WO2019179724A1 - Verfahren und steuergerät zum bestimmen einer orientierung eines anhängers - Google Patents

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WO2019179724A1
WO2019179724A1 PCT/EP2019/054784 EP2019054784W WO2019179724A1 WO 2019179724 A1 WO2019179724 A1 WO 2019179724A1 EP 2019054784 W EP2019054784 W EP 2019054784W WO 2019179724 A1 WO2019179724 A1 WO 2019179724A1
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trailer
orientation
towing vehicle
wheel
coupling device
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PCT/EP2019/054784
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Nicolas SCHREIBMÜLLER
Mauro Cesar ZANELLA
David NIETO LARA
Guilherme LIMA
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/024—Other means for determination of steering angle without directly measuring it, e.g. deriving from wheel speeds on different sides of the car
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D13/00—Steering specially adapted for trailers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an orientation of a trailer which can be coupled to a towing vehicle.
  • the invention therefore provides solutions to determine the orientation of a trailer coupled to a towing vehicle more reliable, in particular independent of the environmental conditions.
  • Such a solution for a method for determining an orientation of a trailer coupleable to a towing vehicle, in particular in a stationary state of the trailer comprises detecting a relation of movements of at least two wheels of the trailer when moving the trailer with at least one trailer attached to the trailer.
  • a sensor arranged to detect a respective state of the at least two wheels and calculating the orientation of a coupling device of the trailer based on the relation of the at least two wheels.
  • the towing vehicle may be any vehicle that is configured to attach and tow a trailer, such as a transport vehicle, a truck, a tractor, a passenger car, a tractor or a tractor.
  • the towing vehicle may be a self-propelled or person-operated vehicle, which may in particular be an autonomously moving transport vehicle.
  • the trailer may be any vehicle having a cargo area or the like.
  • the trailer can be without drive and can be carried behind the towing vehicle.
  • the towing vehicle and the trailer may form a trailer in a towing mode, wherein the towing vehicle may be the driven or motorized part and the trailer may be the non-powered or non-motorized part of the trailer.
  • Moving the trailer may occur during parking or after the trailer is docked.
  • the movement of the trailer may also take place during a journey of the trailer, in particular during towing of the trailer with a towing vehicle.
  • the dormant condition of the trailer may be a parked condition, a park condition, a load condition, or a discharge condition.
  • the trailer may be located in an area of a port, for example a container port, an airport or in the area of a logistics company.
  • the detected relation of movements of at least two wheels of the trailer when moving the trailer may be determined from a first movement of a first wheel of the trailer and a second movement of a second wheel of the trailer.
  • the relation may be a difference between respective wheel positions, wheel have speeds or wheel accelerations, with respective directions of rotation of the wheels can be considered.
  • the sensor for detecting such a relation of movements of at least two wheels of the trailer may be a sensor arranged on a wheel or an axle connecting two wheels.
  • the sensor may in particular be a wheel tachometer, which may be an active or passive wheel speed sensor.
  • An active wheel tachometer may be a proximity sensor with integrated electronics that may evaluate a magnetic field changing in the proximity sensor to detect a speed of a wheel.
  • a passive wheel speed sensor may be an inductive wheel speed sensor which may be mounted over a pulse wheel connected to a wheel hub or drive shaft of a wheel to sense a speed.
  • a detectable wheel condition which may be derived from the detected rotational speed of a wheel tachometer, may be a wheel position, a wheel speed, a wheel acceleration, or a rotational direction of a wheel.
  • the calculated orientation of the coupling device of the trailer may be a relative or absolute orientation.
  • the relative orientation may be a relative orientation of the coupling device to a towing vehicle or to a docking device for coupling the trailer to the towing vehicle.
  • the relative orientation may be an angle between an axis of the coupling device and an axis of the towing vehicle, in particular its vehicle longitudinal axis.
  • the absolute orientation may be an absolute alignment of the coupling device in a higher-level coordinate system.
  • the coupling device of the trailer may be a drawbar or any other pulling and / or steering device on a trailer. To steer the trailer with the coupling device, this can be arranged horizontally and / or vertically pivotable on the trailer.
  • a core idea of the invention can be seen in that the orientation of a trailer can be determined essentially with sensors present on the trailer.
  • the invention is based on the concept that sensors for detecting wheel conditions on the trailer can be arranged on unexposed areas in the vicinity of the wheels or the wheel axle. This can be advantageous since such sensors need not be directly exposed to mechanical loads on the coupling device. In addition, such sensors may be shielded against contamination.
  • One embodiment comprises detecting a direction of movement and a rotational speed of a first wheel of the trailer when moving the trailer with a first sensor, detecting a direction of movement and a rotational speed of a second wheel of the trailer when moving the trailer with a second sensor, comparing the detected directions of movement and rotational speeds of the first wheel and the second wheel, and calculating the orientation of the coupling device based on the compared directions of movement and rotational speeds of the first wheel and the second wheel.
  • the comparison of the directions of movement may have the same or different directions of rotation of the wheels as a comparison result.
  • the comparison of the rotational speeds may have as a result of comparison a rotational speed difference between the two wheels.
  • the orientation of the coupling device can be calculated based on a known starting position of the two wheels and the determined directions of movement and rotational speed differences. In this way, the distance covered by the wheels can be calculated, and this can be done alternatively or additionally with an odometer as a sensor. Time registration of the movement and / or a known wheel circumference may also be required in order to calculate the orientation of the coupling device via the movement behavior of the wheels.
  • the orientation of the trailer may correspond to the orientation of the coupling device, in particular when the coupling device is rigidly mounted on the trailer. This can be the case with a uniaxial trailer.
  • Another embodiment includes detecting an orientation of the coupling device relative to a longitudinal axis of the trailer.
  • the coupling device may be pivotally mounted on the trailer.
  • the relative orientation of the coupling device may be considered in addition to detecting the movement behavior of the wheels to determine the actual orientation of the coupling device.
  • Another embodiment comprises calculating the orientation of the coupling device in a higher-level coordinate system.
  • An orientation or angle calculated relative to a towing vehicle can be transmitted by means of a transformation into the superordinate coordinate system.
  • an existing on a towing vehicle absolute orientation can be added to the relative orientation to determine the orientation of the coupling device in the parent coordinate system.
  • the knowledge of such an orientation has the advantage that the position of the trailer can be evaluated in a geographic information system.
  • a system may be, for example, a logistics system.
  • Another embodiment comprises detecting a steering angle of the towing vehicle when moving the trailer and calculating the orientation of the coupling device in consideration of the detected steering angle.
  • the steering angle can be taken into account when calculating the orientation and / or when calculating a position of the trailer.
  • Information about the relative orientation of a pivotable coupling device to the trailer can also be determined via the steering angle.
  • Another embodiment includes detecting the position of the trailer in a parent coordinate system. Detecting the position of the trailer may be accomplished with a position sensing system, such as a Global Satellite Navigator. system (GNSS), whereby a receiver for satellite signals can be arranged on the trailer and / or on the towing vehicle.
  • GNSS Global Satellite Navigator. system
  • the position and orientation of the trailer or its coupling device in the parent coordinate system such as an official coordinate system or a port coordinate system
  • the location that is, the location and orientation of a parked trailer may be known. This is advantageous for the operation of autonomous towing vehicles, as they can approach and park the parked trailer autonomously.
  • a further embodiment comprises transmitting the calculated orientation of the coupling device to a higher-level data processing system which is capable of communicating with a towing vehicle. Based on the data processing system, a fleet management of several towing vehicles can be operated, which can park autonomously controllable positionally known trailer and couple. The calculated orientation can also be transmitted in an intermediate step to an evaluation unit or a control unit on the towing vehicle.
  • a further embodiment comprises using the calculated orientation of the coupling device in an autonomous operation of a towing vehicle, at least during a coupling operation of the towing vehicle to the trailer.
  • the towing vehicle can on the one hand approach the coupling device of the parked trailer accurately with a coupling device.
  • the towing vehicle can approach the trailer in such a way that a collision with the trailer or the coupling device can be avoided. This is particularly advantageous when the orientation of a pivotable coupling device is given in exposed to a longitudinal axis of the trailer alignment. This has advantages for the safety of autonomous operation of a towing vehicle.
  • a further solution is a control device for carrying out a method for determining an orientation of a trailer which can be coupled to a towing vehicle, in particular in a stationary state of the trailer, which is capable of detecting a relation of movement.
  • At least two wheels of the trailer when moving the trailer with at least one arranged on the trailer sensor for detecting a respective state of the at least two wheels and calculating the orientation of a coupling device of the trailer based on the relation of the at least two wheels.
  • the towing vehicle may in particular be an autonomously moving towing vehicle.
  • the trailer has at least one sensor disposed on the trailer for detecting a respective state of at least two wheels of the trailer and an electric generator for generating energy on the trailer, wherein the sensor and optionally an electronic control unit can be supplied with the energy.
  • existing energy supply can be used to transmit measured data of a sensor between the trailer and towing vehicle.
  • the sensor may be connected to a dynamo which provides power. This is advantageous since trailers usually can not provide their own energy supply.
  • the dynamo can be operatively connected to one or more of the wheels to generate electrical energy as soon as the trailer is moved.
  • an energy store may be provided on the trailer, which can supply a sensor thereof with energy. The energy storage can be charged with the energy generated by the dynamo.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of an exemplary embodiment of a method for
  • Figure 2 is a plan view of an embodiment of a trailer for explaining a calculation of an orientation of the trailer when moving with a towing vehicle.
  • FIG. 1 shows individual method steps S1 to S4 of the method for determining an orientation of a trailer 2 which can be coupled to a towing vehicle 4 in its time sequence.
  • a movement process of the trailer 2 with the towing vehicle 4 is started, in which the wheels 5, 6 of the trailer 2, as shown in Figure 2, can be moved.
  • the movements of the wheels 5, 6 of the trailer 2 during movement of the trailer 2 are detected.
  • the direction of movement and the rotational speed of the first wheel 5 of the trailer 2 are detected when moving the trailer 2 with a first sensor (not shown).
  • step S2b the direction of movement and the rotational speed of the second wheel 6 of the trailer 2 are detected when moving the trailer 2 with a second sensor (not shown).
  • step S3 the orientation 8 of a coupling device 7 is calculated based on the movement directions detected in steps S2a, S2b and the rotational speeds of the first and second wheels 5, 6.
  • step S4 the orientation 8 of the coupling device 7 is transmitted to a higher-order data processing system (not shown).
  • a towing vehicle 4 is shown with a trailer 2 on the left side, wherein the towing vehicle 2 performs a straight ahead 20 when moving the trailer 2. Due to straight ahead 20 to the trailer 2 is moved straight ahead in the direction of travel of the towing vehicle. As a result, the two wheels 5, 6 move in the same direction and at the same speeds.
  • a towing vehicle 4 with a trailer 2 is shown on the right side, wherein the towing vehicle 2 performs a steering movement 10 when moving the trailer 2 or is angled relative to a longitudinal axis of the trailer 2. Due to the steering movement 10 to the right of the trailer 2 is moved to the right. As a result, the two wheels 5, 6 move in the example shown with different speeds and in extreme cases in different directions.
  • the orientation 8 of the coupling device 7 changes as a function of the movements of the wheels 5, 6.
  • Determining the orientation 8 of the trailer 2 attached to the towing vehicle 4 can thus take into account different movement behavior of wheels 5, 6 in order to determine an orientation of the trailer 2 efficiently.

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Abstract

Ein Verfahren und ein Steuergerät zum Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug (4) koppelbaren Anhängers (2) sind offenbart. Eine Relation von Bewegungen von zumindest zwei Rädern (5,6) des Anhängers wird beim Bewegen des Anhängers mit zumindest einem am Anhänger angeordneten Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Zustands der zumindest zwei Räder ermittelt und die Orientierung einer Koppelvorrichtung des Anhängers wird basierend auf dieser Relation bestimmt.

Description

Verfahren und Steuergerät zum Bestimmen einer Orientierung eines Anhängers
Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug koppelbaren Anhängers.
Stand der Technik
Es ist bei Personenkraftwagen bekannt über optische Systeme oder in der Anhängerkupplung integrierte Messsysteme die Position eines am Personenkraftwagen angehängten Anhängers zu erfassen.
Bei anderen Fahrzeugen, insbesondere bei Nutzfahrzeugen, kann eine Positionserfassung mit derartiger Sensorik jedoch aufgrund einer Verschmutzung der Optik durch Fett oder Abrieb in der Anhängerkupplung problematisch sein. Bei Nutzfahrzeugen können zudem hohe mechanische Belastungen an der Anhängerkupplung entstehen, was das Vorsehen von Sensoren am Nutzfahrzeug außerdem erschwert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt daher Lösungen bereit, die Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug koppelbaren Anhängers zuverlässiger, insbesondere von den Umgebungsbedingungen unabhängiger, zu bestimmen.
Eine derartige Lösung für ein Verfahren zum Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug koppelbaren Anhängers, insbesondere in einem ruhenden Zustand des Anhängers, weist ein Erfassen einer Relation von Bewegungen von zumindest zwei Rädern des Anhängers bei einem Bewegen des Anhängers mit zumindest einem am Anhä- nger angeordneten Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Zustands der zumindest zwei Räder und ein Berechnen der Orientierung einer Koppelvorrichtung des Anhängers basierend auf der Relation von den zumindest zwei Rädern auf.
Das Zugfahrzeug kann jedes Fahrzeug sein, welches zum Anbringen und Ziehen eines Anhängers ausgebildet ist, beispielweise ein Transportfahrzeug, ein Lastkraftwagen, eine Sattelzugmaschine, ein Personenkraftwagen, ein Traktor oder ein Schlepper. Das Zugfahrzeug kann ein selbstfahrendes oder personengeführtes Fahrzeug sein, wobei es sich insbesondere um ein autonom fahrendes Transportfahrzeug handeln kann.
Der Anhänger kann jedes Fahrzeug sein, welches einen Ladebereich oder Ähnliches aufweist. Der Anhänger kann insbesondere antriebslos sein und hinter dem Zugfahrzeug mit- führbar sein. Das Zugfahrzeug und der Anhänger können in einem Zugbetrieb ein Gespann bilden, wobei das Zugfahrzeug der angetriebene oder motorisierte Teil und der Anhänger der antriebslose oder nichtmotorisierte Teil des Gespanns sein kann.
Das Bewegen des Anhängers kann während eines Abstellens oder nach einem Ankoppeln des Anhängers stattfinden. Das Bewegen des Anhängers kann auch während einer Fahrt des Anhängers, insbesondere während eines Ziehens des Anhängers mit einem Zugfahrzeug, stattfinden.
Der ruhende Zustand des Anhängers kann ein abgestellter Zustand, ein Parkzustand, ein Beladezustand oder ein Entladezustand sein. Der Anhänger kann sich hierbei in einem Bereich eines Hafens, beispielsweise eines Containerhafens, eines Flughafens oder in einem Gelände eines Logistikunternehmers befinden.
Die erfasste Relation von Bewegungen von zumindest zwei Rädern des Anhängers bei einem Bewegen des Anhängers kann aus einer ersten Bewegung eines ersten Rads des Anhängers und einer zweiten Bewegung eines zweiten Rads des Anhängers bestimmt werden. Die Relation kann eine Differenz zwischen jeweiligen Radpositionen, Radge- schwindigkeiten oder Radbeschleunigungen aufweisen, wobei jeweilige Drehrichtungen der Räder berücksichtigt werden können.
Der Sensor zum Erfassen einer derartigen Relation von Bewegungen von zumindest zwei Rädern des Anhängers kann ein an einem Rad oder einer Achse, welche zwei Räder verbindet, angeordneter Sensor sein. Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen Raddrehzahlmesser handeln, welcher ein aktiver oder passiver Raddrehzahlsensor sein kann. Ein aktiver Raddrehzahlmesser kann ein Näherungssensor mit integrierter Elektronik sein, weicher ein im Näherungssensor wechselndes Magnetfeld zum Erfassen einer Drehzahl eines Rads auswerten kann. Ein passiver Raddrehzahlsensor kann ein induktiver Raddrehzahlsensor sein, welcher über einem Impulsrad, das mit einer Radnabe oder einer Antriebswelle eines Rads verbunden ist, angebracht sein kann, um eine Drehzahl zu erfassen.
Ein erfassbarer Radzustand, welcher aus der erfassten Drehzahl eines Raddrehzahlmessers abgeleitet werden kann, kann eine Radposition, eine Radgeschwindigkeit, eine Radbeschleunigung oder eine Rotationsrichtung eines Rads sein.
Die berechnete Orientierung der Koppelvorrichtung des Anhängers kann eine relative oder absolute Orientierung sein. Die relative Orientierung kann eine relative Ausrichtung der Koppelvorrichtung zu einem Zugfahrzeug oder zu einer Ankoppelvorrichtung zum Ankoppeln des Anhängers an dem Zugfahrzeug sein. Die relative Orientierung kann ein Winkel zwischen einer Achse der Koppelvorrichtung und einer Achse des Zugfahrzeugs, insbesondere dessen Fahrzeuglängsachse sein. Die absolute Orientierung kann eine absolute Ausrichtung der Koppelvorrichtung in einem übergeordneten Koordinatensystem sein.
Die Koppelvorrichtung des Anhängers kann eine Deichsel oder jede andere Zug- und/oder Lenkvorrichtung an einem Anhänger sein. Zum Lenken des Anhängers mit der Koppelvorrichtung kann diese horizontal und/oder vertikal schwenkbar am Anhänger angeordnet sein. Ein Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Orientierung eines Anhängers im Wesentlichen mit am Anhänger vorhandener Sensorik bestimmt werden kann. Der Erfindung liegt hierfür das Konzept zugrunde, dass Sensor zum Erfassen von Radzuständen auf dem Anhänger an nicht exponierten Bereichen in der Nähe der Räder oder der Radachse angeordnet sein können. Dies kann vorteilhaft sein, da derartige Sensoren mechanischen Belastungen an der Koppelvorrichtung nicht direkt ausgesetzt werden müssen. Außerdem können derartige Sensoren gegen eine Verschmutzung abgeschirmt sein.
Eine Ausführungsform weist ein Erfassen einer Bewegungsrichtung und einer Drehgeschwindigkeit eines ersten Rads des Anhängers beim Bewegen des Anhängers mit einem ersten Sensor, ein Erfassen einer Bewegungsrichtung und einer Drehgeschwindigkeit eines zweiten Rads des Anhängers beim Bewegen des Anhängers mit einem zweiten Sensor, ein Vergleichen der erfassten Bewegungsrichtungen und Drehgeschwindigkeiten des ersten Rads und des zweiten Rads und ein Berechnen der Orientierung der Koppelvorrichtung basierend auf den verglichenen Bewegungsrichtungen und Drehgeschwindigkeiten des ersten Rads und des zweiten Rads auf. Das Vergleichen der Bewegungsrichtungen kann als Vergleichsergebnis gleiche oder unterschiedliche Drehrichtungen der Räder aufweisen. Das Vergleichen der Drehgeschwindigkeiten kann als Vergleichsergebnis eine Drehgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Rädern aufweisen. Die Orientierung der Koppelvorrichtung kann basierend auf einer bekannten Ausgangsposition der beiden Räder und der bestimmten Bewegungsrichtungen und Drehgeschwindigkeitsdifferenzen berechnet werden. Hierdurch kann der von den Rädern zurückgelegte Weg berechnet werden, wobei dies alternativ oder zusätzlich auch mit einem Odometer als Sensor erfolgen kann. Es können auch eine Zeiterfassung der Bewegung und/oder ein bekannter Radumfang erforderlich sein, um die Orientierung der Koppelvorrichtung über das Bewegungsverhalten der Räder zu berechnen. Die Orientierung des Anhängers kann der Orientierung der Koppelvorrichtung entsprechen, insbesondere dann, wenn die Koppelvorrichtung starr am Anhänger angeordnet ist. Dies kann bei einem einachsigen Anhänger der Fall sein. Eine weitere Ausführungsform weist ein Erfassen einer Ausrichtung der Koppelvorrichtung relativ zu einer Längsachse des Anhängers auf. Die Koppelvorrichtung kann am Anhänger schwenkbar angeordnet sein. Dies kann bei einem zweiachsigen Anhänger der Fall sein. Zum Bestimmen einer relativen Ausrichtung der Koppelvorrichtung zum Anhänger kann zusätzliche Sensorik auf dem Anhänger vorgesehen sein. Die relative Ausrichtung der Koppelvorrichtung kann zusätzlich zu einem Erfassen des Bewegungsverhaltens der Räder zu berücksichtigen sein, um die tatsächliche Orientierung der Koppelvorrichtung zu bestimmen.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Berechnen der Orientierung der Koppelvorrichtung in einem übergeordneten Koordinatensystem auf. Eine relativ zu einem Zugfahrzeug berechnete Orientierung oder Winkel kann mittels einer Transformation in das übergeordnete Koordinatensystem übertragen werden. Hierfür kann eine auf einem Zugfahrzeug vorhandene absolute Orientierung zu der relativen Orientierung addiert werden, um die Orientierung der Koppelvorrichtung in dem übergeordneten Koordinatensystem zu bestimmen. Die Kenntnis einer derartigen Orientierung hat den Vorteil, dass die Lage des Anhängers in einem Geoinformationssystem ausgewertet werden kann. Ein derartiges System kann beispielsweise ein Logistiksystem sein.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Erfassen eines Lenkwinkels des Zugfahrzeugs beim Bewegen des Anhängers und ein Berechnen der Orientierung der Koppelvorrichtung unter Berücksichtigung des erfassten Lenkwinkels auf. Der Lenkwinkel kann bei der Berechnung der Orientierung und/oder bei der Berechnung einer Position des Anhängers berücksichtigt werden. Über den Lenkwinkel kann auch Information über die relative Ausrichtung einer schwenkbaren Koppelvorrichtung zum Anhänger bestimmt werden.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Erfassen der Position des Anhängers in einem übergeordneten Koordinatensystem auf. Das Erfassen der Position des Anhängers kann mit einem Positionserfassungssystem, beispielsweise einem Globalen Satellitennavigati- onssystem (GNSS) erfolgen, wobei ein Empfänger für Satellitensignale auf dem Anhänger und/oder auf dem Zugfahrzeug angeordnet sein können. Mit der Position und der Orientierung des Anhängers beziehungsweise seiner Koppelvorrichtung in dem übergeordneten Koordinatensystem, beispielweise einem amtlichen Koordinatensystem oder einem Hafenkoordinatensystem, kann die Lage, das heißt der Ort und die Ausrichtung, eines abgestellten Anhängers bekannt sein. Dies ist für den Betrieb autonomer Zugfahrzeuge vorteilhaft, da diese den abgestellten Anhänger autonom anfahren und ankoppeln können.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Übertragen der berechneten Orientierung der Koppelvorrichtung an ein übergeordnetes Datenverarbeitungssystem, welches mit einem Zugfahrzeug kommunikationsfähig ist, auf. Basierend auf dem Datenverarbeitungssystem kann ein Flottenmanagement von mehreren Zugfahrzeugen betrieben werden, welche autonom steuerbar lagemäßig bekannte Anhänger abstellen und ankoppeln können. Die berechnete Orientierung kann in einem Zwischenschritt auch an eine Auswerteeinheit oder eine Steuereinheit auf dem Zugfahrzeug übertragen werden.
Eine weitere Ausführungsform weist ein Verwenden der berechneten Orientierung der Koppelvorrichtung bei einem autonomen Betrieb eines Zugfahrzeugs zumindest während eines Ankoppelvorgangs des Zugfahrzeugs an den Anhänger auf. Beim Ankoppeln kann das Zugfahrzeug einerseits positionsgenau mit einer Ankoppelvorrichtung die Koppelvorrichtung des abgestellten Anhängers anfahren. Anderseits kann das Zugfahrzeug basierend auf der berechneten Orientierung der Koppelvorrichtung den Anhänger derart Anfahren, dass eine Kollision mit dem Anhänger oder der Koppelvorrichtung vermieden werden kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Orientierung einer schwenkbaren Koppelvorrichtung in zu einer Längsachse des Anhängers exponierten Ausrichtung gegeben ist. Dies hat für die Sicherheit eines autonomen Betriebs eines Zugfahrzeugs Vorteile.
Eine weitere Lösung ist ein Steuergerät zum Durchführen eines Verfahren zum Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug koppelbaren Anhängers, insbesondere in einem ruhenden Zustand des Anhängers, welches ein Erfassen einer Relation von Bewe- gungen von zumindest zwei Rädern des Anhängers bei einem Bewegen des Anhängers mit zumindest einem am Anhänger angeordneten Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Zustands der zumindest zwei Räder und ein Berechnen der Orientierung einer Koppelvorrichtung des Anhängers basierend auf der Relation von den zumindest zwei Rädern aufweist.
Eine weitere Lösung ist ein Anhänger, welcher an einem Zugfahrzeug anhängbar ist und welcher mit einem derartigen Steuergerät verbunden ist. Das Zugfahrzeug kann insbesondere ein autonom fahrendes Zugfahrzeug sein.
In einer Ausführungsform weist der Anhänger zumindest einen an dem Anhänger angeordnete Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Zustands von zumindest zwei Räder des Anhängers und einen elektrischen Generator zum Erzeugen von Energie auf dem Anhänger auf, wobei der Sensor und gegebenenfalls eine Steuerelektronik mit der Energie versorgbar ist. Grundsätzlich kann zum Übertragen von Messdaten eines Sensors zwischen Anhänger und Zugfahrzeug vorhandene Energieversorgung genutzt werden. Der Sensor kann jedoch mit einem Dynamo verbunden sein, welcher Energie liefert. Dies ist vorteilhaft, da bei Anhängern in der Regel keine eigene Energieversorgung vorgesehen sein kann. Dabei kann der Dynamo mit einem oder mehreren der Räder wirkverbunden sein, um elektrische Energie zu erzeugen, sobald der Anhänger bewegt wird. Zusätzlich kann auf dem Anhänger ein Energiespeicher vorgesehen sein, welcher einen Sensor daraus mit Energie versorgen kann. Der Energiespeicher kann der mit der vom Dynamo erzeugten Energie geladen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum
Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug koppelbaren Anhängers. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Anhängers zum Erläutern eines Berechnens einer Orientierung des Anhängers beim Bewegen mit einem Zugfahrzeug.
Detaillierte Beschreibung von Ausführunqsformen
In Figur 1 sind einzelne Verfahrensschritte S1 bis S4 des Verfahrens zum Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug 4 koppelbaren Anhängers 2 in ihrer zeitlichen Abfolge dargestellt. In einem ersten Schritt S1 wird ein Bewegungsvorgang des Anhängers 2 mit dem Zugfahrzeug 4 gestartet, in welchem die Räder 5, 6 des Anhängers 2, wie in der Figur 2 gezeigt ist, bewegt werden können. In einem zweiten Schritt S2 werden die Bewegungen der Räder 5, 6 des Anhängers 2 beim Bewegen des Anhängers 2 erfasst. In einem Unterschritt S2a werden die Bewegungsrichtung und die Drehgeschwindigkeit des ersten Rads 5 des Anhängers 2 beim Bewegen des Anhängers 2 mit einem ersten Sensor (nicht gezeigt) erfasst. In einem weiteren Unterschritt S2b werden die Bewegungsrichtung und die Drehgeschwindigkeit des zweiten Rads 6 des Anhängers 2 beim Bewegen des Anhängers 2 mit einem zweiten Sensor (nicht gezeigt) erfasst. In einem dritten Schritt S3 wird die Orientierung 8 einer Koppelvorrichtung 7 basierend auf den in den Schritten S2a, S2b erfassten Bewegungsrichtungen und die Drehgeschwindigkeiten des ersten und zweiten Rads 5, 6 berechnet. In einem vierten, optionalen Schritt S4 wird die Orientierung 8 der Koppelvorrichtung 7 an ein übergeordnetes Datenverarbeitungssystem (nicht gezeigt) übertragen.
In Figur 2 ist auf der linken Seite ein Zugfahrzeug 4 mit einem Anhänger 2 gezeigt, wobei das Zugfahrzeug 2 eine Geradeausfahrt 20 beim Bewegen des Anhängers 2 durchführt. Aufgrund Geradeausfahrt 20 nach wird der Anhänger 2 in Fahrtrichtung des Zugfahrzeugs geradeaus bewegt. Dadurch bewegen sich die beiden Räder 5, 6 in derselben Richtung und mit denselben Drehzahlen. ln Figur 2 ist auf der rechten Seite ein Zugfahrzeug 4 mit einem Anhänger 2 gezeigt, wobei das Zugfahrzeug 2 eine Lenkbewegung 10 beim Bewegen des Anhängers 2 durchführt bzw. relativ zu einer Längsachse des Anhängers 2 abgewinkelt ist. Aufgrund der Lenkbewegung 10 nach rechts wird der Anhänger 2 nach rechts bewegt. Dadurch bewegen sich die beiden Räder 5, 6 im gezeigten Beispiel mit unterschiedlichen Drehzahlen und im Extremfall in unterschiedlichen Richtungen. Die Orientierung 8 der Koppelvorrichtung 7 ändert sich in Abhängigkeit der Bewegungen der Räder 5, 6.
Das Bestimmen der Orientierung 8 des an dem Zugfahrzeug 4 angehängten Anhängers 2 kann somit verschiedene Bewegungsverhalten von Rädern 5, 6 berücksichtigen, um eine Orientierung des Anhängers 2 effizient zu bestimmen.
Bezuqszeichen Anhänger
Zugfahrzeug
erstes Rad
zweites Rad
Koppelvorrichtung
Orientierung
Lenkbewegung
Geradeausfahrt
Bewegungsvorgang
Bewegungserfassung
Orientierungserfassung
Orientierungsübertragung

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen einer Orientierung eines mit einem Zugfahrzeug (4) koppelbaren Anhängers (2), mit den Schritten
Erfassen (S2) einer Relation von Bewegungen von zumindest zwei Rädern (5, 6) des Anhängers (2) bei einem Bewegen (S1 ) des Anhängers (2) mit zumindest einem am Anhänger (2) angeordneten Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Zustands der zumindest zwei Räder (5, 6) und
Berechnen (S3) der Orientierung einer Koppelvorrichtung des Anhängers (2) basierend auf der Relation von den zumindest zwei Rädern (5, 6).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , mit
Erfassen (S2a) einer Bewegungsrichtung und einer Drehgeschwindigkeit eines ersten Rads (5) des Anhängers (2) beim Bewegen (S1 ) des Anhängers (2) mit einem ersten Sensor,
Erfassen (S2b) einer Bewegungsrichtung und einer Drehgeschwindigkeit eines zweiten Rads (6) des Anhängers (2) beim Bewegen (S1 ) des Anhängers (2) mit einem zweiten Sensor,
Vergleichen der erfassten Bewegungsrichtungen und Drehgeschwindigkeiten des ersten Rads (5) und des zweiten Rads (6) und
Berechnen (S3) der Orientierung der Koppelvorrichtung (2) basierend auf den verglichenen Bewegungsrichtungen und Drehgeschwindigkeiten des ersten Rads (5) und des zweiten Rads (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit
Erfassen einer Ausrichtung der Koppelvorrichtung zu einer Längsachse des Anhängers (2).
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit Berechnen (S3) der Orientierung der Koppelvorrichtung in einem übergeordneten Koordinatensystem.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit
Erfassen eines Lenkwinkels des Zugfahrzeugs (4) beim Bewegen (S1 ) des Anhängers (2) und
Berechnen (S3) der Orientierung der Koppelvorrichtung unter Berücksichtigung des erfassten Lenkwinkels.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit
Erfassen der Position des Anhängers (2) in einem übergeordneten Koordinatensystem.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit
Übertragen (S4) der berechneten Orientierung der Koppelvorrichtung an ein übergeordnetes Datenverarbeitungssystem, welches mit einem Zugfahrzeug (4) kommunikationsfähig ist.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, mit
Verwenden der berechneten Orientierung der Koppelvorrichtung bei einem autonomen Betrieb eines Zugfahrzeugs (4) zumindest während eines Ankoppelvorgangs des Zugfahrzeugs (4) an den Anhänger (2).
9. Steuergerät zum Bestimmen einer Orientierung eines an einem Zugfahrzeug (4) an- hängbaren Anhängers (2), welches dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchzuführen.
10. Anhänger (2), der an einem Zugfahrzeug (4) anhängbar ist und
der mit einem Steuergerät nach Anspruch 9 verbunden ist.
1 1. Anhänger (2) nach Anspruch 10, an dem zumindest ein Sensor zum Erfassen eines jeweiligen Zustands von zumindest zwei Rädern (5, 6) des Anhängers (2) angeordnet ist und
der einen mit zumindest einem Rad des Anhängers wirkverbundenen elektrischen Generator zum Erzeugen von Energie auf dem Anhänger (2) aufweist, wobei der Sensor mit der erzeugten Energie versorgbar ist.
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