Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Luftleitsystems eines Fahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, in einem Platoon, sowie eine Verstellanordnung zur Durchführung des Verfahrens.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.
In Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, wird ein Abstandsregelsystem, 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.In vehicles, especially commercial vehicles, a distance control system, also referred to as Adaptive Cruise Control (ACC), is used, with which 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. For this purpose, 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.
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 erfassten 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.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 the own vehicle, which satisfies the own vehicle on the basis of detected vehicle dynamics information or data concerning the own vehicle as well as the current vehicle environment controls to ensure safe and fuel-efficient operation of their own vehicle and possibly other vehicles during a trip in the column. For this purpose, 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 can hereby be set lower than in a conventional distance control system, as an extended coordination between the vehicles takes place.
In US 2016/0054735 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.In US 2016/0054735 A1 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 with sensors. In addition, a wireless data communication between the vehicles of the platoon is provided, via which the driving behavior of the vehicles can be coordinated. In this case, vehicle dynamics information is exchanged and based on a platooning control device in the respective vehicle, a target acceleration or a target 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 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. DE 10 2010 013 647 B4 describes a platoon from 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 implement these requirements via the brake unit and / or the 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.
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 Fahrtrichtung erfolgt. Dies kann bei wirkendem Seitenwind oder unterschiedlichen Abmaßen der einzelnen Fahrzeuge, zu einer nur geringen Optimierung des Treibstoffverbrauchs führen.A disadvantage of the described platooning systems is that to optimize the fuel consumption, only one adjustment of the desired longitudinal offset, i. the distance of the vehicles to each other in the direction of travel. This can lead to only a slight optimization of fuel consumption in the event of side wind or different dimensions of the individual vehicles.
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 Verwirbelungen und somit eine Art Sogwirkung hinter dem Fahrzeug zu erzeugen, durch die der Kraftstoffverbrauch des eigenen Fahrzeuges erhöht wird.In commercial vehicles, it is also known to use so-called air control systems in the form of rear spoilers, side spoilers or roof spoilers, which can ensure that the incident on the vehicle wind is directed in a particular direction. It can thereby be achieved that the wind does not influence the movement of the vehicle in an aerodynamically unfavorable manner. For example, rear or side spoiler of a commercial vehicle can ensure that the wind is discharged to the rear, without creating turbulence and thus a kind of suction behind the vehicle, through which the fuel consumption of the own vehicle is increased.
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.So is in DE 102 28 658 A1 an air guide or an air control system for trucks described that can take a driving and a parking position. The DE 10 2009 014 860 A1 describes a rear spoiler device as an air control 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. Also in WO 2016/032421 A1 a self-regulating adaptation of the air-handling system takes place by means of a deflection in dependence on the cross-wind conditions without an active control.
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. The above US 2016/0054735 describes in connection therewith also the adaptation of the aerodynamic structure of the vehicle during the platooning, wherein it is described that air baffles in a convoy or platoon can improve the convoy's aerodynamics. For this purpose, parts of the aerodynamic structure can be adjusted depending on the speed of the vehicle in the platoon. How exactly the adjustment is to be made, however, is not described.
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.Proceeding from this, therefore, 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.
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.This object is achieved by a method according to claim 1, a coordination device according to claim 13, an adjusting arrangement according to claim 14 and a vehicle according to claim 17. The dependent claims indicate preferred developments.
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 Verstelleinrichtung 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.According to the invention, it is therefore provided to adjust a displacement angle of an air-guiding system, for example a rear spoiler and / or a side spoiler and / or a roof spoiler, in a vehicle in a platoon via 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.
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.Here, a platoon is understood to be a formation of at least two vehicles which travel in a row behind one another and whose driving dynamics, for example their vehicle speeds and / or actual longitudinal displacements and / or actual transverse offsets, and / or their positions are coordinated with one another. The vote can be made for example via a mutual observation and / or data exchange between the vehicles, so that an actual longitudinal offset between the individual vehicles can be adjusted, which may be less than a usual safety distance under certain circumstances.
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.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.
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.This already achieves the advantage that not only does the relative position, in particular the distance, of the vehicles within the platoon lead to fuel savings, but in addition the air guidance systems can also be used to optimize the wind acting on a vehicle. For this purpose, 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.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Verstellwinkel 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.According to a preferred embodiment, it is provided that the adjustment angle of the respective air-guiding system is set as a function of an actual transverse 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.
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 Fahrzeugumgebung vorherrschender Wind auf mindestens eines der Fahrzeuge des Platoons einwirkt. Dadurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass für das nachfolgende Fahrzeug auch bei Seitenwindbedingungen eine Abschattung von Wind über das Luftleitsystem stattfinden kann.Additionally or alternatively, according to a development, it is provided that the adjustment angle of the air guidance system is set as a function of a wind action variable, wherein the wind action variable indicates how wind prevailing in a vehicle environment acts on at least one of the vehicles of the platoon. As a result, it can advantageously be achieved that shading of wind via the air guidance system can take place for the following vehicle, even in crosswind conditions.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Wind-Wirkgröße dazu einen scheinbaren Wind charakterisieren, der sich aus einem vorherrschenden fahrzeuggeschwindigkeitsabhängigen 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.In accordance with a further development, the wind effect variable may characterize an apparent wind 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-effective quantity merely characterizes the true wind prevailing in the vehicle environment , As a result, it can be advantageously differentiated between different influences on the driving behavior of the vehicles in the platoon, so that by adjusting the adjustment of the air control systems can be specifically responded.
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.According to a further development, it can be provided that a wind speed and / or a wind direction characterizing the respective wind are determined as wind effective variables with which the respective wind acts on the respective vehicle. As a result, by an appropriate adjustment advantageously not only on the Direction, but also be responded to the strength of the wind.
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 vorhanden ist.In this case, 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. This advantageously provides a simple possibility of determining the wind forces without additional sensors, since the sensors used for this purpose in the vehicle, e.g. already exists in the context of an ESC.
Alternativ oder ergänzend kann jedoch auch vorgesehen sein, die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung über Luftströmungssensoren an einem der Fahrzeuge des Platoons 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.Alternatively or additionally, however, it may also be provided to determine the wind speed and / or the wind direction via air flow sensors on one of the vehicles of the platoon. Thereby, 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.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Wind-Wirkgrößen für jedes Fahrzeug des Platoons 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.According to a preferred development, it is provided that the wind forces are determined individually for each vehicle of the platoon, thereby advantageously achieving that changing wind conditions in the platoon can be taken into account. Thus, for example, 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.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass ein Soll-Querversatz und/oder ein Soll-Längsversatz zwischen den Fahrzeugen des Platoons in Abhängigkeit des eingestellten Verstellwinkels des Luftleitsystems derartig festgelegt werden kann, dass sich der zumindest auf eines der Fahrzeuge des Platoons 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.Preferably, it is further provided that a desired transverse offset and / or a desired longitudinal offset between the vehicles of the platoons 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 the platoon air resistance under the prevailing wind reduced. This can advantageously be achieved that the relative position of the vehicles can be changed taking into account the adjustment angle. Thus, a correlation between pitch and target offset may occur to obtain optimal alignment between the vehicles.
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.In order to achieve this, it can be advantageously provided that 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. Thus, an automatic adjustment can take place without the driver having to intervene.
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.For carrying out the method according to the invention, 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 adjustment device which is designed, in particular controlled by the coordination device, to adjust an adjustment 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.
Um dies zu erreichen, kann vorgesehen sein, die elektrisch steuerbare Verstelleinrichtung mit einer Sensorik zum Erfassen mindestens einer Wind-Wirkgröße zu verbinden, so dass die Verstelleinrichtung 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.In order to achieve this, provision may be made for the electrically controllable adjusting device to 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. Furthermore, 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.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Platoons;
- 2a, b eine erste Darstellung von Windbedingungen beim Platooning;
- 3 eine zweite Darstellung von Windbedingungen beim Platooning;
- 4 eine beispielhafte Positionierung von Fahrzeugen in einem Platoon;
- 5a, 5b beispielhafte Anordnungen von verstellbaren Luftleitsystemen in Fahrzeugen des Platoons;
- 6a, b, c beispielhafte Einstellungen eines Luftleitsystems beim Platooning; und
- 7 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it: - 1 a schematic view of a platoon;
- 2a, b a first presentation of wind conditions during platooning;
- 3 a second presentation of wind conditions during platooning;
- 4 an exemplary positioning of vehicles in a platoon;
- 5a . 5b exemplary arrangements of adjustable air handling systems in Platoon vehicles;
- 6a, b , c exemplary settings of an air handling system during platooning; and
- 7 a flow chart of the method according to the invention.
In der 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.In the 1 are schematically any two vehicles Fi , with i = 1, 2, represented in a platoon 100 or a convoy, being a first vehicle F1 a first position P1 and a second vehicle F2 a second position P2 in the platoon 100 is assigned. It can also be a number A of more than two vehicles Fi , i = 1, ..., A in the platoon 100 with respective positions Pk . k = 1, ..., A be provided. Furthermore, there is a lane 200 with a track width SB shown, with the track width SB the maximum usable area of the lane 200 is meant, for example, the area between lane markings of the lane 200 taking into account bulges on the vehicle Fi For example, protruding mirrors.
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. 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 2a, 2b, 3, 6a, 6b, 6c angedeutet ist. Der Übersichtlichkeit halber sind die Komponenten der Steueranordnung 1 lediglich für das zweite Fahrzeug F2 dargestellt.Each of the vehicles Fi can be a control arrangement 1 have, which makes it possible, the respective vehicle Fi within the platoon 100 coordinated to steer, that is, to coordinate the movement so that one on at least one of the vehicles Fi acting flow resistance or air resistance Lui , i = 1, ..., A (s. 2a . 2 B . 3 . 6a . 6b . 6c) and thus also reduces fuel consumption. The air resistance Lui This indicates the resistance that is in a vehicle environment U around the respective vehicle Fi air present to the respective vehicle Fi Opposing, the direction of the air resistance Lui causing airflow in each case by an arrow in the 2a . 2 B . 3 . 6a . 6b . 6c is indicated. For the sake of clarity, the components of the control arrangement 1 only for the second vehicle F2 shown.
Ein aktueller Versatz der beiden Fahrzeuge Fi zueinander in einer y-Richtung wird durch einen Ist-Querversatz D_Ist_y angegeben. Ein aktueller Versatz der Fahrzeuge Fi zueinander in einer x-Richtung wird durch einen Ist-Längsversatz D_Ist_x angegeben, wobei gemäß dieser Ausführungsform der Ist-Querversatz D_Ist_y und der Ist-Längsversatz D_Ist_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 1 ausgerichtet ist. Der Ursprung kann aber auch fahrzeugfest im zweiten Fahrzeug F2 liegen. Der Ist-Querversatz D_Ist_y kann weiterhin auch ausgehend von den Mittelachsen der beiden Fahrzeuge Fi angegeben werden.A current offset of the two vehicles Fi to each other in a y-direction is by an actual transverse offset D_Ist_y specified. A current offset of the vehicles Fi to each other in an x-direction is determined by an actual longitudinal offset D_Ist_x indicated, according to this embodiment, the actual lateral offset D_Ist_y and the actual longitudinal offset D_Ist_x in relation to the first vehicle F1 in the first position P1 be specified. Ie. The coordinate system used is a vehicle-fixed Cartesian coordinate system whose origin is, for example, at a front side of the first vehicle F1 lies and how in 1 is aligned. The origin can also be vehicle-proof in the second vehicle F2 lie. The actual lateral offset D_Ist_y can continue also starting from the central axes of the two vehicles Fi be specified.
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 Zustandsdaten S5, die im jeweiligen Fahrzeug Fi selbst ermittelt werden.As part of the control arrangement 1 is in every vehicle Fi a platooning controller 20 provided, which is formed, the respective vehicle Fi within the platoon 100 to coordinate by a desired longitudinal offset D_Soll_x and a desired transverse offset D_Soll_y to the or each other vehicles Fi in the platoon 100 is determined. The platooning controller 20 may in particular on environmental data S4 resorted to by means of a communication system 30 in the vehicle Fi from a vehicle environment U be received, but also on status data S5 in each vehicle Fi be determined by yourself.
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-toinfrastructure) Verbindung gewährleistet, beispielsweise über WLAN, Bluetooth, DSRC, GSM, UMTS etc..The communication system 30 serves the wireless transmission of data between the vehicles Fi that z. B. the platoon 100 belong, and / or between vehicles Fi and infrastructures 69 (Road signs, traffic control system, etc.), ie it is a wireless communication via a V2V (vehicle-to-vehicle) or a V2I (vehicle-to-infrastructure) connection ensures, for example via 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.This includes the environment data S4 for example, current information about the other vehicles Fi in the platoon 100 , in particular current speeds, accelerations, upcoming braking maneuvers, etc. but also vehicle characteristics of the individual vehicles Fi in the platoon 100 , eg maximum speeds or maximum accelerations or delays, and upcoming traffic conditions, eg speed limits, construction sites, accidents, etc. In addition, also aerodynamic properties AE the other vehicles Fi be included. As aerodynamic properties AE Here, for example, a vehicle height HFi , a vehicle length LFI and a vehicle width BFi , the presence as well as the attitude of air handling systems 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.
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_Ist_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 unkoordiniert hintereinanderfahrenden Fahrzeugen.Due to the data exchange between the vehicles Fi a platoon 100 and / or the infrastructure facilities 69 can from the platooning controller 20 a lower desired longitudinal offset D_Soll_x between the vehicles Fi to which the actual longitudinal offset D_Ist_x is to be set, as usual, since minimum distances due to the coordination between the vehicles Fi and / or the infrastructure facilities 69 can be chosen lower. Thus, also the air resistance Lui on individual vehicles Fi in the platoon 100 be reduced more than uncoordinated successive vehicles.
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 GIst, z. B. Gierratensensoren 11a, vorgesehen sein. Des Weiteren kann die Sensorik Abstandssensoren 11b, wie z.B. Radarsensoren oder Ultraschallsensoren, aufweisen, um eine Ermittlung des aktuell vorliegenden Ist-Längsversatzes D_Ist_x sowie des Ist-Querversatzes D_Ist_y zu ermöglichen. Weiterhin können beispielsweise Kameras 11c zum Erkennen von Fahrspuren 200 bzw. zum Herleiten der nutzbaren Spurbreite SB vorgesehen sein.The status data S5 to which the platooning controller 20 can be obtained in particular by means of a sensor or sensors. For this example, sensors for determining an actual yaw rate Gist , z. B. yaw rate sensors 11a , be provided. Furthermore, the sensors can distance sensors 11b , such as radar sensors or ultrasonic sensors, in order to determine the currently present actual longitudinal offset D_Ist_x as well as the actual transverse offset D_Ist_y to enable. Furthermore, for example, cameras 11c to recognize lanes 200 or for deriving the usable track width SB be provided.
Weiterhin können Luftströmungssensoren 11d 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 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.Furthermore, air flow sensors 11d be provided for detecting a wind-Wirkgröße, the wind effect size wind conditions one on the respective vehicle Fi acting wind, ie in the vehicle environment U moving air, characterized. The on the respective vehicle Fi acting wind is here an apparent wind W1 according to 2a and 2 B from a wind W2 and a true wind W3 composed by vector addition. The wind W2 , which is parallel to the x-direction or to the direction of movement of the vehicle Fi runs and depends on a vehicle speed vFzg is, therefore becomes a second vector V2 and the true wind W3 that corresponds to the meteorological wind, a third vector V3 assigned. An apparent wind W1 associated first vector V1 then follows from a vector addition of the second and the third vector V2 . V3 , The length and direction of the vectors V1 . V2 . V3 is due to the speed (wind force) or the direction of the respective wind W1 . W2 . W3 established.
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 11d 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.As a wind effect size can thus, for example, a wind direction WR and / or a wind speed vW indicate the direction or speed of the apparent wind W1 that is actually on the particular vehicle Fi acts, set. With the airflow sensors 11d can exactly these wind effect sizes vW . WR of the apparent wind W1 be determined. The on the respective vehicle Fi acting air resistance Lui is in this case dependent, in particular, on these wind forces vW . WR ,
Alternativ können die Wind-Wirkgrößen vW, WR auch aus der Ist-Gierrate Glst und einem aktuellen Ist-Lenkwinkel LWIst, der über einen Lenkwinkelsensor 8 gemessen wird, ermittelt werden, indem eine aufgrund des aktuellen Ist-Lenkwinkels LWIst zu erwartende Gierrate Gp mit der tatsächlich vorliegenden Ist-Gierrate Glst verglichen wird. Eine Gierratendifferenz dG, d.h. ein Unterschied zwischen beiden Gierraten GIst, Gp, wird durch die Windrichtung WR sowie die Windgeschwindigkeit vW des wahren Windes W1 beeinflusst, so dass über eine Kalibrierung aus der Gierratendifferenz dG die Windrichtung WR sowie die Windgeschwindigkeit vW folgt. Bei Gegenwind oder Rückenwind (wahrer Wind W1), d. h. parallel zur x-Richtung, ist demnach eine Gierratendifferenz dG von Null und bei Seitenwind (wahrer Wind W1), d. h. parallel zur y-Richtung, eine Gierratendifferenz dG von größer als Null zu erwarten, da der Fahrer dem Seitenwind durch Gegenlenken entgegenwirkt. Bei Seitenwind wird sich die Ist-Gierrate GIst durch das reine Gegenlenken nicht verändern, die zu erwartende Gierrate Gp jedoch aufgrund des Gegenlenkens je nach Windrichtung WR größer oder kleiner werden. Es können auch weitere Effekte berücksichtigt werden, die eine Veränderung der Gierratendifferenz dG auslösen, allerdings nicht auf die vorliegenden Windbedingungen zurückzuführen sind, beispielsweise eine geneigte Fahrbahn. Diese weiteren Effekte können beispielsweise über das Stabilitätssystem (ESC) erkannt und entsprechend herausgerechnet werden.Alternatively, the wind effect sizes vW . WR also from the actual yaw rate Glst and a current actual steering angle LWIst that has a steering angle sensor 8th is measured, determined by a due to the current actual steering angle LWIst expected yaw rate gp is compared with the actual actual yaw rate Glst. A yaw rate difference dG ie a difference between the two yaw rates Gist . gp , is by the wind direction WR as well as the wind speed vW of the true wind W1 influenced, so that about a calibration from the yaw rate difference dG the wind direction WR as well as the wind speed vW follows. In headwind or tailwind (true wind W1 ), ie parallel to the x-direction, is therefore a yaw rate difference dG from zero and in crosswind (real wind W1 ), ie parallel to the y-direction, a yaw rate difference dG to expect greater than zero, since the driver counteracts the crosswind by countersteering. In crosswind, the actual yaw rate is Gist do not change by the pure counter-steering, the expected yaw rate gp However, due to the countersteer depending on the wind direction WR get bigger or smaller. Other effects may be considered, including a change in yaw rate difference dG trigger, but not due to the prevailing wind conditions, such as a sloping road. These further effects can be detected, for example, via the stability system (ESC) and calculated out accordingly.
Die Ermittlung der Wind-Wirkgrößen vW, WR über die Gierratendifferenz dG und über die Luftströmungssensoren 11d können weiterhin auch gegeneinander plausibilisiert werden.The determination of wind forces vW . WR about the yaw rate difference dG and about the airflow sensors 11d can continue to be plausible against each other.
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_Ist_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.Depending on at least one of these status data S5 , in particular depending on the wind effect sizes vW . WR , can the platooning controller 20 a desired transverse offset D_Soll_y for the respective vehicle Fi relative to the vehicle in front Fi set to the on the vehicles Fi in the platoon 100 acting air resistance Lui to optimize. It is also possible to use the specified nominal longitudinal offset D_Soll_x or the current actual longitudinal offset D_Ist_x be considered, ie how strong are two vehicles Fi approach each other, since thereby the effective area in particular of the true wind W2 on the following vehicle Fi can change slightly.
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_Ist_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.In principle, even a desired longitudinal offset can already D_Soll_x and / or a desired transverse offset D_Soll_y between the vehicles Fi as environmental data S4 over the communication system 30 be transferred, ie another vehicle Fi in the platoon 100 determines how, for example, the preceding vehicle first F1 opposite the following 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, if the second (or the other) vehicle F2 modified or other wind effect sizes vW . WR be established, which is a change in the actual transverse offset D_Ist_y by controlling the first vehicle F1 and taking advantage of the full track width SB necessary to continue to save fuel. Furthermore, in the case of defective or non-existent sensors, ie missing information about the wind action variables vW . WR , the specification of a nominal transverse offset D_Soll_y from another vehicle Fi out. In addition, by voting on several vehicles Fi also an optimal utilization of the track width SB be achieved, especially if there are more than two vehicles Fi in a platoon 100 are located, ie at 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.The platooning controller 20 in the corresponding vehicle Fi thus directs in the case only via the communication system 30 from another vehicle Fi received desired longitudinal offset D_Soll_x and / or the received desired lateral offset D_Soll_y for implementation in your own vehicle Fi continue or give due to the wind effect sizes vW . WR determined desired longitudinal offset D_Soll_x and / or the desired transverse offset D_Soll_y to the communication system 30 So this one is an instruction to change the orientation to another vehicle Fi in the platoon 100 can pass on. For easier implementation of a nominal transverse offset D_Soll_y by a preceding vehicle Fi to a following vehicle Fi for example, a track distance SA in one or both directions, the track distance SA the distance of the respective vehicle Fi to the laterally maximum usable area of the traffic lane 200 that's about the track width SB is determined, indicating and automatically to the predetermined target lateral offset D_Soll_y leads.
Weiterhin können beispielsweise in der Fahrsituation gemäß 1 vom vorderen ersten Fahrzeug F1 aerodynamische Eigenschaften AE betreffend die Luftleitsysteme LLS in 5a und 5b des vorderen ersten Fahrzeuges F1, beispielsweise erste Verstellwinkel α.1, α.2 von seitlichen Heckspoilern 70a, ein zweiter Verstellwinkel β 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 α.1, α.2, β, γ, δ bereits den Soll-Querversatz D_Soll_y und/oder den Soll-Längsversatz D_Soll_x ermittelt und an das hintere zweite Fahrzeug F2 über die Umgebungsdaten S4 übermittelt, wobei dieses dann die Soll-Versätze D_Solll_x, D_Soll_y einstellt.Furthermore, for example, in the driving situation according to 1 from the front first vehicle F1 aerodynamic properties AE concerning the air guidance systems LLS in 5a and 5b of the front first vehicle F1 , For example, first adjustment α.1 . α.2 from side rear spoilers 70a , a second adjustment angle β an upper rear spoiler 70b , a third adjustment angle γ from side spoilers 71 and / or a fourth adjustment angle δ a roof spoiler 72 about the environmental data S4 to the rear second vehicle F2 be transmitted. Depending on this data, the rear second vehicle may F2 relative to the front first vehicle F1 align. Alternatively, it can also be provided that the front first vehicle F1 based on the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ already the desired transverse offset D_Soll_y and / or the desired longitudinal offset D_Soll_x determined and to the rear second vehicle F2 about the environmental data S4 transmitted, this then the desired offsets D_Solll_x . D_Soll_y established.
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.Thus, the above-described adjustment of the desired longitudinal offset D_Soll_x and / or the desired transverse offset D_Soll_x not necessarily only depending on the wind forces vW . WR take place, but additionally or alternatively, depending on the aerodynamic properties 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.This can be achieved that the two vehicles F1 . F2 at a certain adjustment of the air control systems LLS of the front first vehicle F1 can move in an optimized manner relative to each other. The air control systems can do this LLS if properly adjusted, ensure that one from the front first vehicle F1 deflected air flow or wind optimized for the rear second vehicle F2 is routed so that this lower air resistance Lui experiences and thereby fuel in the platoon 100 can be saved. The air control systems LLS Thus, not only have a positive effect on your own, front first vehicle F1 but also on other vehicles Fi , in particular the subsequent second vehicle F2 , in the 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_Ist_x und/oder den Ist-Querversatz D_Ist_y zum hinteren zweiten Fahrzeug F2 ermittelt und in Abhängigkeit davon den Verstellwinkel α.1, α.2, β, γ, δ des jeweiligen Luftleitsystems LLS gezielt einstellt, um bei dem aktuell vorliegenden Ist-Versatz D_Ist_x, D_Ist_y eine optimierte Luftbewegung insbesondere für das hintere zweite Fahrzeug F2 zu gewährleisten, ohne dass das hintere zweite Fahrzeug F2 seine relative Lage verändern muss. Dies kann z.B. in einer Regelschleife in entsprechend zeitlichen Abständen erfolgen.Furthermore, it can also be provided that by a data exchange on the environment data S4 and / or the state data S5 the front first vehicle F1 , which is also a control device 1 has like the rear second vehicle F2 , the actual longitudinal offset D_Ist_x and / or the actual lateral offset D_Ist_y to the rear second vehicle F2 determined and depending on the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ of the respective air control system LLS selectively adjusts to the currently existing actual offset D_Ist_x . D_Ist_y an optimized air movement, especially for the rear second vehicle F2 to ensure without the rear second vehicle F2 to change its relative position. This can be done, for example, in a control loop in corresponding time intervals.
Die Festlegung der Verstellwinkel α.1, α.2, β, γ, δ kann ergänzend oder alternativ auch in Abhängigkeit der ermittelten Wind-Wirkgröße vW, WR erfolgen, so dass durch eine Einstellung der Verstellwinkel α.1, α.2, β, 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_Ist_x, D_Ist_y, zum nachfolgenden zweiten Fahrzeug F2 erfolgen.The definition of the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ may additionally or alternatively also in dependence of the determined wind effective size vW . WR done so that by adjusting the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ also to different wind conditions in the vehicle environment U can be reacted. Thus, for example, the lateral and upper rear spoilers can be used under appropriate wind conditions 70a . 70b of the first vehicle F1 further unfolded or "turned into the wind" to the on the second vehicle F2 acting from the front true wind W3 mitigate. This can in the simplest version even without the knowledge of the position, ie the actual offsets D_Ist_x . D_Ist_y , to the following second vehicle F2 respectively.
Somit steht mit der Einstellung des Verstellwinkels α.1, α.2, β, 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 Kraftstoffverbrauch ungünstig sind, zumindest teilweise auch durch die Verstellung der Luftleitsysteme LLS reagiert werden.Thus stands with the adjustment of the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ in addition to setting the desired longitudinal offset D_Soll_x and / or the desired transverse offset D_Soll_y Another degree of freedom is available to respond to wind conditions. This can be used, for example, when the track width SB has already been exploited and thus an increase in the desired transverse offset D_Soll_y is no longer possible or further approach the vehicle Fi can not be done to each other or an adjustment of the desired offset D_Soll_x . D_Soll_y is not provided. Thus, on wind conditions, in terms of air resistance Lui and thus the fuel consumption are unfavorable, at least partially by the adjustment of the air control systems LLS be reacted.
Die Verstellwinkel α.1, α.2, β, γ, δ für die jeweiligen Luftleitsysteme LLS sind in den 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 α.1, a.2 bzw. den zweiten Verstellwinkel β 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. The adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ for the respective air control systems LLS are in the 5a . 5b exemplified. Accordingly, the laterally arranged rear spoiler 70a or the at least one upper rear spoiler 70b each independently about the first adjustment angle α.1 . a.2 or the second adjustment angle β be adjusted to air in the back of the first vehicle F1 redirect accordingly. This allows for your own first vehicle F1 For example, a suction effect can be avoided and the air as described also optimized for the subsequent vehicle F2 be transferred. The side spoilers 71 can be about the third adjustment angle γ be adjusted to divert lateral winds accordingly, resulting in corresponding wind conditions on the subsequent vehicle F2 can affect. The roof spoiler 72 can over the fourth angle δ be set so that the air above the vehicle F1 Optimized can be directed, which also affects the subsequent second vehicle to some extent F2 can affect.
Die Einstellung der jeweiligen Verstellwinkel α.1, α.2, β, γ, δ erfolgt in einer Verstellanordnung 10 (s. 1) über eine dem jeweiligen Spoiler 70a, 70b, 71, 72 zugeordnete aktiv betriebene Verstelleinrichtung 80a, 80b, 81, 82 (s. 1) mit beispielsweise einer Antriebseinrichtung, z.B. einem Verstellmotor, 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 α.1, α.2, β, γ, δ nach Maßgabe von bestimmten Kriterien, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit vFzg, der Ist-Versätze D_Ist_x, D_Ist_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 α.1, α.2, β, γ, δ kann dabei über Kennlinien oder Kennlinienfeldern erfolgen, die die Abhängigkeit von den o.g. Parametern beschreiben und beispielsweise anhand von Erfahrungswerten oder in Versuchen erstellt werden.The setting of the respective adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ takes place in an adjustment 10 (S. 1 ) over a respective spoiler 70a . 70b . 71 . 72 associated actively operated adjusting device 80a . 80b . 81 . 82 (S. 1 ) With, for example, a drive device, for example an adjusting motor, by a coordination device 75 can be controlled individually. The coordinator 75 can as well as the entire adjustment 10 Part of the control arrangement 1 of the respective vehicle Fi be or be connected to this and the corresponding adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ in accordance with certain criteria, such as vehicle speed vFzg , the actual offsets D_Ist_x . D_Ist_y or the wind conditions vW . WR , as described above, pretend. This can be done by the coordinator 75 for example, with the Platooning controller 20 and / or the communication system 30 and / or the vehicle control 18 the control arrangement 1 be directly or indirectly connected. The definition of the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ This can be done via characteristic curves or characteristic fields which describe the dependence on the above-mentioned parameters and are created, for example, on the basis of empirical values or in experiments.
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.For clarity, the adjustment is 10 with the air handling systems LLS and the correspondingly assigned facilities 80a . 80b . 81 . 82 . 75 only for the front first vehicle F1 shown schematically. But these can also be comparable in the rear second vehicle F2 as well as in other vehicles Fi of the platoon 100 be arranged.
Die Steueranordnung 1 in dem jeweiligen Fahrzeug Fi weist gemäß der Ausführungsform in 1 folgende Komponenten auf, die es ermöglichen, das jeweilige Fahrzeug Fi auf Grundlage der Umgebungsdaten S4 und der Zustandsdaten S5 koordiniert von der Platooning-Steuereinrichtung 20 innerhalb des Platoons 100 zu steuern, falls dies benötigt wird:The control arrangement 1 in the respective vehicle Fi according to the embodiment in 1 following components that make it possible the particular vehicle Fi based on the environmental data S4 and the state data S5 coordinated by the platooning controller 20 within the platoon 100 to control, if needed:
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.A drive unit 2 comprising 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.
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.A brake unit 4 that is a brake control device 5 for controlling brakes of the respective vehicle Fi , For example, service brakes, to a predetermined negative target acceleration aSoll to implement.
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.A steering unit 6 has a steering angle sensor 8th for measuring the currently set actual steering angle LWIst and a steering actuator 9 for setting an automatically predetermined target steering angle LWSoll on. The actual steering angle LWIst that of the steering angle sensor 8th is detected and output, a steering control device 7 be handed over and the target steering angle LWSoll can from the steering control device 7 to the steering actuator 9 be issued, for example, to cause an automatically predetermined steering.
In der dargestellten Ausführung ist jede der genannten Einheiten 2, 4, 6 sowie die Sensorik 11a...11d, 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 the illustrated embodiment, each of said units is 2 . 4 . 6 as well as the sensors 11a ... 11d , the platooning controller 20 and the communication system 30 with a central vehicle control 18 connected signal-conducting, so that the vehicle control 18 the environmental data S4 as well as the status data S5 can process and / or forward as actual variables. The platooning controller 20 and the vehicle control 18 can also be summarized, for example as part of a software extension. The vehicle control 18 can also be combined with a conventional distance control system, extended to the possibility of also a steering effect, to the desired lateral offset D_Soll_y adjust.
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:Depending on the environment data S4 as well as the status data S5 determined or specified tax data S3 , which are used as nominal quantities for the coordinated control of the respective vehicle Fi in the platoon 100 can serve afterwards vehicle control 18 to the appropriate unit 2 . 4 . 6 be issued, so that these their arrangements based on the tax data S3 can perform accordingly to implement the desired sizes. The vehicle control 18 thus serves as a central hub for receiving and distributing the individual quantities detected. In detail, this can be done, for example, as follows:
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.The platooning controller 20 gets from the vehicle control 18 the environmental data S4 as well as the status data S5 in the manner described above. The platooning controller 20 determined from the environment data S4 as well as the status data S5 the desired longitudinal offset D_Soll_x and the desired lateral offset D_Soll_y with which the respective vehicle Fi his aerodynamic drag Lui and / or air resistance Lui another vehicle Fi and / or a total air resistance GLU of the platoon 100 reduced. The total drag GLU this results from the sum of the individual air resistances Lui , This takes into account, in particular, how at least two vehicles Fi in the platoon 100 have to align each other optimally so that the vehicle ahead Fi acting wind with a component in the y-direction at least partially shaded and therefore less on the subsequent vehicle Fi acts. It can continue on the track width SB be considered how far a vehicle Fi can dodge sideways, without ignoring the adjacent lane 200 to reach or affect the surrounding traffic.
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_Ist_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, α.2, β, 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.The nominal transverse offset D_Soll_y and / or the desired longitudinal offset D_Soll_x can do so depending on the wind effect size vW . WR be determined for example via a calibration. That is, the corresponding determined Wind Wirkgrößen vW . WR , especially the wind direction WR , a nominal transverse offset is generated via a characteristic curve or a characteristic field D_Soll_y and / or the desired longitudinal offset D_Soll_x assigned. The calibration can continue to take into account variables that are associated with the wind W1 . W2 . W3 related, for example, the specified desired longitudinal offset D_Soll_x or the actual longitudinal offset D_Ist_x as well as aerodynamic properties AE of the respective vehicle Fi , As aerodynamic properties AE Here, for example, the vehicle height HFi , the vehicle length LFI and the vehicle width BFi , the presence and attitude of air handling systems LLS For example, rear spoilers 70a . 70b and / or side spoilers 71 and / or roof spoilers 72 and their adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ , 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 as to how well the respective vehicle Fi the wind W1 . W2 . W3 especially for the following vehicle Fi can shadow.
In den 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. 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.In the 2a . 2 B is an example of a platoon 100 from two vehicles Fi as well as apparent wind W1 with different wind effect sizes vW . WR shown. Ruling for both vehicles Fi Wind conditions for which the wind direction WR of the apparent wind W1 parallel to the airstream W2 , ie parallel to the x-direction, is aligned (s. 2a) , or is calm, has the lowest air resistance Lui on the vehicles Fi of the platoon 100 when the vehicles Fi move from zero to zero with an actual lateral offset D_lst_y. This can be done by the platooning controller 20 based on the status data S5 are detected, whereupon a desired transverse offset D_Soll_y is set by zero.
Hat die Windrichtung WR des scheinbaren Windes W1, wie in der 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_Ist_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_Ist_y lediglich nach der manuellen Vorgabe des Fahrers richtet, was zu nicht optimalen Fahrsituationen gemäß 2b führen kann.Has the wind direction WR of the apparent wind W1 , like in the 2 B shown, but due to crosswind (true wind W3 ) one of the wind W2 deviating component in the y-direction, ie is the wind direction WR of the apparent wind W1 no longer aligned parallel to the x-direction, is driving the vehicles Fi with an actual transverse offset D_Ist_y from zero for air resistance Lui disadvantageous. As shown, the air flows namely between the vehicles reinforced Fi and thus increases air resistance LU2 in particular to the subsequent second vehicle F2 , where also the first vehicle F1 possibly a slightly higher air resistance LU1 experiences due to a kind of suction effect. This is disadvantageous in conventional prior art methods in which the actual lateral offset D_Ist_y directed only to the manual specification of the driver, resulting in non-optimal driving situations according to 2 B can lead.
Ein leicht versetztes Fahren gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie in 3 dargestellt, ist bei Seitenwindbedingungen für den Luftwiderstand LUi sowohl für das erste Fahrzeug F1 in der ersten Position P1 als auch für das nachfolgende zweite Fahrzeug F2 in der zweiten Position P2 vorteilhafter. Die Luft strömt wie dargestellt weniger zwischen die Fahrzeuge Fi als gegenüber der Fahrsituation in 2b, in der die Fahrzeuge Fi mit einem Ist-Querversatz D_Ist_y von Null fahren, so dass ein zur 2b verringerter Luftwiderstand LUi vorliegt und sich somit auch der Gesamtluftwiderstand GLU = LU1 + LU2 verringert.A slightly offset driving according to the inventive method, as in 3 is shown in crosswind conditions for air resistance Lui for both the first vehicle F1 in the first position P1 as well as for the subsequent second vehicle F2 in the second position P2 more advantageous. The air flows as shown less between the vehicles Fi as compared to the driving situation in 2 B in which the vehicles Fi with an actual transverse offset D_Ist_y drive from zero, so one to 2 B reduced air resistance Lui is present and thus also the total air resistance GLU = LU1 + LU2 decreases.
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, α.2, β, γ, δ wie oben beschrieben festgelegt werden, oder die Verstellwinkel α.1, α.2, β, γ, δ wie oben beschrieben in Abhängigkeit der Ist-Versätze D_Ist_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.Should the nominal transverse offset D_Soll_y and / or the desired longitudinal offset D_Soll_x in addition to the wind effect size vW . WR or alternatively to the wind effect size vW . WR depending on the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ as described above be set, or the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ as described above, depending on the actual offsets D_Ist_x , D_lst_y, can get the appropriate data from the coordinator 75 be processed and made an adjustment of the appropriate sizes on the appropriate facilities.
In den 6a, 6b, 6c sind beispielhafte Fahrsituationen mit unterschiedlichen Verstellwinkeln α.1, a.2 der seitlichen Heckspoiler 70a als Luftleitsysteme LLS dargestellt, die zeigen, dass abhängig oder unabhängig von Ist-Versätzen D_Ist_x, D_Ist_y der Fahrzeuge Fi zueinander eine Einstellung der Luftleitsysteme LLS erfolgen kann:In the 6a . 6b . 6c are exemplary driving situations with different adjustment angles α.1 . a.2 the side rear spoiler 70a as air control systems LLS shown, showing that depending or independent of actual offsets D_Ist_x . D_Ist_y of the vehicles Fi to each other a setting of the air control systems LLS can be done:
Gemäß 6a ist zunächst eine herkömmliche Fahrsituation gezeigt, in der die ersten Verstellwinkel α.1, 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.According to 6a First, a conventional driving situation is shown, in which the first adjustment angle α.1 . a.2 the two side rear spoiler 70a of the first vehicle F1 are set such that only the first vehicle F1 benefits from it. The front of the first vehicle F1 striking true wind W3 is characterized in the back of the first vehicle F1 for example, while minimizing a suction effect to the central axis of the first vehicle F1 directed. The following second vehicle F2 experiences thereby a true wind W3 , the frontal on the second vehicle F2 which hits a very high air resistance LU2 entails.
Um den Luftwiderstand LU2 zu minimieren und damit eine Kraftstoffeinsparung zu erreichen, werden in 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 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.To the air resistance LU2 to minimize and thus achieve fuel savings will be in 6b the first adjustment angle al . a.2 the two side rear spoiler 70a of the first vehicle F1 adjusted so that they are turned outward into the wind. This affects the second vehicle F2 another true wind W3 as in 6a because the air flowing through the side rear spoiler 70a largely on the second vehicle F2 is bypassed; the air resistance LU2 on the second vehicle F2 is becoming less.
In 6c wird zusätzlich ein von der Seite kommender wahrer Wind W3 einbezogen und die ersten Verstellwinkel α.1, 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 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.In 6c is also a coming from the side true wind W3 included and the first adjustment angle α.1 . a.2 the two side rear spoiler 70a of the first vehicle F1 are adjusted independently of each other depending on the crosswind such that an optimized air resistance LU2 at the second vehicle F2 arises. Due to the crosswinds are both side rear spoiler 70a set differently, allowing for both the first vehicle F1 as well as for the second vehicle F2 favorable air resistance LU1 . LU2 can be achieved. Optionally, a staggered driving by specifying a corresponding desired transverse offset D_Soll_y done to further optimize the effect (not shown). The driving situations are in the 6a . 6b . 6c by way of example only based on the side spoiler 70a shown. In a similar way, the other air handling systems LLS at the vehicle F1 be adjusted to the air resistance LU2 at the second vehicle F2 to optimize.
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.For a further optimization of air resistance Lui . GLU can about the environment data S4 also a specification of the positions Pk the respective vehicle Fi in the platoon 100 take place, the position Pk of every vehicle Fi in the platoon 100 for example, based on the aerodynamic properties AE of the respective vehicle Fi is determined.
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_Ist_x bzw. Ist-Querversatzes D_Ist_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.The according to this system in the Platooning control device 20 determined nominal transverse offset D_Soll_y and the desired longitudinal offset D_Soll_x and possibly also the resulting track distance SA be to the vehicle control 18 from which a vehicle target acceleration aSoll and a desired steering angle LWSoll taking into account the current actual longitudinal offset D_Ist_x or actual transverse offset D_Ist_y , the actual steering angle LWIst and limits. These are called tax data S3 to the respective unit 2 . 4 . 6 so that this is for an implementation of the control data S3 or adjusting the desired transverse offset D_Soll_y and the desired longitudinal offset D_Soll_x can provide. May be due to the track width SB a desired transverse offset D_Soll_y can not be adjusted, the or the respective preceding vehicles Fi over the communication system 30 also eg in the form of the track distance SA be notified that this (s) by engaging the steering in the appropriate direction within the lane width SB evade or evade.
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 4 dargestellt. In der 4 ist beispielhaft ein Platoon 100 mit fünf Fahrzeugen Fi dargestellt.To optimize the air resistance Lui or the total air resistance GLU a platoon 100 with preferably more than three vehicles Fi , ie A> 3, it may be necessary that the desired transverse offsets D_Soll_y between the individual vehicles Fi be chosen as in the 4 shown. In the 4 is an example of a platoon 100 with five vehicles Fi shown.
Wie dargestellt, nutzen das erste Fahrzeug F1 mit der ersten Position P1 und das dritte Fahrzeug F3 mit der dritten Position P3 die maximal nutzbare Spurbreite SB aus, so dass ein weiterer Versatz in der y-Richtung für das vierte Fahrzeug F4 in der vierten Position P4 nicht möglich ist. Daher wird dem vierten Fahrzeug F4 in der vierten Position P4 von der Platooning-Steuereinrichtung 20 ein Soll-Querversatz D_Soll_y von Null zum ersten Fahrzeug F1 in der ersten Position P1 bzw. ein entsprechender großer Soll-Querversatz D_Soll_y zum dritten Fahrzeug F3 in der dritten Position P3 zugewiesen. Dadurch wird dem vierten Fahrzeug F4 durch Analyse der Spurbreite SB sowie ggf. den vorherrschenden Windbedingungen und/oder der Verstellwinkel α.1, α.2, β, 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.As shown, use the first vehicle F1 with the first position P1 and the third vehicle F3 with the third position P3 the maximum usable track width SB out, leaving another y-directional offset for the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 not possible. Therefore, the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 from the platooning controller 20 a desired transverse offset D_Soll_y from zero to the first vehicle F1 in the first position P1 or a corresponding large desired transverse offset D_Soll_y to the third vehicle F3 in the third position P3 assigned. This will be the fourth vehicle F4 by analyzing the track width SB and possibly the prevailing wind conditions and / or the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ the air control systems LLS given that this is the lane 200 to fully exploit to the right side, although thereby the air resistance LU4 of the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 is increased compared to a desired lateral offset D_Soll_y from zero to the third vehicle F3 in the third position P3 , This serves to minimize the total drag GLU of the entire platoon 100 , as this is the fifth vehicle F5 in the fifth position P5 again an offset in the y-direction to the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 can have. The reduction of air resistance LU5 of the fifth vehicle F5 is therefore greater than the reduction in air resistance LU4 . LU5 of the fourth and fifth vehicles F4 . F5 if they each have a nominal transverse offset D_Soll_y from zero to the third vehicle F3 would move. The total drag GLU of the platoon 100 is thus minimized, being for the fourth vehicle F4 in the fourth position P4 is not optimized.
Die Vorgabe für eine derartige Anordnung der Fahrzeuge Fi kann hierbei zentral in Abhängigkeit der Windbedingungen des scheinbaren Windes W1 und/oder der Verstellwinkel α.1, α.2, β, 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_Ist_x anzupassen und/oder falls möglich die Fahrspur 200 vollständig auszunutzen.The requirement for such an arrangement of vehicles Fi This can be done centrally depending on the wind conditions of the apparent wind W1 and / or the adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ the air control systems LLS done by the desired transverse offsets D_Soll_y for example, depending on the number A on vehicles Fi in the platoon 100 as well as the track width SB determined centrally and as environmental data S4 over the communication system 30 in the individual vehicles Fi be received and implemented. Or any vehicle Fi determines the nominal transverse offset D_Soll_y yourself, taking into account that the track width SB is exceeded, the other side of the lane 200 is driven or a corresponding specification to the or the preceding vehicles Fi is output, the respective actual lateral offset D_Ist_x adapt and / or if possible the lane 200 fully exploit.
In der 7 sind beispielhaft Verfahrensschritte St0 bis St5 zum erfindungsgemäßen zum Verstellen eines Luftleitsystems LLS eines Fahrzeuges Fi in einem Platoon 100 dargestellt. In einem anfänglichen Verfahrensschritt St0 wird das Verfahren beispielsweise dadurch gestartet, dass sich ein Fahrzeug Fi einem Platoon 100 angeschlossen hat, d.h. ein Platooning-Modus aktiviert wurde.In the 7 are exemplary process steps st0 to St5 to the invention for adjusting an air handling system LLS of a vehicle Fi in a platoon 100 shown. In an initial process step st0 For example, the method is started by a vehicle Fi a platoon 100 connected, ie a platooning mode has been activated.
In einem ersten Verfahrensschritt St1 wird von der Koordinierungseinrichtung 75 beispielsweise anhand von vorab ermittelten Ist-Versätzen D_Ist_x, D_lst_y und/oder anhand der vorab ermittelten Wind-Wirkgrößen vW, WR wie oben beschrieben, ein Verstellwinkel α.1, α.2, β, 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 Glst 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 11d an einem der Fahrzeuge Fi des Platoons 100 ermittelt werden.In a first process step St1 is provided by the coordinating body 75 for example, based on previously determined actual offsets D_Ist_x . D_lst_y and / or based on the previously determined wind effect sizes vW . WR as described above, an adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ for the respective to be controlled air control systems LLS determined. This can for example be based on in the coordination facility 75 stored calibration characteristics or characteristic curves occur in which an assignment is stored. The wind effect sizes vW . WR can in this case on the actual steering angle LWIst and the actual yaw rate Glst or the yaw rate difference dG that is the difference between the actual yaw rate Gist and expected yaw rate gp results for at least one of the vehicles Fi of the platoon 100 and / or through the airflow sensors 11d at one of the vehicles Fi of the platoon 100 be determined.
In einem zweiten Schritt St2 wird über die entsprechenden elektrisch ansteuerbaren Verstelleinrichtungen 80a, 80b, 81, 82 der entsprechende vorab ermittelte Verstellwinkel α.1, α.2, β, γ, δ des betreffenden Luftleitsystems LLS eingestellt, wobei die Koordinierungseinrichtung 75 dazu entsprechende Signale aktiv an die jeweilige Verstelleinrichtungen 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 a second step St 2 is via the corresponding electrically controllable adjustment 80a . 80b . 81 . 82 the corresponding previously determined adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ the air handling system concerned LLS set, the coordinator 75 corresponding signals active to the respective adjustment 80a . 80b . 81 . 82 transmitted. This can reduce air resistance Lui that on at least one other vehicle Fi of the platoon 100 acts under the prevailing wind W1 . W2 . W3 be reduced.
In einem optionalen dritten Schritt St3 kann basierend auf dem ermittelten und/oder eingestellten Verstellwinkel α.1, α.2, β, 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 Gesamt-Luftwiderstandes GLU im gesamten Platoon 100 erfolgen.In an optional third step St3 may be based on the determined and / or adjusted adjustment angle α.1 . α.2 . β . γ . δ one of the following vehicles Fi a desired offset D_Soll_x . D_Soll_y be set so that this after the adjustment of the air control system LLS and possibly also depending on the wind effect size vW . WR can align to further optimize air resistance Lui or fuel consumption. Here also other sizes can be included, such as further aerodynamic properties AE and / or the number A on vehicles Fi in the platoon 100 , This can optimize the overall air resistance GLU in the whole platoon 100 respectively.
Das Verfahren springt zurück auf den ersten Schritt St1, solange sich das Fahrzeug Fi im Platooning-Modus befindet.The procedure jumps back to the first step St1 as long as the vehicle Fi in Platooning mode.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Steueranordnungcontrol arrangement
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22
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Antriebseinheitdrive unit
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33
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AntriebssteuereinrichtungDrive controller
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44
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Bremseinheitbrake unit
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55
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BremssteuereinrichtungBrake control device
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66
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Lenkeinheitsteering unit
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77
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Lenk-SteuereinrichtungSteering control means
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88th
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LenkwinkelsensorSteering angle sensor
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99
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Lenk-AktuatorSteering-actuator
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1010
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Verstellanordnungrecliner
-
11a 11a
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GierratensensorYaw rate sensor
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11b11b
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Abstandssensorendistance sensors
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11c11c
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Kamerascameras
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11d11d
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LuftströmungssensorenAir flow sensors
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1818
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Fahrzeugsteuerungvehicle control
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2020
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Platooning-SteuereinrichtungPlatooning controller
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3030
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Kommunikationssystemcommunication system
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6969
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Infrastruktureinrichtungeninfrastructure
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70a70a
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seitliche Heckspoilerlateral rear spoiler
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70b70b
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oberer Heckspoilerupper rear spoiler
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7171
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Seitenspoilerside spoilers
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7272
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Dachspoilerroof spoiler
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7575
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Koordinierungseinrichtungcoordination device
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80a80a
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Verstelleinrichtung für die seitlichen Heckspoiler 70a Adjustment device for the side spoiler 70a
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80b80b
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Verstelleinrichtung für den oberen Heckspoiler 70b Adjustment device for the upper rear spoiler 70b
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8181
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Verstelleinrichtung für den Seitenspoiler 71 Adjustment device for the side spoiler 71
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8282
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Verstelleinrichtung für den Dachspoiler 72 Adjustment device for the roof spoiler 72
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100100
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Platoon/ConvoyPlatoon / Convoy
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200200
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Fahrspurlane
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α.1, α.2α.1, α.2
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erste Verstellwinkelfirst adjustment angle
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AA
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Anzahlnumber
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aSollaSoll
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Soll-BeschleunigungTarget acceleration
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AEAE
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aerodynamische Eigenschaftenaerodynamic properties
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ββ
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zweiter Verstellwinkelsecond adjustment angle
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BFiBFi
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Fahrzeugbreitevehicle width
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δδ
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vierter Verstellwinkelfourth adjustment angle
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dGdG
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GierratendifferenzYaw rate difference
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D_Ist_xD_Ist_x
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Ist-LängsversatzActual longitudinal displacement
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D_Ist_yD_Ist_y
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Ist-QuerversatzActual lateral offset
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D_Soll_xD_Soll_x
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Soll-LängsversatzTarget longitudinal offset
-
D_Soll_yD_Soll_y
-
Soll-QuerversatzTarget lateral offset
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FiFi
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Fahrzeug, i = 1, 3, 3,...Vehicle, i = 1, 3, 3, ...
-
γγ
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dritter Verstellwinkelthird adjustment angle
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GIstGist
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Ist-GierrateActual yaw rate
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Gpgp
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zu erwartende Gierrateexpected yaw rate
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GLUGLU
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GesamtluftwiderstandTotal air resistance
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HFiHFi
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Fahrzeughöhevehicle height
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LFiLFI
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Fahrzeuglängevehicle length
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LLSLLS
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Luftleitsystemair Circulation System
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LUiLui
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Luftwiderstand, i= 1, 2, 3,...Air resistance, i = 1, 2, 3, ...
-
LWIstLWIst
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Ist-LenkwinkelActual steering angle
-
LWSollLWSoll
-
Soll-LenkwinkelTarget steering angle
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PkPk
-
Position k, k= 1, 2, 3,...Position k, k = 1, 2, 3, ...
-
S3S3
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Steuerdatencontrol data
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S4S4
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UmgebungsdatenEnvironmental data
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S5S5
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Zustandsdatenstate data
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SASA
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Spur-AbstandTrack pitch
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SBSB
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Spurbreitegauge
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UU
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Fahrzeugumgebungvehicle environment
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V1V1
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erster Vektor, Wind W1 zugeordnetfirst vector, wind W1 associated
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V2V2
-
zweiter Vektor, Wind W2 zugeordnetsecond vector, wind W2 associated
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V3V3
-
dritter Vektor, Wind W3 zugeordnetthird vector, wind W3 associated
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vFzgvFzg
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Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
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W1W1
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scheinbarer Windapparent wind
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W2W2
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Fahrtwindwind
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W3W3
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wahrer Windtrue wind
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WW
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Wind-WirkgrößeWind effect size
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WRWR
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Windrichtungwind direction
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vWvW
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Windgeschwindigkeitwind speed
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St1, St2, St3St1, St2, St3
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Verfahrensschrittesteps
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 2016/0054735 A1 [0004]US 2016/0054735 A1 [0004]
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DE 102010013647 B4 [0005]DE 102010013647 B4 [0005]
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DE 10228658 A1 [0008]DE 10228658 A1 [0008]
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DE 102009014860 A1 [0008]DE 102009014860 A1 [0008]
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WO 2016/032421 A1 [0008]WO 2016/032421 Al [0008]
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US 2016/0054735 [0009]US 2016/0054735 [0009]