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Die Erfindung betrifft ein System und ein computer-implementiertes Verfahren für einen Platooning-Betrieb von zwei oder mehr Fahrzeugen, ein Computer-Programm-Produkt, eine Heckeinheit, eine Fronteinheit und ein Fahrzeug mit einem solchen System und/oder solchen Heck- und/oder Fronteinheiten.
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Platooning oder Windschattenfahren von zwei oder mehr Fahrzeugen kann die Fahrwiderstände dieser vor allem bei hohen Geschwindigkeiten deutlich senken. Je näher die Fahrzeuge auffahren, desto besser ist der Kraftstoff- und/oder Energieverbrauch. Das vorausfahrende Fahrzeug kann sogar deutlich höhere Einsparungen erzielen, wenn das nachfahrende Fahrzeug sehr dicht auf das vorausfahrende Fahrzeug auffährt. Das liegt daran, dass auftretende Verwirbelung am Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs einen größeren Einfluss auf die Aerodynamik als die Luftwiderstände an einer Front des vorausfahrenden Fahrzeugs aufweisen.
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Wenn die Fahrzeuge sehr dicht hintereinanderfahren, ergibt sich folgende Situation. Bremst das vorausfahrende Fahrzeug, dann muss die Information über den Bremsvorgang an das nachfahrende Fahrzeug übertragen werden, damit dieses dem vorausfahrenden Fahrzeug nicht auffährt. Da die Gesamtenergieeffizienz des Platoons (Zusammenschluss des vorausfahrenden und des nahfahrenden Fahrzeugs während des Platooning-Betriebs) besonders gut ist, wenn die Fahrzeuge sehr dicht hintereinanderfahren, kann das zu Problemen bei den Signallaufzeiten zur Übertragung der Information über den Bremsvorgang führen. Bremst also das vorausfahrende Fahrzeug, dann muss diese Information per Funk bzw. drahtlos an das nachfahrende Fahrzeug übertragen werden, so dass auch dieses Fahrzeug bremst. Bei sehr kleinem Abstand zwischen den Fahrzeugen kann es vorkommen, dass z.B. bei einer Vollbremsung die Signallaufzeit per Funk (WLAN, etc.) so lange ist, dass das nachfahrende Fahrzeug zu spät bremst und auf das vorausfahrende Fahrzeug auffahren würde.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System, ein computer-implementiertes Verfahren, ein Computer-Programmprodukt, eine Heckeinheit, eine Fronteinheit und ein Fahrzeug bereitzustellen, die einen oder mehrere der zuvor genannten Nachteile beheben oder zumindest verbessern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein System, ein computer-implementiertes Verfahren, ein Computer-Programm-Produkt, eine Heckeinheit, eine Fronteinheit und ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine kürzere Reaktionszeit des nachfahrenden Fahrzeugs für einen Bremsvorgang bei einem Bremsvorgang des vorausfahrenden Fahrzeugs ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein System für einen Platooning-Betrieb von zwei oder mehr Fahrzeugen gelöst. Das System umfasst eine Heckeinheit, die an einem Heck eines vorausfahrenden ersten Fahrzeugs anordenbar ist, und eine Fronteinheit, die an einer Front eines dem ersten Fahrzeug nachfahrenden zweiten Fahrzeugs anordenbar ist. Zumindest eine der Heck- und der Fronteinheiten erstreckt sich zu der anderen der Heck- und der Fronteinheiten, insbesondere während eines Platooning-Betriebs der ersten und zweiten Fahrzeuge, mit einer einstellbaren Länge. Die Fronteinheit und/oder die Heckeinheit sind dazu ausgebildet, basierend auf einem Kontakt der Fronteinheit mit der Heckeinheit, insbesondere während des Platooning-Betriebs der ersten und zweiten Fahrzeuge, ein Kontaktsignal an eine Steuerung des zweiten Fahrzeugs auszugeben, das auf den Kontakt zwischen der Front- und der Heckeinheit hinweist.
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Kontaktiert die Fronteinheit die Heckeinheit, wird das Kontaktsignal an die Steuerung des zweiten Fahrzeugs ausgegeben. Die Steuerung des zweiten Fahrzeugs wird dadurch umgehend darüber informiert, dass die beiden Einheiten in Kontakt stehen. Im Vergleich zu einer Funkverbindung kann durch eine kostengünstige und einfache Konstruktion beispielsweise eines elektrischen Kontakts zwischen der Front- und Heckeinheit das Kontaktsignal schneller erzeugt werden. Weiter ist für eine Funkverbindung ein Netzwerk oder ein Kommunikationskanal zwischen den beiden kommunizierenden Einheiten notwendig. Zusätzlich ist eine Übertragungsgeschwindigkeit des Netzwerks oder des Kanals für die Übertragung des Signals ausschlaggebend. Die vorgeschlagene kostengünstige und einfache Lösung kann aufgrund des Kontaktsignals bei Kontakt eine schnellere Reaktion des nachfahrenden Fahrzeugs bei einem Bremsvorgang des vorausfahrenden Fahrzeugs ermöglichen, sodass die Sicherheit der Fahrzeuge verbessert und ein Abstand der Fahrzeuge während des Platooning-Betriebs weiter aufgrund der schnelleren Reaktionszeit des nachfahrenden Fahrzeugs verringert werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf den Platooning-Betrieb von zwei Fahrzeugen eingeschränkt. Ein Platooning-Betrieb kann mit mindestens zwei Fahrzeugen erfolgen, jedoch drei, vier oder mehr Fahrzeuge umfassen, die im Windschatten des jeweils voraufahrenden Fahrzeugs fahren. Folglich können mehrere der Fahrzeuge eines Platoons aus drei, vier oder mehr Fahrzeugen jeweils zumindest eine von der Heck- und Fronteinheit umfassen. Nachfolgende Merkmale und Aspekte sind in Bezug auf das erste und zweite Fahrzeug beschrieben, jedoch nicht auf diese eingeschränkt und können auf einen Platoon aus drei, vier oder mehr Fahrzeugen angewandt werden.
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Das Kontaktsignal kann ein elektrisches Signal sein. Die Fronteinheit und die Heckeinheit können derart ausgebildet sein, dass diese bei Kontakt eine elektrische Verbindung, insbesondere eine leitende elektrische Verbindung darstellen und/oder herstellen. Folglich kann bei dem Kontakt ein Strom von der Heckeinheit zu der Fronteinheit und/oder umgekehrt fließen, wobei der Stromfluss als Kontaktsignal charakterisiert werden kann. Das Kontaktsignal kann von der Fronteinheit und/oder der Heckeinheit erzeugt werden. Insbesondere kann das Kontaktsignal von der Fronteinheit erzeugt werde, um einen Verbindungsweg zum Übertragen des Kontaktsignals zu der Steuerung des zweiten Fahrzeugs möglichst kurz zu halten.
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Der Platooning-Betrieb kann ein Windschattenfahren der ersten und zweiten Fahrzeuge bedeuten. Während dem Platooning-Betrieb fährt das nachfahrende zweite Fahrzeug mit einem möglichst geringen Abstand hinter dem vorausfahrenden ersten Fahrzeug nach. Dabei wird ausgenutzt, dass auftretende Verwirbelungen am Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs geringer ausfallen, wenn das zweite Fahrzeug dicht hinter dem ersten Fahrzeug fährt. Aufgrund der geringeren Verwirbelungen wird ein Luftwiderstand des ersten Fahrzeugs sowie des zweiten Fahrzeugs reduziert und ein verringerter Kraftstoff- und/oder Energieverbrauch erzielt.
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Die Fronteinheit kann eine Frontkontaktfläche, insbesondere eine elektrisch leitende Frontkontaktfläche und die Heckeinheit kann eine Heckkontaktfläche, insbesondere eine elektrisch leitende Heckkontaktfläche aufweisen, die einander zugewandt sind und bei Kontakt der Fronteinheit mit der Heckeinheit, insbesondere bei dem Kontakt der Frontkontaktfläche und der Heckkontaktfläche das Kontaktsignal erzeugen. Das Kontaktsignal kann durch den Kontakt aufgrund eines dadurch geschlossenen Stromkreises erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Veränderung eines elektrischen Widerstands zumindest eines der Fronteinheit und der Heckeinheit, insbesondere der Front- und Heckkontaktflächen bestimmt werden und basierend auf der Veränderung das Kontaktsignal ausgegeben werden. Die Front- und Heckkontaktflächen können insbesondere parallel und/oder komplementär zueinander ausgebildet sind. Komplementär bedeutet hier, dass die Frontkontaktfläche eine vorbestimmte erste Form und die Heckkontaktfläche eine vorbestimmte zweite Form aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass diese miteinander insbesondere zerstörungsfrei und/oder ohne Verformung in Kontakt treten und/oder ineinandergreifen können. Beispielsweise können die erste und zweite Form wellenartig und/oder lamellenartig ausgebildet sein, derart, dass bei Kontakt die Wellen der ersten Form in die Senken der zweiten Form und die Lamellen der ersten Form in die Räume zwischen den Lamellen der zweiten Form einführbar sind. Alternativ oder zusätzlich können die Front- und/oder Heckkontaktfläche kreisförmig, ovalförmig, kugelförmig, halbkugelförmig, punktartig, viereckig, rechteckig und/oder mehrfacheckig ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Front- und die Heckeinheit, insbesondere die Front- und Heckkontaktfläche ein männliches und ein weibliches Verbindungselement aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass diese bei dem Kontakt miteinander verbindbar sind. Die Verbindungselemente können derart ausgebildet sein, dass diese lösbar miteinander verbindbar sind. Insbesondere können die Verbindungselemente derart ausgebildet sein, dass diese erst unter einer vorbestimmten Zugkraft, die jeweils an den Verbindungselementen angreift, um diese auseinanderzuziehen, lösbar sind. Beispielsweise können die Verbindungselemente eine Stecker-Steckdose-Verbindung darstellen.
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Zumindest eine der Front- und Heckeinheiten kann dreh- und/oder schwenkbar an dem jeweiligen Fahrzeug anordenbar sein, wobei insbesondere zumindest eine der Front- und Heckkontaktflächen dreh- und/oder schwenkbar an der Front- bzw. Heckeinheit gelagert sind. Während einer Kurve kann sich die Orientierung des ersten Fahrzeugs in Bezug auf das zweite Fahrzeug ändern. Um zu gewährleisten, dass die Front- und Heckeinheiten weiter in Kontakt treten können ohne sich gegenseitig zu beschädigen oder zu verformen, können diese dreh- und/oder schwenkbar angeordnet und/oder gelagert sein. Insbesondere können die Front- und Heckkontaktflächen, welche einen distalen Endabschnitt der Front- und Heckeinheiten bilden, dreh- und/oder schwenkbar mit der Front- und Heckeinheit verbunden sein und/oder an diesen angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Front- und/oder Heckeinheiten mit einem proximalen Endabschnitt dreh- und/oder schwenkbar an dem jeweiligen Fahrzeug anordenbar sein. Weist beispielsweise die Heckeinheit die einstellbare Länge auf, zum Beispiel 0,7 m, ist die Heckeinheit ist der proximale Endabschnitt der Heckeinheit derjenige Abschnitt, der an dem Heck des Fahrzeugs befindlich ist. Der distale Endabschnitt der Heckeinheit ist gegenüber dem proximalen Endabschnitt am Ende der 0,7 m und damit näher an dem nachfahrenden zweiten Fahrzeug befindlich. Alternativ oder zusätzlich kann die einstellbare Länge zumindest einer der Front- und Heckeinheiten basierend auf der Fahrsituation eingestellt werden. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, während der Kurve die einstellbare Länge zu verlängern oder zu verkürzen. Fahrsituationen können Kurven und/oder Steigungen der befahrenden Straße darstellen.
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Die Fronteinheit und/oder die Heckeinheit kann an und/oder in einer vorderen bzw. hinteren Fahrzeugkennzeichenhalterung des jeweiligen Fahrzeugs anordenbar sein, wobei die Fronteinheit oder die Heckeinheit insbesondere als vordere bzw. hintere Fahrzeugkennzeichenhalterung und/oder vorderes bzw. hinteres Fahrzeugkennzeichen ausgebildet ist. Somit kann die Fronteinheit als die Fahrzeugkennzeichenhalterung oder das Fahrzeugkennzeichen an der Front des zweiten Fahrzeugs und/oder die Heckeinheit als die Fahrzeugkennzeichenhalterung oder das Fahrzeugkennzeichen an dem Heck des ersten Fahrzeugs ausgebildet sein. Ist eine der Front- und Heckeinheiten als Fahrzeugkennzeichenhalterung oder Fahrzeugkennzeichen ausgebildet, kann die andere der Front- und Heckeinheiten mit der einstellbaren Länge ausgebildet sein. Folglich kann sich zumindest die eine der Front- und Heckeinheiten mit der einstellbaren Länge zu der anderen erstrecken, welche als Fahrzeugkennzeichenhalterung oder Fahrzeugkennzeichen insbesondere keine einstellbare Länge aufweist.
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Zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten mit der einstellbaren Länge kann dazu ausgebildet sein, eine Position des distalen Endabschnitts der zumindest einen der Heck- und Fronteinheiten, insbesondere eine horizontale und/oder vertikale Position der Heckkontaktfläche bzw. der Frontkontaktfläche einzustellen. Weiter kann die zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten mit der einstellbaren Länge dazu ausgebildet sein, die Position, insbesondere die horizontale und/oder vertikale Position basierend auf einer Position der anderen der Heck- und Fronteinheiten einzustellen. Beispielsweise kann die Position der Heckeinheit basierend auf einer Position der Fronteinheit einstellbar sein, wenn die Fronteinheit als Fahrzeugkennzeichen ausgebildet ist. Da je nach Fahrzeugtyp das Fahrzeugkennzeichen eine andere Position aufweisen kann, kann die Position der Heckeinheit entsprechend einstellbar sein. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten mit der einstellbaren Länge eine Positionsinformation empfangen, die auf einen Fahrzeugtyp und/oder eine Position der anderen der Heck- und Fronteinheiten hinweist, und die Position basierend auf dieser Positionsinformation einstellen. Die Positionsinformation kann von einer Messeinheit, insbesondere einer Lidareinheit der ersten und/oder zweiten Fahrzeuge bereitgestellt werden.
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Die zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten kann dazu ausgebildet sein, die einstellbare Länge und/oder die Position des distalen Endabschnitts, insbesondere der Heckkontaktfläche bzw. der Frontkontaktfläche basierend auf der Position und/oder einer bzw. der einstellbaren Länge der anderen der Heck- und Fronteinheiten einzustellen. Die einstellbare Länge kann mittels einer oder der Messeinheit bestimmt und eine Längeninformation an die Heck- und/oder die Fronteinheit bereitgestellt werden.
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Die einstellbare Länge der zumindest einen der Heck- und Fronteinheiten, insbesondere während des Platooning-Betriebs, kann auf eine erste Länge und, insbesondere vor und/oder nach dem Platooning-Betrieb, auf eine zweite Länge einstellbar sein, derart, dass die erste Länge größer als die zweite Länge ist. Während des Platooning-Betriebs kann zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten mit der ersten Länge weiter von dem jeweiligen Fahrzeug hervorstehen, während außerhalb des Platooning-Betriebs und damit während einer normalen Verkehrsteilnahme die zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten mit der zweiten Länge weniger weit von dem Fahrzeug hervorsteht, um den Verkehr nicht zu behindern. Die zweite Länge kann insbesondere kleiner und/oder gleich 0,1 m, insbesondere 0 m sein.
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Dazu kann die einstellbare Länge der zumindest einen der Heck- und Fronteinheiten mittels eines Motors oder Verstellmechanismus der jeweiligen Heck- und Fronteinheit und/oder mittels eines Motors oder Verstellmechanismus, beispielsweise des jeweiligen Fahrzeugs, einstellbar sein. Der Motor bzw. der Verstellmechanismus kann die Front- und/oder Heckeinheit aus der Front bzw. dem Heck des jeweiligen Fahrzeugs für den Platooning-Betrieb ausfahren und außerhalb des Platooning-Betriebs wieder einfahren. Dazu kann die Front- und/oder Heckeinheit starr ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Front- und/oder Heckeinheit als Stange ausgebildet sein. Die Stange weist eine feste Länge auf und kann aus dem Fahrzeug herausgefahren werden. Die einstellbare Länge stellt in diesem Fall die Länge der Heck- und/oder Fronteinheit dar, mit der die jeweilige Einheit von dem Heck bzw. der Front hervorsteht. Alternativ oder zusätzlich kann die Front- und/oder Heckeinheit derart ausgebildet sein, dass diese selbst verkürzt oder vergrößert werden kann. Folglich kann die Front- und/oder die Heckeinheit eine flexible Länge im Vergleich zu der starren Stange aufweisen. Dazu kann die Front- und/oder Heckeinheit mittels Druckluft und/oder mechanischer Federn und zumindest zwei relativ zueinander verschiebbaren Längselementen bereitgestellt sein. Basierend auf der Druckluft und/oder der Einstellung der mechanischen Feder(n) kann die Heck- und/oder Fronteinheit verkürzt oder verlängert werden.
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Die einstellbare Länge kann vorbestimmt sein. Die einstellbare Länge kann weiter basierend auf zumindest einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs, einem Abstand zwischen den ersten und zweiten Fahrzeugen während des Platooning-Betriebs, einem Fahrzeugtyp der ersten und/oder zweiten Fahrzeuge, einer Masse der ersten und/oder zweiten Fahrzeuge und einer Fahrsituation einstellbar sein. Die Fahrsituation kann eine aktuelle und/oder voraussichtliche Streckenbeschreibung umfassen. Insbesondere kann die Fahrsituation beschreiben, ob in einem vorbestimmten Zeitabschnitt, insbesondere einem zukünftigen vorbestimmten Zeitabschnitt, ein Bremsvorgang des ersten Fahrzeugs zu erwarten ist oder nicht. Beispielsweise kann auf einer freien und gerade verlaufenden Landstraße eingesehen werden, beispielsweise mittels Lidareinheiten, dass in den nächsten 500 m und damit einem zukünftigen Zeitabschnitt (basierend auf den 500 m und der aktuellen und/oder zukünftigen Geschwindigkeit wird der Zeitabschnitt bestimmt) kein Fahrzeug vor dem ersten Fahrzeug befindlich ist. Folglich kann angenommen werden, dass kein Bremsvorgang in diesen 500 m von dem ersten Fahrzeug eingeleitet wird. Entsprechend kann zur Verbesserung des Platooning-Betriebs das zweite Fahrzeug den Abstand zu dem ersten Fahrzeug verringern. Entsprechend kann die einstellbare Länge verkürzt werden.
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Zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten kann weiter ein Dämpfungselement aufweisen, das dazu ausgebildet ist, bei dem Kontakt mit der anderen der Heck- und Fronteinheiten auftretende Kontaktkräfte zu dämpfen, wobei insbesondere die zumindest eine der Heck- und Fronteinheiten mittels des Dämpfungselements an dem jeweiligen Fahrzeug anordenbar ist. Das Dämpfungselement kann ein Federelement, insbesondere eine mechanische Feder sein. Zu dem Kontakt der Front- und Heckeinheiten kommt es, da die Geschwindigkeiten der ersten und zweiten Fahrzeuge unterschiedlich sind, insbesondere derart, dass sich der Abstand zwischen den beiden Fahrzeugen verringert. Durch den Kontakt der Front- und Heckeinheiten wird das Kontaktsignal erzeugt, jedoch können bereits bei diesem Kontakt Kräfte sowie nachfolgend Kräfte auftreten, die insbesondere zu einer Verformung der Front- und/oder Heckeinheiten und/oder der ersten und zweiten Fahrzeuge führen. Um diesen Verformungen, insbesondere möglichen Schäden vorzubeugen, kann das Dämpfungselement bereitgestellt sein, um den Kontakt, insbesondere einen Aufprall zu dämpfen.
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Das Dämpfungselement kann eine Dämpfungskonstante aufweisen, die basierend auf zumindest einem von einer voraussichtlichen und/oder aktuellen Fahrgeschwindigkeit des ersten und/oder zweiten Fahrzeugs und einer voraussichtlichen Verarbeitungszeit des zweiten Fahrzeugs bestimmt und/oder einstellbar ist, wobei die Verarbeitungszeit auf eine Zeitdauer zwischen dem Kontakt und einer voraussichtlichen Reaktion des zweiten Fahrzeugs, insbesondere einer voraussichtlichen Bremsreaktion des zweiten Fahrzeugs hinweist. Die Verarbeitungszeit kann vorab vorbestimmt sein und/oder basierend auf dem Fahrzeugtyp des zweiten Fahrzeugs bestimmt werden.
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Das Kontaktsignal kann weiter auf eine Bremsung, insbesondere eine Notbremsung des zweiten Fahrzeugs hinweisen. Insbesondere kann das Kontaktsignal derart auf die Bremsung hinweisen, dass bei dem Kontakt die Bremsung des zweiten Fahrzeugs erfolgt.
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Die einstellbare Länge zumindest einer der Heck- und Fronteinheiten kann derart einstellbar sein, dass die Front- und Heckeinheiten in dem Kontakt, insbesondere während des Platooning-Betriebs sind. Insbesondere kann die einstellbare Länge derart einstellbar sein, dass die Heck- und Fronteinheiten in Kontakt bleiben. Dies kann insbesondere vorteilhaft während dem Platooning-Betrieb sein. Alternativ oder zusätzlich kann während dem Kontakt der Front- und Heckeinheiten die Heckeinheit dazu ausgebildet sein, ein Steuersignal zum Steuern des ersten Fahrzeugs an die Fronteinheit und/oder die Steuerung des zweiten Fahrzeugs zu senden, wobei die Fronteinheit dazu ausgebildet ist, das Steuersignal zum Steuern des ersten Fahrzeugs an die Steuerung des zweiten Fahrzeugs zu senden. Mittels des Steuersignals des ersten Fahrzeugs können eine aktuelle und/oder zukünftige Geschwindigkeit und/oder eine oder mehrere Fahrmanöver, wie Kurven, Spurwechsel, Bremsen und Beschleunigen des ersten Fahrzeugs an das zweite Fahrzeug übertragen werden. Folglich kann das zweite Fahrzeug schneller über die Fahrweise des ersten Fahrzeugs informiert werden. Weiter kann das Steuersignal zusätzliche für die Steuerung des ersten Fahrzeugs und/oder des zweiten Fahrzeugs vorhandene Informationen umfassen.
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Die Heckeinheit und/oder die Fronteinheit können länglich, insbesondere stangenförmig ausgebildet sein.
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Die Heckeinheit kann an einem unteren, mittleren und/oder oberen Abschnitt des Hecks des ersten Fahrzeugs anordenbar sein. Der untere Abschnitt kann ein Abschnitt sein, der an eine Unterseite des Fahrzeugs angrenzt. Der obere Abschnitt kann ein Abschnitt sein, der an eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite angrenzt. Der mittlere Abschnitt kann sich von dem unteren zu dem oberen Abschnitt erstrecken. Inbsesondere kann die Heckeinheit mittig am Heck anordenbar sein. Insbesondere mittig in Bezug auf den mittleren Abschnitt und/oder Seitenabschnitte des ersten Fahrzeugs, die sich entlang der Türen des Fahrzeugs erstrecken.
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Die Fronteinheit kann an einem unteren, mittleren und/oder oberen Abschnitt der Front des zweiten Fahrzeugs anordenbar sein. Der untere Abschnitt kann ein Abschnitt sein, der an eine Unterseite des Fahrzeugs angrenzt. Der obere Abschnitt kann ein Abschnitt sein, der an eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite angrenzt. Der mittlere Abschnitt kann sich von dem unteren zu dem oberen Abschnitt erstrecken. Inbsesondere kann die Fronteinheit mittig an der Front anordenbar sein. Insbesondere mittig in Bezug auf den mittleren Abschnitt und/oder Seitenabschnitte des zweiten Fahrzeugs, die sich entlang der Türen des Fahrzeugs erstrecken.
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Das System und/oder zumindest eines der ersten und zweiten Fahrzeuge kann eine Messeinheit umfassen, die dazu ausgebildet ist, einen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Fahrzeug, insbesondere zwischen der Fronteinheit und der Heckeinheit, vorteilhafterweise zwischen der Frontkontaktfläche und der Heckkontaktfläche zu bestimmen und ein Abstandssignal basierend auf dem bestimmten Abstand an das erste und/oder das zweite Fahrzeug für den Platooning-Betrieb der ersten und zweiten Fahrzeuge auszugeben. Basierend auf dem Abstandssignal kann die Steuerung des ersten und/oder zweiten Fahrzeugs erfolgen.
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Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch eine Heckeinheit für ein Fahrzeug gelöst, die an einem Heck eines ersten Fahrzeugs anordenbar ist, wobei die Heckeinheit, insbesondere während eines Platooning-Betriebs des Fahrzeugs mit einem dem Fahrzeug nachfahrenden Fahrzeug, dazu ausgebildet ist, basierend auf einem Kontakt mit einer an einer Front des nachfahrenden Fahrzeugs angeordneten Fronteinheit ein Kontaktsignal an die Fronteinheit und/oder eine Steuerung des nachfahrenden Fahrzeugs auszugeben, das auf den Kontakt zwischen der Front- und der Heckeinheit hinweist.
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Die Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt durch eine Fronteinheit für ein Fahrzeug gelöst, die an einer Front eines Fahrzeugs anordenbar ist, wobei die Fronteinheit, insbesondere während eines Platooning-Betriebs des Fahrzeugs mit einem dem Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeug, dazu ausgebildet ist, basierend auf einem Kontakt mit einer an einem Heck des vorausfahrenden Fahrzeugs angeordneten Heckeinheit ein Kontaktsignal an eine Steuerung des Fahrzeugs auszugeben, das auf den Kontakt zwischen der Front- und der Heckeinheit hinweist.
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Zuvor genannte und/oder beschriebene Merkmale des ersten Aspekts können als Merkmale der zweiten und dritten Aspekte ausgebildet sein.
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Die Aufgabe wird gemäß einem vierten Aspekt durch ein computer-implementiertes Verfahren für einen Platooning-Betrieb von zwei oder mehr Fahrzeugen gelöst. Das Verfahren umfasst ein Einstellen, insbesondere während eines Platooning-Betriebs eines ersten Fahrzeugs und einem dem ersten nachfahrenden zweiten Fahrzeug, einer einstellbaren Länge zumindest einer von einer Heck- und einer Fronteinheit, wobei die Heckeinheit an einem Heck des ersten Fahrzeugs und die Fronteinheit an einer Front des zweiten Fahrzeugs angeordnet sind, wobei sich die zumindest eine der Heck- und der Fronteinheiten zu der anderen der Heck- und der Fronteinheiten mit der einstellbaren Länge erstreckt. Das Verfahren umfasst weiter ein Ausgeben, insbesondere während des Platooning-Betriebs der ersten und zweiten Fahrzeuge, eines Kontaktsignals an eine Steuerung des zweiten Fahrzeugs basierend auf einem Kontakt der Fronteinheit mit der Heckeinheit, das auf den Kontakt zwischen der Front- und der Heckeinheit hinweist.
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Zuvor genannte und/oder beschriebene Merkmale der ersten bis dritten Aspekte können als Merkmale, insbesondere als Verfahrensmerkmale des vierten Aspekts ausgebildet sein.
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Die Aufgabe wird gemäß einem fünften Aspekt durch ein Computer-Programm-Produkt gelöst, umfassend Programmcodeabschnitte zum Ausführen eines computer-implementierten Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt, wenn das Computerprogramm durch zumindest einen Prozessor ausgeführt wird.
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Die Aufgabe wird gemäß einem sechsten Aspekt durch ein Fahrzeug gelöst, umfassend ein System gemäß dem ersten Aspekt, eine Heckeinheit gemäß dem zweiten Aspekt, eine Fronteinheit gemäß dem dritten Aspekt und/oder einen Prozessor zum Ausführen eines computer-implementierten Verfahrens gemäß dem vierten Aspekt und/oder zum Ausführen eines Computer-Programm-Produkts gemäß dem fünften Aspekt.
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Folglich kann das Fahrzeug die Front- und/oder die Heckeinheit umfassen.
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Zuvor genannte und/oder beschriebene Merkmale der ersten bis fünften Aspekte können als Merkmale des sechsten Aspekts ausgebildet sein.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden exemplarisch anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Systems für einen Platooning-Betrieb eines ersten und zweiten Fahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Systems für einen Platooning-Betrieb eines ersten und zweiten Fahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung eines Systems für einen Platooning-Betrieb eines ersten und zweiten Fahrzeugs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 4 eine schematische Darstellung eines Systems für einen Platooning-Betrieb eines ersten und zweiten Fahrzeugs gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und
- 5 eine schematische Darstellung eines computer-implementierten Verfahrens für einen Platooning-Betrieb eines ersten und eines zweiten Fahrzeugs.
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In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche beziehungsweise -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die in den Figuren dargestellten Proportionen dienen vor allem dem Verständnis der Erfindung und schränken die Erfindung nicht auf diese ein.
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1 zeigt ein System 100 für einen Platooning-Betrieb eines ersten Fahrzeugs 110 und eines zweiten Fahrzeugs 120, wobei das zweite Fahrzeug 120 dem ersten Fahrzeug 110 nachfährt. Die Fahrzeuge 110, 120 bewegen sich jeweils mit einer Geschwindigkeit V1, V2, die in der 1 eine identische Geschwindigkeit und eine Fahrtrichtung durch den Pfeil darstellen. Während des Platooning-Betriebs der ersten und zweiten Fahrzeuge 110, 120 wird ein vorbestimmter Abstand A zwischen den beiden Fahrzeugen 110, 120 eingestellt, um Luftwiderstände der ersten und zweiten Fahrzeuge 110, 120 zu verringern.
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Eine Heckeinheit 130 ist an einem Heck des ersten Fahrzeugs 110 und eine Fronteinheit 140 ist an einer Front des zweiten Fahrzeugs 120 angeordnet. Das Heck des ersten Fahrzeugs 110 weist einen unteren Abschnitt, der an die Unterseite des ersten Fahrzeugs 110 angrenzt, einen oberen Abschnitt, der an die der Unterseite gegenüberliegende Oberseite angrenzt, und einen mittleren Abschnitt auf, der die unteren und oberen Abschnitte verbindet. Insbesondere ist die Heckeinheit 130 in dem mittigen Abschnitt des Hecks des ersten Fahrzeugs 110 angeordnet. Eine horizontale Position der Heckeinheit 130 kann derart gewählt sein, dass die Heckeinheit 130 mittig zwischen den beiden Seitenflächen des ersten Fahrzeugs 110 angeordnet ist, wobei sich die Seitenflächen entlang der Türen des ersten Fahrzeugs 110 erstrecken. Die Front des zweiten Fahrzeugs 120 weist einen unteren Abschnitt, der an die Unterseite des zweiten Fahrzeugs 120 angrenzt, einen oberen Abschnitt, der an die Oberseite des zweiten Fahrzeugs 120 angrenzt, und einen mittleren Abschnitt auf, der die unteren und oberen Abschnitte miteinander verbindet. Die Fronteinheit 140 kann insbesondere mittig in dem mittigen Abschnitt angeordnet sein. Eine horizontale Position der Fronteinheit 140 kann derart gewählt sein, dass die Fronteinheit 140 mittig zwischen den beiden Seitenflächen des zweiten Fahrzeugs 120 angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Front- und Heckeinheiten 140, 130 derart angeordnet, dass sich diese während des Platooning-Betriebs und einer geraden Fahrstrecke gegenüber liegen. Die mittleren Abschnitte können insbesondere diejenigen Abschnitte sein, in denen die Kennzeichenschilder angeordnet sind. Alternativ können die Front- und Heckeinheiten 130, 140 in dem oberen und/oder unteren Abschnitt angeordnet sein.
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Gemäß der 1 weist die Heckeinheit 130 eine einstellbare Länge auf, derart, dass sich diese von dem Heck des ersten Fahrzeugs 110 in Richtung des zweiten Fahrzeugs 140 erstreckt. Insbesondere weist die Heckeinheit 130 die einstellbare Länge während des Platooning-Betriebs auf. Außerhalb des Platooning-Betriebs kann die einstellbare Länge verkürzt werden und/oder die Heckeinheit 130 in dem Heck des ersten Fahrzeugs 110 untergebracht bzw. in dieses eingezogen oder verschoben werden. Die Fronteinheit 140 ist in der 1 als die an der Front des zweiten Fahrzeugs 120 befindliche Kennzeichenhalterung ausgebildet und an der Front des zweiten Fahrzeugs 120 angeordnet.
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An einem distalen Endabschnitt der Heckeinheit 130 ist eine Heckkontaktfläche 131 angeordnet. In der 1 ist Heckeinheit 130 in Form eines länglichen Elements, beispielsweise stangenförmig ausgebildet und weist eine einstellbare Länge auf, die sich in Richtung des Frontelements 140 erstreckt. Gemäß der 1 ist die Fronteinheit ohne einstellbare Länge bereitgestellt und weist eine der Heckkontaktfläche 131 gegenüberliegende Frontkontaktfläche 141 auf. Die Heck- und Frontkontaktflächen 131, 141 sind elektrisch leitend ausgebildet.
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Weiter ist aus der 1 ersichtlich, dass die Front- und Heckeinheiten 140, 130 der beiden Fahrzeuge 110, 120 sich während des Platooning-Betriebs mit dem vorbestimmten Abstand A nicht berühren. Ein Abstand zwischen der Front- und Heckeinheit 140, 130, insbesondere zwischen der Front- und Heckkontaktfläche 141, 131 kann einstellbar sein. Insbesondere kann der Abstand zwischen den Kontaktflächen 131, 141 basierend auf zumindest einem von einer Geschwindigkeit, einem Fahrzeugtyp, einer Masse der beiden Fahrzeuge, dem vorbestimmten Abstand A und einer Fahrsituation der beiden Fahrzeuge 110, 120 bestimmt sein.
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Während des Platooning-Betriebs können die ersten und zweiten Fahrzeuge 110, 120 miteinander kommunizieren, um mit der gleichen Geschwindigkeit zu fahren. Muss jedoch eine Bremsung, insbesondere eine spontane und/oder nicht vorbestimmte Bremsung des ersten Fahrzeugs 110 erfolgen, kann das zweite Fahrzeug 120 aufgrund der Übertragungsgeschwindigkeit per Funk erst nach einer vorbestimmten Zeitdauer ebenfalls bremsen, da das Bremssignal des ersten Fahrzeugs 110 an das zweite Fahrzeug 120 per Funk gesendet, das Bremssignal bei dem zweiten Fahrzeug 120 verarbeitet und eine Bremsung des zweiten Fahrzeugs 120 eingeleitet werden muss. Je nach Geschwindigkeit und der Stärke der Bremsung, insbesondere bei einer Vollbremsung des ersten Fahrzeugs 110 kann die Zeitdauer zu lang für eine Bremsung des zweiten Fahrzeugs 120 sein, sodass dieses dem ersten Fahrzeug 110 auffährt.
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Um eine schnellere Reaktion des zweiten Fahrzeugs 120 zu ermöglichen, wird bei einer Verringerung des Abstands A und noch vor dem Auffahren/Aufprall ein Kontakt zwischen der Fronteinheit 140 und der Heckeinheit 130 hergestellt. Durch den Kontakt sind die Frontkontaktfläche 141 und die Heckkontaktfläche 131 verbunden und es kann ein elektrischer Strom zwischen der Heckeinheit 130 und der Fronteinheit 140 fließen. Der elektrische Strom kann als Kontaktsignal an eine Steuerung des zweiten Fahrzeugs 120 ausgegeben werden und die Steuerung kann auf den Kontakt der Frontkontaktfläche 141 und der Heckkontaktfläche 131 hingewiesen werden. Weiter kann das Kontaktsignal auf eine Bremsung, insbesondere eine Vollbremsung des ersten Fahrzeugs 110 hinweisen. Durch die Erzeugung des Kontaktsignals und die Weiterleitung dessen auf elektrischem Weg, insbesondere mittels der in den Fahrzeugen 110, 120 bereitgestellten Leitungen kann eine schnellere Bremsung des zweiten Fahrzeugs 120 und somit ein Aufprall des zweiten Fahrzeugs 110 auf das erste Fahrzeug 120 verhindert werden.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Systems 100, bei dem im Vergleich zu der 1 die Fronteinheit 140 eine einstellbare Länge aufweist, während die Heckeinheit 130 als Kennzeichenhalterung an dem Heck des ersten Fahrzeugs 110 ausgebildet ist.
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Alternativ zu den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen können die Front- als auch die Heckeinheit 130, 140 eine einstellbare Länge aufweisen. Weiter können das erste und/oder das zweite Fahrzeug 110, 120 jeweils eine Heck- und eine Fronteinheit 130, 140 aufweisen.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Systems 100, bei dem im Vergleich zu der 1 die Heckeinheit 130 ein Dämpfungselement 132 aufweist. Insbesondere ist die Heckeinheit 130 mittels des Dämpfungselements 132 an dem Heck des ersten Fahrzeugs 110 angeordnet, sodass vorteilhafterweise Kontaktkräfte, insbesondere bei dem Kontakt zwischen der Front- und Heckkontaktflächen 131, 141 gedämpft werden können und eine Verformung und/oder Beschädigung dieser, der Front- und Heckeinheit 130, 140 sowie der ersten und zweiten Fahrzeuge 110, 120 vorgebeugt werden kann.
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Die 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Systems 100, bei dem im Vergleich zu den vorherigen Figuren die ersten und zweiten Fahrzeuge 110, 120 während des Platooning-Betriebs einen dauerhaften Kontakt zwischen der Front- und Heckeinheit 130, 140 herstellen. Folglich liegt zwischen den Fahrzeugen 110, 120 gemäß der 4 ein Abstand vor, der kleiner als der Abstand A der 1 ist. Durch den dauerhaften Kontakt während des Platooning-Betriebs können Steuersignale des ersten Fahrzeugs 110 mittels der Heckeinheit 140 an die Fronteinheit 130 und damit an die Steuerung des zweiten Fahrzeugs 120 gesendet werden, ohne dass es einer Funkverbindung bedarf. Weiter kann eine schnelle Übertragung der Steuersignale im Vergleich zu einer Funkverbindung ermöglicht werden. Die Steuersignale können von dem Kontaktsignal umfasst sein.
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Die 5 zeigt eine schematische Darstellung eines computer-implementierten Verfahrens 200 für einen Platooning-Betrieb eines ersten und eines zweiten Fahrzeugs 110, 120. Das Verfahren 200 umfasst ein Einstellen 210, insbesondere während eines Platooning-Betriebs des ersten Fahrzeugs 110 und des nachfahrenden zweiten Fahrzeugs 120, einer einstellbaren Länge zumindest einer von einer Heck- und einer Fronteinheit 130, 140, wobei die Heckeinheit 130 an einem Heck des ersten Fahrzeugs 110 und die Fronteinheit 140 an einer Front des zweiten Fahrzeugs 120 angeordnet sind, wobei sich die zumindest eine der Heck- und der Fronteinheiten 130, 140 zu der anderen der Heck- und der Fronteinheiten 130, 140 mit der einstellbaren Länge erstreckt. Das Verfahren 200 umfasst weiter ein Ausgeben 220, insbesondere während des Platooning-Betriebs der ersten und zweiten Fahrzeuge 110, 120, eines Kontaktsignals an eine Steuerung des zweiten Fahrzeugs 120 basierend auf einem Kontakt der Fronteinheit 140 mit der Heckeinheit 130, das auf den Kontakt zwischen der Front- und der Heckeinheit 130, 140 hinweist.
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Das erste und/oder das zweite Fahrzeug 110, 120 können jeweils einen Prozessor umfassen, der dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß der 5 auszuführen. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor dazu ausgebildet sein, ein Computer-Programm-Produkt auszuführen, umfassend Programmcodeabschnitte zum Ausführen eines computer-implementierten Verfahrens wie in 5 dargestellt, wenn das Computerprogramm durch den Prozessor ausgeführt wird.
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Bezugszeichen
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- 100
- System
- 110
- erstes Fahrzeug
- 120
- zweites Fahrzeug
- 130
- Heckeinheit
- 131
- Heckkontaktfläche
- 132
- Federelement
- 140
- Fronteinheit
- 141
- Frontkontaktfläche
- V1
- Fahrgeschwindigkeit des ersten Fahrzeugs
- V2
- Fahrgeschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs
- A
- Abstand zwischen dem Heck des ersten Fahrzeugs und der Front des zweiten Fahrzeugs
- 200
- Computer-implementiertes Verfahren
- 210
- Einstellen der einstellbaren Länge
- 220
- Ausgeben eines Kontaktsignals