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Die Erfindung betrifft ein Platooning-Steuerungsverfahren für ein Platoon aus mehreren Platoon-Kraftfahrzeugen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Platooning-Steuerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogramm.
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Platooning, Im Deutschen auch als „elektronische Deichsel“ bezeichnet, ist eine Assistenzfunktion für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge mit der Fähigkeit zum autonomen Fahren. Beim Platooning schließen sich mehrere Kraftfahrzeuge zu einem Platoon, also zu einem Verband oder zu einem Konvoi zusammen. Die am Platoon teilnehmenden (Platoon-) Kraftfahrzeuge, also die Kraftfahrzeuge, welche den Konvoi bilden, stehen dabei miteinander in Kommunikation, so dass die Platoon-Fahrzeuge entsprechend einer, insbesondere vom Platoon-Führer, also vom in Fahrtrichtung vordersten Kraftfahrzeug des Platoons, vorgegebenen Geschwindigkeit angesteuert werden können.
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Dies ermöglicht, dass der Abstand zwischen den Platoon-Kraftfahrzeugen aufgrund deren Kommunikation vorteilhaft vergleichsweise gering gewählt wird, so dass die Platoon-Kraftfahrzeuge im Windschatten des bzw. der vorausfahrenden Platoon-Kraftfahrzeuge fahren können. Ein Kraftstoffverbrauch oder - bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen - ein Energieverbrauch ist entsprechend verringert.
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Aus der
DE 10 2008 023 380 A1 ist ein Kraftfahrzeug bekannt, das über ein Fahrassistenzsystem zum Ausgeben einer Warnmitteilung und/oder zum Eingriff in einen Fahrbetrieb verfügt, wobei eine Aktivität des Fahrassistenzsystems bei Überschreiten einer variablen Auslöseschwelle erfolgt. Zur Erhöhung der aktiven und passiven Verkehrssicherheit sind weitere äußere Umstände, insbesondere Einflussgrößen, die einen Einfluss auf das Fahrverhalten, den Bremsweg und beispielsweise die Schleudersicherheit des Kraftfahrzeugs haben, beim Fahrbetrieb berücksichtigbar.
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Des Weiteren wird in der
DE 10 2017 207 915 A1 ein Fahrassistenzsystem für ein Ego-Fahrzeug gelehrt, das folgendes aufweist: einen Empfänger zum Empfangen von Steuerparametern einer Fahrassistenzfunktion des Ego-Fahrzeugs von einer fahrzeugexternen Datenquelle, wobei die Steuerparameter durch Auswertung von Verschleißprognose-Daten einer Fahrzeugkomponente ermittelt worden sind und wobei die Verschleißprognose-Daten durch eine statistische Auswertung einer Vielzahl an Fahrzeugen, die die Fahrzeugkomponente aufweisen, ermittelt worden sind und den prognostizierten Verschleiß der Fahrzeugkomponente des Ego-Fahrzeugs angeben; und eine mit dem Empfänger gekoppelte Fahrassistenz-Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Fahrassistenzfunktion des Ego-Fahrzeugs auf Grundlage der ermittelten Steuerparameter anzupassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Platooning-Steuerungsverfahren anzugeben. Insbesondere soll hierbei eine möglichst große Sicherheit und/oder eine möglichst hohe Effizienz der am Platoon teilnehmenden Kraftfahrzeuge realisiert werden. Des Weiteren soll eine Platooning-Steuerungsvorrichtung zum Durchführen des Platooning-Steuerungsverfahren, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Platooning-Steuerungsvorrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogramm angegeben werden.
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Bezüglich des Platooning-Steuerungsverfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Platooning-Steuerungsvorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8, bezüglich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und bezüglich des Computerprogramms mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Platooning-Steuerungsvorrichtung, für das Kraftfahrzeug und/oder für das Computerprogramm, und umgekehrt.
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Das Platooning-Steuerungsverfahren (Platooning-Steuerverfahren) ist dazu vorgesehen, ein Platoon aus Platoon-Kraftfahrzeugen zu steuern. Hier und im Folgenden werden die am Platoon, also dem Verband oder dem Konvoi aus Kraftfahrzeugen, teilnehmenden, mit anderen Worten die das Platoon bildenden Kraftfahrzeuge als „Platoon-Kraftfahrzeuge“ oder als „Platoon-Fahrzeuge“ bezeichnet.
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Verfahrensgemäß wird ein Verschleißparameter einer Komponente eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Insbesondere wird der Verschleißparameter von diesem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Dieses Kraftfahrzeug ist dabei bereits Teil des Platoons, mit anderen Worten nimmt dieses Kraftfahrzeug also am Platoon teil, mit noch anderen Worten ist dieses Kraftfahrzeug ein Platoon-Kraftfahrzeug. Alternativ hierzu ist das Kraftfahrzeug noch nicht Teil des Platoons, hat aber eine Anfrage zum Anschließen an das Platoon gestellt, und vorzugsweise hierzu den Verschleißparameter bereitgestellt.
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Unter dem Verschleißparameter einer (Fahrzeug-)Komponente ist dabei eine Größe oder ein Wert zu verstehen, die bzw. der den Verschleißzustand dieser Komponente charakterisiert. Die Komponente ist zweckmäßig eine Komponente, die auf einen Sicherheitsabstand des die Komponente aufweisenden Kraftfahrzeugs zu einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug oder Platoon-Kraftfahrzeug beeinflusst. Insbesondere ist die Komponente eine Bremse oder ein Bestandteil dieser oder weiter beispielsweise ein Reifen. Bei einem (Fahrzeug-)Reifen kann der Verschleißzustand beispielsweise anhand eines Reifendrucks, einer Reifenmarke, einer aktuellen Laufleistung oder dergleichen geschätzt oder bestimmt werden.
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Verfahrensgemäß wird weiterhin ein erster Steuerparameter für das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit des Verschleißparameters bestimmt. Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich wird ein zweiter Parameter für eines der Platooning-Kraftfahrzeuge, oder zweckmäßigerweise jeweils ein zweiter Steuerparameter für jedes der Platooning-Kraftfahrzeuge, in Abhängigkeit des Verschleißparameters bestimmt.
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Zweckmäßigerweise werden der erste Steuerparameter und/oder der zweite Steuerparameter zusätzlich in Abhängigkeit eines jeweiligen (weiteren) Verschleißparameters einer Komponente der Platoon-Kraftfahrzeuge bestimmt.
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Der erste bzw. der zweite Steuerparameter ist oder umfasst eine Information, die der Steuerung des jeweiligen Kraftfahrzeugs hinsichtlich dessen Fahrt dient. Beispielsweise ist Steuerparameter ein Wert für eine Soll-geschwindigkeit, ein Soll-Abstand, eine Soll-Längs oder eine Soll-Querbeschleunigung. Alternativ hierzu ist der erste bzw. der zweite Steuerparameter derart ausgebildet, dass ein solcher Wert aus dem jeweiligen Steuerparameters abgeleitet oder anhand diesem bestimmt werden kann.
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Für die Bestimmung des ersten Steuerparameters und/oder des oder jeden zweiten Steuerparameters ist zweckmäßigerweise auf einem Speicher einer Platooning-Steuervorrichtung eine Tabelle, eine Kennlinie oder eine mathematische Funktion hinterlegt. Dabei ist anhand der Tabelle, der Kennlinie, bzw. der mathematischen Funktion der erste Steuerparamater bzw. der zweite Steuerparameter selbst oder ein Korrekturfaktor oder ein Korrektur-Offset für eine anhand des ersten Steuerparameters bzw. für die anhand des zweiten Steuerparameters eingestellte Größe, wie beispielsweise ein Abstand zwischen zum jeweils vorausfahrenden Platoon-Kraftfahrzeug, anhand des Verschleißparameters bestimmbar.
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Besonders vorteilhaft ist aufgrund der Berücksichtigung des Verschleißes der Komponente eine Sicherheit für das Platoon erhöht. So wird beispielsweise, bei vergleichsweise hohem Verschleiß, insbesondere der Bremse, der Abstand zum voranfahrenden Platoon-Kraftfahrzeug erhöht und/oder eine Geschwindigkeit der Platoon-Kraftfahrzeuge reduziert.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des Platooning-Steuerungsverfahrens wird die Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge in Abhängigkeit des Verschleißparameters des Kraftfahrzeugs bestimmt. Unter der Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge ist dabei insbesondere deren Reihenfolge im Platoon hinsichtlich der Fahrtrichtung und/oder ein jeweiliger Abstand zwischen den Platoon-Kraftfahrzeugen zu verstehen.
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Zweckmäßiger Weise wird der erste Steuerparameter und/oder der zweite Steuerparameter entsprechend gebildet und an das Fahrzeug bzw. an das jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeug ausgegeben. Insbesondere ist oder umfasst der erste und/oder der zweite Steuerparameter hierbei jeweils eine Information oder einen Wert für die Position des jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeugs im Platoon. Unter der Position im Platoon ist dabei zu verstehen, ob das jeweilige Kraftfahrzeug an erster Stelle, an zweiter, an dritter Stelle etc. hinsichtlich der Fahrtrichtung im Konvoi angeordnet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Platooning-Steuerungsverfahrens wird beim Anschließen des Kraftfahrzeugs an das Platoon, mit anderen Worten wenn das Kraftfahrzeug als Reaktion auf dessen Anfrage zum Platoon zugelassen wird und dieses sich dem Konvoi anschließt, und/oder beim Verlassen eines der Platoon-Kraftfahrzeuge vom Platoon die Anordnung der Platoon-Fahrzeuge im Platoon, also insbesondere deren Reihenfolge und deren Abstand zueinander, in Abhängigkeit des Verschleißparameters angepasst. Beim Anschließen des Kraftfahrzeugs an das Platoon bzw. beim Verlassen des Kraftfahrzeugs vom Platoon kann aufgrund des Verschleißes der Komponente eine Änderung der Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge in einem kleineren Abstand zwischen den Platoon-Kraftfahrzeugen und/oder in einem kleineren Kraftstoff- oder Energieverbrauchs der Platoon-Kraftfahrzeuge resultieren. Die hinsichtlich dessen optimierte Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge wird zweckmäßiger Weise anhand eines Optimierungsverfahrens oder anhand eines Optimierungsalgorithmus bestimmt, wobei der Verschleißparameter und/oder ein für die Sicherheit der Platoon-Kraftfahrzeuge vorgegebener oder bestimmter Mindestabstand bei der Optimierung der Anordnung berücksichtigt wird.
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Hinsichtlich einer Sicherheit des Platoons bzw. der Platoon-Fahrzeuge wirkt sich ein Verschleiß der Komponente (repräsentiert durch den Verschleißparameter) für unterschiedliche Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise nasse Straße/trockene Straße, und/oder unterschiedliche Straßenbeläge, entsprechend unterschiedlich aus. So stellt beispielsweise eine größere Abnutzung eines Reifens bei nasser Straße eine größere Gefahr für einen Unfall der Platoon-Kraftfahrzeuge dar, als bei trockener Straße.
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Aufgrund dessen wird zusätzlich oder alternativ die Anordnung der Platoon-Fahrzeuge im Platoon bei einer Änderung der Umgebungsbedingung des Platoons in Abhängigkeit des Verschleißparameters angepasst. Zweckmäßiger Weise umfasst hierzu zumindest eines der Platoon-Kraftfahrzeuge und/oder das Kraftfahrzeug einen Sensor, beispielsweise einen Regensensor oder einen optischen Sensor zum Erfassen einer Änderung des Straßenbelags, oder ein Mittel zum Empfang von Wetterdaten und/oder zum Empfang von Navigationsdaten zur Berücksichtigung des Straßenverlaufs. Auf diese kann für unterschiedliche Umgebungsbedingungen ein Einfluss des Verschleißparameters auf die Bestimmung der Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge, insbesondere deren Abstand zueinander, angepasst werden.
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Die Bestimmung der Anordnung der Platoon-Fahrzeuge erfolgt zweckmäßig in analoger Weise anhand eines Optimierungsverfahrens oder anhand eines Optimierungsalgorithmus. Dabei wird insbesondere ein Mindestabstand (Sicherheitsabstand) in Abhängigkeit des Verschleißparameters und/oder in Abhängigkeit eines die Umgebungsbedingungen repräsentierenden Umgebungsparameters bestimmt.
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Zweckmäßiger Weise wird der erste Steuerparameter und/oder der zweite Steuerparameter entsprechend der Änderung der Platoonzusammensetzung bzw. entsprechend der Änderung der Umgebungsbedingungen gebildet und an das jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeug ausgegeben.
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Insbesondere sofern von einem der Platoon-Kraftfahrzeuge, oder von einem Kraftfahrzeug, das eine Anfrage zum Anschließen an das Platoon gestellt hat, kein Verschleißparameter für die Komponente bereitgestellt werden kann, wird gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens der Verschleißparameter oder ein Ersatz-Verschleißparameter anhand einer statistischen Auswertung abgeschätzt. Für diese Auswertung werden dabei solche (Populations-) Verschleißparameter verwendet, die von einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen für eine solche Komponente bereitgestellt wurden. Diese Populations-Verschleißparameter oder das Ergebnis (der Platooning-Steuervorrichtung extern erfolgten) statistischen Auswertung sind dabei zweckmäßigerweise in einem Speicher der Platooning-Steuervorrichtung hinterlegt oder wurden vorab an diese übertragen. Für die Abschätzung wird beispielsweise ein Machine-Learning-Algorithmus verwendet.
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Beispielsweise wird für die Abschätzung des Verschleißparameters oder des Ersatz-Verschleißparameter ein Mittelwert aus denjenigen Populations-Verschleißparametern gebildet, deren Komponenten in einem vorgegebenen Altersbereich liegen. Der erste und/oder der zweite Steuerparameter wird dann zweckmäßiger Weise in Abhängigkeit des Verschleißparameters oder des Ersatz-Verschleißparameters, beispielsweise anhand Tabelle, Kennlinie oder mathematischen Funktion bestimmt.
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Zusammenfassend wird für die Bestimmung des ersten Steuerparameters und/oder des zweiten Steuerparameters eine statistische Auswertung von Populations-Verschleißparametern der Komponente einer Vielzahl an Kraftfahrzeugen herangezogen, die solchen Komponente aufweisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der erste und/oder der zweite Steuerparameter weiterhin in Abhängigkeit eines weiteren Fahrzeugparameters bestimmt. Ein solcher weiterer Fahrzeugparameter ist beispielsweise das Gewicht des Kraftfahrzeugs, insbesondere dessen Gesamtgewicht, also das Leergewicht des Kraftfahrzeugs sowie das Gewicht einer Zuladung und/oder von Insassen. So ist insbesondere vorgesehen, dass für höheres Gewicht ein Abstand des Platoon-Fahrzeugs zum vorausfahrenden Platoon-Fahrzeug vergrößert wird und/oder für geringeres Gewicht jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeugs der Abstand des Platoon-Fahrzeugs zum vorausfahrenden Platoon-Fahrzeug verringert wird. Voreilhaft ist auf diese Weise eine Sicherheit erhöht und/oder ein Kraftstoff- oder Energieverbrauch reduziert.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens wird, sofern sich das Kraftfahrzeug noch nicht dem Platoon angeschlossen hat, in Abhängigkeit des von diesem bereitgestellten Verschleißparameters bestimmt, ob sich das Kraftfahrzeug dem Platoon anschließen darf, oder ob die entsprechende Anfrage abgelehnt wird. Ist ein Verschleiß entsprechend des Verschleißparameters vergleichsweise groß, so würde bei Aufnahme dieses Kraftfahrzeugs in das Platoon für eine ausreichende Sicherheit ein Abstand entsprechend groß gewählt werden müssen, wobei dann nachteilig ein Luftwiderstand erhöht wäre. Für eine möglichst hohe Sicherheit und/oder möglichst geringen Kraftstoff- oder Energieverbrauch der Platoon-Kraftfahrzeugs kann das Anschließen des Kraftfahrzeugs deshalb abgelehnt werden. Zweckmäßigerweise wird hierzu ein Schwellenwert für den Verschleißparameter vorgegeben oder bestimmt, wobei sich das Kraftfahrzeug nicht an das Platoon anschließen darf, wenn der Schwellenwert überschritten ist.
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Alternativ wird, sofern das Kraftahrzeug ein Platoon-Fahrzeug ist, und zweckmäßig, wenn sich ein anderes Kraftfahrzeug dem Platoon anschließt, wenn ein anderes Platoon-Kraftfahrzeug das Platoon verlässt und/oder wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern, in Abhängigkeit des Verschleißparameters des bestimmt, ob das (Platoon-)Kraftfahrzeug im Platoon verbleiben darf, oder ob es das Platoon verlassen muss. Ist beispielsweise ein Verschleiß vergleichsweise hoch und ändert sich die Umgebungsbedingungen aufgrund beginnenden Regens, so müsste für eine ausreichende Sicherheit ein Abstand zum vorausfahrenden Platoon-Fahrzeug entsprechend groß gewählt werden, wobei dann nachteilig ein Luftwiderstand erhöht wäre. Für eine möglichst hohe Sicherheit und/oder möglichst geringen Kraftstoff- oder Energieverbrauch der anderen Platoon-Kraftahrzeuge muss diese Kraftfahrzeug das Platoon verlassen. Zweckmäßigerweise wird hierzu ein, insbesondere von den Umgebungsbedingungen und/oder von der Anordnung der Platoon-Fahrzeuge abhängiger, Schwellenwert für den Verschleißparameter vorgegeben, wobei das Kraftfahrzeug das Platoon verlassen muss, wenn der Schwellenwert überschritten ist.
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In vorteilhafter Weiterbildung wird der erste Steuerparameter und/oder der zweite Steuerparameter in Abhängigkeit eines erwarteten Verschleißes für die Komponente des Kraftfahrzeugs bestimmt. Insbesondere wird der erste und/oder der oder jede zweite Steuerparameter derart bestimmt, dass aufgrund der Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge ein erwarteter Verschleiß der Komponente des Kraftfahrzeugs minimiert ist. Zweckmäßiger Weise wird der erwartete Verschleiß anhand einer Tabelle oder anhand einer Kennlinie oder anhand einer mathematischen Funktion bestimmt, wobei die Tabelle, die Kennlinie bzw. die Funktion den erwarteten Versschleiß in Abhängigkeit der Anordnung der Platoon-Fahrzeuge darstellt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Platooning-Steuervorrichtung für das Platooning-Steuerungsverfahren. Hierzu ist die Platooning-Steuervorrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet, einen Verschleißparameter von einem (Platooning-Steuervorrichtungs-externen) Kraftfahrzeug zu empfangen und einen ersten Steuerparameter für das Kraftfahrzeug und/oder - sofern sich das Kraftfahrzeug noch nicht an das Platoon angeschlossen hat - einen zweiten Steuerparameter für eines der Platoon-Kraftfahrzeuge und/oder - sofern das Kraftfahrzeug ein Platoon-Kraftfahrzeug ist - einen zweiten Steuerparameter für ein weiteres Platoon-Kraftfahrzeug zu bestimmen. Weiterhin ist die Platooning-Steuervorrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet den ersten Steuerparameter an das Kraftfahrzeug und/oder den zweiten Steuerparameter an das (ggf. weitere) Platoon-Kraftfahrzeug auszugeben.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm für die Platooning-Steuervorrichtung. Dieses umfasst also Befehle, die bei deren Ausführung durch die Platooning-Steuervorrichtung bewirken, dass in Abhängigkeit eines von einem Kraftfahrzeug empfangenen Verschleißparameters ein erster Steuerparameter für das Kraftfahrzeug und/oder ein zweiter Steuerparameter für ein Platoon-Kraftfahrzeug bestimmt wird, und dass der erste Steuerparameter an das Kraftfahrzeug und/oder der zweite Steuerparameter an das Platoon-Kraftfahrzeug ausgegeben wird.
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Zweckmäßigerweise ist die Platooning-Steuervorrichtung weiterhin entsprechend des Platooning-Steuerungsverfahren dazu vorgesehen und eingerichtet,
- - die Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge in Abhängigkeit des Verschleißparameters zu bestimmen,
- - beim Anschließen des Kraftfahrzeugs an das Platoon, beim Verlassen des Kraftfahrzeugs vom Platoon, und/oder bei einer Änderung der Umgebungsbedingung die Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge in Abhängigkeit des Verschleißparameters durch ausgeben eines entsprechenden ersten und/oder zweiten Steuerparameter anzupassen,
- - für die Bestimmung des ersten Steuerparameters und/oder des zweiten Steuerparameters eine statistische Auswertung von Populations-Verschleißparametern zu verwenden,
- - den erste Steuerparameter und/oder den zweite Steuerparameter in Abhängigkeit eines weiteren Fahrzeugparameters des Kraftfahrzeugs zu bestimmen,
- - in Abhängigkeit des Verschleißparameters zu bestimmen, ob sich das Kraftfahrzeug dem Platoon anschließen darf, oder ob das Platoon-Kraftfahrzeug im Platoon verbleiben darf, und/oder
- - den erste Steuerparameter und/oder den zweiten Steuerparameter in Abhängigkeit eines erwarteten Verschleißes für die oder für eine weitere Komponente des Kraftfahrzeugs zu bestimmen.
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Geeigneter Weise umfasst das Computerprogramm hierzu Befehle, die bei deren Ausführung durch die Platooning-Steuervorrichtung dies bewirken.
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Beispielsweise ist die Platooning-Steuervorrichtung stationär, mit andere Worten ist die Platooning-Steuervorrichtung immobil, also feststehend. Ein weiterer Aspekt der Erfindung jedoch betrifft ein Kraftfahrzeug, welches eine Platooning-Steuervorrichtung in einer der oben dargestellten Varianten aufweist. Insbesondere ist dieses Kraftfahrzeug als Host-Fahrzeug, insbesondere das das Platoon anführende Fahrzeug (der Platoonführer) geeignet.
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Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich weist das Kraftfahrzeugs eine Steuereinheit auf, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, den Verschleißparameter einer Komponente des Kraftfahrzeugs an eine (insbesondere fahrzeugexterne) Platooning-Steuerungsvorrichtung auszugeben, und einen ersten Steuerparameters, insbesondere für das Fahren, von der Platooning-Steuerungsvorrichtung zu empfangen. Zweckmäßig ist die Steuereinheit weiterhin dazu vorgesehen und eingerichtet einen Antrieb entsprechend des Steuerparameters zu steuern .
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 anhand eines Flussdiagramms einen Verfahrensablauf eines Platooning-Steuerungsverfahrens, bei dem von einem Kraftfahrzeug ein Verschleißparameter zur Bestimmung eines Steuerparameters bereitgestellt wird, und
- 2 schematisch ein Platoon aus mehreren Platoon-Kraftfahrzeugen, wobei das Platoon gemäß des Platooning-Steuerungsverfahrens der 1 betrieben wird.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist ein Flussdiagramm dargestellt, das ein Platooning-Steuerungsverfahren für ein Platoon P aus Platoon-Kraftfahrzeugen P1, P2, P3 (Platoon-Fahrzeuge P1, P2, P3) repräsentiert.
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Hierbei wird in einem ersten Schritt I von einem der Platoon-Kraftfahrzeuge (hier beispielhaft vom Platoon-Kraftfahrzeug P3) ein Verschleißparameter V, der den Verschleißzustand einer Komponente 2 des Platoon-Kraftfahrzeugs P3 repräsentiert, bereitgestellt und von einer Steuereinheit 4 des Platoon-Kraftfahrzeugs P3 an eine Platooning-Steuervorrichtung 6 ausgegeben bzw. gesendet. Alternativ hierzu und strichpunktiert in der 2 angedeutet ist das den Verschleißparameter V bereitstellende Kraftfahrzeug PE noch nicht Teil des Platoons P. In diesem Fall sendet das Kraftfahrzeug PE den bereitgestellten Verschleißparameter V dessen Komponente 2 im Zuge oder nach einer Anfrage zum Beitritt zum Platoon P, also im Zuge oder nach der Anfrage zum Anschließen des Kraftfahrzeugs PE an das Platoon P.
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Die Platooning-Steuervorrichtung 6 ist gemäß dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines der Platoon-Kraftfahrzeuge, hier beispielhaft der Platoonführer P1. Beispielsweise ist diese Platooning-Steuervorrichtung 6 Bestandteil der Steuereinheit 4 des Platoonführers P1. Gemäß einer nicht weiter dargestellten Alternative ist die Platooning-Steuervorrichtung 6 jedoch stationär angeordnet und separat zu den Platoon-Kraftfahrzeugen P1, P2 und P3 ausgebildet.
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Allenfalls wird in einem darauf folgenden zweiten Schritt II der Verschleißparameter V von der Steuervorrichtung 6 empfangen und ein erster Steuerparameter SE für das Kraftfahrzeug PE und/oder ein zweiter Steuerparameter SP für eines der Platoon-Kraftahrzeuge P1, P2, P3 oder zweckmäßig jeweils ein zweiter Steuerparameter SP für die Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 in Abhängigkeit des Verschleißparameters V bestimmt. Auf einem Speicher 8 der Steuervorrichtung 6 ist hierzu ein Computerprogramm C hinterlegt, das Befehle umfasst, die dies die bei der Ausführung der Befehle durch die Platooning-Steuervorrichtung 6 bewirken. Die Steuervorrichtung 6 umfasst weiterhin (in nicht weiter dargestellter Weise) ein Mittel zum Empfangen des Verschleißparameters und zum Senden des ersten Steuerparameters SE und/oder des zweiten Steuerparameters SP.
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Zweckmäßiger Weise wird der jeweilige Steuerparameter SE, SP zusätzlich in analoger Weise in Abhängigkeit eines Verschleißparameter V` der Komponente 2 der anderen Platoon-Kraftfahrzeuge P2, P1 bestimmt.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu wird der erste Steuerparameter SE und/oder der zweite Steuerparameter SP in Abhängigkeit eines erwarteten Verschleißes für die Komponente 2 des Kraftfahrzeugs PE und/oder in Abhängigkeit eines erwarteten Verschleißes für die Komponente 2 des Platoon-Kraftfahrzeugs P1,P2 und/oder P3 bestimmt. Der erwartete Verschleiß kann dabei insbesondere in Abhängigkeit der Art der Komponente, der Position im Platoon, der Geschwindigkeit, der vorgesehenen Fahrtstrecke, der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung des Kraftfahrzeugs PE bzw. des jeweiligen Platooning-Kraftfahrzeugs P1,P2,P3 ermittelt werden. Vorzugsweise wird der erste und/oder der zweite Steuerparameter SE bzw. SP derart gebildet, dass der erwartete Verschleiß minimal, insbesondere für eine vorgegebene Platoon-Geschwindigkeit, ist.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu wird der erste Steuerparameter SE und/oder der zweite Steuerparameter SP in Abhängigkeit eines weiteren Fahrzeugparameters F des Kraftfahrzeugs PE bzw. des Platoon-Kraftfahrzeugs P3 bestimmt. Hierzu wird der Fahrzeugparameter F ebenfalls an die Steuervorrichtung 6 gesendet. Insbesondere ist der Fahrzeugparameter F ein Gesamtgewicht oder ein Gewicht einer Zuladung oder eine Information über einen Luftwiderstand bei der Fahrt.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu wird für die Bestimmung des ersten Steuerparameters SE und/oder des zweiten Steuerparameters SP, insbesondere sofern das Kraftfahrzeug PE oder zumindest eines der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 keinen Verschleißparameter V bzw. V` bereitstellt, eine statistische Auswertung von Populations-Verschleißparameter VP für diesen verwendet. Jeder der Populations-Verschleißparameter VP entspricht dabei dem Verschleißparameter V der Komponente 2 eines von einer Vielzahl an Kraftfahrzeugen, die eine solche Komponente 2 aufweist. Die Populations-Verschleißparameter VP oder alternativ hierzu das Ergebnis deren statistischer Auswertung sind dabei zweckmäßigerweise auf dem Speicher 8 der Platooning-Steuerungsvorrichtung 6 hinterlegt. Die Populations-Verschleißparameter VP werden beispielsweise durch Aufnahme des Verschleißparameters zu den Populations-Verschleißparametern VP aktualisiert, wenn ein Kraftfahrzeug, dessen Verschleißparameter noch nicht Teil der Populations-Verschleißparameter VP ist, diesen Verschleißparameter an die Platooning-Steuerungsvorrichtung 6 sendet.
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Insbesondere wird als Ergebnis der statistischen Auswertung ein (Ersatz-) Verschleißparameter bestimmt, wozu beispielsweise ein Mittelwert einer bestimmten Teilmenge der Populations-Verschleißparameter VP gebildet wird. Die Bestimmung des ersten und/oder des zweiten Steuerparameters SE, SP erfolgt dann in Abhängigkeit des Ergebnisses der statistischen Auswertung als Verschleißparameter V oder V` oder in Abhängigkeit des Ergebnisses der statistischen Auswertung sowie des bereitgestellten Verschleißparameters V.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu erfolgt die Bestimmung des ersten Steuerparameters SE und/oder des zweiten Steuerparameters SP in Abhängigkeit einer Umgebungsbedingung, beispielsweise des Wetters oder der Art und/oder des Zustands der Straße. Die Umgebung des Platoons P wird dabei zweckmäßig anhand eines Sensors (nicht weiter dargestellt) des Kraftfahrzeugs PE oder eines der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 erfasst und die Umgebungsbedingung daraus ermittelt, oder es wird eine Information von einem externen Vorrichtung bereitgestellt, aus der die Umgebungsbedingung ermittelt wird.
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Zweckmäßiger Weise ist zur Bestimmung der Steuerparameter SE und/oder SP auf dem Speicher 8 der Steuervorrichtung 6 eine Tabelle oder jeweils eine Tabelle, eine Kennlinie oder jeweils eine Kennlinie, eine Funktion oder jeweils eine Funktion hinterlegt, welche Tabelle(n), welche Kennlinie(n) bzw. welche Funktion(en) den Zusammenhang zwischen dem ersten Steuerparameter SE bzw. dem zweiten Steuerparameter SP und dem Verschleißparameter V, dem Ergebnis der statistischen Auswertung der Populations-Verschleißparameter VP, dem Fahrzeugparameter F, der Umgebungsbedingung, und/oder dem erwarteten Verschleiß der Komponente 2 darstellt. Alternativ ist auf dem Speicher 8 der Platooning-Steuervorrichtung 6 ein Algorithmus, insbesondere ein Machine-Learning-Algorithmus hinterlegt, mittels welchem der erste Steuerparameter SE und/oder der zweite Steuerparameter SP anhand des Verschleißparameters V, anhand des Ergebnis der statistischen Auswertung der Populations-Verschleißparameter VP, anhand des Fahrzeugparameters F, anhand der Umgebungsbedingung und/oder anhand des erwarteten Verschleißes der Komponente 2 ermittelt wird. Bevorzugt umfasst das Computerprogramm C in diesem Fall den Algorithmus.
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Der erste und/oder der zweite Steuerparameter SE, SP ist oder umfasst eine Information, die der Steuerung des jeweiligen Kraftfahrzeugs hinsichtlich dessen Fahrt und/oder hinsichtlich dessen Anordnung im Platoon P dient. Beispielsweise ist oder umfasst der erste und/oder der zweite Steuerparameter SE, SP ein Wert für eine Soll-geschwindigkeit, ein Soll-Abstand zum vorausfahrenden Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, eine Soll-Längs oder eine Soll-Querbeschleunigung. Weiter Beispielsweise ist oder umfasst der erste und/oder der zweite Steuerparameter SE, SP einen Wert über die einzunehmende oder vorgesehene Position in der Reihenfolge des Kraftfahrzeugs PE bzw. des Platoon-Kraftfahrzeugs P1 bis P3 im Platoon P. Alternativ hierzu ist der erste bzw. der zweite Steuerparameter SE, SP derart ausgebildet, dass ein solcher Wert aus dem jeweiligen Steuerparameters SE, SP abgeleitet oder anhand diesem bestimmt werden kann.
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Zusammenfassend wird auf diese Weise anhand des ersten Steuerparameters SE und/oder anhand des zweiten Steuerparameters SP die Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge in Abhängigkeit des Verschleißparameters V vorgegeben.
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In Schritt III wird der erste Steuerparameter SE an das Kraftfahrzeug PE und/oder der zweite Steuerparameter SP an das Platoon-Kraftfahrzeug P3 und hier zusätzlich jeweils ein weiterer zweiter Steuerparameter SP an die Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2 ausgegeben, insbesondere gesendet. Das Computerprogramm C umfasst hierzu Befehle, die dies bewirken, wenn diese Befehle durch die Steuervorrichtung 6 ausgeführt werden. Weiterhin werden das Kraftfahrzeug PE entsprechend des ersten Steuerparameters SE, das Platoon-Kraftfahrzeugs P3 entsprechend des zweiten Steuerparameters SP und/oder die weiteren Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2 entsprechend der weiteren zweiten Steuerparameter SP betrieben. Dabei werden für das Kraftfahrzeug PE bzw. für das jeweilige Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 insbesondere jeweils eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung, eine Position innerhalb des Platoons P und/oder ein Abstand des Kraftfahrzeugs PE zum vorausfahrenden Platoon-Kraftfahrzeug P1 bis P3 eingestellt.
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Weiterhin wird in Abhängigkeit des Verschleißparameters V und/oder des Verschleißparameters V` bestimmt, ob sich das Kraftfahrzeug PE, das noch nicht Teil des Platoons P ist, dem Platoon P anschließen darf, also ob dessen Anfrage zum Anschließen an das Platoon abgelehnt oder zugestimmt wird. Hierzu wird beispielsweise der vom Kraftfahrzeug PE bereitgestellte Verschleißparameter P mit einem von der Platooning-Steuerungsvorrichtung 6 vorgegebenen oder bestimmten Schwellenwert verglichen, der die Zustimmung bzw. Ablehnung der Anfrage zum Anschluss an das Platoon darstellt. Dieser (erste) Schwellenwert wird beispielsweise von der Platooning-Steuerungsvorrichtung 6 anhand der Fahrzeugparameter F der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 oder des Kraftfahrzeugs PE, der Verschleißparameter V oder V` der Platoon-Kraftfahrzeuge P1. P2, P3 oder des Verschleißparameters V des Kraftfahrzeugs PE, und/oder einer vorgegebenen maximalen Kraftstoff- oder Energie-Verbrauch der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 bestimmt. Wird dieser erste Schwellenwert überschritten, wird die Anfrage abgelehnt. Der Steuerparameter SE wird dann derart gebildet, dass dieser eine entsprechende Information oder einen entsprechenden Wert umfasst, der die Ablehnung oder die Zustimmung (Erlaubnis) für den Anschluss des Kraftfahrzeugs PE an das Platoon P darstellt.
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Auf diese Weise kann ein vergleichsweise hoher Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug PE und dem diesem vorausfahrenden Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, oder P3 vermieden werden, wenn die Komponente 2 das Kraftfahrzeug PE einen vergleichsweise hohen Verschleiß aufweist.
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Weiterhin wird in Abhängigkeit des Verschleißparameters V und/oder des Verschleißparameters V` bestimmt, ob ein Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2 oder P3 das Platoon P verlassen muss. Hierzu wird in analoger Weise für das jeweilige Platoon-Kraftfahrzeug ein Schwellenwert für den Verschleißparameter V bzw. V` dessen Komponente 2 bestimmt. Beispielsweise wird dieser (zweite) Schwellenwert von der Platooning-Steuerungsvorrichtung 6 anhand der Fahrzeugparameter F der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 oder des Kraftfahrzeugs PE, der Verschleißparameter V oder V` der Platoon-Kraftfahrzeuge P1. P2, P3 oder des Verschleißparameters V des Kraftfahrzeugs PE, und/oder einer vorgegebenen maximalen Kraftstoff- oder Energie-Verbrauch der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 bestimmt. Wird dieser zweite Schwellenwert überschritten, muss das jeweilige Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, oder P3 das Platoon P verlassen. Der zweite Steuerparameter SP wird dann derart gebildet, dass dieser eine entsprechende Information oder einen entsprechenden Wert umfasst, der die Aufforderung des jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeugs P1, P2, P3 zum Verlassen des Platoon P darstellt.
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Auf diese Weise kann - insbesondere, wenn sich die Zusammensetzung des Platoons P oder die Umgebungsbedingungen ändern (vgl. auch Schritt IV) - ein vergleichsweise hoher Abstand zwischen den Platoon-Kraftfahrzeugen P1, P2, P3 vermieden werden, wenn die Komponente 2 des jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeugen P1, P2, oder P3 einen vergleichsweise hohen Verschleiß aufweist. Die Bestimmung ob das jeweiligen Platoon-Kraftfahrzeugen P1, P2, oder P3 im Platoon P verbleiben darf, erfolgt beispielsweise in zeitlich regelmäßigen Abstanden (dabei beispielsweise auch anschließend an Schritt IV oder V).
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In Schritt IV ändert sich die Zusammensetzung des Platoons P. Mit anderen Worten schließt sich ein Kraftfahrzeug, beispielsweise das Kraftfahrzeug PE an das Platoon P an, oder eines der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, oder P3 verlässt das Platoon P. Zusätzlich oder alternativ hierzu ändert sich in Schritt IV eine Umgebungsbedingung des Platoons P, beispielsweise beginnt es zu Regnen.
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In diesen Fällen wird die Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge (P1, P2, P3) ggf. entsprechend der Änderung angepasst (Schritt V). Hierzu werden zweckmäßigerweise die Steuerparameter SE und/oder SP erneut in Abhängigkeit des Verschleißparameters V des Kraftfahrzeugs PE und/oder in Abhängigkeit der Verschleißparameter V oder V` der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 bestimmt und an das Kraftfahrzeug PE bzw. an das jeweilige Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 gesendet und das Kraftfahrzeug PE bzw. das jeweilige Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 entsprechend betrieben.
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Das Platooning-Steuerungsverfahren kann hierbei beispielsweise in zumindest einem der Platoon-Kraftfahrzeuge P1, P2, P3 durchgeführt werden, wenn das entsprechende Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 als ein performantes Ego-Fahrzeug ausgeführt ist. Gegebenenfalls ist es hierbei notwendig, die potentielle Dauer des Platoons durch Routendaten der Ego-Fahrzeuge mit einzubeziehen, um beispielsweise eine Neuordnung und die Berechnung zu optimieren. Alternativ ist es beispielsweise ebenso denkbar, dass das Platooning-Steuerungsverfahren von einer fahrzeugexternen Zentrale durchgeführt wird, welche signaltechnisch mit mindestens einem der Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 gekoppelt ist.
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Das Sensorsetup der Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 kann unterschiedlich sein. Dadurch ist eine vorrausschauende Umfelderkennung entlang der Route unterschiedlich, so dass vorzugsweise auf externe Quellen zurückgegriffen wird. Mit anderen Worten werden die Voraussetzungen der Platoon-Kraftfahrzeug P1, P2, P3 gegeneinander bei dem Platooning-Steuerungsverfahren mit einbezogen und berücksichtigt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können hieraus im Rahmen der Ansprüche auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen und/oder in den Ansprüchen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Komponente
- 4
- Steuereinheit
- 6
- Platooning-Steuerungsvorrichtung
- 8
- Speicher
- C
- Computerprogramm
- F
- Fahrzeugparameter
- P
- Platoon
- PE
- Kraftfahrzeug
- P1, P2, P3
- Platoon-Kraftfahrzeug
- SE
- erster Steuerparameter
- SP
- zweiter Steuerparameter
- V
- Verschleißparameter
- VP
- Populations-Verschleißparameter
- I
- Bereitstellen und Senden des Verschleißparameters
- II
- Bestimmen eines ersten und/oder eines zweiten Steuerparameters
- III
- Senden des ersten und/oder des zweiten Steuerparameters
- IV
- Änderung der Zusammensetzung des Platoons und/oder der Umgebungsbedingungen
- V
- Anpassen der Anordnung der Platoon-Kraftfahrzeuge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008023380 A1 [0004]
- DE 102017207915 A1 [0005]