DE112014004049T5

DE112014004049T5 - Verfahren und System für eine gemeinsame Fahrstrategie für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE112014004049T5
Application number: DE112014004049.5T
Authority: DE
Inventors: Karl Henrik Johansson; Assad ALAM; Kuo-Yun Liang; Henrik Pettersson; Jonas Martensson
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2016-08-11
Also published as: SE1351126A1; WO2015047175A1; SE537482C2

Abstract

System (4) zum Steuern eines Fahrzeugzugs, der mindestens ein Leitfahrzeug und ein zusätzliches Fahrzeug umfasst, wovon jedes eine Positionierungseinheit (1) und eine Einheit (2) zur drahtlosen Kommunikation aufweist. Das System (4) umfasst Folgendes: – eine Fahrprofileinheit (6), die konfiguriert ist, um ein Fahrprofil für mindestens ein Fahrzeug fk in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Straßensegments zu bestimmen, wobei das Fahrprofil Zielwerte b für das Fahrzeug fk entlang des Straßensegments enthält; – eine Gangwechselprofileinheit (8), die zum Bestimmen eines Fahrprofils für mindestens ein Fahrzeug fk in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Segments und Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs, wobei das Gangwechselprofil Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug fk an Positionen entlang des Segments enthält. Eine Analyseeinheit (7) ist konfiguriert, um eine Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf mindestens dem Fahrprofil und dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug fk zu bestimmen; um ein Fahrstrategiesignal zu erzeugen, das die Fahrstrategie angibt, und um das Fahrstrategiesignal zu allen Fahrzeugen in dem Fahrzeugzug zu übertragen, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren für Fahrzeugzüge, wobei eine gemeinsame Fahrstrategie für den Fahrzeugzug durch Berücksichtigung eines Fahrprofils und eines Übertragungsgetriebeprofils über ein zukünftiges Straßensegment bestimmt wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Intensität des Verkehrs auf den Hauptverkehrswegen in Europa ist hoch, und es wird ein weiterer Anstieg erwartet. Der wachsende Transport von Menschen und Gütern verursacht nicht nur ein Anwachsen der Verkehrsprobleme in Form von Verkehrsschlangen, sondern erfordert auch ständig steigende Mengen an Energie, was schließlich Anlass für einen Anstieg der Emissionen von z. B. Treibhausgasen gibt. Ein möglicher Beitrag zum Lösen dieser Probleme besteht darin, zuzulassen, dass Fahrzeuge enger aneinander gefahren werden, was als „Fahrzeugzüge” bekannt ist. Der Begriff „Fahrzeugzug” wird hierin verwendet, um eine Anzahl von Fahrzeugen zu bezeichnen, die zueinander kurze Abstände aufweisen, die als eine einzelne Einheit gefahren werden. Die kurzen Abstände führen dazu, dass es möglich ist, dass mehr Verkehr die Straße nutzt und der Energieverbrauch für ein einzelnes Fahrzeug reduziert wird, da der Widerstand reduziert wird. Die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug werden mit mindestens einer automatisierten Steuerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer automatisierten Steuerung seiner Fahrtrichtung gefahren. Das führt dazu, dass Fahrzeugfahrer wie z. B. Lkw-Fahrer einer reduzierten Belastung unterliegen, wobei auf fehlerhaften menschlichen Entscheidungen basierende Unfälle reduziert werden, und zur Ermöglichung der Reduktion des Kraftstoffverbrauchs. Studien zeigen, dass der Kraftstoffverbrauch des Leitfahrzeugs in dem Fahrzeugzug um 2 bis 10% reduziert werden kann, und derjenige des folgenden Fahrzeugs um 15 bis 20%, und zwar gegenüber dem Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs, das alleine fährt. Dies ist der Fall bei Bedingungen, bei denen der Abstand zwischen den Fahrzeugen 8–16 Meter, und die Geschwindigkeit, mit der sie fahren, 80 km/h beträgt. Der reduzierte Kraftstoffverbrauch ergibt eine entsprechende Reduktion bei der Emission von CO₂.
Fahrer nutzen bereits diese gut bekannte Tatsache, was eine reduzierte Verkehrssicherheit zur Folge hat. Eine grundlegende Frage in Zusammenhang mit Fahrzeugzügen besteht darin, wie die Zeitlücke zwischen Fahrzeugen von den empfohlenen 3 Sekunden auf einen Wert zwischen 0,5 und 1 Sekunde verringert werden kann, ohne die Verkehrssicherheit zu beeinträchtigen. Mit Abstandssensoren und -kameras muss die Reaktionszeit des Fahrers nicht mehr so schnell sein. Dies ist eine Art von Technologie, die heute bereits bei Systemen wie z. B. ACC (Adaptive Cruise Control/adaptive Geschwindigkeitsregelung) und LKA (lane-keeping assistance/Spurhalteassistent) verwendet wird. Eine Begrenzung besteht jedoch darin, dass die Abstandssensoren und -kameras eine klare Sicht des Ziels erfordern, und dadurch wird es schwierig, Ereignisse zu erkennen, die mehr als ein paar Fahrzeuge davor in der Schlange eintreten. Eine weitere Begrenzung besteht darin, dass das Geschwindigkeitsregelungssystem nicht proaktiv agieren kann, d. h. das Geschwindigkeitsregelungssystem kann nicht auf Ereignisse reagieren, die weiter vorn in dem Verkehr eintreten, die den Verkehrsrhythmus beeinträchtigen werden.
Eine Möglichkeit, Fahrzeuge in die Lage zu versetzen, proaktiv zu agieren, besteht darin, einzurichten, dass die Fahrzeuge untereinander kommunizieren, um in der Lage zu sein, untereinander Informationen austauschen zu können. Eine Entwicklung des IEEE-Standards 802.11 für WLAN (WLAN-Netzwerke), die als „802.11p” bekannt sind, ermöglicht das drahtlose Übertragen von Informationen zwischen Fahrzeugen, und zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur. Unterschiedliche Arten von Informationen wie z. B. Fahrzeugparameter und Strategien können zu und von den Fahrzeugen übertragen werden. Die Entwicklung von Kommunikationstechnologie hat es somit ermöglicht, Fahrzeuge und Infrastruktur zu konstruieren, die proaktiv interagieren und agieren können. Fahrzeuge können als eine Einheit agieren, und somit werden ein kürzerer Abstand und ein besserer globaler Verkehrsfluss zwischen ihnen ermöglicht.
Heute sind viele Fahrzeuge auch mit einem Geschwindigkeitsregelungssystem ausgerüstet, um dem Fahrer zu erleichtern, das Fahrzeug zu fahren. Die gewünschte Geschwindigkeit kann in diesem Fall von dem Fahrer z. B. durch ein Steuerelement in dem Armaturenbrett eingestellt werden, und ein Geschwindigkeitsregelungssystem in dem Fahrzeug beeinflusst nachfolgend ein Steuerungssystem derart, dass es das Fahrzeug passend beschleunigt und abbremst, um die gewünschte Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Wenn das Fahrzeug mit einem automatischen Gangschaltsystem ausgerüstet ist, dann wird der Gang, in dem das Fahrzeug gefahren wird, gewechselt, sodass das Fahrzeug die gewünschte Geschwindigkeit aufrechterhalten kann.
Wenn das Geschwindigkeitsregelungssystem in einem hügeligen Gelände verwendet wird, dann versucht das Geschwindigkeitsregelungssystem, die voreingestellte Geschwindigkeit auf Steigungsabschnitten aufrechtzuerhalten. Dies hat manchmal zur Folge, dass das Fahrzeug über die Spitze des Hügels beschleunigt, und möglicherweise in einen nachfolgenden Gefälleabschnitt hinein, sodass es nachfolgend abgebremst werden muss, um die voreingestellte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten, wobei dies eine Art des Fahrens eines Fahrzeugs darstellt, bei der Kraftstoff verschwendet wird. Weiterhin beeinflussen die Motorleistung des Fahrzeugs und seine Masse natürlich beide die Möglichkeit des Fahrens des Fahrzeugs auf kraftstoffsparende Art. Ein Motor mit niedriger Leistung und ein Fahrzeug mit großer Masse beeinflussen die Möglichkeit des Aufrechterhaltens der voreingestellten Geschwindigkeit auf einer Steigungsstrecke. Durch Variieren der Geschwindigkeit des Fahrzeugs in hügeligem Gelände kann im Vergleich zu dem Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs mit einem herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungssystem Kraftstoff gespart werden. Wenn die im weiteren Verlauf kommende Topologie dadurch bekannt gemacht wird, dass das Fahrzeug Kartendaten und Positionierungsausrüstung aufweist, können solche Systeme robuster gestaltet werden, und sie können die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ändern, bevor Ereignisse eingetreten sind. Dies wird damit erreicht, was als „vorausschauende Geschwindigkeitsregelung” bekannt ist, als „LAC”'abgekürzt.
Die Situation wird jedoch komplexer, wenn eine kraftstoffoptimale Fahrstrategie für einen vollständigen Fahrzeugzug aufzusetzen ist. Zusätzliche Aspekte müssen berücksichtigt werden, wie z. B. die Einhaltung des optimalen Abstands, physikalisch mögliche Geschwindigkeitsprofile für alle Fahrzeuge mit unterschiedlichen Massen und Motorkapazitäten. Ein zusätzlicher Aspekt für einen Fahrzeugzug während der Fahrt durch veränderliche Topografie besteht darin, dass ein Leitfahrzeug, wenn es an einem Steigungsabschnitt Geschwindigkeit verloren hat, seine voreingestellte Geschwindigkeit nach dem Hügel wieder aufnimmt. Die folgenden Fahrzeuge, die dann immer noch auf dem Steigungsabschnitt vorhanden sind, werden gezwungen, beim Bergauffahren zu beschleunigen, was nicht kraftstoffsparend ist. Es ist auch nicht immer möglich, was bedeutet, dass Lücken in dem Fahrzeugzug erzeugt werden, wobei diese Lücken wiederum geschlossen werden müssen. Dies erzeugt Oszillationen in dem Fahrzeugzug. Ein ähnliches Verhalten wird auch auf Gefälleabschnitten beobachtet, wenn das Leitfahrzeug beginnt, in dem Gefälleabschnitt aufgrund seiner großen Masse zu beschleunigen. Die folgenden Fahrzeuge sind in diesem Fall gezwungen, zu beschleunigen, bevor sie den Gefälleabschnitt erreichen, da sie versuchen, den Abstand zu den Fahrzeugen davor konstant zu halten. Nach dem stromabwärtigen Abschnitt beginnt das Leitfahrzeug, zu bremsen, um zu der voreingestellten Geschwindigkeit zurückzukehren. Die folgenden Fahrzeuge, die dann immer noch auf dem Gefälleabschnitt vorhanden sind, werden gezwungen, zu bremsen, um zu vermeiden, dass sie eine Kollision verursachen, wobei das Bremsen nicht kraftstoffsparend ist.
Ein ähnliches Problem tritt beim Durchfahren von Kurven auf. Im Falle eines einzelnen Fahrzeugs ist es möglich, die Höchstgeschwindigkeit zu berechnen, die das Fahrzeug durch die Kurve hindurch haben sollte, basierend auf solchen Faktoren wie dem Fahrerkomfort, Schwerpunkt, Kipprisiko, Krümmungsgrad usw. durch die Verwendung eines vorhersagenden Geschwindigkeitsregelungssystems. Es ist jedoch nicht offensichtlich, wie ein Fahrzeugzug die Kurve nehmen sollte. In dem Falle, dass das Leitfahrzeug seine voreingestellte Geschwindigkeit verlangsamen muss, um in der Lage zu sein, die Kurve zu nehmen, wird es seine voreingestellte Geschwindigkeit nach der Kurve wieder aufnehmen. Die folgenden Fahrzeuge, die dann immer noch in der Kurve vorhanden sind, werden gezwungen, in der Kurve zu beschleunigen, was möglicherweise nicht möglich ist, ohne die Fahrzeuge Risiken auszusetzen, wie z. B. dem Risiko, die Fahrbahn zu verlassen.
Wenn sich ein Schwerfahrzeug durch sich verändernde Topografie bewegt, verliert und gewinnt das Fahrzeug in Abhängigkeit von dem Gradienten der Straße an Geschwindigkeit. Dies tritt deshalb ein, weil die Masse des Fahrzeugs groß ist, was bedeutet, dass der Motor der Schwerkraft nicht vollständig entgegenwirken kann. Das schwere Fahrzeug kann einen großen Betrag von Geschwindigkeit insbesondere bei steilen Steigungsabschnitten verlieren, wenn beim Herunterschalten ein falscher Gang ausgewählt wird. Dies kann dazu führen, dass das Fahrzeug so viel Geschwindigkeit verliert, dass es gezwungen ist, an dem Steigungsabschnitt anzuhalten.
Wenn somit ein Gangwechsel an einem Steigungsabschnitt erfolgt, geht Geschwindigkeit aufgrund des Gangwechsels verloren. Dies kann dazu führen, dass das Fahrzeug hinten in dem Fahrzeugzug glaubt, dass das Fahrzeug vorn bremst. Da die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug nahe beieinander positioniert sind und jedes Fahrzeug seine Geschwindigkeit basierend darauf steuert, wie sich die anderen Fahrzeuge verhalten, kann eine fehlerhafte Auswahl eines niedrigeren Gangs auf einem Steigungsabschnitt dazu führen, dass viele Fahrzeuge dahinter gezwungen werden zu bremsen, und sie wiederum einen unnötig großen Betrag an Geschwindigkeit auf dem Steigungsabschnitt verlieren. Somit kann eine Kettenreaktion aufgrund einer Störung in Form der fehlerhaften Auswahl eines Gangs entstehen. Die offensichtliche Folge davon besteht darin, dass Sicherheit ein Problem werden kann, und das sich der Kraftstoffverbrauch aufgrund von unnötigem Bremsen und fehlerhafter Auswahl von Gängen erhöhen kann. Aus diesem Grund ist die Auswahl des korrekten Gangs ein wichtiger Aspekt beim Hinauffahren auf oder Hinabfahren von einem Hügel, wobei eine richtige Entscheidung getroffen werden muss, wenn das Fahrzeug davor in einem Fahrzeugzug gezwungen ist, den Gang zu wechseln.
In dem US-Patent US-6405120 ist es möglich, die Auswahl des Übertragungsgangs für das eigene Fahrzeug des Fahrers durch den Abstand zu einem Fahrzeug davor zu steuern, und in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 2013/006826 ist eine Steuerungsanordnung für einen Fahrzeugzug beschrieben, die unter anderem Empfehlungen in Bezug auf die Auswahl von Gängen spezifiziert.
Wie vorstehend abgehandelt, werden Fahrzeugzüge bald Realität werden, und neue Strategien für die Auswahl von Gängen müssen aus diesem Grund erforscht werden, da ein Fahrzeug benachbarte Fahrzeuge in einem Fahrzeugzug stark beeinflusst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Einfluss auf einen Fahrzeugzug während eines Wechsels von Gängen und bei fehlerhafter Gangauswahl durch die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu reduzieren, und auf diese Weise Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und Sicherheit zu erhöhen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die oben beschriebene Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, wie sie durch die unabhängigen Ansprüche definiert ist, wobei bevorzugte Ausführungsformen durch die unabhängigen Ansprüche definiert, und in der detaillierten Beschreibung beschrieben sind.
Durch Verwendung von drahtloser Kommunikation zwischen den Fahrzeugen, entweder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V) oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (V2I) können Fahrzeuge einander darüber informieren, dass sie einen Gangwechsel ausführen. Unnötiges Bremsen der benachbarten Fahrzeuge wird auf diese Weise vermieden, da sie informiert wurden, dass die Veränderung der Geschwindigkeit eine Folge eines Gangwechsels ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann eine gemeinsame Fahrstrategie für den Fahrzeugzug basierend auf den Eigenschaften von jedem Fahrzeug bestimmt werden, wobei die Fahrstrategie die Gangwechsel berücksichtigt, die z. B. vor einem Hügel durch angemessene Optimierungsalgorithmen ausgeführt werden müssen, wie z. B. durch dynamisches Programmieren. Dynamisches Programmieren ist ein allgemeines Verfahren zum Lösen von Problemen bei der kombinatorischen Optimierung. Durch systematisches Berechnen von Lösungen für Teilprobleme, Speichern davon auf effiziente Art, und durch Zulassen, das alle Teillösungen durch Verwendung anderer Teillösungen berechnet werden, ist es möglich, effiziente Algorithmen für Probleme zu finden, die andernfalls schwierig zu lösen sind. Das heißt, dass in dem aktuellen Kontext jeder Fahrzeugparameter und jede -eigenschaft wie z. B. maximales Motordrehmoment, Masse, Art des Getriebes usw. zu einer Analyseeinheit z. B. in einem Berechnungszentrum oder in dem ersten Fahrzeug übertragen wird, das die Berechnungen ausführt. Der Optimierungsalgorithmus berücksichtigt alle Fahrzeugeigenschaften und den Gradienten der Straße, und berechnet eine gemeinsame Fahrstrategie für den Fahrzeugzug, der nachfolgend zum Steuern der Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug verwendet wird.
Alternativ kann jedes einzelne Fahrzeug in dem Fahrzeugzug Informationen von den benachbarten Fahrzeugen empfangen und seine eigene vorteilhafte (optimale) Fahrstrategie basierend auf dem vorhergesagten Verhalten der benachbarten Fahrzeuge berechnen. Diese Strategie erfordert weniger Berechnung, unterscheidet sich aber von der allgemeinen Fahrstrategie darin, dass wenn die allgemeine Fahrstrategie berechnet wird, Informationen über alle Fahrzeuge gewichtet und gemeinsam berechnet werden, um die kraftstoffsparendste Strategie zu berechnen. Mit einer gemeinsamen Fahrstrategie für den vollständigen Fahrzeugzug, die die Gangwechsel berücksichtigt, können die Fahrzeuge näher aneinander fahren. Auf diese Weise werden Widerstand und Kraftstoffverbrauch bedeutend reduziert. Die Auswahl des korrekten Gangs führt auch wiederum zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch für jedes Fahrzeug. Die Verwendung eines Gangs, der auf einem Hügel zu hoch oder zu niedrig ist, führt zu einer Erhöhung der durchschnittlichen Drehzahl, was wiederum zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt. Zusätzlich wird es nicht möglich sein, den optimalen Abstand zwischen den Fahrzeugen in dem Fahrzeugzug aufrechtzuerhalten, wenn es notwendig ist, einen ungeplanten Gangwechsel auszuführen. Dadurch wird die Leistung des Fahrzeugzugs verschlechtert.
Natürlich werden auch die Aspekte der Sicherheit, d. h. des Risikos von Kollisionen, verbessert, da Kettenreaktionen und unnötiges Bremsen vermieden werden können.
Eine Voraussetzung dafür ist, dass der Fahrzeugzug gemäß einer gemeinsamen Fahrstrategie gesteuert wird. Dies kann eine einfache Strategie sein, bei der der Abstand zwischen Fahrzeugen im Wesentlichen konstant gehalten wird. Es kann auch fortschrittlichere Strategien geben, wie z. B. eine, bei der jedes der Fahrzeuge mit einem vorhersagenden Geschwindigkeitsregelungssystem (LAC) oder eine, bei dem der Fahrzeugzug mit einer gemeinsamen vorhersagenden Geschwindigkeitsregelung (LAP) gefahren wird. Es ist eine Voraussetzung für alle Varianten, die nun beschrieben werden, dass die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug mit einer Positionierungseinheit und einer Einheit zur Kommunikation ausgerüstet sind.
Die Erfindung basiert auf der Tatsache, dass ein Fahrzeug während eines Gangwechsels Geschwindigkeit verliert. Gemäß der Erfindung wird eine Fahrstrategie für die Steuerung der Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug spezifiziert, die dies berücksichtigt, z. B. dadurch, dass lokale Schwankungen bei der Geschwindigkeit zulässig sind, wenn z. B. das Fahrzeug einen Gang wechselt, und dass die Zielwerte, wie z. B. die Geschwindigkeitszielwerte, in dem Fahrprofil unter Berücksichtigung der Reduktion der Geschwindigkeit angepasst wurden, die während des Gangwechsels erfolgt.
Durch das Gangwechselprofil und mit dem Wissen über das Straßensegment ist es möglich, die Veränderungen bei der Geschwindigkeit zu bestimmen, die ein gegebener Gangwechsel veranlasst, und wann diese Veränderungen an dem Straßensegment stattfinden werden. Die Zielwerte werden derart korrigiert, dass das Fahrprofil für jedes Fahrzeug, das ein Mitglied des Fahrzeugzugs ist, die Veränderungen bei der Geschwindigkeit berücksichtigt, die die Gangwechsel verursachen.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst die Erfindung ein System (4) zum Steuern eines Fahrzeugzugs, der mindestens ein Leitfahrzeug und ein zusätzliches Fahrzeug umfasst, wovon jedes eine Positionierungseinheit (1) und eine Einheit (2) zur drahtlosen Kommunikation aufweist. Das System (4) umfasst eine Fahrprofileinheit (6), die konfiguriert ist, um ein Fahrprofil für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Straßensegments zu bestimmen, wobei das Fahrprofil die Zielwerte b_i für das Fahrzeug f_k an Positionen p_i entlang des Straßensegments enthält; eine Veränderung der Gangprofileinheit (8), die konfiguriert ist, um ein Übertragungs-Gangwechselprofil für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf den Eigenschaften des Straßensegments und den Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs zu bestimmen, wobei die Veränderung des Gangprofils Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Straßensegments enthält. Weiterhin umfasst das System eine Analyseeinheit (7), die konfiguriert ist, um eine Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf mindestens dem Fahrprofil und dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug f_k zu bestimmen; um ein Fahrstrategiesignal zu erzeugen, das die Fahrstrategie angibt, und um das Fahrstrategiesignal zu allen Fahrzeugen in dem Fahrzeugzug zu übertragen, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugzugs, der mindestens ein Leitfahrzeug und ein zusätzliches Fahrzeug umfasst, wovon jedes eine Positionierungseinheit (1) und eine Einheit (2) zur drahtlosen Kommunikation aufweist. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Fahrprofils für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzugentlang eines Straßensegments für eine vor dem Fahrzeug liegende Straße basierend auf Eigenschaften des Straßensegments, wobei das Fahrprofil Zielwerte b_i für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Straßensegments enthält; Bestimmen eines Übertragungs-Gangwechselprofils für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf den Eigenschaften des Straßensegments und den Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs, wobei das Gangwechselprofil die Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Straßensegments enthält. Weiterhin umfasst das Verfahren die Schritte zum Bestimmen einer Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf mindestens dem Fahrprofil und dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug f_k; und die Fahrstrategie zu allen Fahrzeugen in dem Fahrzeugzug zu übertragen, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert werden.
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ein Beispiel eines Fahrzeugzugs darstellt, der einen Hügel hinauffährt.
2 ein Beispiel eines Fahrzeugzugs darstellt, der um eine Kurve fährt.
3 ein Beispiel eines Fahrzeugs in einem Fahrzeugzug darstellt.
4A–4D unterschiedliche Beispiele der Konstruktion des Systems darstellt.
5 ein Ablaufdiagramm für die Methode gemäß der Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Definitionen
LAC (look-ahead cruise control/vorausschauende Geschwindigkeitsregelung): ein Geschwindigkeitsregelungssystem, das Informationen über die Topografie der kommenden Straße verwendet, und ein optimales Fahrprofil für das Fahrzeug berechnet. Dies ist auch als „vorhersagendes Geschwindigkeitsregelungssystem” bekannt.
LAP (look-ahead cruise control for platoons/vorausschauende Geschwindigkeitsregelung für Fahrzeugzüge): ein Geschwindigkeitsregelungssystem, das Informationen über die Topografie der kommenden Straße verwendet, und ein optimales Fahrprofil in Form einer Geschwindigkeitsbahn für alle Fahrzeuge in einem Fahrzeugzug berechnet. Auch bekannt als „vorhersagendes Geschwindigkeitsregelungssystem für Fahrzeugzüge”. Die Regulierungsstrategie wird z. B. durch dynamisches Programmieren bestimmt.

V_k:: die Geschwindigkeit von Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug mit N Fahrzeugen.
D_k,k+1:: der Abstand zwischen Fahrzeug f_k und dem Fahrzeug dahinter f_k+1 in dem Fahrzeugzug.
α_k:: der Gradient bei Fahrzeug f_k.
V2V-Kommunikation (vehicle-to-vehicle/Fahrzeug-zu-Fahrzeug):: drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeugen, auch bekannt als Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation.
V2I-Kommunikation (vehicle-to-infrastructure/Fahrzeug-zu-Infrastruktur):: drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur, wie z. B. Straßenkreuzungen und Computersysteme.

1 stellt einen Fahrzeugzug mit N schweren Fahrzeugen f_k dar, der mit kleinen Zwischenräumen d_k,k+1 zwischen den Fahrzeugen fährt, die einen Hügel hinauffahren. Der Gradient bei Fahrzeug f_k, wenn es den Hügel hinauffährt, ist als α_k dargestellt. Jedes Fahrzeug f_k ist mit einem Empfänger und einem Sender für Drahtlossignale ausgerüstet, die teilweise mit einer Antenne dargestellt sind. Die Fahrzeuge f_k in dem Fahrzeugzug können somit miteinander durch V2V-Kommunikation und mit Infrastruktur durch V2I-Kommunikation kommunizieren. Die unterschiedlichen Fahrzeuge f_k weisen unterschiedliche Massen m_k auf.
2 zeigt einen Fahrzeugzug mit N = 6 schweren Fahrzeugen f_k, der ähnlich wie in dem in 1 dargestellten Beispiel mit kleinen Zwischenräumen d_k,k+1 zwischen den Fahrzeugen fährt, der aber stattdessen um eine Kurve fährt. Auch in diesem Fall ist jedes Fahrzeug f_k mit einem Empfänger und einem Sender 2 (3) für Drahtlossignale ausgerüstet, und kann durch V2V-Kommunikation und V2I-Kommunikation kommunizieren. Die Kurve ist dort mit einem Krümmungsradius r dargestellt.
Jeder der Fahrzeugzüge weist ein Leitfahrzeug auf, d. h. das erste Fahrzeug f₁. Jedes Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug weist z. B. eine einzigartige Fahrzeugidentität und eine Fahrzeugzugidentität auf, die für den vollständigen Fahrzeugzug gemeinsam ist, um in der Lage zu sein, Wissen aufrechtzuerhalten, welche Fahrzeuge Mitglieder des Fahrzeugzugs sind. Daten, die drahtlos zwischen den Fahrzeugen in dem Fahrzeugzug übertragen werden, können mit diesen Identitäten gekennzeichnet werden, sodass das Fahrzeug, von dem die empfangenen Daten herstammen, bestimmt werden kann.
In 3 ist ein Beispiel eines Fahrzeugs f_k in dem Fahrzeugzug dargestellt, und veranschaulicht, wie es ausgerüstet sein kann. Das Fahrzeug f_k ist mit einer Positionierungseinheit 1 ausgerüstet, die die Position von Fahrzeug f_k bestimmen kann. Die Positionierungseinheit 1 kann konfiguriert sein, um Signale von einem Satellitennavigationssystem, wie z. B. GPS (Global Positioning System) oder GNSS (Global Navigation Satellite System), z. B. GLONASS, Galileo oder Compass zu empfangen. Die Positionierungseinheit 1 ist konfiguriert, um ein Positionierungssignal zu erzeugen, das die Position von Fahrzeug f_k enthält, und um dieses Signal zu einer oder mehreren Einheiten in dem Fahrzeug zu übertragen f_k. Das Fahrzeug f_k ist, wie vorstehend erwähnt, auch mit einer Einheit 2 zur Drahtloskommunikation ausgerüstet. Die Einheit 2 ist konfiguriert, um als Empfänger und Sender von Drahtlossignalen zu arbeiten. Die Einheit 2 kann mindestens eines von Drahtlossignalen von anderen Fahrzeugen, und Drahtlossignale von Infrastruktur um das Fahrzeug f_k herum empfangen, und sie kann mindestens eines von Drahtlossignalen zu anderen Fahrzeugen, und Drahtlossignale zu der Infrastruktur um das Fahrzeug f_k herum übertragen. Die Drahtlossignale können Fahrzeugparameter von anderen Fahrzeugen, z. B. ihrer Masse, entwickeltem Drehmoment, Geschwindigkeit und auch komplexere Informationen umfassen, wie z. B. das aktuell verwendete Fahrprofil, Fahrstrategie usw. Die Drahtlossignale können auch Informationen über die Umgebung, wie z. B. den Gradienten α der Straße, den Krümmungsradius r usw. enthalten. Das Fahrzeug f_k kann auch mit einem oder mehreren Detektoren 3 ausgerüstet sein, um die Umgebung zu erkennen, z. B. mit einer Radareinheit, einer Lesereinheit, einem Gradientenmessgerät usw. Diese Detektoren sind im Allgemeinen in 3 als eine Detektoreinheit 3 gekennzeichnet, aber können aus mehreren unterschiedlichen Detektoren bestehen, die an unterschiedlichen Standorten in dem Fahrzeug positioniert sind. Die Detektoreinheit 3 ist konfiguriert, um einen Parameter, wie z. B. einen relativen Abstand, Geschwindigkeit, Gradienten, Querbeschleunigung, Drehung usw. zu bestimmen, und ein Detektorsignal zu erzeugen, das den Parameter enthält. Die Detektoreinheit 3 ist weiterhin konfiguriert, um das Detektorsignal zu einer oder mehreren Einheiten in dem Fahrzeug f_k zu übertragen. Das Fahrzeug kann auch mit einer Karteneinheit ausgerüstet sein, die Karteninformationen über die kommende Straße bereitstellen kann. Der Fahrer kann z. B. eine endgültige Position spezifizieren und die Karteneinheit kann dann, unter der Voraussetzung, dass sie Wissen über die aktuelle Position des Fahrzeugs hat, relevante Kartendaten über die kommende Straße zwischen der aktuellen Position und dem endgültigen Zielort bereitstellen. In 3 ist auch ein System 4 dargestellt, das nachfolgend detailliert beschrieben wird.
Das Fahrzeug f_k kommuniziert intern zwischen seinen unterschiedlichen Einheiten z. B. durch einen Bus, wie z. B. einem CAN-Bus (Controller Area Network), der ein nachrichtenbasiertes Protokoll verwendet. Beispiele von anderen Kommunikationsprotokollen, die verwendet werden können, sind TTP (Time-Triggered Protocol), Flexray usw. Signale und Daten, wie vorstehend beschrieben, können auf diese Weise zwischen unterschiedlichen Einheiten in dem Fahrzeug f_k ausgetauscht werden.
Signale und Daten können stattdessen drahtlos z. B. zwischen den unterschiedlichen Einheiten ausgetauscht werden.
Es gibt auch ein System 4 vollständig oder teilweise in dem Fahrzeug f_k, das nachfolgend unter Bezugnahme auf 4A–4D beschrieben werden wird, die unterschiedliche Beispiele von System 4 darstellen. Die gestrichelten Linien in den Zeichnungen zeigen an, dass dies ein Fall von drahtloser Übertragung von Daten ist. Das System 4 ist im Allgemeinen zum Zwecke der Steuerung des Fahrzeugzugs, und zum Erstellen einer gemeinsamen Fahrstrategie für den vollständigen Fahrzeugzug, basierend auf Informationen über die kommende Straße. Das System 4 implementiert somit gemäß einer Ausführungsform eine Art von kooperativem Geschwindigkeitsregelungssystem, einem LAP, für den Fahrzeugzug. Das System 4 ist insbesondere zum Steuern des Fahrzeugzugs vorgesehen, wenn er auf einen Hügel und in Kurven fährt. Durch Erstellen eines gemeinsamen Fahrprofils, das für den vollständigen Fahrzeugzug gilt, wird ein gut organisierter Fahrzeugzug erreicht, bei dem berücksichtigt wird, was das Beste für den vollständigen Fahrzeugzug ist, wenn er auf einen Hügel und um eine Kurve fährt, oder auf einen Hügel oder um eine Kurve.
Nachfolgend wird eine Beschreibung für ein kooperatives Geschwindigkeitsregelungssystem (LAP) für den Fahrzeugzug basierend auf der Fahrstrategie der einzelnen Fahrzeuge gegeben, z. B. eine vorhersagende Fahrstrategie LAC. Eine LAP ist eine Fahrstrategie, bei der es vorteilhaft ist, auch die Veränderungen bei der Geschwindigkeit zu berücksichtigen, zu denen die Gangwechsel des Fahrzeugs Anlass geben. Diese werden durch ein Übertragungs-Gangwechselprofil detaillierter definiert, das nachfolgend beschrieben wird.
Das System umfasst eine Veränderung der Gangprofileinheit 8, die konfiguriert ist, um Gangwechselprofil für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf den Eigenschaften des Segments und auf den Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs zu bestimmen. Das Gangwechselprofil enthält die Arten des Gangwechsels für das Fahrzeug f_k an den Positionen entlang des Segments, wo die Art des Gangwechsels auch z. B. die Angabe darüber umfasst, den Wechsel von welchem Gang in welchen Gang der Gangwechsel betrifft.
Das System 4 umfasst weiterhin eine Analyseeinheit 7, die konfiguriert ist, um ein Fahrprofil von einer Fahrprofileinheit 6 für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug entlang eines Straßensegments für eine vor dem Fahrzeug liegende Straße zu empfangen, wobei das Fahrprofil Zielwerte b_i (wie z. B. benötigte Geschwindigkeitszielwerte v_i, Beschleunigungszielwerte a_i oder Abstandszielwerte d_i) für das Fahrzeug f_k an Positionen p_i entlang des Straßensegments enthält. Die Analyseeinheit ist weiterhin konfiguriert, um ein Übertragungs-Gangwechselprofil von der Gangwechselprofileinheit zu empfangen.
Das Übertragungs-Gangwechselprofil umfasst Informationen über die aktuellen und vorzugsweise auch zukünftigen Gangwechsel entlang des Straßensegments. Positionen von Gangwechseln an den kommenden Straßensegmenten werden unter Berücksichtigung der Eigenschaften der kommenden Straße bestimmt, wie z. B. deren Gradient und z. B. die Motorleistung des Fahrzeugs. Eine Zeit für den Gangwechsel wird für jeden Gangwechsel und eine durch den Gangwechsel verursachte zugehörige Veränderung der Geschwindigkeit bestimmt. Genauer ausgedrückt wird das Gangwechselprofil eine Anzahl von Werten Δv_t enthalten, die Veränderungen bei mindestens einem von Geschwindigkeit, Abstand und Beschleunigung entlang des Straßensegments repräsentieren. Das Gangwechselprofil ist derart gespeichert, dass die Informationen einfach zu Informationen in dem Fahrprofil abgebildet werden können, d. h. Veränderungen bei mindestens einem von Geschwindigkeit, Abstand und Beschleunigung, die durch Gangwechsel verursacht sind, und Veränderungen bei mindestens einem von Geschwindigkeit, Abstand und Beschleunigung, die in dem Fahrprofil spezifiziert sind, können an Positionen an dem kommenden Straßensegment identifiziert werden.
Das Fahrprofil von der Fahrprofileinheit 6 kann z. B. durch ein vorhandenes Geschwindigkeitsregelungssystem wie z. B. ein LAC oder eine andere Form eines vorhersagenden Geschwindigkeitsregelungssystems bestimmt worden, und an die Analyseeinheit 7 weitergeleitet worden sein. Die Analyseeinheit 7 ist weiterhin konfiguriert, um eine positionsbasierte Fahrstrategie, z. B. eine positionsbasierte Fahrstrategie, für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf mindestens dem Fahrprofil für das Fahrzeug f_k und auf dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug f_k zu bestimmen. Der Begriff „positionsbasierte Fahrstrategie” wird im Allgemeinen verwendet, um eine Fahrstrategie zu bezeichnen, bei der Zielwerte in Bezug auf z. B. die Geschwindigkeit definiert werden, die mit Positionen an einem kommenden Straßensegment zusammenhängen. Jedes Fahrzeug in dem Fahrzeugzug wird gemäß den Zielwerten gesteuert, die mit den Positionen zusammenhängen, die das Fahrzeug passiert.
Die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug werden nachfolgend gemäß der Fahrstrategie gesteuert. Gemäß einer Ausführungsform ist die Analyseeinheit 7 konfiguriert, um ein Fahrstrategiesignal zu erzeugen, das die Fahrstrategie angibt, und das Fahrstrategiesignal zu allen Fahrzeugen in dem Fahrzeugzug zu übertragen, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert, wie diese bestimmt wird, was nachfolgend detaillierter erklärt wird.
Die resultierende Fahrstrategie kann somit entweder einen positionsbasierten Gangwechsel betreffen, wobei die Gangwechsel für jedes der Fahrzeuge an der mit jedem Gangwechsel zusammenhängenden Position angewandt werden, oder sie kann einen zeitbasierten Gangwechsel betreffen, wobei alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug den Gang gleichzeitig wechseln.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Analyseeinheit konfiguriert, um in dem Fahrstrategiesignal zu spezifizieren, dass ein Fahrzeug vorn den Gang wechselt, und um eines oder mehrere Fahrzeuge dahinter in dem Fahrzeugzug desselben zu informieren, und die Position zu spezifizieren, an der der Gangwechsel stattfindet.
Somit kann ein Fahrprofil für ein einzelnes Fahrzeug f_k durch Verwendung eines zuvor bestimmten Fahrprofils erreicht werden, das durch ein in dem Fahrzeug oder einer anderen externen Einheit positioniertes vorhersagendes Geschwindigkeitsregelungssystem konzipiert ist. Die vorhersagende Geschwindigkeitsregelung ist ein vorhersagender Steuerungsplan, der Wissen über einige der noch kommenden Störungen hat, wie z. B. die Topografie der Straße. Eine Optimierung wird in Bezug auf ein Kriterium ausgeführt, wobei diese Optimierung ein vorhergesagtes Verhalten des Systems beinhaltet. Hier wird eine optimale Lösung für das Problem entlang eines begrenzten Straßensegments gesucht, die durch Kürzung des Segments der vollständigen Fahrsitzung erhalten wird. Die Aufgabe der Optimierung besteht darin, die Energie und die Zeit zu minimieren, die für die Fahrsitzung erforderlich sind, wobei die Geschwindigkeit des Fahrzeugs innerhalb eines zuvor festgelegten Intervalls gehalten wird. Die Optimierung kann z. B. unter Verwendung von MPC (Model Predictive Control) oder einem LQR (Linear Quadratic Regulator) in Bezug auf die Minimierung von Kraftstoffverbrauch und Zeit in einer Kostenfunktion I, basierend auf einem nichtlinearen Dynamikmodell und Kraftstoffverbrauchsmodell für das Fahrzeug f_k, Begrenzungen bei den Eingangssteuerungssignalen und Begrenzungen bei der maximalen absoluten Abweichung, z. B. 5 km/h, von der Geschwindigkeitsbegrenzung für die Straße ausgeführt werden. Ein Beispiel, wie eine solche Optimierung ausgeführt werden kann, ist in „Look-ahead control of heavy vehicles” (Vorausschauende Steuerung von schweren Fahrzeugen), E. Hellström, Linköping University, 2010, beschrieben. Ein Fahrzeugmodell, das die Hauptkräfte beschreibt, die ein in Bewegung befindliches Fahrzeug beeinflussen, wird in dieser Veröffentlichung beschrieben, entsprechend:
wobei α den Gradienten der Straße beschreibt, c_D und c_r charakteristische Koeffizienten sind, g die Schwerkraft beschreibt, ρ_a die Luftdichte ist, r_w der Radradius ist und i_r, i_f, η_t, η_f Konstanten sind, die spezifisch für die Übertragung und Getriebe sind. Die Beschleunigungsmasse des Fahrzeugs m_t(m, J_w, J_e, i_t, i_f, η_t, η_f) ist von der Bruttomasse m, Radträgheit J_w, Motorträgheit J_e, dem Übersetzungsverhältnis und der Effizienz des Getriebes i_t, η_t und dem endgültigen Übersetzungsverhältnis und der effizienz abhängig i_f, η_f.
Das vorhersagende Geschwindigkeitsregelungssystem LAC erhöht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Voraus, wenn es sich einem steilen Steigungsabschnitt nähert, und somit erhält das Fahrzeug eine höhere Durchschnittsgeschwindigkeit, wenn das Fahrzeug entlang des steilen Steigungsabschnitts fährt. Auf dieselbe Art wird die Geschwindigkeit reduziert, bevor das Fahrzeug in einen steilen Gefälleabschnitt eintritt. Da es zugelassen wird, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf einem Steigungsabschnitt auf die Mindestgeschwindigkeit fallen kann, und somit Beschleunigung zum Aufholen von verlorener Geschwindigkeit bis nach der Spitze verzögert wird, d. h. bis die Straße flach ist, wird eine verbesserte Kraftstoffeinsparung im Vergleich zu dem Fall erhalten, in dem das Fahrzeug die voreingestellte Geschwindigkeit v_set während des Steigungsabschnitts aufrechterhalten soll, da mehr Kraftstoff erforderlich ist, um die Geschwindigkeit in dem Steigungsabschnitt aufrechtzuerhalten, als dies der Fall ist, wenn die Geschwindigkeit nach dem Hügel wieder aufgenommen wird. Wenn auf den Steigungsabschnitt ein Gefälleabschnitt folgt, kann die Geschwindigkeit auf einem niedrigeren Niveau in dem Steigungsabschnitt gehalten werden, um zu vermeiden, dass in dem Gefälleabschnitt gebremst werden muss, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu hoch wird, und stattdessen die potenzielle Energie zu nutzen, die das Fahrzeug durch sein Gewicht auf dem Gefälleabschnitt erhält. So können Zeit und Kraftstoff gespart werden.
Ein niedriger Gradient der Straße α kann beschrieben werden gemäß:
α_u der steilste Gradient ist, bei dem die Geschwindigkeit auf einem Steigungsabschnitt mit maximaler Motordrehzahl aufrechterhalten werden kann, und α_l der steilste Gradient ist, bei dem ein schweres Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit durch Ausrollen aufrechterhalten kann, ohne dass Bremsen oder Beschleunigen erforderlich ist. Steile Hügel sind als Straßensegmente mit einem Gradienten außerhalb des Intervalls in (2) definiert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das System 4 mindestens eine Segmenteinheit 5 und eine Fahrprofileinheit 6. Die Segmenteinheit 5 ist konfiguriert, um ein Straßensegment für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug mithilfe von Positionsdaten und Kartendaten für eine kommende Straße zu bestimmen, wobei das Straßensegment eine oder mehrere Eigenschaften der kommenden Straße enthält. Das Straßensegment kann in mehrere Straßensegmente unterteilt werden. Eine Eigenschaft kann z. B. sein, dass ein Straßensegment in dem Straßensegment als ein steiler Steigungs- oder Gefälleabschnitt mit einem Gradienten außerhalb des Intervalls in (2) klassifiziert wird. Die Fahrprofileinheit 6 ist konfiguriert, um ein Fahrprofil für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Straßensegments zu bestimmen, wobei das Fahrprofil die Zielwerte b_i und die zugehörigen Positionen p_i für das Fahrzeug f_k entlang des Straßensegments enthält. Die Zielwerte b_i können z. B. Zielgeschwindigkeiten v_i, Zielbeschleunigungen a_i oder Zieltrennungsabstände d_i sein. Das System 4 kann somit konfiguriert sein, um unabhängig eines oder mehrere Fahrprofile für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu bestimmen, z. B. indem die Fahrprofileinheit 6 ein optimales Fahrgeschwindigkeitsprofil auf dieselbe Art wie die vorstehend beschriebene LAC bestimmt.
Die Funktion des Systems 4 kann so konfiguriert werden, dass es in Betrieb geht, wenn die Straße spezielle Eigenschaften zeigt, wie z. B. eine steile Steigung oder ein kleiner Krümmungsradius (eine enge Kurve). Diese Eigenschaften werden in dem Fahrprofil widergespiegelt, das durch die Zielwerte b_i eingerichtet wird, die erzeugt wurden, und auch als Eigenschaften in dem Straßensegment. Die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug halten sich normalerweise an eine Straßengeschwindigkeitsbegrenzung, auch bekannt als „voreingestellte Geschwindigkeit” v_set, bei der es sich um die höchste Geschwindigkeit handelt, die die Geschwindigkeitsbegrenzung für die Straße zulässt. Bei Hügeln, in Kurven usw. kann es angemessen sein, die Geschwindigkeit zu ändern, um eine verbesserte Kraftstoffeinsparung zu erhalten oder um die Sicherheit zu verbessern oder aufrechtzuerhalten. Es kann in einer Kurve angemessen sein, die Geschwindigkeit zu reduzieren, wenn der Krümmungsradius klein ist. Eine Gleichung, die die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit ausdrückt, kann basierend auf der Masse des Fahrzeugs und dem Krümmungsradius der Kurve verwendet werden, kann zum Berechnen der Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs in der Kurve verwendet werden. Die LAC berechnet die optimalen Zielwerte b_i an Positionen p_i, und diese Zielgeschwindigkeiten v_i, können sich von der voreingestellten Geschwindigkeit v_set unterscheiden, um sparsames oder sicheres Fahren, oder sparsames und sicheres Fahren zu erreichen. Die Analyseeinheit 7 ist gemäß einer Ausführungsform zum Vergleichen der Zielgeschwindigkeiten v_i mit einer voreingestellten Geschwindigkeit v_set und zum Bestimmen einer Differenz Δv zwischen v_i und v_set konfiguriert. Die Analyseeinheit 7 ist weiterhin konfiguriert, um Δv mit einem Schwellenwert zu vergleichen und die Bestimmung der positionsbasierten Fahrstrategie zu initiieren, wenn Δv den Schwellenwert überschreiten sollte. Der Fahrzeugzug kann auf diese Weise gemäß der gemeinsamen Fahrstrategie in ausgewählten Situationen oder entlang spezieller Straßensegmente gesteuert werden, während in anderen Fällen die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf ihren individuellen Fahrprofilen gesteuert werden können. Wenn der Fahrzeugzug die Kurve vollständig verlassen hat oder die Spitze oder das untere Ende des Hügels erreicht hat, können alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu ihren individuellen Fahrprofilen zurückkehren.
4A stellt ein Beispiel des Systems 4 dar, wobei das System 4 in dem Fahrzeug f_k positioniert ist, z. B. in dem Leitfahrzeug f₁. Das System 4 kann in diesem Fall ein Teil einer Steuerungseinheit in dem Fahrzeug f₁ sein. Das System 4 ist hier dahingehend dargestellt, dass es eine Segmenteinheit 5 und eine Fahrprofileinheit 6 umfasst, die ein Fahrprofil für das Fahrzeug f₁ für die Analyseeinheit 7, und ein Gangwechselprofil 8 bereitstellen, das konfiguriert ist, um ein Übertragungs-Gangwechselprofil für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs bereitzustellen, wobei das Gangwechselprofil die Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Segments enthält. Karten- und Positionsdaten werden dann z. B. durch das interne Netzwerk in dem Fahrzeug f₁ zu der Segmenteinheit 5 übertragen. Alternativ kann eine vorhandene LAC in dem Fahrzeug f₁ ein Fahrprofil für das Fahrzeug f₁ der Analyseeinheit 7 bereitstellen. Das System 4 kann stattdessen in einer externen Einheit wie z. B. einer Straßenkreuzung oder einem Computersystem positioniert sein. In diesem Fall können Positionsdaten usw. durch V2I zu der externen Einheit übertragen werden. Gemäß dem Beispiel, das in 4A schematisch veranschaulicht ist, bestimmt die Analyseeinheit 7 die Fahrstrategie, die aussagt, dass sie das Fahrprofil für das Fahrzeug f₁ ist, und das Gangwechselprofil f₁, die das ausgewählte Fahrprofil und das Gangwechselprofil für den vollständigen Fahrzeugzug sind. Die Fahrstrategie wird über ein Drahtlossignal an die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug weitergeleitet. Die Fahrstrategie umfasst z. B. eine Nachricht, die bedeutet, dass alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug mit Ausnahme des Leitfahrzeugs messen müssen, wie sich das Fahrzeug vor ihnen in dem Fahrzeugzug verhält, und um ihre eigene Geschwindigkeit dementsprechend anzupassen, um den Abstand d_i,j zwischen den Fahrzeugen aufrechtzuerhalten. Die Fahrzeuge können z. B. Radar verwenden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs davor zu bestimmen. Die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug werden auf diese Weise dem Geschwindigkeitsprofil des Leitfahrzeugs f₁ folgen, ohne dass es notwendig ist, dass ihnen das Geschwindigkeitsprofil selbst bewusst ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug in einer bestimmten Reihenfolge derart angeordnet, dass das am meisten begrenzte Fahrzeug vor dem Fahrzeugzug als das Leitfahrzeug f₁ positioniert ist, und die verbleibenden Fahrzeuge in einer absteigenden Reihenfolge so angeordnet sind, dass das am wenigsten begrenzte Fahrzeug am hinteren Teil des Fahrzeugzugs angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, sicherzustellen, dass alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug dem Fahrprofil und dem Gangwechselprofil des Leitfahrzeugs folgen können. Das am meisten begrenzte Fahrzeug ist z. B. das Fahrzeug, das die größte Masse oder das niedrigste verfügbare Motordrehmoment oder eine Kombination aus beidem aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Analyseeinheit 7 konfiguriert, um ein Fahrprofil und ein Gangwechselprofil für jedes der mehreren Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu empfangen. Die Analyseeinheit 7 ist gemäß dieser Ausführungsform konfiguriert, um die Fahrprofile gemeinsam mit dem relevanten Gangwechselprofil zu analysieren, um ein ausgewähltes Fahrprofil als positionsbasierte Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu bestimmen. Das ausgewählte Fahrprofil mit Geschwindigkeitswerten, die gemäß der Geschwindigkeitswerte dem Gangwechselprofil angepasst wurden, kann nachfolgend z. B. an alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug weitergeleitet werden, wobei danach jedes einzelne Fahrzeug in dem Fahrzeugzug dem gleichen ausgewählten Fahrprofil an den gleichen Positionen folgen wird.
Vor der Weitergabe des Fahrprofils an die Fahrzeuge können die Positionen p_i in dem Fahrprofil zu aktuellen Positionen entlang der kommenden Straße abgebildet werden, sodass die Fahrzeuge in Fahrzeugzügen mindestens eine von ihrer Geschwindigkeit gemäß den Zielgeschwindigkeitswerten v_i und ihre Beschleunigungen gemäß Zielbeschleunigungswerten an dem gleichen aktuellen Positionen entlang der Straße steuern können. Das Fahrprofil, das hier als ein Fahrprofil bezeichnet wird, wurde in Bezug auf das Gangwechselprofil eingestellt. Dies ist bei allen in dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsformen der Fall.
Es sind unterschiedliche Arten des Bestimmens eines ausgewählten Fahrprofils verfügbar. Das ausgewählte Fahrprofil kann z. B. dahingehend bestimmt werden, dass es das Fahrprofil ist, das für das am meisten begrenzte Fahrzeug in dem Fahrzeugzug bestimmt wurde, und wenn das Gangwechselprofil und die Geschwindigkeitswerte bei dem Gangwechselprofil berücksichtigt wurden. Beispiele des am meisten begrenzten Fahrzeugs wurden vorstehend beschrieben. Das am meisten begrenzte Fahrzeug kann auch dahingehend bestimmt werden, dass es das Fahrzeug ist, das die größten Geschwindigkeitsfluktuationen in seinem Fahrprofil in und in der Nähe von, oder in oder in der Nähe von einem sich nähernden Hügel oder einer Kurve, oder Hügel und Kurve aufweist. Um zu bestimmen, welches Fahrprofil somit das ausgewählte Fahrprofil werden soll, ist die Analyseeinheit 7 konfiguriert, um eine Differenz Δv für jedes Fahrprofil, das die größte Differenz zwischen einer Höchstgeschwindigkeit v_max und einer Mindestgeschwindigkeit v_min angibt, um die Differenz Δv für die unterschiedlichen Fahrprofile miteinander zu vergleichen und basierend auf diesem Vergleich ein ausgewähltes Fahrprofil zu bestimmen, das die größte Differenz Δv, aufweist. Die Höchstgeschwindigkeit v_max ist eines der Geschwindigkeitsziele v_i in dem Fahrprofil und die Mindestgeschwindigkeit v_min ist eine der Zielgeschwindigkeiten v_i in dem Fahrprofil in und in der Nähe von, oder in oder in der Nähe von einem sich nähernden Hügel oder einer Kurve, oder Hügel und Kurve.
4B stellt ein Beispiel von System 4 dar, wobei ein Fahrprofil und ein Gangwechselprofil für jedes Fahrzeug in jedem Fahrzeug f_k bestimmt werden. Die Fahrprofile und die Gangwechselprofile werden nachfolgend an die Analyseeinheit 7 übertragen, um eine positionsbasierte Fahrstrategie basierend auf einem ausgewählten Fahrprofil zu bestimmen. Die Analyseeinheit 7 ist in diesem Fall in einer externen Einheit positioniert, und die unterschiedlichen Fahrprofile werden durch V2I-Kommunikation zu der Analyseeinheit übertragen. Nachdem die Analyseeinheit 7 ein ausgewähltes Fahrprofil bestimmt hat, wobei das Gangwechselprofil berücksichtigt wurde, wird die Fahrstrategie an die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug durch V2I-Kommunikation, somit durch eines oder mehrere Drahtlossignale weitergeleitet. Die Fahrstrategie umfasst z. B. eine Nachricht, die bedeutet, dass alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug mit Ausnahme des Leitfahrzeugs messen müssen, wie sich das Fahrzeug vor ihnen in dem Fahrzeugzug verhält, und um ihre eigene Geschwindigkeit dementsprechend anzupassen, um den Abstand d_i,j zwischen den Fahrzeugen aufrechtzuerhalten. Die Fahrzeuge können z. B. Radar verwenden, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs davor zu bestimmen. Die Fahrstrategie umfasst auch eine Nachricht an das Leitfahrzeug f₁, dass es dem ausgewählten Fahrprofil folgen muss, und dem aktuellen Fahrprofil in den Fällen, in denen es nicht bereits das Fahrprofil des Leitfahrzeugs ist. Die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug werden in diesem Fall dazu kommen, dem ausgewählten Geschwindigkeitsprofil zu folgen, ohne dass sie sich selbst bewusst der Geschwindigkeitsprofile bewusst sein müssen, denen sie folgen. Alternativ kann das ausgewählte Fahrprofil an alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug weitergeleitet werden, wobei danach jedes einzelne Fahrzeug in dem Fahrzeugzug dem gleichen ausgewählten Fahrprofil folgen wird.
In 4C ist ein weiteres Beispiel dargestellt, wobei die Analyseeinheit 7 in dem System 4 in einem Fahrzeug positioniert ist, hier in dem Leitfahrzeug f₁. Wie dies auch bei dem Beispiel in 4B der Fall ist, wird ein Fahrprofil und ein Gangwechselprofil für jedes der Fahrzeuge f_k bestimmt. Die Fahrprofile und die Gangwechselprofile werden durch V2I-Kommunikation an die Analyseeinheit 7 übertragen oder werden an die Analyseeinheit 7 weitergeleitet, um eine positionsbasierte Fahrstrategie basierend auf einem ausgewählten Fahrprofil zu bestimmen. Nachdem die Analyseeinheit 7 ein ausgewähltes Fahrprofil bestimmt hat, wird die Fahrstrategie an die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug durch V2I-Kommunikation, somit durch eines oder mehrere Drahtlossignale weitergeleitet, und es wird als eine Nachricht oder ein Signal an das Fahrzeug f_k weitergeleitet, in dem die Analyseeinheit 7 positioniert ist, in diesem Fall f₁. Die Fahrstrategie kann in diesem Fall dieselbe wie diejenige in dem Beispiel sein, das in 4B veranschaulicht ist. Die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug steuern nachfolgend ihre Geschwindigkeit gemäß dem ausgewählten Fahrprofil.
In 4D ist ein Beispiel dafür dargestellt, wie eine positionsbasierte Strategie sequenziell bestimmt werden kann. Jedes Fahrzeug f_k ist hier mit einer Analyseeinheit 7_k oder einem Teil der Analyseeinheit 7 ausgerüstet. Das endgültige Fahrzeug f_N bestimmt das Fahrprofil und die Veränderung des Gangprofils, und überträgt es zu der Analyseeinheit 7_N-1 in dem Fahrzeug f_N-1, das sich unmittelbar davor befindet. Das Fahrzeug f_N-1 bestimmt sein Fahrprofil und die zwei Fahrprofile und das Gangwechselprofil werden in der Analyseeinheit 7_N-1 verglichen, um zu bestimmen, welches der Fahrprofile Gangwechselprofile am meisten begrenzt ist. Somit ist die Analyseeinheit 7 hier konfiguriert, um Differenzen Δv sequenziell zu vergleichen. Die Art, in der dies ausgeführt werden kann, wurde zuvor beschrieben. Das am meisten begrenzte Fahrprofil der zwei, wobei das Gangwechselprofil berücksichtigt wurde, wird nachfolgend zwecks fortgesetztem Vergleich weiter zu dem nächsten Fahrzeug f_N-2 übertragen, das sich unmittelbar davor befindet. Nach einem endgültigen Vergleich in dem Leitfahrzeug wurde ein ausgewähltes Fahrprofil bestimmt, das die größten Veränderungen bei der Geschwindigkeit erfordert. Das Leitfahrzeug folgt diesem ausgewählten Fahrprofil und die anderen Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug folgen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs unmittelbar vor ihnen in dem Fahrzeugzug ohne weitere Kommunikation durch z. B. Radarerkennung, wie zuvor erklärt wurde. Als Alternative können die anderen Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug von demselben ausgewählten Fahrprofil informiert werden, dem sie danach folgen.
Die Analyseeinheit 7, die Fahrprofileinheit 6, die Gangwechselprofileinheit 8 und die Segmenteinheit 5 können aus einer oder mehreren Prozessoreinheiten und einer oder mehreren Speichereinheiten bestehen. Eine Prozessoreinheit kann aus einer CPU (Central Processing Unit) bestehen. Eine Speichereinheit kann einen flüchtigen oder einen nichtflüchtigen Speicher umfassen, oder sie kann einen flüchtigen und einen nichtflüchtigen Speicher, wie z. B. einen Flash-Speicher oder RAM (Random Access Memory) umfassen. Die Prozessoreinheit kann ein Teil eines Computers oder eines Computersystems sein, z. B. ein ECU (elektronisches Steuergerät) in einem Fahrzeug 2.
In 5 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugszugs dargestellt, der vorstehend beschrieben wurde. Das Verfahren kann als Programmcode in einem Computerprogramm P implementiert werden. Der Programmcode kann das System 4 veranlassen, einen der Schritte gemäß dem Verfahren auszuführen, wenn es auf einer Prozessoreinheit in dem System 4 ausgeführt wird. Das Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 5 erklärt. Es wird auch auf die vorstehend gegebene Beschreibung des Systems Bezug genommen, unter anderem in Bezug auf die Beschreibung und Erklärung der vorhersagenden Fahrstrategien LAC und LAP. Weiterhin wird insbesondere auf die Beschreibung davon Bezug genommen, was das Übertragungs-Gangwechselprofil umfasst.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugzugs, der mindestens ein Leitfahrzeug und ein zusätzliches Fahrzeug umfasst, wovon jedes eine Positionierungseinheit und eine Einheit zur drahtlosen Kommunikation aufweist. Das Verfahren umfasst das Bestimmen eines Fahrprofils für das mindestens eine Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug entlang eines Straßensegments für eine vor dem Fahrzeug liegende Straße, basierend auf Eigenschaften des Straßensegments, wobei das Fahrprofil Zielwerte b_i für das Fahrzeug f_k entlang des Straßensegments (A1) enthält. Weiterhin umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Fahrprofils für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Segments und Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs, wobei das Gangwechselprofil Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Segments (A2) enthält. Basierend auf mindestens dem Fahrprofil und dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug f_k wird eine Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug (A3) bestimmt. Schlussendlich wird die Fahrstrategie an alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug übertragen, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie (A4) gesteuert werden.
Die Fahrstrategie kann somit entweder einen positionsbasierten Gangwechsel umfassen, wobei die Gangwechsel für jedes der Fahrzeuge an der mit jedem Gangwechsel zusammenhängenden Position angewandt werden, oder sie kann einen zeitbasierten Gangwechsel betreffen, wobei alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug den Gang im Wesentlichen gleichzeitig wechseln.
Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogrammprodukt, das den Programmcode P umfasst, der auf einem Medium gespeichert ist, das von einem Computer lesbar ist, um die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann z. B. eine CD sein.
Eine Anzahl unterschiedlicher Varianten, wie die Erfindung anwendbar ist, wird nachfolgend als Beispiele gegeben.
Beispiel 1
Das Leitfahrzeug kündigt in Echtzeit an, dass es den Gang wechseln wird.
Andere Fahrzeuge empfangen diese Nachricht gleichzeitig und können sofort den Gang synchron mit dem Leitfahrzeug wechseln oder die Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Veränderung ausführen, die das Leitfahrzeug in Zusammenhang mit dem Gangwechsel ausgeführt hat, oder den Gang synchron mit dem Leitfahrzeug wechseln und die Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Veränderung ändern, die das Leitfahrzeug in Zusammenhang mit dem Gangwechsel ausgeführt hat. Dies kann eine zuvor festgelegte Veränderung der Geschwindigkeit während eines zuvor festgelegten Zeitraums sein, der vorzugsweise mit der aktuellen Geschwindigkeit in Zusammenhang steht.
Beispiel 2
Das Leitfahrzeug kündigt in Echtzeit an, dass es den Gang wechseln wird. Die Nachricht umfasst auch die Position, an der das Leitfahrzeug positioniert sein wird, wenn der Gangwechsel erfolgt. Andere Fahrzeuge empfangen diese Nachricht gleichzeitig und können nachfolgend mindestens einen von dem Gangwechsel und der Veränderung der Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Veränderung ausführen, die das Leitfahrzeug in Zusammenhang mit dem Gangwechsel ausgeführt hat, wenn die anderen Fahrzeuge die Position passieren, an der der Gangwechsel erfolgte. Dies kann eine zuvor festgelegte Veränderung der Geschwindigkeit während eines zuvor festgelegten Zeitraums sein, der vorzugsweise mit der aktuellen Geschwindigkeit in Zusammenhang steht.
Beispiel 3
Das Leitfahrzeug wird mit einem vorhersagenden Geschwindigkeitsregelungssystem (LAC) gesteuert, und andere Fahrzeuge folgen demselben Fahrprofil wie das Leitfahrzeug. Die anderen Fahrzeuge folgen dem Fahrprofil auf eine positionsbasierte Art, d. h. dieselbe Veränderung der Geschwindigkeit erfolgt für jedes Fahrzeug an einer zuvor festgelegten Position.
Das Leitfahrzeug bestimmt auch ein Übertragungs-Gangwechselprofil basierend auf einem kommenden Straßensegment und -eigenschaften, die spezifisch für das Fahrzeug sind. Positionen von Gangwechseln an den kommenden Straßensegmenten werden unter Berücksichtigung der Eigenschaften der kommenden Straße bestimmt, wie z. B. deren Gradient und z. B. die Motorleistung des Fahrzeugs. Eine Zeit für den Gangwechsel wird für jeden Gangwechsel und eine durch den Gangwechsel verursachte zugehörige Veränderung der Geschwindigkeit bestimmt. Das Gangwechselprofil wird nachfolgend auf das Fahrprofil abgebildet, das das LAC für das gleiche Straßensegment erstellt hat. Genauer ausgedrückt wird das Gangwechselprofil eine Anzahl von Werten Δv_t enthalten, die Veränderungen von Geschwindigkeit entlang des Straßensegments repräsentieren.
Während der Berechnung der Zielgeschwindigkeitswerte, die durch das vorhersagende Geschwindigkeitsregelungssystem ausgeführt wird, wird auch Δv_t berücksichtigt, und die berechneten Zielgeschwindigkeitswerte werden nachfolgend eingestellt, sodass das Fahrprofil die Geschwindigkeit innerhalb der spezifizierten Grenzwerte aufrechterhält.
Beispiel 4
Der Fahrzeugzug wird unter Verwendung eines gemeinsamen vorhersagenden Geschwindigkeitsregelungssystems (LAP) gefahren, wie vorstehend beschrieben. Das LAP-Fahrprofil wurde basierend auf den LAC-Fahrprofilen für jedes Fahrzeug gemäß den Berechnungen bestimmt, die z. B. in Zusammenhang mit der Beschreibung von 4A detailliert beschrieben wurden.
Jedes der Fahrzeuge berechnet zusätzlich ein Übertragungs-Gangwechselprofil auf dieselbe Art, wie diejenige, die vorstehend in Zusammenhang mit Beispiel 3 beschrieben ist.
Diese Übertragungs-Gangwechselprofile werden miteinander verglichen. Das Übertragungs-Gangwechselprofil unter den Profilen des Fahrzeugzugs, das den größten Einfluss auf die Geschwindigkeit ausübt, wird für den gesamten Fahrzeugzug als gültig ausgewählt, d. h. das Fahrzeug, bei dem es sich um das am meisten begrenzte Fahrzeug handelt, wird ausgewählt. Das am meisten begrenzte Fahrzeug ist z. B. das Fahrzeug, das die größte Masse oder das niedrigste verfügbare Motordrehmoment oder eine Kombination aus beidem aufweist.
Dieses Übertragungs-Gangwechselprofil wird nachfolgend zu dem gemeinsamen Fahrprofil abgebildet, das das LAP-Geschwindigkeitsregelungssystem bestimmt hat, und ein eingestelltes Fahrprofil wird bestimmt, das auch Gangwechsel berücksichtigt. Dieses eingestellte Fahrprofil, d. h. die Fahrstrategie, wird nachfolgend verwendet, um die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu steuern.
Beispiel 5
Jedes Fahrzeug in dem Fahrzeugzug empfängt Informationen des Übertragungs-Gangwechselprofils oder der -profile von einem oder mehreren Fahrzeugen vorn, die auf dieselbe Art bestimmt wurden, die die in Beispiel 3 beschriebenen, und können nachfolgend ihr eigenes Fahrprofil unter Berücksichtigung der benachbarten Gangwechsel der benachbarten Fahrzeuge anpassen.
Beispiel 6
Eine Variante von Beispiel 1 besteht darin, dass jedes Fahrzeug die Nachricht über einen anstehenden Gangwechsel von einem Fahrzeug vorn empfängt, und auf diese Weise die Geschwindigkeitsveränderung und die damit zusammenhängende Veränderung des Abstands zulassen und berücksichtigen kann, die bei dem Fahrzeug vorn stattfinden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Es können verschiedene Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen verwendet werden. Daher sollten die obigen Ausführungsformen nicht als den Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, beschränkend betrachtet werden.

Claims

System (4) zum Steuern eines Fahrzeugzugs, der mindestens ein Leitfahrzeug und ein zusätzliches Fahrzeug umfasst, wovon jedes eine Positionierungseinheit (1) und eine Einheit (2) zur drahtlosen Kommunikation umfasst, wobei das System (4) Folgendes umfasst: – ein Fahrprofil (6), das konfiguriert ist, um ein Fahrprofil für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug entlang eines Straßensegments der Straße vor dem Fahrzeug basierend auf Eigenschaften des Straßensegments zu bestimmen, wobei das Fahrprofil einen oder mehrere Zielwerte b_i und zugehörige Positionen p_i für das Fahrzeug f_k entlang des Straßensegments enthält; – eine Gangwechselprofileinheit (8), die zum Bestimmen eines Übertragungs-Gangwechselprofils für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Straßensegments und den Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs konfiguriert ist, wobei das Gangwechselprofil die Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Straßensegments (A2) enthält, – eine Analyseeinheit (7), die konfiguriert ist, um: – eine Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf mindestens dem Fahrprofil und dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug f_k zu bestimmen; – ein Fahrstrategiesignal zu erzeugen, das die Fahrstrategie angibt, und – das Fahrstrategiesignal an alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zu übertragen, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert werden.
System nach Anspruch 1, wobei die Fahrstrategie einen positionsbasierten Gangwechsel umfasst, wobei die Gangwechsel für jedes der Fahrzeuge an einer mit jedem Gangwechsel zusammenhängenden Position angewandt werden.
System nach Anspruch 1, wobei die Fahrstrategie einen positionsbasierten Gangwechsel umfasst, wobei alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug den Gang im Wesentlichen gleichzeitig wechseln.
System nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Fahrstrategie bedeutet, dass lokale Schwankungen bei der Geschwindigkeit für einzelne Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zulässig sind, wenn ein Gangwechsel erfolgt.
System nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Fahrstrategie eine kooperative Geschwindigkeitsregelungssystemstrategie für Fahrzeugzüge (LAP) ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Analyseeinheit konfiguriert ist, um in dem Fahrstrategiesignal zu spezifizieren, dass ein Fahrzeug vorn den Gang wechselt, und um eines oder mehrere Fahrzeuge dahinter in dem Fahrzeugzug desselben zu informieren, und die Position zu spezifizieren, an der der Gangwechsel stattfindet.
System nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Art von Gangwechsel umfasst, zu spezifizieren, was den Wechsel von welchem Gang in welchen Gang der Gangwechsel betrifft.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugzugs, der mindestens ein Leitfahrzeug und ein zusätzliches Fahrzeug umfasst, wovon jedes eine Positionierungseinheit (1) und eine Einheit (2) zur drahtlosen Kommunikation aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Bestimmen eines Fahrprofils für das mindestens eine Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug entlang eines Straßensegments für eine vor dem Fahrzeug liegende Straße, basierend auf Eigenschaften des Straßensegments, wobei das Fahrprofil Zielwerte b_i für das Fahrzeug f_k entlang des Straßensegments enthält; – Bestimmen eines Übertragungs-Gangwechselprofils für mindestens ein Fahrzeug f_k in dem Fahrzeugzug basierend auf Eigenschaften des Segments und Eigenschaften des bestimmten Fahrzeugs, wobei das Gangwechselprofil Arten von Gangwechseln für das Fahrzeug f_k an Positionen entlang des Segments enthält, – Bestimmen einer Fahrstrategie für die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug basierend auf mindestens dem Fahrprofil und dem Übertragungs-Gangwechselprofil für das Fahrzeug f_k; – übertragen der Fahrstrategie an alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug, wobei danach die Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug gemäß der Fahrstrategie gesteuert werden.
System nach Anspruch 8, wobei die Fahrstrategie einen positionsbasierten Gangwechsel umfasst, wobei die Gangwechsel für jedes der Fahrzeuge an einer mit jedem Gangwechsel zusammenhängenden Position angewandt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Fahrstrategie einen positionsbasierten Gangwechsel umfasst, wobei alle Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug den Gang im Wesentlichen gleichzeitig wechseln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, wobei die Fahrstrategie bedeutet, dass lokale Schwankungen bei der Geschwindigkeit für einzelne Fahrzeuge in dem Fahrzeugzug zulässig sind, wenn ein Gangwechsel erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–11, wobei die Fahrstrategie eine kooperative Geschwindigkeitsregelungssystemstrategie für Fahrzeugzüge (LAP) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Fahrstrategie umfasst, dass ein Fahrzeug vorn eines oder mehrere Fahrzeuge dahinter in dem Fahrzeugzug desselben informiert, dass es einen Gangwechsel durchführt und die Position spezifiziert, an der der Gangwechsel stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–13, wobei die Art von Gangwechsel umfasst, zu spezifizieren, den Wechsel von welchem Gang in welchen Gang der Gangwechsel betrifft.
Computerprogramm (P) in einem System (4), wobei das Computerprogramm (P) einen Programmcode umfasst, um das System (4) zu veranlassen, einen der Schritte nach den Ansprüchen 8–14 auszuführen.
Computerprogrammprodukt, das einen Programmcode umfasst, der auf einem Medium gespeichert ist, das von einem Computer lesbar ist, um die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 8–14 auszuführen.