DE102020210682A1 - Method for displaying aerodynamic information in a vehicle and vehicle with a display device for displaying such information - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben von aerodynamischen Informationen in einem Fahrzeug, bei dem Daten zu zumindest einem veränderlichen Parameter erfasst werden, welcher die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflusst, und mittels der erfassten Daten ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berechnet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem aerodynamischen Modell der Luftströmung eine Visualisierung erzeugt wird und die Visualisierung mittels einer in dem Fahrzeug angeordneten Anzeigeeinrichtung angezeigt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Fahrzeug mit einer Anzeigevorrichtung zum Ausgeben von aerodynamischen Informationen in dem Fahrzeug.The present invention relates to a method for outputting aerodynamic information in a vehicle, in which data is recorded on at least one variable parameter that influences the aerodynamics of the vehicle environment, and an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment is calculated using the recorded data. The method according to the invention is characterized in that a visualization is generated from the aerodynamic model of the air flow and the visualization is displayed by means of a display device arranged in the vehicle. Furthermore, the invention relates to a corresponding vehicle with a display device for outputting aerodynamic information in the vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben von aerodynamischen Informationen in einem Fahrzeug. Bei dem Verfahren werden Daten zu zumindest einem veränderlichen Parameter erfasst, welcher die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflusst. Ferner wird mittels der erfassten Daten ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berechnet. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Anzeigevorrichtung zum Ausgeben von aerodynamischen Informationen in einem Fahrzeug. Das Fahrzeug weist eine Erfassungseinheit zum Erfassen von Daten zu zumindest einem veränderlichen Parameter auf, welcher die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflusst. Ferner umfasst das Fahrzeug eine Berechnungseinheit, die ausgebildet ist, mittels der erfassten Daten ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung zu berechnen.The present invention relates to a method for outputting aerodynamic information in a vehicle. In the method, data on at least one variable parameter that influences the aerodynamics of the vehicle environment is recorded. Furthermore, an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment is calculated using the recorded data. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a display device for outputting aerodynamic information in a vehicle. The vehicle has an acquisition unit for acquiring data on at least one variable parameter that influences the aerodynamics of the vehicle environment. Furthermore, the vehicle includes a calculation unit which is designed to calculate an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment using the recorded data.

In einem Fahrzeug sind zumeist eine Vielzahl von Sensoren verbaut. Mittels dieser Sensoren ist es möglich, den Zustand des Fahrzeugs und der Fahrzeugumgebung umfassend zu erfassen. Dennoch werden dem Fahrer des Fahrzeugs nur wenig aerodynamische Informationen ausgegeben, obwohl der Luftwiderstand des Fahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten den Energieverbrauch des Fahrzeugs wesentlich beeinflusst.A vehicle usually has a large number of sensors installed. Using these sensors, it is possible to comprehensively record the condition of the vehicle and the vehicle environment. However, little aerodynamic information is provided to the driver of the vehicle, although the vehicle's drag at higher speeds significantly affects the vehicle's energy consumption.

Aus der DE 10 2014 200 610 A1 ist eine Steuereinheit für ein Fahrzeug bekannt, mit welcher der tatsächliche Energieverbrauch des Fahrzeugs ermittelt werden kann. Hierdurch soll das Fahrverhalten des Fahrers, insbesondere hinsichtlich der Energieeffizienz, bewertet werden. Dabei wird unter anderem auch der Strömungswiderstandskoeffizient des Fahrzeugs oder die Bezugsfläche für einen Luftwiderstand des Fahrzeugs berücksichtigt.From the DE 10 2014 200 610 A1 a control unit for a vehicle is known, with which the actual energy consumption of the vehicle can be determined. This is intended to evaluate the driving behavior of the driver, in particular with regard to energy efficiency. Among other things, the flow resistance coefficient of the vehicle or the reference area for an air resistance of the vehicle are also taken into account.

Die DE 10 2016 114 967 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Anzeige mindestens eines Leistungskennwerts. Hierfür werden Sensordaten durch eine Vielzahl von Komponenten des Fahrzeugs erfasst und gespeichert. Auf Basis der erfassten Sensordaten wird der Leistungskennwert errechnet, an ein mobiles Endgerät gesendet und dort angezeigt. Bei der Berechnung des Leistungskennwerts kann unter anderem der Strömungswiderstandskoeffizient berücksichtigt werden.the DE 10 2016 114 967 A1 describes a system and method for displaying at least one performance metric. For this purpose, sensor data is recorded and stored by a large number of vehicle components. Based on the recorded sensor data, the performance index is calculated, sent to a mobile device and displayed there. When calculating the performance index, among other things, the drag coefficient can be taken into account.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Fahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen aerodynamische Informationen in dem Fahrzeug so ausgegeben werden, dass der Fahrer des Fahrzeugs einfach und schnell die aerodynamische Situation, in welcher sich das Fahrzeug befindet, erfassen kann.The object of the invention is to provide a method and a vehicle of the type mentioned at the outset, with which aerodynamic information is output in the vehicle in such a way that the driver of the vehicle can easily and quickly record the aerodynamic situation in which the vehicle is located .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and a vehicle having the features of claim 12. Advantageous refinements and developments result from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem aerodynamischen Modell der Luftströmung eine Visualisierung erzeugt wird und die Visualisierung mittels einer in dem Fahrzeug angeordneten Anzeigeeinrichtung angezeigt wird.The method according to the invention is characterized in that a visualization is generated from the aerodynamic model of the air flow and the visualization is displayed by means of a display device arranged in the vehicle.

Vorteilhafterweise kann der Fahrer des Fahrzeugs durch die Anzeige der Visualisierung des aerodynamischen Modells der Luftströmung die aerodynamische Situation des Fahrzeugs und der Fahrzeugumgebung sehr einfach und schnell erfassen. Vorteilhafterweise ist es für den Fahrer hierdurch nicht nur ersichtlich, wie der Luftwiderstand des Fahrzeugs aktuell ist. Vielmehr kann er aus der Visualisierung des aerodynamischen Modells auch Hinweise darauf erhalten, mit welchen Maßnahmen er den Luftwiderstand reduzieren kann. Hierdurch kann somit auch der Energieverbrauch und der CO2 Ausstoß des Fahrzeugs verringert werden.Advantageously, the driver of the vehicle can very easily and quickly record the aerodynamic situation of the vehicle and the vehicle environment by displaying the visualization of the aerodynamic model of the air flow. Advantageously, this not only makes it clear to the driver what the current air resistance of the vehicle is. Rather, from the visualization of the aerodynamic model, he can also obtain information on which measures he can take to reduce air resistance. As a result, the energy consumption and the CO 2 emissions of the vehicle can also be reduced.

Bei der Berechnung des aerodynamischen Modells der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung können zum einen unveränderliche Parameter des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Zu diesen unveränderlichen Parametern gehört zumindest zum Teil die Geometrie der Außenhülle des Fahrzeugs. Ferner können hierzu Parameter gehören, welche die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrzeugaußenhülle charakterisieren. Diese unveränderlichen Parameter können als zum Fahrzeug gehörige Daten vorab gespeichert sein und bei der Berechnung des aerodynamischen Modells berücksichtigt werden.When calculating the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment, on the one hand unchangeable parameters of the vehicle can be taken into account. These fixed parameters include, at least in part, the geometry of the vehicle's outer shell. Furthermore, this can include parameters that characterize the surface condition of the vehicle's outer shell. These unchanging parameters can be pre-stored as vehicle-related data and taken into account when calculating the aerodynamic model.

Zum anderen werden bei der Berechnung des aerodynamischen Modells der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung jedoch auch veränderliche Parameter des Fahrzeugs berücksichtigt. Zu den veränderlichen Parametern gehören Zustände, die sich während der Bewegung des Fahrzeugs verändern können, wobei eine Veränderung dieser veränderlichen Parameter Einfluss auf die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung hat. Erfindungsgemäß werden bei der Berechnung des aerodynamischen Modells der Luftströmung nicht nur die unveränderlichen Parameter des Fahrzeugs berücksichtigt, sondern auch Daten zu zumindest einem, insbesondere mehreren, veränderlichen Parametern, welche insbesondere fortwährend erfasst werden.On the other hand, variable parameters of the vehicle are also taken into account when calculating the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment. The variable parameters include conditions that can change during the movement of the vehicle, with a change in these variable parameters affecting the aerodynamics of the vehicle's surroundings. According to the invention, not only the unchangeable parameters of the vehicle are taken into account when calculating the aerodynamic model of the air flow, but also data on at least one, in particular several, changeable parameters, which in particular are continuously recorded.

Beispielsweise ist ein veränderlicher Parameter die entgegen der Fahrtrichtung auf die Fahrzeugaußenhülle ausgeübte Luftdruckkomponente. Durch die Erfassung dieser Luftdruckkomponente kann der Luftwiderstand des Fahrzeugs direkt erfasst werden, ohne dass gesonderte Messwerte zur Geschwindigkeit oder der von der Bewegung des Fahrzeugs unabhängigen Luftströmung berücksichtigt werden müssen. Die Luftanströmsituation des Fahrzeugs kann hierdurch vorteilhafterweise direkt erfasst werden.For example, one variable parameter is the air pressure component exerted on the vehicle outer shell in the opposite direction of travel. By detecting this air pressure component, the air resistance of the vehicle can be directly detected without having to take into account separate measurement values for speed or the air flow that is independent of the movement of the vehicle. In this way, the air flow situation of the vehicle can advantageously be detected directly.

Alternativ oder zusätzlich ist ein veränderlicher Parameter die Windrichtung und die Windstärke in der Umgebung des Fahrzeugs. Die Datenerfassung kann in diesem Fall über eine Schnittstelle zu einem Wetterdienst erfolgen. Als weiterer veränderlicher Parameter wird in diesem Fall insbesondere die Bewegungsrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs als veränderlicher Parameter erfasst, damit in dem aerodynamischen Modell der Luftströmung die Anströmsituation des Fahrzeugs berechnet werden kann.Alternatively or additionally, a variable parameter is the wind direction and the wind speed in the vicinity of the vehicle. In this case, the data can be recorded via an interface to a weather service. In this case, in particular the direction of movement and the speed of movement of the vehicle are recorded as variable parameters as further variable parameters, so that the inflow situation of the vehicle can be calculated in the aerodynamic model of the air flow.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist alternativ oder zusätzlich der oder einer der veränderlichen Parameter der Zustand zumindest einer Öffnung in der Fahrzeugaußenhülle, welche verschließbar ist. Bei dieser Öffnung kann es sich beispielsweise um ein Fenster handeln, welches geöffnet und geschlossen werden kann. Ferner kann es sich um eine verschließbare Dachöffnung, wie beispielsweise ein Schiebedach, handeln. Ein geöffnetes Fenster oder ein geöffnetes Schiebedach hat einen großen Einfluss auf die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung und damit auf den Luftwiderstand des Fahrzeugs. Erfindungsgemäß wird insbesondere erfasst, ob eine solche Öffnung geöffnet oder geschlossen ist. Vorteilhafterweise wird erfasst, wie weit die Öffnung geöffnet ist. Diese Daten können mittels herkömmlicher elektrischer Fenster- oder Schiebedachöffner erfasst werden.In a further embodiment of the method according to the invention, the or one of the variable parameters is, alternatively or additionally, the state of at least one opening in the vehicle outer shell, which can be closed. This opening can be a window, for example, which can be opened and closed. Furthermore, it can be a closable roof opening, such as a sliding roof. An open window or an open sunroof has a major impact on the aerodynamics of the vehicle environment and thus on the air resistance of the vehicle. According to the invention, it is detected in particular whether such an opening is open or closed. Advantageously, it is detected how far the opening is open. This data can be collected using conventional electric window or sunroof openers.

Alternativ oder zusätzlich kann der oder einer der veränderlichen Parameter die Information sein, ob ein Dachaufbau auf dem Fahrzeug montiert ist. Hierbei können auch Zusatzinformationen zum Luftwiderstand oder zur Geometrie des Dachaufbaus berücksichtigt werden. Die Datenerfassung erfolgt in diesem Fall dadurch, dass in einem Speicher des Fahrzeugs gespeicherte Werte zu dem insbesondere abnehmbaren Dachaufbau gespeichert sind. Alternativ kann ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Montage eines Dachaufbaus und ggf. den Typ des Dachaufbaus detektiert.Alternatively or additionally, the or one of the variable parameters can be the information as to whether a roof structure is mounted on the vehicle. Additional information on air resistance or the geometry of the roof structure can also be taken into account. In this case, the data is recorded by storing values stored in a memory of the vehicle, relating in particular to the removable roof structure. Alternatively, a sensor can be provided which detects the installation of a roof structure and possibly the type of roof structure.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist alternativ oder zusätzlich der oder einer der veränderlichen Parameter der Bodenfreigang des Fahrzeugs. Insbesondere bei einem adaptiven Fahrwerk kann der Bodenfreigang des Fahrzeugs während der Bewegung des Fahrzeugs verändert werden. Der Bodenfreigang beeinflusst die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung, insbesondere den Luftwiderstand des Fahrzeugs. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Zustand des Bodenfreigangs erfasst und bei der Berechnung des aerodynamischen Modells der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berücksichtigt.In a further development of the method according to the invention, the or one of the variable parameters is the ground clearance of the vehicle as an alternative or in addition. In particular with an adaptive chassis, the ground clearance of the vehicle can be changed while the vehicle is moving. The ground clearance influences the aerodynamics of the vehicle environment, in particular the air resistance of the vehicle. In the method according to the invention, the state of the ground clearance is recorded and taken into account in the calculation of the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist alternativ oder zusätzlich der oder einer der veränderlichen Parameter der Zustand eines Spoiler des Fahrzeugs. Der Zustand des Spoiler beeinflusst die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung, insbesondere den Luftwiderstand des Fahrzeugs. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Zustand des Spoiler erfasst und bei der Berechnung des aerodynamischen Modells der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berücksichtigt.In a further development of the method according to the invention, the or one of the variable parameters is the state of a spoiler of the vehicle as an alternative or in addition. The condition of the spoiler influences the aerodynamics of the vehicle surroundings, in particular the vehicle's air resistance. In the method according to the invention, the condition of the spoiler is detected and taken into account when calculating the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist alternativ oder zusätzlich der oder einer der veränderlichen Parameter die Geometrie und/oder Kinetik anderer Fahrzeuge in der Fahrzeugumgebung. Andere Fahrzeuge in der Fahrzeugumgebung beeinflussen wesentlich die Aerodynamik in der Umgebung des eigenen Fahrzeugs. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Daten zu der Geometrie und/oder Kinetik anderer Fahrzeuge in der Fahrzeugumgebung bei der Berechnung des aerodynamischen Modells der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berücksichtigt.According to a development of the method according to the invention, the or one of the variable parameters is, alternatively or additionally, the geometry and/or kinetics of other vehicles in the vehicle environment. Other vehicles in the vehicle environment significantly influence the aerodynamics in the environment of your own vehicle. In the method according to the invention, data on the geometry and/or kinetics of other vehicles in the vehicle environment are taken into account when calculating the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Fahrzeugumgebung die direkte Umgebung der Fahrzeugaußenhülle. Die Fahrzeugaußenhülle wird dabei von Oberflächen des Fahrzeugs gebildet, welche von außen durch die Umgebungsluft angeströmt oder umströmt werden. Bei Öffnungen des Fahrzeugs, die geöffnet und geschlossen werden können, wird die Fahrzeugaußenhülle von der geschlossenen Öffnung gebildet. Ein Öffnen dieser Öffnung verändert nicht die Fahrzeugaußenhülle, sondern die Aerodynamik im Bereich dieser Öffnung. Durch die Berücksichtigung der direkten Umgebung der Fahrzeughülle wird bei dem aerodynamischen Modell der Luftströmung der Zustand des Fahrzeugs berücksichtigt. Alle veränderlichen Parameter, durch die dieser Zustand verändert wird, führen zu einer Veränderung des aerodynamischen Modells der Luftströmung in der direkten Umgebung der Fahrzeugaußenhülle. Auf diese Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Anströmung und die Umströmung des Fahrzeugs mit Hilfe des aerodynamischen Modells der Luftströmung visualisiert werden.According to one embodiment of the method according to the invention, the vehicle environment includes the direct environment of the vehicle outer shell. The outer shell of the vehicle is formed by surfaces of the vehicle which the ambient air flows against or around from the outside. With openings of the vehicle that can be opened and closed, the vehicle outer shell is formed by the closed opening. Opening this opening does not change the outer shell of the vehicle, but rather the aerodynamics in the area of this opening. By considering the immediate surroundings of the vehicle shell, the condition of the vehicle is taken into account in the aerodynamic model of the air flow. All variable parameters that change this condition lead to a change in the aerodynamic model of the airflow in the immediate vicinity of the vehicle's outer shell. In this way, with the method according to the invention, the flow towards and around the vehicle can be visualized with the aid of the aerodynamic model of the air flow.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Fahrzeugumgebung alternativ oder zusätzlich einen Bereich, der so von dem Fahrzeug beabstandet ist, dass in dem Bereich andere Fahrzeuge angeordnet sein können. Dieser Bereich ist somit außerhalb der direkten Umgebung der Fahrzeugaußenhülle angeordnet. Er reicht so weit, bis die Anordnung eines anderen Fahrzeugs keinen wesentlichen Einfluss mehr auf die Aerodynamik des Fahrzeugs hat.According to a further embodiment of the method according to the invention, the surroundings of the vehicle alternatively or additionally include an area which is at such a distance from the vehicle that other vehicles may be located in the area. This area is thus arranged outside of the immediate vicinity of the vehicle outer shell. It goes so far that the arrangement of another vehicle no longer has any significant influence on the aerodynamics of the vehicle.

Beispielsweise kann die direkte Umgebung der Fahrzeughülle einen Abstand von der Fahrzeughülle von weniger als 50 cm, insbesondere von weniger als 30 cm, von dem nächsten Punkt der Fahrzeugaußenhülle besitzen. Der Bereich, in dem andere Fahrzeuge angeordnet sein können, erstreckt sich dann von der direkten Umgebung der Fahrzeugaußenhülle bis zu einem Abstand von 10 m, 20 m oder auch 50 m. Das aerodynamische Modell der Luftströmung berücksichtigt vorteilhafterweise in diesem Fall nicht nur die An- und Umströmung des eigenen Fahrzeugs, sondern auch die An- und Umströmung anderer Fahrzeuge, welche sich in der Nähe des eigenen Fahrzeugs befinden. Die An- und Umströmung anderer Fahrzeuge hat jedoch Einfluss auf die aerodynamische Situation des eigenen Fahrzeugs, so dass das aerodynamische Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung, welches bei dem erfindungsgemäßen Verfahren berechnet wird, eine Gesamtsituation in der Fahrzeugumgebung abbildet.For example, the immediate vicinity of the vehicle shell can have a distance from the vehicle shell of less than 50 cm, in particular less than 30 cm, from the closest point on the vehicle outer shell. The area in which other vehicles can be arranged then extends from the immediate vicinity of the vehicle outer shell to a distance of 10 m, 20 m or even 50 m. In this case, the aerodynamic model of the air flow advantageously takes into account not only the and flow around your own vehicle, but also the flow towards and around other vehicles that are in the vicinity of your own vehicle. However, the flow towards and around other vehicles has an influence on the aerodynamic situation of one's own vehicle, so that the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment, which is calculated in the method according to the invention, depicts an overall situation in the vehicle environment.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aerodynamische Modell der Luftströmung insbesondere in Echtzeit berechnet. Hierzu kann ein sogenanntes „reduced order model“ verwendet werden.In the method according to the invention, the aerodynamic model of the air flow is calculated, in particular, in real time. A so-called “reduced order model” can be used for this purpose.

Die Berechnung wird insbesondere fahrzeugintern durchgeführt, so dass unabhängig von etwaigen Kommunikationsverbindungen des Fahrzeugs mit fahrzeugexternen Einrichtungen das aerodynamische Modell der Luftströmung in Echtzeit im Fahrzeug angezeigt werden kann.The calculation is carried out in particular in the vehicle, so that the aerodynamic model of the air flow can be displayed in the vehicle in real time, independently of any communication connections between the vehicle and devices external to the vehicle.

Beispielsweise kann die Umströmung des Fahrzeugs dynamisch, z. B. anhand von Stromlinien, visualisiert werden. Gleichzeitig kann der aktuelle Luftwiderstandsbeiwert digital oder analog ausgegeben werden, so dass der Fahrer Rückschlüsse auf den durch den Luftwiderstand verursachten Anteil des Energieverbrauchs des Fahrzeugs ersehen kann.For example, the flow around the vehicle dynamically, z. B. based on streamlines can be visualized. At the same time, the current drag coefficient can be output digitally or analogously, so that the driver can draw conclusions about the proportion of the vehicle's energy consumption caused by air resistance.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Soll-Daten für die veränderlichen Parameter so ermittelt, dass das aerodynamische Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung für diese Soll-Daten einen geringeren Luftwiderstand des Fahrzeugs ergibt. Diese Soll-Daten werden dann ausgegeben. Bei der Ermittlung der Soll-Daten kann z. B. ein Optimierungsproblem gelöst werden, durch welches solche Soll-Daten ermittelt werden, für die der Luftwiderstand des Fahrzeugs am geringsten ist.According to a development of the method according to the invention, target data for the variable parameters are determined in such a way that the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment results in a lower air resistance of the vehicle for these target data. This target data is then output. When determining the target data z. B. an optimization problem can be solved by which such target data are determined for which the air resistance of the vehicle is the lowest.

Vorteilhafterweise werden durch die Ausgabe der Soll-Daten Hinweise gegeben, wie der Zustand der veränderlichen Parameter verändert werden kann, um den Energieverbrauch des Fahrzeugs zu verringern. Beispielsweise kann der Hinweis ausgegeben werden, dass der Zustand der Fensteröffnung oder der Dachöffnung geändert werden soll, um den Luftwiderstand, und damit den Energieverbrauch des Fahrzeugs, zu verringern. Beispielsweise kann der Hinweis ausgegeben werden, dass die Fenster- und Dachöffnungen geschlossen werden sollten, da bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs hierdurch der Energieverbrauch des Fahrzeugs unverhältnismäßig erhöht wird. Gleichermaßen kann der Hinweis ausgegeben werden, dass ein Spoiler ausgefahren werden soll oder die Radkappen verschlossen werden sollen. Die Soll-Daten können somit eine Empfehlung enthalten, wie der Zustand eines veränderlichen Parameters verändert werden sollte.Advantageously, the output of the target data provides information on how the state of the variable parameters can be changed in order to reduce the energy consumption of the vehicle. For example, the information can be output that the state of the window opening or the roof opening should be changed in order to reduce the air resistance and thus the energy consumption of the vehicle. For example, the message can be output that the window and roof openings should be closed, since this increases the vehicle's energy consumption disproportionately at the current speed of the vehicle. Equally, the message can be issued that a spoiler should be extended or the hubcaps should be closed. The target data can thus contain a recommendation as to how the state of a variable parameter should be changed.

Alternativ können die Soll-Daten als Steuersignal zum Verändern zumindest eines veränderlichen Parameters ausgegeben werden. In diesem Fall wird der Zustand des veränderlichen Parameters automatisch durch das erfindungsgemäße Verfahren verändert. Hierdurch kann der Energieverbrauch des Fahrzeugs automatisch reduziert werden.Alternatively, the target data can be output as a control signal for changing at least one variable parameter. In this case, the state of the variable parameter is changed automatically by the method according to the invention. As a result, the energy consumption of the vehicle can be reduced automatically.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Soll-Daten für die veränderlichen Parameter einem Fahrmanöver des Fahrzeugs zugeordnet. Wenn beispielsweise der veränderliche Parameter der Abstand des Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug ist, können die Soll-Daten einen optimalen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug angeben, wobei in diesem Fall nicht nur die Minimierung des Luftwiderstands des Fahrzeugs bei dem Optimierungsproblem berücksichtigt wird, sondern auch ein Parameter für die Sicherheit berücksichtigt wird, welcher beispielsweise auch berücksichtigen kann, ob das Fahrzeug vom Fahrer oder autonom geführt wird. Auch in diesem Fall können die Soll-Daten als Steuersignal ausgegeben werden. Beispielsweise kann bei einer automatischen Längsregelung des Fahrzeugs durch das Steuersignal der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug verringert werden, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs durch Windschatten-Fahren bzw. Kolonne-Fahren (sogenanntes „Platooning-Scenario“) zu verringern. According to a further embodiment of the method according to the invention, the target data for the variable parameters are assigned to a driving maneuver of the vehicle. For example, if the variable parameter is the vehicle's distance to a vehicle in front, the target data may indicate an optimal distance to the vehicle in front, in which case not only minimizing the vehicle's drag is considered in the optimization problem, but also a parameter is taken into account for safety, which can also take into account, for example, whether the vehicle is driven by the driver or autonomously. In this case, too, the target data can be output as a control signal. For example, with automatic longitudinal control of the vehicle, the distance to the vehicle in front can be reduced by the control signal in order to reduce the vehicle's air resistance by slipstreaming or driving in a convoy (so-called “platooning scenario”).

Die Visualisierung des aerodynamischen Modells der Luftströmung kann durch eine perspektivische oder dreidimensionale Darstellung einer im Fahrzeug angeordneten Anzeigeeinrichtung erfolgen. Des Weiteren kann die Visualisierung eine sogenannte „augmented-reality“-Darstellung der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung umfassen. Bei dieser „augmented reality“-Darstellung wird die Darstellung der Luftströmung, und ggf. die Darstellung anderer Fahrzeuge, der realen Ansicht des Fahrers überlagert. Hierzu kann ggf. ein an sich bekanntes und im Fahrzeug eingesetztes Head-Up-Display verwendet werden.The aerodynamic model of the air flow can be visualized by a perspective or three-dimensional representation of a display device arranged in the vehicle. Furthermore, the visualization can include so-called "augmented reality" representation of the air flow in the vehicle environment. In this "augmented reality" display, the display of the air flow and, if necessary, the display of other vehicles is superimposed on the driver's real view. A head-up display that is known per se and used in the vehicle can be used for this purpose.

Durch die Echtzeit-Visualisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die momentane Umströmungssituation des eigenen Fahrzeugs und/oder anderer Fahrzeuge sowie die aktuelle Angabe des Luftwiderstands ausgegeben werden. Diese Informationen kann der Fahrer dazu verwenden, den Energieverbrauch und den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Außerdem kann durch die Visualisierung ein interessantes Infotainment-Element ausgegeben werden. Schließlich können durch das erfindungsgemäße Verfahren zukünftige Platooning-Szenarien für teilautonome oder vollautonome Fahrzeuge realisiert und visualisiert werden.Due to the real-time visualization of the method according to the invention, the current flow situation around one's own vehicle and/or other vehicles as well as the current indication of the air resistance can be output. The driver can use this information to reduce energy consumption and CO 2 emissions. In addition, an interesting infotainment element can be output through the visualization. Finally, future platooning scenarios for partially autonomous or fully autonomous vehicles can be realized and visualized by the method according to the invention.

Schließlich ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, spieltypische Elemente in die Visualisierung einzubringen, um den Fahrer zu einer verbrauchsarmen Fahrweise zu motivieren. Hierzu ist es erfindungsgemäß auch möglich, den Fahrer bei einer verbrauchsarmen Fahrweise zu belohnen. Beispielsweise kann ein Scoring-System und/oder ein Wettbewerb mit anderen Fahrern und eine Rangliste eingeführt werden.Finally, the method according to the invention makes it possible to include game-typical elements in the visualization in order to motivate the driver to adopt an economical driving style. For this purpose it is also possible according to the invention to reward the driver for a fuel-efficient driving style. For example, a scoring system and/or competition with other drivers and a ranking list can be introduced.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist gekennzeichnet durch eine Visualisierungseinheit, die ausgebildet ist, aus dem aerodynamischen Modell der Luftströmung eine Visualisierung zu erzeugen und eine in dem Fahrzeug angeordnete Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Visualisierung, die mit der Visualisierungseinheit gekoppelt ist.The vehicle according to the invention is characterized by a visualization unit, which is designed to generate a visualization from the aerodynamic model of the air flow, and a display device arranged in the vehicle for displaying the visualization, which is coupled to the visualization unit.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist insbesondere ausgebildet, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen. Es weist somit dieselben Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren auf.The vehicle according to the invention is designed in particular to carry out the method described above. It therefore has the same advantages as the method according to the invention.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die Erfassungseinheit mit Drucksensoren gekoppelt, welche bei der Fahrzeugaußenhülle angeordnet sind, um zumindest die entgegen der Fahrtrichtung auf die Fahrzeugaußenhülle ausgeübte Luftdruckkomponente zu erfassen. Diese Drucksensoren können beispielsweise in dem Bereich der Fahrzeugaußenhülle, die von der Luft bei der Bewegung des Fahrzeugs angeströmt wird, angeordnet sein. Sie können bündig mit den benachbarten Bereichen der Fahrzeugaußenhülle in die Fahrzeugaußenhülle eingelassen sein, so dass die Außenflächen der Drucksensoren selbst einen Teil der Fahrzeugaußenhülle darstellen. Durch diese Drucksensoren kann die Aerodynamik im Bereich der Fahrzeugaußenhülle direkt erfasst werden und auf diese Weise ein sehr genaues aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berechnet werden.According to one embodiment of the vehicle according to the invention, the detection unit is coupled to pressure sensors which are arranged on the vehicle outer shell in order to detect at least the air pressure component exerted on the vehicle outer shell opposite to the direction of travel. These pressure sensors can be arranged, for example, in the area of the outer shell of the vehicle against which the air flows when the vehicle is moving. They can be embedded in the vehicle outer shell flush with the adjacent areas of the vehicle outer shell, so that the outer surfaces of the pressure sensors themselves represent part of the vehicle outer shell. With these pressure sensors, the aerodynamics in the area of the vehicle outer shell can be recorded directly and in this way a very precise aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment can be calculated.

Die Erfassungseinheit kann des Weiteren mit einer Kamera, einem LIDAR-Sensor, einem Radar-Sensor, einem Fahrzeug-Geschwindigkeitsmesser sowie weiteren im Fahrzeug verwendete Sensoren gekoppelt sein, welche Parameter erfassen, welche die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflussen.The detection unit can also be coupled to a camera, a LIDAR sensor, a radar sensor, a vehicle speedometer and other sensors used in the vehicle that detect parameters that affect the aerodynamics of the vehicle environment.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.

  • 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und
  • die 2 bis 5 zeigen Visualisierungen, die von einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt werden.
The invention will now be explained using an exemplary embodiment with reference to the drawings.
  • 1 shows the basic structure of an embodiment of the vehicle according to the invention and
  • the 2 until 5 show visualizations that are generated by an embodiment of the method according to the invention.

Zunächst wird mit Bezug zur 1 das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 beschrieben:

  • Das Fahrzeug 1 umfasst eine Erfassungseinheit 2 zum Erfassen von Daten zu veränderlichen Parametern, welche die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflussen. Hierfür ist die Erfassungseinheit 2 mit Drucksensoren 3 verbunden, welche bei der Fahrzeugaußenhülle des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Die Drucksensoren 3 umfassen insbesondere jeweils drucksensitive Flächen, welche einen Teil der Fahrzeugaußenhülle darstellen. Mit den Drucksensoren kann insbesondere die entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 auf die drucksensitive Fläche des jeweiligen Drucksensors 3 ausgeübte Luftdruckkomponente erfasst werden. Diese Luftdruckkomponente erhöht sich mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeugs und mit stärkerem Gegenwind.
First, with reference to 1 the exemplary embodiment of the vehicle 1 according to the invention is described:
  • The vehicle 1 includes a detection unit 2 for detecting data on variable parameters that affect the aerodynamics of the vehicle environment. For this purpose, the detection unit 2 is connected to pressure sensors 3 which are arranged on the outer shell of the vehicle 1 . In particular, the pressure sensors 3 each include pressure-sensitive surfaces which represent part of the vehicle's outer shell. In particular, the air pressure component exerted on the pressure-sensitive surface of the respective pressure sensor 3 counter to the direction of travel of the vehicle 1 can be detected with the pressure sensors. This air pressure component increases with increasing vehicle speed and with stronger headwinds.

Des Weiteren ist die Erfassungseinheit 2 mit einer Kamera 4 verbunden, mit welcher die Fahrzeugumgebung optisch erfasst werden kann. Auf an sich bekannte Weise können die von der Kamera 4 aufgenommenen Bilder ausgewertet werden, um die Verkehrssituation in der Umgebung des Fahrzeugs 1 zu erfassen. Insbesondere können andere Fahrzeuge in der Fahrzeugumgebung nicht nur hinsichtlich ihrer Position relativ zu dem Fahrzeug 1 erfasst werden, sondern auch hinsichtlich ihrer Kinematik und Geometrie.Furthermore, the detection unit 2 is connected to a camera 4 with which the vehicle surroundings can be optically detected. The images recorded by the camera 4 can be evaluated in a manner known per se in order to record the traffic situation in the vicinity of the vehicle 1 . In particular, other vehicles in the vehicle environment can be detected not only with regard to their position relative to vehicle 1, but also with regard to their kinematics and geometry.

Des Weiteren ist die Erfassungseinheit 2 mit einem LIDAR-Sensor 5 und einem Radar-Sensor 6 gekoppelt, um die Fahrzeugumgebung noch genauer erfassen zu können. Schließlich ist die Erfassungseinheit 2 mit einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 7 verbunden, um die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 erfassen zu können.Furthermore, the detection unit 2 is equipped with a LIDAR sensor 5 and a radar sensor 6 coupled in order to be able to capture the vehicle environment even more precisely. Finally, the detection unit 2 is connected to a vehicle speed sensor 7 in order to be able to detect the current speed of the vehicle 1 .

Des Weiteren ist die Erfassungseinheit 2 mit Zustandssensoren 19 für interne Fahrzeugdaten gekoppelt. Diese Zustandssensoren 19 erfassen unter anderem den Zustand einzelner Fensterheber des Fahrzeugs, den Zustand eines Schiebedachs und ggf. das Vorhandensein und den Typ von Dachaufbauten. Ferner kann durch die Zustandssensoren 19 der Zustand eines bewegbaren Spoilers des Fahrzeugs und der Bodenfreigang des Fahrzeugs 1, welcher durch das adaptive Fahrwerk veränderbar ist, erfasst werden.Furthermore, the detection unit 2 is coupled to status sensors 19 for internal vehicle data. These status sensors 19 detect, among other things, the status of individual window regulators in the vehicle, the status of a sunroof and, if applicable, the presence and type of roof structures. Furthermore, the state of a movable spoiler of the vehicle and the ground clearance of the vehicle 1, which can be changed by the adaptive chassis, can be detected by the state sensors 19.

Die Erfassungseinheit 2 ist mit einer Berechnungseinheit 8 verbunden, an welche sie die erfassten Daten zu den veränderlichen Parametern überträgt. Die Berechnungseinheit 8 ist ausgebildet, mittels der erfassten Daten ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung zu berechnen. Diese Berechnung erfolgt beispielsweise auf Basis eines sogenannten „Reduced-Order-Model“.The acquisition unit 2 is connected to a calculation unit 8 to which it transmits the acquired data on the variable parameters. The calculation unit 8 is designed to use the recorded data to calculate an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment. This calculation is carried out, for example, on the basis of what is known as a “reduced order model”.

Die Berechnungseinheit 8 ist des Weiteren ausgebildet, Soll-Daten für zumindest einen veränderlichen Parameter zu ermitteln, wie es später mit Bezug zu dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wird. Die Berechnungseinheit 8 ist hierfür mit einem Datenbus 11 des Fahrzeugs 1 gekoppelt, an welchen die Soll-Daten übertragen werden können. Der Datenbus 11 des Fahrzeugs ist mit Steuereinrichtungen 12 gekoppelt, welche die Soll-Daten in Steuersignale umsetzen können, damit zumindest ein veränderlicher Parameter von einer Steuereinrichtung 12 so verändert werden kann, dass der veränderliche Parameter den Soll-Daten entspricht.The calculation unit 8 is also designed to determine target data for at least one variable parameter, as will be explained later with reference to the exemplary embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the calculation unit 8 is coupled to a data bus 11 of the vehicle 1, to which the target data can be transmitted. The data bus 11 of the vehicle is coupled to control devices 12 which can convert the target data into control signals so that at least one variable parameter can be changed by a control device 12 such that the variable parameter corresponds to the target data.

Die Berechnungseinheit 8 ist ferner mit einer Visualisierungseinheit 9 verbunden, an welche das berechnete aerodynamische Modell der Luftströmungen in der Fahrzeugumgebung übertragen wird. Die Visualisierungseinheit 9 ist ausgebildet, aus dem aerodynamischen Modell der Luftströmung eine Visualisierung zu erzeugen. Diese Visualisierungen werden später mit Bezug zu dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.The calculation unit 8 is also connected to a visualization unit 9 to which the calculated aerodynamic model of the air flows in the vehicle environment is transmitted. The visualization unit 9 is designed to generate a visualization from the aerodynamic model of the air flow. These visualizations are explained later with reference to the exemplary embodiment of the method according to the invention.

Die Visualisierungseinheit 9 ist mit einer Anzeigeeinrichtung 10 verbunden. Die Anzeigeeinrichtung zeigt die Visualisierung so an, dass sie von dem Fahrer des Fahrzeugs 1 wahrgenommen werden kann. Die Anzeigeeinrichtung 10 umfasst eine Anzeigefläche im Inneren des Fahrzeugs 1. Ferner umfasst die Anzeigeeinrichtung 10 ein Head-Up-Display, mit welchem eine „augmented-reality“-Darstellung erzeugt werden kann, welche vom Fahrer wahrgenommen werden kann, wenn er aus dem Fahrzeug 1 heraus in die Fahrzeugumgebung blickt.The visualization unit 9 is connected to a display device 10 . The display device displays the visualization in such a way that it can be perceived by the driver of the vehicle 1 . The display device 10 includes a display area inside the vehicle 1. The display device 10 also includes a head-up display with which an “augmented reality” display can be generated, which the driver can perceive when he leaves the vehicle 1 looks out into the vehicle environment.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Bezug zu den 2 bis 5 erläutert, wobei weitere Ausgestaltungen und Ausbildungen des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 beschrieben werden:

  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst Daten zu unveränderlichen Parametern des Fahrzeugs 1 in der Berechnungseinheit 8 gespeichert. Zu diesen unveränderlichen Parametern gehören solche Parameter, welche die Aerodynamik des Fahrzeugs 1 beeinflussen, welche jedoch während der Bewegung des Fahrzeugs 1 nicht verändert werden. Unter anderem wird die Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit der Außenhülle des Fahrzeugs 1 in der Berechnungseinheit 8 gespeichert.
The following is an embodiment of the method with reference to the 2 until 5 explained, with further refinements and developments of the exemplary embodiment of the vehicle 1 according to the invention being described:
  • In the method according to the invention, data on unchangeable parameters of the vehicle 1 are initially stored in the calculation unit 8 . These unchangeable parameters include those parameters which influence the aerodynamics of the vehicle 1 but which are not changed while the vehicle 1 is moving. Among other things, the geometry and surface quality of the outer shell of the vehicle 1 is stored in the calculation unit 8 .

Setzt sich das Fahrzeug 1 in Bewegung, werden veränderliche Parameter von den Sensoren 3 bis 6 zum Erfassen der Fahrzeugumgebung und von den Sensoren 7 und 19 zum Erfassen interner Fahrzeugdaten fortwährend erfasst. Die erfassten Daten werden von der Erfassungseinheit 2 an die Berechnungseinheit 8 übertragen.If the vehicle 1 is in motion, variable parameters are continuously recorded by the sensors 3 to 6 for recording the vehicle surroundings and by the sensors 7 and 19 for recording internal vehicle data. The recorded data are transmitted from the recording unit 2 to the calculation unit 8 .

Die Berechnungseinheit 8 berechnet auf Basis der gespeicherten Daten zu den unveränderlichen Parametern und den erfassten Daten zu den veränderlichen Parametern in Echtzeit ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung. Dieses aerodynamische Modell gibt die Luftströmung in der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs 1 wieder. Ferner gibt dieses aerodynamische Modell jedoch auch die Luftströmung in einem Abstand von dem Fahrzeug 1 wieder, welcher Einfluss auf den Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 hat. Beispielsweise beeinflussen insbesondere andere Fahrzeuge in der Fahrzeugumgebung die auf das Fahrzeug 1 auftreffende Luftströmung. Das aerodynamische Modell beinhaltet somit auch die An- und Umströmung von anderen Fahrzeugen in der Fahrzeugumgebung.The calculation unit 8 calculates an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment in real time on the basis of the stored data on the unchanging parameters and the recorded data on the changing parameters. This aerodynamic model reflects the air flow in the immediate vicinity of the vehicle 1 . Furthermore, however, this aerodynamic model also reflects the air flow at a distance from the vehicle 1 , which influences the air resistance of the vehicle 1 . For example, other vehicles in the vicinity of the vehicle in particular influence the air flow impinging on the vehicle 1 . The aerodynamic model thus also includes the flow towards and around other vehicles in the vehicle environment.

Außerdem erzeugt die Berechnungseinheit 8 einen Bewertungswert, welcher den Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 in der aktuellen Umgebungssituation bewertet. Des Weiteren berechnet sie den Luftwiderstandsbeiwert.In addition, the calculation unit 8 generates an evaluation value which evaluates the air resistance of the vehicle 1 in the current environmental situation. It also calculates the drag coefficient.

Ferner löst die Berechnungseinheit 8 ein Optimierungsproblem. Zu einigen der veränderlichen Parameter werden optimale Soll-Daten ermittelt, bei welchen der Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 aktuell minimal ist.Furthermore, the calculation unit 8 solves an optimization problem. Optimum target data is determined for some of the variable parameters which the air resistance of the vehicle 1 is currently minimal.

Zum einen werden für interne Fahrzeugdaten optimierte Soll-Daten ermittelt, wobei bei dem Optimierungsproblem weitere Parameter berücksichtigt werden können, die keinen Einfluss auf die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung haben. Beispielsweise können Sollwerte einer Klimaautomatik berücksichtigt werden. Durch das Optimierungsproblem kann beispielsweise ermittelt werden, dass bei niedrigen Geschwindigkeiten ein geöffneter Zustand des Fensters und des Schiebedachs optimal ist, da in diesem Fall die Vorgaben der Klimaautomatik erfüllt werden können und die Verschlechterung des Luftwiderstands durch die geöffneten Fenster und die geöffnete Dachöffnung nur zu einer geringen Erhöhung des Luftwiderstands führt. Bei höheren Geschwindigkeiten können die Soll-Daten jedoch ausgeben, dass die Fenster und das Schiebedach geschlossen werden sollen, um den Luftwiderstand des Fahrzeugs, und damit den Energieverbrauch des Fahrzeugs 1, zu verringern. Die Vorgaben der Klimaautomatik werden in diesem Fall auf andere Weise erfüllt.On the one hand, target data optimized for internal vehicle data are determined, with further parameters that have no influence on the aerodynamics of the vehicle environment being able to be taken into account in the optimization problem. For example, target values of an automatic air conditioning system can be taken into account. The optimization problem can be used to determine, for example, that at low speeds an open state of the window and sunroof is optimal, since in this case the specifications of the automatic climate control can be met and the deterioration in air resistance through the open windows and the open roof opening is only one slight increase in air resistance. At higher speeds, however, the target data can indicate that the windows and sunroof should be closed in order to reduce the vehicle's air resistance and thus the energy consumption of the vehicle 1 . In this case, the specifications of the automatic air conditioning are met in a different way.

Des Weiteren wird ein Optimierungsproblem gelöst, welches den Abstand des Fahrzeugs 1 zu einem vorausfahrenden Fahrzeug optimiert. In diesem Fall wird zusätzlich ein erforderlicher Sicherheitsabstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug berücksichtigt, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug autonom oder mittels einer automatischen Längsregelung geführt wird oder nur von dem Fahrer ohne Unterstützung durch Assistenzsysteme geführt wird. Ein geringerer Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug kann dabei zu einem geringeren Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 führen. Bei der Berechnung des Optimums für den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug wird jedoch berücksichtigt, dass der Abstand aus Sicherheitsgründen nicht zu gering werden darf.Furthermore, an optimization problem is solved, which optimizes the distance of the vehicle 1 from a vehicle driving in front. In this case, a required safety distance from the vehicle in front is also taken into account, depending on whether the vehicle is being driven autonomously or by means of automatic longitudinal control, or is being driven only by the driver without support from assistance systems. A smaller distance to the vehicle driving ahead can lead to a lower air resistance of the vehicle 1 . When calculating the optimum distance to the vehicle in front, however, it is taken into account that the distance must not be too small for safety reasons.

Sofern das Fahrzeug 1 zumindest teilweise autonom gesteuert wird, z. B. eine automatische Längsführung aktiviert ist, werden Soll-Daten zu veränderlichen Parametern, welche die Längsführung betreffen, von der Berechnungseinheit 8 an den Datenbus 11 übertragen, von welchem diese Soll-Daten an ein oder mehrere Steuereinrichtungen 12 übertragen werden, welche die automatische Längsführung des Fahrzeugs 1 regeln. Von den entsprechenden Steuereinrichtungen 12 werden dann Steuersignale für die automatische Längsregelung entsprechend der Soll-Daten erzeugt und ausgegeben.If the vehicle 1 is at least partially controlled autonomously, e.g. B. an automatic longitudinal guidance is activated, target data on variable parameters relating to the longitudinal guidance are transmitted from the calculation unit 8 to the data bus 11, from which these target data are transmitted to one or more control devices 12 which control the automatic longitudinal guidance of the vehicle 1 regulate. Control signals for the automatic longitudinal control are then generated and output by the corresponding control devices 12 in accordance with the desired data.

Das berechnete aerodynamische Modell der Luftströmung, der Bewertungswert und der Luftwiderstandsbeiwert werden an die Visualisierungseinheit 9 übertragen, welche daraus eine Visualisierung erzeugt. Diese Visualisierung wird von der Visualisierungseinheit 9 an die Anzeigeeinrichtung 10 übertragen, welche die Visualisierung anzeigt.The calculated aerodynamic model of the air flow, the evaluation value and the drag coefficient are transmitted to the visualization unit 9, which generates a visualization therefrom. This visualization is transmitted from the visualization unit 9 to the display device 10, which displays the visualization.

Des Weiteren werden auch die berechneten Soll-Daten, sofern sie nicht automatisch ins Steuersignal umgesetzt werden sollen, an die Visualisierungseinheit 9 übertragen, welche sie in die Visualisierung des aerodynamischen Modells der Luftströmung einarbeitet oder eine getrennte Anzeige für diese Soll-Daten erzeugt, so dass die Soll-Daten auch von der Anzeigeeinrichtung 10 angezeigt werden.Furthermore, the calculated target data, if they are not to be automatically converted into the control signal, are transmitted to the visualization unit 9, which incorporates them into the visualization of the aerodynamic model of the air flow or generates a separate display for this target data, so that the target data are also displayed by the display device 10 .

2 zeigt eine von dem Verfahren erzeugte Visualisierung der Umströmung des Fahrzeugs 1 auf einer Anzeigefläche in der Mittelkonsole des Fahrzeugs 1. Es wird ein grafisches Objekt 13 für das Fahrzeug 1 dargestellt. Ferner wird eine Visualisierung 15 der Luftströmung um das Fahrzeug 1 dargestellt. Schließlich wird noch eine digitale grafische Darstellung 14 des Luftwiderstandsbeiwerts angezeigt, welche von der Berechnungseinheit 8 berechnet worden ist. 2 shows a visualization of the flow around vehicle 1 generated by the method on a display area in the center console of vehicle 1. A graphic object 13 for vehicle 1 is displayed. Furthermore, a visualization 15 of the air flow around the vehicle 1 is shown. Finally, a digital graphical representation 14 of the drag coefficient, which has been calculated by the calculation unit 8, is also displayed.

In 3 ist eine andere Art der Anzeige mittels der Anzeigeeinrichtung 10 wiedergegeben. In diesem Fall wird mittels eines Head-Up-Displays ein grafisches Objekt 16 für ein anderes Fahrzeug in der Fahrzeugumgebung augmentiert und zusammen mit einer augmentierten Visualisierung 15 der zugehörigen Luftströmung dargestellt. Gleichzeitig wird von der Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung 10 eine grafische Darstellung 17 des Bewertungswerts angezeigt, welcher den Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 in der aktuellen Umgebungssituation bewertet. Der Bewertungswert kann dabei sowohl auf digitale als auch auf analoge Weise ausgegeben werden. Wie in 3 gezeigt, ist die Umströmung eines vorausfahrenden Fahrzeugs sichtbar. Der Bewertungswert berücksichtigt insbesondere die Position des eigenen Fahrzeugs 1 im Strömungsfeld der Umgebung. Mit Hilfe des Bewertungswerts erhält der Fahrer somit einen Hinweis, wie er den eigenen Luftwiderstand durch eine geeignete Positionierung relativ zu dem vorausfahrenden Fahrzeug verbessern kann.In 3 Another type of display using the display device 10 is shown. In this case, a graphical object 16 for another vehicle in the vehicle environment is augmented by means of a head-up display and displayed together with an augmented visualization 15 of the associated air flow. At the same time, the display surface of the display device 10 shows a graphical representation 17 of the evaluation value, which evaluates the air resistance of the vehicle 1 in the current environmental situation. The evaluation value can be output both digitally and analogously. As in 3 shown, the flow around a vehicle driving ahead is visible. In particular, the evaluation value takes into account the position of the host vehicle 1 in the flow field of the environment. With the help of the evaluation value, the driver thus receives an indication of how he can improve his own air resistance through suitable positioning relative to the vehicle driving in front.

In 4 ist eine Visualisierung des aerodynamischen Modells der Luftströmung dargestellt, bei welcher sowohl ein grafisches Objekt 13 für das eigene Fahrzeug als auch ein grafisches Objekt 16 für ein anderes, vorausfahrendes Fahrzeug zusammen mit der Visualisierung 15 der Luftströmung wiedergegeben ist. Es ist ein sogenanntes „Platooning-Scenario“ dargestellt, bei dem der Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 dadurch verringert wird, dass der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug so gewählt wird, dass Luftwirbel minimiert werden. In diesem Fall hat die Berechnungseinheit 8 für das Platooning-Szenario ein Optimum für den Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug im Hinblick auf die Sicherheit und den Luftwiderstand des Fahrzeugs 1 berechnet. Die Visualisierungseinheit 9 hat für die optimierten Soll-Daten für den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug ein grafisches Objekt 18 erzeugt, welches von der Anzeigeeinrichtung 10 angezeigt wird und welches einen Hinweis auf ein Fahrmanöver gibt. Es wird insbesondere darauf hingewiesen, ob der Abstand zu dem vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert oder verkleinert werden soll, um unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten einen optimalen Luftwiderstand für das Fahrzeug 1 zu realisieren.In 4 a visualization of the aerodynamic model of the air flow is shown, in which both a graphical object 13 for the host vehicle and a graphical object 16 for another vehicle driving ahead are shown together with the visualization 15 of the air flow. A so-called “platooning scenario” is shown, in which the air resistance of vehicle 1 is reduced by selecting the distance from the vehicle in front in such a way that air turbulence is minimized. In this case, the calculation unit 8 has an optimum for the platooning scenario Distance to the vehicle ahead in terms of safety and air resistance of the vehicle 1 is calculated. The visualization unit 9 has generated a graphical object 18 for the optimized setpoint data for the distance to the vehicle driving ahead, which is displayed by the display device 10 and which gives an indication of a driving maneuver. In particular, it is pointed out whether the distance to the vehicle driving ahead should be increased or decreased in order to achieve optimal air resistance for the vehicle 1, taking safety aspects into account.

In 5 ist ein Szenario durch die Anzeigefläche der Anzeigeeinrichtung 10 dargestellt, welches dem Szenario entspricht, wie es in 3 dargestellt ist. In diesem Fall wird keine augmented-reality-Darstellung gewählt, sondern eine perspektivische Darstellung des grafischen Objekts 16 für ein anderes Fahrzeug in Verbindung mit der zugehörigen Visualisierung 15 der Luftströmung.In 5 is a scenario represented by the display area of the display device 10, which corresponds to the scenario as shown in FIG 3 is shown. In this case, no augmented reality representation is selected, but a perspective representation of the graphic object 16 for another vehicle in connection with the associated visualization 15 of the air flow.

Bezugszeichenlistereference list

11
Fahrzeugvehicle
22
Erfassungseinheitregistration unit
33
Drucksensorenpressure sensors
44
Kameracamera
55
LIDAR-SensorLIDAR sensor
66
Radarsensorradar sensor
77
Fahrzeug Geschwindigkeitsmesservehicle speedometer
88th
Berechnungseinheitcalculation unit
99
Visualisierungseinheitvisualization unit
1010
Anzeigeeinrichtungdisplay device
1111
Datenbusdata bus
1212
Steuereinrichtungencontrols
1313
graphisches Objekt für das Fahrzeuggraphic object for the vehicle
1414
digitale grafische Darstellung des Luftwiderstandsbeiwertsdigital graphical representation of the drag coefficient
1515
Visualisierung der LuftströmungVisualization of the air flow
1616
graphisches Objekt für ein anderes Fahrzeuggraphic object for another vehicle
1717
grafische Darstellung eines Bewertungswertsgraphical representation of a rating value
1818
graphisches Objekt für Hinweis auf Fahrmanövergraphic object for information on driving manoeuvres
1919
Zustandssensorencondition sensors

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102014200610 A1 [0003]DE 102014200610 A1 [0003]
  • DE 102016114967 A1 [0004]DE 102016114967 A1 [0004]

Claims (13)

Verfahren zum Ausgeben von aerodynamischen Informationen in einem Fahrzeug (1), bei dem Daten zu zumindest einem veränderlichen Parameter erfasst werden, welcher die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflusst, und mittels der erfassten Daten ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem aerodynamischen Modell der Luftströmung eine Visualisierung erzeugt wird und die Visualisierung mittels einer in dem Fahrzeug (1) angeordneten Anzeigeeinrichtung (10) angezeigt wird.Method for outputting aerodynamic information in a vehicle (1), in which data is recorded on at least one variable parameter which influences the aerodynamics of the vehicle environment, and an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment is calculated using the recorded data, characterized in that that a visualization is generated from the aerodynamic model of the air flow and the visualization is displayed by means of a display device (10) arranged in the vehicle (1). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der veränderlichen Parameter die entgegen der Fahrtrichtung auf die Fahrzeugaußenhülle ausgeübte Luftdruckkomponente ist.procedure after claim 1 , characterized in that the or one of the variable parameters is the air pressure component exerted against the direction of travel on the vehicle outer shell. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der veränderlichen Parameter der Zustand zumindest einer Öffnung in der Fahrzeugaußenhülle ist, welche verschließbar ist.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the or one of the variable parameters is the state of at least one opening in the vehicle outer shell, which can be closed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der veränderlichen Parameter der Bodenfreigang des Fahrzeugs (1) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the variable parameters is the ground clearance of the vehicle (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder einer der veränderlichen Parameter die Geometrie und/oder Kinetik anderer Fahrzeuge in der Fahrzeugumgebung ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the or one of the variable parameters is the geometry and/or kinetics of other vehicles in the vehicle environment. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugumgebung die direkte Umgebung der Fahrzeugaußenhülle umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle environment includes the direct environment of the vehicle outer shell. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugumgebung einen Bereich umfasst, der so von dem Fahrzeug (1) beabstandet ist, dass in dem Bereich andere Fahrzeuge angeordnet sein können.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the area surrounding the vehicle comprises an area which is at such a distance from the vehicle (1) that other vehicles can be arranged in the area. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aerodynamische Modell der Luftströmung in Echtzeit berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aerodynamic model of the air flow is calculated in real time. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Soll-Daten für zumindest einen veränderlichen Parameter so ermittelt werden, dass das aerodynamische Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung für diese Soll-Daten einen geringeren Luftwiderstand des Fahrzeugs (1) ergibt, und die Soll-Daten ausgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that target data for at least one variable parameter is determined in such a way that the aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment results in a lower air resistance of the vehicle (1) for this target data, and the target -Data are output. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Daten für die veränderlichen Parameter einem Fahrmanöver des Fahrzeugs (1) zugeordnet sind.procedure after claim 9 , characterized in that the target data for the variable parameters are associated with a driving maneuver of the vehicle (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Visualisierung eine Augmented-Reality-Darstellung der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the visualization includes an augmented reality representation of the air flow in the vehicle environment. Fahrzeug (1) mit einer Anzeigevorrichtung (10) zum Ausgeben von aerodynamischen Informationen in einem Fahrzeug (1) mit einer Erfassungseinheit (2) zum Erfassen von Daten zu zumindest einem veränderlichen Parameter, welcher die Aerodynamik der Fahrzeugumgebung beeinflusst, und einer Berechnungseinheit (8), die ausgebildet ist, mittels der erfassten Daten ein aerodynamisches Modell der Luftströmung in der Fahrzeugumgebung zu berechnen, gekennzeichnet durch eine Visualisierungseinheit (9), die ausgebildet ist, aus dem aerodynamischen Modell der Luftströmung eine Visualisierung (15) zu erzeugen, und eine in dem Fahrzeug (1) angeordnete Anzeigeeinrichtung (10) zum Anzeigen der Visualisierung (15), die mit der Visualisierungseinheit (9) gekoppelt ist.Vehicle (1) with a display device (10) for outputting aerodynamic information in a vehicle (1) with a detection unit (2) for detecting data on at least one variable parameter which influences the aerodynamics of the vehicle environment, and a calculation unit (8) that is designed to calculate an aerodynamic model of the air flow in the vehicle environment using the recorded data, characterized by a visualization unit (9) that is designed to generate a visualization (15) from the aerodynamic model of the air flow, and a in the Vehicle (1) arranged display device (10) for displaying the visualization (15), which is coupled to the visualization unit (9). Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (2) mit Drucksensoren (3) gekoppelt ist, welche bei der Fahrzeugaußenhülle angeordnet sind, um zumindest die entgegen der Fahrtrichtung auf die Fahrzeugaußenhülle ausgeübte Luftdruckkomponente zu erfassen.vehicle after claim 12 , characterized in that the detection unit (2) is coupled to pressure sensors (3) which are arranged on the vehicle outer shell in order to detect at least the air pressure component exerted on the vehicle outer shell opposite to the direction of travel.
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