WO2019068398A1 - Verfahren zum verstellen eines luftleitsystems eines fahrzeuges in einem platoon sowie verstellanordnung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum verstellen eines luftleitsystems eines fahrzeuges in einem platoon sowie verstellanordnung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2019068398A1
WO2019068398A1 PCT/EP2018/073390 EP2018073390W WO2019068398A1 WO 2019068398 A1 WO2019068398 A1 WO 2019068398A1 EP 2018073390 W EP2018073390 W EP 2018073390W WO 2019068398 A1 WO2019068398 A1 WO 2019068398A1
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WO
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vehicle
wind
vehicles
air
platoon
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PCT/EP2018/073390
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver WULF
Stephan KALLENBACH
Original Assignee
Wabco Gmbh
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    • 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
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D35/00—Vehicle bodies characterised by streamlining
    • B62D35/001—For commercial vehicles or tractor-trailer combinations, e.g. caravans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D37/00—Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements
    • B62D37/02—Stabilising vehicle bodies without controlling suspension arrangements by aerodynamic means

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting an air-handling system of a vehicle, in particular a commercial vehicle, in a platoon, as well as an adjustment 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 adequately controls to ensure safe and fuel-efficient operation of their own vehicle and possibly 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.
  • 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 a wireless data communication in the individual vehicles, which then coordinated by a Platooning controller correspondingly implement by engaging the brake unit and / or the drive unit.
  • a disadvantage of the described platooning systems is that in order to optimize the fuel consumption, only an adjustment of the nominal longitudinal offset, ie the distance of the vehicles from each other in driving direction carried out. This can lead to only a slight optimization of fuel consumption in the event of side wind or different dimensions of the individual vehicles.
  • DE 102 28 658 A1 describes an air guiding device or an air guidance system for trucks, which can assume a driving position and a parking position.
  • DE 10 2009 014 860 A1 describes a rear spoiler device as an air-guiding system for a truck. This has air baffles on the sides of the vehicle and on the vehicle. These air baffles are adjusted on the basis of the currently measured flow conditions on the baffles such that a tangential flow system is produced.
  • WO 2016/032421 A1 too, a self-regulating adaptation of the air-guiding system takes place, in that without an active control, a deflection occurs as a function of the cross-wind conditions.
  • the object of the invention to provide a method and an adjustment arrangement for adjusting an air handling system of a vehicle in a platoon, with which a safe and fuel-efficient operation of the vehicles can be ensured within the platoon.
  • an air-guiding system for example a rear spoiler and / or a side spoiler and / or a roof spoiler
  • an electrically controlled adjusting device in such a way that there is an air resistance acting on at least one vehicle of the platoon acts, diminished under the prevailing wind.
  • This also means the own vehicle, i.
  • the air resistance may decrease depending on the adjustment angle for the own vehicle, which is also part of the platoon, and / or for another vehicle in the platoon.
  • 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 tuning can be done 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 also be less than a normal safety distance under certain circumstances.
  • Adjusting an adjustment angle also means that an air guidance system is simply folded in or unfolded if, for example, only two discrete values (open, closed, closed) for the adjustment angle are possible.
  • the air guidance systems can also be used to optimize the wind acting on a vehicle.
  • the corresponding air handling system can be rotated by an active adjustment such in the wind or out of the wind that results in a more favorable air resistance, which leads to a reduced fuel consumption.
  • the adjustment angle of the respective air guidance system is set as a function of an actual lateral offset and / or an actual longitudinal offset (distance) between the vehicles of the platoon. Accordingly, it is advantageously achieved that the adjustment angle is set depending on how a subsequent vehicle moves relative to the vehicle having the air guidance system. If, for example, an actual transverse offset is present, it can be useful to unfold the air guidance systems at least one-sidedly less than without an actual transverse offset. The distance may also be decisive for the adjustment angle.
  • the adjustment angle of the air guidance system is set as a function of a wind action variable, wherein the wind action variable indicates, as in a vehicle surroundings. prevailing wind on at least one of the platoon s vehicles.
  • the wind effect variable may characterize an apparent wind, which is composed of a prevailing vehicle speed-dependent wind for at least one of the vehicles and a true wind prevailing in the vehicle environment, or the wind effect size only the true prevailing in the vehicle environment Wind characterizes.
  • a wind speed characterizing the respective wind and / or a wind direction with which the respective wind acts on the respective vehicle are determined as wind action quantities.
  • the wind speed and / or the wind direction can preferably be determined on the basis of an actual steering angle and an actual yaw rate in at least one of the vehicles of the platoon, an expected yaw rate being determined from the actual steering angle and a yaw rate difference between the expected Yaw rate and the actual yaw rate on the wind speed and / or the wind direction is closed.
  • a further possibility of the determination can be provided, wherein advantageously also a plausibility check of the wind speed and / or wind direction determined via the air flow sensors can take place with the wind speed and / or wind direction determined from the actual steering angle and the actual yaw rate.
  • the wind forces are determined individually for each vehicle of the piatoon, whereby it is advantageously achieved that changing wind conditions in the platoon can be taken into account.
  • a different wind can act on a rear vehicle in the platoon than on the front vehicle because, for example, shading of surrounding vehicles is present.
  • a desired transverse offset and / or a desired longitudinal offset between the vehicles of the Piatoons depending on the set adjustment angle of the air handling system can be set such that the acting on at least one of the vehicles of Piatoons air resistance under the prevailing wind reduced.
  • the relative position of the vehicles can be changed taking into account the adjustment angle.
  • a correlation between pitch and target offset may occur to obtain optimal alignment between the vehicles.
  • the specified desired transverse offset is set automatically in the respective vehicle via a steering unit and / or a brake unit and / or the set desired longitudinal offset is set automatically in the respective vehicle via a drive unit and / or the brake unit becomes.
  • an automatic adjustment can take place without the driver having to intervene.
  • an adjustment arrangement for example with a coordination device, can be provided in the respective vehicle of the platoon, which has at least one electrically controllable adjusting device which is designed, in particular controlled by the coordinating device, to adjust a displacement angle of an air guidance system in the vehicle in such a way. that air resistance acting on at least one other vehicle of the platoon is reduced under the prevailing wind.
  • the electrically controllable adjusting device may be connected to a sensor system for detecting at least one wind effective variable, so that the adjusting device can fall back on this wind effective variable.
  • a connection to a control arrangement can also be provided, via which the actual offsets can be determined and via which the adjustment angles or desired offsets to other vehicles in the platoon can also be specified.
  • Fig. 1 is a schematic view of a platoon
  • Fig. 2a, b is a first illustration of wind conditions during platooning; 3 shows a second illustration of wind conditions during platooning;
  • FIGS. 5a, 5b show exemplary arrangements of adjustable air handling systems in Platoon vehicles
  • 6a, b, c show exemplary settings of an air-handling system during platooning
  • FIG. 7 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 is here the resistance to which the air located in a vehicle environment U around the respective vehicle Fi opposes the respective vehicle Fi, the direction of the air flow causing the air resistance LUi being indicated in each case by an arrow in FIGS. 2a, 2b, 3, 6a, 6b, 6c 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, wherein according to this embodiment, the 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 whose origin is e.g. is located on a front side of the first vehicle F1 and that is aligned as in Fig. 1. 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 here serves the wireless transmission of data between the vehicles Fi, z.
  • V2V vehicle-to-vehicle
  • V2I vehicle-to-vehicle - infrastructure
  • the environment data S4 contains, for example, current information on 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, e.g. maximum speeds or maximum accelerations or delays, and upcoming traffic conditions, e.g. Speed limits, construction sites, accidents, etc.
  • aerodynamic properties AE of other vehicles Fi may 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 adjustment of air ducts LLS, for example, rear spoilers 70a, 70b and / or side spoilers 71 and / or roof spoiler 72, 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, are taken into account.
  • 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, can be set by the platooning control device 20 than usual. Since minimum distances can be chosen lower by the coordination between the vehicles Fi and / or the infrastructure facilities 69. Thus, the air resistance LUi on individual vehicles Fi are reduced more in the platoon 100 than in uncoordinated vehicles running 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 sensor system can use distance sensors 11 b, such as e.g. Radar sensors or ultrasonic sensors, have 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 d may be provided for detecting a wind action variable, wherein the wind action variable wind conditions of a wind acting on the respective vehicle Fi, ie, in the vehicle environment U moving air, characterized.
  • 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 Glst, Gp, is affected 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 W), 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 Glst will not change due to the pure counter steering, but the expected yaw rate Gp will increase or decrease depending on the wind direction WR due to the countersteering.
  • 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. It is also possible to take into account the predetermined nominal longitudinal offset D target x or the current actual longitudinal offset D_lst_x, ie. H. how strongly two vehicles Fi approximate 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 already 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 vehicle F1 relative to the subsequent second vehicle F2 (or turned over) has to align, in particular with respect to the desired transverse 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.
  • a vote on several vehicles Fi also optimal utilization of the track width SB are reached, in particular if 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 For easier implementation of a desired lateral offset D_Soll_y by a preceding vehicle Fi to a subsequent vehicle Fi, for example, a track distance SA are given in one or both directions, the track distance SA the distance of the respective vehicle Fi to the laterally maximum usable range of the lane 200, which is determined over the track width SB indicates, and automatically leads to the predetermined target lateral offset D_Soll_y.
  • aerodynamic properties AE relating to the air control systems LLS in FIGS. 5a and 5b of the front first vehicle F1 for example first adjustment angles al, a.2 of side rear spoilers 70a, can be a second adjustment angle ß an upper rear spoiler 70b, a third adjustment angle ⁇ of side spoilers 71 and / or a fourth adjustment angle ⁇ of a roof spoiler 72 are transmitted via the environmental data S4 to the rear second vehicle F2.
  • the rear second vehicle F2 can align relative to the front first vehicle F1.
  • the front first vehicle F1 already determines the desired transverse offset D_soll_y and / or the desired longitudinal offset D_soll_x on the basis of the adjustment angles ⁇ 1, ⁇ .2, ⁇ , ⁇ , ⁇ , and tere second vehicle F2 transmitted via the environmental data S4, which then sets the desired offsets D_Soll_x, D_Soll_y.
  • the setting of the desired longitudinal offset D_Soll_x and / or the desired transverse offset D_Soll_x described above can not necessarily take place only as a function of the wind effective quantities vW, WR, but additionally or alternatively also as a function of the aerodynamic properties AE.
  • the two vehicles F1, F2 can move in an optimized manner relative to one another at a specific adjustment of the air guidance systems LLS of the front first vehicle F1.
  • the air control systems LLS can ensure, with the appropriate setting, that an airflow deflected from the front vehicle F1 or wind is transferred to the rear second vehicle F2 in an optimized manner, so that it experiences a lower air resistance LUi and fuel is thereby saved in the platoon 100 can.
  • the air guidance systems LLS thus not only have a positive effect on the own, front first vehicle F1, but additionally also on other vehicles Fi, in particular the following second vehicle F2, in the platoon 100.
  • the front first vehicle F1 which likewise has a control device 1, such as the rear second vehicle F2, the actual longitudinal offset D_lst_x and / or the actual longitudinal offset D_lst_x and / or the actual longitudinal data S4 and / or the state data S5.
  • Querversatz D_lst_y determined to the rear second vehicle F2 and depending on the adjustment angle al, a.2, ß, ⁇ , ⁇ of the respective air control system LLS selectively set to at the currently present actual offset D_lst_x, D_lst_y an optimized air movement, especially for the rear second vehicle F2 without the rear second vehicle F2 must change its relative position. This can be done, for example, in a control loop in corresponding time intervals.
  • the determination of the adjustment angle ⁇ .1, a.2, ß. ⁇ , ⁇ can additionally or alternatively also be carried out as a function of the determined wind effective variable vW, WR, so that an adjustment of the adjustment angles a.l, a.2, ß, ⁇ , ⁇ can also respond to different wind conditions in the vehicle environment U.
  • the lateral and upper rear spoilers 70a, 70b of the first vehicle F1 can be further unfolded or "turned” to attenuate the true wind W3 acting on the second vehicle F2 from the front in the simplest variant, even without the knowledge of the position, ie the actual offsets D_lst_x, D_lst_y, to the subsequent second vehicle F2.
  • the adjustment angles ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ , ⁇ , ⁇ for the respective air guidance systems LLS are shown by way of example in FIGS. 5a, 5b.
  • the laterally arranged rear spoiler 70a or the at least one upper rear spoiler 70b can each independently of each other by the first adjustment angle a. l, a.2 or the second adjustment angle ß are adjusted to redirect air in the rear space of the first vehicle F1 accordingly.
  • a suction effect can be avoided for the own first vehicle F1 and the air can also be transferred in an optimized manner to the following vehicle F2 as described.
  • the side spoiler 71 can be adjusted by the third displacement angle ⁇ in order to derive lateral winds accordingly, which can also affect the subsequent vehicle F2 under appropriate wind conditions.
  • the roof spoiler 72 can be adjusted over the fourth angle ⁇ such that the air can be passed optimized above the vehicle F1, which can also have some effect on the subsequent second vehicle F2.
  • the setting of the respective adjustment angles ⁇ .1, ⁇ .2, ⁇ , ⁇ , ⁇ takes place in an adjustment arrangement 10 (see Fig. 1) via an actively operated adjusting device 80a, 80b assigned to the respective spoiler 70a, 70b, 71, 72. 81, 82 (see Fig. 1) with, for example, a drive device, for example an adjusting motor, which can be controlled individually by a coordination device 75.
  • the coordination device 75 may be part of the control arrangement 1 of the respective vehicle Fi as well as the entire adjusting arrangement 10 or be connected thereto and the corresponding adjustment angle a.
  • the coordination device 75 can also be connected, for example, directly or indirectly to the platooning control device 20 and / or the communication system 30 and / or the vehicle control 18 of the control arrangement 1.
  • the determination of the adjustment angle a. l, a.2, ß, ⁇ , ⁇ can take place via characteristic curves or characteristic fields which describe the dependence on the above-mentioned parameters and are produced, for example, on the basis of empirical values or in experiments.
  • the adjusting arrangement 10 with the air guidance systems LLS and the correspondingly associated devices 80a, 80b, 81, 82, 75 are shown schematically only for the front first vehicle F1. However, these can also be arranged in a comparable manner in the rear second vehicle F2 and in other vehicles Fi of the cartoon 100.
  • 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, if needed:
  • 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 input from the steering controller 7 to the steering controller 7.
  • Actuator 9 are issued to cause, for example, an automatically predetermined 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 environment data S4 and the state data S5 the desired longitudinal offset D_Soll_x and the target 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 Total Airborne GLO 100 platoon reduced.
  • the total air resistance GLU results here from the sum of the individual air resistances 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.
  • the corresponding determined wind effective variables vW, WR, in particular the wind direction WR are 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.
  • 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.
  • aerodynamic properties AE for example, the vehicle height HFi, the vehicle length LFi and the vehicle width BFi, the presence and setting of air duct systems LLS, for example rear spoilers 70a, 70b and / or side spoilers 71 and / or roof spoilers 72 and their adjustment angle ⁇ .1, a.2, ß, ⁇ , ⁇ , 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, are taken into account. That is, 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.
  • FIG. 2a, 2b show, by way of example, a platoon 100 comprising two vehicles Fi and apparent wind W1 with different wind forces vW, WR.
  • 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 advantageous for side wind conditions for the air resistance LUi both for the first vehicle F1 in the first position P1 and for the subsequent second vehicle F2 in the second position P2. ter.
  • D_lst_x, D_lst_y, the corresponding data can be processed by the coordination device 75 and an adjustment of the corresponding variables can take place via the corresponding devices.
  • FIGS. 6a, 6b, 6c show exemplary driving situations with different adjustment angles ⁇ 1, ⁇ .2 of the side rear spoilers 70a as air guidance systems LLS, which show that, depending on or independent from actual offsets D_lst_x, D_lst_y of the vehicles Fi, an adjustment of the air guidance systems LLS can be done:
  • FIG. 6a a conventional driving situation is initially shown, in which the first adjustment angles ⁇ 1, ⁇ .2 of the two lateral rear spoilers 70a of the first vehicle F1 are set in such a manner that only the first vehicle F1 profits from it.
  • the true wind W3 impinging on the first vehicle F1 from the front is thereby guided in the rear space of the first vehicle F1, for example while minimizing a suction effect towards the center axis of the first vehicle F1.
  • the subsequent second vehicle F2 thereby experiences a true wind W3, which hits the second vehicle F2 head-on, which results in a very high air resistance LU2.
  • the first adjustment angles al, a.2 of the two lateral rear spoilers 70a of the first vehicle F1 are set in FIG. 6b in such a way that they are turned into the wind to the outside as it were.
  • another true wind W3 acts on the second vehicle F2 than in FIG. 6a, since the flowing air is conducted largely past the second vehicle F2 through the side rear spoilers 70a; the air resistance LU2 to the second vehicle F2 is lower.
  • a.2 of the two side spoiler 70a of the first vehicle F1 are independently adjusted depending on the crosswinds such that an optimized air resistance LU2 on the second Vehicle F2 is created. Due to the crosswinds, both side rear spoilers 70a are set differently, so that favorable air resistance LU1, LU2 can be achieved both for the first vehicle F1 and for the second vehicle F2.
  • a staggered driving by specifying a corresponding desired transverse offset D_Soll_y done to further optimize the effect (not shown).
  • FIGS. 6a, 6b, 6c The driving situations are shown in FIGS. 6a, 6b, 6c by way of example only with reference to the side rear spoiler 70a.
  • the other air guidance systems LLS on the vehicle F1 can be adjusted to optimize the air resistance LU2 on the second vehicle F2.
  • 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.
  • a desired lateral offset D_Soll_y can not be set due to the track width SB, the vehicle or vehicles ahead can also be informed via the communication system 30, for example in the form of the track distance SA, that they are engaged in the steering corresponding direction within the track width SB evades or evade.
  • 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. Therefore, 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 P3 rejected. As a result, the fourth vehicle F4 is analyzed by analyzing the track width SB and possibly the prevailing wind conditions and / or the adjustment angles ⁇ .1, ⁇ .2, ⁇ .
  • the reduction of the air resistance LU5 of the fifth vehicle F5 thus exceeds greater than the reduction of the air resistance LU4, LU5 of the fourth and fifth vehicle F4, F5, if they would each move with a desired lateral offset D_Soll_y from zero to the third vehicle F3.
  • the total air resistance GLU of the platoon 100 is thus minimized, while it is not optimized for the fourth vehicle F4 in the fourth position P4.
  • 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 and / or the adjustment angles ⁇ 1, ⁇ .2, ⁇ , ⁇ , ⁇ of the air-guidance systems LLS, for example by the desired transverse offsets D_Soll_y as a function of the number A of vehicles Fi in the platoon 100 and the track width SB centrally determined and received as environment data S4 via the communication system 30 in the individual vehicles Fi and implemented.
  • FIG. 7 shows, by way of example, method steps StO to St5 for the inventive adjustment of an air-handling system LLS of a vehicle Fi in a platoon 100.
  • the method is started, for example, by a vehicle Fi having connected to a platoon 100, ie, a platooning mode has been activated.
  • an adjustment angle ⁇ .1, a.2, ⁇ for example based on previously determined actual offsets D_lst_x, D_lst_y and / or on the basis of the previously determined wind effective variables vW, WR as described above, is determined by the coordination device 75.
  • the wind effective quantities vW, WR can in this case be determined via the actual steering angle LWIst and the actual yaw rate GIst or the yaw rate difference dG, which results from the difference between the actual yaw rate GIst and the expected yaw rate Gp, for at least one of the vehicles Fi of the platoon 100 and / or by the air flow sensors 11 d on one of the vehicles Fi of the platoon 100.
  • a second step St2 the corresponding previously determined adjustment angle ⁇ 1, ⁇ .2, ⁇ , ⁇ , ⁇ of the relevant air-handling system LLS is set via the corresponding electrically controllable adjusting devices 80a, 80b, 81, 82, wherein the coordination device 75 activates signals corresponding thereto the respective adjusting devices 80a, 80b, 81, 82 transmitted.
  • the air resistance LUi acting on at least one other vehicle Fi of the platoon 100 can be reduced under the prevailing wind W1, W2, W3.
  • an optional third step St3 based on the determined and / or set adjustment angle ⁇ .1, a.2, ⁇ .
  • ⁇ , ⁇ one of the following vehicles Fi a target offset D_Soll_x, D_Soll_y be specified so that this can be aligned after the setting of the air control system LLS and possibly also as a function of the Wind -Wirkdonating vW, WR, to further optimize the air resistance LUi or fuel consumption.
  • other variables can be included, such as further aerodynamic properties AE and / or the number A of vehicles Fi in the platoon 100. This allows an optimization of the total air resistance GLU in the entire platoon 00 done.
  • the method returns to the first step St1 as long as the vehicle Fi is in the platooning mode.
  • Glst is yaw rate

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71, 72) eines Fahrzeuges (Fi), insbesondere Nutzfahrzeuges (Fi), in einem Platoon (100), wobei ein Verstellwinkel des Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71, 72) über eine elektrisch gesteuerte Verstelleinrichtung (80a, 80b, 81, 82) derartig eingestellt wird, dass sich ein Luftwiderstand, der auf zumindest ein Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) wirkt, unter dem vorherrschenden Wind verringert.

Description

Verfahren zum Verstellen eines Luftleitsystems eines Fahrzeuges in einem Platoon sowie Verstellanordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Luftleitsystems eines Fahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, in einem Platoon, sowie eine Verstellanordnung 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 kraftstoffsparenden 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.
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 Platooning-Steuereinrichtung entsprechend durch einen Eingriff in die Bremseneinheit und/oder die Antriebseinheit umsetzen.
Nachteilig bei den beschriebenen Platooning-Systemen ist, dass zur Optimierung des Treibstoffverbrauches lediglich eine Einstellung des Soll- Längsversatzes, d.h. des Abstandes der Fahrzeuge zueinander in Fahrtrich- tung erfolgt. Dies kann bei wirkendem Seitenwind oder unterschiedlichen Abmaßen der einzelnen Fahrzeuge, zu einer nur geringen Optimierung des Treibstoffverbrauchs führen.
In Nutzfahrzeugen ist es weiterhin bekannt, sogenannte Luftleitsysteme in Form von Heckspoilern, Seitenspoilern oder Dachspoilern zu verwenden, die dafür sorgen können, dass der auf das Fahrzeug auftreffende Wind in eine bestimmte Richtung geleitet wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der Wind die Bewegung des Fahrzeuges nicht in aerodynamisch ungünstiger Weise beeinflusst. Beispielsweise können Heck- bzw. Seitenspoiler eines Nutzfahrzeuges dafür sorgen, dass der Wind nach hinten abgeleitet wird, ohne Verwirbeiungen und somit eine Art Sogwirkung hinter dem Fahrzeug zu erzeugen, durch die der Kraftstoffverbrauch des eigenen Fahrzeuges erhöht wird.
So ist in DE 102 28 658 A1 eine Luftleiteinrichtung bzw. ein Luftleitsystem für Lastkraftwagen beschrieben, die eine Fahr- und eine Parkstellung einnehmen können. Die DE 10 2009 014 860 A1 beschreibt eine Heckspoilereinrichtung als Luftleitsystem für einen LKW. Diese weist Luftleitbleche an den Fahrzeugseiten und am Fahrzeug auf. Diese Luftleitbleche werden anhand der aktuell gemessenen Strömungsverhältnisse an den Luftleitblechen derartig eingestellt, dass eine tangentiale Strömungsanlage hergestellt wird. Auch in WO 2016/032421 A1 erfolgt eine selbstregulierende Anpassung des Luftleitsystems, indem ohne eine aktive Ansteuerung eine Auslenkung in Abhängigkeit der Seitenwindbedingungen erfolgt.
Die oben genannte US 2016/0054735 beschreibt im Zusammenhang damit auch die Anpassung des aerodynamischen Aufbaus des Fahrzeuges beim Platooning, wobei beschrieben ist, dass Luftleitbleche in einem Convoy bzw. Platoon die Aerodynamik des Convoys verbessern können. Dazu können Teile des aerodynamischen Aufbaus in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges im Platoon angepasst werden. Wie genau die Anpassung erfolgen soll, ist jedoch nicht beschrieben.
Ausgehend davon ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Verstellanordnung zum Verstellen eines Luftleitsystems eines Fahrzeuges in einem Platoon bereitzustellen, mit denen ein sicherer und kraftstoffsparender Betrieb der Fahrzeuge innerhalb des Platoons gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , eine Koordinierungseinrichtung nach Anspruch 13, eine Verstellanordnung nach Anspruch 14 sowie ein Fahrzeug nach Anspruch 17 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.
Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, einen Verstellwinkel eines Luftleitsystems, beispielsweise eines Heckspoilers und/oder eines Seitenspoilers und/oder eines Dachspoilers, in einem Fahrzeug in einem Platoon über eine elektrisch gesteuerte Versteileinrichtung derartig einzustellen, dass sich ein Luftwiderstand, der auf zumindest ein Fahrzeug des Platoons wirkt, unter dem vorherrschenden Wind verringert. Darunter ist auch das eigene Fahrzeug zu verstehen, d.h. der Luftwiderstand kann sich in Abhängigkeit des Verstellwinkels für das eigene Fahrzeug, das ebenfalls Teil des Platoons ist, und/oder auch für ein anderes Fahrzeug im Platoon verringern.
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.
Unter Einstellung eines Verstellwinkels wird hierbei auch verstanden, dass eine Luftleitsystem lediglich eingeklappt oder ausgeklappt wird, wenn beispielsweise lediglich zwei diskrete Werte (auf, zu) für den Verstellwinkel möglich sind.
Dadurch wird bereits der Vorteil erreicht, dass nicht nur die relative Lage, insbesondere der Abstand, der Fahrzeuge innerhalb des Platoons zu einer Kraftstoffeinsparung führt, sondern zusätzlich auch die Luftleitsysteme dazu verwendet werden können, den auf ein Fahrzeug wirkenden Wind zu optimieren. Dazu kann das entsprechende Luftleitsystem durch eine aktive Verstellung derartig in den Wind oder aus dem Wind gedreht werden, dass sich ein günstigerer Luftwiderstand ergibt, der zu einem verringerten Kraftstoffverbrauch führt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Verstell - winkel des jeweiligen Luftleitsystems in Abhängigkeit eines Ist-Querversatzes und/oder eines Ist-Längsversatzes (Abstand) zwischen den Fahrzeugen des Platoons eingestellt wird. Demnach wird vorteilhafterweise erreicht, dass der Verstellwinkel abhängig davon eingestellt wird, wie sich ein nachfolgendes Fahrzeug relativ zu dem das Luftleitsystem aufweisenden Fahrzeug bewegt. Ist beispielsweise ein Ist-Querversatz vorhanden, kann es sinnvoll sein, die Luftleitsysteme zumindest einseitig weniger stark auszuklappen als ohne einen Ist-Querversatz. Auch der Abstand kann für den Verstellwinkel ausschlaggebend sein.
Ergänzend oder alternativ ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass der Verstellwinkel des Luftleitsystems in Abhängigkeit einer Wind-Wirkgröße eingestellt wird, wobei die Wind-Wirkgröße angibt, wie in einer Fahrzeugum- gebung vorherrschender Wind auf mindestens eines der Fahrzeuge des Platoon s einwirkt. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass für das nachfolgende Fahrzeug auch bei Seitenwindbedingungen eine Abschattung von Wind über das Luftleitsystem stattfinden kann.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Wind-Wirkgröße dazu einen scheinbaren Wind charakterisieren, der sich aus einem vorherrschenden fahrzeugge- schwindigkeitsabhängigen Fahrtwind für mindestens eines der Fahrzeuge und einem in der Fahrzeugumgebung vorherrschenden wahren Wind zusammensetzt, oder die Wind-Wirkgröße lediglich den in der Fahrzeugumgebung vorherrschenden wahren Wind charakterisiert. Hierdurch kann vorteilhafterweise differenziert werden zwischen unterschiedlichen Einflüssen auf das Fahrverhalten der Fahrzeuge im Platoon, so dass durch eine Einstellung der Verstellwinkel der Luftleitsysteme gezielt reagiert werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass als Wind- Wirkgrößen eine den jeweiligen Wind charakterisierende Windgeschwindigkeit und/oder eine Windrichtung ermittelt werden, mit denen der jeweilige Wind auf das jeweilige Fahrzeug einwirkt. Dadurch kann durch eine entsprechende Verstellung vorteilhafterweise nicht lediglich auf die Richtung, sondern ergänzend auch auf die Stärke des Windes reagiert werden.
Vorzugsweise können die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung hierbei anhand eines Ist-Lenkwinkels und einer Ist-Gierrate in mindestens einem der Fahrzeuge des Platoons ermittelt werden, wobei aus dem Ist- Lenkwinkel eine zu erwartende Gierrate ermittelt wird und aus einer Gierratendifferenz zwischen der zu erwarteten Gierrate und der Ist-Gierrate auf die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung zurückgeschlossen wird. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine einfache Möglichkeit angegeben, die Wind-Wirkgrößen ohne zusätzliche Sensoren zu ermitteln, da die dafür verwendete Sensorik im Fahrzeug z.B. im Rahmen eines ESC ohnehin vorhan- den ist.
Alternativ oder ergänzend kann jedoch auch vorgesehen sein, die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung über Luftströmungssensoren an einem der Fahrzeuge des Piatoons zu ermitteln. Dadurch kann eine weitere Möglichkeit der Ermittlung bereitgestellt werden, wobei vorteilhafterweise auch eine Plausibilisierung der über die Luftströmungssensoren ermittelten Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung mit der aus dem Ist-Lenkwinkel und der Ist-Gierrate ermittelten Windgeschwindigkeit und/oder Windrichtung stattfinden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Wind- Wirkgrößen für jedes Fahrzeug des Piatoons individuell ermittelt werden, wobei dadurch vorteilhafterweise erreicht wird, dass sich ändernde Windbedingungen im Platoon berücksichtigt werden können. Demnach kann beispielsweise auf ein hinteres Fahrzeug im Platoon ein anderer Wind wirken als auf das vordere Fahrzeug, weil beispielsweise Abschattungen von umliegenden Fahrzeugen vorliegen.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass ein Soll-Querversatz und/oder ein Soll-Längsversatz zwischen den Fahrzeugen des Piatoons in Abhängigkeit des eingestellten Verstellwinkels des Luftleitsystems derartig festgelegt werden kann, dass sich der zumindest auf eines der Fahrzeuge des Piatoons wirkende Luftwiderstand unter dem vorherrschenden Wind verringert.
Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass auch die relative Position der Fahrzeuge unter Berücksichtigung des Verstellwinkels verändert werden kann. Somit kann eine Wechselbeziehung zwischen Verstellwinkel und Soll-Versatz stattfinden, um eine optimale Ausrichtungen zwischen den Fahrzeugen zu erhalten. Um dies zu erreichen kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der festgelegte Soll-Querversatz über eine Lenkeinheit und/oder eine Bremseinheit im jeweiligen Fahrzeug automatisiert eingestellt wird und/oder der festgelegte Soll-Längsversatz über eine Antriebseinheit und/oder die Bremseinheit im jeweiligen Fahrzeug automatisiert eingestellt wird. Somit kann eine automatische Einstellung erfolgen, ohne dass der Fahrer einzugreifen hat.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im jeweiligen Fahrzeug des Platoons eine Verstellanordnung, beispielsweise mit einer Koordinierungseinrichtung, vorgesehen sein, die zumindest eine elektrisch steuerbare VerStelleinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, insbesondere gesteuert von der Koordinierungseinrichtung, einen Verstellwinkel eines Luftleitsystems in dem Fahrzeug derartig einzustellen, dass sich der Luftwiderstand, der auf zumindest ein anderes Fahrzeug des Platoons wirkt, unter dem vorherrschenden Wind verringert.
Um dies zu erreichen, kann vorgesehen sein, die elektrisch steuerbare Ver- stelleinrichtung mit einer Sensorik zum Erfassen mindestens einer Wind- Wirkgröße zu verbinden, so dass die Versteileinrichtung auf diese Wind- Wirkgröße zurückgreifen kann. Weiterhin kann auch eine Verbindung zu einer Steueranordnung vorgesehen sein, über die die Ist-Versätze ermittelt werden können und über die auch die Verstellwinkel oder Soll-Versätze an andere Fahrzeuge im Platoon vorgegeben werden können.
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 Platoon;
Fig. 5a, 5b beispielhafte Anordnungen von verstellbaren Luftleitsystemen in Fahrzeugen des Platoons;
Fig. 6a, b, c beispielhafte Einstellungen eines Luftleitsystems beim Platooning; und
Fig. 7 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, 6a, 6b, 6c) 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, 6a, 6b, 6c 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 69 (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, beispielsweise Heckspoilern 70a, 70b und/oder Seitenspoilern 71 und/oder Dachspoiler 72, 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 Platoons 100 und/oder den Infrastruktureinrichtungen 69 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 69 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 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, festlegen. 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 Glst, 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 W ), 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 Glst 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 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 beide 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.
Weiterhin können beispielsweise in der Fahrsituation gemäß Fig. 1 vom vorderen ersten Fahrzeug F1 aerodynamische Eigenschaften AE betreffend die Luftleitsysteme LLS in Fig. 5a und 5b des vorderen ersten Fahrzeuges F1 , beispielsweise erste Verstellwinkel a.l, a.2 von seitlichen Heckspoilern 70a, ein zweiter Verstellwinkel ß eines oberen Heckspoilers 70b, ein dritter Verstellwinkel γ von Seitenspoilern 71 und/oder ein vierter Verstellwinkel δ eines Dachspoilers 72 über die Umgebungsdaten S4 an das hintere zweite Fahrzeug F2 übermittelt werden. In Abhängigkeit dieser Daten kann sich das hintere zweite Fahrzeug F2 relativ zum vorderen ersten Fahrzeug F1 ausrichten. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass das vordere erste Fahrzeug F1 anhand der Verstellwinkel a.l, a.2, ß, γ, δ bereits den Soll-Querversatz D_Soll_y und/oder den Soll-Längsversatz D_Soll_x ermittelt und an das hin- tere zweite Fahrzeug F2 über die Umgebungsdaten S4 übermittelt, wobei dieses dann die Soll-Versätze D_Soll_x, D_Soll_y einstellt.
Somit kann die oben beschriebene Einstellung des Soll-Längsversatzes D_Soll_x und/oder des Soll-Querversatzes D_Soll_x nicht zwangsläufig nur in Abhängigkeit der Wind-Wirkgrößen vW, WR erfolgen, sondern ergänzend oder alternativ auch in Abhängigkeit der aerodynamischen Eigenschaften AE.
Dadurch kann erreicht werden, dass sich die beiden Fahrzeuge F1 , F2 bei einer bestimmten Verstellung der Luftleitsysteme LLS des vorderen ersten Fahrzeuges F1 in optimierter Weise relativ zueinander bewegen können. Dabei können die Luftleitsysteme LLS bei entsprechender Einstellung dafür sorgen, dass eine vom vorderen ersten Fahrzeug F1 abgelenkte Luftströmung bzw. Wind optimiert auf das hintere zweite Fahrzeug F2 übergeleitet wird, so dass dieses einen geringeren Luftwiderstand LUi erfährt und auch dadurch Kraftstoff im Platoon 100 gespart werden kann. Die Luftleitsysteme LLS wirken sich somit nicht nur positiv auf das eigene, vordere erste Fahrzeug F1 aus, sondern zusätzlich auch auf andere Fahrzeuge Fi, insbesondere das nachfolgende zweite Fahrzeug F2, im Platoon 100.
Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass durch einen Datenaustausch über die Umgebungsdaten S4 und/oder die Zustandsdaten S5 das vordere erste Fahrzeug F1 , das ebenso eine Steuereinrichtung 1 aufweist wie das hintere zweite Fahrzeug F2, den Ist-Längsversatz D_lst_x und/oder den Ist- Querversatz D_lst_y zum hinteren zweiten Fahrzeug F2 ermittelt und in Abhängigkeit davon den Verstellwinkel a.l, a.2, ß, γ, δ des jeweiligen Luftleitsystems LLS gezielt einstellt, um bei dem aktuell vorliegenden Ist-Versatz D_lst_x, D_lst_y eine optimierte Luftbewegung insbesondere für das hintere zweite Fahrzeug F2 zu gewährleisten, ohne dass das hintere zweite Fahr- zeug F2 seine relative Lage verändern muss. Dies kann z.B. in einer Regelschleife in entsprechend zeitlichen Abständen erfolgen.
Die Festlegung der Verstellwinkel α.1, a.2, ß. γ, δ kann ergänzend oder alternativ auch in Abhängigkeit der ermittelten Wind-Wirkgröße vW, WR erfolgen, so dass durch eine Einstellung der Verstellwinkel a.l, a.2, ß, γ, δ auch auf unterschiedliche Windbedingungen in der Fahrzeugumgebung U reagiert werden kann. So können bei entsprechenden Windbedingungen von der Seite beispielsweise die seitlichen und oberen Heckspoiler 70a, 70b des ersten Fahrzeuges F1 weiter ausgeklappt bzw.„in den Wind gedreht" werden, um den auf das zweite Fahrzeug F2 von vorn wirkenden wahren Wind W3 abzuschwächen. Dies kann in der einfachsten Variante auch ohne die Kenntnis der Position, d.h. der Ist-Versätze D_lst_x, D_lst_y, zum nachfolgenden zweiten Fahrzeug F2 erfolgen.
Somit steht mit der Einstellung des Verstellwinkels a.l, a.2, ß, γ, δ zusätzlich zur Einstellung des Soll-Längsversatzes D_Soll_x und/oder des Soll- Querversatzes D_Soll_y ein weiterer Freiheitsgrad zu Verfügung, um auf entsprechende Windbedingungen zu reagieren. Dies kann beispielsweise eingesetzt werden, wenn die Spurbreite SB bereits ausgenutzt wurde und damit eine Erhöhung des Soll-Querversatzes D_Soll_y nicht mehr möglich ist oder eine weitere Annäherung der Fahrzeug Fi aneinander nicht erfolgen kann oder eine Anpassung des Soll-Versatzes D_Soll_x, D_Soll_y nicht vorgesehen ist. Somit kann auf Windbedingungen, die im Hinblick auf den Luftwiderstand LUi und somit den K raf tstoff ve rb ra u ch ungünstig sind, zumindest teilweise auch durch die Verstellung der Luftleitsysteme LLS reagiert werden.
Die Verstellwinkel a.l, a.2, ß, γ, δ für die jeweiligen Luftleitsysteme LLS sind in den Figuren 5a, 5b beispielhaft dargestellt. Demnach können die seitlich angeordneten Heckspoiler 70a oder der mindestens eine obere Heckspoiler 70b jeweils unabhängig voneinander um den ersten Verstellwinkel a. l , a.2 bzw. den zweiten Verstellwinkel ß verstellt werden, um Luft im Rückraum des ersten Fahrzeuges F1 entsprechend umzuleiten. Dadurch kann für das eigene erste Fahrzeug F1 beispielsweise eine Sogwirkung vermieden werden und die Luft wie beschrieben auch optimiert auf das nachfolgende Fahrzeug F2 übergeleitet werden. Die Seitenspoiler 71 können um den dritten Verstellwinkel γ verstellt werden, um seitliche Winde entsprechend abzuleiten, was sich bei entsprechenden Windbedingungen auch auf das nachfolgende Fahrzeug F2 auswirken kann. Der Dachspoiler 72 kann über den vierten Winkel δ derartig eingestellt werden, dass die Luft oberhalb des Fahrzeuges F1 optimiert geleitet werden kann, was sich auch in gewissem Maße auf das nachfolgende zweite Fahrzeug F2 auswirken kann.
Die Einstellung der jeweiligen Verstellwinkel α.1, a.2, ß, γ, δ erfolgt in einer Verstellanordnung 10 (s. Fig. 1 ) über eine dem jeweiligen Spoiler 70a, 70b, 71 , 72 zugeordnete aktiv betriebene Versteileinrichtung 80a, 80b, 81 , 82 (s. Fig. 1 ) mit beispielsweise einer Antriebseinrichtung, z.B. einem Verstelimotor, die von einer Koordinierungseinrichtung 75 einzeln angesteuert werden können. Die Koordinierungseinrichtung 75 kann wie auch die gesamte Verstellanordnung 10 Teil der Steueranordnung 1 des jeweiligen Fahrzeuges Fi sein oder aber mit dieser verbunden sein und den entsprechenden Verstellwinkel a. l, a.2, ß, γ, 6 nach Maßgabe von bestimmten Kriterien, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg, der Ist-Versätze D_lst_x, D_lst_y oder den Windbedingungen vW, WR, wie oben beschrieben, vorgeben. Dazu kann die Koordinierungseinrichtung 75 beispielsweise auch mit der Platooning- Steuereinrichtung 20 und/oder dem Kommunikationssystem 30 und/oder der Fahrzeugsteuerung 18 der Steueranordnung 1 direkt oder indirekt verbunden sein. Die Festlegung der Verstellwinkel a. l, a.2, ß, γ, δ kann dabei über Kennlinien oder Kennlinienfeldern erfolgen, die die Abhängigkeit von den o.g. Parametern beschreiben und beispielsweise anhand von Erfahrungswerten o- der in Versuchen erstellt werden. Der Übersichtlichkeit halber ist die Verstellanordnung 10 mit den Luftleitsystemen LLS sowie den entsprechend zugeordneten Einrichtungen 80a, 80b, 81 , 82, 75 lediglich für das vordere erste Fahrzeug F1 schematisch dargestellt. Diese können aber in vergleichbarer Weise auch im hinteren zweiten Fahrzeug F2 sowie in weiteren Fahrzeugen Fi des Platoons 100 angeordnet sein.
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, falls dies benötigt wird:
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.
In 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 Heckspoilern 70a, 70b und/oder Seitenspoilern 71 und/oder Dachspoilern 72 und deren Verstellwinkel α.1, a.2, ß, γ, δ, 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 vorteilhaf- ter. 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.
Sollen der Soll-Querversatz D_Soll_y und/oder der Soll-Längsversatz
D_Soll_x ergänzend zu der Wind-Wirkgröße vW, WR oder alternativ zu der Wind-Wirkgröße vW, WR in Abhängigkeit der Verstellwinkel α.1, a.2, ß, γ, δ wie oben beschrieben festgelegt werden, oder die Verstellwinkel
a.l, a.2, ß, γ, δ wie oben beschrieben in Abhängigkeit der Ist-Versätze
D_lst_x, D_lst_y, können die entsprechenden Daten von der Koordinierungseinrichtung 75 verarbeitet werden und eine Einstellung der entsprechenden Größen über die entsprechenden Einrichtungen erfolgen.
In den Figuren 6a, 6b, 6c sind beispielhafte Fahrsituationen mit unterschiedlichen Verstellwinkeln a.l, a.2 der seitlichen Heckspoiler 70a als Luftleitsysteme LLS dargestellt, die zeigen, dass abhängig oder unabhängig von Ist- Versätzen D_lst_x, D_lst_y der Fahrzeuge Fi zueinander eine Einstellung der Luftleitsysteme LLS erfolgen kann:
Gemäß Fig. 6a ist zunächst eine herkömmliche Fahrsituation gezeigt, in der die ersten Verstellwinkel a.l, a.2 der beiden seitlichen Heckspoiler 70a des ersten Fahrzeuges F1 derartig eingestellt sind, dass lediglich das erste Fahrzeug F1 davon profitiert. Der von vorn auf das erste Fahrzeug F1 auftreffende wahre Wind W3 wird dadurch im Rückraum des ersten Fahrzeuges F1 z.B. unter Minimierung einer Sogwirkung zur Mittelachse des ersten Fahrzeuges F1 hin geleitet. Das nachfolgende zweite Fahrzeug F2 erfährt dadurch einen wahren Wind W3, der frontal auf das zweite Fahrzeug F2 auftrifft, was einen sehr hohen Luftwiderstand LU2 zur Folge hat. Um den Luftwiderstand LU2 zu minimieren und damit eine Kraftstoffeinsparung zu erreichen, werden in Fig. 6b die ersten Verstellwinkel a.l, a.2 der beiden seitlichen Heckspoiler 70a des ersten Fahrzeuges F1 derartig eingestellt, dass diese nach außen quasi in den Wind gedreht werden. Dadurch wirkt auf das zweite Fahrzeug F2 ein anderer wahrer Wind W3 als in Fig. 6a, da die strömende Luft durch die seitlichen Heckspoiler 70a weitestgehend am zweiten Fahrzeug F2 vorbeigeleitet wird; der Luftwiderstand LU2 auf das zweite Fahrzeug F2 wird geringer.
In Fig. 6c wird zusätzlich ein von der Seite kommender wahrer Wind W3 einbezogen und die ersten Verstellwinkel a.l, a.2 der beiden seitlichen Heckspoiler 70a des ersten Fahrzeuges F1 werden in Abhängigkeit des Seitenwindes unabhängig voneinander derartig eingestellt, dass ein optimierter Luftwiderstand LU2 am zweiten Fahrzeug F2 entsteht. Aufgrund des Seitenwindes sind beide seitlichen Heckspoiler 70a unterschiedlich eingestellt, so dass sowohl für das erste Fahrzeug F1 als auch für das zweite Fahrzeug F2 günstige Luftwiderstände LU1 , LU2 erreicht werden können. Optional kann auch ein versetztes Fahren durch Vorgabe eines entsprechenden Soll- Querversatzes D_Soll_y erfolgen, um den Effekt weiter zu optimieren (nicht dargestellt).
Die Fahrsituationen sind in den Fig. 6a, 6b, 6c beispielhaft lediglich anhand der seitlichen Heckspoiler 70a gezeigt. In vergleichbarer Weise können auch die anderen Luftleitsysteme LLS am Fahrzeug F1 eingestellt werden, um den Luftwiderstand LU2 am zweiten Fahrzeug F2 zu optimieren.
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 zu- gewiesen. Dadurch wird dem vierten Fahrzeug F4 durch Analyse der Spurbreite SB sowie ggf. den vorherrschenden Windbedingungen und/oder der Verstellwinkel α.1, a.2, ß. γ, δ der Luftleitsysteme LLS 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 100 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 und/oder der Verstellwinkel a.l, a.2, ß, γ, δ der Luftleitsysteme LLS 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 Kommunikationssystem 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. ln der Figur 7 sind beispielhaft Verfahrensschritte StO bis St5 zum erfindungsgemäßen zum Verstellen eines Luftleitsystems LLS eines Fahrzeuges Fi in einem Platoon 100 dargestellt. In einem anfänglichen Verfahrensschritt StO wird das Verfahren beispielsweise dadurch gestartet, dass sich ein Fahrzeug Fi einem Platoon 100 angeschlossen hat, d.h. ein Platooning-Modus aktiviert wurde.
In einem ersten Verfahrensschritt St1 wird von der Koordinierungseinrichtung 75 beispielsweise anhand von vorab ermittelten Ist-Versätzen D_lst_x, D_lst_y und/oder anhand der vorab ermittelten Wind-Wirkgrößen vW, WR wie oben beschrieben, ein Verstellwinkel α.1, a.2, ß, γ, δ für die jeweilig anzusteuernden Luftleitsysteme LLS ermittelt. Dies kann beispielsweise anhand von in der Koordinierungseinrichtung 75 hinterlegten Kalibierkennlinien oder Kennlinienfeldern erfolgen, in denen eine Zuordnung gespeichert ist. Die Wind-Wirkgrößen vW, WR können hierbei über den Ist-Lenkwinkel LWIst und die Ist-Gierrate GIst beziehungsweise die Gierratendifferenz dG, die sich aus der Differenz zwischen der Ist-Gierrate GIst 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 werden.
In einem zweiten Schritt St2 wird über die entsprechenden elektrisch ansteuerbaren Versteileinrichtungen 80a, 80b, 81 , 82 der entsprechende vorab ermittelte Verstellwinkel a.l, a.2, ß, γ, δ des betreffenden Luftleitsystems LLS eingestellt, wobei die Koordinierungseinrichtung 75 dazu entsprechende Signale aktiv an die jeweilige Versteileinrichtungen 80a, 80b, 81 , 82 übermittelt. Dadurch kann der Luftwiderstand LUi, der auf zumindest ein anderes Fahrzeug Fi des Platoons 100 wirkt, unter dem vorherrschenden Wind W1 , W2, W3 verringert werden. In einem optionalen dritten Schritt St3 kann basierend auf dem ermittelten und/oder eingestellten Verstellwinkel α.1, a.2, ß. γ, δ einem der nachfolgenden Fahrzeuge Fi ein Soll-Versatz D_Soll_x, D_Soll_y vorgegeben werden, so dass sich dieses nach der Einstellung des Luftleitsystems LLS und ggf. auch in Abhängigkeit der Wind -Wirkgröße vW, WR ausrichten kann, um eine weitere Optimierung des Luftwiderstandes LUi bzw. des Kraftstoffverbrauches zu erreichen. Hierbei können auch weitere Größen einbezogen werden, wie z.B. weitere aerodynamische Eigenschaften AE und/oder die Anzahl A an Fahrzeugen Fi im Platoon 100. Dadurch kann eine Optimierung des Ge- samt-Luftwiderstandes GLU im gesamten Platoon 00 erfolgen.
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
10 Verstellanordnung
1 1 a Gierratensensor
1 1 b Abstandssensoren
1 1 c Kameras
1 1 d Luftströmungssensoren
18 Fahrzeugsteuerung
20 Platooning-Steuereinrichtung
30 Kommunikationssystem
69 Infrastruktureinrichtungen
70a seitliche Heckspoiler
70b oberer Heckspoiler
71 Seitenspoiler
72 Dachspoiler
75 Koordinierungseinrichtung
80a VerStelleinrichtung für die seitlichen Heckspoiler 70a
80b VerStelleinrichtung für den oberen Heckspoiler 70b
81 Versteileinrichtung für den Seitenspoiler 71
82 VerStelleinrichtung für den Dachspoiler 72
100 Platoon/Convoy
200 Fahrspur α.1,α.2 erste Verstellwinkel
A Anzahl
aSoll Soll-Beschleunigung
AE aerodynamische Eigenschaften ß zweiter Verstellwinkel
BFi Fahrzeugbreite
δ vierter Verstellwinkel
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,...
y dritter Verstellwinkel
Glst Ist-Gierrate
Gp zu erwartende Gierrate
GLU Gesamtluftwiderstand
HFi Fahrzeughöhe
LFi Fahrzeuglänge
LLS Luftleitsystem
LUi Luftwiderstand, i= , 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 , Si2, St3 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Verstellen eines Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71 , 72) eines Fahrzeuges (Fi), insbesondere Nutzfahrzeuges (Fi), in einem Pla- toon (100), wobei ein Verstellwinkel (α.1, a.2, ß, γ, δ) des Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71 , 72) über eine elektrisch gesteuerte Versteileinrichtung (80a, 80b, 81 , 82) derartig eingestellt wird, dass sich ein Luftwiderstand (LUi), der auf zumindest ein Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) wirkt, unter dem vorherrschenden Wind (W1 , W2, W3) verringert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verstell - Winkel (a.l, a.2, ß, γ, δ) des Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71 , 72) in Abhängigkeit eines Ist-Querversatzes (D_lst_y) und/oder eines Ist- Längsversatzes (D_lst_x) zwischen den Fahrzeugen (Fi) des Platoons
(100) eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellwinkel (a.l, a.2, ß, γ, δ) des Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71 , 72) in Abhängigkeit einer Wind-Wirkgröße (WR, vW) eingestellt wird, wobei die Wind-Wirkgröße (WR, vW) angibt, wie in einer Fahrzeugumgebung (U) vorherrschender Wind (W1 , W2, W3) auf mindestens eines der Fahrzeuge (Fi) des Platoons (100) einwirkt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, 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) charakteri- siert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, 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 jeweilige Fahrzeug (Fi) einwirkt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, 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 (100) ermittelt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 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.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Windgeschwindigkeit (vW) und/oder die Windrichtung (WR) über Luftströmungssensoren ( 1 d) an einem der Fahrzeuge (Fi) des Platoons ( 00) ermittelt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, 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.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wind-Wirkgrößen (WR, vW) für jedes Fahrzeug (Fi) des Pla- toons (100) individuell ermittelt werden.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Soll-Querversatz (D_Soll_y) und/oder ein Soll- Längsversatz (D_Soll_x) zwischen den Fahrzeugen (Fi) des Platoons (100) in Abhängigkeit des eingestellten Verstellwinkels (α.1, a.2, ß, γ, δ) des Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71 , 72) derartig festgelegt wird, dass sich der zumindest auf eines der Fahrzeuge (Fi) des Platoons (100) wirkende Luftwiderstand (LUi) unter dem vorherrschenden Wind (W1 , W2, W3) verringert.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , 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.
13. Koordinierungseinrichtung (75) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Verstellanordnung (10) für ein Fahrzeug (Fi), insbesondere Nutzfahrzeug (Fi), in einem Platoon (100), mit mindestens einer elektrisch von einer Koordinierungseinrichtung (75) nach Anspruch 13 steuerbaren Versteileinrichtung (80a, 80b, 81 , 82), die ausgebildet ist, einen Verstellwinkel (a.l, a.2, ß, γ, δ) eines Luftleitsystems (LLS, 70a, 70b, 71 , 72) in dem Fahrzeug (Fi) derartig einzustellen, dass sich der Luftwiderstand (LUi), der auf zumindest ein anderes Fahrzeug (Fi) des Platoons (100) wirkt, unter dem vorherrschenden Wind (W1 , W2, W3) verringert.
15. Verstellanordnung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbare VerStelleinrichtung (80a, 80b, 81 , 82) mit einer Sensorik (8, 1 1 a, 1 1 d) zum Erfassen mindestens einer Wind- Wirkgröße (WR, vW) verbunden ist, wobei die Wind-Wirkgröße (WR, vW) charakterisiert, wie in einer Fahrzeugumgebung (U) vorherrschender Wind (W1 , W2, W3) auf mindestens eines der Fahrzeuge (Fi) des Pla- toons (100) einwirkt.
16. Verstellanordnung (10) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass als verstellbare Luftleitsysteme (LLS) seitliche Heckspoiler (70a) und/oder obere Heckspoiler (70b) und/oder Seitenspoiler (71 ) und/oder Dachspoiler (72) vorgesehen sind.
17. Fahrzeug (Fi), insbesondere Nutzfahrzeug (Fi), mit einer Verstellanordnung (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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