuge nutzen, zu diesem Zweck wird zunächst der Stand der Technik heutiger Informationssysteme und anschließend Verfahren und Systeme vorgestellt, die derzeit zur Verfügung stehen, um Antriebsstrangregelungen und Verkehrssimulationen durchzuführen. Es wird eine modularen Simulationsumgebung neu zusammengestellten beschrieben, die in Matlab/Simulink sowohl die Fahrzeug- als auch die Verkehrssimulation ermöglicht. Ein wichtiger Bestandteil der Simulationsumgebung und der prädiktiven Fahrzeugführung ist die Funktion zur Geschwindigkeitsprädiktion. Sie wertet vorausschauend Streckendaten mit Höhen- und Kurveninformationen aus, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu prädizieren, die der Fahrer auf dem kommenden Streckenabschnitt einregeln wird. Mit Hilfe einer Adaption an das individuelle Fahrerverhalten gelingt es sowohl in der Simulation als auch im Versuchsfahrzeug auf der Straße eine Vorhersage der Fahrzeuggeschwindigkeit von guter Qualität zu machen. Des weiteren wird ein vorausschauendes Fahrermodell mit einem stochastischen Verkehrsmodell entwickelt. Die Ergebnisse zeigen, das es mit Hilfe von Markovketten möglich ist, unterschiedliche Verkehrsstärken zu modellieren und so Untersuchungen bezüglich des Einflusses von Verkehr auf die Antriebsstrangregelung durchzuführen. Diese Arbeit beschäftigt sich desweiteren mit der eigentlichen prädiktiven Gangwahlproblematik. Die rechnerische Potentialabschätzung zeigt zunächst vielversprechende Ergebnisse insbesondere für den Antriebsstrang mit 6-Gang-Getriebe. Es werden zwei prädiktive Schaltstrategien entwickelt: Die erste beinhaltet ein vollständiges Modell des Fahrer-Fahrzeug-Aufbaus und bestimmt jeweils optimale SteIlgrößen (Gangabfolge) für das Fahrzeug. Da diese erste Strategie zu umfangreich für eine Implementierung in einem Steuergerät ist wurde eine zweite, einfachere Strategie entwickelt. Auch für sie wurden Simulationen mit dem Verkehrsmodell durchgeführt. Abgeschlossen wird die Arbeit mit Ergebnissen aus der Simulationsumgebung und Fahrversuchen mit einem leicht modifizierten Serienfahrzeug.