Autonome Fahrzeuge sind in mehreren US-Städten im Einsatz und sind an ihren charakteristischen Kreisel-Topps erkennbar, die als Sensorhubs dienen.

Diese hochmodernen Sensoren wie LiDAR, Radar und Kameras spielen eine entscheidende Rolle bei der Kartierung der Umgebung, allerdings kann ihre sperrige Natur die Aerodynamik beeinträchtigen und sich negativ auf die Effizienz und Reichweite des Fahrzeugs auswirken.

Verbesserung der aerodynamischen Leistung durch optimiertes Sensor-Design

Forscher an der Technischen Universität Wuhan in China haben einen Optimierungsalgorithmus der künstlichen Intelligenz eingesetzt, um die aerodynamische Leistung autonomer Fahrzeuge (AVs) durch die Veränderung der strukturellen Form ihrer Sensoren zu verbessern.

Die herkömmlichen sperrigen Sensorstapel mit LiDAR, Radar und Kameras beeinträchtigen die aerodynamische Effizienz des Fahrzeugs, was zu einem erhöhten Energieverbrauch und einer begrenzten Reichweite führt. Das optimierte Sensor-Design des Teams zeigte eine Reduzierung des Gesamtwiderstands um 3,44% im Vergleich zur Standardkonfiguration in Simulationen. Zur Bestätigung ihrer Ergebnisse wurde ein realer Windkanaltest durchgeführt und die Ergebnisse wurden in Physics of Fluids veröffentlicht.

Die Herausforderung des aerodynamischen Widerstands bei autonomen Fahrzeugen

Hersteller haben sich lange darauf konzentriert, den aerodynamischen Widerstand von Fahrzeugen zu minimieren, um Geschwindigkeit und Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Moderne Autos verfügen über abgerundete Designs und zusätzliche aerodynamische Komponenten, um den Luftstrom zu optimieren. Die Integration mehrerer sperriger Sensoren in AVs, wie Kameras und LiDAR-Systeme, stellt jedoch eine Herausforderung dar.

Die hervorstehenden Sensoren unterbrechen den Luftstrom, was zu einem erhöhten Widerstand und einer beeinträchtigten aerodynamischen Leistung führt. Die Forscher stellten fest, dass die Platzierung der Sensoren auf der Motorhaube und dem Stoßfänger des AV Luftwirbel erzeugte, die die Aerodynamik weiterhin negativ beeinflussten.

Optimierung von Sensorformen zur Reduzierung des Widerstands

Durch Modifikationen an den Sensorformen in der Nähe der Fenster, der Motorhaube und des hinteren Stoßfängers konnten die Forscher den Widerstand wirksam reduzieren. Zu den Änderungen gehörten die Absenkung der Höhe der vorderen Seitensensoren und die Anpassung des Dachsensors, um den Luftwiderstand zu minimieren.

Die Studie zeigte, dass bereits kleine Anpassungen am Sensor-Design, insbesondere am Dach, den Widerstand von AVs deutlich reduzieren können. Die Optimierung der Aerodynamik durch optimierte Sensoren könnte den Energieverbrauch bei AVs reduzieren und den Weg für effizienteres Reisen auf langen Strecken ebnen.

Potentielle Auswirkungen auf den autonomen LKW-Verkehr

Die Ergebnisse legen nahe, dass aerodynamisch konstruierte Sensoren im autonomen LKW-Verkehr erhebliche Vorteile bieten könnten, indem sie die Kraftstoffeffizienz verbessern und die Energieverwendung optimieren. Unternehmen wie Waymo und Zoox untersuchen Strategien, um die Effekte des Luftwiderstands durch die Neugestaltung der Sensorplatzierungen zu minimieren.

Verbesserte Aerodynamik bei AVs könnte zu schnelleren Lieferzeiten, reduzierten Betriebskosten und verlängerter Akkulaufzeit für Elektrofahrzeuge führen. Die Erkenntnisse der Studie könnten die Entwicklung zukünftiger autonomer Fahrzeuge mit verbesserter aerodynamischer Effizienz beeinflussen, um erweiterte Reisestrecken und nachhaltige Betriebe zu ermöglichen.