Erhöhung der Reichweite von Elektrofahrzeugen durch eine bewusste Energieoptimierung mittels Thermomanagement und Fahrerbeeinflussung

Textprobe:

Kapitel 2.3 Fahrerbeeinflussung:

Der Fahrstil eines Fahrers ist dynamisch und kann sich kurzfristig sowie langfristig verändern. Eine gezielte Beeinflussung des Fahrers könnte daher gewünschte positive Effekte durch Maßnahmen beim Fahren ermöglichen. Bei konventionellen Fahrzeugen wird die aktive Fahrerbeeinflussung bereits zur Steigerung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts eingesetzt [Bie1999, Nas2003]. Die aktive Fahrerbeeinflussung könnte auf das BEV übertragen werden, um unter anderem eine vorausschauende und effiziente Fahrweise zu etablieren, durch welche der Energieverbrauch des BEV ebenfalls gesenkt werden könnte.
2.3.1 Beeinflussbarkeit des Fahrers:

In der Sozialpsychologie wird die Beeinflussbarkeit des Menschen in seinem sozialen Verhalten begründet und stellt einen Bestandteil seiner Existenz und Entwicklung dar, wobei diese Beeinflussbarkeit durch die Offenheit zu Informationen und gesellschaftlichen Normen erklärt werden kann [Bar2002]. Die Beeinflussbarkeit könnte zur Steigerung des energieeffizienten Fahrens genutzt werden, indem ein System im BEV dem Fahrer Informationen bereitstellt und situationsbedingte Hinweise zum effizienten Fahren signalisiert.
Studien und Untersuchungen konnten bereits aufzeigen, dass sich der Mensch in seinem Handeln durch Medien unbewusst und bewusst beeinflussen lässt, was besonders in Bereichen des Marketings zu gezielten Maßnahmen wie der medialen Werbung eingesetzt wird [Fuc2007, Mef2012].
Optische Reize durch unterschiedlich gestaltete Anzeigen in der Umgebung des Fahrers, akustische und haptische Signale könnten daher zur Beeinflussung des Fahrers im Fahrzeuginnenraum eingesetzt werden [Bie1999, Nas2003].
Fahrer, die einen effizienten Fahrstil aufzeigen, müssten nur selten in Ihrer Fahrweise beeinflusst werden, wobei aggressive Fahrer häufig beeinflusst werden müssten. Mit der aktiven Fahrerbeeinflussung konnte bereits gezielt die Fahrsicherheit von Fahrzeugen gesteigert werden [Bie1999].
Beim BEV bleibt diese Methodik erhalten, wobei die aktive Fahrerbeeinflussung auch zum energiesparenden Fahren eingesetzt werden könnte.
Nach einer modernen Verhaltenstheorie von B. J. Fogg beruht das Verhalten einer Person hauptsächlich auf den drei Faktoren Motivation, Fähigkeit und Auslöser. Bei geringer Motivation und der Möglichkeit etwas einfach tun zu können (Fähigkeit), reicht ein gewöhnlicher Auslöser zum Herbeiführen eines Verhaltens einer Person aus. Ist jedoch etwas besonders schwer zu tun (Fähigkeit), kann bei besonders hoher Motivation und durch einen ausreichenden Auslöser ebenfalls ein Verhalten der Person ausgelöst werden. Sobald ein Auslöser wie beispielsweise eine Nachricht oder ein Signal von einer Person wahrgenommen wird, kann diese zum Handeln verleitet werden, solange die Handlung praktisch bzw. einfach umsetzbar ist und eine Motivation der Person vorhanden ist [Fog2010].
Die Sozialpsychologie erklärt das beobachtbare Verhalten und die Änderungen im Handeln eines Menschen mit seiner Motivation [Bar2002].
Demnach könnte sich ein Fahrer eines BEV mittels einer ansprechenden Motivation, einer Einfachheit der Tätigkeit und einem ansprechenden Auslöser zum Ändern seines Fahrstils verleiten lassen.
In Video- und Computerspielen werden bereits virtuelle Bestenlisten und Belohnungssysteme wie Medaillen und Auszeichnungen zur Motivationssteigerung und Beeinflussung des Spielers erfolgreich eingesetzt [Kli2010]. Mit der zunehmenden Vernetzung der Kommunikation durch Smartphones und soziale Netzwerken, erfahren solche Ranking-Systeme und Score-Listen steigende Beliebtheit, da sie im sozialen Netzwerk vom Spieler geteilt werden können und ihm damit Anerkennung und sogar Ruhm für seine Leistungen einbringen können [KamB2013].
Der moderne informationstechnische Begriff "Gamification" beschreibt die Integration von Spiel-Design-Elementen in Produkten und Dienstleistungen zur positiven Motivations- und Verhaltensbeeinflussung des Benutzers [Wat2014]. Ein Sportartikelunternehmen bietet einen Laufschuh an, der die Laufleistung des Benutzers aufzeichnet und mittels eines Smartphones im sozialen Netzwerk des Anbieters veröffentlicht und virtuell auszeichnet, wodurch der Läufer eine zusätzliche Motivationssteigerung zum Laufen erfährt [Blo2013]. Unternehmen haben den wachsenden Trend der Gamification ebenfalls als Potenzial erkannt und Spiel-Design-Elemente zur Motivationssteigerung und Leistungssteigerung von Mitarbeitern und Kunden implementiert [Gon2013, Sch2014].
Der beschriebene Gamification-Gedanke könnte einerseits auf das BEV übertragen werden, um den Fahrer zu einem energieeffizienten Fahrstil zu motivieren und andererseits um diesen zu beeinflussen. In Verbindung mit sozialen Medien und dem Smartphone könnten Fahrer ihre Erfolge und Erfahrungen zum energieschonenden Fahren eines BEV ihren Mitmenschen präsentieren, wodurch sie Anerkennung und damit auch eine steigende Motivation für ihr Bemühen erhalten könnten.
Erste Smartphone-Apps zur Sensibilisierung und Motivation des BEV-Fahrers zu einem energieeffizienten Fahrstil werden bereits von Fahrzeugherstellern angeboten [BMW2014, NisC2014, SmaApp2014, Vol2014].
Mit einer erfolgreichen Implementierung der Gamification bei BEV könnten sich weitere Dienste entwickeln, mit denen Fahrer von BEV subjektiv nach ihrem Fahrstil Belohnungen in Form von Privilegien wie kostenlosem Parken, günstigeren Strompreisen, Erlaubnis zum Befahren von besonderen Verkehrszonen oder Gutscheine für Dienstleistungen zum BEV, erhalten könnten. Bei einem Experiment, welches unter dem Namen "Speed Camera Lottery" geführt wurde, konnte die durchschnittlich gemessene Fahrgeschwindigkeit um 22 % gesenkt werden, indem die Autofahrer zum Einhalten der Geschwindigkeitsbegrenzung durch die Teilnahme an einer Geldverlosung, finanziert aus den Bußgeldern, motiviert wurden [Fun2010].
2.3.2 Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine:

Die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine (abgekürzt: HMI, vom Englischen Human Machine Interface) findet sich in einem Fahrzeug bei den Pedalen, dem Lenkrad, den Schaltungen, den Bedienknöpfen, -feldern und -anzeigen, der Armatur und der Konsole wieder. Mit diesen Benutzerschnittstellen kann der Fahrer mit dem Fahrzeug interagieren und damit Informationen empfangen bzw. erteilen, um somit seinen Bedürfnissen nach das Fahrzeug gezielt zu steuern und zu fahren.
Klassische HMI sind das Pedal und das Lenkrad sowie die Gangschaltung. Im Zuge des technischen Fortschritts konnten umfangreiche Bordcomputer und Konsolen mit unterschiedlichen Bedienmöglichkeiten in Fahrzeugen integriert werden, mit denen dem Fahrer umfangreiche Informationen bereitgestellt werden können.
Den technischen Möglichkeiten sind bei der Entwicklung moderner HMI in Fahrzeugen kaum Grenzen gesetzt. Moderne HMI-Systeme werden internetfähig sein und Software- und Hardware-Schnittstellen zu Drittanbietern und weiteren Geräten ermöglichen, wodurch flexible Grafiksysteme und Informationsdienste in HMI integriert werden können [Ble2010, Fel2013, Fle2011].
Die analoge Fahrzeugarmatur mit der Geschwindigkeits- und Drehzahlanzeige konnte bereits durch Bildschirme abgelöst werden, auf denen digitale Animationen der unterschiedlichen Anzeigen und Informationen dargestellt werden können [Hof2013]. Mehrfachbelegte Bedientasten mit sich ändernder Beschriftung können klassische Tasten im Fahrzeug ersetzen, wodurch die Anzahl an Funktionen und Informationen in den für den Fahrer ergonomisch optimalen Greifbereichen im Fahrzeug gesteigert werden kann [Küc2010]. Über das Lenkrad kann dem Fahrer ein Signal mittels kurzen Drehmomentimpulsen gegeben werden [Bie1999].
Zusätzliche ergonomisch günstige Anzeigeflächen für fahrerrelevante Informationen und Hinweise von Assistenzsystemen ermöglicht die Head-Up-Display Technologie, bei der sich Texte und Animationen direkt auf die Windschutzscheibe projizieren lassen [Blu2013].
[.] In Verbindung mit dem Smartphone und der Vernetzung von vielen technischen Geräten kann sich das Connected Car ebenfalls in unmittelbarer Zukunft entwickeln [Gla2013]. Dabei können im Fahrzeug eingebundene und angebundene Systeme zur Vernetzung mit dem Internet eingesetzt werden. Eingebundene Systeme verfügen über eine integrierte SIM-Karte mit einem Modem zur Internetverbindung, wobei die Rechenleistung vom Infotainment-System des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Über eine Funk- oder Kabelverbindung können angebundene Systeme wie Smartphones mit dem Fahrzeug verbunden werden, von denen die Rechenleistung direkt bereitgestellt wird.
Die Verbindung des BEV mit einem Smartphone ermöglicht vergleichsweise einfache Implementierungen von intelligenten Applikationen, die den Fahrer bei einem effizienten und energieschonenden Fahren unterstützen können. Für die Entwicklung kostengünstiger Software zur Interaktion in Fahrzeugen wird sich bei den Entwicklern um fortschrittliche Programmiermethoden bemüht, mit denen sich über Schnittstellen auf multimediale Standards mit Applikationen wie Smartphone-Apps relativ einfache, günstige, vernetzbare und sichere Anwendungen realisieren lassen [Bur2013].
Eine Open Source Entwicklungsoberfläche für Softwareapplikationen im Fahrzeug wurde bereits eröffnet und lädt interessierte Automobilhersteller ein, gemeinsam eine einheitliche und automobilgerechte Schnittstelle zu elektronischen Endgeräten wie Smartphones zu entwickeln, über die auf die Fahrzeug-Infotainment-Systeme zugegriffen und mit diesen kommuniziert werden kann [Pul2014].
Vorreiter bei BEV in der Automobilindustrie bieten ihren Kunden bereits nützliche Smartphone-Apps als zusätzlichen Dienst in Verbindung mit ihren BEV an [BMW2014, NisC2014, Sma2014, SmaApp2014, Vol2014].
Über Smartphone-Apps lassen sich aufgrund von standardisierten Schnittstellen relativ einfach neue Funktionen für die Fahrzeuginteraktion mit sicherem und verschlüsselten Datenaustausch implementieren, wie beispielsweise für intelligent gesteuerte Fahrersitze, Navigationssysteme, eine ferngesteuerte Klimatisierung, Überwachungs- und Alarmfunktionen bis hin zur automatischen Einparkhilfe [Jun2012, Lud2012, Tan2013]. Intelligente Apps zur Energieoptimierung mittels Thermomanagement und Fahrerbeeinflussung für BEV wären somit ebenfalls denkbare Maßnahmen.
Moderne HMI Technologien ermöglichen eine Vielzahl an Methoden dem Fahrer Informationen über das Fahrzeug, seinen Fahrstil und die Umwelt zu geben, um gezielt eine Beeinflussung des Fahrers zum effizienten und energiesparenden Fahren einzusetzen. Dabei sollte ein HMI in einem BEV so konzipiert sein, dass der Fahrer die Informationen als hilfreich sowie angenehm empfindet und damit eine gesteigerte Motivation zum effizienten Fahren entwickelt [Hof2013].