DE102020213261A1

DE102020213261A1 - Verfahren und System zur Optimierung von Kolonnenfahrten durch Strömungssensoren

Info

Publication number: DE102020213261A1
Application number: DE102020213261.5A
Authority: DE
Inventors: Mark Bennemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-04-21

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne (2) zur Optimierung einer Kolonnenfahrt, wobei die Fahrzeugkolonne (20) eine Vielzahl von Fahrzeugen (1) mit jeweils wenigstens einem Strömungssensor (12) umfasst, welcher zur Erfassung eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes geeignet und bestimmt ist, aufweisend die Schritte:
- Erfassung wenigstens eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes durch die Strömungssensoren (12) der Fahrzeuge (1);
- Ermittlung wenigstens einer Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße, welche für einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne (20) charakteristisch ist, auf Grundlage der erfassten Strömungswerte;
- Ermittlung wenigstens eines Betriebsparameters zum Betreiben der Fahrzeugkolonne (20) mit geändertem und insbesondere reduziertem Gesamtströmungswiderstand, unter Berücksichtigung der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Steuerungssystem zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne, bevorzugt zur Optimierung einer Kolonnenfahrt insbesondere durch Strömungssensoren. Die Fahrzeugkolonne umfasst eine Vielzahl von (Kraft-)Fahrzeugen mit jeweils wenigstens einem Strömungssensor. Dabei ist der Strömungssensor zur Erfassung eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes geeignet und bestimmt.
Bei einer Kolonnenfahrt (sogenanntes „Platooning“) der Fahrzeugkolonne ist es den teilnehmenden Fahrzeugen insbesondere möglich, mit vergleichsweise geringem Folgeabstand, auch „Platoon“ genannt, ohne Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit hintereinander zu fahren. Das Betreiben einer Kolonnenfahrt bietet den Vorteil eines geringeren Kraftstoffverbrauchs, beispielsweise bei Autobahn-üblichen Geschwindigkeiten, da der Luftwiderstand eines im Windschatten eines vorausfahrenden Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne fahrenden Fahrzeugs verringert ist.
Üblicherweise werden derzeit aktuelle Fahrzeuge hinsichtlich Aerodynamik und Fahrwerksauslegung simuliert, konstruiert und im Windkanal getestet, wobei der Wind dort aus einer definierten Richtung kommt. Im realen Fahrbetrieb gibt es diese Situation nicht, so dass die Fahrzeuge darin gegebenenfalls nicht optimal aerodynamisch ausgelegt sind.
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Optimierung einer aerodynamischen Eigenschaft eines Fahrzeugs während dessen Fahrt bekannt.
In der DE 10 2018 210 813 A1 wird ein Ultraschallverfahren zur Bestimmung der Luftströmungsverhältnisse an der Außenseite eines fahrenden Fahrzeugs beschrieben. Hierzu ist ein an dem Fahrzeug angeordneter Ultraschallsender vorgesehen, welcher ein Ultraschallsignal erzeugt. Das Ultraschallsignal wird nach Durchlaufen einer Messstrecke von einem ebenfalls an dem Fahrzeug angeordneten Ultraschallempfängers empfangen, woraus aktuelle Luftströmungsverhältnisse an diesem Fahrzeug abgeleitet werden. Auf Grundlage dieser kann eine aerodynamische Eigenschaft des Fahrzeugs, beispielsweise das Niveau des Fahrzeugs über einer Fahrbahn oder eine Kontur des Fahrzeugs, geändert werden.
Aus der DE 10 2010 005 463 T5 ist eine Fahrzeugunterstützungsvorrichtung bekannt, welche einen Luftwiderstand in einer Linksrichtung und einer Rechtsrichtung eines Fahrzeugs erfasst. Hieraus wird eine Zielfahrtposition des Fahrzeugs gegenüber einem vorausfahrenden Fahrzeug bestimmt, bei welcher ein aerodynamischer Effekt am größten wird.
In der DE 10 2016 010 293 A1 wird eine variable Außenhülle eines Kraftwagens zur Kraftstoffeinsparung bei Kolonnenfahrten vorgeschlagen. Hierzu ist ein Aerodynamikelement vorgesehen, welches zur Optimierung eines Luftwiderstands des Kraftwagens zwischen zwei Stellungen veränderbar ist. Darüber hinaus kann die Stellung des Aerodynamikelements auch in Abhängigkeit einer Position des Kraftwagens in der Kolonne (führend, inmitten, am Ende), Vorhandensein eines vorausfahrenden und/oder nachfolgenden Kraftwagens oder eines Abstands hierzu verändert werden.
Bei Kolonnenfahrten, die derzeit aus dem Stand der Technik bekannt sind, ergibt sich der Nachteil, dass eine Optimierung einer aerodynamischen Eigenschaft lediglich auf ein Einzelfahrzeug bezogen ist, wodurch zwar für jedes Einzelfahrzeug individuell eine Kraftstoffreduktion insbesondere bei Kolonnenfahrten mit Fahrzeugen verschiedener Bauart und Aufbau Verbesserungspotential besteht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren sowie ein Steuerungssystem zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne bereitzustellen, mittels welcher für eine möglichst flexible Zusammenstellung einer Fahrzeugkolonne auch aus verschiedenartigen Fahrzeugen zugleich eine möglichst optimale Gesamtökobilanz erzielbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne, insbesondere zur Optimierung einer Kolonnenfahrt, umfasst die Fahrzeugkolonne eine Vielzahl von (an der Fahrzeugkolonne teilnehmenden) Fahrzeugen mit jeweils wenigstens einem Strömungssensor, welcher zur Erfassung eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes geeignet und bestimmt ist. Bevorzugt erfassen die Strömungssensoren Strömungswerte, welche für eine, an dem Fahrzeug und insbesondere an dem Strömungssensor (wenigstens bereichsweise) vorliegende bzw. diese umgebende, Luftströmung charakteristischen sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein, insbesondere aktueller, für eine Luftströmung charakteristischer Strömungswert durch die, insbesondere jeweiligen, Strömungssensoren der Fahrzeuge erfasst. Bevorzugt erfasst je ein Strömungssensor eines Fahrzeugs der Vielzahl der Fahrzeuge und insbesondere je ein Strömungssensor eines Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne wenigstens einen, insbesondere aktuellen, Strömungswert.
Weiterhin wird wenigstens eine Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße, welche für einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne (und/oder der Vielzahl an Fahrzeugen) charakteristisch ist, auf Grundlage der erfassten Strömungswerte ermittelt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens ein Betriebsparameter zum Betreiben der Fahrzeugkolonne mit geändertem und insbesondere reduziertem Gesamtströmungswiderstand, unter Berücksichtigung der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße ermittelt. Bevorzugt wird die ermittelte Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße als Referenzgröße, etwa im Rahmen eines Vergleichs, verwendet.
Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, (wenigstens) einen Betriebsparameter zum Betreiben der Fahrzeugkolonne derart unter Berücksichtigung der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße zu ermitteln, dass der Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne bei Betrieb der Fahrzeugkolonne auf Basis des Betriebsparameters geändert, insbesondere reduziert ist. Eine Änderung und/oder Wahl des wenigsten einen ermittelten Betriebsparameters zum Betreiben der Fahrzeugkolonne, insbesondere bei ansonsten im Wesentlichen gleichen Betriebsparametern, bewirkt bevorzugt eine Änderung und insbesondere eine Reduzierung des Gesamtströmungswiderstands der Fahrzeugkolonne (bezogen auf den Betrieb der Fahrzeugkolonne mit unverändertem Betriebsparameter).
Insbesondere wird die Verwendung von Strömungssensoren vorgeschlagen, welche die aktuelle Luftströmung um das (jeweilige) Fahrzeug ermitteln und bevorzugt einer (intelligenten) Verarbeitungseinrichtung zuführen, um gezielte Reaktionen hervorzurufen. Diese gewonnenen Daten werden vorteilhaft genutzt, um Kolonnenfahrten („Platooning“) hinsichtlich der Luftströmung (insbesondere der gesamten Fahrzeugkolonne) effizienter zu machen.
Die Berücksichtigung der Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße bei der Ermittlung des (zu wählenden und/oder zu ändernden) Betriebsparameters ebenso wie die neuartige Kopplung von Strömungssensoren beim Platooning bieten den Vorteil, dass eine Optimierung auf die Kolonne hin und nicht (nur) auf ein Einzelindividuum erfolgt, was zu einem Effizienzgewinn der Kolonne führt. Der Fokus der vorliegenden Erfindung ist die Gesamteffizienz und nicht eine Effizienz für jeden Einzelnen für die Gesamtökobilanz.
Bevorzugt wird eine Steuerung und/oder Regelung auf Grundlage einer (aktuellen) (räumlich darstellbaren) Luftströmung vorgenommen. Bevorzugt wird eine Optimierung des Windwiderstands der gesamten Fahrzeugkolonne und (nachrangig) jedes einzelnen Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne vorgenommen. Hierdurch kann ein optimaler (Luft-)Strömungsfluss erreicht werden.
Bei dem geänderten und insbesondere reduzierten Gesamtströmungswiderstand handelt es sich insbesondere um einen in Bezug auf den, den erfassten Strömungswerten zugeordneten Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne. Mit anderen Worten wird insbesondere der durch den Betrieb der Fahrzeugkolonne auf Basis des ermittelten Betriebsparameters bewirkte und erhaltene Gesamtströmungswiderstand mit dem (vorherigen) Gesamtströmungswiderstand verglichen, welcher bei der Messung der Strömungswerte und/oder zeitlich vor Betrieb der Fahrzeugkolonne auf Basis des (geänderten und/oder eingestellten) Betriebsparameters vorlag.
Die Änderung und insbesondere Reduzierung des Gesamtströmungswiderstands kann sich dabei bevorzugt auf eine vorgegebene Zeitdauer (etwa die Fahrdauer, oder ein vorgegebenes Zeitintervall) und/oder ein vorgegebenes (Zwischen-)Navigationsziel beziehen.
Bei einem bevorzugten Verfahren handelt es sich bei den Strömungssensoren um, insbesondere statische und/oder dynamische, Drucksensoren. Die Fahrzeuge einer Fahrzeugkolonne können dabei Drucksensoren derselben Art verwenden, denkbar ist aber auch, dass sie Drucksensoren verschiedener Art verwenden.
Die Fahrzeuge einer Fahrzeugkolonne können auch jeweils eine verschiedene Anzahl an Strömungssensoren aufweisen. So kann etwa ein Fahrzeug der Fahrzeugkolonne genau einen Strömungssensor aufweisen, während ein weiteres zwei und ein weiteres Fahrzeug drei Strömungssensoren aufweist. Bevorzugt wird bei der Ermittlung des Betriebsparameters und/oder der Kolonnenströmungswiderstandsgröße die Anzahl und/oder Anordnung der Strömungssensoren an den Fahrzeugen berücksichtigt.
Möglich ist, dass beispielsweise die Strömungssensoren verschiedener Fahrzeuge der Fahrzeugkolonne eine verschiedene Auflösung und/oder Funktionsweise aufweisen. Die verschiedene Auflösung und/oder Funktionsweise kann bei der Ermittlung des Betriebsparameters und/oder bei der Ermittlung der Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße berücksichtigt werden. Es können auch, etwa „ältere“, Fahrzeuge in der Fahrzeugkolonne fahren, die Nachrüstlösungen oder sogar keine Strömungssensoren besitzen, wie untenstehend ebenfalls erläutert wird.
Die Strömungssensoren können dabei (einzeln oder alle) ausgewählt sein aus einer Gruppe, welche Drucksensoren auf Halbleiterbasis, piezoresistive (Druck-)Sensoren, Metall-Dünnfilm-(Druck-)Sensoren, mechanische (Druck-)Sensoren (z. B. klassische Windmesser), und Keramik-Dickschicht-(Druck-)Sensoren (insbesondere nur Sensor/Empfänger) und dergleichen enthält.
Bei dem bzw. den Strömungssensor(en) kann es sich ebenfalls um einen (oder mehrere) der in den eingangs erwähnten Offenlegungsschriften ( DE 10 2018 210 813 A1 , DE 10 2010 005 463 T5 , DE 10 2016 010 293 A1 ) genannten Strömungssensoren handeln. So können etwa LIDAR- und/oder Rader- und/oder Ultraschallsensoren als Strömungssensor verwendet werden.
Grundsätzlich ist möglich, dass ein Fahrzeug oder die Fahrzeuge lediglich einen Strömungssensor aufweisen. Die hiervon gemessenen Strömungswerte können sodann mit der Vorwärtsrichtung und insbesondere zusätzlich mit externen Daten verknüpft werden. Bevorzugt ist hierdurch eine Darstellung der Luftströmungsverhältnisse um das jeweilige Fahrzeug und insbesondere um die Fahrzeugkolonne und eine Auswertung dieser möglich.
Weist jedes Fahrzeug einer etwa aus X Fahrzeugen bestehenden Fahrzeugkolonne beispielsweise genau (oder mindestens) einen Strömungssensor auf, gibt es bei der Fahrzeugkolonne genau (oder mindestens) X Strömungssensoren. Die von diesen aufgenommenen Strömungswerten können für eine 3D-Bestimmung bzw. eine Ermittlung einer 3D-Geometrie der (Um-)Strömungsverhältnisse der Fahrzeugkolonne oder einzelner Fahrzeuge dieser Fahrzeugkolonne verwendet werden. Eine derartige 3D-Bestimmung bzw. 3D-Geometrie ist insbesondere für den Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne charakteristisch (und kann bevorzugt als wenigstens eine Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße verwendet werden). Ausgehend von diese 3D-Bestimmung bzw. Ermittlung der 3D-Geometrie kann bevorzugt ein Betriebsparameter und/oder eine Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße ermittelt werden.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren weisen die Fahrzeuge jeweils wenigstens zwei Strömungssensoren auf, welche jeweils eine für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswert erfassen. Besonders bevorzugt weisen die Fahrzeuge jeweils mehr als zwei Strömungssensoren, insbesondere mehr als 3, bevorzugt mehr als 5, bevorzugt mehr als 10 Strömungssensoren auf. Die Fahrzeuge können eine beliebige Anzahl von Strömungssensoren besitzen, um die Strömungsverhältnisse insbesondere in Echtzeit am Fahrzeug aufzuzeichnen.
Bevorzugt ist der (jeweilige) Strömungssensor an dem (jeweiligen) Fahrzeug (insbesondere an dessen Außenseite) angeordnet.
Das Vorsehen von mindestens zwei Strömungssensoren (je Fahrzeug) ermöglicht vorteilhaft eine räumliche Darstellung und/oder eine räumliche (3D-)Auswertung der Messwerte und damit der (gemessenen) Strömungswerte. Der Strömungssensor bzw. die Strömungssensoren könnten dabei auch in der Peripherie angeordnet sein. Bevorzugt sind wenigstens zwei Strömungssensoren an einem vorderen Fahrzeugteil angeordnet. Bevorzugt ist (insbesondere jeweils) ein Strömungssensor an einer rechten Fahrzeugseite und ein weiterer Strömungssensor an einer linken Fahrzeugseite angeordnet.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren erfassen die Strömungssensoren in Echtzeit, insbesondere während der Kolonnenfahrt, Strömungsverhältnisse am Fahrzeug. Bevorzugt erfassen (insbesondere messen) die Strömungssensoren die Strömungswerte während der Kolonnenfahrt und nehmen bzw. zeichnen besonders bevorzugt die Messwerte in Echtzeit auf. Im Unterschied zu den derzeit aus dem Stand der Technik bekannten Kolonnenfahrten (Platooning) erfolgt also insbesondere ein Einbeziehen von Luftströmungsdaten in Echtzeit.
Dabei kann die Vielzahl an Fahrzeugen die Strömungswerte jeweils zu vorgegebenen Zeitpunkten, bevorzugt zeitgleich, aber auch zeitversetzt erfassen bzw. aufnehmen. Die Strömungssensoren können die Strömungswerte in vorgegebenen (regelmäßigen) Zeitabständen (beispielsweise in Zeitabständen von weniger als 2 Stunden, bevorzugt weniger als 1 Stunde, bevorzugt weniger als 30 min, bevorzugt weniger als 20 min, bevorzugt weniger als 5 min, bevorzugt weniger als 1 min und besonders bevorzugt weniger als 30 s und/oder in Zeitabständen von bevorzugt mindestens 1 min, bevorzugt mindestens 5 min, bevorzugt mindestens 20 min und besonders bevorzugt mindestens 30 min) oder auch kontinuierlich erfassen.
Möglich ist auch, dass den einzelnen Fahrzeugen der Fahrzeugkolonne von einem Steuerungssystem außerhalb des jeweiligen Fahrzeugs ein Taktsignal bereitgestellt und/oder übermittelt wird, welches eine Messung des Strömungswertes jeweils initiieren soll. Ebenfalls denkbar ist, dass die Strömungssensoren der einzelnen Fahrzeuge (in zeitlicher Hinsicht) unabhängig voneinander Strömungswerte erfassen bzw. aufnehmen. Bevorzugt werden Strömungswerte, welche in einem gemeinsamen, vorgegebenen Zeitraum erfasst wurden, zur Ermittlung der Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße verwendet.
Insbesondere wird vorgeschlagen, insbesondere durch die Strömungssensoren der Vielzahl von Fahrzeugen, räumlich verteilte Strömungsmessungen (im Wesentlichen zu denselben Zeitpunkten oder in denselben Zeiträumen) durchzuführen.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren werden auf Basis des ermittelten Betriebsparameters, ein Fahrverhalten, eine Geschwindigkeit, ein Fahrzeugabstand, eine Fahrzeugform, eine aerodynamische Eigenschaft eines Fahrzeugs, beispielsweise ein Fahrzeug-Niveau gegenüber der Fahrbahn und/oder eine Fahrzeugform und/oder (insbesondere adaptive) Spoiler und/oder ein Fahrzeugaufbau, eine Reihenfolge oder Anordnung der Fahrzeugkolonne, eine Fahrroute, eine Fahrtrichtung, eine Fahrtunterbrechung, insbesondere eine Dauer und/oder ein Zeitpunkt und/oder ein Ort, eine Fahrtzeit der Kolonnenfahrt und/oder Navigationsdaten in Bezug auf die Kolonnenfahrt, das Durchführen eines „Kolonnenhoppings“, eine Wahl und/oder ein Wechsel der Fahrzeugkolonne, eine Mitaufnahme eines weiteren Fahrzeugs in die Fahrzeugkolonne, eine Bildung einer Fahrzeugkolonne und/oder ein Zusammenschluss mit einer weiteren Fahrzeugkolonne eingestellt und/oder geändert. Dabei können sich die vorgenannten Einstellungen und/oder Änderungen auf ein einzelnes Fahrzeug oder mehrere (insbesondere im Wesentlichen alle) Fahrzeuge der Fahrzeugkolonne oder auf die gesamte Fahrzeugkolonne beziehen.
Beispielsweise kann als Betriebsparameter ein Fahrzeugabstand ermittelt werden. So kann es sein, dass der Fahrzeugabstand nicht entsprechend des notwendigen Sicherheitsabstands minimal ist, sondern etwas größer, weil die Windverhältnisse es verlangen.
Die Ermittlung eines Betriebsparameters kann ebenfalls vorteilhaft zum „Kolonnenhopping“ verwendet werden. Dabei kann (wenigstens) eine weitere, von der Fahrzeugkolonne beabstandete (bereits vorhandene oder noch zu bildende) Fahrzeugkolonne bei der Ermittlung des Betriebsparameters berücksichtigt werden. Bevorzugt werden alle Fahrzeugkolonne aus einem vorgegebenen geometrischen Umkreis und/oder mit vorgegebener Fahrtrichtung und/oder Fahrtzeiten und/oder vorgegebenen Teil-Routen berücksichtigt.
Beispielsweise kann eine Fahrzeugkolonne, welche sich beispielsweise nach der Auffahrt auf eine Autobahn oder eine Schnellstraße erst neu gebildet hat, durch gezieltes Verringern der Geschwindigkeit der Fahrzeugkolonne ein Aufschließen und Zusammenschließen mit einer weiteren Fahrzeugkolonne, welche sich in Fahrtrichtung der (beiden) Fahrzeugkolonnen auf einem zurückliegenden Streckenabschnitt befindet, herbeiführen. So können etwa zwei, zu einer Fahrzeugkolonne zusammengeschlossene Fahrzeuge ihre Geschwindigkeit um 5 km/h absenken, um zu erreichen, dass eine anfänglich 2 km entfernte Fahrzeugkolonne aufschließt und hierdurch ein Zusammenschluss der beiden Fahrzeugkolonnen möglich ist. Durch den Zusammenschluss der beiden Fahrzeugkolonnen kann vorteilhaft insgesamt eine erhebliche Kraftstoffeinsparung herbeigeführt werden.
Bevorzugt kann basierend auf die Ermittlung eines Betriebsparameters für ein oder mehrere Fahrzeuge der Fahrzeugkolonne ein Signal ausgegeben und/oder bereitgestellt werden, aus welchem ermittelt werden kann, ob das jeweilige Fahrzeug ein „Kolonnenhopping“ durchführen soll, indem es die aktuelle Fahrzeugkolonne verlässt und zu einer verschiedenen Fahrzeugkolonne wechselt.
Auf Basis des ermittelten Betriebsparameters kann bevorzugt wenigstens eine Teil-Route und besonders bevorzugt mehrere Teil-Routen der vorgegebenen Gesamt-Route eines Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne ermittelt werden, welche dieses Fahrzeug mit einer vorgegebenen Fahrzeugkolonne zurücklegt bzw. zurücklegen soll.
Bevorzugt werden wenigstens zwei Teil-Routen (und besonders bevorzugt jeder Teil-Route) eines Fahrzeugs jeweils eine Fahrzeugkolonne aus einer Vielzahl von vorgegebenen Fahrzeugkolonnen zugeordnet. Bevorzugt werden einem Fahrzeug wenigstens zwei verschiedene Fahrzeugkolonnen zugeordnet. Bei der Vielzahl von Fahrzeugkolonnen handelt es sich dabei um wenigstens zwei Fahrzeugkolonnen. Dabei befinden sich die Fahrzeugkolonnen bevorzugt in einem vorgegebenen räumlichen Umkreis und insbesondere weisen die Fahrzeugkolonnen zumindest abschnittsweise und/oder punktuell im Wesentlichen gleiche Routenorte innerhalb eines vorgegebenen Zeitabschnitts auf (etwa Autobahnkreuz).
Weiter kann eine Auswertung ergeben, dass keine Änderung der aerodynamischen Eigenschaften eines Fahrzeugs vorgenommen werden muss, sondern lediglich eine Reihenfolge (als ermittelter Betriebsparameter) in der Fahrzeugkolonne insbesondere in Abhängigkeit vom Fahrzeug und/oder Aufbau (Container, Koffer, Pritsche, etc.) vorzunehmen ist. So kann entweder eine (optimale) Position in der Fahrkolonne ohne Änderung der Kontur des Fahrzeugs oder dergleichen, insbesondere für ein beliebiges Fahrzeug, ermittelt werden.
Weiterhin kann es hilfreich sein, dass adaptive Spoiler des einzelnen Fahrzeugs in Bezug auf die Optimierung der gesamten Strömungsführung in der Fahrzeugkolonne angestellt werden müssen, was insbesondere für einzelne Teilnehmer in der Fahrzeugkolonne von Nachteil sein kann.
Bevorzugt ist der Betriebsparameter ausgewählt aus einer Gruppe, welche eine Einstellung eines Fahrzeugs und/oder der Fahrzeugkolonne in Bezug auf ein Fahrverhalten, eine Geschwindigkeit, ein Fahrzeugabstand, eine Fahrzeugform, eine aerodynamische Eigenschaft eines Fahrzeugs, beispielsweise ein Fahrzeug-Niveau gegenüber der Fahrbahn und/oder eine Fahrzeugform und/oder Spoiler und/oder ein Fahrzeugaufbau, eine Reihenfolge oder Anordnung der Fahrzeugkolonne, eine Fahrroute, eine Fahrtrichtung, eine Fahrtunterbrechung, insbesondere eine Dauer und/oder ein Zeitpunkt und/oder ein Ort, eine Fahrtzeit der Kolonnenfahrt und/oder Navigationsdaten in Bezug auf die Kolonnenfahrt, das Durchführen eines „Kolonnenhoppings“, eine Wahl und/oder ein Wechsel der Fahrzeugkolonne, eine Mitaufnahme eines weiteren Fahrzeugs in die Fahrzeugkolonne, eine Bildung einer Fahrzeugkolonne und/oder ein Zusammenschluss mit einer weiteren Fahrzeugkolonne, und dergleichen sowie Kombinationen umfasst.
Am Markt und weltweit gibt es unterschiedlichste Fahrzeugarten, Fahrzeugformen und Spoiler, sodass eine Intelligenz mit der gesamten Messelektronik einen optimalen Strömungsfluss, insbesondere mit Einbeziehung der Fahrzeugform, Sicherheitsabstand, Geschwindigkeit, Windverhältnisse, etc. in der Fahrzeugkolonne realisieren kann.
Bevorzugt werden bei der Ermittlung des wenigstens einen Betriebsparameters und/oder der (insbesondere aller) Betriebsparameter fahrzeugspezifische Daten, wie eine Fahrzeugform und/oder Aufbau (Container, Koffer, Pritsche, etc.), Leistungsdaten und/oder Kraftstoffverbrauch, wenigstens eines Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne und bevorzugt mehrerer, besonders bevorzugt aller, Fahrzeuge berücksichtigt.
Bevorzugt wird, insbesondere alternativ oder zusätzlich, bei der Ermittlung des wenigstens einen Betriebsparameters und/oder der (insbesondere aller) Betriebsparameter ein Sicherheitsabstand und/oder eine Geschwindigkeit und insbesondere (gesetzliche oder vorgegebene) Regelungen hierzu berücksichtigt. Hierdurch kann vorteilhaft der Strömungsfluss weiter optimiert werden.
Bevorzugt werden, insbesondere alternativ oder zusätzlich, bei der Ermittlung des wenigstens einen Betriebsparameters und/oder der (insbesondere aller) Betriebsparameter meteorologische Daten (insbesondere mittels eines automatisierten Datenerfassungssystems), insbesondere Wetterdaten und/oder Wettervorhersagen (unter Nutzung von Wettervorhersagediensten) und/oder (Wetter-)Warnungen, und/oder Windverhältnisse, und/oder Windrichtungen und/oder Windenergien berücksichtigt. Dabei kann zur Ermittlung und/oder Messung der Windverhältnisse, und/oder Windrichtungen und/oder Windenergie wenigstens ein Windsensor vorgesehen sein. Ein derartiger Windsensor kann an einem oder mehreren Fahrzeugen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein (externer) Windsensor vorgesehen sein, welcher insbesondere nicht an einem der Fahrzeuge der Fahrzeugkolonne angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft der Strömungsfluss weiter optimiert werden.
So kann beispielsweise die Ermittlung des Betriebsparameters ergeben, dass eine Einführung einer Wartephase vorteilhaft (in Hinsicht auf die aerodynamischen Verhältnisse) ist.
Bevorzugt kann eine spezielle Planung für eine optimale Fahrzeugkolonne in Hinblick auf ein aerodynamisches Verhältnis und eine Route (der einzelnen Fahrzeuge) in Kombination zu aktuellen Windverhältnissen auf der Route (welche durch andere und/oder durch eigene Sensoren bestimmt werden) erfolgen.
Bevorzugt werden, insbesondere alternativ oder zusätzlich, bei der Ermittlung des wenigstens einen Betriebsparameters und/oder der (insbesondere aller) Betriebsparameter eine Streckenwahl und/oder eine Straßenart (beispielsweise Autobahn, Landstraße mit Gegenverkehr, Tunnel) und/oder Fahrtverhältnisse und/oder eine Fahrumgebung (z. B. Berge, Wälder, Brücken, Jahreszeiten-abhängige Vegetation wie beispielsweise Maisfelder, oder dergleichen) und/oder Routenplanung (Navi) und/oder geschwindigkeitsabhängige Fahrabstände (etwa Baustelle versus Autobahn) und/oder dergleichen berücksichtigt. Hierdurch kann vorteilhaft der Strömungsfluss weiter optimiert werden.
Beispielsweise kann vorteilhaft eine Anpassung der Fahrzeugreihenfolge bzw. der Reihenfolge der Fahrzeugkolonne in Abhängigkeit der Windverhältnisse und der Fahrtverhältnisse und Navi bzw. Fahrumgebung wie beispielsweise Berge erfolgen. So kann beispielsweise bei einer bergigen Fahrumgebung vorteilhaft ein Fahrzeug mit hoher Leistung an vorderster Position der Fahrzeugkolonne positioniert werden.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren wird in einer Speichereinrichtung für wenigstens ein und bevorzugt für jedes Fahrzeug der Fahrzeugkolonne wenigstens ein Wert, der für einen Kolonneneffekt für das Fahrzeug, eine aerodynamische Eigenschaft des Fahrzeugs und/oder für einen Luftwiderstand des Fahrzeugs und/oder für eine Position des Fahrzeugs in der Fahrzeugkolonne während der Kolonnenfahrt charakteristisch ist, abgelegt. Der wenigstens eine Wert wird dabei in einer Weise abgelegt, dass eine (spätere) Zuordnung zu dem jeweiligen Fahrzeug möglich ist (etwa in einer Datenbank).
Unter Kolonneneffekt ist insbesondere ein Maß für eine Auswirkung der durch die Fahrzeugkolonne veränderten Strömungsverhältnisse auf das jeweilige (individuelle) Fahrzeug zu verstehen, wie etwa ein Windschatteneffekt. Dabei kann der Kolonneneffekt vorteilhaft für das Fahrzeug sein, wenn sich dieses etwa im Windschatten eines weiteren Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne bewegt, und hierdurch durch einen verringerten Energieverbrauch, insbesondere Kraftstoffverbrauch einen individuellen Vorteil aus der Kolonnenfahrt erfährt. Für ein weiteres Fahrzeug der Fahrzeugkolonne, bei welchem etwa eine Ermittlung des Betriebsparameters zum Betrieb der Fahrzeugkolonne ergeben hat, dass ein Anstellen des Spoilers für den Gesamtenergieverbrauch der Fahrzeugkolonne vorteilhaft ist, ist der Kolonneneffekt dagegen (aus individueller Sicht des Fahrzeugs) negativ, weil dieses individuelle Fahrzeug durch das Anstellen des Spoilers mehr Energie im Vergleich zu einer Fahrt außerhalb der Fahrzeugkolonne aufwenden muss.
Das Ablegen eines Werts für ein Maß des Kolonneneffekts (etwa relativ zu einer Fahrt des Fahrzeugs ohne Zusammenschluss in einer Fahrzeugkolonne und insbesondere ohne Beeinträchtigung der Luftströmung durch ein weiteres Fahrzeug) bietet den Vorteil, dass eine Ausgleichsmethode ermöglicht werden kann. Durch etwaige Ausgleichsmethoden können Nachteile der Kolonnenfahrt für einzelne Teilnehmer der Fahrzeugkolonne dennoch für die einzelnen Teilnehmer akzeptiert werden. Ausgleichsmethoden können unterschiedliche Kostenerstattungen, wie Mautreduktion, Bonuspunkte, weitere geldwerte Vorteile oder dergleichen sein.
Bei der Speichereinrichtung kann es sich um eine Speichereinrichtung des Fahrzeugs und/oder eine externe Speichereinrichtung (außerhalb eines Fahrzeugs), etwa eine Cloud-basierte Speichereinrichtung, handeln.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren wird auf Grundlage der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße und/oder der erfassten Strömungswerte wenigstens ein prädiktiver Wert in Bezug auf einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne und/oder in Bezug auf eine aerodynamische Eigenschaft eines Fahrzeugs der Fahrzeugkolonne ermittelt. Dies bietet den Vorteil, dass es (auch) prädiktiv bei der Routenplanung verwendbar ist. Durch Auswertung der erfassten Strömungswerte kann eine prädiktive aerodynamische Vorhersage getroffen und/oder eine Regelung vorgenommen werden.
Dabei kann es sich bei der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße um eine aus aktuellen Strömungswerten ermittelte (aktuelle) Größe handeln. Denkbar ist aber auch, dass die ermittelte Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße selbst und/oder die zugehörigen Strömungswerte auf einer Speichereinrichtung abgelegt waren und zu einem früheren Zeitpunkt aufgenommen wurden, etwa bereits bei einer vergangenen und/oder abgeschlossenen Kolonnenfahrt. So kann etwa bereits vor der Kolonnenfahrt und/oder vor Fortsetzung der Kolonnenfahrt ein prädiktiver Wert in Bezug auf einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne und/oder (hieraus) ein Betriebsparameter für den Betrieb der Fahrzeugkolonne ermittelt werden.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren wird bei der Ermittlung des Betriebsparameters zusätzlich wenigstens ein Umfeld-Wert, insbesondere Daten eines Umfeld-Sensors, etwa eines LIDAR-Sensors, eines Radar-Sensors, einer Kamera und dergleichen, berücksichtigt.
Kombiniert man eine Luftströmungsmessung am Fahrzeug mit weiteren Umfeld-Sensoren (des Fahrzeugs) wie beispielsweise LIDAR, Radar, Kamera, etc., und/oder Technologien des vernetzten Fahrens, so kann man eine Kolonnenfahrt in der Effizienz verbessern. Bevorzugt werden der Fahrzeugabstand und das Fahrverhalten in der Fahrzeugkolonne nicht nur entsprechend der Umfeldsensorik, Geschwindigkeit und Vernetzung gesteuert, sondern auch direkt entsprechend der Windverhältnisse bei der Fahrt. Dadurch wird vorteilhaft der Windwiderstand jedes einzelnen und der gesamten Fahrzeugkolonne optimiert, was sich direkt in der Reichweite und im (Kraftstoff-)Verbrauch widerspiegelt.
Bevorzugt werden die erfassten und/oder gemessenen Strömungswerte der Strömungssensoren einer Auswerteeinrichtung bereitgestellt und/oder (insbesondere über eine bevorzugt drahtlose Kommunikationseinrichtung) übermittelt.
Bevorzugt ist eine insbesondere nachgeschaltete, insbesondere intelligente, Auswerteeinrichtung bzw. Auswerteeinheit in der Lage, über moderne Algorithmen (KI, d. h. Künstliche Intelligenz, maschine learning (maschinelles Lernen), deep learning etc.) eine räumliche Auswertung der Messdaten zu erstellen. Bevorzugt weist die Auswerteeinrichtung einen Prozessor und/oder eine Speichereinrichtung auf. Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung dazu geeignet und bestimmt, eine prädiktive aerodynamische Vorhersage und/oder Regelung zu ermöglichen. Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung zur prädiktiven Aerodynamik-Regelung und Auswertung auf Basis von räumlich verteilten Strömungswerten und/oder Strömungsmessungen geeignet und bestimmt. So können unterschiedliche Windverhältnisse, wie Windböen, Windschatten, Seitenwind, etc.) erkannt werden und etwaige veränderte Trajektorien und/oder Fahrwerksbewegung und dergleichen verursachen.
Bei einem weiter bevorzugten Verfahren werden bei der Ermittlung des Betriebsparameters und/oder bei der Ermittlung der Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße (insbesondere von der Auswerteeinrichtung) Methoden des Maschinellen Lernens, insbesondere Deep Learning, und/oder Künstliche Intelligenz-Algorithmen verwendet.
Bevorzugt werden in der Speichereinrichtung, insbesondere der Auswerteeinrichtung, eine Vielzahl von Strömungswerten und/oder ermittelter Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße(n) und/oder Kraftstoffverbrauch und/oder Werte weiterer Sensoren und/oder Werte von Umfeld-Sensoren und/oder Wetterdaten und/oder Navigationsdaten abgelegt.
Dabei kann es sich um aktuelle Daten, aber auch um eine Vielzahl von Daten handeln, welche von derselben Fahrzeugkolonne oder anderen Fahrzeugkolonnen und/oder vorheriger Kolonnenfahrten stammen.
Bevorzugt ist die in der Auswerteeinrichtung implementierte Methode der Künstlichen Intelligenz dazu geeignet und bestimmt, mit Datensätzen (vergangener Kolonnenfahrten) trainiert zu werden und basierend auf den von den Strömungssensoren bereitgestellten Sensorwerten die Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße und/oder den Betriebsparameter zu ermitteln.
Bevorzugt werden die Methoden des Maschinellen Lernens, insbesondere Deep Learning, und/oder Künstliche Intelligenz-Algorithmen angewandt, um den oder die Betriebsparameter zu ermitteln, um eine optimalen, insbesondere möglichst kleine, Gesamtströmungswiderstand zu erhalten. Dies führt zu einem geringen (Energie-)Vergleich und hoher Reichweite.
Bevorzugt wird bei der Ermittlung des Betriebsparameters ein zu einem ausgewählten Betriebsparameter zugehörige (insbesondere prädiktive) Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße berechnet und/oder modelliert und diese mit der (aus den gemessenen Strömungswerten) ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße verglichen.
Bevorzugt wird ein Betriebsparameter ausgewählt und/oder vorausgewählt, wenn eine hierzu berechnete und/oder modellierte Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße ein vorgegebenes Verhältnis zur (aus den gemessenen Strömungswerten) ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße bildet oder übersteigt. Damit kann etwa erst bei Erreichen einer ausreichenden Effizienzsteigerung eine Änderung des Betriebs der Fahrzeugkolonne angeregt werden und/oder vorgenommen werden.
Bevorzugt können mit Deep Learning und/oder beim maschinellen Lernen, Muster etwa auf Basis der dargestellten Strömungswerte und/oder auf Basis der Strömungswerte erkennen. Bevorzugt können hieraus Gesetzmäßigkeiten abgeleitet und Vorhersagen bezogen auf eine Beeinflussung der Luftströmungsverteilung um die Fahrzeugkolonnen bei Betrieb der Fahrzeugkolonne auf Basis des ermittelten Betriebsparameters getroffen werden.
Die Auswerteeinrichtung kann dabei (wenigstens teilweise) in einem Fahrzeug angeordnet sein. Bevorzugt ist die Auswerteeinrichtung (wenigstens teilweise und bevorzugt in ihrer Gesamtheit) außerhalb eines Fahrzeugs angeordnet. Die Intelligenz kann im Fahrzeug sitzen oder woanders.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Steuerungssystem zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne, insbesondere zur Optimierung einer Kolonnenfahrt, wobei die Fahrzeugkolonne eine Vielzahl von Fahrzeugen mit jeweils wenigstens einem Strömungssensor umfasst, welcher zur Erfassung eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes geeignet und bestimmt ist.
Erfindungsgemäß ist das Steuerungssystem zur Ermittlung wenigstens einer Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße, welche für einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne charakteristisch ist, auf Grundlage der, von den Strömungssensoren der Fahrzeuge erfassten Strömungswerte geeignet und bestimmt.
Dabei ist das Steuerungssystem weiterhin dazu geeignet und bestimmt, wenigstens einen Betriebsparameter zum Betreiben der Fahrzeugkolonne mit geändertem und insbesondere reduziertem Gesamtströmungswiderstand (in Bezug auf den zur ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße zugehörigen Gesamtströmungswiderstand) unter Berücksichtigung der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße zu ermitteln.
Bevorzugt ist das Steuerungssystem dazu eingerichtet, geeignet und/oder bestimmt, das obig beschriebene Verfahren sowie alle bereits obig im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Verfahrensschritte einzeln oder in Kombination miteinander auszuführen. Umgekehrt kann das Verfahren mit allen im Rahmen des Steuerungssystems beschriebenen Merkmalen einzeln oder in Kombination miteinander ausgestattet sein. Bevorzugt weist das Steuerungssystem die obig beschriebene Auswerteeinrichtung auf.
Es wird also auch im Rahmen des erfindungsgemäßen Steuerungssystems vorgeschlagen, dass eine hinsichtlich der Luftströmung effizientere Gestaltung von Kolonnenfahrten durch Auswertung räumlich (über mehrere Fahrzeuge) verteilter Strömungssensoren und hiervon erfasster Strömungswerte vorgenommen wird.
Bevorzugt ist das Steuerungssystem zur Bereitstellung und insbesondere zur Ausgabe eines Steuerungssignals zum Steuern und/oder Führen der Fahrzeugkolonne basierend auf der für den Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne charakteristischen Größe geeignet und bestimmt. Das Steuerungssignal kann an (wenigstens oder genau) ein Fahrzeug und/oder an jedes Fahrzeug übermittelt und/oder diesem bereitgestellt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei der Fahrzeugkolonne um eine Fahrzeugkolonne von miteinander vernetzten Fahrzeugen. Bevorzugt ist eine, insbesondere drahtlose, Kommunikationseinrichtung vorgesehen, über welche Fahrzeuge untereinander Daten austauschen und/oder mit der Auswerteeinrichtung Daten austauschen bzw. kommunizieren können. Dabei kann lediglich ein Teil der Fahrzeuge vernetzt sein. Bevorzugt sind alle an der Fahrzeugkolonne teilnehmenden Fahrzeuge vernetzt. Bevorzugt werden Technologien des vernetzten Fahrens eingesetzt.
Bevorzugt ist die Kommunikationseinrichtung zur sogenannten „Car-to-Everything“ (C2X)-Kommunikation geeignet und bestimmt. Dabei können die Bewegungsdaten und/oder Strömungswerte des Fahrzeugs an Dritte übermittelt werden. Die Datenübermittlung kann dabei bevorzugt unmittelbar zwischen den Fahrzeugen der Fahrzeugkolonne und/oder einer externen Auswerteeinrichtung erfolgen (etwa über IEEE 802.11 p). Die Datenübermittlung kann zusätzlich oder alternativ über am Fahrbahnrand angeordneten infrastrukturellen Komponenten (wie die sogenannte „Roadside Units“ (RSU)), die „Intelligent Roadside Stations“ (IRS) und/oder über vorhandene Mobilfunknetze erfolgen.
Beispielsweise kann das erste Fahrzeug der Fahrzeugkolonne eine Messung (etwa mittels eines Strömungssensors) vornehmen und der Messwert kann (insbesondere via C2X) an ein weiteres Fahrzeug, insbesondere ein nachfolgendes oder das letzte, Fahrzeug der Fahrzeugkolonne weitergegeben werden, welches (bevorzugt in Reaktion hierauf) eine Aktion durchführt.
Bei den Fahrzeugen kann es sich insbesondere um (motorisierte) Straßenfahrzeuge handeln. Bevorzugt handelt es sich um Lastkraftwagen und/oder Omnibusse und/oder Personenkraftwagen und/oder Sonderfahrzeuge und/oder Anhänger und/oder Wohnmobile.
Die Fahrzeugkolonne ist bevorzugt (ausschließlich) aus Fahrzeugen desselben Fahrzeugtyps gebildet. Beispielsweise können lediglich LKWs in der Fahrzeugkolonne zusammengeschlossen sein. Denkbar wäre aber auch, dass lediglich PKWs in der Fahrzeugkolonne zusammengeschlossen sind.
Darüber hinaus sind auch Fahrzeugkolonnen mit Fahrzeugen verschiedenen Fahrzeugtyps möglich. So könnten etwa LKWs und Omnibusse und/oder PKWs zu einer Fahrzeugkolonne zusammengeschlossen sein.
Bevorzugt wird die Fahrzeugkolonne von der Vielzahl von (an der Fahrzeugkolonne teilnehmenden) Fahrzeugen gebildet. Denkbar ist aber auch, dass in die Fahrzeugkolonne ebenfalls Fahrzeuge integriert werden können, welche keinen Strömungssensor aufweisen. Die Strömungswerte für diese Fahrzeuge können, insbesondere zur Ermittlung der Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße, modelliert und/oder extra- und/oder interpoliert werden.
Bevorzugt weist die Vielzahl von Fahrzeugen und/oder die Fahrzeugkolonne wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens 5, bevorzugt wenigstens 8 und besonders bevorzugt wenigstens 10 Fahrzeuge auf.
Bei einem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug handeln, welches insbesondere ein von dem Fahrer selbst gesteuertes Kraftfahrzeug („Driver only“), ein halbautonomes, autonomes (beispielsweise der Autonomiestufe Level 3 oder 4 (der Norm SAE J3016)) oder selbstfahrendes Kraftfahrzeug ist. Ebenso kann es sich bei dem Fahrzeug um ein fahrerloses Transportsystem handeln. Das Fahrzeug kann dabei von einem Fahrer gesteuert werden oder autonom fahren.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, umfassend Programmmittel, insbesondere einen Programmcode, welcher zumindest die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und bevorzugt eine der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen repräsentiert oder kodiert und zum Ausführen durch eine Prozessoreinrichtung ausgebildet ist.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf einen Datenspeicher, auf welchem zumindest eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Computerprogramms oder einer bevorzugten Ausführungsform des Computerprogramms gespeichert ist.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:

Darin zeigen:
- 1a und 1b schematische Darstellungen der Luftströmungsverhältnisse bei Kolonnenfahrten zweier Fahrzeugkolonnen mit unterschiedlichen Fahrzeugabständen;
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems gemäß einer Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkolonne; und
- 4a und 4b eine schematische Draufsicht und Seitenansicht eines Fahrzeugs mit Strömungssensoren.

1a und 1b zeigen schematische Darstellungen eines grob schematisch dargestellten Luftströmungsverhältnisses bei Kolonnenfahrten zweier Fahrzeugkolonnen, von denen hier jeweils drei Fahrzeuge 1 gezeigt sind. Dabei weist die in 1a gezeigte Fahrzeugkolonne mit jeweils, insbesondere gleichen, Fahrabständen d zwischen zwei aufeinanderfolgender Fahrzeugen 1 von hier 10m einen geringeren Fahrabstand d auf, als die in 1b gezeigte Fahrzeugkolonne mit jeweils, insbesondere gleichen, Fahrabständen d zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fahrzeugen von hier 20 m.
Weiterhin ist in den einzelnen Fahrzeugen jeweils ein Strömungswiderstandskoeffizient cw des Fahrzeugs angegeben, welcher ein Maß für den Strömungswiderstand eines von einem Fluid, hier der Luft, umströmten Körpers darstellt.
In der Gegenüberstellung der beiden 1a und 1b wird deutlich, dass Änderungen des Fahrzeugabstands d zu veränderten Luftströmungsverhältnissen führen können. In der Folge kann durch eine Optimierung des Fahrzeugabstands bzw. Fahrabstands d ein optimaler Betrieb der Fahrzeugkolonne hinsichtlich Kraftstoff- und Energieeffizienz erzielt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems 10 gemäß einer Ausführungsform. Dargestellt ist hier eine Fahrzeugkolonne aus drei (Sattelzugkraft-)Fahrzeugen 1 mit Fahrzeugabständen d zueinander. Diese können über eine Kommunikationseinrichtung, welche hier mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet ist, Kommunikationssignale, welche durch die Pfeile 8, 6 und 4 gekennzeichnet sind, miteinander austauschen. Mittels der Kommunikationseinrichtung 2 können die Fahrzeuge beispielsweise von Sensoren 12 gemessene und/oder erfasste, insbesondere aktuelle Sensorwerte, übermitteln. Bei den Sensorwerten kann es sich dabei um Strömungssensoren handeln. Zusätzlich können allerdings auch Umfeld-Sensorwerte ermittelt und übermittelt werden.
Aus den gemessenen (aktuellen) Sensorwerten kann ein Steuerungssystem 10, welches in einem Fahrzeug oder außerhalb der Fahrzeuge (extern) angeordnet sein kann, einen Betriebsparameter zum Betreiben der Fahrzeugkolonne ermitteln, durch welchen die Kraftstoffverbrauchs-Effizienz der gesamten Fahrzeugkolonne gesteigert werden kann.
Beispielsweise kann die Ermittlung ergeben, dass die jeweiligen Fahrzeugabstände d zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs verringert oder erhöht werden sollen.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeugkolonne, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 20. 3 stellt besonders dar, dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren und Steuerungssystem 10 (im Unterschied zu den Fahrzeugkolonnen des Standes der Technik) besonders vorteilhaft nicht nur für Fahrzeuge 1 gleicher Art und Fahrzeugform angewandt werden kann, sondern auch besondere Effizienzgewinne bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Steuerungssystems insbesondere für voneinander verschiedene Fahrzeuge erzielt werden können.
Die Bezugszeichen 1a, 1b, 1c, 1d kennzeichnen (Sattelkraft-) Fahrzeuge, welche alle voneinander verschieden sind (insbesondere aerodynamischen Eigenschaft und/oder in ihrer Länge und/oder in ihrer Höhe und/oder ihrem Aufbau). In sehr flexibler Weise kann das vorgeschlagene Verfahren und Steuerungssystem 10 nicht nur vorbekannte Fahrzeuge einer vorgegebenen Form in möglichst optimaler und effizienter Weise in eine Fahrzeugkolonne integrieren, sondern auch (etwa neue) Fahrzeuge verschiedener Form oder mit verschiedenem Aufbau in Echtzeit in die Fahrzeugkolonne integrieren und unabhängig davon ein optimales Energieverbrauchsergebnis bei der Kolonnenfahrt erzielen.
4a und 4b zeigen eine schematische Seitenansicht (4a) und Draufsicht (4b) eines Fahrzeugs 1, hier eines Sattelzugs, mit angeordneten, hier zwei, Strömungssensoren 12. Bevorzugt ist (wenigstens) ein Strömungssensor 12 an der einen Seite und (wenigstens) ein Strömungssensor 12 an der anderen Seite des Fahrzeugs angeordnet. Wie in 4b dargestellt, könnten die Strömungssensoren 12 an gegenüberliegenden Seiten, etwa einer rechten und linken Seite in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 gesehen, angeordnet sein. Beispielsweise könnten die Strömungssensoren 12 an einem vorderen Fahrzeugteil angeordnet sein.
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
1a - 1d: Fahrzeug
2: Kommunikationseinrichtung
4, 6, 8: Kommunikationssignal
10: Steuerungssystem
12: Sensor, Strömungssensor
20: Fahrzeugkolonne
d: Fahrzeugabstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018210813 A1 [0005, 0025]
DE 102010005463 T5 [0006, 0025]
DE 102016010293 A1 [0007, 0025]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne (2) zur Optimierung einer Kolonnenfahrt, wobei die Fahrzeugkolonne (20) eine Vielzahl von Fahrzeugen (1) mit jeweils wenigstens einem Strömungssensor (12) umfasst, welcher zur Erfassung eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes geeignet und bestimmt ist, aufweisend die Schritte: - Erfassung wenigstens eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes durch die Strömungssensoren (12) der Fahrzeuge (1); - Ermittlung wenigstens einer Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße, welche für einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne (20) charakteristisch ist, auf Grundlage der erfassten Strömungswerte; - Ermittlung wenigstens eines Betriebsparameters zum Betreiben der Fahrzeugkolonne (20) mit geändertem und insbesondere reduziertem Gesamtströmungswiderstand, unter Berücksichtigung der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Strömungssensoren (12) um, insbesondere statische und/oder dynamische, Drucksensoren handelt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuge (1) jeweils wenigstens zwei Strömungssensoren (12) aufweisen, welche jeweils eine für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswert erfassen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungssensoren (12) in Echtzeit, insbesondere während der Kolonnenfahrt, Strömungsverhältnisse am Fahrzeug (1) erfassen.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis des ermittelten Betriebsparameters, ein Fahrverhalten, eine Geschwindigkeit, ein Fahrzeugabstand, eine Fahrzeugform, eine aerodynamische Eigenschaft eines Fahrzeugs, beispielsweise ein Fahrzeug-Niveau gegenüber der Fahrbahn und/oder eine Fahrzeugform und/oder Spoiler und/oder ein Fahrzeugaufbau, eine Reihenfolge oder Anordnung der Fahrzeugkolonne, eine Fahrroute, eine Fahrtrichtung, eine Fahrtunterbrechung, insbesondere eine Dauer und/oder ein Zeitpunkt und/oder ein Ort, eine Fahrtzeit der Kolonnenfahrt und/oder Navigationsdaten in Bezug auf die Kolonnenfahrt eingestellt und/oder geändert werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speichereinrichtung für wenigstens ein und bevorzugt für jedes Fahrzeug (1) der Fahrzeugkolonne (20) wenigstens ein Wert, der für einen Kolonneneffekt für das Fahrzeug, eine aerodynamische Eigenschaft des Fahrzeugs und/oder für einen Luftwiderstand des Fahrzeugs (1) während der Kolonnenfahrt charakteristisch ist, abgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße und/oder der erfassten Strömungswerte wenigstens ein prädiktiver Wert in Bezug auf einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne (20) und/oder in Bezug auf eine aerodynamische Eigenschaft eines Fahrzeugs (1) der Fahrzeugkolonne (2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Betriebsparameters zusätzlich wenigstens ein Umfeld-Wert, insbesondere Daten eines Umfeld-Sensors, etwa eines LIDAR-Sensors, eines Radar-Sensors, einer Kamera, berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung des Betriebsparameters Methoden des Maschinellen Lernens, insbesondere Deep Learning, und/oder Künstliche Intelligenz-Algorithmen verwendet werden.
Steuerungssystem (10) zum Betreiben einer Fahrzeugkolonne (2) zur Optimierung einer Kolonnenfahrt, wobei die Fahrzeugkolonne (20) eine Vielzahl von Fahrzeugen (1) mit jeweils wenigstens einem Strömungssensor (12) umfasst, welcher zur Erfassung eines für eine Luftströmung charakteristischen Strömungswertes geeignet und bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungssystem (10) zur Ermittlung wenigstens einer Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße, welche für einen Gesamtströmungswiderstand der Fahrzeugkolonne (2) charakteristisch ist, auf Grundlage der, von den Strömungssensoren (12) der Fahrzeuge erfassten Strömungswerte geeignet und bestimmt ist, und wobei das Steuerungssystem (10) weiterhin dazu geeignet und bestimmt ist, wenigstens einen Betriebsparameter zum Betreiben der Fahrzeugkolonne (2) mit geändertem und insbesondere reduziertem Gesamtströmungswiderstand unter Berücksichtigung der ermittelten Kolonnen-Strömungswiderstandsgröße zu ermitteln.