EP3692429A1 - Verfahren zum anordnen von fahrzeugen in einem platoon sowie steueranordnung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum anordnen von fahrzeugen in einem platoon sowie steueranordnung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number
EP3692429A1
EP3692429A1 EP18772740.9A EP18772740A EP3692429A1 EP 3692429 A1 EP3692429 A1 EP 3692429A1 EP 18772740 A EP18772740 A EP 18772740A EP 3692429 A1 EP3692429 A1 EP 3692429A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
wind
vehicles
soll
offset
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18772740.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan KALLENBACH
Oliver WULF
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF CV Systems Hannover GmbH
Original Assignee
Wabco GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wabco GmbH filed Critical Wabco GmbH
Publication of EP3692429A1 publication Critical patent/EP3692429A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • G05D1/0291—Fleet control
    • G05D1/0293—Convoy travelling
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/22—Platooning, i.e. convoy of communicating vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/04—Monitoring the functioning of the control system
    • B60W50/045—Monitoring control system parameters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0287—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles involving a plurality of land vehicles, e.g. fleet or convoy travelling
    • G05D1/0291—Fleet control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • B60W2554/40—Dynamic objects, e.g. animals, windblown objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2554/802—Longitudinal distance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2555/00—Input parameters relating to exterior conditions, not covered by groups B60W2552/00, B60W2554/00
    • B60W2555/20—Ambient conditions, e.g. wind or rain

Definitions

  • the invention relates to a method for arranging vehicles, in particular commercial vehicles, in a platoon, as well as a control arrangement for carrying out the method.
  • a distance control system also referred to as adaptive cruise control (ACC)
  • ACC adaptive cruise control
  • a driver-specified desired longitudinal offset i. a distance to the vehicle in front in the direction of travel of the own vehicle, between the own vehicle and a directly preceding vehicle can be adjusted.
  • a brake unit or a drive unit of the own vehicle is controlled by a distance control control device of the distance control system in order to regulate the predetermined desired longitudinal offset.
  • a platooning control device For driving in a platoon, in which several vehicles move in a coordinated manner in a convoy, a platooning control device is conventionally provided in one's own vehicle, which uses its own vehicle dynamics information or data relating to its own vehicle and the current vehicle environment Vehicle is adequately controlled in order to ensure a safe and as good as possible rang ert operating the own vehicle and possibly also other vehicles during a trip in the column.
  • control data is determined by the platooning control device or a further vehicle controller as a function of the present dynamic data and output this to the brake unit and / or the drive unit in order to operate the own vehicle as calculated and thus set a desired driving behavior within the platoon.
  • the distances between the vehicles in a platoon this can be set lower than in a conventional distance control system, as an extended coordination between the vehicles takes place.
  • a platooning control device is shown, with which the own vehicle can be controlled in a safe and reliable manner within a platoon, wherein the driving behavior of other vehicles in the vehicle environment of the own vehicle is monitored by sensors.
  • a wireless data communication between the vehicles of the platoon is provided, via which the driving behavior of the vehicles can be coordinated.
  • vehicle dynamics information is exchanged and based on a platooning control device in the respective vehicle, a desired acceleration or a desired speed determined and output to the brake unit or the drive unit to a certain desired longitudinal offset between the own vehicle and the to control the respective preceding vehicle.
  • an air guidance system is shown which, in the case of platooning, is unfolded and whose shape can be adapted to the speed and weather conditions. Settings of the air handling system can also be adjusted depending on a position of the vehicle in the platoon.
  • DE 10 2010 013 647 B4 describes a platoon of a master vehicle, which coordinates the platoon, and other vehicles, wherein the host vehicle in particular position assignments and speed specifications and thus predetermined longitudinal offsets to the other vehicles that meet these requirements on the brake unit and / or the Implement drive unit.
  • the requirements are transmitted via wireless data communication to the individual vehicles, which are then coordinated by a platoon ing implement accordingly by engaging in the brake unit and / or the drive unit.
  • a disadvantage of the described platooning systems is that only the desired longitudinal offset, i. the distance in the direction of travel, between the respective vehicles is set and this, if at all, ensures with only a lower optimization of the fuel consumption when acting on the vehicles crosswind.
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a control arrangement for arranging vehicles in a platoon, with which in different wind conditions a safe and fuel-efficient operation of the vehicles can be ensured within the platoon.
  • a desired longitudinal offset ie a distance between vehicles of a platoon in the direction of travel of the respective vehicles
  • a desired transverse offset ie a distance between the vehicles of the platoon perpendicular to the direction of travel of the respective vehicles, depending on ambient conditions , in particular as a function of wind effect quantities, to be determined so that the air resistance acting on at least one of the vehicles is reduced.
  • the air resistance here indicates the resistance that the air, which is located in a vehicle environment around the respective vehicle, the respective vehicle opposes.
  • the air resistance of a vehicle is dependent, in particular, on the dynamics of the air surrounding the respective vehicle, ie in particular a wind speed and / or a wind direction with which the air moves relative to the vehicle.
  • This dynamic the air surrounding the respective vehicle is characterized according to the invention by the wind effect size.
  • a platoon is here understood to mean a formation of at least two vehicles which run in a row behind one another and whose driving dynamics, for example their vehicle speeds and / or actual longitudinal offsets and / or actual transverse offsets, and / or their positions are coordinated with one another.
  • the vote can be made for example via a mutual observation and / or data exchange between the vehicles, so that an actual longitudinal offset between the individual vehicles can be adjusted, which may be less than a usual safety distance under certain circumstances.
  • vehicles of the platoon are safe and fuel-efficient only arranged or coordinated, which is to be understood in the context of the invention that a determination of Target positions or desired offsets (longitudinal and / or transverse) of vehicles takes place within a platoon in order to align the vehicles to one another and / or relative to a lane. This results in a certain actual arrangement or alignment of the vehicles to each other, if these desired offsets are also set below.
  • Arranging thus does not necessarily include the real or physical positioning of the vehicles relative to one another, ie the actuation of actuators in the vehicle for converting the desired offsets. This can preferably take place in a subsequent step.
  • the wind action variable characterizes the apparent wind, since it actually acts on the respective vehicle in a driving situation and can be at least partially shadowed in the course of the platooning by an arrangement of the vehicles in order to drive in a fuel-efficient manner.
  • only the true wind can be determined (for example via wind sensors next to the road), which ensures (in crosswinds) that the apparent wind receives a component that deviates from the direction of travel or even amplifies or weakens the airstream. This can then be used, for example, with knowledge of the vehicle speed (airstream) to specify the respective desired offset.
  • the wind effective variable which characterizes the wind with regard to its wind speed and wind direction, is determined individually for each vehicle in order to individually determine the optimum for each vehicle Positioning based on the wind actually acting on this vehicle to determine.
  • the wind conditions on the individual vehicles in the platoon for example, due to driving in the slipstream change or may have different effects, for example due to different vehicle bodies of the respective preceding vehicle.
  • the method preferably uses only sensor data that is detected by a steering angle sensor of a steering unit and / or by means of a yaw rate sensor for determining the wind forces.
  • a cost-effective design of the necessary components for the process can be ensured since such sensors are usually present in the vehicle and thus no additional components are needed.
  • the probability of failure of sensors of the vehicle is kept low if the number of sensors is minimized.
  • the wind forces it is possible for the wind forces to be determined in this way by only one vehicle of the platoon, for example the first vehicle. However, an individual determination can also be provided.
  • a yaw rate difference can be formed which serves to determine the wind effective variable, since the wind acting on the vehicle causes some countersteering by the driver For example, depending on the wind speed and / or the wind direction and that does not affect fully on the actual yaw rate due to the acting wind.
  • An alternative or supplementary variant of the method provides an air flow sensor, which can also provide data on the prevailing wind forces. Furthermore, the airflow sensor can also provide redundant data to the data of the steering angle sensor and the yaw rate sensor, which compensated by the redundant data both sensor failures but also measurement uncertainties can be plausibility.
  • the desired transverse offset is also determined on the basis of sensor signals determined by means of a sensor system, such as cameras, radar sensors or ultrasound sensors, so that advantageously the maximum allowable nominal lateral offset between two vehicles based on a currently available track width, the Dependence of the sensor signals is determined results.
  • a sensor system such as cameras, radar sensors or ultrasound sensors
  • a desired longitudinal offset between the vehicles can influence the desired lateral offset between the vehicles to be determined or vice versa, as it may be necessary to align the vehicle differently in crosswinds, without falling below a minimum distance (longitudinal offset).
  • a determination of the desired transverse offset based on the actual longitudinal offset can also be advantageous for a reduction of the air resistance.
  • Optimizing air resistance in a platoon may have the goal of minimizing overall air drag of the entire platoon. This results in the total drag of the platoon by adding the air resistance of the individual vehicles of the platoon. But even minimizing the air resistance of each individual vehicle in its position in the platoon may be the goal of the process if minimizing the total drag of the platoon is not expedient, for example. This is the case, for example, if the minimization of the air resistance of the entire platoon by possibly strongly varying environmental conditions requires high computer capacities, or the optimized air resistance is required for individual vehicles.
  • the method uses the number of vehicles in the platoon to optimally divide the dependent on the track width desired lateral offset of the vehicles to each other on several vehicles.
  • the track width can be divided into equally large desired transverse offsets to the respectively directly preceding vehicles for at least part of the vehicles of the platoon. This division can be done, for example, centrally controlled, for example, in one of the vehicles of the platoon.
  • each vehicle of the platoon is preferably also determined on the basis of the aerodynamic properties of the respective vehicle.
  • the aerodynamic properties of the respective vehicle are not only the vehicle height, the vehicle length and the vehicle width, but also the vehicle geometry within the outer dimensions, such as front or rear air handling systems, in particular spoiler, the geometry of the vehicle body, but also the nature of the vehicle body relevant because, for example, at the same Vehicle geometry a structure consisting of tarpaulin and mirror, aerodynamically different from a box body.
  • a minimization of the total air resistance or of the individual air resistance can therefore in addition to the according to the invention determination of the desired transverse offset and / or the desired longitudinal offset in addition by the order in which the vehicles are arranged one behind the other, can be achieved.
  • the desired longitudinal offset and / or the desired transverse offset between two vehicles can be set as a function of the aerodynamic properties, since these affect the shading of side wind, in particular for the following vehicle and thus on the air resistance can.
  • another influencing variable influencing the wind can therefore be taken into account in order to enable fuel-efficient operation as simply and efficiently as possible.
  • the ascertained arrangements are preferably adjusted automatically by setting the desired longitudinal offset by an automated driving of a drive and / or a brake unit and the desired transverse offset by an automated control of a steering unit becomes.
  • a particularly accurate approximation of the actual longitudinal offset or of the actual transverse offset to the desired longitudinal offset or the desired transverse offset and a particularly fuel-saving operation can be achieved, in particular without the driver having to be on the spot or attentive.
  • the desired longitudinal offset and the desired transverse offset are preferably determined by the respectively following vehicle.
  • the first vehicle of the platoon may be assigned, by default, a position at the extreme edge of the lane - in the direction from which the wind is coming - and the following vehicles may be determined by changes in environmental conditions, in particular wind conditions an adjusted nominal longitudinal offset and target lateral offset adjust the actual longitudinal offset and the actual lateral offset according to the changed environmental conditions without using the communication system.
  • an optimal arrangement of the vehicles to each other can be achieved without additional communication between the vehicles.
  • An alternative variant of the method provides that the desired longitudinal offset and the desired transverse offset are determined by any vehicle of the platoons and the desired longitudinal offset and the desired transverse offset are transmitted by means of a communication system to the relevant vehicles.
  • This makes it possible that only one vehicle in the platoon has to take over the determination according to the invention of the desired transverse offset and / or the desired longitudinal offset centrally, and the other vehicles of the platoon receive the desired longitudinal displacements and desired transverse offsets determined thereby and only adjust the actual longitudinal offset and the actual lateral offset accordingly. It can be transmitted to the central vehicle via the communication system and the individually determined in the respective vehicle wind efficiencies.
  • the control arrangement according to the invention for vehicles, in particular commercial vehicles, for carrying out the method according to the invention has a sensor system, in particular a steering angle sensor, a yaw rate sensor and / or an airflow sensor, for detecting wind forces in order to be able to characterize the prevailing wind in the vehicle environment.
  • the sensor system can be arranged on only one of the vehicles that coordinates the entire platoon and can be estimated by means of algorithms which take into account the aerodynamic properties of the vehicles, the wind acting on the other vehicles.
  • each vehicle may have such a sensor system. to accurately detect the prevailing wind at each individual vehicle.
  • the control arrangement furthermore has a platooning control device that uses the wind conditions or wind action variables determined by the sensor system, optionally determines the resulting apparent wind for each vehicle of the platoon and determines therefrom a desired longitudinal offset and / or desired transverse offset controlled by a vehicle controller.
  • the vehicle control determines from the desired longitudinal offset and / or the desired transverse offset a desired acceleration or a desired steering angle.
  • the platooning control device and the vehicle control can also be combined.
  • control arrangement further comprises a drive unit and / or a brake unit, which converts the desired longitudinal offset or the desired acceleration and / or the desired lateral offset (steering braking) controlled by the vehicle control and a steering unit for the automated setting of the target Steering angle for converting the desired transverse offset.
  • a drive unit and / or a brake unit which converts the desired longitudinal offset or the desired acceleration and / or the desired lateral offset (steering braking) controlled by the vehicle control and a steering unit for the automated setting of the target Steering angle for converting the desired transverse offset.
  • Fig. 1 is a schematic view of a platoon
  • Fig. 2a, b is a first illustration of wind conditions during platooning
  • 4 shows an exemplary positioning of vehicles in a planet
  • 5 shows a flow chart of the method according to the invention.
  • a lane 200 is shown with a track width SB, where the track width SB is the maximum usable area of the lane 200, e.g. the area between lane markings of the lane 200, taking into account bulges on the vehicle Fi, for example protruding mirrors.
  • the air resistance LUi indicates the resistance that the air located in a vehicle environment U around the respective vehicle Fi opposes to the respective vehicle Fi, the direction of the air flow causing the air resistance LUi being indicated by an arrow in FIGS. 2a, 2b, 3 is indicated.
  • the components of the control arrangement 1 are shown only for the second vehicle F2.
  • a current offset of the two vehicles Fi to each other in a y-direction is indicated by an actual lateral offset D_lst_y.
  • a current offset of the vehicles Fi to each other in an x-direction is indicated by an actual longitudinal offset D_lst_x, according to this embodiment
  • Actual lateral offset D_lst_y and the actual longitudinal offset D lst x are given in relation to the first vehicle F1 in the first position P1.
  • the coordinate system used is a vehicle-fixed Cartesian coordinate system, the origin of which lies, for example, on a front side of the first vehicle F1 and which is aligned as in FIG. The origin can also be fixed to the vehicle in the second vehicle F2.
  • the actual lateral offset D_lst_y can furthermore also be specified starting from the central axes of the two vehicles Fi.
  • a platooning control device 20 is provided in each vehicle Fi, which is designed to coordinate the respective vehicle Fi within the platoon 100, by a desired longitudinal offset D_Soll_x and a desired lateral offset D_Soll_y to the one or the other Vehicles Fi is set in the platoon 100.
  • the platooning control device 20 can resort in particular to environmental data S4 received by means of a communication system 30 in the vehicle Fi from a vehicle environment U, but also to status data S5 which are determined in the respective vehicle Fi itself.
  • the communication system 30 serves the wireless transmission of data between the vehicles Fi, z. To the platoon 100, and / or between vehicles Fi and infrastructures 70 (street signs, traffic guidance system, etc.), i. wireless communication is ensured via a V2V (vehicle-to-vehicle) or a V2I (vehicle-to-infrastructure) connection, for example via WLAN, Bluetooth, DSRC, GSM, UMTS etc.
  • V2V vehicle-to-vehicle
  • V2I vehicle-to-infrastructure
  • the environment data S4 contains, for example, current information about the other vehicles Fi in the platoon 100, in particular current speeds, accelerations, upcoming braking maneuvers, etc. but also vehicle characteristics of the individual vehicles Fi in the platoon 100, eg maximum speeds or maximum accelerations or delays, and upcoming traffic conditions, eg speed limits, construction sites, accidents, etc.
  • aerodynamic properties AE of the other vehicles Fi can be included.
  • aerodynamic properties AE can here, for example, a vehicle height HFi, a vehicle length LFi and a vehicle width BFi, the presence and setting of air handling systems LLS, in particular spoilers, and a characteristic of a vehicle body of the vehicle, such as a geometry of the vehicle body or the nature of the vehicle body , be taken into account.
  • the platooning control device 20 can set a lower desired longitudinal offset D_Soll_x between the vehicles Fi, to which the actual longitudinal offset D_lst_x is to be adjusted, than usual. Since minimum distances can be chosen smaller by the coordination between the vehicles Fi and / or the infrastructure facilities 70. Thus, the air resistance LUi on individual vehicles Fi in the platoon 100 can be reduced more than un coordinated with vehicles driving one behind the other.
  • the status data S5 which is accessed by the platooning control device 20, can be obtained in particular by means of a sensor or sensors.
  • sensors for determining an actual yaw rate Glst, z. B. yaw rate sensors 1 1 a be provided.
  • the sensors may include distance sensors 1 1 b, such as radar sensors or ultrasonic sensors, in order to enable a determination of the currently present actual longitudinal offset D_lst_x and the actual lateral offset D_lst_y.
  • cameras 1 1 c may be provided for detecting lanes 200 or for deriving the usable track width SB.
  • air flow sensors 1 1 d may be provided for detecting a wind action variable, the wind action variable characterizing wind conditions of a wind acting on the respective vehicle Fi, ie air moving in the vehicle environment U.
  • the wind acting on the respective vehicle Fi is in this case an apparent wind W1 which, according to FIGS. 2a and 2b, is composed of a travel wind W2 and a true wind W3 by vector addition.
  • a second vector V2 and the true wind W3, which corresponds to the meteorological wind are assigned a third vector V3 to the travel wind W2, which runs parallel to the x direction or to the direction of movement of the vehicle Fi and which is dependent on a vehicle speed vFzg ,
  • a first vector V1 associated with the apparent wind W1 then follows from a vector addition of the second and third vectors V2, V3.
  • the length and the direction of the vectors V1, V2, V3 is determined by the speed (wind force) or the direction of the respective wind W1, W2, W3.
  • a wind direction WR and / or a wind speed vW can be specified as the wind effective variable, which determine the direction or the speed of the apparent wind W1 that actually acts on the respective vehicle Fi.
  • the air flow sensors 1 d it is possible to determine precisely these wind action quantities vW, WR of the apparent wind W1.
  • the air resistance LUi acting on the respective vehicle Fi is in this case dependent in particular on these wind action variables vW, WR.
  • the wind forces vW, WR can also be determined from the actual yaw rate Glst and a current actual steering angle LWIst, which is measured via a steering angle sensor 8, by a yaw rate Gp to be expected on the basis of the current actual steering angle LWIst actual actual yaw rate Glst is compared.
  • a yaw rate difference dG ie a difference between the two yaw rates Gst, Gp, is influenced by the wind direction WR and the wind speed vW of the true wind W1, so that the wind direction WR and the wind speed vW follow via a calibration from the yaw rate difference dG.
  • a yaw rate difference dG of zero and in crosswind (true wind W1), ie parallel to the y-direction, a yaw rate difference dG of greater than zero is to be expected, because the driver counteracts the crosswind by countersteering.
  • the actual yaw rate Gst will not change as a result of the pure counter steering, but the expected yaw rate Gp will increase or decrease depending on the wind direction WR due to the counter steering.
  • the platooning control device 20 can set a desired lateral offset D_Soll_y for the respective vehicle Fi relative to the preceding vehicle Fi in order to control the vehicles Fi in the platoon 100-acting air resistance LUi to optimize.
  • the predetermined desired longitudinal offset D_Soll_x or the current actual longitudinal offset D_lst_x can also be taken into account, ie how much two vehicles Fi approach each other, since this can slightly change the effective area, in particular of the true wind W2, on the following vehicle Fi.
  • a desired longitudinal offset D Soll x and / or a desired lateral offset D_Soll_y between the vehicles Fi can also be transmitted as ambient data S4 via the communication system 30, ie another vehicle Fi in the platoon 100 determines how, for example, the preceding first Vehicle F1 with respect to the subsequent second vehicle F2 (or turned over) has to align, in particular with respect to the desired lateral offset D_Soll_y.
  • This can be useful, for example, when the second (or the other respectively) vehicle F2 has changed or has detected different wind forces vW, WR that change the actual lateral offset D_lst_y by controlling the first vehicle F1 and making use of the full vehicle Track width SB required to continue to save fuel.
  • the specification of a desired transverse offset D_Soll_y can be made by another vehicle Fi.
  • an optimal utilization of the track width SB can be achieved by a vote on several vehicles Fi, especially when there are more than two vehicles Fi in a platoon 100, ie at A> 2.
  • the platooning control device 20 in the corresponding vehicle Fi thus forwards only the desired longitudinal offset D_soll_x received via the communication system 30 from another vehicle Fi and / or the received desired lateral offset D_soll_y for implementation in the own vehicle Fi or gives one due the wind Wirkdonatingn vW, WR determined Soll longitudinal offset D_Soll_x and / or the desired lateral offset D_Soll_y to the communication system 30 so that it can pass an instruction to change the orientation to another vehicle Fi in Platoon 100.
  • a track distance SA in one or at- Directions are given, wherein the track distance SA indicates the distance of the respective vehicle Fi to the laterally maximum usable range of the lane 200, which is determined by the track width SB, and automatically leads to the predetermined target lateral offset D_Soll_y.
  • control arrangement 1 in the respective vehicle Fi has the following components which make it possible to coordinate the respective vehicle Fi on the basis of the environment data S4 and the state data S5 coordinated by the platooning control device 20 within the platoon 100 to control:
  • a drive unit 2 which has a drive control device 3 for driving an engine and / or a transmission of the respective vehicle Fi, wherein the engine and / or the transmission in response to one of the drive control device 3 predetermined target acceleration aSoll for a positive acceleration of the vehicle Fi or for a negative acceleration (engine braking) can be controlled.
  • a brake unit 4 which has a brake control device 5 for activating brakes of the respective vehicle Fi, for example service brakes, in order to be able to implement a predetermined negative setpoint acceleration aSoll.
  • a steering unit 6 has a steering angle sensor 8 for measuring the currently set actual steering angle LWIst and a steering actuator 9 for setting an automatically predetermined target steering angle LWSoll.
  • the actual steering angle LWist detected and outputted from the steering angle sensor 8 may be given to a steering controller 7, and the target steering angle LWSoll may be output from the steering controller 7 to the steering actuator 9, for example, one automatically to give prescribed steering.
  • each of said units 2, 4, 6 and the sensors 1 1 1 a ... 1 1 d, the platooning controller 20 and the communication system 30 signal-connected to a central vehicle controller 18, so that the vehicle controller 18 the Environment data S4 and the status data S5 process as actual sizes and / or can forward.
  • the platooning controller 20 and the vehicle controller 18 may also be combined, for example as part of a software extension.
  • the vehicle controller 18 can also be combined with a conventional distance control system, extended by the possibility of also effecting a steering, in order to also set the desired lateral offset D_Soll_y.
  • control data S3 which serve as desired variables for coordinated control of the respective vehicle Fi in Platoon 100 can then be output from the vehicle controller 18 to the corresponding unit 2, 4, 6 so that they can make their arrangements according to the control data S3 accordingly to implement the target sizes.
  • the vehicle controller 18 thus serves as a central hub for receiving and distributing the individual detected variables. In detail, this can be done, for example, as follows:
  • the platooning controller 20 receives from the vehicle controller 18 the environmental data S4 and the status data S5 in the manner described above.
  • the platooning control device 20 determines from the environmental data S4 and the state data S5 the desired longitudinal offset D_Soll_x and the desired lateral offset D_Soll_y, with which the respective vehicle Fi its air resistance LUi and / or the air resistance LUi another vehicle Fi and / or a 100 total platoon GLU drag reduced.
  • the total air resistance GLU results from the sum the individual air resistance LUi.
  • the desired transverse offset D_Soll_y and / or the desired longitudinal offset D_Soll_x can be determined, for example, via a calibration as a function of the wind effective variable vW, WR. That The corresponding determined wind effective variables vW, WR, in particular the wind direction WR, is assigned a nominal transverse offset D_Soll_y and / or the nominal longitudinal offset D_Soll_x via a characteristic curve or a characteristic curve field. In this case, the calibration can furthermore take into account variables which are related to the wind W1, W2, W3, for example the set desired longitudinal offset D_Soll_x or the actual longitudinal offset D_lst_x and also aerodynamic properties AE of the respective vehicle Fi.
  • the aerodynamic properties AE can here, for example, the vehicle height HFi, the vehicle length LFi and the vehicle width BFi, the presence and setting of air ducts LLS, for example spoilers, and a characteristic of a vehicle body of the vehicle, such as a geometry of the vehicle body or the nature of the vehicle body , be taken into account. That the desired offsets D_Soll_y, D_Soll_x can also be determined in terms of how well the respective vehicle Fi can shade the wind W1, W2, W3, in particular for the following vehicle Fi.
  • FIGS. 2a, 2b an example of a platoon 100 comprising two vehicles Fi and apparent wind W1 with different wind forces vW, WR shown.
  • the lowest air resistance LUi acts the vehicles Fi of the platoon 100 when the vehicles Fi are moving relative to each other with an actual lateral offset D_lst_y. This can be recognized by the platooning control device 20 on the basis of the state data S5, whereupon a desired transverse offset D_soll_y of zero is determined.
  • a slightly offset driving according to the method according to the invention is more advantageous for wind resistance LUi both for the first vehicle F1 in the first position P1 and for the following second vehicle F2 in the second position P2.
  • a predefinition of the positions Pk of the respective vehicle Fi in the platoon 100 can take place via the environmental data S4, the position Pk of each vehicle Fi in the platoon 100 being based, for example, on the aerodynamic properties AE of the respective vehicle Fi is determined.
  • target lateral offset D_Soll_y and the desired longitudinal offset D_Soll_x and possibly also the resulting track distance SA are transmitted to the vehicle controller 18, the resulting vehicle target acceleration aSoll and a Target steering angle LWSoll determined taking into account the current actual longitudinal offset D_lst_x or actual lateral offset D_lst_y, the actual steering angle LWIst and limit values.
  • These are transmitted as control data S3 to the respective unit 2, 4, 6, so that they can provide for a conversion of the control data S3 or an adjustment of the desired transverse offset D_Soll_y and the desired longitudinal offset D_Soll_x.
  • the preceding vehicle or vehicles Fi can also be transmitted via the communication system 30, e.g. be notified in the form of the track distance SA that this (s) evades or avoid by engaging in the steering in the appropriate direction within the track width SB.
  • FIG. 4 shows by way of example a platoon 100 with five vehicles Fi.
  • the first vehicle F1 having the first position P1 and the third vehicle F3 having the third position P3 utilize the maximum usable lane width SB, so that another displacement in the y-direction for the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 not possible.
  • the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 of the Platooning- controller 20 is a target lateral offset D_Soll_y from zero to the first vehicle F1 in the first position P1 and a corresponding large desired lateral offset D_Soll_y to the third vehicle F3 in the third position Assigned to P3.
  • the fourth vehicle F4 is set to take full advantage of the lane 200 to the right, although this increases the air resistance LU4 of the fourth vehicle F4 in the fourth position P4. compared to a desired lateral offset D_Soll_y from zero to the third vehicle F3 in the third position P3.
  • the specification for such an arrangement of the vehicles Fi can in this case be carried out centrally as a function of the wind conditions of the apparent wind W1 by determining the desired transverse offsets D_Soll_y centrally, for example as a function of the number A of vehicles Fi in the platoon 100 and the track width SB, and as environmental data S4 via the communication system 30 are received and implemented in each vehicle Fi.
  • each vehicle Fi determines the desired lateral offset D_Soll_y itself, wherein upon detection that the track width SB is exceeded, the other side of the lane 200 is driven or a corresponding default is issued to the or the preceding vehicles Fi, the respective actual -Querverficient D_lst_x adapt and / or if possible, the lane 200 fully exploit.
  • FIG. 5 shows, by way of example, method steps StO to St5 for arranging or coordinating vehicles Fi in a Piatoon 100 according to the invention.
  • the method is started by having a vehicle Fi connected to a piatoon 100, i. a platooning mode has been activated.
  • the wind conditions of the apparent wind W1 characterizing wind forces vW, WR are the actual steering angle LWIst and the actual yaw rate Glst or the yaw rate difference dG, which is the difference between the actual yaw rate Glst and expected yaw rate Gp results for at least one of the vehicles Fi of the platoon 100 and / or determined by the air flow sensors 1 1 d on one of the vehicles Fi of the cartoon 100.
  • the wind forces vW, WR determined in the first step St1 are used in a second step St2 to determine the desired lateral offset D_Soll_y and / or the target longitudinal offset D_Soll_x to be set between two vehicles Fi of the platoon 100 in order to determine the air resistance LUi of the individual vehicles Fi in the Piatoon 100 and / or the total air resistance GLU of all vehicles Fi with regard to the prevailing wind conditions of the apparent wind W1.
  • the setpoint longitudinal offset D_soll_x which is based on environmental data S4 yields, and / or the currently present actual longitudinal offset D lst x and / or the track width SB and / or the aerodynamic properties AE and / or the number A of the vehicles Fi are used in the platoon 100 to determine the desired lateral offset D_Soll_y .
  • the determination of the desired lateral offset D_Soll_y can take place in the respective vehicle Fi itself or can be done centrally and then transmitted to the respective vehicle Fi for implementation.
  • a fourth step St4 the drive unit 2 or the brake unit 4 of the relevant vehicle Fi is actuated in the platoon 100 with a desired acceleration aSoll in order to adapt the actual longitudinal offset D_lst_x to the desired longitudinal offset D_Soll_x.
  • a fifth step St5 the control of the steering unit 6 of the relevant vehicle Fi in the platoon 100 takes place with the desired steering angle LWSoll for adapting the actual lateral offset D_lst_y to the desired transverse offset D_Soll_y.
  • the method returns to the first step St1 as long as the vehicle Fi is in the platooning mode.
  • V1 first vector associated with wind W1

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen von Fahrzeugen (Fi), insbesondere Nutzfahrzeugen (Fi) in einem Platoon (100) durch Ermitteln von Soll-Längsversätzen (D_Soll_x) und/oder Soll-Querversätzen (D_Soll_y) zwischen den einzelnen Fahrzeugen (Fi),, wobei dazu: - mindestens eine Wind-Wirkgröße ermittelt wird, wobei die Wind-Wirkgröße charakterisiert, wie in einer Fahrzeugumgebung (U) vorherrschender Wind (W1, W2, W3) auf mindestens eines der Fahrzeuge (Fi) des Platoons (100) einwirkt, und - der Soll-Querversatz (D_Soll_y) und/oder der Soll-Längsversatz (D_Soll_x) für das jeweilige Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) in Abhängigkeit der Wind-Wirkgröße derartig festgelegt werden, dass sich der zumindest auf eines der Fahrzeuge (Fi) des Platoons (100) wirkende Luftwiderstand (LUi) unter dem vorherrschenden Wind (W1, W2, W3) verringert.

Description

Verfahren zum Anordnen von Fahrzeugen in einem Platoon sowie Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen von Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, in einem Platoon, sowie eine Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens.
In Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, wird ein Abstandsregelsys- tem, auch als Abstandsregeltempomat oder Adaptive Cruise Control (ACC) bezeichnet, eingesetzt, mit dem ein vom Fahrer vorgegebener Soll- Längsversatz, d.h. ein Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug in Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeuges, zwischen dem eigenen Fahrzeug und einem direkt vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt werden kann. Dazu wird von einer Abstandsregel-Steuereinrichtung des Abstandsregelsystems eine Bremseinheit oder eine Antriebseinheit des eigenen Fahrzeuges angesteuert, um den vorgegebenen Soll-Längsversatz einzuregeln.
Für den Fahrbetrieb in einem Platoon, in dem sich mehrere Fahrzeuge koordiniert in einer Kolonne bewegen, ist herkömmlicherweise eine Platooning- Steuereinrichtung im eigenen Fahrzeug vorgesehen, die anhand von erfass- ten fahrdynamischen Informationen bzw. Daten betreffend das eigene Fahrzeug sowie der aktuellen Fahrzeugumgebung das eigenen Fahrzeug adäquat steuert, um einen sicheren und möglichst k raf tstoff s pa re n d e n Betrieb des eigenen Fahrzeuges und ggf. auch anderer Fahrzeuge während einer Fahrt in der Kolonne sicherzustellen. Dazu werden von der Platooning- Steuereinrichtung oder einer weiteren Fahrzeugsteuerung in Abhängigkeit der vorliegenden fahrdynamischen Daten Steuerdaten ermittelt und diese an die Bremseinheit und/oder die Antriebseinheit ausgegeben, um das eigene Fahrzeug wie berechnet zu betreiben und damit ein gewolltes Fahrverhalten innerhalb des Platoons einzustellen. Die Abstände zwischen den Fahrzeugen in einem Platoon kann hierbei geringer eingestellt werden als bei einem herkömmlichen Abstandsregelsystem, da eine erweiterte Abstimmung zwischen den Fahrzeugen stattfindet.
In US 20 6/0054735 A1 ist eine Platooning-Steuereinrichtung gezeigt, mit der das eigene Fahrzeug in sicherer und zuverlässiger Weise innerhalb eines Platoons gesteuert werden kann, wobei das Fahrverhalten von anderen Fahrzeugen in der Fahrzeugumgebung des eigenen Fahrzeuges mit Sensoren überwacht wird. Zusätzlich ist eine drahtlose Datenkommunikation zwischen den Fahrzeugen des Platoons vorgesehen, über die das Fahrverhalten der Fahrzeuge aufeinander abgestimmt werden kann. Dabei werden fahrdynamische Informationen ausgetauscht und basierend darauf von einer Platooning-Steuereinrichtung im jeweiligen Fahrzeug, eine Soll- Beschleunigung bzw. eine Soll-Geschwindigkeit ermittelt und an die Bremseinheit bzw. die Antriebseinheit ausgegeben, um einen bestimmten Soll- Längsversatz zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem jeweiligen vorausfahrenden Fahrzeug einzuregeln.
Des Weiteren wird ein Luftleitsystem gezeigt, das für den Fall des Platoon- ings ausgeklappt wird und dessen Form geschwindigkeits- und wetterabhängig angepasst werden kann. Einstellungen des Luftleitsystems können auch in Abhängigkeit einer Position des Fahrzeugs im Platoon eingestellt werden.
DE 10 2010 013 647 B4 beschreibt ein Platoon aus einem Leitfahrzeug, das den Platoon koordiniert, und weiteren Fahrzeugen, wobei das Leitfahrzeug insbesondere Positionszuweisungen und Geschwindigkeitsvorgaben und somit Soll-Längsversätze an die anderen Fahrzeuge vorgibt, die diese Anforderungen über die Bremseinheit und/oder die Antriebseinheit umsetzen. Die Anforderungen werden über eine drahtlose Datenkommunikation in die einzelnen Fahrzeuge übertragen, die diese dann koordiniert von einer Platoon- ing-Steuereinrichtung entsprechend durch einen Eingriff in die Bremseneinheit und/oder die Antriebseinheit umsetzen.
Nachteilig bei den beschriebenen Platooning-Systemen ist, dass lediglich der Soll-Längsversatz, d.h. der Abstand in Fahrtrichtung, zwischen den jeweiligen Fahrzeugen eingestellt wird und dies bei auf die Fahrzeuge wirkendem Seitenwind, wenn überhaupt, nur für eine geringere Optimierung des Treib- stoffverbrauchs sorgt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Steueranordnung zum Anordnen von Fahrzeugen in einem Platoon bereitzustellen, mit denen bei unterschiedlichen Windbedingungen ein sicherer und kraftstoffsparender Betrieb der Fahrzeuge innerhalb des Platoons gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Steueranordnung nach Anspruch 17 sowie ein Fahrzeug nach Anspruch 20 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, einen Soll-Längsversatz, d.h. einen Abstand zwischen Fahrzeugen eines Platoons in Fahrtrichtung der betreffenden Fahrzeuge, und/oder einen Soll-Querversatz, d.h. einen Abstand zwischen den Fahrzeugen des Platoons senkrecht zur Fahrtrichtung der betreffenden Fahrzeuge, in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, insbesondere in Abhängigkeit von Wind-Wirkgrößen, zu ermitteln, so dass sich der auf mindestens eines der Fahrzeuge wirkende Luftwiderstand verringert. Der Luftwiderstand gibt hierbei den Widerstand an, den die Luft, die sich in einer Fahrzeugumgebung um das jeweilige Fahrzeug befindet, dem jeweiligen Fahrzeug entgegensetzt. Der Luftwiderstand eines Fahrzeugs ist dabei insbesondere abhängig von der Dynamik der das jeweilige Fahrzeug umgebenden Luft, d. h. insbesondere einer Windgeschwindigkeit und/oder einer Windrichtung, mit der sich die Luft relativ zum Fahrzeug bewegt. Diese Dynamik der das jeweilige Fahrzeug umgebenden Luft, wird erfindungsgemäß durch die Wind-Wirkgröße charakterisiert.
Unter einem Platoon wird hierbei eine Formation aus mindestens zwei Fahrzeugen verstanden, die kolonnenartig hintereinanderfahren und deren Fahrdynamik, beispielsweise deren Fahrzeuggeschwindigkeiten und/oder Ist- Längsversätze und/oder Ist-Querversätze, und/oder deren Positionen dabei aufeinander abgestimmt sind. Die Abstimmung kann beispielsweise über eine wechselseitige Beobachtung und/oder über einen Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen erfolgen, so dass ein Ist-Längsversatz zwischen den einzelnen Fahrzeugen einstellt werden kann, der unter Umständen auch geringer als ein üblicher Sicherheitsabstand sein kann.
Dadurch ergibt sich bereits der Vorteil, dass bei Vorliegen eines wahren Windes (meteorologischer Wind), der eine Richtungskomponente senkrecht zur Fahrrichtung aufweist, das Fahren im Windschatten im Rahmen des Pla- toonings weiter optimiert werden kann, wenn zum einen der Soll- Längsversatz an die ermittelte Wind-Wirkgröße angepasst wird aber ergänzend auch ein Soll-Querversatz in Abhängigkeit der Wind-Wirkgröße ermittelt wird. Um unter diesen Bedingungen den Windschatten für die Erzeugung eines möglichst geringen Luftwiderstandes auf mindestens eines der Fahrzeug des Platoons optimal auszunutzen, wird also vorteilhafterweise zwischen zwei Fahrzeugen auch ein entsprechend angepasster Soll- Querversatz vorgegeben. Der Einfluss des Ist-Längsversatzes ist bei Seitenwind zwar geringer aber auch vorhanden, da sich die Anpassung des Ist- Längsversatzes je nach Windbedingung auf das eigene bzw. auch die anderen Fahrzeuge positiv auswirken kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Fahrzeuge des Platoons sicher und kraftstoffsparend lediglich angeordnet bzw. koordiniert, wobei darunter im Rahmen der Erfindung zu verstehen ist, dass eine Ermittlung von Soll-Positionen bzw. Soll-Versätze (Längs- und/oder Quer-) von Fahrzeugen innerhalb eines Platoons stattfindet, um die Fahrzeuge zueinander und/oder relativ zu einer Fahrspur auszurichten. Somit ergibt sich eine bestimmte tatsächliche Anordnung bzw. Ausrichtung der Fahrzeuge zueinander, wenn diese Soll-Versätze nachfolgend auch eingestellt werden. Das Anordnen um- fasst somit noch nicht zwangsläufig die reale oder dingliche Positionierung der Fahrzeuge zueinander, d.h. das Ansteuern von Aktuatoren im Fahrzeug zum Umsetzen der Soll-Versätze. Dies kann vorzugsweise in einem nachfolgenden Schritt erst erfolgen.
Zum Ermitteln des optimalen Soll-Querversatzes und/oder des Soll- Längsversatzes zwischen den Fahrzeugen bzw. der tatsächlichen Auswirkung des wahren Windes auf das jeweilige Fahrzeug, ist vorteilhafterweise ein scheinbarer Wind abzuschätzen, der sich durch vektorielle Addition aus einem Fahrtwind bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeuges und dem aktuell vorliegenden wahren Wind ergibt. Vorteilhafterweise charakterisiert die Wind-Wirkgröße also den scheinbaren Wind, da dieser in einer Fahrsituation tatsächlich auf das jeweilige Fahrzeug wirkt und im Rahmen des Platoonings durch eine Anordnung der Fahrzeuge zueinander zumindest teilweise abgeschattet werden kann, um kraftstoffsparend zu fahren. Alternativ kann auch lediglich der wahre Wind ermittelt werden (beispielsweise über Windsensoren neben der Fahrbahn), der (bei Seitenwind) dafür sorgt, dass der scheinbare Wind eine von der Fahrtrichtung abweichende Komponente erhält bzw. den Fahrtwind noch verstärkt bzw. abschwächt. Dieser kann dann beispielsweise in Kenntnis der Fahrzeuggeschwindigkeit (Fahrtwind) zur Vorgabe des jeweiligen Soll-Versatzes herangezogen werden.
Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Wind-Wirkgröße, die den Wind hinsichtlich seiner Windgeschwindigkeit und Windrichtung charakterisiert, für jedes Fahrzeug einzeln ermittelt wird, um für jedes Fahrzeug individuell die optimale Positionierung anhand der tatsächlich auf dieses Fahrzeug wirkenden Windes zu ermitteln. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da sich die Windbedingungen auf die einzelnen Fahrzeuge im Platoon z.B. aufgrund des Fahrens im Windschatten ändern oder unterschiedlich auswirken können, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Fahrzeugaufbauten des jeweils vorausfahrenden Fahrzeuges.
Bevorzugt nutzt das Verfahren in einer Ausführungsform zum Ermitteln der Wind-Wirkgrößen ausschließlich Sensordaten, die durch einen Lenkwinkelsensor einer Lenkeinheit und/oder mittels eines Gierratensensors erfasst werden. Somit kann ein kostengünstiges Ausbilden der für das Verfahren notwendigen Komponenten gewährleistet werden, da derartige Sensoren im Fahrzeug meist vorhanden sind und somit keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. Des Weiteren wird die Ausfallwahrscheinlichkeit von Sensoren des Fahrzeuges gering gehalten, wenn die Anzahl der Sensoren minimiert wird. Dabei ist es möglich, dass die Wind-Wirkgrößen auf diese Weise von nur einem Fahrzeug des Platoons, beispielsweise dem ersten Fahrzeug, ermittelt werden. Es kann aber auch eine individuelle Ermittlung vorgesehen sein.
Hierbei kann anhand des Ist-Lenkwinkels und einer daraus zu erwartenden Gierrate und der tatsächlich vorliegenden Ist-Gierrate eine Gierratendifferenz gebildet werden, die der Ermittlung der Wind-Wirkgröße dient, da der auf das Fahrzeug wirkende Wind ein gewisses Gegenlenken durch den Fahrer verursacht, das beispielsweise abhängig von der Windgeschwindigkeit und/oder der Windrichtung ist und das sich aufgrund des wirkenden Windes nicht in vollem Maße auf die Ist-Gierrate auswirkt.
Eine alternative oder ergänzende Variante des Verfahrens sieht einen Luftströmungssensor vor, der ebenfalls Daten zu den vorherrschenden Wind- Wirkgrößen liefern kann. Des Weiteren kann der Luftströmungssensor auch redundante Daten zu den Daten des Lenkwinkelsensors und des Gierratensensors bereitstellen, wobei durch die redundanten Daten sowohl Sensorausfälle kompensiert aber auch Messunsicherheiten plausibilisiert werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Soll-Querversatz auch anhand von mittels einer Sensorik, wie zum Beispiel Kameras, Radarsensoren oder Ultraschallsensoren, ermittelten Sensorsignalen ermittelt, so dass sich vorteilhafterweise der maximal zulässige Soll-Querversatz zwischen zwei Fahrzeugen anhand einer aktuell vorliegenden Spurbreite, die in Abhängigkeit der Sensorsignale ermittelt wird, ergibt. Somit kann also die nutzbare Spurbreite einer Fahrspur stets optimal ausgenutzt werden und auch bei geringen Spurbreiten ein Verlassen der Fahrspur durch ein Fahrzeug des Pla- toons verhindert werden.
Zusätzlich kann ein Soll-Längsversatz zwischen den Fahrzeugen Einfluss auf den zu ermittelnden Soll-Querversatz zwischen den Fahrzeugen haben oder umgekehrt, da es ggf. erforderlich sein kann, das Fahrzeug bei Seitenwind anders auszurichten, ohne dabei einen Mindestabstand (Längsversatz) zu unterschreiten. Da jedoch auch relevante Abweichungen zwischen dem Soll- Längsversatz und einem tatsächlich vorliegenden Ist-Längsversatz auftreten können, kann eine Ermittlung des Soll-Querversatzes auch auf Basis des Ist- Längsversatzes vorteilhaft für eine Verringerung des Luftwiderstands sein. Bei Einregeln eines Soll-Längsversatzes, beispielsweise infolge einer Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeuges, kann demnach beispielsweise der Soll-Querversatz bei einer nachfolgenden Annäherung der beiden Fahrzeuge aneinander an den dann geringer werdenden Ist-Längsversatz kontinuierlich angepasst werden. Umgekehrt kann eine Anpassung des Soll- Längsversatz in Abhängigkeit eines sich ändernden Soll-Querversatzes durchgeführt werden, wenn sich beispielsweise die Fahrspur verengt. Die Optimierung des Luftwiderstands in einem Platoon kann eine Minimierung eines Gesamtluftwiderstandes des gesamten Platoons als Zielgröße haben. Dabei ergibt sich der Gesamtluftwiderstand des Platoons durch die Addition der Luftwiderstände der einzelnen Fahrzeuge des Platoons. Aber auch die Minimierung des Luftwiderstandes eines jedes einzelnen Fahrzeugs in seiner Position im Platoon kann das Ziel des Verfahrens sein, wenn die Minimierung des Gesamtluftwiderstands des Platoons beispielsweise nicht zielführend ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Minimierung des Luftwiderstandes des gesamten Platoons durch gegebenenfalls stark variierende Umgebungsbedingungen hohe Rechnerkapazitäten erfordert, oder der optimierte Luftwiderstand für einzelnen Fahrzeuge gefordert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet das Verfahren die Anzahl der Fahrzeuge im Platoon, um den von der Spurbreite abhängigen Soll- Querversatz der Fahrzeuge zueinander optimal auf mehrere Fahrzeuge aufzuteilen. So kann beispielsweise die Spurbreite auf gleichgroße Soll- Querversätze zu den jeweils direkt vorausfahrenden Fahrzeugen für zumindest einen Teil der Fahrzeuge des Platoons aufgeteilt werden. Diese Aufteilung kann beispielsweise zentral gesteuert erfolgen, beispielsweise in einem der Fahrzeuge des Platoons.
Vorzugsweise wird die Position eines jeden Fahrzeugs des Platoons auch anhand von aerodynamischen Eigenschaften des jeweiligen Fahrzeugs bestimmt. Hierbei sind nicht nur die Fahrzeughöhe, die Fahrzeuglänge und die Fahrzeugbreite, sondern auch die Fahrzeuggeometrie innerhalb der Außenabmessungen, wie beispielweise vorder- oder rückseitige Luftleitsysteme, insbesondere Spoiler, die Geometrie des Fahrzeugaufbaus, aber auch die Art des Fahrzeugaufbaus relevant, da sich beispielweise bei gleicher Fahrzeuggeometrie ein Aufbau aus Plane und Spiegel bestehend, aerodynamisch von einem Kofferaufbau unterscheidet. Eine Minimierung des Gesamtluftwiderstandes oder auch der einzelnen Luftwiderstände kann also neben der erfindungsgemäßen Festlegung des Soll-Querversatzes und/oder des Soll- Längsversatzes ergänzend durch die Reihenfolge in der die Fahrzeuge hintereinander angeordnet sind, erreicht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann neben der Position auch der Soll-Längsversatz und/oder der Soll-Querversatz zwischen zwei Fahrzeugen in Abhängigkeit der aerodynamischen Eigenschaften eingestellt werden, da sich diese auf die Abschattung von Seitenwind insbesondere für das nachfolgende Fahrzeug und demnach auf den Luftwiderstand auswirken können. Vorteilhafterweise kann somit eine weitere sich auf den Wind auswirkende Einflussgröße berücksichtigt werden, um möglichst einfach und effizient einen kraftstoffsparenden Betrieb zu ermöglichen.
Bevorzugt werden die ermittelten Anordnungen, also die Soll-Positionen bzw. Soll-Versätze der Fahrzeuge zueinander, automatisiert eingestellt, indem der Soll-Längsversatz durch ein automatisiertes Ansteuern einer Antriebsund/oder einer Bremseinheit und der Soll-Querversatz durch ein automatisiertes Ansteuern einer Lenkeinheit eingestellt wird. Hierdurch kann ein besonders genaues Annähern des Ist-Längsversatzes bzw. des Ist- Querversatzes an den Soll-Längsversatz bzw. den Soll-Querversatz und ein besonders treibstoffsparender Betrieb erreicht werden, insbesondere auch ohne dass der Fahrer am Platz bzw. aufmerksam zu sein hat.
Dabei wird der Soll-Längsversatz und der Soll-Querversatz bevorzugt von dem jeweils nachfolgenden Fahrzeug ermittelt. Dies ermöglicht eine effiziente Regelung mit einem geringen Datenaustausch über ein Kommunikationssystem zwischen den Fahrzeugen. Dem ersten Fahrzeug des Platoons kann dazu beispielsweise standardmäßig eine Position am äußersten Rand der Fahrspur - in der Richtung, aus der der Wind kommt - zugewiesen werden und die darauffolgenden Fahrzeuge können bei Änderungen der Umgebungsbedingungen, insbesondere der Windbedingungen, durch Ermitteln eines angepassten Soll-Längsversatzes und Soll-Querversatzes den Ist- Längsversatz und den Ist-Querversatz entsprechend an die geänderten Umgebungsbedingungen anpassen, ohne das Kommunikationssystem zu nutzen. Somit kann auch ohne eine zusätzliche Kommunikation zwischen den Fahrzeugen eine optimale Anordnung der Fahrzeuge zueinander erreicht werden.
Eine alternative Variante des Verfahrens sieht vor, dass der Soll- Längsversatz und der Soll-Querversatz von einem beliebigen Fahrzeug des Platoons ermittelt wird und der Soll-Längsversatz und der Soll-Querversatz mittels eines Kommunikationssystems an die betreffenden Fahrzeuge übermittelt wird. Dadurch ist es möglich, dass lediglich ein Fahrzeug im Platoon die erfindungsgemäße Ermittlung des Soll-Querversatzes und/oder des Soll- Längsversatzes zentral zu übernehmen hat, und die weiteren Fahrzeuge des Platoons die hierdurch ermittelten Soll-Längsversätze und Soll-Querversätze übermittelt bekommen und lediglich den Ist-Längsversatz und den Ist- Querversatz entsprechend anpassen. Dabei kann über das Kommunikationssystem auch die in dem jeweiligen Fahrzeug individuell ermittelte Wind- Wirkgröße auf das zentrale Fahrzeug übertragen werden.
Die erfindungsgemäße Steueranordnung für Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Sensorik, insbesondere einen Lenkwinkelsensor, einen Gierratensensor und/oder einen Luftströmungssensor, zum Erfassen von Wind-Wirkgrößen auf, um den in der Fahrzeugumgebung vorherrschenden Wind charakterisieren zu können. Je nach Ausführung kann die Sensorik an lediglich einem der Fahrzeuge, das den gesamten Platoon koordiniert, angeordnet sein und mittels Algorithmen, die die aerodynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge berücksichtigen, der auf die anderen Fahrzeuge wirkenden Wind abgeschätzt werden. Alternativ kann jedes Fahrzeug eine derartige Sensorik auf- weisen, um den an jedem einzelnen Fahrzeug vorherrschenden Wind genau zu erfassen.
Die Steueranordnung weist des Weiteren eine Platooning-Steuereinrichtung auf, die die durch die Sensorik ermittelten Windbedingungen bzw. Wind- Wirkgrößen nutzt, gegebenenfalls den sich ergebenden scheinbaren Wind für jedes Fahrzeug des Platoons ermittelt und daraus einen Soll- Längsversatz und/oder Soll-Querversatz ermittelt, der gesteuert von einer Fahrzeugsteuerung umgesetzt wird. Die Fahrzeugsteuerung ermittelt hierbei aus dem Soll-Längsversatz und/oder dem Soll-Querversatz eine Soll- Beschleunigung bzw. einen Soll-Lenkwinkel. Vorzugsweise können die Platooning-Steuereinrichtung und die Fahrzeugsteuerung auch zusammenge- fasst sein. Bevorzugt weist die Steueranordnung weiterhin eine Antriebseinheit und/oder eine Bremseinheit auf, die den Soll-Längsversatz bzw. die Soll- Beschleunigung und/oder den Soll-Querversatz (Lenk-Bremsung) gesteuert von der Fahrzeugsteuerung umsetzt sowie eine Lenkeinheit zum automatisierten Einstellen des Soll-Lenkwinkels zum Umsetzen des Soll- Querversatzes.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Platoons;
Fig. 2a, b eine erste Darstellung von Windbedingungen beim Platooning;
Fig. 3 eine zweite Darstellung von Windbedingungen beim Platooning;
Fig. 4 eine beispielhafte Positionierung von Fahrzeugen in einem Pla- toon; Fig. 5 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der Figur 1 sind schematisch zwei beliebige Fahrzeuge Fi, mit i = 1 , 2, dargestellt, die sich in einem Platoon 100 bzw. einem Convoy bewegen, wobei einem ersten Fahrzeug F1 eine erste Position P1 und einem zweiten Fahrzeug F2 eine zweite Position P2 im Platoon 100 zugeordnet wird. Es kann auch eine Anzahl A von mehr als zwei Fahrzeugen Fi, i=1 , A im Platoon 100 mit jeweiligen Positionen Pk, k = 1 A vorgesehen sein. Des Weiteren ist eine Fahrspur 200 mit einer Spurbreite SB dargestellt, wobei mit der Spurbreite SB der maximal nutzbare Bereich der Fahrspur 200 gemeint ist, z.B. der Bereich zwischen Fahrbahnmarkierungen der Fahrspur 200 unter Berücksichtigung von Auswölbungen am Fahrzeug Fi, beispielsweise abstehenden Spiegeln.
Jedes der Fahrzeuge Fi kann eine Steueranordnung 1 aufweisen, die es ermöglicht, das jeweilige Fahrzeug Fi innerhalb des Platoons 100 koordiniert zu steuern, d. h. die Bewegung derartig aufeinander abzustimmen, dass sich ein auf zumindest eines der Fahrzeuge Fi wirkender Strömungswiderstand bzw. Luftwiderstand LUi, i=1 , A (s. Fig. 2a, 2b, 3) und somit auch ein Kraftstoffverbrauch verringert. Der Luftwiderstand LUi gibt hierbei den Widerstand an, den die sich in einer Fahrzeugumgebung U um das jeweilige Fahrzeug Fi befindliche Luft dem jeweiligen Fahrzeug Fi entgegensetzt, wobei die Richtung der den Luftwiderstand LUi verursachenden Luftströmung jeweils durch einen Pfeil in den Figuren 2a, 2b, 3 angedeutet ist. Der Übersichtlichkeit halber sind die Komponenten der Steueranordnung 1 lediglich für das zweite Fahrzeug F2 dargestellt.
Ein aktueller Versatz der beiden Fahrzeuge Fi zueinander in einer y-Richtung wird durch einen Ist-Querversatz D_lst_y angegeben. Ein aktueller Versatz der Fahrzeuge Fi zueinander in einer x-Richtung wird durch einen Ist- Längsversatz D_lst_x angegeben, wobei gemäß dieser Ausführungsform der Ist-Querversatz D_lst_y und der Ist-Längsversatz D lst x in Bezug zum ersten Fahrzeug F1 in der ersten Position P1 angegeben werden. D. h. als Koordinatensystem wird ein fahrzeugfestes kartesisches Koordinatensystem verwendet, dessen Ursprung z.B. an einer Vorderseite des ersten Fahrzeuges F1 liegt und das wie in Fig. 1 ausgerichtet ist. Der Ursprung kann aber auch fahrzeugfest im zweiten Fahrzeug F2 liegen. Der Ist-Querversatz D_lst_y kann weiterhin auch ausgehend von den Mittelachsen der beiden Fahrzeuge Fi angegeben werden.
Als Teil der Steueranordnung 1 ist in jedem Fahrzeug Fi eine Platooning- Steuereinrichtung 20 vorgesehen, die ausgebildet ist, das jeweilige Fahrzeug Fi innerhalb des Platoons 100 zu koordinieren, indem ein Soll-Längsversatz D_Soll_x sowie ein Soll-Querversatz D_Soll_y zu dem oder den jeweils anderen Fahrzeugen Fi im Platoon 100 festgelegt wird. Die Platooning- Steuereinrichtung 20 kann dazu insbesondere auf Umgebungsdaten S4 zurückgreifen, die mittels eines Kommunikationssystems 30 im Fahrzeug Fi aus einer Fahrzeugumgebung U empfangen werden, aber auch auf Zustandsda- ten S5, die im jeweiligen Fahrzeug Fi selbst ermittelt werden.
Das Kommunikationssystem 30 dient hierbei der drahtlosen Übermittlung von Daten zwischen den Fahrzeugen Fi, die z. B. dem Platoon 100 angehören, und/oder zwischen Fahrzeugen Fi und Infrastruktureinrichtungen 70 (Straßenschilder, Verkehrsleitsystem, etc.), d.h. es wird eine drahtlose Kommunikation über eine V2V- (vehicle-to-vehicle) oder eine V2I- (vehicle-to- infrastructure) Verbindung gewährleistet, beispielsweise über WLAN, Bluetooth, DSRC, GSM, UMTS etc..
Dabei enthalten die Umgebungsdaten S4 beispielsweise aktuelle Informationen zu den anderen Fahrzeugen Fi im Platoon 100, insbesondere aktuelle Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, bevorstehende Bremsmanöver, etc. aber auch Fahrzeugcharakteristiken der einzelnen Fahrzeuge Fi im Platoon 100, z.B. maximale Geschwindigkeiten oder maximale Beschleunigungen bzw. Verzögerungen, und bevorstehende Verkehrsbedingungen, z.B. Geschwindigkeitsbegrenzungen, Baustellen, Unfälle, etc. Ergänzend können auch aerodynamische Eigenschaften AE der anderen Fahrzeuge Fi mit einbezogen werden. Als aerodynamische Eigenschaften AE können hierbei beispielsweise eine Fahrzeughöhe HFi, eine Fahrzeuglänge LFi und eine Fahrzeugbreite BFi, das Vorhandensein sowie die Einstellung von Luftleitsystemen LLS, insbesondere Spoilern, und einer Charakteristik eines Fahrzeugaufbaus des Fahrzeuges, beispielsweise einer Geometrie des Fahrzeugaufbaus oder auch die Art des Fahrzeugaufbaus, berücksichtigt werden.
Aufgrund des Datenaustauschs zwischen den Fahrzeugen Fi eines Piatoons 100 und/oder den Infrastruktureinrichtungen 70 kann von der Platooning- Steuereinrichtung 20 ein geringerer Soll-Längsversatz D_Soll_x zwischen den Fahrzeugen Fi, auf den der Ist-Längsversatz D_lst_x einzuregeln ist, festgelegt werden, als üblich, da Mindestabstände durch die Abstimmung zwischen den Fahrzeugen Fi und/oder den Infrastruktureinrichtungen 70 geringer gewählt werden können. Somit kann auch der Luftwiderstand LUi auf einzelne Fahrzeuge Fi im Platoon 100 stärker reduziert werden als bei un koordiniert hintereinanderfahrenden Fahrzeugen.
Die Zustandsdaten S5, auf die die Platooning-Steuereinrichtung 20 zurückgreift, können insbesondere mittels einer Sensorik bzw. Sensoren gewonnen werden. Dazu können beispielsweise Sensoren zum Ermitteln einer Ist- Gierrate Glst, z. B. Gierratensensoren 1 1 a, vorgesehen sein. Des Weiteren kann die Sensorik Abstandssensoren 1 1 b, wie z.B. Radarsensoren oder Ultraschallsensoren, aufweisen, um eine Ermittlung des aktuell vorliegenden Ist- Längsversatzes D_lst_x sowie des Ist-Querversatzes D_lst_y zu ermöglichen. Weiterhin können beispielsweise Kameras 1 1 c zum Erkennen von Fahrspuren 200 bzw. zum Herleiten der nutzbaren Spurbreite SB vorgesehen sein. Weiterhin können Luftströmungssensoren 1 1 d zum Erfassen einer Wind- Wirkgröße vorgesehen sein, wobei die Wind-Wirkgröße Windbedingungen eines auf das jeweilige Fahrzeug Fi wirkenden Windes, d.h. sich in der Fahrzeugumgebung U bewegende Luft, charakterisiert. Der auf das jeweilige Fahrzeug Fi wirkende Wind ist hierbei ein scheinbarer Wind W1 , der sich gemäß Fig. 2a und 2b aus einem Fahrtwind W2 und einem wahren Wind W3 durch Vektoraddition zusammensetzt. Dem Fahrtwind W2, der parallel zur x- Richtung bzw. zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges Fi verläuft und der abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg ist, wird demnach ein zweiter Vektor V2 und dem wahren Wind W3, der dem meteorologischen Wind entspricht, ein dritter Vektor V3 zugeordnet. Ein dem scheinbaren Wind W1 zugeordneter erster Vektor V1 folgt dann aus einer Vektoraddition des zweiten und des dritten Vektors V2, V3. Die Länge und die Richtung der Vektoren V1 , V2, V3 ist durch die Geschwindigkeit (Windstärke) bzw. die Richtung des jeweiligen Windes W1 , W2, W3 festgelegt.
Als Wind-Wirkgröße können somit beispielsweise eine Windrichtung WR und/oder eine Windgeschwindigkeit vW angegeben werden, die die Richtung bzw. die Geschwindigkeit des scheinbaren Windes W1 , der tatsächlich auf das jeweilige Fahrzeug Fi wirkt, festgelegen. Mit den Luftströmungssensoren 1 d können genau diese Wind-Wirkgrößen vW, WR des scheinbaren Windes W1 ermittelt werden. Der auf das jeweilige Fahrzeug Fi wirkende Luftwiderstand LUi ist hierbei insbesondere abhängig von diesen Wind-Wirkgrößen vW, WR.
Alternativ können die Wind-Wirkgrößen vW, WR auch aus der Ist-Gierrate Glst und einem aktuellen Ist-Lenkwinkel LWIst, der über einen Lenkwinkelsensor 8 gemessen wird, ermittelt werden, indem eine aufgrund des aktuellen Ist-Lenkwinkels LWIst zu erwartende Gierrate Gp mit der tatsächlich vorliegenden Ist-Gierrate Glst verglichen wird. Eine Gierratendifferenz dG, d.h. ein Unterschied zwischen beiden Gierraten GIst, Gp, wird durch die Windrichtung WR sowie die Windgeschwindigkeit vW des wahren Windes W1 beeinfiusst, so dass über eine Kalibrierung aus der Gierratendifferenz dG die Windrichtung WR sowie die Windgeschwindigkeit vW folgt. Bei Gegenwind oder Rückenwind (wahrer Wind W1 ), d. h. parallel zur x-Richtung, ist demnach eine Gierratendifferenz dG von Null und bei Seitenwind (wahrer Wind W1 ), d. h. parallel zur y-Richtung, eine Gierratendifferenz dG von größer als Null zu erwarten, da der Fahrer dem Seitenwind durch Gegenlenken entgegenwirkt. Bei Seitenwind wird sich die Ist-Gierrate GIst durch das reine Gegenlenken nicht verändern, die zu erwartende Gierrate Gp jedoch aufgrund des Gegenlenkens je nach Windrichtung WR größer oder kleiner werden. Es können auch weitere Effekte berücksichtigt werden, die eine Veränderung der Gierratendifferenz dG auslösen allerdings nicht auf die vorliegenden Windbedingungen zurückzuführen sind, beispielsweise eine geneigte Fahrbahn. Diese weiteren Effekte können beispielsweise über das Stabilitätssystem (ESC) erkannt und entsprechend herausgerechnet werden.
Die Ermittlung der Wind-Wirkgrößen vW, WR über die Gierratendifferenz dG und über die Luftströmungssensoren 1 d können weiterhin auch gegeneinander plausibilisiert werden.
In Abhängigkeit mindestens einer dieser Zustandsdaten S5, insbesondere in Abhängigkeit der Wind-Wirkgrößen vW, WR, kann die Platooning- Steuereinrichtung 20 einen Soll-Querversatz D_Soll_y für das jeweilige Fahrzeug Fi relativ zum vorausfahrenden Fahrzeug Fi festlegen, um den auf die Fahrzeuge Fi im Platoon 100 wirkenden Luftwiderstand LUi zu optimieren. Dabei können auch der vorgegebene Soll-Längsverssatz D_Soll_x oder der aktuelle Ist-Längsversatz D_lst_x berücksichtigt werden, d. h. wie stark sich zwei Fahrzeuge Fi einander annähern, da sich dadurch die Wirkfläche insbesondere des wahren Windes W2 auf das nachfolgende Fahrzeug Fi geringfügig ändern kann. Grundsätzlich können auch bereits ein Soll-Längsversatz D Soll x und/oder ein Soll-Querversatz D_Soll_y zwischen den Fahrzeugen Fi als Umgebungsdaten S4 über das Kommunikationssystem 30 übertragen werden, d. h. ein anderes Fahrzeug Fi im Platoon 100 legt fest, wie sich beispielsweise das vorausfahrende erste Fahrzeug F1 gegenüber dem nachfolgenden zweiten Fahrzeug F2 (oder umgedreht) auszurichten hat, insbesondere bezüglich des Soll-Querversatzes D_Soll_y. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn vom zweiten (bzw. vom jeweils anderen) Fahrzeug F2 geänderte oder andere Wind-Wirkgrößen vW, WR festgestellt werden, die eine Veränderung des Ist-Querversatzes D_lst_y durch Steuern des ersten Fahrzeuges F1 und unter Ausnutzung der vollen Spurbreite SB erforderlich machen, um weiterhin kraftstoffsparend zu fahren. Weiterhin kann bei defekter oder nicht vorhandener Sensorik, d.h. fehlenden Informationen über die Wind-Wirkgrößen vW, WR, die Vorgabe eines Soll-Querversatzes D_Soll_y von einem anderen Fahrzeug Fi aus erfolgen. Außerdem kann durch eine Abstimmung über mehre Fahrzeuge Fi hinweg auch eine optimale Ausnutzung der Spurbreite SB erreicht werden, insbesondere wenn sich mehr als zwei Fahrzeuge Fi in einem Platoon 100 befinden, d. h. bei A > 2.
Die Platooning-Steuereinrichtung 20 im entsprechenden Fahrzeug Fi leitet also in dem Fall lediglich den über das Kommunikationssystem 30 von einem anderen Fahrzeug Fi empfangenen Soll-Längsversatz D_Soll_x und/oder den empfangenen Soll-Querversatz D_Soll_y zur Umsetzung im eigenen Fahrzeug Fi weiter oder gibt einen aufgrund der Wind-Wirkgrößen vW, WR ermittelten Soll-Längsversatz D_Soll_x und/oder den Soll-Querversatz D_Soll_y an das Kommunikationssystem 30 aus, so dass dieses eine Anweisung zum Verändern der Ausrichtung an ein anderes Fahrzeug Fi im Platoon 100 weitergeben kann. Zur einfacheren Umsetzung eines Soll-Querversatzes D_Soll_y durch ein vorausfahrendes Fahrzeug Fi zu einem nachfolgenden Fahrzeug Fi kann beispielsweise auch ein Spur-Abstand SA in eine oder bei- de Richtungen angegeben werden, wobei der Spur-Abstand SA den Abstand des jeweiligen Fahrzeuges Fi zu dem seitlich maximal nutzbaren Bereich der Fahrspur 200, der über die Spurbreite SB festlegt ist, angibt und der automatisch zu dem vorgegebenen Soll-Querversatz D_Soll_y führt.
Die Steueranordnung 1 in dem jeweiligen Fahrzeug Fi weist gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 folgende Komponenten auf, die es ermöglichen, das jeweilige Fahrzeug Fi auf Grundlage der Umgebungsdaten S4 und der Zu- standsdaten S5 koordiniert von der Platooning-Steuereinrichtung 20 innerhalb des Platoons 100 zu steuern:
Eine Antriebseinheit 2, die eine Antriebssteuereinrichtung 3 zum Ansteuern eines Motors und/oder eines Getriebes des jeweiligen Fahrzeuges Fi aufweist, wobei der Motor und/oder das Getriebe in Abhängigkeit einer der Antriebssteuereinrichtung 3 vorgegebenen Soll-Beschleunigung aSoll für eine positive Beschleunigung des Fahrzeugs Fi oder für eine negative Beschleunigung (Motorbremsung) angesteuert werden können.
Eine Bremseinheit 4, die eine Bremssteuereinrichtung 5 zum Ansteuern von Bremsen des jeweiligen Fahrzeuges Fi, beispielsweise Betriebsbremsen, aufweist, um eine vorgegebene negative Soll-Beschleunigung aSoll umsetzen zu können.
Eine Lenkeinheit 6 weist einen Lenkwinkelsensor 8 zum Messen des aktuell eingestellten Ist-Lenkwinkels LWIst und einen Lenk-Aktuator 9 zum Einstellen eines automatisiert vorgegebenen Soll-Lenkwinkels LWSoll auf. Der Ist- Lenkwinkel LWIst, der von dem Lenkwinkelsensor 8 erfasst und ausgegeben wird, kann einer Lenk-Steuereinrichtung 7 übergeben werden und der Soll- Lenkwinkel LWSoll kann von der Lenk-Steuereinrichtung 7 an den Lenk- Aktuator 9 ausgegeben werden, um beispielsweise eine automatisiert vorgegebene Lenkung zu veranlassen. ln der dargestellten Ausführung ist jede der genannten Einheiten 2, 4, 6 sowie die Sensorik 1 1 a...1 1 d, die Platooning-Steuereinrichtung 20 und das Kommunikationssystem 30 mit einer zentralen Fahrzeugsteuerung 18 signalleitend verbunden, so dass die Fahrzeugsteuerung 18 die Umgebungsdaten S4 sowie die Zustandsdaten S5 als Ist-Größen verarbeiten und/oder weiterleiten kann. Die Platooning-Steuereinrichtung 20 und die Fahrzeugsteuerung 18 können auch zusammengefasst sein, beispielsweise im Rahmen einer Softwareerweiterung. Die Fahrzeugsteuerung 18 kann auch mit einem herkömmlichen Abstandsregelsystem kombiniert sein, erweitert um die Möglichkeit auch eine Lenkung zu bewirken, um auch den Soll-Querversatz D_Soll_y einzustellen.
In Abhängigkeit der Umgebungsdaten S4 sowie der Zustandsdaten S5 ermittelte bzw. festgelegte Steuerdaten S3, die als Soll-Größen zum koordinierten Steuern des jeweiligen Fahrzeuges Fi im Platoon 100 dienen, können anschließend von der Fahrzeugsteuerung 18 an die entsprechende Einheit 2, 4, 6 ausgeben werden, so dass diese ihre Regelungen anhand der Steuerdaten S3 entsprechend durchführen können, um die Soll-Größen umzusetzen. Die Fahrzeugsteuerung 18 dient somit als zentraler Knotenpunkt zum Empfangen und Verteilen der einzelnen erfassten Größen. Im Detail kann dies beispielsweise wie folgt geschehen:
Die Platooning-Steuereinrichtung 20 erhält von der Fahrzeugsteuerung 18 die Umgebungsdaten S4 sowie die Zustandsdaten S5 in oben beschriebener Weise. Die Platooning-Steuereinrichtung 20 ermittelt aus den Umgebungsdaten S4 sowie den Zustandsdaten S5 den Soll-Längsversatz D_Soll_x und den Soll-Querversatz D_Soll_y, mit dem das jeweilige Fahrzeug Fi seinen Luftwiderstand LUi und/oder auch den Luftwiderstand LUi eines anderen Fahrzeuges Fi und/oder einen Gesamtluftwiderstand GLU des Platoons 100 verringert. Der Gesamtluftwiderstand GLU ergibt sich hierbei aus der Summe der einzelnen Luftwiderstände LUi. Hierbei wird insbesondere berücksichtigt, wie sich mindestens zwei Fahrzeuge Fi im Platoon 100 zueinander optimal auszurichten haben, so dass das vorausfahrende Fahrzeug Fi wirkenden Wind mit einer Komponente in y-Richtung zumindest teilweise abschattet und dieser daher weniger stark auf das nachfolgende Fahrzeug Fi wirkt. Dabei kann weiterhin über die Spurbreite SB berücksichtigt werden, wie weit ein Fahrzeug Fi seitlich ausweichen kann, ohne dabei auf die benachbarte Fahrspur 200 zu gelangen bzw. den umliegenden Verkehr zu beeinträchtigen.
Der Soll-Querversatz D_Soll_y und/oder der Soll-Längsversatz D_Soll_x können dazu in Abhängigkeit der Wind-Wirkgröße vW, WR beispielsweise über eine Kalibrierung festgelegt werden. D.h. den entsprechenden ermittelten Wind-Wirkgrößen vW, WR, insbesondere der Windrichtung WR, wird über eine Kennlinie oder ein Kennlinienfeld ein Soll-Querversatz D_Soll_y und/oder der Soll-Längsversatz D_Soll_x zugeordnet. Die Kalibrierung kann hierbei weiterhin Größen berücksichtigen, die mit dem Wind W1 , W2, W3 zusammenhängen, beispielsweise den festgelegten Soll-Längsversatz D_Soll_x oder den Ist-Längs-Versatz D_lst_x sowie auch aerodynamische Eigenschaften AE des jeweiligen Fahrzeuges Fi. Als aerodynamische Eigenschaften AE können hierbei beispielsweise die Fahrzeughöhe HFi, die Fahrzeuglänge LFi und die Fahrzeugbreite BFi, das Vorhandensein und die Einstellung von Luftleitsystemen LLS, beispielsweise Spoilern, und einer Charakteristik eines Fahrzeugaufbaus des Fahrzeuges, beispielsweise einer Geometrie des Fahrzeugaufbaus oder auch die Art des Fahrzeugaufbaus, berücksichtigt werden. D.h. die Soll-Versätze D_Soll_y, D_Soll_x können auch dahingehend festgelegt werden, wie gut das jeweilige Fahrzeug Fi den Wind W1 , W2, W3 insbesondere für das nachfolgende Fahrzeug Fi abschatten kann.
In den Figuren 2a, 2b ist beispielhaft ein Platoon 100 aus zwei Fahrzeugen Fi sowie scheinbarer Wind W1 mit unterschiedlichen Wind-Wirkgrößen vW, WR dargestellt. Herrschen für beide Fahrzeuge Fi Windbedingungen vor, für die die Windrichtung WR des scheinbaren Windes W1 parallel zum Fahrtwind W2, d.h. parallel zur x-Richtung, ausgerichtet ist (s. Fig. 2a), oder liegt Windstille vor, wirkt der niedrigste Luftwiderstand LUi auf die Fahrzeuge Fi des Platoons 100, wenn sich die Fahrzeuge Fi mit einem Ist-Querversatz D_lst_y von Null zueinander bewegen. Dies kann von der Platooning- Steuereinrichtung 20 anhand der Zustandsdaten S5 erkannt werden, woraufhin ein Soll-Querversatz D_Soll_y von Null festgelegt wird.
Hat die Windrichtung WR des scheinbaren Windes W1 , wie in der Figur 2b dargestellt, jedoch aufgrund von Seitenwind (wahrer Wind W3) eine von dem Fahrtwind W2 abweichende Komponente in die y-Richtung, d.h. ist die Windrichtung WR des scheinbaren Windes W1 nicht mehr parallel zur x-Richtung ausgerichtet, ist das Fahren der Fahrzeuge Fi mit einem Ist-Querversatz D_lst_y von Null für den Luftwiderstand LUi nachteilig. Wie dargestellt, strömt die Luft nämlich verstärkt zwischen die Fahrzeuge Fi und erhöht somit den Luftwiderstand LU2 insbesondere auf das nachfolgende zweite Fahrzeug F2, wobei auch das erste Fahrzeug F1 unter Umständen einen geringfügig höheren Luftwiderstand LU1 aufgrund einer Art Sogwirkung erfährt. Dies ist bei herkömmlichen Verfahren nach dem Stand der Technik nachteilig, bei denen sich der Ist-Querversatz D_lst_y lediglich nach der manuellen Vorgabe des Fahrers richtet, was zu nicht optimalen Fahrsituationen gemäß Fig. 2b führen kann.
Ein leicht versetztes Fahren gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie in Figur 3 dargestellt, ist bei Seitenwindbedingungen für den Luftwiderstand LUi sowohl für das erste Fahrzeug F1 in der ersten Position P1 als auch für das nachfolgende zweite Fahrzeug F2 in der zweiten Position P2 vorteilhafter. Die Luft strömt wie dargestellt weniger zwischen die Fahrzeuge Fi als gegenüber der Fahrsituation in Fig. 2b, in der die Fahrzeuge Fi mit einem Ist- Querversatz D_lst_y von Null fahren, so dass ein zur Fig. 2b verringerter Luftwiderstand LUi vorliegt und sich somit auch der Gesamtluftwiderstand GLU = LU1 + LU2 verringert.
Für eine weitere Optimierung des Luftwiderstandes LUi, GLU kann über die Umgebungsdaten S4 auch eine Vorgabe der Positionen Pk der jeweiligen Fahrzeug Fi im Platoon 100 erfolgen, wobei die Position Pk eines jeden Fahrzeugs Fi im Platoon 100 beispielsweise anhand der aerodynamischen Eigenschaften AE des jeweiligen Fahrzeugs Fi festgelegt wird.
Der nach dieser Systematik in der Platooning-Steuereinrichtung 20 ermittelte Soll-Querversatz D_Soll_y und der Soll-Längsversatz D_Soll_x und ggf. auch der daraus folgende Spur-Abstand SA werden an die Fahrzeugsteuerung 18 übermittelt, die daraus eine Fahrzeug-Soll-Beschleunigung aSoll und einen Soll-Lenkwinkel LWSoll unter Berücksichtigung des aktuellen Ist- Längsversatzes D_lst_x bzw. Ist-Querversatzes D_lst_y, des Ist-Lenkwinkels LWIst sowie von Grenzwerten ermittelt. Diese werden als Steuerdaten S3 an die jeweilige Einheit 2, 4, 6 übermittelt, so dass diese für eine Umsetzung der Steuerdaten S3 bzw. ein Einregeln des Soll-Querversatzes D_Soll_y und des Soll-Längsversatzes D_Soll_x sorgen können. Kann aufgrund der Spurbreite SB ein Soll-Querversatz D_Soll_y nicht eingestellt werden, kann dem oder den jeweils vorausfahrenden Fahrzeugen Fi über das Kommunikationssystem 30 auch z.B. in Form des Spur-Abstandes SA mitgeteilt werden, dass diese(s) durch Eingriff in die Lenkung in die entsprechende Richtung innerhalb der Spurbreite SB ausweicht bzw. ausweichen.
Zur Optimierung des Luftwiderstandes LUi bzw. des Gesamtluftwiderstandes GLU eines Platoons 100 mit vorzugsweise mehr als drei Fahrzeugen Fi, d.h. A > 3 kann es notwendig sein, dass die Soll-Querversätze D_Soll_y zwischen den einzelnen Fahrzeugen Fi derartig gewählt werden, wie in der Figur 4 dargestellt. In der Figur 4 ist beispielhaft ein Platoon 100 mit fünf Fahrzeugen Fi dargestellt. Wie dargestellt, nutzen das erste Fahrzeug F1 mit der ersten Position P1 und das dritte Fahrzeug F3 mit der dritten Position P3 die maximal nutzbare Spurbreite SB aus, so dass ein weiterer Versatz in der y-Richtung für das vierte Fahrzeug F4 in der vierten Position P4 nicht möglich ist. Daher wird dem vierten Fahrzeug F4 in der vierten Position P4 von der Platooning- Steuereinrichtung 20 ein Soll-Querversatz D_Soll_y von Null zum ersten Fahrzeug F1 in der ersten Position P1 bzw. ein entsprechender großer Soll- Querversatz D_Soll_y zum dritten Fahrzeug F3 in der dritten Position P3 zugewiesen. Dadurch wird dem vierten Fahrzeug F4 durch Analyse der Spurbreite SB sowie den vorherrschenden Windbedingungen des scheinbaren Windes W1 vorgegeben, dass dieses die Fahrspur 200 zur rechten Seite voll ausnutzen soll, obwohl dadurch der Luftwiderstand LU4 des vierten Fahrzeugs F4 in der vierten Position P4 erhöht ist, im Vergleich zu einem Soll- Querversatz D_Soll_y von Null zum dritten Fahrzeug F3 in der dritten Position P3. Dies dient der Minimierung des Gesamtluftwiderstands GLU des gesamten Platoons 100, da hierdurch das fünfte Fahrzeug F5 in der fünften Position P5 wiederum ein Versatz in y-Richtung zu dem vierten Fahrzeug F4 in der vierten Position P4 aufweisen kann. Die Verringerung des Luftwiderstandes LU5 des fünften Fahrzeuges F5 fällt somit größer aus als die Verringerung der Luftwiderstände LU4, LU5 des vierten und fünften Fahrzeuges F4, F5, wenn sich diese jeweils mit einem Soll-Querversatz D_Soll_y von Null zum dritten Fahrzeug F3 bewegen würden. Der Gesamtluftwiderstand GLU des Platoons 00 ist somit minimiert, wobei er für das vierte Fahrzeug F4 in der vierten Position P4 nicht optimiert ist.
Die Vorgabe für eine derartige Anordnung der Fahrzeuge Fi kann hierbei zentral in Abhängigkeit der Windbedingungen des scheinbaren Windes W1 erfolgen, indem die Soll-Querversätze D_Soll_y beispielsweise in Abhängigkeit der Anzahl A an Fahrzeugen Fi im Platoon 100 sowie der Spurbreite SB zentral ermittelt und als Umgebungsdaten S4 über das Kommunikationssys- tem 30 in den einzelnen Fahrzeugen Fi empfangen und umgesetzt werden. Oder jedes Fahrzeug Fi ermittelt den Soll-Querversatz D_Soll_y selbst, wobei bei Erkennen, dass die Spurbreite SB überschritten wird, die jeweils andere Seite der Fahrspur 200 angesteuert wird oder aber eine entsprechende Vorgabe an das oder die vorausfahrenden Fahrzeuge Fi ausgegeben wird, den jeweiligen Ist-Querversatz D_lst_x anzupassen und/oder falls möglich die Fahrspur 200 vollständig auszunutzen.
In der Figur 5 sind beispielhaft Verfahrensschritte StO bis St5 zum erfindungsgemäßen Anordnen bzw. Koordinieren von Fahrzeugen Fi in einem Piatoon 100 dargestellt. In einem anfänglichen Verfahrensschritt StO wird das Verfahren beispielsweise dadurch gestartet, dass sich ein Fahrzeug Fi einem Piatoon 100 angeschlossen hat, d.h. ein Platooning-Modus aktiviert wurde.
Im ersten Verfahrensschritt Sil werden die Windbedingungen des scheinbaren Windes W1 charakterisierenden Wind-Wirkgrößen vW, WR über den Ist- Lenkwinkel LWIst und die Ist-Gierrate Glst beziehungsweise die Gierratendifferenz dG, die sich aus der Differenz zwischen der Ist-Gierrate Glst und zu erwartender Gierrate Gp ergibt, für mindestens eines der Fahrzeuge Fi des Platoons 100 und/oder durch die Luftströmungssensoren 1 1 d an einem der Fahrzeuge Fi des Platoons 100 ermittelt. Die im ersten Schritt St1 ermittelten Wind-Wirkgrößen vW, WR werden in einem zweiten Schritt St2 zum Ermitteln des Soll-Querversatzes D_Soll_y und/oder des Soll-Längsversatz D_Soll_x herangezogen, der zwischen zwei Fahrzeugen Fi des Platoons 100 einzustellen ist, um den Luftwiderstand LUi der einzelnen Fahrzeuge Fi im Piatoon 100 und/oder den Gesamtluftwiderstand GLU aller Fahrzeuge Fi im Hinblick auf die vorliegenden Windbedingungen des scheinbaren Windes W1 zu optimieren.
Hierbei kann wie bereits beschrieben in einem dritten Schritt St3 auch der Soll-Längsversatz D_Soll_x, der sich aufgrund von Umgebungsdaten S4 ergibt, und/oder der aktuell vorliegende Ist-Längsversatz D lst x und/oder die Spurbreite SB und/oder die aerodynamischen Eigenschaften AE und/oder die Anzahl A der Fahrzeuge Fi im Platoon 100 herangezogen werden, um den Soll-Querversatz D_Soll_y zu ermitteln. Die Ermittlung des Soll- Querversatzes D_Soll_y kann im jeweiligen Fahrzeug Fi selbst stattfinden oder aber zentral erfolgen und anschließend zur Umsetzung an das jeweilige Fahrzeug Fi übermittelt werden.
In einem vierten Schritt St4 erfolgt die Ansteuerung der Antriebseinheit 2 beziehungsweise der Bremseinheit 4 des betreffenden Fahrzeuges Fi im Platoon 100 mit einer Soll-Beschleunigung aSoll, um den Ist-Längsversatz D_lst_x an den Soll-Längsversatz D_Soll_x anzupassen.
In einem fünften Schritt St5 erfolgt die Ansteuerung der Lenkeinheit 6 des betreffenden Fahrzeuges Fi im Platoon 100 mit dem Soll-Lenkwinkel LWSoll zum Anpassen des Ist-Querversatzes D_lst_y an den Soll-Querversatz D_Soll_y.
Das Verfahren springt zurück auf den ersten Schritt St1 , solange sich das Fahrzeug Fi im Platooning-Modus befindet.
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
1 Steueranordnung
2 Antriebseinheit
3 Antriebssteuereinrichtung
4 Bremseinheit
5 Bremssteuereinrichtung
6 Lenkeinheit
7 Lenk-Steuereinrichtung
8 Lenkwinkelsensor
9 Lenk-Aktuator
1 1 a Gierratensensor
1 1 b Abstandssensoren
1 1 c Kameras
1 1 d Luftströmungssensoren
18 Fahrzeugsteuerung
20 Platooning-Steuereinrichtung
30 Kommunikationssystem
70 Infrastruktureinrichtungen 00 Platoon/Convoy
200 Fahrspur
A Anzahl
aSoll Soll-Beschleunigung
AE aerodynamische Eigenschaften
BFi Fahrzeugbreite
dG Gierratendifferenz
D_lst_x Ist-Längsversatz
D_lst_y Ist-Querversatz
D_Soll_x Soll-Längsversatz
D_Soll_y Soll-Querversatz
Fi Fahrzeug, i = 1 , 2, 3,... Glst Ist-Gierrate
Gp zu erwartende Gierrate
GLU Gesamtluftwiderstand
HFi Fahrzeughöhe
LFi Fahrzeuglänge
LLS Luftleitsystem
LUi Luftwiderstand, i= 1 , 2, 3,...
LWIst Ist-Lenkwinkel
LWSoll Soll-Lenkwinkel
Pk Position k, k= 1 , 2, 3,...
S3 Steuerdaten
S4 Umgebungsdaten
S5 Zustandsdaten
SA Spur-Abstand
SB Spurbreite
U Fahrzeugumgebung
V1 erster Vektor, Wind W1 zugeordnet
V2 zweiter Vektor, Wind W2 zugeordnet
V3 dritter Vektor, Wind W3 zugeordnet vFzg Fahrzeuggeschwindigkeit
W1 scheinbarer Wind
W2 Fahrtwind
W3 wahrer Wind
W Wind-Wirkgröße
WR Windrichtung
vW Windgeschwindigkeit
St1 , St2, St3, St4, St5 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Anordnen von Fahrzeugen (Fi), insbesondere Nutzfahrzeugen (Fi) in einem Platoon (100) durch Ermitteln von Soll- Längsversätzen (D_Soll_x) und/oder Soll-Querversätzen (D_Soll_y) zwischen den einzelnen Fahrzeugen (Fi), wobei dazu
- mindestens eine Wind-Wirkgröße (WR, vW) ermittelt wird, wobei die Wind-Wirkgröße (WR, vW) charakterisiert, wie in einer Fahrzeugumgebung (U) vorherrschender Wind (W1 , W2, W3) auf mindestens eines der Fahrzeuge (Fi) des Platoons ( 00) einwirkt, und
- der Soll-Querversatz (D_Soll_y) und/oder der Soll-Längsversatz (D_Soll_x) für das jeweilige Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) in Abhängigkeit der Wind-Wirkgröße (WR, vW) derartig festgelegt werden, dass sich der zumindest auf eines der Fahrzeuge (Fi) des Platoons (100) wirkende Luftwiderstand (LUi) unter dem vorherrschenden Wind (W1 , W2, W3) verringert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wind- Wirkgröße (vW, WR) einen scheinbaren Wind (W1 ) charakterisiert, der sich aus einem vorherrschenden fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen (vFzg) Fahrtwind (W2) für mindestens eines der Fahrzeuge (Fi) und einem in der Fahrzeugumgebung (U) vorherrschenden wahren Wind (W3) zusammensetzt, oder die Wind-Wirkgröße (vW, WR) lediglich den in der Fahrzeugumgebung (U) vorherrschenden wahren Wind (W3) charakterisiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Wind-Wirkgrößen eine den jeweiligen Wind (W1 , W2, W3) charakterisierende Windgeschwindigkeit (vW) und/oder eine Windrichtung (WR) ermittelt werden, mit denen der jeweilige Wind (W1 , W2, W3) auf das je- weilige Fahrzeug (Fi) einwirkt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Windgeschwindigkeit (vW) und/oder die Windrichtung (WR) anhand eines Ist- Lenkwinkels (List) und einer Ist-Gierrate (Glst) in mindestens einem der Fahrzeuge (Fi) des Platoons ( 00) ermittelt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ist- Lenkwinkel (List) eine zu erwartende Gierrate (Gp) ermittelt wird und aus einer Gierratendifferenz (dG) zwischen der zu erwarteten Gierrate (Gp) und der Ist-Gierrate (Glst) auf die Windgeschwindigkeit (vW) und/oder die Windrichtung (WR) zurückgeschlossen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Windgeschwindigkeit (vW) und/oder die Windrichtung (WR) über Luftströmungssensoren ( d) an einem der Fahrzeuge (Fi) des Platoons (100) ermittelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Luftströmungssensoren (1 1 d) ermittelte Windgeschwindigkeit (vW) und/oder die Windrichtung (WR) mit der aus dem Ist- Lenkwinkel (List) und der Ist-Gierrate (Glst) ermittelten Windgeschwindigkeit (vW) und/oder Windrichtung (WR) plausibilisiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wind-Wirkgrößen (WR, vW) für jedes Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) individuell ermittelt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll_y) zwischen den jeweiligen Fahrzeugen (Fi) zusätzlich in Abhängigkeit einer Spurbreite (SB) ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll_y) zwischen den jeweiligen Fahrzeugen (Fi) zusätzlich in Abhängigkeit eines aktuell vorliegenden Ist- Längsversatzes (D_lst_x) und/oder in Abhängigkeit des Soll- Längsversatzes (D_Soll_x) zwischen den jeweiligen Fahrzeugen (Fi) ermittelt wird und/oder der Soll-Längsversatz (D_Soll_x) zwischen den jeweiligen Fahrzeugen (Fi) zusätzlich in Abhängigkeit des Soll- Querversatzes (D_Soll_y) ermittelt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll_y) und/oder der Sol- Längsversatz (D_Soll_x) zwischen den Fahrzeugen (Fi) in Abhängigkeit der Windbedingungen (W) derartig ermittelt wird, dass ein Gesamt- Luftwiderstand (GLU) für den gesamten Platoon (100) minimiert wird, wobei sich der Gesamt-Luftwiderstand (GLU) aus einer Summe der auf die einzelnen Fahrzeuge (Fi) wirkenden Luftwiderstände (LUi) ergibt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll_y) zwischen den Fahrzeugen (Fi) in Abhängigkeit einer Anzahl (A) an Fahrzeugen (Fi) im Platoon (100) ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll_y) und/oder der Längs- Querversatz (D_Soll_x) und/oder eine Position (Pk) der Fahrzeuge (100) im Platoon (100) in Abhängigkeit von aerodynamischen Eigenschaften (AE) des jeweiligen Fahrzeuges (Fi) ermittelt werden, wobei die aerodynamischen Eigenschaften (AE) mindestens eine Eigenschaft umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Fahrzeughöhe (HFi), einer Fahrzeuglänge (LFi), einer Fahrzeugbreite (BFi), das Vorhandensein von Luftleitsystemen (LLS), beispielsweise Spoilern, und eine Charakteristik eines Fahrzeugaufbaus des jeweiligen Fahrzeuges (Fi).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Soll-Querversatz (D_Soll_y) über eine Lenkeinheit (6) und/oder eine Bremseinheit (4) im jeweiligen Fahrzeug (Fi) automatisiert eingestellt wird und/oder der festgelegte Soll- Längsversatz (D_Soll_x) über eine Antriebseinheit (2) und/oder die Bremseinheit (4) im jeweiligen Fahrzeug (Fi) automatisiert eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll__y) und/oder der Soll- Längsversatz (D_Soll_x) zwischen zwei Fahrzeugen (Fi) in dem jeweils nachfolgenden der beiden Fahrzeuge (Fi) ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Querversatz (D_Soll_y) und/oder der Soll-Längsversatz (D_Soll_x) zwischen zwei Fahrzeugen (Fi) in einem beliebigen Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) zentral ermittelt wird und ermittelte Soll- Querversätze (D_Soll_y) und/oder Soll-Längsversätze (D_Soll_x) über ein Kommunikationssystem (30) zwischen den Fahrzeugen (Fi) übertragen werden.
17. Steueranordnung (1 ) für ein Fahrzeug (100), insbesondere Nutzfahrzeug (100), zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mindestens aufweisend:
- eine Sensorik (8, 1 1 a, 1 1 d) zum Erfassen mindestens einer Wind- Wirkgröße (WR, vW), wobei die Wind-Wirkgröße (WR, vW) charakterisiert, wie in einer Fahrzeugumgebung (U) vorherrschender Wind (W1 , W2, W3) auf mindestens eines der Fahrzeuge (Fi) eines Platoons (100) einwirkt, und
- eine Platooning-Steuereinrichtung (20) zum Ermitteln des Soll- Längsversatzes (D_Soll_x) und/oder des Soll-Querversatzes (D_Soll_y) in Abhängigkeit der erfassten Wind -Wirkgröße (WR, vW).
18. Steueranordnung (1 ) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (1 ) weiterhin aufweist:
- eine Antriebseinheit (2) und/oder eine Bremseinheit (4) zum Einstellen einer Soll-Beschleunigung (aSoll) in Abhängigkeit des ermittelten Soll- Längsversatzes (D_Soll_x) und/oder des Soll-Querversatzes (D_Soll_y), und
- eine Lenkeinheit (6) zum automatisierten Einstellen eines Soll- Lenkwinkels (LWSoll) in Abhängigkeit des ermittelten Soll-Querversatzes (D_Soll_y).
19. Steueranordnung (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Beschleunigung (aSoll) und der Soll-Lenkwinkel (LWSoll) in einer Fahrzeugsteuerung (18) in Abhängigkeit des ermittelten Soll- Längsversatzes (D_Soll_x) bzw. des Soll-Querversatzes (D_Soll_y) ermittelbar sind.
20. Fahrzeug (Fi), insbesondere Nutzfahrzeug (Fi), mit einer Steueranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
EP18772740.9A 2017-10-07 2018-08-30 Verfahren zum anordnen von fahrzeugen in einem platoon sowie steueranordnung zur durchführung des verfahrens Withdrawn EP3692429A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017009306.7A DE102017009306A1 (de) 2017-10-07 2017-10-07 Verfahren zum Anordnen von Fahrzeugen in einem Platoon sowie Steueranordnung zur Durchführung des Verfahrens
PCT/EP2018/073387 WO2019068397A1 (de) 2017-10-07 2018-08-30 Verfahren zum anordnen von fahrzeugen in einem platoon sowie steueranordnung zur durchführung des verfahrens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3692429A1 true EP3692429A1 (de) 2020-08-12

Family

ID=63637854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP18772740.9A Withdrawn EP3692429A1 (de) 2017-10-07 2018-08-30 Verfahren zum anordnen von fahrzeugen in einem platoon sowie steueranordnung zur durchführung des verfahrens

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200250991A1 (de)
EP (1) EP3692429A1 (de)
CN (1) CN111164532A (de)
DE (1) DE102017009306A1 (de)
WO (1) WO2019068397A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018130968B4 (de) * 2018-12-05 2022-10-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum einstellen einer aerodynamik an einem fahrenden fahrzeug
IT201900011883A1 (it) * 2019-07-16 2021-01-16 Iveco Spa Sistema di guida migliorato per un convoglio di veicoli configurati per guida in modalita' platooning
DE102019212189A1 (de) * 2019-08-14 2021-02-18 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zum Vermeiden eines Kaskadeneffekts bei aufeinanderfolgenden autonomen Fahrzeugen
US11676492B2 (en) * 2019-08-30 2023-06-13 Kabushiki Kaisha Toshiba System and method for cooperative robotics
DE102019219280A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zur Ausrichtung von Fahrzeugen in einer Fahrzeugkolonne
DE102020213261A1 (de) 2020-10-20 2022-04-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und System zur Optimierung von Kolonnenfahrten durch Strömungssensoren
DE102020129291A1 (de) 2020-11-06 2022-05-12 Man Truck & Bus Se Steuervorrichtung zur Längs- und/oder Querführung in einem Fahrzeugverband
EP4002048A1 (de) * 2020-11-12 2022-05-25 Volvo Truck Corporation Verfahren zur verminderung des luftwiderstandes für ein fahrzeug
CN114495478A (zh) * 2021-12-20 2022-05-13 岚图汽车科技有限公司 车队控制方法、装置、介质、电子设备
CN114973767B (zh) * 2022-05-13 2023-07-11 岚图汽车科技有限公司 一种针对智能车群的编队行驶控制方法及系统
CN115273448B (zh) * 2022-07-20 2023-11-10 岚图汽车科技有限公司 一种降低前后车气动阻力的方法和前后车系统
JP2024030599A (ja) * 2022-08-24 2024-03-07 株式会社デンソー ナビゲートシステム、ナビゲート方法、ナビゲートプログラム
JP2024030601A (ja) * 2022-08-24 2024-03-07 株式会社デンソー ナビゲートシステム、ナビゲート方法、ナビゲートプログラム
CN118358573B (zh) * 2024-06-18 2024-08-27 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 基于车队的智能驾驶方法、装置、电子设备和存储介质

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004017638B4 (de) * 2004-04-10 2016-02-25 Daimler Ag Vorrichtung und ein Verfahren für ein Fahrzeug zur Ermittlung mindestens eines Seitenwind-Wertes
US8676466B2 (en) 2009-04-06 2014-03-18 GM Global Technology Operations LLC Fail-safe speed profiles for cooperative autonomous vehicles
WO2011125193A1 (ja) * 2010-04-07 2011-10-13 トヨタ自動車株式会社 車両走行支援装置
EP2390744B1 (de) * 2010-05-31 2012-11-14 Volvo Car Corporation Steuersystem zum Fahren in einem Zug
DE102011109632A1 (de) * 2011-08-05 2013-02-07 Daimler Ag Verfahren zum Betrieb eines Fahrerassistenzsystems
EP2637072B1 (de) * 2012-03-05 2017-10-11 Volvo Car Corporation Spurverfolgung eines Zielfahrzeugs
CA2907452A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Peloton Technology Inc. Vehicle platooning systems and methods
SE539861C2 (en) * 2014-09-17 2017-12-27 Scania Cv Ab A device and a method for organizing a vehicle train, and a vehicle comprising the device
SE538848C2 (en) * 2015-03-06 2017-01-03 Scania Cv Ab Motor Vehicle for Inclusion in a Vehicle Train in which the Relative Lateral Vehicle Positions are Adjustable and corresponding Method
DE102016008387A1 (de) * 2016-07-09 2017-02-16 Daimler Ag Verfahren und System für eine aerodynamisch optimale Kolonnenfahrt von Fahrzeugen, insbesondere von schweren Nutzfahrzeugen

Also Published As

Publication number Publication date
CN111164532A (zh) 2020-05-15
WO2019068397A1 (de) 2019-04-11
US20200250991A1 (en) 2020-08-06
DE102017009306A1 (de) 2019-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3692429A1 (de) Verfahren zum anordnen von fahrzeugen in einem platoon sowie steueranordnung zur durchführung des verfahrens
DE102016112859B4 (de) Navigationsvorrichtung für ein autonom fahrendes Fahrzeug
DE102012104766B4 (de) Spurermittlung mittels Spurmarkierungsidentifikation für Spurzentrierung/-haltung
DE102009008302B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur integrierten Quer- und Längsführung eines Kraftfahrzeugs
EP2240354B1 (de) Vorrichtung, verfahren und computerprogramm zur kollisionsvermeidung oder zur verminderung der kollisionsschwere infolge einer kollision für fahrzeuge, insbesondere nutzfahrzeuge
DE102014223000B4 (de) Einstellbare Trajektorienplanung und Kollisionsvermeidung
EP3512744A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum steuern einer bewegung eines fahrzeugs und fahrzeugbewegungssteuersystem
WO2019068398A1 (de) Verfahren zum verstellen eines luftleitsystems eines fahrzeuges in einem platoon sowie verstellanordnung zur durchführung des verfahrens
DE102016009763A1 (de) Steuerungssystem und Steuerungsverfahren zum Bestimmen einer Trajektorie und zum Erzeugen von zugehörigen Signalen oder Steuerbefehlen
EP2932492B1 (de) Verfahren zum ermitteln einer gemeinsamen fahrstrategie, recheneinheit und computerprogrammprodukt
DE102018212318B4 (de) Adaptive geschwindigkeitsregelung
DE102010006087A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Zielfahrzeug-Nachfolgesteuerung für adaptive Geschwindigkeitsregelung
DE102016009762A1 (de) Steuerungssystem und Steuerungsverfahren zum Ermitteln einer Wahrscheinlichkeit für einen Fahrspurwechsel eines vorausfahrenden Kraftfahrzeugs
WO2000033151A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines zukünftigen kursbereichs eines fahrzeugs
DE102014215244A1 (de) Kollisionsfreie Quer-/Längsführung eines Fahrzeugs
DE102011053855A1 (de) Fahrzeugfahrtregelungsvorrichtung
WO2013060507A1 (de) Verfahren zum führen eines fahrzeugs und fahrerassistenzsystem
WO1998054594A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung eines zukünftigen kursbereichs eines fahrzeugs
DE102015221626A1 (de) Verfahren zur Ermittlung einer Fahrzeug-Trajektorie entlang einer Referenzkurve
DE102019103106A1 (de) Steuerungssystem und Steuerungsverfahren zur interaktionsbasierten Langzeitbestimmung von Trajektorien für Kraftfahrzeuge
WO2019086518A1 (de) Fahrerassistenzsystem für ein zumindest teilweise automatisch fahrendes kraftfahrzeug, kraftfahrzeug und verfahren zum regeln einer fahrdynamik
DE102017207097A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs
DE102019208525A1 (de) Fahrzeugfahrsteuerverfahren, Fahrzeugfahrsteuervorrichtung und Computerprogrammprodukt
DE102015209974A1 (de) Quer-Längs-kombinierte Trajektorienplanung für ein Fahrzeug
WO2021233602A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum automatisierten fahrbetrieb eines fahrzeuges und fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20200507

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20210202

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ZF CV SYSTEMS HANNOVER GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20210601