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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung bezieht sich auf die Fahrzeugsteuerung.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Die Fahrzeugsteuerung beschreibt Methodiken, in denen der Betrieb eines Fahrzeugs oder eines Systems innerhalb eines Fahrzeugs überwacht wird und eine computergestützte Steuerung angewendet wird, um den Betrieb des Fahrzeugs zu ändern. Beispielhafte Fahrzeugsteuerstrategien überwachen die Fahrzeugdynamik oder die gegenwärtigen oder erwarteten Kräfte und Momente, die auf das Fahrzeug wirken, und wenden auf der Grundlage der Kräfte und Momente Steuerverfahren an, um den gewünschten Betrieb des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Wenn ein Fahrzeug z. B. schnell anhält, können Kräfte und Momente veranlassen, dass sich die Karosserie des Fahrzeugs nach vorn dreht, wobei sie die Vorderradaufhängung zusammendrückt. Die Fahrzeugsteuerung kann dieser überwachten oder erwarteten Drehung der Karosserie des Fahrzeugs dadurch entgegenwirken, dass sie Aktuatoren, die sich in den vorderen Ecken des Fahrzeugs befinden, erregt, um die Fahrzeugkarosserie anzuheben und das Zusammendrücken der Vorderradaufhängung anzuhalten. In einem anderen Beispiel können in einem Bremsmanöver auf das Fahrzeug wirkende Kräfte und Momente und auf die Räder ausgeübte Bremskräfte dazu verwendet werden, den Schlupf zwischen einem Rad und der Straße zu überwachen oder vorherzusagen. Aktuatoren bei den Bremsen des Fahrzeugs können dazu verwendet werden, die Bremskraft unter den Rädern umzuverteilen, um Schlupf zu verhindern. In einem anderen Beispiel können in einem Kurvenfahrtmanöver auf das Fahrzeug wirkende Kräfte und Momente und ein Lenkwinkel dazu verwendet werden, eine Über- oder eine Untersteuerungsbedingung zu überwachen oder vorherzusagen, und kann ein Aktuator, der auf das Lenksystem wirkt, das Lenken korrigieren. In einem anderen Beispiel können auf das Fahrzeug wirkende Kräfte und ein gegenwärtiges Drehmoment, das auf den Antriebsstrang und auf die Räder ausgeübt wird, dazu verwendet werden, den Schlupf zwischen den Rädern und der Straße zu überwachen oder vorherzusagen, und kann ein Aktuator dazu verwendet werden, das Drehmoment, das auf die Räder übertragen wird, über verschiedene im Gebiet bekannte Verfahren zu ändern.
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Über die Fahrzeugsteuerung können eine Anzahl von Systemen überwacht oder beeinflusst werden. Beispiele enthalten die Brems-, Lenk-, Antriebsstrang- und Aufhängungssteuerung. In Übereinstimmung mit einem beispielhaften Verfahren werden Fahrerbefehle und/oder autonome Fahrsystembefehle integriert, um gewünschte Fahrzeugdynamik- oder Fahrzeugkinematikzustände zu bestimmen, gibt ein Fahrzeugdynamikmodul die gewünschten Fahrzeugdynamik- oder Fahrzeugkinematikzustände ein und eine gewünschte Fahrzeugkraft und/oder ein gewünschtes Fahrzeugmoment aus und erzeugt ein Aktuatoraufsichts-Steuermodul Befehle in einem oder in mehreren Fahrzeugsystemen, um die gewünschte Fahrzeugkraft und/oder [engt.: ”and or”] das gewünschte Fahrzeugmoment zu bewirken. Die Integration der Befehle kann zusätzlich eine Rückkopplung hinsichtlich gegenwärtiger oder resultierender Fahrzeugdynamik- oder Fahrzeugkinematikzustände enthalten, und das Aktuatoraufsichts-Steuermodul kann eine Rückkopplung gegenwärtiger oder resultierender Aktuatorzustände enthalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs enthält das Überwachen einer gewünschten Fahrzeugkraft und eines gewünschten Fahrzeugmoments, das Überwachen von Echtzeit-Eckbeschränkungen auf die Fahrzeugdynamik, das das Überwachen der Eckfunktionszustände [engl: „corner states of health”] des Fahrzeugs enthält, und das Überwachen von Eckkapazitäten für das Fahrzeug. Ferner enthält das Verfahren das Bestimmen einer gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung auf der Grundlage der gewünschten Fahrzeugkraft und des gewünschten Fahrzeugmoments und der Echtzeit-Eckbeschränkungen und das Steuern des Fahrzeugs auf der Grundlage der gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das durch die Fahrzeugsteuerung beeinflusste Systeme enthält, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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2 schematisch ein Verfahren zum Koordinieren von Fahrzeugsteuerverfahren für verschiedene Fahrzeugsysteme in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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3 schematisch ein Verfahren zum Koordinieren von Fahrzeugsteuerverfahren durch Bestimmen einer gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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4 schematisch ein Verfahren zum Koordinieren von Fahrzeugsteuerverfahren für verschiedene Fahrzeugsysteme unter Nutzung einer gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt;
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5 schematisch genauer den beispielhaften Betrieb eines Eckdynamik-Steuermoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
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6 schematisch genauer den beispielhaften Betrieb eines Aktuatoraufsichts-Steuermoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun anhand der Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, zeigt 1 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das durch die Fahrzeugsteuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung beeinflusste Systeme enthält. Das Fahrzeug 5 enthält eine Kraftmaschine 10, einen Elektromotor 15, ein Getriebe 20, einen Endantrieb 25, der eine Hinterachse 30 und Räder 32, 34, 36 und 38 enthält. Die Kraftmaschine 10 und der Elektromotor 15 können jeweils ein Drehmoment liefern, das zum Vortrieb des Fahrzeugs 5 über den Endantrieb 25 verwendet werden kann. Das Getriebe 20 enthält Kupplungsvorrichtungen, die sowohl die Drehmomenterzeugungsvorrichtungen als auch die Kraftmaschine 10 und den Elektromotor 15 wahlweise mit dem Endantrieb 25 verbinden können. Zusätzlich enthält das Getriebe 20 Verfahren zum wahlweisen Schalten des Fahrzeugs über eine Anzahl von Gangzuständen, die einen Leerlaufgangzustand und einen Rückwärtsgangzustand enthalten. Außerdem kann das Drehmoment über das Getriebe genutzt werden, um den Elektromotor 15 in einer Erzeugungsbetriebsart laufen zu lassen, wobei eine zugeordnete Energiespeichervorrichtung geladen wird, oder kann Drehmoment zwischen den Drehmomenterzeugungsvorrichtungen übertragen werden, wobei z. B. der Elektromotor 15 zum Starten der Kraftmaschine 10 genutzt wird. Die beispielhafte Konfiguration aus 1 beschreibt eine mögliche Kraftmaschine/einen möglichen Antriebsstrang, die für ein Fahrzeug genutzt werden können. Eine Anzahl beispielhafter Ausführungsformen können gleichfalls genutzt werden. Zum Beispiel können anstelle der gezeigten Kraftmaschine 10 und des gezeigten Motors 15 mehrere Radmotoren genutzt werden. In einer solchen Ausführungsform können vier Radmotoren einzeln an jedes der Räder ein Drehmoment liefern. Die Offenbarung soll nicht auf die besonderen hier beschriebenen Kraftmaschinen/Antriebsstrang-Ausführungsformen beschränkt sein. Ein Lenkrad 40 und ein Lenkungssystem 42 können die Räder des Fahrzeugs über im Gebiet bekannte Verfahren einschlagen. 1 zeigt die Räder 32 und 34 eingeschlagen. Es wird gewürdigt werden, dass eine Anzahl beispielhafter Lenkverfahren und Radkonfigurationen einschließlich Vierradlenkung bekannt sind, und die Offenbarung soll nicht auf die hier gezeigten besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein. Die Räder 32 und 34 sind in einer Weise eingeschlagen gezeigt, die damit vereinbar ist, dass sich das Fahrzeug vorwärts bewegt und eine Linkskurve fährt. Bei jedem der Räder 32, 34, 36 und 38 sind in dieser Reihenfolge Bremsvorrichtungen 52, 54, 56 und 58 gezeigt, die jeweils auf das zugeordnete Rad ein Bremsmoment ausüben können. Im Gebiet sind eine Anzahl verschiedener Bremsvorrichtungen und -steuerverfahren bekannt, wobei sie beispielhaft Hydraulikbremsen, Antiblockierbremsen und regenerative Bremsen, die eine Energiespeichervorrichtung laden können, enthalten können. Außerdem stellen bei jedem der Räder 32, 34, 36 und 38 in dieser Reihenfolge Aufhängungskomponenten 62, 64, 66 und 68 eine Aufhängung für die Karosserie des Fahrzeugs auf den Rädern des Fahrzeugs bereit. Aufhängungskomponenten und -verfahren sind im Gebiet bekannt und stellen während des Betriebs sowohl für Insassen in dem Fahrzeug eine gedämpfte Fahrt als auch für das Fahrzeug gewünschte Fahrverhaltenseigenschaften bereit.
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Wie oben beschrieben wurde, sind Verfahren bekannt, um Aktuatoren zum Ändern des Betriebs verschiedener Fahrzeugsysteme für die Fahrzeugsteuerung zu nutzen. Für Lenkungssysteme können die Aktuatoren die Form einer elektrischen Servolenkung (EPS) annehmen, die den Winkel und das Drehmoment des Lenkungssystems simultan zu Eingaben von einem Fahrer oder von einem anderen halbautonomen oder autonomen System steuern kann. In einer anderen Ausführungsform können Aktuatoren zum Steuern der Lenkung über eine aktive Vorderradlenkung (AFS), ein System, das ein Verhältnis der Lenkradeinschlagwinkel-Änderung zu einer Änderung des Lenkwinkels der Vorderräder ändert, genutzt werden. In dieser Ausführungsform kann das AFS als ein Aktuator wirken, der das Verhältnis auf der Grundlage der Eingaben von einem Fahrer oder von einem anderen semiautonomen oder autonomen System moduliert. In einem anderen Beispiel kann eine aktive Hinterachslenkung als ein Aktuator zum Steuern der Hinterachslenkung genutzt werden. Für Bremssysteme sind elektronische Stabilisierungssysteme (ESC) und Antiblockierbremssysteme Systeme, die die Bremsbetätigung auf der Grundlage von Eingaben modulieren. Fahrzeugsteuerungseingaben können genutzt werden, um den Betrieb der ESC- oder Antiblockierbremssysteme zu ändern, um eine Aktuatorsteuerung der Bremsung zu bewirken. ESC, Antiblockierbremssysteme oder andere Bremssteuersysteme können Hydraulikaktuatoren mit Pumpen und Ventilen, Überdrucksysteme, Elektromotoren oder elektrische Bremssättel verwenden, um eine Aktuatorsteuerung der Bremsung zu bewirken. Aktuatoren, die zum Steuern eines Aufhängungssystems genutzt werden, können ein aktives Aufhängungssystem oder Rollverhinderungssystem nutzen, das diese Steuerung auf der Grundlage von Eingaben von einem Fahrer oder von einem anderen semiautonomen oder autonomen System ändert. Aktuatoren, die zum Steuern einer Ausgabe der Kraftmaschine/des Antriebsstrangs genutzt werden, können eine Drehmomentsteuerung der Kraftmaschine/des Motors und der Kupplungen oder ein Torque-Vectoring für die Achsen enthalten. Aktuatoren, die die beschriebenen Fahrzeugsysteme oder -teilsysteme oder andere, nicht genannte Systeme oder -teilsysteme steuern, können verschiedene Formen annehmen, was die Steuerung des Fahrzeugsystems oder -teilsystems auf der Grundlage einer Eingabe von einem Fahrer oder von einem anderen semiautonomen oder autonomen System ermöglicht. Die Offenbarung soll nicht auf die hier beschriebenen besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
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Bestimmte Verfahren zum Implementieren einer Fahrzeugsteuerung können sich auf einzelne Fahrzeugsysteme konzentrieren. Zum Beispiel kann ein Lenksteuermodul ein Verfahren zum Überwachen der Fahrzeugdynamik und zum Ändern der Lenkungssteuerung auf der Grundlage überwachter oder vorhergesagter Kräfte und Momente, die auf das Fahrzeug wirken, enthalten. In demselben Fahrzeug kann ein Aufhängungssteuermodul ein Verfahren zum Überwachen der Fahrzeugdynamik und zum Ändern der Aufhängungssteuerung auf der Grundlage der Überwachten oder vorhergesagten auf das Fahrzeug wirkenden Kräfte und Momente enthalten. Allerdings können solche unkoordinierten Fahrzeugsteuerverfahren, die sich auf das Teilsystem und nicht auf die Integration der Teilsysteme konzentrieren, um eine maximal verfügbare Funktionalität des Fahrzeugs zu erzielen, unwirksam sein, wobei sie gegeneinander arbeiten oder dazu neigen, nur in grenzwertnahen Gebieten oder in Gebieten des nichtlinearen Reifenbetriebs, in denen die Stabilität des Fahrzeugs bereits verringert ist, zu arbeiten. Zum Beispiel können Fahrzeugsteuerverfahren, die auf den spezifischen Fahrzeugsystemen beruhen, rückkopplungsgestützt sein, wobei sie erfordern, dass eine Sensoreingabe angibt, dass das Fahrzeugsystem einen normalen Betriebsbereich verlassen hat, bevor eine Korrektursteuerung angewendet wird. Ferner wird gewürdigt werden, dass die Integration mehrerer unabhängiger Steuerverfahren in ein Fahrzeug eine intensive und zeitaufwändige Entscheidung zwischen den verschiedenen Steuerverfahren enthalten kann.
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Das gemeinsam übertragene
US-Patent 7,472,006 mit dem Titel ”VEHICLE DYNAMICS CONTROL STRUCTURE” beschreibt ein Verfahren zum Implementieren einer Fahrzeugsteuerung auf der Grundlage der Koordinierung einzelner Fahrzeugsysteme und ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
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2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Koordinieren von Fahrzeugsteuerverfahren für verschiedene Fahrzeugteilsysteme in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 100 enthält ein Befehlsintegrationsmodul 110, das manuelle Fahreingaben 112 und/oder sensorgeführte autonome Fahreingaben 114 überwacht und eine gewünschte Fahrzeugdynamik/-kinematik 122 erzeugt, die den von dem Fahrer oder von dem autonomen Merkmal des Fahrzeugs gewünschten Fahrzeugbetrieb beschreibt. Das Fahrzeugdynamikmodul 120 gibt eine gewünschte Fahrzeugdynamik/-kinematik 122 ein und erzeugt z. B. eine gewünschte Fahrzeugkraft und ein gewünschtes Fahrzeugmoment 132, die Kräfte und ein Moment, die auf den Schwerpunkt des Fahrzeugs wirken, und die resultierende Fahrzeugdynamik/-kinematik 124 beschreiben. In der beispielhaften Ausführungsform aus 2 überwacht das Befehlsintegrationsmodul 110 zusätzlich die resultierende Fahrzeugdynamik/-kinematik 124 und kann dieses Signal nutzen, um eine Rückkopplung zu dem Signal der gewünschten Fahrzeugdynamik/-kinematik 122 zu liefern. Das Aktuatoraufsichts-Steuermodul 130 gibt die gewünschte Fahrzeugkraft und das gewünschte Fahrzeugmoment 132 ein und erzeugt Steuerbefehle 142, 147 und 152 für die jeweiligen Aktuatormodule 140, 145 und 150, die wie oben beschrieben Steuerbefehle für verschiedene Systeme innerhalb des Fahrzeugs liefern. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Aktuatormodul 140 ein Modul enthalten, das Befehle für ein Lenkungssystem liefert, kann das Aktuatormodul 145 ein Modul enthalten, das Befehle für ein Aufhängungssystem liefert, und kann das Modul 150 ein Modul enthalten, das Befehle für ein Bremssystem liefert.
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Das Verfahren 100 schafft eine integrierte Steuerung verschiedener Fahrzeugsysteme für die Fahrzeugsteuerung. Das Aktuatoraufsichts-Steuermodul 130 wendet Verfahren und programmierte Antworten für die gewünschte Fahrzeugkraft und für das gewünschte Fahrzeugmoment 132 für die verschiedenen durch das Modul 140, 145 und 150 angewiesenen Fahrzeugsysteme an. Allerdings sind diese Verfahren und programmierten Antworten merkmalsgestützte Antworten, wobei z. B. ein gewünschtes Moment identifiziert wird und eine Antwort erzeugt wird, die das Ändern eines Lenkwinkels enthält. Eine solche Antwort ist weiterhin eine isolierte Funktion für dieses Fahrzeugsystem.
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Auf das Fahrzeugsteuerverfahren wird ein Eckdynamik-Steuerverfahren angewendet, das für jedes Rad des Fahrzeugs eine gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung bestimmt. Durch Verteilen einer gewünschten Fahrzeugkraft und eines gewünschten Fahrzeugmoments als eine gewünschte Eckkraft und als ein gewünschtes Eckmoment für jede der Ecken des Fahrzeugs kann auf der Grundlage der gewünschten Kraft und des gewünschten Moments für diese Ecke selektiv eine Antwort der verschiedenen Systeme, die eine bestimmte Ecke beeinflussen, erzeugt werden. Ein solches Verfahren implementiert die Fahrzeugsteuerung als eine Nettowirkung aller gesteuerten Fahrzeugsysteme, anstatt das einzelne System stückweise zu steuern. Ferner können durch Verteilen der gewünschten Kraft und des gewünschten Moments auf die vier Ecken des Fahrzeugs Echtzeit-Eckbeschränkungen oder Beschränkungen, die eine Kapazität jeder Ecke, zur Fahrzeugsteuerung beizutragen, beschreiben, als Teil der Verteilung angewendet werden, was sicherstellt, dass die gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung für jede Ecke innerhalb eines gewünschten Bereichs und nicht in einem grenzwertnahen Zustand liegen. Auf diese Weise kann auf der Grundlage der Fahrzeugantwort auf die Gesamtheit der Systeme, die gesteuert werden, eine Integration verschiedener Fahrzeugsysteme erzielt werden. Ferner können durch Vereinheitlichen der Steuerung auf der Grundlage der gewünschten Kräfte und Momente, die auf das Fahrzeug wirken, die Steuerparameter für die Fahrzeugkonfiguration und Fahrerpräferenzen standardisiert oder anpassbar sein.
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3 zeigt schematisch ein Verfahren zum Koordinieren von Fahrzeugsteuerverfahren durch Bestimmen einer gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 200 enthält, dass das Befehlsintegrationsmodul 110 manuelle Fahreingaben 112 und/oder sensorgeführte autonome Fahreingaben 114 überwacht und eine gewünschte Fahrzeugdynamik/-kinematik 122 erzeugt, die den von dem Fahrer des Fahrzeugs gewünschten Fahrzeugbetrieb oder eine gewünschte Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerkraft und ein gewünschtes Fahrzeuggiermoment beschreibt. Dieser von dem Fahrer gewünschte Fahrzeugbetrieb, der manuelle und automatische Eingaben enthält, die als gewünschte Fahrzeugdynamik/-kinematik synthetisiert werden, kann als ein Gesamtfahrzeugsteuerbefehl beschrieben werden. In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform nutzt das Befehlsintegrationsmodul 110 ein inverses Fahrzeugdynamikmodell. Außerdem kann das Befehlsintegrationsmodul 110 die resultierende Fahrzeugdynamik/-kinematik 124 wie oben beschrieben überwachen. Diese resultierende Fahrzeugdynamik oder -kinematik kann durch Sensor- oder Messsysteme entwickelt werden, die z. B. eine Gierrate, eine Querbeschleunigung, eine Längsbeschleunigung, Raddrehzahlen, den geschätzten Reifenschlupf, geschätzte Kräfte und/oder eine geschätzte Reibung zwischen den Rädern und der Fahrbahn überwachen. Das Fahrzeugdynamikmodul 210 gibt die gewünschte Fahrzeugdynamik/-kinematik 122 ein und erzeugt eine gewünschte Fahrzeugkraft und ein gewünschtes Fahrzeugmoment 132 und eine resultierende Fahrzeugdynamik/-kinematik 124. Es ist das Eckdynamik-Steuermodul 220 gezeigt, das die gewünschte Fahrzeugkraft und das gewünschte Fahrzeugmoment 132 überwacht. Ferner überwacht das Eckdynamik-Steuermodul 220 eck-basierte Echtzeitbeschränkungen 227 vom Echtzeitbeschränkungsmodul 225. In Übereinstimmung mit einem beispielhaften Betrieb minimiert das Modul 220 eine Differenz zwischen den gewünschten und den tatsächlichen Fahrzeugkräften und dem gewünschten und dem tatsächlichen Fahrzeugmoment, minimiert es eine Steueranstrengung und minimiert es ein Auftreten einer Radinstabilität wie etwa übermäßigen Brems- oder Antriebsschlupf. Die Optimierung wird durch die Echtzeitbeschränkungen beschrankt, die z. B. Aktuatorgrenzwerte, Daten hinsichtlich Aktuatoranomalien und Energiemanagementanforderungen liefern. Beispielhafte eck-basierte Echtzeitbeschränkungen 227 enthalten einen Eckfunktionszustand und eine Eckkapazität. Die Eckfunktionszustands- oder eine Eckkapazitätsbestimmung kann eine Befähigung oder Kapazität eines Aktuators oder von Aktuatoren zum Erzeugen der gewünschten Kraft an einer bestimmten Ecke enthalten. Ein Eckfunktionszustand kann z. B. in Bezug auf einen Radmotor eine fehlende Kapazität zum Erzielen einer gewünschten Eckkraft beschreiben. Falls der Aktuator gestört ist, ist es nicht möglich, die gewünschte Steuerbetätigung auf diese Ecke anzuwenden, wobei eine Eckfunktionszustands-Bestimmung den Aktuator als nicht funktional beschreiben kann. Eine Eckkapazitätsbestimmung kann eine Befähigung des Aktuators/von Aktuatoren, die geforderte Eckkraft zu erzielen, z. B. auf der Grundlage dessen, dass sich ein Aktuator einem Wärmegrenzwert nähert und einer resultierenden beschränkten Steueraktion, beschreiben. Das Eckdynamik-Steuermodul 220 kann ferner einen resultierenden Reifenschlupf/Reifenschlupfwinkel 234 und eine resultierende Eckkraft und ein resultierendes Eckmoment 236 überwachen. Das Eckdynamik-Steuermodul 220 erzeugt auf der Grundlage der überwachten Eingaben eine gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung 232. Das Eckdynamik-Steuermodul 220 kann ferner eine resultierende Fahrzeugkraft und ein resultierendes Fahrzeugmoment 222 erzeugen, die von dem Fahrzeugdynamikmodul 210 als Rückkopplung genutzt werden können. Auf diese Weise können eine gewünschte Fahrzeugkraft und ein gewünschtes Fahrzeugmoment genutzt werden, um eine gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung zur Verwendung bei der Fahrzeugsteuerung zu entwickeln.
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Die Fahrzeugsteuerung kann eine Anzahl von Ausführungsformen annehmen. Wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben ist, kann die Fahrzeugsteuerung Befehle enthalten, die eine Gruppe von Aktuatoren anweisen, die ein Fahrzeugteilsystem oder eine Gruppe von Fahrzeugteilsystemen steuern. Wie in 3 entwickelt ist, kann die Steuerung dieser Aktuatoren eine gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung implementieren. Im Gebiet sind eine Anzahl von Teilsystemsteuerverfahren bekannt, wobei die Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll.
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4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Koordinieren von Fahrzeugsteuerverfahren für verschiedene Fahrzeugsysteme, die eine gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung nutzen, wie in 3 gezeigt ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 250 enthält, dass ein Aktuatoraufsichts-Steuermodul 230 die gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung 232 überwacht und Steuerbefehle 142, 147 und 152 für jeweilige Aktuatormodule 140, 145 und 150 erzeugt, die Steuerbefehle für verschiedene Teilsysteme innerhalb des Fahrzeugs wie oben beschrieben liefern. Das Aktuatoraufsichts-Steuermodul 230 kann ferner zusätzliche Echtzeitbeschränkungen 237 vom Echtzeitbeschränkungsmodul 235 überwachen, wobei es z. B. Energiekapazitäts- und Aktuatorgrenzwertinformationen für die Erzeugung von Steuerbefehlen anwendet. Das Aktuatoraufsichts-Steuermodul 230 kann ferner einen resultierenden Reifenschlupf/Reifenschlupfwinkel 234 und eine resultierende Eckkraft und ein resultierendes Eckmoment 236 für die Rückkopplung zum Eckdynamik-Steuermodul 220 erzeugen.
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5 zeigt schematisch genauer den beispielhaften Betrieb eines Eckdynamik-Steuermoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Es ist das Eckdynamik-Steuermodul 220 gezeigt, das das Eckkapazitäts-Beurteilungsmodul 310, das Systembeschränkungs-Integrationsmodul 320 und das Modul 330 für optimierte Eckkraftverteilung enthält. Das Eckkapazitäts-Beurteilungsmodul 310 überwacht eck-basierte Echtzeitbeschränkungen, die in dieser beispielhaften Ausführungsform den Eckfunktionszustand 312 und die Eckkapazität 314 enthalten. Der Eckfunktionszustand 312 und die Eckkapazität 314, die als Eingaben verwendet werden, können dafür verwendet werden zu beschreiben, wie viel Kraft und Bewegung eine bestimmte Ecke unter gegenwärtigen Bedingungen wünschenswert behandeln kann. Das Systembeschränkungs-Integrationsmodul 320 überwacht die Beurteilung der Eckkapazität vom Modul 310 und bestimmt, wie einzelne Ecken, wie beschränkt oder begrenzt, zur Fahrzeugsteuerung beitragen können. Das Modul 320 gibt die beschränkten Eckparameter an das Modul 330 für optimierte Eckkraftverteilung aus. Das Modul 330 für optimierte Eckkraftverteilung gibt die Ausgabe des Moduls 320 und die gewünschte Fahrzeugkraft und das gewünschte Fahrzeugmoment 132 ein und verteilt die Kraft und das Moment als gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung 232 auf die verschiedenen Räder.
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6 zeigt schematisch genauer den beispielhaften Betrieb eines Aktuatoraufsichts-Steuermoduls in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung. Es ist das Aktuatoraufsichts-Steuermodul 230 gezeigt, das das Energiekapazitäts-Beurteilungsmodul 350, das Aktuatorbeurteilungsmodul 355, das Systembeschränkungs-Integrationsmodul 360 und das Modul 370 für die Zuweisung einer optimierten Aktuatorsteuerung enthält. Das Energiekapazitäts-Beurteilungsmodul 350 überwacht Echtzeitbeschränkungen, die in dieser beispielhaften Ausführungsform Energiekapazitätsinformationen 352 hinsichtlich der gewünschten Leistung, die für eine Leistungszufuhr z. B. von einer Brennkraftmaschine, von einer Brennstoffzelle oder von einer Batterie angesichts der gewünschten Antriebskräfte notwendig ist, enthalten. Durch Überwachen von Energiekapazitätsinformationen 352 kann auf der Grundlage der Leistungsverfügbarkeit in Echtzeit eine Auswahl einer Leistungsquelle und Anwendung dieser Quelle vorgenommen werden. Das Aktuatorbeurteilungsmodul 355 überwacht Echtzeitbeschränkungen, die in dieser beispielhaften Ausführungsform Aktuatorgrenzwerte/den Aktuatorfunktionszustand 357 enthalten. Die Aktuatorgrenzwerte oder der Aktuatorfunktionszustand können z. B. eine Verringerung der Aktuatorkapazität wegen Änderung der Temperatur oder wegen eines bestimmten Fahrzeugzustands enthalten. Energiekapazitätsinformationen 352 und Aktuatorgrenzwerte/der Aktuatorfunktionszustand 357 als Eingaben können dazu verwendet werden zu beschreiben, wie viel Kraft und wie viel Moment eine bestimmte Ecke unter gegenwärtigen Bedingungen wünschenswert behandeln kann. Das Systembeschränkungs-Integrationsmodul 360 nutzt Eingaben, um zu bestimmen, wie einzelne Aktuatoren zu der Ecksteuerung beitragen können, und gibt Parameter, die Eckaktuatorgrenzwerte (maximales Drehmoment, Aktuatorbandbreite usw.) beschreiben, an das Modul 370 für optimierte Aktuatorsteuerung aus. Das Modul 370 für die Zuweisung einer optimierten Aktuatorsteuerung gibt die Ausgabe des Moduls 360 und die gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung 232 ein und erzeugt Steuerbefehle für relevante Aktuatoren, in diesem Beispiel die Befehle 142, 147 und 152.
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Aktuatoranomalien oder -störungen können die Kapazität eines Fahrzeugsteuersystems, auf den Fahrzeugbetrieb zu reagieren, verringern. Falls z. B. ein Aktuator nicht funktional ist oder nicht auf durch das Fahrzeugsteuersystem erzeugte Befehle reagiert, können die Vorteile aus dem Fahrzeugsteuersystem zunichtegemacht werden oder können negative oder nachteilige Wirkungen auf die Fahreigenschaften sichtbar sein. Auf der Grundlage eines Systems, das ein wie hier beschriebenes Eckdynamik-Steuermodul nutzt, das die Aktuatorfunktion überwacht und einen Aktuator als nicht funktional bestimmt, kann die Verteilung der Kraft und des Moments auf die verschiedenen Ecken so eingestellt werden, dass die bekannte Aktuatoranomalie kompensiert wird.
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Die obigen Verfahren beschreiben Verfahren zur Fahrzeugsteuerung, die zum Steuern von Fahrzeugsystemen verwendet werden können. Die Fahrzeugsysteme können viele Ausführungsformen annehmen. Zum Beispiel ist in 1 eine Kraftmaschine/ein Antriebsstrang gezeigt, die/der eine Kraftmaschine und einen Elektromotor enthält. Es können eine Anzahl anderer Ausführungsformen einer Kraftmaschine/eines Antriebsstrangs genutzt werden. Zum Beispiel kann eine Kraftmaschine/ein Antriebsstrang eine einzelne Drehmomenterzeugungsvorrichtung, z. B. einen Motor oder eine Kraftmaschine, enthalten oder zwei Drehmomenterzeugungsvorrichtungen, wie etwa zwei Motoren oder einen Motor, der durch eine Energiespeichervorrichtung angetrieben wird, und eine durch eine Wasserstoffbrennstoffzelle angetriebene Vorrichtung, enthalten. In einem anderen Beispiel kann eine Kraftmaschine/ein Antriebsstrang getrennte Motoren oder Radmotoren enthalten, die jedes Rad des Fahrzeugs antreiben. In einem solchen Fahrzeug können die hier beschriebenen Verfahren genutzt werden, um an jedes der Räder andere Drehmomentbefehle zu liefern. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann eine Kraftmaschine/ein Antriebsstrang einen wahlweisen Allradantrieb, eine Antriebsschlupfregelung, eine horizontale Stabilitätssteuerung oder andere Systeme, die die Leistung für die verschiedenen Räder des Fahrzeugs modulieren, enthalten. Diese Systeme und die Modulation der Leistung für die verschiedenen Räder können in die hier beschriebenen Verfahren durch die bestimmte gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung integriert werden. Die Bremsung kann ähnlich eine Anzahl von Ausführungsformen und die selektive Aktivierung von Systemen enthalten. Ein Fahrzeug kann z. B. eine regenerative Bremsung bei den Rädern enthalten oder kann typische Bremsen bei den Rädern enthalten und eine selektive Kraftmaschinenbremsung, die z. B. Energie für eine Energiespeichervorrichtung durch die Kraftmaschinenbremsung regenerieren kann, enthalten. Die selektive Bremsung auf einer Seite eines Fahrzeugs oder die erhöhte Bremsung auf einer Seite eines Fahrzeugs kann beim Erzeugen einer gewünschten Eckkraft- oder Eckmomentverteilung unterstützen. Die selektive Aktivierung oder Modulation der Eigenschaften der Antiblockierbremsung bei verschiedenen Rädern kann dazu verwendet werden, eine gewünschte Eckkraft- oder Eckmomentverteilung zu erzeugen. Die Fahrzeuglenkungssysteme können eine Anzahl von Ausführungsformen einschließlich Vorderradlenkung, Hinterradlenkung und Vierradlenkung in Übereinstimmung mit den im Gebiet bekannten Verfahren annehmen. Es werden eine Anzahl verschiedener Fahrzeugkonfigurationen und Fahrzeugsystemkombinationen vorhergesehen, wobei die Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll.
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Die obigen Ausführungsformen des Fahrzeugsteuerverfahrens behandeln hauptsächlich Fahrzeugkräfte und -momente, wie sie in einer zweidimensionalen Ebene in der Nähe der horizontalen Bodenebene oder mit ihr zusammenfallend vorhanden sind. Allerdings wird gewürdigt werden, dass in Fahrzeugsteuerverfahren eine dritte Dimension genutzt werden kann. Es wird gewürdigt werden, dass durch Hinzufügung ähnlicher Module und Beschränkungen in einer dritten Dimension Fahrzeugsteuerverfahren beschrieben werden können, die drei Dimensionen der Fahrzeugsteuerung, z. B. Vorwärts- und Rückwärtsrollen der Fahrzeugkarosserie in Bezug auf das Fahrwerk des Fahrzeugs und die entsprechende Eckkraft und die entsprechenden Eckmomente, um die Steuerung des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten, enthalten. Ein Rollverhinderungssystem zum Steuern der Dynamik einer Fahrzeugkarosserie in Bezug auf ein Fahrzeugfahrwerk ist bekannt. Diese Steuerung kann entweder auf Informationen in drei Dimensionen oder auf Informationen in zwei Dimensionen beruhen und kann eine Wirkung dieser zweidimensionalen Daten auf das Rollen schätzen.
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Die obigen Verfahren beschreiben die Nutzung einer gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung zum Steuern eines Fahrzeugs. Diese Verfahren können durch eine Anzahl verschiedener physikalischer Konfigurationen oder Vorrichtungen ausgeführt werden. Eine beispielhafte Vorrichtung zum Ausführen der obigen Verfahren enthält ein Befehlsintegrationsmodul, das einen Gesamtfahrzeugsteuerbefehl bestimmt. Ferner enthält die beispielhafte Vorrichtung ein Fahrzeugdynamik-Steuermodul, das den Gesamtfahrzeugsteuerbefehl überwacht und auf der Grundlage des Gesamtfahrzeugsteuerbefehls eine gewünschte Fahrzeugkraft und ein gewünschtes Fahrzeugmoment bestimmt. Ferner enthält die beispielhafte Vorrichtung ein Eckdynamik-Steuermodul, das die gewünschte Fahrzeugkraft und das gewünschte Fahrzeugmoment überwacht, das Echtzeit-Eckbeschränkungen überwacht und das auf der Grundlage der gewünschten Fahrzeugkraft und des gewünschten Fahrzeugmoments und der Echtzeit-Eckbeschränkungen eine gewünschte Eckkraft- und Eckmomentverteilung bestimmt. Ferner enthält die Vorrichtung ein Fahrzeugsystem, das eine Fahrzeugsteuerung auf der Grundlage der gewünschten Eckkraft- und Eckmomentverteilung implementiert.
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Steuermodul, Modul, Controller, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten irgendeine geeignete Kombination oder verschiedene Kombinationen einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltung(en) (ASIC), elektronischen/r Schaltung(en), Zentraleinheit(en) (vorzugsweise eines Mikroprozessors/von Mikroprozessoren), von zugeordnetem Speicher und einer zugeordneten Ablage (nur Lesen, programmierbar nur Lesen, Schreiben-Lesen, Festplatte usw.), die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, Kombinationslogikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabe-Schaltung(en) und -Vorrichtungen, geeigneter Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungen und anderer geeigneter Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen einschließlich residenter Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und zur Bereitstellung der gewünschten Funktionen ausgeführt werden, auf. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden wie etwa durch eine Zentraleinheit ausgeführt und sind zum Überwachen von Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen betreibbar und führen Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs von Aktuatoren aus. Die Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des andauernden Kraftmaschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Änderungen daran beschrieben. Weitere Ausführungsformen und Änderungen können anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Somit soll die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en), die als die am besten für die Ausführung dieser Offenbarung angesehene Ausführungsart offenbart worden ist/sind, beschränkt sein, sondern soll die Offenbarung alle Ausführungsformen, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, enthalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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