DE102016101070A1

DE102016101070A1 - Anhängerrücksetzunterstützungssystem mit adaptiven lenkwinkelgrenzen

Info

Publication number: DE102016101070A1
Application number: DE102016101070.7A
Authority: DE
Inventors: Joseph M. Raad; Donald Jacob Mattern
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-08-11
Also published as: US9522699B2; US20160229451A1

Abstract

Ein Anhängerrücksetzunterstützungssystem umfasst einen Sensor, der einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger misst. Ein Lenksystem steuert einen Lenkwinkel des Fahrzeugs zwischen physischen Winkelgrenzen. Eine Steuerung des Anhängerrücksetzunterstützungssystems erzeugt adaptive Winkelgrenzen basierend auf der maximalen Kupplungswinkelrate und erzeugt eine Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen für das Fahrzeug zum Führen des Anhängers auf einer gewünschten Bahnkrümmung.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die hier vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Fahrerassistenz- und aktive Sicherheitstechnologien in Fahrzeugen, und spezieller auf ein Anhängerrücksetzunterstützungssystem, das mit adaptiven, basierend auf der Kupplungswinkelrate erzeugten Lenkwinkelgrenzen ausgelegt ist, um autonome Fahrzeugführung des Anhängers zu unterstützen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zurücksetzen eines Fahrzeugs bei gleichzeitigem Ziehen eines Anhängers kann für viele Fahrer herausfordernd sein, insbesondere für Fahrer, die unregelmäßig mit einem Anhänger fahren oder mit verschiedenen Typen von Anhängern fahren. Ein Grund für diese Schwierigkeit kann sein, dass das Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit einem verbundenen Anhänger Lenkeingaben erfordert, die den Lenkeingaben beim Zurücksetzen des Fahrzeugs ohne einen mit dem Fahrzeug verbundenen Anhänger entgegengesetzt sind. Ein weiterer Grund für diese Schwierigkeit kann sein, dass kleine Lenkfehler beim Zurücksetzen eines Fahrzeugs mit einem verbundenen Anhänger verstärkt werden, was bewirken kann, dass der Anhänger schnell den gewünschten Pfad verlässt. Ein weiterer zusätzlicher Grund, aus dem sich das Zurücksetzen eines Anhängers schwierig erweisen kann, ist die Notwendigkeit, das Fahrzeug in einer Weise zu steuern, die das Potenzial für Auftreten einer Einknickbedingung begrenzt. Diese Schwierigkeiten können auch erfahren und in einigen Fällen verstärkt werden, wenn versucht wird, schnell einen engen Kurvenradius zu erreichen, oder wenn mehrere Anhänger zurückgesetzt werden, die die Rücksetzgeschwindigkeit oder die Kupplungswinkel-Knickrate unterschiedlich beeinflussen können.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Anhängerrücksetzunterstützungssystem einen Sensor, der einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger misst. Ein Lenksystem steuert einen Lenkwinkel des Fahrzeugs zwischen physischen Winkelgrenzen. Eine Steuerung des Anhängerrücksetzunterstützungssystems erzeugt adaptive Winkelgrenzen basierend auf der maximalen Kupplungswinkelrate und erzeugt eine Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen für das Fahrzeug zum Führen des Anhängers auf einer gewünschten Bahnkrümmung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Anhängerrücksetzunterstützungssystem einen Kupplungswinkelsensor, der einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger erfasst. Ein Geschwindigkeitssensor erfasst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Ein Lenksystem steuert einen Lenkwinkel des Fahrzeugs. Eine Steuerung des Anhängerrücksetzunterstützungssystems erzeugt eine adaptive Grenze des Lenkwinkels basierend auf einer maximalen Kupplungswinkelrate, der Geschwindigkeit und dem Kupplungswinkel.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger und Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst auch Erzeugen von adaptiven Lenkwinkelgrenzen für das Fahrzeug basierend auf einer maximalen Kupplungswinkelrate, der Geschwindigkeit und dem Kupplungswinkel. Darüber hinaus umfasst das Verfahren Steuern eines Lenkwinkels des Fahrzeugs innerhalb der Lenkwinkelgrenzen zum Führen des Anhängers auf einem gewünschten Rücksetzpfad.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, Ansprüche und angehängten Zeichnungen verständlich und offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen:
ist 1 eine perspektivische Ansicht von oben eines mit einem Anhänger verbundenen Fahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Anhängerrücksetzunterstützungssystems;
ist 2 ein Blockdiagramm, eine Ausführungsform des Anhängerrücksetzunterstützungssystems darstellend, eine Lenkeingabevorrichtung und eine Steuerung in Kommunikation mit einem Lenksystem aufweisend;
ist 3 eine schematische Darstellung, die die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers mit einem darüber gelegten zweidimensionalen x-y-Koordinatensystem darstellt, Variablen identifizierend, die zum Bestimmen einer kinematischen Beziehung des Fahrzeugs und des Anhängers für das Anhängerrücksetzunterstützungssystem gemäß einer Ausführungsform verwendet werden;
ist 4 ein schematisches Blockdiagramm, Teile einer Bahnkrümmungsroutine der Steuerung gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform und andere Komponenten des Anhängerrücksetzunterstützungssystem gemäß einer solchen Ausführungsform darstellend;
ist 5 ein schematisches Blockdiagramm der Bahnkrümmungsroutine aus 4, die Rückkopplungsarchitektur und den Signalfluss der Steuerung gemäß einer solchen Ausführungsform zeigend;
ist 6 eine schematische Darstellung, eine Beziehung zwischen einem Kupplungswinkel und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs relativ zu Bahnkrümmung des Anhängers und einem Einknickwinkel zeigend;
ist 7 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer einen drehbaren Knopf zum Betätigen des Anhängerrücksetzunterstützungssystems aufweisenden Lenkeingabevorrichtung;
ist 8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines drehbaren Knopfes zum Auswählen einer gewünschten Bahnkrümmung eines Anhängers und eine entsprechende schematische Darstellung, ein Fahrzeug und einen Anhänger mit verschiedenen, mit möglicherweise ausgewählten gewünschten Bahnkrümmungen korrelierenden Anhängerbahnkrümmungswegen darstellend;
ist 9 ein Flussdiagramm, ein Verfahren zum Betreiben eines Anhängerrücksetzunterstützungssystems unter Verwendung einer Betriebsroutine zum Lenken eines einen Anhänger zurücksetzenden Fahrzeugs mit der gewünschten Bahnkrümmung gemäß einer Ausführungsform darstellend;
ist 10 ein Flussdiagramm, ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform zum Betreiben eines Anhängerrücksetzunterstützungssystems unter Verwendung einer Lenkwinkelbegrenzungsroutine darstellend; und
ist 11 eine graphische Darstellung des Lenkradwinkels relativ zum Kupplungswinkel für eine Ausführungsform eines Fahrzeugs und eines Anhängers, physische Winkelgrenzen und verschiedene adaptive Winkelgrenzen veranschaulichend.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zum Zwecke der Beschreibung hierin versteht es sich, dass das offenbarte Anhängerrücksetzunterstützungssystem und die zugehörigen Verfahren verschiedene alternative Ausführungsformen und Ausrichtungen annehmen können, es sei denn, dass ausdrücklich Gegenteiliges angegeben wurde. Es versteht sich auch, dass es sich bei den spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, einfach um beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Konzepte handelt, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind. Während verschiedene Aspekte des Anhängerrücksetzunterstützungssystems und der zugehörigen Verfahren mit Verweis auf eine bestimmte beispielhafte Ausführungsform beschrieben werden, ist die offenbarte Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt, und zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsformen können umgesetzt werden, ohne von der offenbarten Erfindung abzuweichen. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die hier offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
Bezug nehmend auf 1–11 bezeichnet Referenznummer 10 allgemein ein Anhängerrücksetzunterstützungssystem zum Steuern eines Rücksetzpfades eines mit einem Fahrzeug 14 verbundenen Anhängers 12, indem dem Fahrer des Fahrzeugs 14 gestattet wird, eine gewünschte Bahnkrümmung 26 des Rücksetzpfades des Anhängers 12 anzugeben. In einer Ausführungsform lenkt das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 automatisch das Fahrzeug 14, um den Anhänger 12 auf der gewünschten Bahnkrümmung 26 des Rücksetzpfades zu führen, wenn ein Fahrer das Fahrpedal und Bremspedal verwendet, um die Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zu steuern. Zum Überwachen der Position des Anhängers 12 relativ zum Fahrzeug 14 kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 einen Sensor oder ein Sensorsystem 16 umfassen, der bzw. das einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 erfasst oder anderweitig bestimmt. In einer Ausführungsform kann das Sensorsystem 16 einen Kupplungswinkelsensor 44 umfassen, wie einen sichtbasierten Sensor, der eine Kamera 46 am Fahrzeug 14 einsetzt, um ein Ziel 52 am Anhänger 12 zu überwachen, um den Kupplungswinkel γ zu messen. Das Fahrzeug 14 wird autonom mit einem Lenksystem 62 gelenkt, das einen Lenkwinkel δ der Vorderräder des Fahrzeugs 14 innerhalb physischer Winkelgrenzen 20 des Lenksystems 62 steuert. Eine Steuerung 28 des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 kann auch adaptive Winkelgrenzen 23 für das Lenksystem 62 basierend auf einer Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14, dem Kupplungswinkel γ und einer maximalen Kupplungswinkelrate erzeugen. Die maximale Kupplungswinkelrate kann voreingestellt oder anderweitig basierend auf der Rate bestimmt werden, mit der das Lenksystem 62 den Lenkwinkel δ genau einstellen kann. Nach Empfangen einer gewünschten Bahnkrümmung 26 kann die Steuerung 28 eine Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen 20, 23 für das Fahrzeug 14 erzeugen, um den Anhänger 12 auf der gewünschten Bahnkrümmung 26 zu führen. Die Lenkanweisung für das Fahrzeug 14 kann basierend auf dem geschätzten Kupplungswinkel γ und einer kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14 bestimmt werden. Wenn daher die anfänglich berechnete Lenkanweisung außerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen 20, 23 des Lenksystems 62 liegt, kann die Lenkanweisung auf den kleineren Wert aus physischer Winkelgrenze 20 und adaptiver Winkelgrenze 23 eingeschränkt werden. Einschränken der Lenkanweisung auf die adaptive Winkelgrenze 23 kann verhindern, dass das Lenksystem die maximale Kupplungswinkelrate überschreitet, und somit unerwünschte Kupplungswinkelbedingungen außerhalb der gewünschten Bahnkrümmung 26, wie etwa eine Einknickbedingung, verhindern.
Bezug nehmend auf die Ausführungsform aus 1 ist das Fahrzeug 14 eine Pickup-Wagenausführungsform, die mit einer Ausführungsform des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 zum Steuern des Rücksetzpfads des Anhängers 12, der mit dem Fahrzeug 14 verbunden ist, ausgestattet ist. Insbesondere ist das Fahrzeug 14 drehbar an einer Ausführungsform des Anhängers 12 befestigt, der einen Kastenrahmen 32 mit einem eingeschlossenen Ladebereich 34, eine einzelne Achse, eine rechte Radanordnung und eine linke Radanordnung aufweisend, und eine Deichsel 36, sich längs ausgehend von dem geschlossenen Ladebereich 34 nach vorn erstreckend, aufweist. Der dargestellte Anhänger 12 hat auch einen Anhängerkupplungsverbinder in Form einer Kopplungsanordnung 38, der mit einem Fahrzeugkupplungsverbinder in der Form einer Kupplungskugel 40 verbunden ist. Die Kopplungsanordnung 38 verriegelt auf der Kupplungskugel 40, um eine drehbare Kugelgelenkverbindung 42 bereitzustellen, die eine Änderung des Kupplungswinkels γ ermöglicht. Es versteht sich, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers 12 alternativ mit dem Fahrzeug 14 gekoppelt werden können, um eine drehbare Verbindung bereitzustellen, so über eine Sattelkupplungsverbindung. Es wird außerdem in Betracht gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Anhängers mehr als eine Achse umfassen können und verschiedene Formen und Größen aufweisen können, ausgelegt für unterschiedliche Lasten und Gegenstände, wie ein Bootsanhänger oder ein Pritschenanhänger.
Weiterhin Bezug nehmend auf 1 umfasst das Sensorsystem 16 in der dargestellten Ausführungsform einen sichtbasierten Kupplungswinkelsensor 44 zum Abschätzen des Kupplungswinkels γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Der dargestellte Kupplungswinkelsensor 44 verwendet eine Kamera 46 (z. B. eine Videobildkamera), die sich nahe des oberen Bereichs der Fahrzeugheckklappe 48 am Heck das Fahrzeugs 14 befinden kann, wie gezeigt, sodass die Kamera 46 relativ zu der Deichsel 36 des Anhängers 12 erhöht sein kann. Die dargestellte Kamera 46 hat ein Darstellungssichtfeld 50, so befindlich und ausgerichtet, um eines oder mehrere Bilder des Anhängers 12 zu erfassen, einen eine oder mehrere Zielpositionierungszonen für zumindest ein zu sicherndes Ziel 52 enthaltenden Bereich umfassend. Obwohl in Betracht gezogen wird, dass die Kamera 46 Bilder des Anhängers 12 ohne ein Ziel 52 erfassen kann, um den Kupplungswinkel γ zu bestimmen, umfasst das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 in der dargestellten Ausführungsform ein am Anhänger 12 positioniertes Ziel 52, um dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 zu gestatten, die über die Bilderfassung und -verarbeitung des Ziels 52 gewonnenen Informationen zu nutzen. Beispielsweise kann die dargestellte Kamera 46 eine Videobildkamera umfassen, die wiederholt aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12 erfasst, die verarbeitet werden können, um das Ziel 52 und seine Position am Anhänger 12 zu bestimmen, um Bewegung des Ziels 52 und des Anhängers 12 relativ zum Fahrzeug 14 und den zugehörigen Kupplungswinkel γ zu bestimmen. Es versteht sich außerdem, dass die Kamera 46 eine oder mehrere Videobildkameras umfassen kann und an anderen Orten am Fahrzeug 14 positioniert sein kann, um Bilder des Anhängers 12 und der gewünschten Zielpositionierungszone zu erfassen, wie an einer Fahrgastkabine 54 des Fahrzeugs 14 zum Erfassen von Bildern eines Schwanenhalsaufliegers. Darüber hinaus wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen des Kupplungswinkelsensors 44 und des Sensorsystems 16 zum Bereitstellen des Kupplungswinkels γ ein/en oder eine Kombination aus einem Potentiometer, einem magnetbasierten Sensor, einem optischen Sensor, einem Anhängergierratensensor, einem Näherungssensor, einem Ultraschallsensor, einem Rotationssensor, einem kapazitiven Sensor, einem induktiven Sensor oder einem mechanisch basierten Sensor, wie einer an der sich drehenden Kugelgelenkverbindung 42 montierten mechanischen Sensoranordnung, Energiewandler eines Rückfahrunterstützungssystems, einem Totwinkelsystem und/oder einem Querverkehrwarnsystem sowie anderen in Betracht kommenden Sensoren oder Anzeigen des Kupplungswinkels γ zur Ergänzung oder Verwendung anstatt des sichtbasierten Kupplungswinkelsensors 44 umfassen können.
Bezug nehmend auf die Ausführungsform des in 2 gezeigten Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 wird der Kupplungswinkelsensor 44 im Allgemeinen als ein Mittel zum Schätzen des Kupplungswinkels γ und zum Kommunizieren mit dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 dargestellt. Die dargestellte Ausführungsform des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 empfängt auch fahrzeug- und anhängerstatusbezogene Informationen von zusätzlichen Sensoren und Vorrichtungen. Diese Informationen umfassen Positionierungsinformationen von einer Positionierungsvorrichtung 56, die ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) am Fahrzeug 14 oder einer behandelten Vorrichtung zum Bestimmen einer Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 basierend auf dem Ort der Positionierungsvorrichtung 56 mit Bezug zum Anhänger 12 und/oder zum Fahrzeug 14 und basierend auf dem geschätzten Kupplungswinkel γ umfassen können. Die Positionierungsvorrichtung 56 kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Koppelnavigationssystem zum Bestimmen der Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 innerhalb eines lokalisierten Koordinatensystems basierend zumindest auf Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel und Kupplungswinkel γ umfassen. Andere von dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 empfangene Fahrzeuginformationen können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 von einem Geschwindigkeitssensor 58 und eine Gierrate des Fahrzeugs 14 von einem Gierratensensor 60 umfassen. Es wird in Betracht gezogen, dass in zusätzlichen Ausführungsformen der Kupplungswinkelsensor 44 und andere Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen, wie Näherungssensorsignale oder aufeinander folgende Bilder des Anhängers 12, bereitstellen können, die die Steuerung des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, um den Kupplungswinkelsensor 44 beim Abschätzen des Kupplungswinkels γ oder eines Indikators dafür, wie einen Bereich von Kupplungswinkeln, zu ergänzen.
Wie auch in 2 gezeigt wird, steht eine Ausführungsform des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 in Kommunikation mit einem Servolenksystem 62 des Fahrzeugs 14, um die gelenkten Räder 64 (1) des Fahrzeugs 14 zu betätigen, um das Fahrzeug 14 in einer solchen Weise zu bewegen, dass der Anhänger 12 im Allgemeinen in Übereinstimmung mit der gewünschten Bahnkrümmung 26 des Anhängers 12 reagiert. In der dargestellten Ausführungsform ist das Lenksystem 62 ein elektrisches Servolenksystem (EPAS), das einen elektrischen Lenkmotor 66 zum Drehen der gelenkten Räder 64 (1) zu einem Lenkwinkel basierend auf einer Lenkanweisung umfasst, wodurch der Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 67 des Lenksystems 62 erfasst werden kann. Aufgrund der Größe der Radkästen und Reifenabmessungen, neben anderen Komponenten des Fahrzeugs 14, kann das Lenksystem 62 physisch dahingehend beschränkt sein, in welchem Maße die gelenkten Räder 64 frei durch den elektrischen Lenkmotor 66 gedreht werden können, was damit die physischen Lenkwinkelgrenzen 20 des Lenksystems 62 definiert. Beispielsweise können die physischen Lenkwinkelgrenzen 20 durch den minimalen durch das Fahrzeug 14 erreichbaren Kurvenradius bestimmt werden. Entsprechend können die physischen Lenkwinkelgrenzen 20 zwischen Typen und Auslegungen unterschiedlicher Fahrzeuge variieren. Darüber hinaus kann das Lenksystem 62 auch in natürlicher Weise durch die maximal steuerbare Lenkwinkelrate des Lenksystems 62 beschränkt sein, die durch die Kapazität des elektrischen Lenkmotors 66, neben anderen zugehörigen Komponenten des Lenksystems 62, bestimmt werden kann. Die steuerbare Rate zum Einstellen des Lenkwinkels δ mit dem Lenksystem 62 kann durch das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 verwendet werden, um die Lenkanweisungen zu regeln, um zu verhindern, dass die resultierenden Kupplungswinkelbedingungen außerhalb der gewünschten Bahnkrümmung 26 des Anhängers 12 abweichen.
Weiter Bezug nehmend auf 2 kann die Lenkanweisung vom Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Rücksetzmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ von anderen Fahrzeuglenkunterstützungssystemen bereitgestellt werden. Es versteht sich auch, dass eine Lenkanweisung manuell über eine Drehposition (z. B. Lenkradwinkel) eines Lenkrads 68 (1) zum manuellen Betrieb des Fahrzeugs bereitgestellt werden kann. In der dargestellten Ausführungsform ist das Lenkrad 68 des Fahrzeugs 14 mechanisch mit den gelenkten Rädern 64 des Fahrzeugs 14 gekoppelt, sodass sich das Lenkrad 68 gemeinsam mit den gelenkten Rädern 64 bewegt, einen manuellen Eingriff mit dem Lenkrad 68 während autonomen Lenkens verhindernd. Insbesondere ist am Servolenksystem 62 ein Drehmomentsensor 70 bereitgestellt, der Drehmoment am Lenkrad 68 erfasst, das bei autonomer Steuerung des Lenkrads 68 nicht zu erwarten ist und daher auf manuellen Eingriff hinweist, wodurch das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 den Fahrer warnen kann, manuellen Eingriff in das Lenkrad 68 zu unterbrechen und/oder autonomes Lenken zu unterbrechen.
In zusätzlichen Ausführungsformen haben einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 62, das es einem Lenkrad 68 gestattet, teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 64 eines solchen Fahrzeugs entkoppelt zu werden. Entsprechend kann das Lenkrad 68 unabhängig von der Art und Weise gedreht werden, in der das Servolenksystem 62 des Fahrzeugs die gelenkten Räder 64 steuert (z. B. autonomes Lenken, wie durch das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 angewiesen). Daher kann das Lenkrad 68 bei diesen Typen von Fahrzeugen, bei denen das Lenkrad 68 gezielt von den gelenkten Rädern 64 entkoppelt werden kann, um eine unabhängige Betätigung desselben zu gestatten, als eine Lenkeingabevorrichtung 18 für das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 verwendet werden, wie hier ausführlicher offenbart wird.
Erneut Bezug nehmend auf die in 2 dargestellte Ausführungsform kann das Servolenksystem 62 für die Steuerung 28 des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 Informationen im Zusammenhang mit der Drehposition der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14 bereitstellen, wie etwa den Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 64. Die Steuerung 28 in der dargestellten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel δ zusätzlich zu anderen Bedingungen von Fahrzeug 14 und Anhänger 12, um den Anhänger 12 entlang einer gewünschten Bahnkrümmung 26 zu führen. Es kommt in Betracht, dass das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 62 sein kann. Beispielsweise kann das Servolenksystem 62 in einer solchen alternativen Ausführungsform einen Algorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und Anweisungen als Funktion aller oder eines Teils der von der Lenkeingabevorrichtung 18, dem Kupplungswinkelsensor 44, dem Servolenksystem 62, einem Fahrzeugbremsensteuerungssystem 72, einem Triebstrangsteuerungssystem 74 und anderen Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen empfangenen Informationen umfassen.
Wie ebenfalls in 2 dargestellt, kann das Fahrzeugbremsensteuerungssystem 72, auch als Bremssystem bezeichnet, auch mit der Steuerung 28 kommunizieren, um dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 Bremsinformationen, wie Fahrzeugraddrehzahl, bereitzustellen und Bremsanweisungen von der Steuerung 28 zu empfangen. Unter anderen in Betracht kommenden Mitteln kann Fahrzeuggeschwindigkeit auch vom Triebstrangsteuerungssystem 74, dem Geschwindigkeitssensor 58 und der Positionierungsvorrichtung 56 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können die einzelnen Raddrehzahlen auch verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate zu bestimmen, die dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 alternativ oder zusätzlich zu dem Fahrzeuggierratensensor 60 bereitgestellt werden kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 dem Bremsensteuerungssystem 72 Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 zu gestatten, Bremsen des Fahrzeugs 14 während Rücksetzens des Anhängers 12 zu steuern. Beispielsweise kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 während Rücksetzens des Anhängers 12 regulieren, was das Potenzial für nicht akzeptable Anhängerrücksetzbedingungen verringern kann. Das Triebstrangsteuerungssystem 74, wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann in ähnlicher Weise mit dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 zum Regulieren von Geschwindigkeit und Beschleunigen des Fahrzeugs 14 während Rücksetzens des Anhängers 12 interagieren.
Weiterhin Bezug nehmend auf 2 kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 in der dargestellten Ausführungsform mit einem oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, umfassend ein Fahrzeugalarmsystem 76, das optische, akustische und haptische Warnungen ausgeben kann. Beispielsweise können die Fahrzeugbremsleuchten 78 und die Fahrzeugwarnblinkanlage einen optischen Alarm bereitstellen, und eine Fahrzeughupe 79 und/oder ein Lautsprecher 81 kann einen akustischen Alarm bereitstellen. Darüber hinaus kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 und/oder Fahrzeugalarmsystem 76 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS) 80 für das Fahrzeug 14 kommunizieren. Die MMS 80 kann eine Fahrzeuganzeige 82, wie eine mittelkonsolenmontierte Navigations- und Unterhaltungsanzeige (1) umfassen.
Wie weiter in 2 dargestellt, umfasst das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 eine Lenkeingabevorrichtung 18, die mit der Steuerung 28 verbunden ist, zum Gestatten des Informationsaustauschs untereinander. Hier wird offenbart, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 in einer verkabelten oder kabellosen Weise mit der Steuerung 28 gekoppelt sein kann. Die Lenkeingabevorrichtung 18 stellt dem Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 Informationen bereit, die den gewünschten Rücksetzfahrweg des Anhängers 12 zum Verarbeiten für die Steuerung 28 und Erzeugen von Lenkanweisungen definieren. Insbesondere kann die Lenkeingabevorrichtung 18 eine Auswahl oder Positionsinformationen bereitstellen, die mit einer gewünschten Bahnkrümmung 26 des gewünschten Rücksetzfahrwegs des Anhängers 12 korrelieren. Darüber hinaus können die von der Lenkeingabevorrichtung 18 bereitgestellten Anweisungen Informationen im Zusammenhang mit einer angewiesenen Änderung des Fahrwegs umfassen, wie eine inkrementelle Änderung der gewünschten Bahnkrümmung 26, sowie Informationen im Zusammenhang mit einer Anzeige, dass der Anhänger 12 entlang eines durch eine längs verlaufende Mittellinienachse des Anhängers 12 definierten Pfades, wie einem gewünschten Bahnkrümmungswert von null, der einen im Wesentlichen geraden Fahrweg für den Anhänger definiert, zu fahren hat. Wie nachfolgend ausführlicher erörtert wird, kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß einer Ausführungsform eine bewegbare Steuereingabevorrichtung umfassen, um einem Fahrer des Fahrzeugs 14 zu gestatten, gewünschte Anhängerlenkaktionen anzuweisen oder andernfalls eine gewünschte Bahnkrümmung auszuwählen und zu ändern. Beispielsweise kann die bewegbare Steuereingabevorrichtung ein drehbarer Knopf 30 sein, der um eine sich durch eine obere Oberfläche oder Fläche des Knopfes 30 erstreckende Drehachse drehbar sein kann. In anderen Ausführungsformen kann der drehbare Knopf 30 um eine Drehachse, die sich im Wesentlichen parallel zu einer oberen Oberfläche oder Fläche des drehbaren Knopfes 30 erstreckt, drehbar sein. Darüber hinaus kann die Lenkeingabevorrichtung 18 gemäß zusätzlicher Ausführungsformen alternative Vorrichtungen zum Bereitstellen einer gewünschten Bahnkrümmung 26 oder anderer, einen gewünschten Rücksetzpfad definierender Informationen umfassen, wie einen Kreuzknüppel, ein Tastenfeld, eine Reihe von drückbaren Tasten oder Schaltern, eine gleitende Eingabevorrichtung, verschiedene Benutzerschnittstellen auf einer Touchscreenanzeige, ein sichtbasiertes System zum Erfassen von Gesten, eine Steuerungsschnittstelle auf einem tragbaren Gerät und andere vorstellbare Eingabevorrichtungen, wie sich allgemein für einen Durchschnittsfachmann versteht. Es wird in Betracht gezogen, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 auch als eine Eingabevorrichtung für andere Merkmale fungieren kann, wie zum Bereitstellen von Eingaben für andere Fahrzeugmerkmale oder -systeme.
Immer noch Bezug nehmend auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 28 mit einem Mikroprozessor 84 zum Verarbeiten von im Speicher 86 gespeicherter Logik und Routinen ausgelegt, die Informationen vom Sensorsystem 16 empfangen, einschließlich des Kupplungswinkelsensors 44, der Lenkeingabevorrichtung 18, des Lenksystems 62, des Fahrzeugbremsensteuerungssystems 72, des Anhängerbremssystems, des Triebstrangsteuerungssystems 74 und anderer Fahrzeugsensoren und Vorrichtungen. Die Steuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und Anweisungen als eine Funktion der gesamten oder eines Teils der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und Anweisungen dem Lenksystem 62 bereitgestellt werden zum Beeinflussen von Lenkung des Fahrzeugs 14, um einen angewiesenen Fahrweg für den Anhänger 12 zu erreichen. Die Steuerung 28 kann den Mikroprozessor 84 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen umfassen. Die Steuerung 28 kann außerdem den Speicher 86 zum Speichern von einer oder mehreren Routinen umfassen, einschließlich einer Lenkwinkelbegrenzungsroutine 130, einer Betriebsroutine 132 und einer Bahnkrümmungsroutine 98. Es versteht sich, dass die Steuerung 28 eine eigenständige, spezielle Steuerung oder eine gemeinsam genutzte Steuerung sein kann, in die andere Steuerungsfunktionen, wie das Sensorsystem 16, das Lenksystem 62 und andere in Betracht kommende bordinterne und bordexterne Fahrzeugsteuerungssysteme integriert sind.
Bezug nehmend auf 3 wenden wir uns jetzt einer Diskussion von Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parametern zu, die verwendet werden, um eine kinematische Beziehung zwischen einer Bahnkrümmung eines Fahrwegs des Anhängers 12 und dem Lenkwinkel des den Anhänger 12 ziehenden Fahrzeugs 14 zu berechnen. Die kinematische Beziehung kann für verschiedene Routinen eines Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 hilfreich sein, einschließlich zur Verwendung durch eine Bahnkrümmungsroutine 98 der Steuerung 28 in einer Ausführungsform. Um eine solche kinematische Beziehung zu bestimmen, können bestimmte Annahmen im Hinblick auf Parameter im Zusammenhang mit dem Fahrzeug/Anhänger-System gemacht werden. Beispiele solcher Annahmen umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, dass der Anhänger 12 durch das Fahrzeug 14 bei einer relativ niedrigen Geschwindigkeit zurückgesetzt wird, dass Räder des Fahrzeugs 14 und das Anhängers 12 vernachlässigbaren (z. B. keinen) Schlupf aufweisen, dass Reifen des Fahrzeugs 14 vernachlässigbare (z. B. keine) laterale Elastizität aufweisen, dass Reifen des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 vernachlässigbare (z. B. keine) Verformung aufweisen, dass die Aktuatordynamik des Fahrzeugs 14 vernachlässigbar ist, und dass das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 vernachlässigbare (z. B. keine) Wank- oder Nickbewegungen aufweisen, unter anderen vorstellbaren Faktoren mit dem Potenzial, eine Auswirkung auf Steuern des Anhängers 12 mit dem Fahrzeug 14 haben zu können.
Wie in 3 gezeigt, basiert für ein durch ein Fahrzeug 14 und einen Anhänger 12 definiertes System die kinematische Beziehung auf verschiedenen Parametern im Zusammenhang mit dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Diese Parameter umfassen:

δ:: Lenkwinkel an gelenkten Vorderrädern des Fahrzeugs;
α:: Gierwinkel des Fahrzeugs;
β:: Gierwinkel des Anhängers;
γ:: Kupplungswinkel (γ = β – α);
W:: Radstand des Fahrzeugs;
L:: Länge zwischen Kupplungspunkt und Hinterachse des Fahrzeugs;
D:: Abstand zwischen Kupplungspunkt und Achse des Anhängers oder effektive Achse für einen mehrachsigen Anhänger (Achslänge kann ein Äquivalent sein); und
r₂:: Bahnkrümmungsradius für den Anhänger.

Eine Ausführungsform einer kinematischen Beziehung zwischen Anhängerwegradius der Bahnkrümmung r₂ am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ können in der nachfolgend angegebenen Gleichung ausgedrückt werden. Wenn daher der Kupplungswinkel γ vorgegeben ist, kann die Anhängerwegbahnkrümmung κ₂ basierend auf Regulieren des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β . Anhängergierrate ist und η . Anhängergeschwindigkeit ist).
Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, um den Lenkwinkel δ als eine Funktion von Anhängerwegbahnkrümmung κ₂ und Kupplungswinkel γ bereitzustellen.
Entsprechend sind für eine bestimmte Kombination aus Fahrzeug und Anhänger gewisse Parameter (z. B. D, W und L) der kinematischen Beziehung konstant und werden als bekannt vorausgesetzt. V ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, und g ist die Beschleunigung aufgrund von Schwerkraft. K ist ein geschwindigkeitsabhängiger Parameter, der, wenn auf Null gesetzt, die Berechnung des Lenkwinkels unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit macht. Beispielsweise können fahrzeugspezifische Parameter der kinematischen Beziehung in einem elektronischen Steuerungssystem des Fahrzeugs 14 vordefiniert werden, und anhängerspezifische Parameter der kinematischen Beziehung können durch einen Fahrer des Fahrzeugs 14 eingegeben werden, bestimmt aus erfasstem Anhängerverhalten in Reaktion auf Fahrzeuglenkanweisungen oder anderweitig bestimmt aus durch den Anhänger 12 bereitgestellten Signalen. Anhängerwegbahnkrümmung κ₂ kann aus der Fahrereingabe über die Lenkeingabevorrichtung 18 bestimmt werden. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen von Lenkwinkel kann eine zugehörige Lenkanweisung durch die Bahnkrümmungsroutine 98 zum Steuern des Servolenksystems 62 des Fahrzeugs 14 erzeugt werden.
In einer zusätzlichen Ausführungsform kann durch die Bahnkrümmungsroutine 98 eine Annahme getroffen werden, dass ein Längsabstand L zwischen der drehenden Verbindung und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 gleich Null ist zum Zwecke des Betreibens des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10, wenn ein Schwanenhalsauflieger oder anderer ähnlicher Anhänger mit der Kupplungskugel oder einer über einer Hinterachse des Fahrzeugs 14 befindlichen Sattelkupplungsverbindung verbunden ist. Die Annahme ist, dass die drehende Verbindung mit dem Anhänger 12 wesentlich vertikal auf die Hinterachse des Fahrzeugs 14 ausgerichtet ist. Wenn eine solche Annahme getroffen wird, kann die Steuerung 28 die Lenkwinkelanweisung für das Fahrzeug 14 als eine Funktion unabhängig vom Längsabstand L zwischen der drehenden Verbindung und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 erzeugen. Es versteht sich, dass sich der hier erwähnte Schwanenhalsauflieger im Allgemeinen auf eine Deichselauslegung bezieht, die zum Verbinden mit dem Fahrzeug 14 an einer erhöhten Position über der Hinterachse erhöht ist, wie innerhalb einer Pritsche eines Wagens, wodurch Ausführungsformen des Schwanenhalsaufliegers Pritschenladebereiche, geschlossene Ladebereiche, Campinganhänger, Viehtransportanhänger, Pferdetransportanhänger, Tiefladeanhänger und andere vorstellbare Anhänger mit einer solchen Deichselauslegung umfassen können.
Noch eine weitere Ausführungsform der Bahnkrümmungsroutine 98 des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 wird in 4 dargestellt, die die allgemeine architektonische Auslegung abbildet, wodurch ein Messmodul 88, ein Kupplungswinkelregler 90 und ein Bahnkrümmungsregler 92 Routinen sind, die im Speicher 86 der Steuerung 28 gespeichert werden können. In der dargestellten Auslegung stellt die Lenkeingabevorrichtung 18 einen Wert für die gewünschte Bahnkrümmung κ2 dem Bahnkrümmungsregler 92 der Steuerung 28 bereit, der aus dem gewünschten Rücksetzpfad 26 bestimmt werden kann, der mit der Lenkeingabevorrichtung 18 eingegeben wird. Der Bahnkrümmungsregler 92 berechnet einen gewünschten Kupplungswinkel γ(d) basierend auf der aktuellen gewünschten Bahnkrümmung κ₂ zusammen mit dem durch ein Messmodul 88 in dieser Ausführungsform der Steuerung 28 bereitgestellten Lenkwinkel δ. Das Messmodul 88 kann eine Speichervorrichtung getrennt von der oder integriert in die Steuerung 28 sein, die Daten von Sensoren des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 speichert, wie des Kupplungswinkelsensors 44, des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 58, des Lenkwinkelsensors, oder alternativ kann das Messmodul 88 Daten von den Sensoren anderweitig direkt übertragen, ohne als Speichervorrichtung zu fungieren. Nachdem der gewünschte Kupplungswinkel γ(d) durch den Bahnkrümmungsregler 92 berechnet wird, erzeugt der Kupplungswinkelregler 90 eine Lenkwinkelanweisung basierend auf dem berechneten gewünschten Kupplungswinkel γ(d) sowie einem gemessenen oder anderweitig geschätzten Kupplungswinkel γ(m) und einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14. Die Lenkwinkelanweisung wird dem Servolenksystem 62 des Fahrzeugs 14 zugeführt und wird dann zum Messmodul 88 zurück geleitet, um die Auswirkungen anderen Fahrzeugeigenschaften neu zu beurteilen, die durch die Umsetzung der Lenkwinkelanweisung oder anderer Änderungen am System beeinflusst werden. Entsprechend verarbeiten der Bahnkrümmungsregler 92 und der Kupplungswinkelregler 90 Prozessinformationen vom Messmodul 88 kontinuierlich, um genaue Lenkwinkelanweisungen bereitzustellen, die den Anhänger 12 auf die gewünschte Bahnkrümmung κ2 und den gewünschten Rücksetzpfad 26 platzieren, ohne wesentliches Überschreiten oder kontinuierliches Oszillieren des Fahrwegs um die gewünschte Bahnkrümmung κ₂.
Wie ebenfalls in 5 gezeigt wird, wird die Ausführungsform der in 4 gezeigten Bahnkrümmungsroutine 98 in einem Steuerungssystemblockdiagramm dargestellt. Insbesondere gelangt in das Steuerungssystem ein Eingang, κ₂, der die gewünschte Bahnkrümmung 26 des Anhängers 12 darstellt, die dem Bahnkrümmungsregler 92 bereitgestellt wird. Der Bahnkrümmungsregler 92 kann als eine statische Abbildung, p(κ₂, δ), ausgedrückt werden, die in einer Ausführungsform die folgende Gleichung ist:
wobei

κ₂: die gewünschte Bahnkrümmung des Anhängers 12 oder 1/r₂ darstellt, wie in 3 gezeigt;
δ: den Lenkwinkel darstellt;
L: den Abstand von der Hinterachse des Fahrzeugs 14 zum Kupplungsdrehpunkt darstellt;
D: den Abstand vom Kupplungsdrehpunkt zur Achse des Anhängers 12 darstellt; und
W: den Abstand von der Hinterachse zur Vorderachse des Fahrzeugs 14 darstellt.

Weiterhin Bezug nehmend auf 5 wird der ausgegebene Kupplungswinkel p(κ2, δ) als das Bezugssignal, γ_ref, für den Rest des Steuerungssystems bereitgestellt, obwohl der Wert für den Lenkwinkel δ, der vom Bahnkrümmungsregler 92 verwendet wird, von der nicht-linearen Funktion des Kupplungswinkelreglers 90 rückgekoppelt wird. Es wird gezeigt, dass der Kupplungswinkelregler 90 Rückkopplungslinearisierung zum Definieren eines Rückkopplungssteuerungsgesetzes wie folgt verwendet:
Wie ebenfalls in 5 gezeigt wird, wird das Rückkopplungssteuerungsgesetz, g(u, γ, v), mit einem Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) umgesetzt, wodurch der integrale Teil den stationären Spurfehler im Wesentlichen beseitigt. Insbesondere kann das in 5 dargestellte Steuerungssystem durch die folgenden differentialalgebraischen Gleichungen ausgedrückt werden:
Es wird in Betracht gezogen, dass der PI-Regler Verstärkungsterme basierend auf Anhängerlänge D haben kann, da kürzere Anhänger im Allgemeinen schnellere Dynamik haben. Darüber hinaus kann der Kupplungswinkelregler 90 dazu ausgelegt sein zu verhindern, dass der gewünschte Kupplungswinkel γ(d) einen Einknickwinkel γ(j), wie durch die Steuerung berechnet oder anderweitig durch das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 bestimmt, erreicht oder überschreitet, wie hier noch ausführlicher offenbart wird.
Jetzt Bezug nehmend auf 6 kann es in der dargestellten Ausführungsform des offenbarten Gegenstands wünschenswert sein, für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 das Potenzial einen Einknickwinkel zu erreichen (d. h. das Fahrzeug/Anhänger-System eine Einknickbedingung zu erreichen) zu begrenzen. Ein Einknickwinkel γ(j) bezieht sich auf einen Kupplungswinkel γ, der während des Rücksetzens nicht durch die maximale Lenkeingabe für ein Fahrzeug überwunden werden kann, wie beispielsweise Bewegen der gelenkten Vorderräder des Fahrzeugs 14 mit einer maximalen Lenkwinkeländerungsrate zu einem maximalen gelenkten Winkel δ oder physischer Lenkwinkelgrenze 20. Der Einknickwinkel γ(j) ist eine Funktion eines maximalen Radwinkels (d. h. einer physischen Lenkwinkelgrenze 20) für die gelenkten Räder des Fahrzeugs 14, des Radstands W des Fahrzeugs 14, des Abstands L zwischen Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 und der Länge D zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers 12 oder der effektiven Achse, wenn der Anhänger 12 mehrere Achsen hat. Wenn der Kupplungswinkel γ für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 den Einknickwinkel γ(j) erreicht oder überschreitet, kann das Fahrzeug 14 vorwärts gezogen werden, um den Kupplungswinkel γ zu reduzieren.
Eine kinematische Modellrepräsentation des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 kann ebenfalls verwendet werden, um einen Einknickwinkel für die Kombination aus Fahrzeug und Anhänger zu bestimmen. Entsprechend erfordert unter Bezugnahme auf 3 und 6 die physische Lenkwinkelgrenze 20 für die gelenkten Vorderräder 64, dass der Kupplungswinkel γ den Einknickwinkel γ(j) nicht überschreiten darf, was auch als kritischer Kupplungswinkel γ bezeichnet wird. Daher ist, unter der Beschränkung, dass der Kupplungswinkel γ den Einknickwinkel γ(j) nicht überschreiten darf, der Einknickwinkel γ(j) der Kupplungswinkel γ, der eine kreisförmige Bewegung für das Fahrzeug/Anhänger-System aufrechterhält, wenn sich die gelenkten Räder 64 bei einem maximalen Lenkwinkel δ(max) oder der physischen Lenkwinkelgrenze 20 befinden. Der Lenkwinkel für kreisförmige Bewegung mit Kupplungswinkel γ ist durch die folgende Gleichung definiert.
Lösen der obigen Gleichung für Kupplungswinkel γ ermöglicht, Einknickwinkel γ(j) zu bestimmen. Diese Lösung, die in der folgenden Gleichung gezeigt wird, kann beim Umsetzen der Anhängerrücksetzunterstützungsfunktion gemäß dem offenbarten Gegenstand zum Überwachen von Kupplungswinkel γ in Beziehung zu Einknickwinkel verwendet werden.
wobei a = L²tan²δ(max) + W²; b = 2LDtan²δ(max); und c = D²tan²δ(max) – W².
Jetzt Bezug nehmend auf 7 wird eine Ausführungsform der Lenkeingabevorrichtung 18 dargestellt, angeordnet an einer Mittelkonsole 108 des Fahrzeugs 14 nahe einem Schalthebel 110. In dieser Ausführungsform umfasst die Lenkeingabevorrichtung 18 einen drehbaren Knopf 30 zum Bereitstellen des gewünschten Rücksetzpfades des Anhängers 12 für die Steuerung 28. Insbesondere kann die Winkelposition des drehbaren Knopfes 30 mit einer gewünschten Bahnkrümmung korrelieren, sodass Drehung des Knopfes auf eine andere Winkelposition eine andere gewünschte Bahnkrümmung mit einer inkrementellen Änderung basierend auf dem Ausmaß der Drehung und, in einigen Ausführungsformen, einer normalisierten Rate bereitstellt, wie hier noch ausführlicher beschrieben wird.
Der drehbare Knopf 30, wie in den 7–8 dargestellt, kann auf eine mittlere oder Ruheposition P(AR) zwischen entgegengesetzten Drehbereichen der Bewegung R(R), R(L) voreingestellt werden (z. B. durch eine Federrückstellung). In der dargestellten Ausführungsform ist ein erster der entgegengesetzten Drehbereiche der Bewegung R(R) im Wesentlichen gleich einem zweiten der entgegengesetzten Drehbereiche der Bewegung R(L), R(R). Zum Bereitstellen einer haptischen Anzeige eines Ausmaßes an Drehung des drehbaren Knopfes 30 kann sich eine Kraft, die den Knopf in Richtung einer Ruheposition P(AR) voreinstellt, als eine Funktion des Ausmaßes an Drehung des drehbaren Knopfes 30 mit Bezug zur Ruheposition P(AR) erhöhen (z. B. nicht-linear). Darüber hinaus kann der drehbare Knopf 30 mit positionsanzeigenden Vertiefungen ausgelegt werden, sodass der Fahrer die Ruheposition P(AR) deutlich fühlen kann und das Annähern der Enden der entgegengesetzten Drehbereiche der Bewegung R(L), R(R) fühlt (z. B. weicher Endanschlag). Der drehbare Knopf 30 kann einen gewünschten Bahnkrümmungswert als Funktion eines Ausmaßes an Drehung des drehbaren Kopfes 30 mit Bezug zur Ruheposition P(AR) und eine Bewegungsrichtung des drehbaren Knopfes 30 mit Bezug zur Ruheposition P(AR) erzeugen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Drehrate des drehbaren Knopfes 30 auch verwendet werden kann, um den gewünschten Bahnkrümmungsausgang zur Steuerung 28 zu bestimmen. Die Ruheposition P(AR) des Knopfes entspricht einem Signal, anzeigend, dass das Fahrzeug 14 so gelenkt werden sollte, dass der Anhänger 12 entlang eines im Wesentlichen geraden Rücksetzpfads (Anhängerbahnkrümmungsanforderung null vom Fahrer) rückgesetzt wird, wie durch die Längsrichtung 22 des Anhängers 12 definiert ist, wenn der Knopf zur Ruheposition P(AR) zurückbewegt wurde. Eine maximale Position des Knopfes im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn (d. h. Begrenzungen der entgegengesetzten Drehbereiche der Bewegung R(R), R(L)) können jeweils mit einem entsprechenden Signal korrespondieren, das einen engsten Bahnkrümmungsradius (d. h. spitzeste Trajektorie oder kleinster Bahnkrümmungsradius) eines Fahrwegs des Anhängers 12 anzeigt, der möglich ist, ohne dass die zugehörigen Fahrzeuglenkinformationen eine Einknickbedingung verursachen.
Wie in 8 gezeigt, kann ein Fahrer den drehbaren Knopf 30 drehen, um eine gewünschte Bahnkrümmung 26 bereitzustellen, während der Fahrer des Fahrzeugs 14 den Anhänger 12 zurücksetzt. In der dargestellten Ausführungsform dreht sich der drehbare Knopf 30 um eine mittlere Achse zwischen einer zentralen oder mittleren Position 114, die einem im Wesentlichen geraden Rücksetzfahrweg 26 entspricht, wie durch die Längsrichtung 22 des Anhängers 12 und verschiedene Drehpositionen 116, 118, 120, 122 auf einander gegenüberliegenden Seiten der mittleren Position 114 definiert, eine gewünschte Bahnkrümmung 26 entsprechend einem Radius des gewünschten Rücksetzfahrwegs für den Anhänger 12 an der angewiesenen Drehposition anweisend. Es wird in Betracht gezogen, dass der drehbare Knopf 30 gemäß Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ausgelegt werden kann und ein Mittel zum Voreinstellen auf eine Ruheposition P(AR) zwischen entgegengesetzten Drehbereichen der Bewegung auslässt. Fehlen eines solchen Voreinstellens kann es gestatten, eine aktuelle Drehposition des drehbaren Knopfes 30 zu erhalten, bis die Drehsteuerungseingabevorrichtung manuell in eine andere Position bewegt wird. Es ist auch vorstellbar, dass die Lenkeingabevorrichtung 18 eine nicht drehende Steuerungsvorrichtung umfassen kann, die dazu ausgelegt sein kann, gezielt eine gewünschte Bahnkrümmung 26 bereitzustellen und einen vorhandenen Bahnkrümmungswert aufzuheben oder zu ergänzen. Beispiele einer solchen nicht drehenden Steuerungseingabevorrichtung umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, mehrere drückbare Tasten (z. B. Linkskurve, Rechtskurve, Geradeausfahrt), einen Touchscreen, auf dem ein Fahrer eine Bahnkrümmung für Fahrweganweisungen zeichnet oder anderweitig eingibt, eine Taste, die entlang einer Achse verschiebbar ist, um einem Fahrer zu ermöglichen, Rücksetzpfadanweisungen einzugeben, oder eine kreuzschaltknüppelartige Eingabe und ähnliches.
Bezug nehmend auf 9 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 dargestellt, gezeigt als eine Ausführungsform der Betriebsroutine 132 (2). Bei Schritt 134 wird das Verfahren durch Aktivieren des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 eingeleitet. Es wird in Betracht gezogen, dass dies auf vielerlei Weisen erfolgen kann, wie durch Treffen einer Auswahl auf der Anzeige 82 der Fahrzeug-MMS 80. Der nächste Schritt 136 bestimmt die kinematische Beziehung zwischen dem verbundenen Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14. Zum Bestimmen der kinematischen Beziehung müssen verschiedene Parameter des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 erfasst, durch den Fahrer eingegeben oder anderweitig für das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 bestimmt werden, um Lenkanweisungen für das Servolenksystem 62 in Übereinstimmung mit der gewünschten Bahnkrümmung oder dem Rücksetzpfad 26 des Anhängers 12 zu erzeugen. Wie unter Bezugnahme auf 3 und 6 offenbart, umfassen die kinematischen Parameter zum Definieren der kinematischen Beziehung eine Länge des Anhängers 12, einen Radstand des Fahrzeugs 14, einen Abstand von einer Kupplungsverbindung zu einer Hinterachse des Fahrzeugs 14 und einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12, unter anderen Variablen und Parametern, wie vorher beschrieben. Entsprechend kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 nach Bestimmen der kinematischen Beziehung bei Schritt 160 fortfahren, den aktuellen Kupplungswinkel mit dem Kupplungswinkelsensor 44 zu bestimmen. Es ist auch vorstellbar, dass der Kupplungswinkel in einigen Ausführungsformen zusätzlich oder alternativ mit anderen Vorrichtungen bestimmt werden kann, wie etwa einem Sensormodul, einen am Anhänger befestigten Gierratensensor aufweisend, in Verbindung mit einem Fahrzeuggierratensensor verwendet, um eine Schätzung des Kupplungswinkels zu berechnen. Darüber hinaus wird in Betracht gezogen, dass in zusätzlichen Ausführungsformen des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 die Schritte zum Bestimmen der kinematischen Beziehung und zum Erfassen des Kupplungswinkels γ auftreten können, bevor das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 aktiviert wird oder zu jedem anderen Zeitpunkt, bevor Lenkanweisungen erzeugt werden.
Weiterhin Bezug nehmend auf 9 werden bei Schritt 162 die Positionsänderungen von der Lenkeingabevorrichtung 18 empfangen, wie die Winkelposition einer sekundären Lenkeingabevorrichtung, wie etwa des drehbaren Knopfes 30, zum Bestimmen der gewünschten Bahnkrümmung 26. Mit der bei Schritt 164 bestimmten gewünschten Bahnkrümmung 26 kann eine Lenkanweisung basierend auf der gewünschten Bahnkrümmung 26, korrelierend mit der Position der Lenkeingabevorrichtung 18 erzeugt werden. Die erzeugten Lenkanweisungen können in Verbindung mit der Verarbeitung der Bahnkrümmungsroutine 98 und der Lenkwinkelbegrenzungsroutine 130, unter anderen vorstellbaren, von der Steuerung 28 verarbeiteten Routinen, erzeugt werden.
Bezug nehmend auf 10 wird eine Ausführungsform der Lenkwinkelbegrenzungsroutine 130 dargestellt, die parallel zur Betriebsroutine 132 verarbeitet werden kann, obwohl in Betracht gezogen wird, dass die Betriebsroutine 132 in zusätzlichen Ausführungsform modifiziert werden kann, um die Schritte der Lenkwinkelbegrenzungsroutine 130 einzuschließen, wie hier beschrieben. Die dargestellte Ausführungsform umfasst die vorbereitenden Schritte 168 und 170 zum Erfassen des Kupplungswinkels γ bzw. zum Erfassen der Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Wie oben erwähnt, kann der Kupplungswinkel γ bei Schritt 160 der Betriebsroutine 132 vorab bestimmt werden, und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 kann mit dem Geschwindigkeitssensor 58 am Fahrzeug erfasst werden, unter anderen potenziellen Möglichkeiten zum Bestimmen des Kupplungswinkels γ und der Geschwindigkeit.
Weiterhin Bezug nehmend auf 10 umfasst, nach den vorbereitenden Schritten 168 und 170, die dargestellte Ausführungsform Schritt 172 zum Bestimmen der maximalen Kupplungswinkelrate für das Lenksystem. Gemäß einer Ausführungsform kann die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf einer maximalen steuerbaren Lenkwinkelrate des Fahrzeugs voreingestellt werden. Wie bereits erwähnt, kann die maximale steuerbare Lenkwinkelrate des Fahrzeugs durch die Fähigkeiten des Lenksystems 62 des speziellen Fahrzeugs 14 bestimmt werden und kann ein statischer Standardwert sein oder kann dynamisch basierend auf Betriebsbedingungen oder anderen vorstellbaren Faktoren aktualisiert werden. In einer zusätzlichen Ausführungsform kann die maximale Kupplungswinkelrate auch kontinuierlich neu erzeugt und als eine Funktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 definiert werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die maximale Kupplungswinkelrate zusätzlich oder alternativ dazu unter Einbeziehung anderer Variablen bestimmt werden kann, wie etwa einer Länge des Anhängers 12. In zusätzlichen Ausführungsformen kann Schritt 172 vor den vorbereitenden Schritten 168 und 170 oder in Verbindung mit anderen Routinen des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 durchgeführt werden.
Weiterhin Bezug nehmend auf 10 kann die Steuerung 28 des Anhängerrücksetzunterstützungssystems 10 bei Schritt 174 adaptive Lenkwinkelgrenzen 23 erzeugen, die gemäß einer Ausführungsform auf der maximalen Kupplungswinkelrate, dem Kupplungswinkel γ und der Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 basieren können. Mit den erzeugten adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 den Lenkwinkel δ des Fahrzeugs 14 innerhalb der Grenzen des adaptiven Lenkwinkels 23 steuern, um den Anhänger auf einem gewünschten Rücksetzpfad zu führen, was das Lenksystem 62 daran hindert, die maximale Kupplungswinkelrate zu überschreiten, und damit unerwünschte Kupplungswinkelbedingungen außerhalb der gewünschten Bahnkrümmung 26, wie etwa eine Einknickbedingung, vermeidet.
Die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 werden typischerweise innerhalb der physischen Winkelgrenzen 20 des Lenksystems 62 erzeugt, da von Haus aus verhindert wird, dass der Lenkwinkel δ die physischen Winkelgrenzen 20 überschreitet. Die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 können kontinuierlich in zeitlichen Schritten basierend auf den Änderungen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 und des Kupplungswinkels γ neu erzeugt werden. In einer Ausführungsform können die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 mit den folgenden Gleichungen definiert werden: SWA₁ = δ₁·GR· 180 / Π SWA₂ = δ₂·GR· 180 / Π wobei δ₁ = tan^–1( W / L( D / vcosγ·c – tanγ)) , und δ₂ = tan^–1( W / L(– D / vcosγ·c – tanγ)).
Wie in 11 gezeigt, werden die physischen und adaptiven Lenkwinkelgrenzen 20, 23 für ein Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 mit einer maximalen Kupplungswinkelrate von 10 Grad/s und ein Fahrzeug 14 mit einem Radstand W von 3,683, einem Abstand L von der Hinterachse zur Kupplung von 1,386 und einem Anhänger 12 mit einer Länge D von 3,225 dargestellt. Wie gezeigt, werden die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 für eine Geschwindigkeit von 2 km/h und 7 km/h gezeigt.
Erneut Bezug nehmend auf 10 kann die Steuerung 28 bei Schritt 176 fortfahren, eine Lenkanweisung basierend auf der gewünschten Bahnkrümmung 26, dem erfassten Kupplungswinkel γ und der kinematischen Beziehung zu erzeugen. Der gewünschte Lenkwinkel der Lenkanweisung wird dann bei Schritt 178 ausgewertet, um zu bestimmen, ob er innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen 20, 23 ist. Wenn der anfänglich erzeugte Lenkwinkel außerhalb der physischen oder adaptiven Winkelgrenzen 20, 23 liegt, werden bei Schritt 180 die restriktivsten Werte der physischen und adaptiven Winkelgrenzen 20, 23, die näher am gewünschten Lenkwinkel sind, als Lenkanweisung festgelegt. Die Kombination der Schritte 178 und 180 erzeugt eine Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen 20, 23, die den Anhänger 12 in Richtung der gewünschten Bahnkrümmung 26 führt und verhindert, dass der Kupplungswinkel γ eine Einknickbedingung erreicht. Insbesondere verhindern die adaptiven Winkelgrenzen 23 die Einknickbedingung dadurch, dass dem Anhänger 12 nur erlaubt wird, bei der gewünschten Bahnkrümmung 26 zu sein, wenn die Kupplungswinkelrate unter der maximalen bestimmten oder anderweitig ausgewählten Rate ist. Dies gestattet es, den Lenkwinkel δ mit Änderungen am Kupplungswinkel γ derart einzustellen, dass die Änderungsrate des Kupplungswinkels γ, d. h. die Kupplungswinkelrate, sich verlangsamt und schließlich Null erreicht, wenn das Fahrzeug 14 und der Anhänger 12 die stationäre Bedingung für die gewünschte Bahnkrümmung 26 erreichen und die gewünschte Bahnkrümmung 26 nicht überschreiten. Darüber hinaus gestattet Erzeugen der Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen 20, 23 es, das Fahrzeug bei höheren Geschwindigkeiten bei gleichzeitigem Aufrechterhalten der gleichen Kupplungswinkelratengrenzen wie denen, die bei niedrigeren Geschwindigkeiten erreicht wurden, zu betreiben. Mit der erzeugten Lenkanweisung weist die Lenkwinkelbegrenzungsroutine 130 bei Schritt 182 die Steuerung 28 an, mit der Betriebsroutine 132 fortzufahren.
Wie in der in 9 dargestellten Ausführungsform gezeigt, werden bei Schritt 166 die Lenkanweisungen ausgeführt, um den Anhänger 12 auf der gewünschten, von der Lenkeingabevorrichtung 18 bereitgestellten Bahnkrümmung 26 zu führen. Zusätzlich zum Einstellen des Lenkwinkels δ wird in Betracht gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen der Betriebsroutine 132 das Bremssystem 72 des Fahrzeugs 14 einsetzen können, um autonom die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zu begrenzen, um beim Verringern der Kupplungswinkelrate zu helfen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass zusätzliche Ausführungsformen die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 14 und Anhängers 12 mit anderen Systemen begrenzen können, wie etwa dem Fahrzeugtriebstrangsystem 74 und/oder einem Anhängerbremssystem, sofern vorhanden.
Erneut Bezug nehmend auf 11 werden die betrieblichen Möglichkeiten einer beispielhaften Ausführungsform der Lenkwinkelbegrenzungsroutine 130 dargestellt, wobei der Lenkwinkel δ als der zugehörige Lenkradwinkel gezeigt wird. Wie gezeigt, sind die physischen Lenkwinkelgrenzen 20 für das Lenksystem 62 des Fahrzeugs 14 konstant bei einem statischen Lenkwinkel, der durch die Betriebsbeschränkungen des Lenksystems definiert ist. Im Gegensatz zu den physischen Lenkwinkelgrenzen 20 werden die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 als im Wesentlichen lineare Funktionen gezeigt, die einen negativen Anstieg für die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 über die potenziellen Kupplungswinkel bei zwei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten, 2 km/h und 7 km/h, aufweisen. Daher kann in Betracht gezogen werden, dass die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 den potenziellen Lenkwinkel verringern und weiter begrenzen können, wenn der Kupplungswinkel γ sich sowohl in positiver als auch in negativer Richtung weg von einem Kupplungswinkel von Null vergrößert. Diese adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 verhindern, dass der Lenkradwinkel eine Kupplungswinkelrate erzeugt, die durch das Lenksystem nicht ausgeglichen werden kann. In einigen Ausführungsformen ist das Lenksystem unter einer Schwellenrate steuerbar, wie eine steuerbare Lenkwinkelrate zwischen 300 und 600 Grad pro Sekunde, die dazu ausgelegt ist, eine entsprechende Kupplungswinkelrate zu steuern, die auch von der spezifischen Geometrie des Anhängers 12 und damit der kinematischen Beziehung mit dem Fahrzeug 14 abhängig sein kann. Allerdings sind die adaptiven Lenkwinkelgrenzen 23 größer als die physischen Lenkwinkelgrenzen 20 in der Lenkrichtung hin zum Kupplungswinkel Null, da sich der Kupplungswinkel γ in der dargestellten Ausführungsform über etwa 15 Grad hinaus erhöht. Es wird in Betracht gezogen, dass die physischen und adaptiven Lenkwinkelgrenzen 20, 23 in zusätzlichen Ausführungsformen nicht-lineare Funktionen und alternativ zu den hier dargestellten ausgelegt sein können.
Parallel zum Durchführen der Aktionen zum Empfangen der Anhängerrücksetzunterstützungsanforderungen, Bestimmen der gewünschten Bahnkrümmung 26 des Anhängers 12 und Erzeugen der Fahrzeuglenkanweisungen kann das Anhängerrücksetzunterstützungssystem 10 eine Aktion zum Überwachen durchführen, ob eine nicht akzeptable Anhängerrücksetzbedingung vorliegt. Beispiele für eine solche Überwachung umfassen u. a. Beurteilen eines Kupplungswinkels γ zum Bestimmen, ob eine Schwelle für Kupplungswinkel γ überschritten ist, Beurteilen einer Rückfahrgeschwindigkeit zum Bestimmen, ob eine Rückfahrgeschwindigkeitsschwelle überschritten ist, Beurteilen eines Fahrzeuglenkwinkels zum Bestimmen, ob eine Fahrzeuglenkwinkelschwelle überschritten ist, Beurteilen von anderen Betriebsparametern (z. B. Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrpedalanforderungsrate und Kupplungswinkelrate) zum Bestimmen, ob ein entsprechender Schwellenwert überschritten ist, und ähnliches. Rückfahrgeschwindigkeit kann aus der von einem oder mehreren Raddrehzahlsensoren 58 des Fahrzeugs 14 abgerufenen Raddrehzahlinformation bestimmt werden. Wenn bestimmt wird, dass eine nicht akzeptable Anhängerrücksetzbedingung vorliegt, kann ein Betriebsvorgang dafür durchgeführt werden, dass der aktuelle Fahrweg des Anhängers 12 verhindert wird (z. B. Stoppen von Bewegung des Fahrzeugs 14), gefolgt von dem Betriebsvorgang, der durchgeführt wird, um die aktuelle Instanz der Anhängerrücksetzunterstützung zu beenden. Hier wird offenbart, dass vor und/oder in Verbindung mit Bewirken einer Verhinderung des aktuellen Anhängerpfads eine oder mehrere Aktionen (z. B. Betriebsvorgänge) umgesetzt werden können, um dem Fahrer Rückkopplung (z. B. Warnung) bereitzustellen, dass eine solche nicht akzeptable Kupplungswinkelbedingung bevorsteht oder sich nähert. In einem Beispiel, wenn solche Rückkopplung dazu führt, dass die nicht akzeptable Kupplungswinkelbedingung beseitigt wird, bevor eine kritische Bedingung erreicht wird, kann das Verfahren fortfahren, Anhängerrücksetzunterstützungsfunktionalität in Übereinstimmung mit den Betriebsvorgängen bereitzustellen. Andernfalls kann das Verfahren mit dem Betriebsvorgang zum Beenden der aktuellen Instanz der Anhängerrücksetzunterstützung fortfahren. In Verbindung mit Durchführen des Betriebsvorgangs zum Beenden der aktuellen Instanz der Anhängerrücksetzunterstützung kann ein Betriebsvorgang zum Steuern von Bewegung des Fahrzeugs 14 durchgeführt werden, um eine Einknickbedingung zu korrigieren oder zu begrenzen (z. B. Lenken des Fahrzeugs 14, Verlangsamen des Fahrzeugs 14, Begrenzen von Größe und/oder Rate der vom Fahrer angeforderten Anhängerbahnkrümmungseingabe, Begrenzen von Größe und/oder Rate der Lenkanweisung und/oder ähnliches, um zu verhindern, dass der Kupplungswinkel überschritten wird).
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an den oben erwähnten Strukturen und Verfahren vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass solche Konzepte als durch die folgenden Ansprüche abgedeckt zu verstehen sind, sofern diese Ansprüche durch ihre Sprache nicht ausdrücklich etwas anderes angeben.
Es wird ferner beschrieben:

A. Anhängerrücksetzunterstützungssystem, Folgendes umfassend: einen einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger messenden Sensor; ein einen Lenkwinkel des Fahrzeugs zwischen physischen Winkelgrenzen steuerndes Lenksystem; und eine Steuerung, die adaptive Winkelgrenzen basierend auf der maximalen Kupplungswinkelrate erzeugt und eine Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen erzeugt, damit das Fahrzeug den Anhänger auf einer gewünschten Bahnkrümmung führt.
B. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach Punkt A, wobei die adaptiven Winkelgrenzen basierend auf der maximalen Kupplungswinkelrate, dem Kupplungswinkel und einer Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erzeugt werden.
C. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte A und B, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf einer steuerbaren Lenkwinkelrate des Fahrzeugs voreingestellt wird.
D. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte A-C, wobei die adaptiven Winkelgrenzen innerhalb der physischen Winkelgrenzen des Lenksystems liegen.
E. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte A-D, weiterhin umfassend: einen eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfassenden Geschwindigkeitssensor, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich neu erzeugt wird.
F. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte A-E, wobei die adaptiven Lenkwinkelgrenzen verhindern, dass der Lenkwinkel eine Kupplungswinkelrate erzeugt, die durch das Lenksystem nicht ausgeglichen werden kann.
G. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte A-F, weiterhin umfassend: eine sekundäre Lenkeingabevorrichtung im Fahrzeug, die die gewünschte Bahnkrümmung des mit dem Fahrzeug verbundenen Anhängers bereitstellt.
H. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte A-G, weiterhin umfassend: einen den Kupplungswinkel messenden sichtbasierten Kupplungswinkelsensor, wobei die adaptiven Winkelgrenzen basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dem Kupplungswinkel kontinuierlich neu erzeugt werden.
I. Anhängerrücksetzunterstützungssystem, Folgendes umfassend: einen einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger erfassenden Kupplungswinkelsensor; einen eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfassenden Geschwindigkeitssensor; ein einen Lenkwinkel des Fahrzeugs steuerndes Lenksystem; und eine eine adaptive Grenze des Lenkwinkels basierend auf einer maximalen Kupplungswinkelrate, der Geschwindigkeit und dem Kupplungswinkel erzeugende Steuerung.
J. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach Punkt I, wobei die Steuerung eine Lenkanweisung innerhalb der adaptiven Grenze des Lenkwinkels erzeugt, damit das Fahrzeug den Anhänger auf der gewünschten Bahnkrümmung führt.
K. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach Punkt J, wobei die Lenkanweisung erzeugt wird, um zu verhindern, dass sich der Kupplungswinkel einer Einknickbedingung annähert.
L. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte I-K, wobei das Lenksystem daran gehindert wird, den Lenkwinkel über die physischen Winkelgrenzen hinaus einzustellen, und wobei die adaptive Grenze des Lenkwinkels innerhalb der physischen Winkelgrenzen liegt.
M. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte I-L, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf einer steuerbaren Rate zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs voreingestellt wird.
N. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte I-M, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich neu erzeugt wird.
O. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte I-N, wobei die adaptiven Lenkwinkelgrenzen verhindern, dass der Lenkwinkel eine nicht wieder ausgleichbare Kupplungswinkelrate erzeugt.
P. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte I-O, wobei der Kupplungswinkelsensor eine den Anhänger überwachende Kamera am Fahrzeug umfasst, um den Kupplungswinkel zu messen.
Q. Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Punkte I-P, weiterhin umfassend: eine eine gewünschte Bahnkrümmung des Anhängers bereitstellende Lenkeingabevorrichtung, wobei die Steuerung eine Lenkanweisung innerhalb der adaptiven Grenze des Lenkwinkels und basierend auf einer kinematischen Beziehung das Fahrzeugs und des Anhängers erzeugt, um den Anhänger auf der gewünschten Bahnkrümmung zu führen.
R. Verfahren, das Folgendes umfasst: Erfassen eines Kupplungswinkels zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger; Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs; Erzeugen von adaptiven Lenkwinkelgrenzen für das Fahrzeug basierend auf einer maximalen Kupplungswinkelrate, der Geschwindigkeit und dem Kupplungswinkel; und Steuern eines Lenkwinkels des Fahrzeugs innerhalb der Lenkwinkelgrenzen, um den Anhänger auf einem gewünschten Rücksetzpfad zu führen.
S. Verfahren nach Punkt R, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf einer steuerbaren Rate zum Einstellen des Lenkwinkels voreingestellt wird.
T. Verfahren nach jedem der Punkte R und S, weiterhin umfassend: Erzeugen einer Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen, damit das Fahrzeug den Anhänger auf einer gewünschten Bahnkrümmung führt.

Claims

Anhängerrücksetzunterstützungssystem, Folgendes umfassend: einen einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger messenden Sensor; ein einen Lenkwinkel des Fahrzeugs zwischen physischen Winkelgrenzen steuerndes Lenksystem; und eine Steuerung, die adaptive Winkelgrenzen basierend auf der maximalen Kupplungswinkelrate erzeugt und eine Lenkanweisung innerhalb der physischen und adaptiven Winkelgrenzen erzeugt, damit das Fahrzeug den Anhänger auf einer gewünschten Bahnkrümmung führt.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach Anspruch 1, wobei die adaptiven Winkelgrenzen basierend auf der maximalen Kupplungswinkelrate, dem Kupplungswinkel und einer Rückfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erzeugt werden.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 1 und 2, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf einer steuerbaren Lenkwinkelrate des Fahrzeugs voreingestellt wird.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 1–3, wobei die adaptiven Winkelgrenzen innerhalb der physischen Winkelgrenzen des Lenksystems liegen.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 1–4, weiterhin umfassend: einen eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfassenden Geschwindigkeitssensor, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich neu erzeugt wird.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 1–5, wobei die adaptiven Lenkwinkelgrenzen verhindern, dass der Lenkwinkel eine Kupplungswinkelrate erzeugt, die durch das Lenksystem nicht ausgeglichen werden kann.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 1–6, weiterhin umfassend: eine sekundäre Lenkeingabevorrichtung im Fahrzeug, die die gewünschte Bahnkrümmung des mit dem Fahrzeug verbundenen Anhängers bereitstellt.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 1–7, weiterhin umfassend: einen den Kupplungswinkel messenden sichtbasierten Kupplungswinkelsensor, wobei die adaptiven Winkelgrenzen basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dem Kupplungswinkel kontinuierlich neu erzeugt werden.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem, Folgendes umfassend: einen einen Kupplungswinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anhänger erfassenden Kupplungswinkelsensor; einen eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfassenden Geschwindigkeitssensor; ein einen Lenkwinkel des Fahrzeugs steuerndes Lenksystem; und eine eine adaptive Grenze des Lenkwinkels basierend auf einer maximalen Kupplungswinkelrate, der Geschwindigkeit und dem Kupplungswinkel erzeugende Steuerung.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung eine Lenkanweisung innerhalb der adaptiven Grenze des Lenkwinkels erzeugt, damit das Fahrzeug den Anhänger auf der gewünschten Bahnkrümmung führt.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach Anspruch 10, wobei die Lenkanweisung erzeugt wird, um zu verhindern, dass sich der Kupplungswinkel einer Einknickbedingung annähert.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 9–11, wobei das Lenksystem daran gehindert wird, den Lenkwinkel über die physischen Winkelgrenzen hinaus einzustellen, und wobei die adaptive Grenze des Lenkwinkels innerhalb der physischen Winkelgrenzen liegt.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 9–12, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf einer steuerbaren Rate zum Einstellen des Lenkwinkels des Fahrzeugs voreingestellt wird.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 9–13, wobei die maximale Kupplungswinkelrate basierend auf der Geschwindigkeit des Fahrzeugs kontinuierlich neu erzeugt wird.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 9–14, wobei die adaptiven Lenkwinkelgrenzen verhindern, dass der Lenkwinkel eine nicht wieder ausgleichbare Kupplungswinkelrate erzeugt.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 9–15, wobei der Kupplungswinkelsensor eine den Anhänger überwachende Kamera am Fahrzeug umfasst, um den Kupplungswinkel zu messen.
Anhängerrücksetzunterstützungssystem nach jedem der Ansprüche 9–16, weiterhin umfassend: eine eine gewünschte Bahnkrümmung des Anhängers bereitstellende Lenkeingabevorrichtung, wobei die Steuerung eine Lenkanweisung innerhalb der adaptiven Grenze des Lenkwinkels und basierend auf einer kinematischen Beziehung das Fahrzeugs und des Anhängers erzeugt, um den Anhänger auf der gewünschten Bahnkrümmung zu führen.