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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs eines Fahrzeugverbunds sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Steuereinheit.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugverbunds von hintereinander fahrenden Nutzfahrzeugen, bei denen die Abstände zwischen den einzelnen Nutzfahrzeugen des Fahrzeugverbunds auf etwa zehn bis fünfzehn Meter verringert werden, sodass durch eine Reduktion des Luftwiderstands der Kraftstoffverbrauch und die Fahrzeugemissionen des Fahrzeugverbunds reduziert werden. Bei Bergabfahrten müssen die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds rechtzeitig oder dauerhaft bremsen, um eine Überlastung der Bremsen zu verhindern. Folglich ist in diesem Fall ein Windschattenfahren im Fahrzeugverbund nicht von Vorteil.
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Aus der
DE 10 2006 003 625 A1 ist ein Verfahren zur Regelung des Abstands eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Führungsfahrzeug bekannt, wobei Topographieinformationen über das Steigungsprofil einer vorausliegenden Fahrstrecke mittels eines auf eine digitale Karte zugreifenden Navigationssystems bereitgestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs eines Fahrzeugverbunds, wobei der Fahrzeugverbund zumindest ein erstes Fahrzeug und ein dem ersten Fahrzeug in einem ersten definierten räumlichen Abstand nachfolgendes Fahrzeug umfasst, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Erkennen, dass zumindest das erste Fahrzeug des Fahrzeugverbunds einen Streckenabschnitt mit einem Gefälle befährt oder befahren wird; und
- - Steuern einer Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds zum Vergrößern des ersten definierten räumlichen Abstands zu einem zweiten definierten räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen, um eine aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs für das Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle zu erhöhen.
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Weiterhin ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Steuereinheit zur Steuerung eines Fahrzeugs eines Fahrzeugverbunds mit einer Schnittstelle, wobei der Fahrzeugverbund zumindest ein erstes Fahrzeug und ein dem ersten Fahrzeug in einem ersten definierten räumlichen Abstand D1 nachfolgendes Fahrzeug umfasst, und wobei die Steuereinheit eingerichtet ist
- - anhand von mittels der Schnittstelle empfangenen Daten zu erkennen, dass zumindest das erste Fahrzeug des Fahrzeugverbunds einen Streckenabschnitt mit einem Gefälle befährt oder befahren wird; und
- - eine Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds zum Vergrößern des ersten definierten räumlichen Abstands zu einem zweiten definierten räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen zu steuern, um eine aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs für das Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle zu erhöhen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Unter einem Fahrzeugverbund kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verbund beziehungsweise ein Verband von mindestens zwei Fahrzeugen verstanden werden. Der Fahrzeugverbund bzw. der Fahrzeugverband kann eine Fahrzeugkolonne beziehungsweise ein Fahrzeugkonvoi sein. Denkbar ist, dass es sich bei dem Fahrzeugverbund um in einer Formation hintereinander fahrende Fahrzeuge handelt. Das heißt, mit anderen Worten, die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds haben keine mechanische Verbindung. Hierbei können die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds eine gemeinsame Routenplanung verwenden, um die Formation unter den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds aufrechtzuerhalten.
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Die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds können in sehr geringem räumlichen Abstand zueinander fahren, um aufgrund des verminderten Luftwiderstands bzw. der verminderten aerodynamischen Widerstandskraft der Fahrzeuge im Fahrzeugverbund ein Verbrauch von Kraftstoff zu reduzieren. Die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds können zu einem autonomen Betrieb, insbesondere zu einem autonomen Fahren, geeignet sein. Hierbei werden die Fahrzeuge teilautomatisiert, hochautomatisiert oder vollautomatisiert gesteuert.
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Jedes der Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds weist zumindest eine Kommunikationseinheit auf, die an dem jeweiligen Fahrzeug angeordnet ist. Die Kommunikationseinheit eines Fahrzeugs ist ausgebildet, eine Kommunikationsverbindung mit einer Kommunikationseinheit eines weiteren Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds oder einer Infrastruktureinrichtung herzustellen. Die Kommunikationseinheit ist vorzugsweise ein Funkgerät, beispielsweise ein Mobilfunkgerät. Die Kommunikationsverbindung ist vorzugsweise eine Funkverbindung, beispielsweise eine Mobilfunkverbindung, insbesondere eine 5G-Mobilfunkverbindung. Demnach können mittels der Kommunikationseinheit Daten bzw. Informationen zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds übertragen werden. Zum Beispiel können mittels der Kommunikationsverbindung Fahrzustandsinformationen, Fahrzeuginformationen, Fahrtrouteninformationen oder Fahrerinformationen übertragen werden.
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Unter einer Fahrzustandsinformation kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Information über einen Fahrzustand eines Fahrzeugs verstanden werden. Der Fahrzustand kann von dem Fahrzeug selbst, der Steuerung des Fahrzeugs und/oder einer Umgebung des Fahrzeugs abhängen. Die Fahrzustandsinformation kann eine aktuelle Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung, ein aktueller Betriebszustand eines Fahrerassistenzsystems, ein aktueller Lenkwinkel oder ein aktueller Abstand zu einem nachfolgenden oder vorausfahrenden Fahrzeug sein.
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Unter einer Fahrzeuginformation kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Information über ein Fahrzeug verstanden werden. Zum Beispiel kann die Fahrzeuginformation eine Größe, ein Typ, eine Motorleistung oder ein Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs, eine Bremsleistung, eine Ausstattung mit Fahrerassistenzsystemen, eine Zuglast oder eine Masse einer Beladung des Fahrzeugs, eine Information über ein transportiertes Transportgut, insbesondere ein Gefahrengut, ein Gesamtvolumen oder ein gefülltes Volumen eines Kraftstofftanks oder eine Fälligkeit einer Fahrzeuginspektion sein. Die Fahrzeuginformation kann auch eine Leistungsinformation über sicherheitsrelevante Systeme wie zum Beispiel eine Zeitdauer eines Druckaufbaus einer Bremseinheit sein.
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Unter einer Fahrerinformation kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Information über einen Fahrer des Fahrzeugs verstanden werden. Beispielsweise kann die Fahrerinformation eine Information über eine Lenkzeit oder Ruhezeit des Fahrers, einen geplanten Wechsel des Fahrers oder einen medizinischen Zustand des Fahrers sein.
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Unter einer Fahrtrouteninformation kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Information über eine vorgesehene Fahrtroute bzw. Fahrtrajektorie wie beispielsweise eine Topologie der Fahrtroute bzw. eine Steigung oder ein Gefälle eines Streckenabschnitts, eine Eigenschaft bzw. eine Beschaffenheit einer Fahrbahn der vorgesehenen Fahrtroute, ein definiertes Fahrtziel, eine Verkehrslage, insbesondere eine Stauinformation, oder über einen Parkraum sein. Ferner kann es sich bei den Fahrtrouteninformationen auch um Wetterinformationen oder Witterungsinformationen handeln.
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Die Daten bzw. Informationen können mittels der Kommunikationseinheit kontinuierlich, in definierten Abständen oder periodisch übertragen und/oder empfangen werden. Denkbar ist, dass die Daten mit einer Frequenz im Bereich von 0,1 Hertz bis 100 Hertz übertragen werden. Die Daten können alternativ nur oder zusätzlich bei Auftreten einer kritischen oder unerwarteten Verkehrssituation übertragen werden.
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Die Kommunikationseinheit eines Fahrzeugs ist ausgebildet, ein Steuersignal an eine an dem Fahrzeug angeordnete Steuereinheit des Fahrzeugs bzw. an eine Schnittstelle der Steuereinheit zu übertragen, um das Fahrzeug zu steuern. Die Kommunikationseinheit kann Teil der an dem Fahrzeug angeordneten Steuereinheit sein. Dadurch können mittels der Kommunikationseinheit empfangene Daten zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet werden. Denkbar ist auch, dass das Fahrzeug teilweise oder vollständig mittels einer abseits bzw. außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Steuereinheit gesteuert wird. Hierzu ist die abseits bzw. außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Steuereinheit ausgebildet, mittels einer Schnittstelle bzw. einer Kommunikationsverbindung zu der Kommunikationseinheit auf die Steuereinheit des Fahrzeugs zuzugreifen. Zum Beispiel kann es sich bei der abseits bzw. außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Steuereinheit um eine stationäre Servereinheit oder ein Cloud-Computing-System beziehungsweise eine Rechnerwolke handeln.
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Die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds können Lastkraftfahrzeuge (LKW) und/oder Personenkraftwagen (PKW) sein. Die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds können Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und/oder Brennstoffzelle und/oder Hybrid- und/oder Elektrofahrzeuge sein. Die Anzahl der am Fahrzeugverbund teilnehmenden Fahrzeuge kann sich ändern. Das heißt, mit anderen Worten, dass zusätzliche Fahrzeuge am Fahrzeugverbund teilnehmen oder Fahrzeuge den Fahrzeugverbund verlassen können.
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Unter einer Bremseinheit eines Fahrzeugs kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Einheit verstanden werden, die ausgebildet ist, die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs aktiv zu reduzieren. Allerdings kann die Bremseinheit eines Fahrzeugs im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Antriebseinheit des Fahrzeugs umfassen, die ausgebildet ist, die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs aktiv zu reduzieren. Demnach kann ein Steuern der Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds auch ein Steuern der Antriebseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs vorsehen, um einen räumlicher Abstand des nachfolgenden Fahrzeugs zu dem ersten bzw. vorausfahrenden Fahrzeug zu verringern. Demnach kann die Bremseinheit beispielsweise ein pneumatisches oder hydraulisches Bremssystem sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Bremseinheit einen Verbrennungsmotor, einen Hybridantrieb oder einen Elektromotor umfassen, der ausgebildet ist, mittels Reduzierung einer Antriebsleistung oder mittels einer Motorbremsung, das heißt einer Bremsung aufgrund eines Schleppmoments des Motors, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren. Ferner kann die Bremseinheit eine Dekompressionsbremse oder einen bspw. hydraulischen Retarder aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, einen Verschleiß der Bremsen von Fahrzeugen eines Fahrzeugverbunds zu minimieren. Durch gezieltes Steuern der Bremseinheit des dem vorausfahrenden Fahrzeug nachfolgenden Fahrzeugs kann der Abstand zwischen den Fahrzeugen bei Bergabfahrten erhöht werden. Dadurch wird der aerodynamische Luftwiderstand zumindest für das nachfolgende Fahrzeug temporär vergrößert. Somit verringert sich die bei der Bergabfahrt von den Bremsen des nachfolgenden Fahrzeugs aufzubringende Bremskraft. Eine Überhitzung der Bremsen wird verhindert. Dadurch erhöht das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur die Sicherheit von in einem Fahrzeugverbund fahrenden Fahrzeuge, sondern ermöglicht gleichzeitig eine Kostenersparnis, wodurch Fahrzeuge im Fahrzeugverbund besonders wirtschaftlich betrieben werden können.
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Vorteilhaft ist es, wenn anhand einer Routenplanung des Fahrzeugverbunds und/oder mittels einer an zumindest einem Fahrzeug des Fahrzeugverbunds angeordneten Sensoreinheit erkannt wird, dass zumindest das erste Fahrzeug des Fahrzeugverbunds den Streckenabschnitt mit dem Gefälle befährt oder befahren wird. Die Routenplanung des Fahrzeugverbunds kann beispielsweise in einem Navigationsgerät hinterlegt sein. Das Navigationsgerät kann an einem der Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds angeordnet bzw. einer abseits bzw. außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Steuereinheit für den Fahrzeugverbund zugeordnet sein. Die Routenplanung kann eine Information über Streckenabschnitte mit Steigungen bzw. Gefällen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug einen Neigungssensor bzw. eine Inertiale Messeinheit (IMU) aufweisen, um anhand der Daten der Sensoreinheit zu erkennen, dass das Fahrzeug einen Streckenabschnitt mit einem Gefälle befährt. Denkbar ist auch, dass die Sensoreinheit eine Kamera des Fahrzeugs umfasst. Mittels der Kamera können Verkehrsschilder erfasst und Informationen über den vorausliegenden Streckenabschnitt ermittelt werden. Hierzu können die erfassten Kameradaten mittels einer der Kamera zugeordneten Recheneinheit hinsichtlich erkannter Verkehrsschilder, insbesondere erkannter Verkehrsschilder mit Informationen über Steigungen bzw. Gefälle, analysiert werden. Denkbar ist auch, dass die Daten über eine Schnittstelle von der Steuereinheit empfangen werden. Hierbei kann es sich bei den Daten um Rohdaten, z. B. Sensordaten, oder um vorbearbeitete oder bereits analysierte Daten, bspw. eines Sensors oder einer Routenplanung handeln. Dadurch kann das Befahren eines Streckenabschnitts mit einem Gefälle frühzeitig und/oder zuverlässig erkannt werden, um den räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds rechtzeitig zu vergrößern.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn anhand einer Steuerung der Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds erkannt wird, dass zumindest das erste Fahrzeug des Fahrzeugverbunds den Streckenabschnitt mit dem Gefälle befährt. Denkbar ist, dass mittels einer Steuereinheit des nachfolgenden Fahrzeugs überprüft wird, ob zum Einhalten eines definierten räumlichen Abstands zu dem vorausfahrenden Fahrzeug bei einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds ein wiederholtes, insbesondere dauerhaftes Betätigen der Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs erforderlich ist. Hierzu können mittels einer abstandserfassenden Sensoreinheit wie bspw. einer Radar- oder Lidar- oder Kameraeinheit erfasste Abstandsdaten über den räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds verwendet werden. Das heißt, mit anderen Worten, dass anhand eines Parameters eines Regelkreises für das Halten eines definierten räumlichen Abstandes zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds erkannt wird, dass die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds den Streckenabschnitt mit dem Gefälle befahren. Dadurch ist einfach und robust zu erkennen, ob eine Vergrößerung des Abstandes zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds sinnvoll ist.
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Von Vorteil ist es, wenn das Steuern der Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs basierend auf zumindest einem Fahrzeugparameter und/oder Fahrstreckenparameter erfolgt. Der Fahrzeugparameter kann beispielsweise ein Fahrzeugeigengewicht, eine Beladung, ein Ausrollparameter, eine aerodynamische Eigenschaft eines Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds, insbesondere des nachfolgenden Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds sein. Der Fahrstreckenparameter kann zum Beispiel eine Neigung, eine Fahrbahnbeschaffenheit oder eine Witterung sein. Denkbar ist, dass der Fahrzeugparameter und/oder der Fahrstreckenparameter in einer an dem Fahrzeug angeordneten bzw. dem Fahrzeugverbund zugeordneten Speichereinheit gespeichert ist. Denkbar ist auch, dass der Fahrzeugparameter und/oder der Fahrstreckenparameter mittels einer Kommunikationseinheit des Fahrzeugverbunds bzw. eines Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds von einer abseits bzw. außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Steuereinheit oder einem externen Server empfangen wird. Ferner ist denkbar, dass ein Wert des Fahrzeugparameters und/oder des Fahrstreckenparameters mittels einer geeigneten Sensoreinheit ermittelt wird. Durch diese Ausgestaltung kann die Steuerung der Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs besonders gut an die Fahrzeuge des Fahrzeugverbunds und/oder die Fahrstrecke bzw. den Streckenabschnitt angepasst werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren einen Schritt des Ermittelns des zweiten definierten räumlichen Abstandes zwischen den Fahrzeugen vorsieht, um die Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem ermittelten zweiten definierten räumlichen Abstand zu steuern. Hierbei kann der zweite definierte räumliche Abstand basierend auf dem ersten räumlichen Abstand ermittelt werden. Denkbar ist, dass der erste räumliche Abstand mittels einer abstandserfassenden Sensoreinheit, bspw. einer an dem nachfolgenden Fahrzeug angeordneten Radareinheit, erfasst wird. Der zweite räumliche Abstand bzw. ein Wert für den zweiten räumlichen Abstand kann durch absolute oder relative Vergrößerung des Wertes des ersten räumlichen Abstands ermittelt werden. Zum Beispiel kann der zweite räumliche Abstand 10%, 20% oder 30% größer sein als der erste räumliche Abstand. Alternativ kann der zweite räumliche Abstand 2,5 Meter, 5 Meter oder 10 Meter größer sein als der erste räumliche Abstand. Der ermittelte zweite räumliche Abstand wird besonders vorteilhaft derart ermittelt, dass das nachfolgende Fahrzeug weder bremsen noch beschleunigen muss, um den ermittelten zweiten räumlichen Abstand konstant zu halten. Durch das Ermitteln des zweiten definierten räumlichen Abstandes kann die Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs besonders zielgerichtet gesteuert werden.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Verfahren einen Schritt des Ermittelns einer zum Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle benötigten Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs basierend auf einem Fahrzeugparameter und/oder Fahrstreckenparameter vorsieht, um einen Wert für den zweiten definierten räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen zu ermitteln. Unter dem Ermitteln der Bremskraft kann ein Ermitteln zumindest eines Wertes der Bremskraft verstanden werden. Hierbei kann die ermittelte Bremskraft eine konstante Bremskraft oder ein zeitlicher Verlauf der Bremskraft sein, das heißt mehrere Werte umfassen. Durch rechnerische Verknüpfung der Bremskraft mit der Fahrgeschwindigkeit bzw. dem zeitlichen Verlauf der Fahrgeschwindigkeit kann die aufzubringende bzw. aufgebrachte Bremsleitung ermittelt werden. Zum Beispiel ist die benötigte Bremskraft für das nachfolgende Fahrzeug bei hohem Fahrzeugeigengewicht und/oder hoher Zuladung größer als bei einem leichten oder unbeladenen Fahrzeug. Denkbar ist auch, dass eine Fahrbahnbeschaffenheit bei Witterungsbedingungen mit Feuchtigkeit auf der Fahrbahn oder vereister Fahrbahn eine höhere Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs erfordert als trockene Witterungsbedingungen. Die benötigte Bremskraft nimmt zudem mit einer Neigung bzw. einer Größe des Gefälles des Streckenabschnitts zu. Die benötigte Bremskraft kann ohne Berücksichtigung des Einflusses des ersten Fahrzeugs auf die aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs erfolgen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das für das Ermitteln der zum Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle benötigten Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs die aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs
- - basierend auf einem Fahrzeugparameter der Fahrzeuge und
- - in Abhängigkeit des räumlichen Abstands zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds ermittelt wird.
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Hierbei kann die aerodynamische Widerstandskraft für verschiedene diskrete räumliche Abstände zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds und für verschiedene Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugverbunds ermittelt werden. Mittels Interpolation und/oder Extrapolation der für diskrete Abstände ermittelten aerodynamischen Widerstandskräfte kann für beliebige räumliche Abstände zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds die aerodynamische Widerstandskraft ermittelt werden. Denkbar ist auch ein iteratives rechnerisches Ermitteln der aerodynamischen Widerstandskraft für einen vorgegebenen räumlichen Abstand, wobei in Abhängigkeit von der rechnerisch ermittelten aerodynamischen Widerstandskraft der vorgegebene räumliche Abstand für den nächsten Iterationsschritt vergrößert oder verkleinert wird. Dieses iterative Verfahren wird solange wiederholt, bis die rechnerisch ermittelte aerodynamische Widerstandskraft im Rahmen einer vorgegebenen und/oder vorgebbaren Genauigkeit einem vorgegebenen und/oder vorgebbaren Zielwert für die aerodynamische Widerstandskraft entspricht. Denkbar ist, dass beim Ermitteln der benötigten Bremskraft auch der Luftwiderstandsbeiwert des ersten Fahrzeugs und/oder eine Information über das Strömungsverhalten des ersten Fahrzeugs bzw. die Ausbildung von Luftströmungen in einem der Fahrtrichtung abgewandten Bereich des ersten Fahrzeugs berücksichtigt wird. Die Information über das Strömungsverhalten des ersten Fahrzeugs kann beispielsweise mittels Computersimulationen ermittelt und in einer Speichereinheit des ersten Fahrzeugs gespeichert werden. Weiterhin kann die benötigte Bremskraft für verschiedene räumliche Abstände zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds ermittelt werden. Die Ermittlung der benötigten Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs kann mittels der Steuereinheit des ersten Fahrzeugs oder des nachfolgenden Fahrzeugs oder einer abseits bzw. außerhalb des Fahrzeugverbunds angeordneten Steuereinheit erfolgen. Die ermittelte Bremskraft für das nachfolgende Fahrzeug ist bei einem geringen räumlichen Abstand zum ersten Fahrzeug aufgrund der reduzierten aerodynamischen Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs geringer als bei einem größeren räumlichen Abstand. Durch diese Ausgestaltung kann ein besonders vorteilhafter räumlicher Abstand zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds präzise ermittelt werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn das Verfahren einen Schritt des Vergleichens der für das Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle ermittelten Bremskraft mit der bei dem Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle tatsächlich aufgebrachten Bremskraft vorsieht, um das Ermitteln der Bremskraft für das zukünftige Befahren eines weiteren Streckenabschnitts mit einem weiteren Gefälle zu präzessieren. Denkbar ist, dass die tatsächlich aufgebrachte Bremskraft mittels einer an der Bremseinheit angeordneten Sensoreinheit beim Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle erfasst wird. Denkbar ist auch, dass die tatsächlich aufgebrachte Bremskraft mittels der von Steuereinheit zur Steuerung der Bremseinheit vorgegebenen Steuerparameter erfasst wird. Das Vergleichen der ermittelten und der tatsächlichen aufgebrachten Bremskraft kann mittels einer Recheneinheit des nachfolgenden Fahrzeugs erfolgen. Wird mittels des Vergleichens eine systematische Abweichung zwischen ermittelter und tatsächlich aufgebrachter Bremskraft festgestellt, kann beim Befahren eines nachfolgenden Streckenabschnitts mit einem Gefälle oder bei einem zukünftigen Befahren desselben Streckenabschnitts mit dem Gefälle die aufzubringende Bremskraft um einen Korrekturfaktor angepasst werden. Hierbei wird der Korrekturfaktor basierend auf der systematischen Abweichung ermittelt. Dadurch kann der Einfluss von bei der Ermittlung der Bremskraft nicht berücksichtigten Parameter von Fahrzeug und/oder Fahrstrecke abgeschätzt und das Verfahren zur Steuerung des Bremseinheit durch das Befahren von Streckenabschnitten mit Gefällen zunehmend verbessert werden.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Steuern der Bremseinheit des nachfolgenden Fahrzeugs zum Vergrößern des ersten definierten räumlichen Abstands zu dem zweiten definierten räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen zeitlich und/oder räumlich vor dem Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle erfolgt, sodass beim Befahren des Streckenabschnitts mit dem Gefälle der zweite definierte räumliche Abstand zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds bereits eingestellt ist. Denkbar ist, dass ein Zeitpunkt zum Steuern der Bremseinheit abhängig von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds ist. Hierbei kann die Bremseinheit bei größeren Fahrgeschwindigkeiten zeitlich früher bzw. mit einem räumlichen größeren Abstand zu dem Streckenabschnitt mit dem Gefälle gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Bremseinheit bereits mehrere hundert Meter vor dem Streckenabschnitt mit dem Gefälle gesteuert werden. Durch diese Ausgestaltung kann die Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs beim Befahren des gesamten Streckenabschnitts mit dem Gefälle reduziert werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn der zweite definierte räumliche Abstand auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Maximalwert begrenzt wird. Denkbar ist, dass der vorgegebene oder vorgebbare Maximalwert von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds abhängt. Der Maximalwert kann zum Beispiel ein räumlicher Abstand zwischen den Fahrzeugen sein, bei dem für das zumindest für das nachfolgende Fahrzeug kein aerodynamischer Vorteil bzw. Windschatten vorliegt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Maximalwert dem räumlichen Abstand entspricht, bei dem die aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs des Fahrzeugverbunds nahezu der theoretischen aerodynamischen Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs entspricht, wenn es auf der selben Fahrstrecke mit derselben Fahrgeschwindigkeit ohne vorausfahrendes Fahrzeug fahren würde. Das heißt, mit anderen Worten, wird ein zweiter räumlicher Abstand ermittelt, bei dem für das nachfolgende Fahrzeug kein aerodynamischer Vorteil aufgrund des Fahrens im Fahrzeugverbund vorliegt bzw. zu erwarten ist, wird der räumliche Abstand zwischen den Fahrzeugen nicht weiter vergrößert. Durch diese Ausgestaltung kann eine zu starke Vergrößerung des räumlichen Abstands zwischen den Fahrzeugen des Fahrzeugverbunds verhindert werden.
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Elektro- oder Hybrid-Fahrzeuge können regenerativ bremsen. Sie können damit den Windschattenvorteil zu einem Laden einer Fahrzeugbatterie nutzen. Denkbar ist, dass der erste räumliche Abstand zwischen den Fahrzeugen bei einem nachfolgenden, als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Fahrzeug erst dann erhöht wird, wenn eine Bremskraft einer Betriebsbremse des nachfolgenden Fahrzeugs zum Einhalten des ersten räumlichen Abstands zwischen den Fahrzeugen erforderlich ist.
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Dieses Verfahren kann vorzugsweise in einem Computerprogramm implementiert sein, das auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert ist. Dieses Speichermedium kann beispielsweise in einer Rechnereinheit verbaut sein, sodass die Rechnereinheit das Verfahren ausführen kann.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Fahrzeugverbund;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zur Steuerung des Fahrzeugverbunds; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zur Steuerung des Fahrzeugverbunds.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugverbunds 10.
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Der Fahrzeugverbund 10 umfasst zwei Lastkraftwagen 12, 14. Die Lastkraftwagen 12, 14 fahren hintereinander in dieselbe Fahrt Fahrtrichtung 16. Der nachfolgende Lastkraftwagen 14 folgt dem ersten Lastkraftwagen 12 in einem ersten definierten räumlichen Abstand D1.
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Die Lastkraftwagen 12, 14 weisen jeweils eine Kommunikationseinheit 22, 24, eine Steuereinheit 32, 34 und eine Bremseinheit 42, 44 auf. Die Kommunikationseinheiten 22, 24 sind ausgebildet, mittels einer Mobilfunkverbindung miteinander zu kommunizieren. Ferner sind die Kommunikationseinheiten 22, 24 mit den Steuereinheiten 32, 34 des jeweiligen Lastkraftwagens 12, 14 elektronisch verbunden. Die Steuereinheiten 32, 34 sind wiederum elektronisch mit dem Bremseinheiten 42, 44 des jeweiligen Lastkraftwagens 12, 14 elektronisch verbunden. Dadurch ist der Fahrzeugverbund 10 ausgebildet, Daten zwischen den Fahrzeugen 12, 14 des Fahrzeugverbunds 10 zu übertragen und die Bremseinheit 44 des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 in Abhängigkeit von den übertragenen Daten zu steuern.
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Zu einem ersten Zeitpunkt befindet sich der Fahrzeugverbund 10 auf einem in 1A dargestellten ersten Streckenabschnitt 18. Der erste Streckenabschnitt 18 ist ein flacher bzw. ebender Streckenabschnitt 18, d.h., der erste Streckenabschnitt 18 weist keine Steigung 20 bzw. kein Gefälle 20 auf. Der nachfolgende Lastkraftwagen 14 passt seine Fahrgeschwindigkeit derart an die Fahrgeschwindigkeit des vorausfahrenden Lastkraftwagens 12 an, dass der räumliche Abstand D1 zwischen den Fahrzeugen 12, 14 einen definierten Wert annimmt. Hierbei ist der Wert des räumlichen Abstandes D1 für eine vorgegebene Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds 10 konstant. Um den Wert des räumlichen Abstandes D1 konstant zu halten, überträgt der erste Lastkraftwagen 12 mittels der ersten Kommunikationseinheit 22 seine aktuelle Fahrgeschwindigkeit an den nachfolgenden Lastkraftwagen 14. Zusätzlich weist der nachfolgende Lastkraftwagen 14 eine abstandsmessende Sensoreinheit auf, mittels derer ein räumlicher Abstand zwischen den Fahrzeugen 12, 14 messbar ist. Bei der abstandsmessenden Sensoreinheit des nachfolgenden Fahrzeugs 14 handelt es sich um eine Radareinheit. Somit ist das nachfolgende Fahrzeug 14 ausgebildet, seine Fahrgeschwindigkeit an die Fahrgeschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs 12 anzupassen und einen definierten räumlichen Abstand zwischen den Fahrzeugen 12, 14 einzustellen.
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Anhand einer Routenplanung des Fahrzeugverbunds 10 ist erkennbar, dass der Fahrzeugverbund 10 zu einem zweiten im Vergleich zum ersten Zeitpunkt späteren Zeitpunkt einen in 1B dargestellten zweiten Streckenabschnitt 28 befahren wird. Der zweiten Streckenabschnitt 28 weist ein Gefälle 30 auf.
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Daraufhin wird das in 2 bzw. 3 beschriebene Verfahren zur Steuerung des Fahrzeugs eingeleitet.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zur Steuerung des nachfolgenden Fahrzeugs 14 des Fahrzeugverbunds 10. Das erste Verfahren ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 100 versehen.
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In Schritt 110 wird anhand einer Routenplanung des Fahrzeugverbunds 10 erkannt, dass die Lastkraftwagen 12, 14 des Fahrzeugverbunds 10 einen Streckenabschnitt 28 mit einem Gefälle 30 befahren werden. Hierzu wird eine Information über eine Fahrstrecke des Fahrzeugverbunds 10 von der Steuereinheit 32 des zweiten Lastkraftwagens 14 ausgewertet und der Streckenabschnitt 28 mit dem Gefälle 30 auf der geplanten Route des Fahrzeugverbunds 10 ermittelt.
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In Schritt 120 wird die aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 basierend auf Informationen über die Geometrie der Fahrzeuge 12, 14 und den Luftwiderstandsbeiwerten der Fahrzeuge 12, 14 ermittelt. Hierbei wird die aerodynamische Widerstandskraft für verschiedene diskrete räumliche Abstände zwischen den Fahrzeugen 12, 14 des Fahrzeugverbunds 10 für die aktuelle bzw. am Streckenabschnitt 28 mit dem Gefälle 30 zulässige maximale Fahrgeschwindigkeit 10 ermittelt. Die Ermittlung der aerodynamischen Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs 14 erfolgt mittels der Steuereinheit 34 des nachfolgenden Fahrzeugs 14.
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In Schritt 130 wird eine zum Befahren des Streckenabschnitts 28 mit dem Gefälle 30 benötigte Bremskraft des nachfolgenden Nutzfahrzeugs 14 ermittelt. Die Ermittlung der benötigten Bremskraft basiert auf den Fahrzeugparametern Fahrzeugeigengewicht und Zuladung des Fahrzeugs, Ausrollverhalten und dem Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs sowie auf den Fahrstreckenparametern Wert der Steigung 30 und aufgrund der Verkehrssituation auf dem Streckenabschnitt 28 zu erwartende Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds 10. Hierbei wird die benötigte Bremskraft für verschiedene räumliche Abstände zwischen den Fahrzeugen 12, 14 des Fahrzeugverbunds 10 ermittelt. Die Ermittlung der benötigten Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs 14 erfolgt mittels der Steuereinheit 34 des nachfolgenden Fahrzeugs 14.
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In Schritt 140 wird ein Wert für einen zweiten definierten räumlichen Abstand D2 zwischen den Fahrzeugen 12, 14 ermittelt. Bei diesem Wert für den zweiten definierten räumlichen Abstand D2 ist die von dem nachfolgenden Nutzfahrzeug 14 benötigte Bremskraft für das Befahren des Streckenabschnitts 28 mit dem Gefälle 30 minimal bzw. kleiner als ein vorgegebener Schwellwert. Hierbei wird der zweite definierte räumliche Abstand D2 auf einen vorgegebenen Maximalwert von beispielsweise 50 m begrenzt.
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In Schritt 150 wird die Bremseinheit 44 des nachfolgenden Fahrzeugs 14 gesteuert, um den ersten definierten räumlichen Abstand D1 zu dem zweiten definierten räumlichen Abstand D2 zwischen den Fahrzeugen 12, 14 zu vergrößern. Dadurch wird die aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs 14 für das Befahren des Streckenabschnitts 28 mit dem Gefälle 30 erhöht.
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In Schritt 160 befährt der Fahrzeugverbund 10 den Streckenabschnitt 28 mit dem Gefälle 30. Hierbei wird die beim Befahren des Streckenabschnitts 28 aufgebrachte Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs 14 mittels der Bremseinheit 44 ermittelt. Der zeitliche Verlauf der aufgebrachten Bremskraft wird an die Steuereinheit 24 übertragen und mit der vor dem Befahren des Streckenabschnitts 28 mit dem Gefälle 30 ermittelten Bremskraft des nachfolgenden Fahrzeugs 14 verglichen, um das Ermitteln der Bremskraft für das zukünftige Befahren eines weiteren Streckenabschnitts mit einem weiteren Gefälle zu präzessieren.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines zweiten Verfahrens zur Steuerung des nachfolgenden Fahrzeugs 14 des Fahrzeugverbunds 10. Das zweite Verfahren ist in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 200 versehen.
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In Schritt 210 wird mittels der Steuereinheit 24 des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 erkannt, dass die Lastkraftwagen 12, 14 den Streckenabschnitt 28 mit dem Gefälle 30 befahren. Hierzu wird mittels der Steuereinheit 24 des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 erkannt, dass zum Einhalten eines vorgegebenen und mittels der Radareinheit des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 erfassten räumlichen Abstands D1 zu dem ersten Lastkraftwagen 12 bei einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds 10 ein dauerhaftes Betätigen der Bremseinheit 44 des nachfolgenden Fahrzeugs 14 notwendig ist.
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In Schritt 220 wird ein Wert für den zweiten definierten räumlichen Abstand D2 zwischen den Fahrzeugen 12, 14 des Fahrzeugverbunds 10 ermittelt. Hierbei ergibt sich der Wert des zweiten definierten räumlichen Abstands D2 als eine Vergrößerung des Wertes des ersten definierten räumlichen Abstands D1 um einen festen Prozentsatz von 10%.
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In Schritt 230 wird die Bremseinheit 44 des nachfolgenden Fahrzeugs 14 gesteuert, um den ersten definierten räumlichen Abstand D1 zu dem zweiten definierten räumlichen Abstand D2 zwischen den Fahrzeugen 12, 14 zu vergrößern. Dadurch wird die aerodynamische Widerstandskraft des nachfolgenden Fahrzeugs 14 für das Befahren des Streckenabschnitts 28 mit dem Gefälle 30 erhöht.
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In Schritt 240 wird mittels der Steuereinheit 24 des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 überprüft, ob zum Einhalten des ermittelten räumlichen Abstands D2 zu dem ersten Lastkraftwagen 12 bei der vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugverbunds 10 ein dauerhaftes Betätigen der Bremseinheit 44 des nachfolgenden Fahrzeugs 14 notwendig ist. Ist weiterhin ein dauerhaftes Betätigen der Bremseinheit 44 des nachfolgenden Lastkraftwagens 14 notwendig, wird das Verfahren in Schritt 220 fortgesetzt. Andernfalls endet das Verfahren in Schritt 250.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006003625 A1 [0003]
