DE102021116468A1

DE102021116468A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102021116468A1
Application number: DE102021116468.0A
Authority: DE
Inventors: Peter W.A. Zegelaar; Alexander Katriniok; Martin Sommer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-12-29
Also published as: CN115593411A; US20220415180A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons (2) mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen (4a, 4b, 4c), mit den Schritten:
(S100) Erfassen von Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2),
(S200) Übertragen der erfassten Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) des zumindest einen nachfolgenden Kraftfahrzeugs (4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu dem ersten Kraftfahrzeug (4a) des Fahrzeug-Platoons (2),
(S300) Auswerten der Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) um einem Ansteuersignal-Datensatz (AS1, AS2, AS3) zum Ansteuern einer Komponente jedes der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu bestimmen,
(S400) Übertragen der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze (AS2, AS3) zu den zumindest einem nachfolgenden Kraftfahrzeug (4b, 4c), und
(S600) Ansteuern von Komponenten eines der oder aller Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensätzen (AS1, AS2, AS3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen.
Unter einem Fahrzeug-Platoon wird ein Verband aus einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen, insbesondere LKWs, verstanden, die mit Hilfe eines technischen Steuerungssystems in sehr geringem Abstand hintereinander fahren können ohne die Verkehrssicherheit zu beeinträchtigen. Die Kraftfahrzeuge können auch als mit einer elektronischen Deichsel miteinander verbunden angesehen werden.
Angestrebte Vorteile sind vor allem die Entlastung menschlicher Fahrer sowie ein geringerer Kraftstoffverbrauch bei Autobahn-üblichen Geschwindigkeiten wegen des verringerten Luftwiderstands im Windschatten. Ein mögliches Führen mehrerer Kraftfahrzeuge durch nur einen menschlichen Fahrer im ersten Kraftfahrzeug würde Speditionen neben Kraftstoff- auch Personalkosten sparen. Ferner kann so die Leistungsfähigkeit insbesondere von Autobahnen durch eine reduzierte Staugefahr gesteigert werden und auch die Verkehrssicherheit erhöht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass nur das erste Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons von einem menschlichen Fahrer gesteuert wird, während die nachfolgenden Kraftfahrzeugen des Fahrzeug-Platoons fahrerlos folgen. Mit anderen Worten, die nachfolgenden Kraftfahrzeuge setzen die Bewegungen des ersten Kraftfahrzeugs zeitverzögert um.
Für einen sicher Betrieb ist ein Zeitpuffer (auch headway time) von 0,3 s erforderlich. Dies führt z.B. einer Geschwindigkeit vom 100 km/h zu einem einzuhaltenden Mindestabstand vom 8,3 m. Ein Überschreiten des Mindestabstands im Betrieb kann dazu führen, dass der Fahrzeug-Platoon aufgebrochen wird, d.h. die Kopplung der Kraftfahrzeuge untereinander verloren geht.
Auch kann der Fahrzeug-Platoon aufgebrochen werden von anderen Kraftfahrzeugen, die nicht zum Fahrzeug-Platoon gehören und in die durch den Mindestabstand definierte Lücke stoßen. Dem könnte entgegengewirkt werden, in dem der erforderliche Mindestabstand verkleinert wird.
Es besteht also Bedarf daran, Wege aufzuzeigen, wie der erforderliche Mindestabstand reduziert werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen, mit den Schritten:

Erfassen von Betriebsdaten jedes Kraftfahrzeugs des Fahrzeug-Platoons,
Übertragen der erfassten Betriebsdaten des zumindest einen nachfolgenden Kraftfahrzeugs des Fahrzeug-Platoons zu dem ersten Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons,
Auswerten der Betriebsdaten um einen Ansteuersignal-Datensatz zum Ansteuern einer Komponente jedes der Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons zu bestimmen,
Übertragen der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze zu den zumindest einem nachfolgenden Kraftfahrzeug, und
Ansteuern von Komponenten eines der oder aller Kraftfahrzeuge gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensätzen.

Es werden also auf Basis von Betriebsdaten aller Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons individuelle Ansteuersignal-Datensätze für jedes Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons bestimmt und dann die jeweiligen Komponenten des jeweiligen Kraftfahrzeugs des Fahrzeug-Platoons angesteuert. Somit folgen die dem ersten, vorausfahrenden Kraftfahrzeug nachfolgenden Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons nicht sklavisch, d.h. setzten z.B. Lenkbewegungen und/oder Beschleunigungen und/oder Bremsmanöver des ersten Kraftfahrzeugs identisch, allenfalls mit einem Zeitverzug um, sondern können individuell reagieren.
So ist ein Betrieb mit einem reduzierten Mindestabstand zwischen den Kraftfahrzeugen des Fahrzeug-Platoons möglich. In diese Lücke zwischen den Kraftfahrzeugen des Fahrzeug-Platoons können mit mehr anderen Kraftfahrzeuge, die nicht zu Fahrzeug-Platoon gehören, nicht hineinstoßen und diesen Aufbrechen.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt ein zeitliches Verzögern von dem Ansteuersignal-Datensatz zum Ansteuern eines ersten Kraftfahrzeugs des Fahrzeug-Platoons. Es wird also eine Umsetzung des Ansteuersignal-Datensatzes zum Ansteuern eines ersten Kraftfahrzeugs des Fahrzeug-Platoons gegenüber einer drahtlosen Übertragung und anschließender Umsetzung der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze für die nachfolgenden Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons verzögert, z.B. um 20 ms bis 50 ms. So können die Signallaufzeiten der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze der Übertragung der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze zu den nachfolgenden Kraftfahrzeugen des Fahrzeug-Platoons kompensiert werden. Mit anderen Worten, so wird erreicht, dass alle Komponenten aller Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons im Wesentlichen zeitgleich bzw. synchron gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensätzen angesteuert werden. Dabei wird unter im Wesentlichen zeitgleich bzw. synchron verstanden, dass ein Aufrechterhalten des Fahrzeug-Platoons mit dem vorbestimmten Mindestabstand möglich bleibt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt ein Bestimmen von Ansteuersignal-Datensätzen für zumindest nachfolgende Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons um durch Beschleunigen und/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs einen vorbestimmten Mindestabstands zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge zu gewährleisten. Hier kann das erste Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons von einem menschlichen Fahrer gesteuert werden, während die nachfolgenden Kraftfahrzeuge selbsttätig fahren und damit dem ersten Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons automatisch folgen. Das Aufrechterhalten des vorbestimmten Mindestabstands kann umfassen, dass einzelne Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons beschleunigt werden, während andere Kraftfahrzeuge abgebremst werden. Mit anderen Worten, die Ansteuersignal-Datensätze für zumindest nachfolgende Kraftfahrzeuge des Fahrzeug-Platoons können indikativ für unterschiedliche Beschleunigungen und/oder Bremsmanöver sein um die jeweiligen Kraftfahrzeuge individuell anzusteuern. Ferner kann vorgesehen sein, dass für den vorbestimmten Mindestabstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug ein größerer Wert gewählt wird als für die jeweiligen Mindestabstände zwischen den nachfolgenden Kraftfahrzeugen. Mit anderen Worten, der Mindestabstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug ist größer als alle anderen Mindestabstände zwischen den nachfolgenden Kraftfahrzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt in einem weiteren Schritt ein Bestimmen von einem Ansteuersignal-Datensatz für das erste Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons um durch Beschleunigen und(/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs einen vorbestimmten Mindestabstand zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge zu gewährleisten. Hier kann das erste Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons selbsttätig fahrend ausgebildet sein. Zum Aufrechterhalten des vorbestimmten Mindestabstands wird nun zusätzlich auch das erste Kraftfahrzeug mit eingebunden, d.h. es kann wie die nachfolgenden Kraftfahrzeuge beschleunigt oder abgebremst werden, da eine Fahr- und/oder Bremspedalbetätigung durch einen menschlichen Fahrer entfällt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthalten die Betriebsdaten (Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten, und es erfolgen die weiteren Schritte:

Auswerten der Bremsbetriebsdaten und
Anpassen von Bremsparametern, insbesondere des ersten Kraftfahrzeugs.

Es wird also ein individuelles Bremsvermögen der einzelnen Kraftfahrzeuge, für die Bremsbetriebsdaten indikativ sind, berücksichtigt. So kann sichergestellt werden, dass ein vorausfahrendes Kraftfahrzeug vor einem nachfolgenden Kraftfahrzeug des Fahrzeug-Platoons nicht zu stark abbremst, d.h., es wird vermieden, dass das nachfolgende Kraftfahrzeug trotz Vollbremsung auf das vorherfahrende Kraftfahrzeug auffährt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Bremsvorgang durch Auswerten der Betriebsdaten erfasst, und auf einen erfassten Bremsvorgang hin werden die Ansteuersignal-Datensätze mit Bremsansteuersignale derart bestimmt, dass ein Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen des Fahrzeug-Platoons vergrößert wird. Bei dem Bremsvorgang kann es sich um einen aktuell durchgeführten Bremsvorgang oder auch um einen geplanten Bremsvorgang handeln, der vor einer Fahrzeugsteuerung als notwendig erachtet wird. Es kann z.B. so erreicht werden, dass ein nachfolgendes Kraftfahrzeug stärker abgebremst wird als ein vorherfahrendes Kraftfahrzeug. So kann der Abstand zwischen diesen beiden Kraftfahrzeugen im Bedarfsfall vergrößert werden.
Ferner gehören zur Erfindung ein Computerprogrammprodukt, ein System, ein Steuergerät für ein derartiges System und ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Steuergerät.
Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung einen Fahrzeug-Platoon mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen.
2 in schematischer Darstellung Komponenten der Kraftfahrzeuge des in 1 gezeigten Fahrzeug-Platoons.
3 in schematischer Darstellung einen Verfahrensablauf zum Betrieb des in 1 gezeigten Fahrzeug-Platoons.

Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen.
Dargestellt ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein System 24 zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons 2.
Der Fahrzeug-Platoon 2 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c mit einem ersten, in Fahrtrichtung F vorherfahrenden Kraftfahrzeug 4a, und zwei nachfolgenden Kraftfahrzeugen 4b, 4c.
Mit Hilfe eines technischen Steuerungssystems können die Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 in sehr geringem Abstand hintereinander fahren ohne die Verkehrssicherheit zu beeinträchtigen. Die Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c können auch als mit einer elektronischen Deichsel miteinander verbunden angesehen werden.
Bei den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils um LKWs. Es können aber auch andere Kraftfahrzeugtypen, wie z.B. PKWs, den Fahrzeug-Platoon 2 bilden. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Anzahl der nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c auch eine andere sein.
Alle Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeugs-Platoons 2 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum bidirektionalen drahtlosen Datenaustausch ausgebildet, z.B. gemäß ITS-G5 (=DSRC) oder C-V2X PC5.
Insbesondere das erste Kraftfahrzeug 4a weist Umfeldsensoren (nicht in 1 dargestellt), wie z.B. LIDAR-, RADAR-, Ultraschallsensorsysteme und/oder Kameras-Systeme auf um z.B. Hindernisse auf seinem Fahrweg, wie einen vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 8, erfassen zu können.
Die nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c hingegen weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils Abstandssensoren (nicht dargestellt) auf, mit denen ein Abstand zu jeweiligen Vorderfahrzeug des Fahrzeug-Platoons 2 bestimmt werden kann. Hierzu können die Abstandssensoren zum Erfassen von Abständen bis zu 10 Meter ausgebildet sein. Mit anderen Worten, die Abstandssensoren unterscheiden sich von dem Umfeldsensoren durch ihre deutlich geringere Reichweite.
Um einen erforderlichen Mindestabstand zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 während einer Fahrt zu erfassen ist ein Steuergerät 6 des ersten Kraftfahrzeugs 4a dazu ausgebildet, Betriebsdaten BD1 des ersten Kraftfahrzeugs 4a des Fahrzeug-Platoons 2 zu erfassen und einzulesen.
Ferner sind die nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c ebenfalls dazu ausgebildet, ihrer jeweiligen Betriebsdaten BD2, BD3 zu erfassen und drahtlos zu dem ersten Kraftfahrzeug 4a zu übertragen, wobei das Steuergerät 6 dazu ausgebildet ist auch diese Betriebsdaten BD2, BD3 einzulesen. Die Übertragung kann direkt, also vom zweiten Kraftfahrzeug 4b zu dem ersten Kraftfahrzeug 4a, oder auch indirekt, also unter Zwischenschaltung des zweiten Kraftfahrzeugs 4b vom dritten Kraftfahrzeug 4c zu dem ersten Kraftfahrzeug 4a des Fahrzeug-Platoons 2 erfolgen.
Das Steuergerät 6 ist dazu ausgebildet die Betriebsdaten BD1, BD2, BD3 auszuwerten um einen jeweiligen Ansteuersignal-Datensatz AS1, AS2, AS3 zum Ansteuern von Komponenten jedes der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 zu bestimmen. Hierzu und für die nachfolgend beschriebenen Aufgaben und Funktionen kann das Steuergerät 6 Hard- und/oder Software-Komponenten aufweisen.
Während der Ansteuersignal-Datensatz AS1 für die Komponenten des ersten Kraftfahrzeugs 4a kraftfahrzeugintern, z.B. über einen CAN-Bus des ersten Kraftfahrzeugs 4a zu seinen Komponenten übertragen wird, werden die jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 zum Ansteuern der Komponenten der nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c drahtlos zu den nachfolgenden Kraftfahrzeugen 4b, 4c übertragen. Dies kann direkt, also vom ersten Kraftfahrzeug 4a zu dem zweiten Kraftfahrzeug 4b, oder auch indirekt, also unter Zwischenschaltung des zweiten Kraftfahrzeugs 4b vom ersten Kraftfahrzeug 4a zu dem dritten Kraftfahrzeug 4c des Fahrzeug-Platoons 2 erfolgen.
Auf den Empfang der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze AS1, AS2, AS3 werden dann die jeweiligen Komponenten der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c in koordinierter Art und Weise angesteuert um den erforderlichen Mindestabstand zwischen den jeweiligen Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 während einer Fahrt einzuhalten.
Es wird nun zusätzlich auf 2 Bezug genommen.
Dargestellt sind Komponenten des Steuergerät 6 sowie weitere Komponenten des ersten Kraftfahrzeugs 4a, mit denen das Steuergerät 4a zusammenwirkt. Ferner sind Komponenten der nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c dargestellt, die ebenfalls mit dem Steuergerät 6 des ersten Kraftfahrzeugs 4a zusammenwirken.
Eine der dargestellten Komponenten des Steuergerätes 6 ist ein Abstandsregeltempomat-Modul 10 zur Geschwindigkeitsregelung, die bei der Regelung den Abstand zu z.B. dem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 8 als zusätzliche Rückführ- und Regelgröße einbezieht.
Eine weitere dargestellte Komponente des Steuergerätes 6 ist ein Notbremssystem-Modul 12, das bei Gefahr einen menschlichen Fahrer warnt, eine Notbremsung unterstützt (Bremsassistent) oder selbsttätig bremst.
Eine weitere dargestellte Komponente des Steuergerätes 6 ist ein Verzögerungs-Modul 14, dass zum zeitlichen Verzögern von dem Ansteuersignal-Datensatz AS1 zum Ansteuern der Komponenten des ersten Kraftfahrzeugs 4a ausgebildet ist.
Von den Komponenten des ersten Kraftfahrzeugs 4a sind ferner in der 1 ein Bremsaktuator 18a und ein Beschleunigungsaktuator 20a sowie ein Umfeldsensor 22 dargestellt.
Von den Komponenten der nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c sind jeweils ein Empfänger-Modul 16a, 16b zum Empfang der Ansteuersignal-Datensätze AD2, AD3 und jeweils ein Bremsaktuator 18b, 18c sowie jeweils ein Beschleunigungsaktuator 20b, 20c dargestellt.
Im Betrieb bestimmt der Umfeldsensor 22 einen Abstand von dem ersten Kraftfahrzeug 4a zu dem Verkehrsteilnehmer 8 und stellt diesen als Bestandteil eines Umfeld-Datensatzes UDS dem Abstandsregeltempomat-Modul 10 und dem Notbremssystem-Modul 12 als Teil der Betriebsdaten BD1 bereit. Ferner können die Betriebsdaten BD1 noch Daten indikativ z.B. für die Geschwindigkeit des ersten Kraftfahrzeugs 4a und/oder dessen Beschleunigung oder Verzögerung enthalten. Des Weiteren können die Betriebsdaten BD1 auch Daten indikativ für eine Abstand zu dem ersten nachfolgenden Kraftfahrzeug 4b enthalten.
Analog können die Betriebsdaten BD2, BD3 der nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c z.B. Daten für deren jeweiligen Geschwindigkeit und/oder dessen Beschleunigungen oder Verzögerungen enthalten. Des Weiteren können die Betriebsdaten BD2, BD3 auch Daten indikativ z.B. für eine Abstand den beiden nachfolgenden Kraftfahrzeugen 4b, 4c enthalten.
Entsprechend der erfassten Verkehrssituation bestimmt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Abstandsregeltempomat-Modul 10 oder das Notbremssystem-Modul 12 die Ansteuersignal-Datensätze AS1, AS2, AS3.
Die Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 werden zu den nachfolgenden Kraftfahrzeugen 4b, 4c übertragen, dort von den jeweiligen Empfänger-Modulen 16a, 16b empfangen und bewirken dann ein Ansteuern der jeweiligen Komponenten, d.h., des jeweiligen Bremsaktuators 18b, 18c und/oder Beschleunigungsaktuators 20b, 20c.
Um die Laufzeit der Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 zu den nachfolgenden Kraftfahrzeugen 4b, 4c zu berücksichtigen bewirkt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Verzögerungs-Modul 14 ein zeitliches Verzögern von dem Ansteuersignal-Datensatz AS1, im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Zeitdauer von 20 ms bis 50 ms. So wird erreicht, dass alle Komponenten aller Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 im Wesentlichen zeitgleich bzw. synchron gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensätzen AS1, AS2, AS3 angesteuert werden und damit alle Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 gleichmäßig beschleunigen oder abbremsen.
Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Abstandsregeltempomat-Modul 10 dazu ausgebildet, einen Wert für einen vorbestimmten Zeitpuffer (auch headway time) oder Mindestabstand zu erhöhen um so die Verzögerung durch das Verzögerungs-Modul 14 zu berücksichtigen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zeitpuffer um die von dem Verzögerungsmodul 14 bewirkte Zeitdauer, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 20 ms bis 50 ms, erhöht.
Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Notbremssystem-Modul 12 dazu ausgebildet einen Zeithorizont von üblicherweise 150 ms bis 400 ms in analogerweise wie beim Abstandsregeltempomat-Modul 10 zu erhöhen um die von dem Verzögerungsmodul 14 bewirkte Zeitdauer zu berücksichtigen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Zeitdauer wieder im Bereich von 20 ms bis 50 ms.
Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Ansteuersignal-Datensätzen AS1, AS2, AS3 für die Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 derart bestimmt werden, dass durch Beschleunigen und(/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c der vorbestimmte Mindestabstand zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c gewährleistet wird.
Hierzu ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das erste Kraftfahrzeug 4a zum autonomen Fahren zumindest gemäß SAE-Level 2 ausgebildet.
Mit anderen Worten, es sind nun alle Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c für die Einhaltung des vorbestimmten Mindestabstands verantwortlich. Die resultierenden Beschleunigungen aufgrund der Fehlerdynamik werden auf die Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c verteilt, so dass für die jeweilige gewünschte Beschleunigungen a₁, a₂, a₃ der jeweiligen Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c gilt: $a_{1} = ƒ_{1} (e_{2,1}, e_{3,2}, u_{1}, u_{2}, u_{3})$
$a_{2} = ƒ_{2} (e_{2,1}, e_{3,2}, u_{1}, u_{2}, u_{3})$
$a_{3} = ƒ_{3} (e_{2,1}, e_{3,2}, u_{1}, u_{2}, u_{3})$
Der Index 1, 2, 3 bezeichnet dabei die Position des jeweiligen Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c im Fahrzeug-Platoon 2, e_i,j bezeichnet eine jeweilige Regeldifferenz zwischen einem jeweiligen Soll- und Ist-Wert eines Abstands zwischen den jeweiligen Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c, u_i die jeweilige Stellgröße und f_i einen Regelalgorithmus, wie z.B. einen PID-Regler.

Es kann vorgesehen sein, die jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze AS1, AS2, AS3 zu folgenden, in nachfolgender Tab. 1 zusammengefassten Reaktionen führen. Tab. 1

	erstes Kraftfahrzeug 4a	zweites Kraftfahrzeug 4b	drittes Kraftfahrzeug 4c
Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug 4a und dem zweiten Kraftfahrzeug 4b nimmt ab oder ist zu klein	Beschleunigung	Verzögerung	Verzögerung
Abstand zwischen dem zweiten Kraftfahrzeug 4b und dem dritten Kraftfahrzeug 4c nimmt ab oder ist zu klein	Beschleunigung	Beschleunigung	Verzögerung
Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug 4a und dem zweiten Kraftfahrzeug 4b nimmt zu oder ist zu groß	Verzögerung	Beschleunigung	Beschleunigung
Abstand zwischen dem zweiten Kraftfahrzeug 4b und dem dritten Kraftfahrzeug 4c nimmt zu oder ist zu groß	Verzögerung	Verzögerung	Beschleunigung

Wenn hingegen ein menschlicher Fahrer das erste Kraftfahrzeug 4a steuert werden nur die Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 für die nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 bestimmt, da der menschliche Fahrer durch eine Fahr- und Bremspedalbetätigung eine Beschleunigung oder Verzögerung des ersten Kraftfahrzeugs 4a vorgibt.
Für die jeweiligen gewünschten Beschleunigungen a₂, a₃ der jeweiligen nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c gilt dann: $a_{2} = ƒ_{1} (e_{2,1}, e_{3,2}, u_{1}, u_{2}, u_{3})$
$a_{3} = ƒ_{3} (e_{2,1}, e_{3,2}, u_{1}, u_{2}, u_{3})$

Es kann vorgesehen sein, dass die jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 zu folgenden, in nachfolgender Tab. 2 zusammengefassten Reaktionen führen. Tab. 2

	erstes Kraftfahrzeug 4a	zweites Kraftfahrzeug 4b	drittes Kraftfahrzeug 4c
Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug 4a und dem zweiten Kraftfahrzeug 4b nimmt ab oder ist zu klein	Kein Signal	Verzögerung	Verzögerung
Abstand zwischen dem zweiten Kraftfahrzeug 4b und dem dritten Kraftfahrzeug 4c	Kein Signal	Beschleunigung	Verzögerung
nimmt ab oder ist zu klein
Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug 4a und dem zweiten Kraftfahrzeug 4b nimmt zu oder ist zu groß	Kein Signal	Beschleunigung	Beschleunigung
Abstand zwischen dem zweiten Kraftfahrzeug 4b und dem dritten Kraftfahrzeug 4c nimmt zu oder ist zu groß	Kein Signal	Verzögerung	Beschleunigung

Ferner kann vorgesehen sein, dass, wenn ein menschlicher Fahrer das erste Kraftfahrzeug 4a steuert, ein abgewandelter Parameterdatensatz verwendet wird, der z.B. einen vergrößerten Abstand zwischen dem ersten Kraftfahrzeug 4a und dem zweiten Kraftfahrzeug 4b vorgibt.
Des Weiteren ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Betriebsdaten Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten enthalten. Die Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten können z.B. eine dynamische Ansprechverzögerung des Bremssystems des jeweiligen Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c beschreiben. Die Ansprechverzögerung kann mit einem Drucksensor zur Messung des Bremsdruckaufbaus erfasst werden. Ferner können Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten Steuersignale eines ABS/ESP-Systems des jeweiligen Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c enthalten.
Im Betrieb werden die Bremsbetriebsdaten ausgewertet und die Bremsparameter, insbesondere des ersten Kraftfahrzeugs 4a, angepasst.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Bremsparameter derart modifiziert werden, dass eine durch Bremsen maximale Verzögerung des Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c mit der leistungsschwächsten Bremse nicht überschritten wird.
Wenn hingegen eine Kollision mit dem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 8 unausweichlich ist unterbleibt ein derartiger Eingriff zur Begrenzung der Bremskraft. Es kann dann aufgrund der geringen Abstände zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c zu einem Auffahrunfall mit geringer Geschwindigkeit kommen, was nur zu geringen Schäden führt.
Wenn das erste Kraftfahrzeug 4a das Kraftfahrzeug mit der geringsten maximalen Verzögerung ist und eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit dem vorausfahrenden Verkehrsteilnehmer 8 hoch ist wird die Bremsleistung der nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c nicht begrenzt.
Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass auf das Erfassen von einem Bremsvorgang hin Bremsansteuersignale derart bestimmt werden, dass ein Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 vergrößert wird.
Z.B. kann vorgesehen sein, dass, um die Sicherheit zu erhöhen, der vorbestimmte Mindestabstand zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c vergrößert wird, wenn:

- das erste Kraftfahrzeug 4a bremst,
- das erste Kraftfahrzeug 4a stärker als die nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c bremst,
- das erste Kraftfahrzeug 4a innerhalb eines Zeithorizontsbremsen wird, und/oder
- das erste Kraftfahrzeug 4a innerhalb eines Zeithorizonts stärker als die nachfolgenden Kraftfahrzeuge 4b, 4c bremst.

Mit anderen Worten, die nachfolgenden Kraftahrzeuge 4b, 4c müssen stärker bremsen als jeweilige vorausfahrende Kraftahrzeug 4b, 4c.
Hierzu bestimmt z.B. das Steuergerät 6 im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Wert für eine Wahrscheinlichkeit eines Bremsvorgangs und teilt dies den anderen Kraftfahrzeugen 4b, 4c mit. Das Steuergerät 6 des ersten Kraftfahrzeug 4a bestimmt den erforderlichen Bremseingriff für alle Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c und teilt dies den anderen nachfolgenden Kraftfahrzeugen 4b, 4c mit.
Im Ergebnis weist das Bremssystem des ersten Kraftfahrzeug 4a eine normale oder unveränderte Eingriffsschwelle für einen Bremseingriff auf. Hingegen weist das zweite Kraftfahrzeug 4b eine abgesenkte Eingriffsschwelle auf, die niedriger als die Eingriffsschwelle des ersten Kraftfahrzeugs 4a ist. Die abgesenkte Eingriffsschwelle bewirkt, dass das zweite Kraftfahrzeug 4b vor dem ersten Kraftfahrzeug 4b abgebremst wird bzw. eine Verzögerung erfährt.
In analoger Weise ist die Eingriffsschwelle des dritten Kraftfahrzeugs 4c nochmals abgesenkt. D.h., die Eingriffsschwelle des dritten Kraftfahrzeugs 4c ist niedriger als die Eingriffsschwelle des zweiten Kraftfahrzeugs 4b. Die abgesenkte Eingriffsschwelle bewirkt, dass das dritte Kraftfahrzeug 4c vor dem zweiten Kraftfahrzeug 4b abgebremst wird bzw. eine Verzögerung erfährt.
Es wird nun unter zusätzlicher Bezugnahme auf 3 ein Verfahrensablauf zum Betrieb des Systems 24 erläutert.
In einem ersten Schritt S100 werden die Betriebsdaten BD1, BD2, BD3 jedes Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 erfasst.
In einem weiteren Schritt S200 werden die erfassten Betriebsdaten BD1, BD2, BD3 des zumindest einen nachfolgenden Kraftfahrzeugs 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 zu dem ersten Kraftfahrzeug 4a des Fahrzeug-Platoons 2 übertragen.
In einem weiteren Schritt S300 werden die Betriebsdaten BD1, BD2, BD3 ausgewertet um den die jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze AS1, AS2, AS3 zum Ansteuern der Komponente jedes der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 zu bestimmen.
In einem Teilschritt S310 des Schritts S300 werden die Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 für die zumindest nachfolgende Kraftfahrzeuge 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 bestimmt um durch Beschleunigen und(/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c einen vorbestimmten Mindestabstands zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c zu gewährleisten.
In einem weiteren Teilschritt S320 des Schritts S300 wird zusätzlich der Ansteuersignal-Datensatz AS1 für das erste Kraftfahrzeug 4a des Fahrzeug-Platoons 2 bestimmt um durch Beschleunigen und/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs 4a, 4b, 4c einen vorbestimmten Mindestabstands zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c zu gewährleisten.
Wenn die Betriebsdaten BD1, BD2, BD3 Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten enthalten werden in einem weiteren Teilschritt S330 des Schritts S300 die Bremsbetriebsdaten ausgewertet und in einem weiteren Teilschritt S340 die Bremsparameter, insbesondere des ersten Kraftfahrzeugs 4a, angepasst.
In einem weiteren Teilschritt S350 des Schritts S300 wird ein Bremsvorgang durch Auswerten der Betriebsdaten BD1, BD2, BD3 erfasst, und in einem weiteren Teilschritt S360 werden auf den erfassten Bremsvorgang hin die Ansteuersignal-Datensätze AS1, AS2, AS3 mit Bremsansteuersignalen derart bestimmt, dass ein Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c des Fahrzeugs-Platoons 2 vergrößert wird.
In einem weiteren Schritt S400 werden die jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze AS2, AS3 zu den zumindest einem nachfolgenden Kraftfahrzeug 4b, 4c übertragen.
In einem weiteren Schritt S500 erfolgt ein zeitliches Verzögern von dem Ansteuersignal-Datensatz AS1 zum Ansteuern von Komponenten des ersten Kraftfahrzeugs 4a des Fahrzeug-Platoons 2.
In einem weiteren Schritt S600 wird zumindest eine Komponenten eines der Kraftfahrzeuge 4a, 4b, 4c gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensatz AS1, AS2, AS3 angesteuert.
Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Reihenfolge der Schritte oder Teilschritte auch eine andere sein. Ferner können mehrere Schritte oder Teilschritte auch zeitgleich bzw. simultan ausgeführt werden. Des Weiteren können auch einzelne Schritte oder Teilschritte ausgelassen oder übersprungen werden.
So wird ein Betrieb mit einem reduzierten Mindestabstand zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 möglich. In diese Lücke zwischen den Kraftfahrzeugen 4a, 4b, 4c des Fahrzeug-Platoons 2 können nicht mehr andere Kraftfahrzeuge, die nicht zu Fahrzeug-Platoon 2 gehören, hineinstoßen und diesen Aufbrechen.
Bezugszeichenliste

2: Fahrzeug-Platoon
4a: Kraftfahrzeug
4b: Kraftfahrzeug
4c: Kraftfahrzeug
6: Steuergerät
8: Verkehrsteilnehmer
10: Abstandsregeltempomat-Modul
12: Notbremssystem-Modul
14: Verzögerungs-Modul
16a: Empfänger-Modul
16b: Empfänger-Modul
18a: Bremsaktuator
18b: Bremsaktuator
18c: Bremsaktuator
20a: Beschleunigungsaktuator
20b: Beschleunigungsaktuator
20c: Beschleunigungsaktuator
22: Umfeldsensor
24: System
a1: Beschleunigung
a2: Beschleunigung
a3: Beschleunigung
AS1: Ansteuersignal-Datensatz
AS2: Ansteuersignal-Datensatz
AS3: Ansteuersignal-Datensatz
BD1: Betriebsdaten
BD2: Betriebsdaten
BD3: Betriebsdaten
ei,j: Regeldifferenz
F: Fahrtrichtung
fi: Regelalgorithmus
UDS: Umfeld-Datensatz
S100: Schritt
S200: Schritt
S300: Schritt
S310: Teilschritt
S320: Teilschritt
S330: Teilschritt
S340: Teilschritt
S350: Teilschritt
S360: Teilschritt
S400: Schritt
S500: Schritt
S600: Schritt

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons (2) mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen (4a, 4b, 4c), mit den Schritten: (S100) Erfassen von Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2), (S200) Übertragen der erfassten Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) des zumindest einen nachfolgenden Kraftfahrzeugs (4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu dem ersten Kraftfahrzeug (4a) des Fahrzeug-Platoons (2), (S300) Auswerten der Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) um einem Ansteuersignal-Datensatz (AS1, AS2, AS3) zum Ansteuern einer Komponente jedes der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu bestimmen, (S400) Übertragen der jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze (AS2, AS3) zu den zumindest einem nachfolgenden Kraftfahrzeug (4b, 4c), und (S600) Ansteuern von Komponenten eines der oder aller Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensätzen (AS1, AS2, AS3).
Verfahren nach Anspruch 1, mit dem weiteren Schritt (S500) zeitliches Verzögern von dem Ansteuersignal-Datensatz (AS1) zum Ansteuern eines ersten Kraftfahrzeugs (4a) des Fahrzeug-Platoons (2).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (S300) den Teilschritt aufweist: (S310) Bestimmen von Ansteuersignal-Datensätzen (AS2, AS3) für zumindest nachfolgende Kraftfahrzeuge (4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) um durch Beschleunigen und/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) einen vorbestimmten Mindestabstand zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) zu gewährleisten.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt (S300) den Teilschritt aufweist: (S320) Bestimmen von einem Ansteuersignal-Datensatz (AS1) für das erste Kraftfahrzeug (4a) des Fahrzeug-Platoons (2) um durch Beschleunigen und/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) einen vorbestimmten Mindestabstand zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) zu gewährleisten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten enthalten, wobei der Schritt (S300) die Teilschritte aufweist: (S330) Auswerten der Bremsbetriebsdaten, und (S340) Anpassen von Bremsparametern, insbesondere des ersten Kraftfahrzeugs (4a).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schritt (S300) die Teilschritte aufweist: (S350) Erfassen von einem Bremsvorgang durch Auswerten der Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3), und (S360) auf einen erfassten Bremsvorgang hin Bestimmen von Ansteuersignal-Datensätzen (AS1, AS2, AS3) mit Bremsansteuersignalen derart, dass ein Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) vergrößert wird.
Computerprogrammprodukt, ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
System (24) zum Betrieb eines Fahrzeug-Platoons (2) mit einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen (4a, 4b, 4c), wobei das System (24) dazu ausgebildet ist Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu erfassen, die erfassten Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) des zumindest einen nachfolgenden Kraftfahrzeugs (4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu dem ersten Kraftfahrzeug (4a) des Fahrzeug-Platoons (2) zu übertragen, die Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) auszuwerten um einem Ansteuersignal-Datensatz (AS1, AS2, AS3) zum Ansteuern einer Komponente jedes der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) zu bestimmen, die jeweiligen Ansteuersignal-Datensätze (AS2, AS3) zu den zumindest einem nachfolgenden Kraftfahrzeug (4b, 4c) zu übertragen und Komponenten eines der oder aller Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) gemäß den jeweiligen Ansteuersignal-Datensätzen (AS1, AS2, AS3) anzusteuern.
System (24) nach Anspruch 8, wobei das System (24) dazu ausgebildet ist, ein zeitliches Verzögern von dem Ansteuersignal-Datensatz (AS1) zum Ansteuern des ersten Kraftfahrzeugs (4a) des Fahrzeug-Platoons (2) zu bewirken.
System (24) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das System (24) dazu ausgebildet ist Ansteuersignal-Datensätze (AS2, AS3) für zumindest nachfolgende Kraftfahrzeuge (4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) bereitzustellen um durch Beschleunigen und/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) einen vorbestimmten Mindestabstands zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) zu gewährleisten.
System (24) nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei das System (24) dazu ausgebildet ist einen Ansteuersignal-Datensatz (AS1) für das erste Kraftfahrzeug (4a) des Fahrzeug-Platoons (2) zu bestimmen um durch Beschleunigen und(/oder Verzögern jedes Kraftfahrzeugs (4a, 4b, 4c) einen vorbestimmten Mindestabstand zwischen je zwei der Kraftfahrzeuge (4a, 4b, 4c) zu gewährleisten.
System (24) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Betriebsdaten (BD1, BD2, BD3) Bremsbetriebsdaten indikativ für das Bremsverhalten enthalten, wobei das System (24) dazu ausgebildet ist die Bremsbetriebsdaten auszuwerten und Bremsparameter, insbesondere des ersten Kraftfahrzeugs (4a), anzupassen.
System (24) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 wobei das System (24) dazu ausgebildet ist auf das Erfassen von einem Bremsvorgang hin Bremsansteuersignale derart zu bestimmen, dass ein Abstand zwischen den Kraftfahrzeugen (4a, 4b, 4c) des Fahrzeug-Platoons (2) vergrößert wird.
Steuergerät (6) für ein System (24) nach einem der Ansprüche 8 bis 13.
Kraftfahrzeug (2) mit einem Steuergerät (6) nach Anspruch 14.