Steigerung der Energieeffizienz von schweren Nutzfahrzeugen im Straßengüterverkehr durch prädiktive Regelansätze

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Alexander Buß

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Die zu erwartende weitere Zunahme des Straßengüterverkehrs in Deutschland bei gleichzeitig höheren Anforderungen an die Reduktion von Treibhausgasemissionen sowie verstärktem Mangel an Berufskraftfahrern stellt die Lkw-Branche vor große Herausforderungen. Eine umfangreiche Automation des Straßengüterverkehrs ermöglicht es, diesen Herausforderungen zu begegnen. So kann mithilfe eines automatisierten Fahrzeugbetriebs einerseits die energieeffiziente Fahrzeuglängsführung sichergestellt und andererseits die Anzahl benötigter Fahrer reduziert werden. Eine besonders vielversprechende Möglichkeit stellt in diesem Zusammenhang das Kolonnenfahren zweier oder mehrerer elektronisch gekoppelter Lkw im Fernverkehr bei geringen Fahrzeugabständen dar. Ein zentraler Vorteil dieser Platooning-Technologie ist die Reduktion des Luftwiderstands aller Kolonnenfahrzeuge bei besagten geringen Abständen und die damit einhergehende Reduktion der zum Fahren benötigten Energie. Übergeordnetes Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Energieeffizienz von Lkw-Kolonnen weiter zu steigern. Dazu werden auf modellprädiktiven Verfahren basierende Kolonnenlängsdynamikregler unterschiedlicher Lösungsverfahren umgesetzt. Diese ermöglichen die Berücksichtigung des vorausliegenden Streckensteigungsverlaufs und somit eine im Sinne der Energieeffizienz zielführende Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeiten an die Topographie. Die entwickelten Regler werden innerhalb einer Simulationsumgebung hinsichtlich ihrer Eignung zur Energieeffizienzsteigerung miteinander verglichen. Ein dem Lösungsverfahren der direkten Methoden zuzuordnender Ansatz stellt sich hierbei als besonders geeignet heraus. Mit diesem kann simulativ eine gesteigerte Energieeffizienz von Lkw-Kolonnen nachgewiesen werden.