DE102016117882A1 - Hindernisvermeidungssystem mit aktiven Aufhängungen - Google Patents

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DE102016117882A1
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Davor David Hrovat
Hongtei Eric Tseng
Jianbo Lu
Li Xu
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Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Hindernisvermeidungssystem mit aktiven Aufhängungen. Das Hindernisvermeidungssystem verwendet eine oder mehrere aktive Aufhängungen, um ein oder mehrere betroffene Räder über ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs zu heben oder springen zu lassen, um eine Berührung mit dem Hindernis zu vermeiden, wenn das Fahrzeug nicht praktisch über das Hindernis fahren, um dieses herumlenken oder anhalten kann, ohne an das Hindernis anzustoßen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein Hindernisvermeidungssystem mit aktiven Aufhängungen. Insbesondere verwendet das Hindernisvermeidungssystem der vorliegenden Offenbarung eine oder mehrere aktive Aufhängungen, um ein oder mehrere betroffene Räder über ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs zu heben oder springen zu lassen, um eine Berührung mit dem Hindernis zu vermeiden.
  • HINTERGRUND
  • Fahrer treffen beim Fahren mit ihren Fahrzeugen auf der Straße häufig auf Hindernisse, wie zum Beispiel Schlaglöcher, Felsbrocken, heruntergefallene Äste und andere Fremdkörper. In gewissen Fällen kann es für einen Fahrer praktisch unmöglich sein, ein im Weg des Fahrzeugs liegendes Hindernis zu umfahren, oder das Fahrzeug vor Erreichen des Hindernisses zum Stillstand zu bringen. Wenn ein Fahrer zum Beispiel nachts bei Regen fährt, könnte er einen großen Baumast im Weg des Fahrzeugs zu spät erkennen, um diesen noch umfahren oder das Fahrzeug auf der nassen Straße vor Aufprallen auf den Ast anhalten zu können. Es besteht ein fortgesetzter Bedarf nach neuen und verbesserten Systemen, die ein Fahrzeug dazu befähigen, ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs zu vermeiden, wenn das Fahrzeug das Hindernis nicht praktisch umfahren oder anhalten kann, ohne gegen das Hindernis zu stoßen.
  • KURZFASSUNG
  • Die angefügten Ansprüche definieren diese Anmeldung. Die Spezifikation fasst Aspekte der Ausführungsformen zusammen und ist nicht als Beschränkung der Ansprüche aufzufassen. Andere Implementierungen werden in Übereinstimmung mit den hier beschriebenen Techniken in Betracht gezogen, wie ein gewöhnlicher Fachmann bei Prüfung der folgenden Zeichnungen und genauen Beschreibung erkennen wird, und diese Implementierungen sollen innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung fallen.
  • Beispielhafte Ausführungsformen stellen ein Hindernisvermeidungssystem bereit, das eine oder mehrere aktive Aufhängungen verwendet, um ein oder mehrere betroffene Räder über ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs zu heben oder springen zu lassen, um eine Berührung mit dem Hindernis zu vermeiden, wenn das Fahrzeug nicht praktisch über das Hindernis fahren, um dieses herumlenken oder anhalten kann, ohne gegen das Hindernis zu stoßen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Hindernisvermeidungssystem einen Sensor, der für Erhalten von Daten außerhalb eines Fahrzeugs konfiguriert ist; eine aktive Aufhängung, die mit einem Rad des Fahrzeugs gekuppelt ist; und einen Controller, der für Verwenden der erhaltenen Daten konfiguriert ist, um ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs zu identifizieren und die aktive Aufhängung zu steuern, um das Rad über das Hindernis zu heben, wenn das Fahrzeug dieses nicht umfahren oder anhalten kann, ohne auf das Hindernis zu stoßen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst eine Hindernisvermeidungsmethode Erhalten von Daten außerhalb eines Fahrzeugs durch einen Sensor; Identifizieren eines Hindernisses im Weg des Fahrzeugs durch einen Controller anhand der Daten; Bestimmen durch den Controller mithilfe der Daten, ob das Fahrzeug um das Hindernis herumfahren oder vor Anstoßen an das Hindernis anhalten kann; und, wenn das Fahrzeug nicht um das Hindernis herumfahren oder nicht vor Anstoßen an das Hindernis anhalten kann, Steuern einer aktiven Aufhängung durch den Controller zum Heben eines Fahrzeugrads über das Hindernis.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Für ein besseres Verständnis der Erfindung kann auf in den folgenden Zeichnungen gezeigte Ausführungsformen Bezug genommen werden. Die Komponenten in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, und zugehörige Elemente können ausgelassen sein, um die hierin beschriebenen Merkmale zu betonen und deutlich darzustellen. Außerdem können Komponenten verschiedenartig angeordnet werden, wie in der Technik bekannt. Ähnliche Bezugsnummern in den Figuren können sich in den einzelnen Figuren auf ähnliche Teile beziehen, sofern nicht anderweitig angegeben.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das Komponenten einer Ausführungsform des Hindernisvermeidungssystems der vorliegenden Offenbarung einschließt.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Rads eines Fahrzeugs einschließlich der aktiven Aufhängung der vorliegenden Offenbarung.
  • 3A und 3B schließen einen Ablaufplan für ein Beispielverfahren oder eine Beispielmethode des Betriebs des Hindernisvermeidungssystems der vorliegenden Offenbarung ein.
  • 4 ist eine schematische Seitenelevationsansicht eines Rads, das sich einem Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche nähert.
  • 5 ist eine schematische Seitenelevationsansicht eines Rads, das sich einem über der Straßenoberfläche erhebenden Hindernis nähert.
  • 6 ist eine schematische Oberdraufsicht eines Fahrzeugs, das sich einem Hindernis auf der Straßenoberfläche nähert.
  • 7 ist eine schematische Seitenelevationsansicht eines Rads, das sich einem Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche nähert und über diese gehoben wird.
  • 8 ist eine schematische Seitenelevationsansicht eines Rads, das sich einem über der Straßenoberfläche erhebenden Hindernis nähert und über dieses gehoben wird.
  • 9 ist eine schematische Seitenelevationsansicht eines Rads, das sich einem über der Straßenoberfläche erhebenden Hindernis nähert und dieses überspringt.
  • 10 ist eine schematische Seitenelevationsansicht eines Rads, das sich einem Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche nähert und diese überspringt.
  • GENAUE BESCHREIBUNG VON BEISPIELAUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Hindernisvermeidungssystem
  • Während das Hindernisvermeidungssystem der vorliegenden Offenbarung in verschieden Formen ausgeführt werden kann, zeigen die Figuren und beschreibt diese Spezifikation einige beispielhafte und nicht beschränkende Ausführungsformen des Hindernisvermeidungssystems. Die vorliegende Offenbarung ist eine Erläuterung des Hindernisvermeidungssystems, die das Hindernisvermeidungssystem nicht auf die speziellen gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es sind unter Umständen nicht alle der dargestellten oder beschriebenen Komponenten erforderlich, und gewisse Ausführungsformen können zusätzliche, verschiedene oder weniger Komponenten einschließen. Die Anordnung und der Typ von Komponenten können variieren, ohne von der Wesensart oder dem Umfang der hierin dargelegten Ansprüche abzuweichen.
  • 1. Komponenten des Hindernisvermeidungssystems
  • Das Hindernisvermeidungssystem der vorliegenden Offenbarung verwendet eine oder mehrere aktive Aufhängungen, um ein oder mehrere betroffene Räder über ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs zu heben oder springen zu lassen, um eine Berührung mit dem Hindernis zu vermeiden, wenn das Fahrzeug nicht praktisch über das Hindernis fahren, um dieses herumlenken oder anhalten kann, ohne gegen das Hindernis zu stoßen. 1 stellt eine Beispielausführungsform des Hindernisvermeidungssystems 100 dar. Andere Ausführungsformen des Hindernisvermeidungssystems können verschiedene, weniger oder zusätzliche Komponenten als die unten beschriebenen und in 1 gezeigten einschließen.
  • Das Hindernisvermeidungssystem 100 schließt einen Controller 110 mit wenigstens einem Prozessor 112 in Kommunikation mit einem Hauptspeicher 114, der einen Satz von Anweisungen 116 speichert, ein. Der Prozessor 112 ist für Kommunizieren mit dem Hauptspeicher 114, Zugreifen auf den Satz von Anweisungen 116 und Ausführen des Satzes von Anweisungen 116 konfiguriert, um das Hindernisvermeidungssystem 100 zur Durchführung einer der hierin beschriebenen Methoden, Verfahren und Merkmale zu veranlassen.
  • Der Prozessor 112 kann ein beliebiges geeignetes Verarbeitungsgerät oder ein Satz von Verarbeitungsgeräten sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf: ein Mikroprozessor, eine mikrocontrollerbasierte Plattform, eine geeignete integrierte Schaltung oder eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application-specific Integrated Circuits, ASICs). Der Hauptspeicher 114 kann ein beliebiges Speichergerät sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf: flüchtiger Speicher (z. B. RAM, welches nichtflüchtiges RAM, magnetisches RAM, ferroelektrisches RAM und beliebige andere geeignete Formen einschließen kann); nichtflüchtiger Speicher (z. B. Festplattenspeicher, FLASH-Speicher, EPROMs, EEPROMs, memristorbasierter nichtflüchtiger Festkörperspeicher etc.); nicht veränderbarer Speicher (z. B. EPROMs); oder Festwertspeicher.
  • Das Hindernisvermeidungssystem 100 schließt einen oder mehrere Sensoren 120 in Kommunikation mit dem Controller 110 ein. Gewisse der Sensoren 120 erhalten Daten über die Umgebung des Fahrzeugs (und insbesondere vor dem Fahrzeug), während andere Sensoren Daten über Komponenten des Fahrzeugs selbst erhalten. Die Sensoren 120 übertragen die Daten zur weiteren Verarbeitung zum Controller 110. Die Sensoren 120 können beliebige Sensoren sein, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf: Infrarotsensoren, Kameras oder andere visuelle Sensoren, Ultraschallsensoren, RADAR, LIDAR, Laserscansensoren, Trägheitssensoren (zum Beispiel ein geeignetes Trägheitsmessgerät), Raddrehzahlsensoren, Straßenbedingungssensoren (zum direkten Messen bestimmter Straßenbedingungen), Regensensoren, Aufhängungshöhensensoren, Lenkwinkelsensoren, Lenkmomentsensoren, Bremsdrucksensoren, Reifendrucksensoren und/oder ein Global Positioning System-Sensor oder anderer Fahrzeugpositions- oder Navigationssensor.
  • Das Hindernisvermeidungssystem 100 schließt auch eine Vielzahl von aktiven Aufhängungen 130 ein. Jede aktive Aufhängung steht mit einem verschiedenen Rad des Fahrzeugs 10 in Verbindung. Bei gewissen Ausführungsformen steht jedes Rad mit einer aktiven Aufhängung in Verbindung, während bei anderen Ausführungsformen weniger als alle der Räder mit einer aktiven Aufhängung in Verbindung stehen. Die aktiven Aufhängungen 130 stehen mit dem Controller 110 in Kommunikation, sodass der Controller den Betrieb von (wenigstens) den Aktoren der aktiven Aufhängungen 130 steuern kann.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Rads 16 eines Fahrzeugs 10 einschließlich der aktiven Aufhängung 130. Das Rad 16 ist durch eine ungefederte Masse mus und die Reifeneinfederung durch Feder 16b mit einer Federkonstanten Kt repräsentiert. Das Fahrzeug 10 schließt einen Fahrzeugkörper 12 und einen Lenker 14 (welcher eine beliebige geeignete Vorrichtung sein kann), der das Rad 16 am Fahrzeugkörper 12 anbringt, ein. Die aktive Aufhängung 130 ist zwischen dem Fahrzeugkörper 12 und dem Lenker 14 angeordnet und stützt den Fahrzeugkörper 12 über dem Rad 16. Die aktive Aufhängung 130 schließt Folgendes ein: (1) eine Aufhängungsfeder 132 mit einer Aufhängungsfederkonstanten Ka, (2) einen Aufhängungsdämpfer 134 mit einem Aufhängungsdämpfungskoeffizienten Ca und (3) einen Aktor 136. Bei dieser Ausführungsform ist der Aktor 136 ein hydraulischer Aktor, der durch Steuern des Flüssigkeitsstroms Q in und aus dem Aktor 136 gesteuert werden kann, obwohl ein beliebiger geeigneter Aktor, wie ein motorbasierter Aktor, verwendet werden kann.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Aufhängungsfeder 132, der Aufhängungsdämpfer 134 und der Aktor 136 parallel angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen sind die Aufhängungsfeder und der Aufhängungsdämpfer parallel zueinander angeordnet, und der Aktor ist in Reihe mit sowohl der Aufhängungsfeder als auch dem Aufhängungsdämpfer angeordnet.
  • Wie unten genau beschrieben, verwendet das Hindernisvermeidungssystem die aktive Aufhängung 130 und insbesondere den Aktor 136, um das Rad 16 über gewisse Hindernisse im Weg des Fahrzeugs (wie kleine Vertiefungen oder niedrige Gegenstände) zu heben, oder das Rad 16 über andere Hindernisse im Weg des Fahrzeugs (wie große Vertiefungen oder hohe Gegenstände) springen zu lassen, wie unten genau beschrieben.
  • 2. Betrieb des Hindernisvermeidungssystems
  • 3A und 3B schließen einen Ablaufplan für ein Beispielverfahren oder eine Beispielmethode 1200 des Betriebs des Hindernisvermeidungssystems der vorliegenden Offenbarung zum Identifizieren eines im Weg des Fahrzeugs befindlichen Hindernisses, Bestimmen, ob ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs über das Hindernis gehoben oder zum Sprung über das Hindernis gebracht werden sollen, und gegebenenfalls Steuern der aktiven Aufhängung(en) des Fahrzeugs zum Heben oder Springenlassen des (der) Rads (Räder) des Fahrzeugs über das Hindernis ein. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist Verfahren 1200 durch einen Satz von Anweisungen repräsentiert, die in einem oder mehreren Speichern gespeichert sind und von einem oder mehreren Prozessoren (wie beispielsweise die oben in Verbindung mit 1 beschriebenen) ausgeführt werden. Obwohl Verfahren 1200 unter Bezug auf den in 3A und 3B gezeigten Ablaufplan beschrieben ist, können viele andere Verfahren des Durchführens der mit Verfahren 1200 in Verbindung stehenden Handlungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Reihenfolge gewisser der dargestellten Blöcke geändert werden, gewisse der dargestellten Blöcke können optional sein, und gewisse der dargestellten Blöcke können nicht verwendet werden.
  • Bei Betrieb dieser Ausführungsform erhält das Hindernisvermeidungssystem Daten von einem oder mehreren Sensoren, wie durch Block 1202 angezeigt. Anhand dieser erhaltenen Daten bestimmt das Hindernisvermeidungssystem, ob sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, wie durch Block 1204 angezeigt. Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei Raute 1206 feststellt, dass sich kein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, endet das Verfahren 1200. Wenn das Hindernisvermeidungssystem hingegen bei Raute 1206 feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, nutzt das Hindernisvermeidungssystem die erhaltenen Daten zum Bestimmen der Position des Hindernisses und der Größe des Hindernisses, wie durch Block 1208 angezeigt.
  • Das Hindernisvermeidungssystem stellt dann fest, ob das Fahrzeug bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Hindernis praktisch überfahren kann, wie durch Raute 1210 angezeigt. Gegebenenfalls endet das Verfahren 1200. Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei Raute 1210 hingegen feststellt, dass das Fahrzeug bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Hindernis nicht praktisch überfahren kann, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob das Fahrzeug das Hindernis praktisch umfahren kann, wie durch Raute 1212 angezeigt. Gegebenenfalls endet das Verfahren 1200. Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei Raute 1212 hingegen feststellt, dass das Fahrzeug das Hindernis durch Umfahren nicht praktisch vermeiden kann, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob das Fahrzeug vor Erreichen des Hindernisses praktisch anhalten kann, wie durch Raute 1214 angezeigt. Gegebenenfalls endet das Verfahren 1200.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei Raute 1214 hingegen feststellt, dass das Fahrzeug vor Erreichen des Hindernisses nicht praktisch anhalten kann, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob die aktive(n) Aufhängung(en) des Fahrzeugs das (die) Rad (Räder) praktisch über das Hindernis heben kann (können), wie durch Raute 1216 angezeigt. Gegebenenfalls bestimmt das Hindernisvermeidungssystem, ein oder mehrere betroffene Räder über das Hindernis zu heben, wie durch Block 1218 angezeigt. Das heißt, das Hindernisvermeidungssystem bestimmt die jeweiligen Räder des Fahrzeugs, die gehoben werden müssen, um eine Berührung mit dem Hindernis zu vermeiden.
  • Für jedes betroffene Rad bestimmt das Hindernisvermeidungssystem die anzuwendende Betätigungskraft (und die geeignete Richtung) zum Heben dieses Rads über das Hindernis, wie durch Block 1220 angezeigt. Für jedes betroffene Rad bestimmt das Hindernisvermeidungssystem auch die Betätigungszeit, zu der die bestimmte Betätigungskraft (in der geeigneten Richtung) zum Heben dieses Rads über das Hindernis anzuwenden ist, wie durch Block 1222 angezeigt. Für jedes betroffene Rad übt das Hindernisvermeidungssystem zur bestimmten Betätigungszeit für dieses Rad die bestimmte Betätigungskraft (in der geeigneten Richtung) mithilfe des Aktors der aktiven Aufhängung dieses Rads aus, um dieses Rad über das Hindernis zu heben, wie durch Block 1224 angezeigt. Verfahren 1200 endet dann.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei Raute 1216 hingegen feststellt, dass die aktive(n) Aufhängung(en) das (die) Rad (Räder) nicht praktisch über das Hindernis heben kann (können), stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob die aktive(n) Aufhängung(en) das (die) Rad (Räder) praktisch über das Hindernis springen lassen kann (können), wie durch Raute 1218 angezeigt. Wenn nicht, endet das Verfahren 1200.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei Raute 1218 hingegen feststellt, dass die aktive(n) Aufhängung(en) des Fahrzeugs das (die) Rad (Räder) praktisch über das Hindernis springen lassen kann (können), bestimmt das Hindernisvermeidungssystem ein oder mehrere betroffene Räder zum Überspringen des Hindernisses, wie durch Block 1228 angezeigt. Das heißt, das Hindernisvermeidungssystem bestimmt die jeweiligen Räder des Fahrzeugs, die zum Springen gebracht werden müssen, um eine Berührung mit dem Hindernis zu vermeiden.
  • Für jedes betroffene Rad bestimmt das Hindernisvermeidungssystem die anzuwendenden Betätigungskräfte (und die geeigneten Richtungen) zum Springenlassen dieses Rads über das Hindernis, wie durch Block 1230 angezeigt. Für jedes betroffene Rad bestimmt das Hindernisvermeidungssystem auch die Betätigungszeiten, zu denen die bestimmten Betätigungskräfte (in den geeigneten Richtungen) zum Springenlassen dieses Rads über das Hindernis anzuwenden sind, wie durch Block 1232 angezeigt. Für jedes betroffene Rad übt das Hindernisvermeidungssystem zu den bestimmten Betätigungszeiten für dieses Rad die bestimmten Betätigungskräfte (in den geeigneten Richtungen) mithilfe des Aktors der aktiven Aufhängung dieses Rads aus, um dieses Rad über das Hindernis springen zu lassen, wie durch Block 1234 angezeigt. Verfahren 1200 endet dann.
  • Gewisse Schritte des Verfahrens 1200 werden nachfolgend genauer beschrieben.
  • 2.1 Feststellen, ob ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs ist
  • Das Hindernisvermeidungssystem kann feststellen, ob sich ein Hindernis im Fahrtweg des Fahrzeugs 10 befindet, und gegebenenfalls die Position und Größe des Hindernisses auf eine beliebige einer Vielzahl von Weisen ermitteln, wie zum Beispiel auf die in U.S. Patent Nr. 8,788,146 , mit dem Titel „ADAPTIVE ACTIVE SUSPENSION SYSTEM WITH ROAD PREVIEW“ (ADAPTIVES AKTIVES AUFHÄNGUNGSSYSTEM MIT STRASSENVORSCHAU) beschriebenen, dessen gesamter Inhalt durch Verweis hier eingeschlossen wird.
  • 2.2 Bestimmen, ob das Fahrzeug praktisch über das Hindernis fahren kann
  • 2.2.1 Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche
  • 4 zeigt ein Szenario, bei dem das Rad 16 auf ein Hindernis in Form einer Vertiefung 200a (z. B. ein Schlagloch) in der Straßenoberfläche 200 zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (1) bis (7), um festzustellen, ob das Fahrzeug 10 bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Hindernis 200a praktisch überfahren kann.
    Figure DE102016117882A1_0002
  • T repräsentiert die Zeit, die das Rad 16 benötigt, um das Hindernis 200a zu passieren. W repräsentiert den in 4 gezeigten Abstand, der die Breite der oberen Öffnung des Hindernisses 200a in Fahrtrichtung des Rads 16 darstellt (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Fahrtrichtung (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Vz repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Richtung der Unterseite des Hindernisses 200a. mus repräsentiert die ungefederte Masse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Ka repräsentiert die Federkonstante der Aufhängungsfeder 132 (ein bekannter Wert). z0 repräsentiert die statische Durchbiegung der aktiven Aufhängung 130 (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Jnc repräsentiert die Radeinfederung (negativ in diesem Fall). Ca repräsentiert den Dämpfungskoeffizienten des Aufhängungsdämpfers 134 (ein bekannter Wert). h repräsentiert den in 4 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand handelt, den das Rad 16 unter der Straßenoberfläche 200 fährt. g repräsentiert die Erdgravitation (ungefähr 9,8 m/s2). dW repräsentiert den in 4 gezeigten Abstand. rw repräsentiert den Radius des Rads 16 (ein bekannter Wert). Δt repräsentiert die Dauer des Aufpralls des Rads 16 auf das Hindernis 200a. Idx repräsentiert den Auswirkungsindex.
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem Idx bestimmt hat, vergleicht das Hindernisvermeidungssystem Idx mit einem vorbestimmten Wert. Wenn Idx größer ist als dieser vorbestimmte Wert, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 nicht praktisch über das Hindernis 200a fahren kann (weil anderenfalls zum Beispiel das Rad 16 beschädigt werden würde). Wenn Idx aber nicht größer ist als dieser vorbestimmte Wert, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 praktisch über das Hindernis 200a fahren kann.
  • 2.2.2 Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt
  • 5 zeigt ein Szenario, bei dem das Rad 16 auf ein Hindernis 200b, das sich über der Straßenoberfläche 200 erhebt, zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (8) und (9), um festzustellen, ob das Fahrzeug 10 bei der aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs das Hindernis 200b praktisch überfahren kann.
    Figure DE102016117882A1_0003
  • Δt repräsentiert die Dauer des Aufpralls des Rads 16 auf die ansteigende Flanke des Hindernisses 200b in Fahrtrichtung des Rads 16. W repräsentiert den in 5 gezeigten Abstand, bei dem es sich um die Breite der ansteigenden Flanke des Hindernisses 200b in Fahrtrichtung des Rads 16 handelt (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Fahrtrichtung (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). hobj repräsentiert den in 5 gezeigten Abstand, bei dem es sich um die Höhe des Hindernisses 200b über der Straßenoberfläche 200 handelt (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Idx repräsentiert den Auswirkungsindex.
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem Idx bestimmt hat, vergleicht das Hindernisvermeidungssystem Idx mit einem vorbestimmten Wert. Wenn Idx größer ist als dieser vorbestimmte Wert, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 nicht praktisch über das Hindernis 200b fahren kann. Wenn Idx aber nicht größer ist als dieser vorbestimmte Wert, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 praktisch über das Hindernis 200b fahren kann.
  • 2.3 Bestimmen, ob das Fahrzeug das Hindernis durch Umfahren praktisch vermeiden kann
  • 6 zeigt ein Szenario, bei dem das Fahrzeug 10 auf ein Hindernis 200c auf der Straßenoberfläche 200 zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (10) bis (12), um festzustellen, ob das Fahrzeug 10 das Hindernis 200c durch Umfahren des Hindernisses 200c praktisch vermeiden kann.
    Figure DE102016117882A1_0004
  • r repräsentiert den Wenderadius des Fahrzeugs 10 (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 in Fahrtrichtung (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). ay,max repräsentiert die höchstzulässige Querbeschleunigung des Fahrzeugs 10 (z. B. 0,7 g). rf repräsentiert den Abstand von der Wendemitte des Fahrzeugs 10 zur vorderen Außenkante des Fahrzeugs 10 (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). VW repräsentiert die Breite des Fahrzeugs 10 (ein bekannter Wert). RF repräsentiert den Abstand von der Hinterachse des Fahrzeugs 10 zum vorderen Stoßfänger des Fahrzeugs 10 (ein bekannter Wert). Dmin repräsentiert den minimalen Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Hindernis 200c, der für das Fahrzeug 10 erforderlich ist, damit es das Hindernis 200c praktisch umfahren kann. Objy repräsentiert den seitlichen Versatz des Hindernisses 200 von der vorderen Außenkante des Fahrzeugs 10 (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt).
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem Dmin bestimmt hat, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis 200c größer ist als Dmin. Wenn der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis 200c größer ist als Dmin, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 das Hindernis 200c praktisch umfahren kann. Wenn der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis 200c aber nicht größer ist als Dmin, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 das Hindernis 200c nicht praktisch umfahren kann.
  • 2.4 Bestimmen, ob das Fahrzeug vor Erreichen des Hindernisses praktisch anhalten kann
  • Bei einer Ausführungsform arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (13) bis (15), um festzustellen, ob das Fahrzeug 10 vor Erreichen eines Hindernisses in seinem Weg praktisch anhalten kann.
    Figure DE102016117882A1_0005
  • μ repräsentiert die geschätzte Straßenreibung. ax repräsentiert die Querbeschleunigung des Fahrzeugs 10 (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). ay repräsentiert die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 10 (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). ax,max repräsentiert die maximale laterale Verzögerung des Fahrzeugs 10, die erreicht werden kann (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). t repräsentiert die Zeit, die benötigt werden würde, um das Fahrzeug 10 bei der maximalen lateralen Verzögerung zu stoppen. Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 in Fahrtrichtung (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Dmin repräsentiert den minimalen Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Hindernis, der für das Fahrzeug 10 erforderlich ist, um vor Erreichen des Hindernisses praktisch anhalten zu können.
  • Im Besonderen schätzt das Hindernisvermeidungssystem zunächst die Straßenreibung μ mithilfe der Gleichung (13). Das Hindernisvermeidungssystem wählt dann die maximale laterale Verzögerung des Fahrzeugs 10, die erreicht werden kann, ax,max, welche kleiner sein sollte als die geschätzte Straßenreibung μ. Das Hindernisvermeidungssystem bestimmt dann t und Dmin jeweils mit Gleichung (14) und (15).
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem Dmin bestimmt hat, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis größer ist als Dmin. Wenn der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis größer ist als Dmin, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 vor Erreichen des Hindernisses praktisch anhalten kann. Wenn der tatsächliche Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Hindernis aber nicht größer ist als Dmin, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass das Fahrzeug 10 vor Erreichen des Hindernisses nicht praktisch anhalten kann.
  • 2.5 Bestimmen, ob die aktive(n) Aufhängung(en) das (die) Rad (Räder) praktisch über das Hindernis heben kann (können)
  • Heben eines Rads mithilfe der aktiven Aufhängung dieses Rads erfordert, dass der Aktor der aktiven Aufhängung schnell eine Betätigungskraft auf den Lenker, an dem dieses Rad angebracht ist, in einer Richtung zum Fahrzeugkörper ausübt.
  • 2.5.1 Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche
  • 7 zeigt ein Szenario, bei dem das Rad 16 auf ein Hindernis in Form einer Vertiefung 200d (z. B. ein Schlagloch) in der Straßenoberfläche 200 zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (16) bis (19), um festzustellen, ob die aktiven Aufhängungen praktisch ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 10 über das Hindernis 200d heben können.
    Figure DE102016117882A1_0006
  • T repräsentiert die Zeit, die das Rad 16 benötigt, um das Hindernis 200d zu passieren. W repräsentiert den in 8 gezeigten Abstand, bei dem es sich um die Breite der oberen Öffnung des Hindernisses 200d in Fahrtrichtung des Rads 16 handelt (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Fahrtrichtung (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Vz repräsentiert die Einfederungsgeschwindigkeit. mus repräsentiert die ungefederte Masse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Fmax repräsentiert die maximale Kraft, die die aktive Aufhängung ausüben kann (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Ka repräsentiert die Federkonstante der Aufhängungsfeder (ein bekannter Wert). z0 repräsentiert die statische Durchbiegung der aktiven Aufhängung (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Jnc repräsentiert die Radeinfederung (positiv in diesem Fall). Ca repräsentiert den Dämpfungskoeffizienten des Aufhängungsdämpfers (ein bekannter Wert). h repräsentiert den in 7 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand handelt, den das Rad 16 über der Straßenoberfläche 200 zurücklegt. g repräsentiert die Erdgravitation (ungefähr 9,8 m/s2).
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem h(T) bestimmt hat, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob h(T) größer ist als Null. Wenn h(T) größer ist als Null, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob die aktive Aufhängung das Rad 16 praktisch über das Hindernis 200d heben kann. Wenn h(T) hingegen nicht größer ist als Null, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass die aktive Aufhängung das Rad 16 nicht praktisch über das Hindernis 200d heben kann.
  • 2.5.2 Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt
  • 8 zeigt ein Szenario, bei dem das Rad 16 auf ein Hindernis 200e, das sich über der Straßenoberfläche 200 erstreckt, zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (20) bis (22), um festzustellen, ob die aktiven Aufhängungen praktisch ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 10 über das Hindernis 200e heben können.
    Figure DE102016117882A1_0007
    h(T) = Jnc – 1 / 2gT2 (22)
  • T repräsentiert die zum Erreichen des Anschlagpuffers erforderliche Zeit. Vz repräsentiert die Einfederungsgeschwindigkeit. mus repräsentiert die ungefederte Masse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Fmax repräsentiert die maximale Kraft, die die aktive Aufhängung ausüben kann (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Ka repräsentiert die Federkonstante der Aufhängungsfeder (ein bekannter Wert). z0 repräsentiert die statische Durchbiegung der aktiven Aufhängung (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Jnc repräsentiert die Radeinfederung (positiv in diesem Fall). Ca repräsentiert den Dämpfungskoeffizienten des Aufhängungsdämpfers (ein bekannter Wert). h repräsentiert den in 8 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand handelt, den das Rad 16 über der Straßenoberfläche 200 zurücklegt. g repräsentiert die Erdgravitation (ungefähr 9,8 m/s2). hobj repräsentiert den in 8 gezeigten Abstand, bei dem es sich um die Höhe des Hindernisses 200e über der Straßenoberfläche 200 handelt (über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt).
  • Im Besonderen arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den Gleichungen (20) und (21), um T so zu bestimmen, dass Jnc die maximale Einfederung ist. Das Hindernisvermeidungssystem bestimmt dann h(T) mithilfe der Gleichung (22).
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem h(T) bestimmt hat, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob h(T) größer ist als hobj. Wenn h(T) größer ist als hobj, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob die aktive Aufhängung das Rad 16 praktisch über das Hindernis 200e heben kann. Wenn h(T) hingegen nicht größer ist als hobj, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass die aktive Aufhängung das Rad 16 nicht praktisch über das Hindernis 200e heben kann.
  • 2.6 Bestimmen, welche Räder zu heben sind, und wann sie zu heben sind
  • 2.6.1 Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem feststellt, dass die aktiven Aufhängungen ihre zugeordneten Räder praktisch über ein Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche heben können, wie zum Beispiel über das in 7 gezeigte Hindernis 200d, bestimmt das Hindernisvermeidungssystem das (die) vom Hindernis betroffene(n) Rad (Räder) über Feedback von einem oder mehreren Sensoren. Für jedes betroffene Rad steuert das Hindernisvermeidungssystem den Aktor der aktiven Aufhängung dieses betroffenen Rads, um dieses betroffene Rad zu heben, unmittelbar bevor dieses betroffene Rad das Hindernis erreicht (gemäß Bestimmung über Feedback von einem oder mehreren Sensoren).
  • 2.6.2 Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem feststellt, dass die aktiven Aufhängungen ihre zugeordneten Räder praktisch über ein Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt, heben können, wie zum Beispiel über das in 8 gezeigte Hindernis 200e, bestimmt das Hindernisvermeidungssystem das (die) vom Hindernis betroffene(n) Rad (Räder). Das Hindernisvermeidungssystem arbeitet mit der folgenden Gleichung (23), um zu bestimmen, wann der (die) Aktor(en) der aktiven Aufhängung(en) des (der) betroffenen Rads (Räder) zum Heben des (der) betroffenen Rads (Räder) zu steuern sind. W = Vx·T (23)
  • W repräsentiert den in 8 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand zwischen der Mitte des Rads 16 und der Oberseite der ansteigenden Flanke des Hindernisses 200e handelt, wenn die aktive Aufhängung mit dem Heben des Rads 16 beginnt. Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Fahrtrichtung. T repräsentiert die zum Erreichen des Anschlagpuffers erforderliche Zeit.
  • Für jedes betroffene Rad steuert das Hindernisvermeidungssystem den Aktor der aktiven Aufhängung dieses betroffenen Rads, um dieses betroffene Rad zu heben, wenn der horizontale Abstand zwischen der Mitte dieses betroffenen Rads und der Oberseite der ansteigenden Flanke des Hindernisses W entspricht (gemäß Bestimmung über Feedback von einem oder mehreren Sensoren).
  • 2.7 Bestimmen, ob die aktive(n) Aufhängung(en) das (die) Rad (Räder) praktisch über das Hindernis springen lassen kann (können)
  • Springenlassen eines Rads mithilfe der aktiven Aufhängung dieses Rads involviert eine Reihe von Schritten: (1) der Aktor der aktiven Aufhängung übt langsam eine erste Betätigungskraft in einer Richtung zum Fahrzeugkörper auf den Lenker aus, an dem dieses Rad angebracht ist, bis die aktive Aufhängung ihren Einfederungsanschlag erreicht; (2) der Aktor der aktiven Aufhängung übt schnell eine zweite Betätigungskraft in einer Richtung weg vom Fahrzeugkörper auf den Lenker aus, bis die aktive Aufhängung ihren Ausfederungsanschlag erreicht, wodurch das Rad von der Straßenoberfläche abgehoben wird; und (3) nachdem die Geschwindigkeit des Rads in der vertikalen Richtung Null erreicht, übt der Aktor der aktiven Aufhängung schnell eine dritte Betätigungskraft in einer Richtung zum Fahrzeugkörper auf den Lenker aus, bis die aktive Aufhängung ihren Einfederungsanschlag erreicht, sodass das Rad das Hindernis überwinden kann.
  • 2.7.1 Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt
  • 9 zeigt ein Szenario, bei dem das Rad 16 auf ein Hindernis 200f, das sich über der Straßenoberfläche 200 erhebt, zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (24) bis (30), um festzustellen, ob die aktiven Aufhängungen praktisch ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 10 über das Hindernis 200f springen lassen können.
  • 9 zeigt die Stufen 1 bis 5, die das Fahrzeug 10 beim Springenlassen des Rads 16 über das Hindernis 200f durchläuft. Stufe 1 zeigt die aktive Aufhängung 130 vor dem Sprung in ihrer normalen Höhe. Stufe 2 zeigt die aktive Aufhängung 130 zusammengedrückt bis zum Erreichen des Einfederungsanschlags (Jstop, ein bekannter Wert), um den Sprung vorzubereiten. Stufe 3 zeigt die aktive Aufhängung 130, nachdem sie schnell ausgedehnt worden ist und den Ausfederungsanschlag (Rstop, ein bekannter Wert), erreicht hat. Stufe 4 zeigt das Rad 16 in der Luft zu einem Zeitpunkt, bei dem die Geschwindigkeit des Rads in vertikaler Richtung Null erreicht hat. Stufe 5 zeigt die aktive Aufhängung 130 schnell zusammengedrückt, um das Rad 16 näher an den Fahrzeugkörper zu bringen und das Hindernis 200f zu überwinden.
    Figure DE102016117882A1_0008
  • Vz repräsentiert die Einfederungs-/Ausfederungsgeschwindigkeit. mb repräsentiert die Fahrzeugkörpermasse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). mus repräsentiert die ungefederte Masse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Fmax repräsentiert die maximale Kraft, die die aktive Aufhängung ausüben kann (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Ka repräsentiert die Federkonstante der Aufhängungsfeder (ein bekannter Wert). z0 repräsentiert die statische Durchbiegung der aktiven Aufhängung (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Jnc repräsentiert die Radeinfederung. Ca repräsentiert den Dämpfungskoeffizienten des Aufhängungsdämpfers (ein bekannter Wert). Rstop repräsentiert den Ausfederungsanschlag der aktiven Aufhängung (ein bekannter Wert). h1 repräsentiert den Abstand des Rads 16 von der Straßenoberfläche 200 bei Stufe 4. h2 repräsentiert den Abstand zwischen der Unterseite des Rads 16 bei Stufe 4 und der Unterseite des Rads 16 bei Stufe 5. g repräsentiert die Erdgravitation (ungefähr 9,8 m/s2). T1 repräsentiert die Zeit von Stufe 2 zu Stufe 3. T2 repräsentiert die Zeit von Stufe 3 zu Stufe 4. T3 repräsentiert die Zeit von Stufe 4 zu Stufe 5.
  • Im Besonderen arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den Gleichungen (24) und (25), um T1 so zu bestimmen, dass Jnc gleich Rstop ist. Das Hindernisvermeidungssystem arbeitet mit den Gleichungen (28) und (29), um T3 so zu bestimmen, dass Jnc gleich Jstop ist.
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem h1 und h2 bestimmt hat, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob h1 + h2 größer ist als hobj. Wenn h1 + h2 größer ist als hobj, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob die aktive Aufhängung das Rad 16 praktisch über das Hindernis 200f springen lassen kann. Wenn h1 + h2 hingegen nicht größer ist als hobj, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass die aktive Aufhängung das Rad 16 nicht praktisch über das Hindernis 200f springen lassen kann.
  • 2.7.2 Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche
  • 10 zeigt ein Szenario, bei dem das Rad 16 auf ein Hindernis in Form einer Vertiefung 200g (z. B. ein Schlagloch) in der Straßenoberfläche 200 zufährt. Bei diesem Szenario arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den folgenden Gleichungen (31) bis (39), um festzustellen, ob die aktiven Aufhängungen praktisch ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 10 über das Hindernis 200g heben können.
  • 10 zeigt die Stufen 1 bis 7, die das Fahrzeug 10 beim Springenlassen des Rads 16 über das Hindernis 200g durchläuft. Stufe 1 zeigt die aktive Aufhängung 130 vor dem Sprung in ihrer normalen Höhe. Stufe 2 zeigt die aktive Aufhängung 130 zusammengedrückt bis zum Erreichen des Einfederungsanschlags (Jstop, ein bekannter Wert), um den Sprung vorzubereiten. Stufe 3 zeigt den Zeitpunkt, bei dem die aktive Aufhängung 130 auszufahren beginnt, nachdem sie den Einfederungsanschlag erreicht hat. Stufe 4 zeigt die aktive Aufhängung 130, nachdem sie schnell ausgedehnt worden ist und den Ausfederungsanschlag (Rstop, ein bekannter Wert), erreicht hat. Stufe 5 zeigt das Rad 16 in der Luft zu einem Zeitpunkt, bei dem die Geschwindigkeit des Rads in vertikaler Richtung Null erreicht hat. Stufe 6 zeigt die aktive Aufhängung 130 schnell zusammengedrückt, um das Rad 16 näher an den Fahrzeugkörper zu bringen und das Hindernis 200g zu überwinden. Stufe 7 zeigt das Rad 16 nach Wiederaufkommen auf der Straßenoberfläche 200.
    Figure DE102016117882A1_0009
  • Vz repräsentiert die Einfederungs-/Ausfederungsgeschwindigkeit. mb repräsentiert die Fahrzeugkörpermasse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). mus repräsentiert die ungefederte Masse (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Fmax repräsentiert die maximale Kraft, die die aktive Aufhängung ausüben kann (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt).
  • Ka repräsentiert die Federkonstante der Aufhängungsfeder (ein bekannter Wert). z0 repräsentiert die statische Durchbiegung der aktiven Aufhängung (ein bekannter Wert oder über Feedback von einem oder mehreren Sensoren bestimmt). Jnc repräsentiert die Radeinfederung. Ca repräsentiert den Dämpfungskoeffizienten des Aufhängungsdämpfers (ein bekannter Wert). Rstop repräsentiert den Ausfederungsanschlag der aktiven Aufhängung (ein bekannter Wert). h1 repräsentiert den Abstand des Rads 16 von der Straßenoberfläche 200 bei Stufe 5. h2 repräsentiert den Abstand zwischen der Unterseite des Rads 16 bei Stufe 5 und der Unterseite des Rads 16 bei Stufe 6. g repräsentiert die Erdgravitation (ungefähr 9,8 m/s2). T1 repräsentiert die Zeit von Stufe 3 zu Stufe 4. T2 repräsentiert die Zeit von Stufe 4 zu Stufe 5. T3 repräsentiert die Zeit von Stufe 5 zu Stufe 6. T4 repräsentiert die Zeit von Stufe 6 zu Stufe 7. Dista repräsentiert den in 10 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand zwischen der Mitte des Rads 16, wenn das Rad 16 die Straßenoberfläche 200 verlässt, und der Mitte des Rads 16, wenn das Rad 16 wieder auf der Straßenoberfläche 200 in Fahrtrichtung aufkommt, handelt.
  • Im Besonderen arbeitet das Hindernisvermeidungssystem mit den Gleichungen (31) und (32), um T1 so zu bestimmen, dass Jnc gleich Rstop ist. Das Hindernisvermeidungssystem arbeitet mit den Gleichungen (35) und (36), um T3 so zu bestimmen, dass Jnc gleich Jstop ist.
  • Nachdem das Hindernisvermeidungssystem Dista bestimmt hat, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob Dista größer ist als die Breite des Hindernisses 200g in Fahrtrichtung. Wenn Dista größer ist als die Breite des Hindernisses 200g in Fahrtrichtung, stellt das Hindernisvermeidungssystem fest, ob die aktive Aufhängung das Rad 16 praktisch über das Hindernis 200g springen lassen kann. Wenn Dista aber nicht größer ist als die Breite des Hindernisses 200g in Fahrtrichtung, legt das Hindernisvermeidungssystem fest, dass die aktive Aufhängung das Rad 16 nicht praktisch über das Hindernis 200g springen lassen kann.
  • 2.8 Bestimmen, welche Räder zum Springen zu bringen sind, und wann sie zum Springen zu bringen sind
  • 2.8.1 Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem feststellt, dass die aktiven Aufhängungen ihre zugeordneten Räder praktisch über ein Hindernis, das sich über der Straßenoberfläche erhebt, heben können, wie zum Beispiel über das in 9 gezeigte Hindernis 200f, bestimmt das Hindernisvermeidungssystem das (die) vom Hindernis betroffene(n) Rad (Räder). Das Hindernisvermeidungssystem arbeitet mit der folgenden Gleichung (40), um zu bestimmen, wann der (die) Aktor(en) der aktiven Aufhängung(en) des (der) betroffenen Rads (Räder) zum Springenlassen des (der) betroffenen Rads (Räder) zu steuern sind. W = Vx·(T1 + T2 + T3) (40)
  • W repräsentiert den in 9 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand zwischen der Mitte des Rads 16 und der Oberseite der ansteigenden Flanke des Hindernisses 200f handelt, wenn das Rad 16 die Straßenoberfläche 200 in Fahrtrichtung verlässt. Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Fahrtrichtung. T1 repräsentiert die Zeit von Stufe 2 zu Stufe 3. T2 repräsentiert die Zeit von Stufe 3 zu Stufe 4. T3 repräsentiert die Zeit von Stufe 4 zu Stufe 5.
  • Für jedes betroffene Rad steuert das Hindernisvermeidungssystem den Aktor der aktiven Aufhängung dieses betroffenen Rads, um mit dem Springenlassen dieses betroffenen Rads zu beginnen (d. h. Beginnen der Aufhängungsfederkompression von Stufe 2), sodass der horizontale Abstand zwischen der Mitte dieses betroffenen Rads und der Oberseite der ansteigenden Flanke des Hindernisses, wenn das Rad 16 beginnt, die Straßenoberfläche 200 zu verlassen, W entspricht.
  • 2.8.2 Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem feststellt, dass die aktiven Aufhängungen ihre zugeordneten Räder praktisch über ein Hindernis in der Form einer Vertiefung in der Straßenoberfläche heben können, wie zum Beispiel über das in 10 gezeigte Hindernis 200g, bestimmt das Hindernisvermeidungssystem das (die) vom Hindernis betroffene(n) Rad (Räder). Das Hindernisvermeidungssystem arbeitet mit der folgenden Gleichung (41), um zu bestimmen, wann der (die) Aktor(en) der aktiven Aufhängung(en) des (der) betroffenen Rads (Räder) zum Springenlassen des (der) betroffenen Rads (Räder) zu steuern sind. Distj = Vx·T1 (41)
  • Distj repräsentiert den in 10 gezeigten Abstand, bei dem es sich um den Abstand zwischen der Mitte des Rads 16, wenn die aktive Aufhängung 130 sich bei Stufe 3 auszudehnen beginnt, und der Mitte des Rads 16, wenn das Rad 16 die Straßenoberfläche 200 bei Stufe 4 in Fahrtrichtung verlässt, handelt. Vx repräsentiert die Geschwindigkeit des Rads 16 in Fahrtrichtung. T1 repräsentiert die Zeit von Stufe 3 zu Stufe 4.
  • Für jedes betroffene Rad steuert das Hindernisvermeidungssystem den Aktor der aktiven Aufhängung dieses betroffenen Rads, um mit dem Springenlassen dieses betroffenen Rads zu beginnen (d. h. Beginnen der Aufhängungsfederkompression von Stufe 2), sodass der Abstand zwischen der Mitte dieses betroffenen Rads und der Kante des Hindernisses, wenn sich die aktive Aufhängung bei Stufe 3 auszudehnen beginnt, Distj entspricht.
  • 3. Variationen
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei gewissen Ausführungsformen feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, das Fahrzeug bei der aktuellen Geschwindigkeit das Hindernis aber praktisch überfahren kann, veranlasst das Hindernisvermeidungssystem, dass eine Anzeige an den Fahrer ausgegeben wird, um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren. Zum Beispiel veranlasst das Hindernisvermeidungssystem bei einer Beispielausführungsform die Lautsprecher des Fahrzeugs zur Ausgabe einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, es aber angebracht ist, das Hindernis zu überfahren.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei verschiedenen Ausführungsformen feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, das Fahrzeug das Hindernis aber praktisch umfahren kann, veranlasst das Hindernisvermeidungssystem, dass eine Anzeige an den Fahrer ausgegeben wird, um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren. Die Anzeige kann Anweisungen zum Lenken des Fahrzeugs um das Hindernis einschließen. Zum Beispiel veranlasst das Hindernisvermeidungssystem bei einer Beispielausführungsform die Lautsprecher des Fahrzeugs zur Ausgabe einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, und nach rechts gelenkt werden soll, um das Hindernis zu umfahren. Bei einer anderen Beispielausführungsform veranlasst das Hindernisvermeidungssystem ein Anzeigegerät des Fahrzeugs (wie das Anzeigegerät des Fahrzeug-Infotainment-Systems) zur Anzeige einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, und nach rechts gelenkt werden soll, um das Hindernis zu umfahren. Bei anderen Ausführungsformen übernimmt ein autonomes Fahrsystem des Fahrzeugs die Kontrolle über das Fahrzeug, um das Fahrzeug um das Hindernis herumzulenken, wenn das Hindernisvermeidungssystem feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, das Fahrzeug das Hindernis aber praktisch umfahren kann.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei gewissen Ausführungsformen feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, das Fahrzeug aber vor Erreichen des Hindernisses praktisch anhalten kann, veranlasst das Hindernisvermeidungssystem, dass eine Anzeige an den Fahrer ausgegeben wird, um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren. Die Anzeige kann Anweisungen zum Einleiten des Bremsvorgangs einschließen. Zum Beispiel veranlasst das Hindernisvermeidungssystem bei einer Beispielausführungsform die Lautsprecher des Fahrzeugs zur Ausgabe einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, und unverzüglich mit dem Bremsen begonnen werden soll, um das Fahrzeug zu stoppen, bevor das Fahrzeug auf das Hindernis auffährt. Bei einer anderen Beispielausführungsform veranlasst das Hindernisvermeidungssystem ein Anzeigegerät des Fahrzeugs (wie das Anzeigegerät des Fahrzeug-Infotainment-Systems) zur Anzeige einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, und unverzüglich mit dem Bremsen begonnen werden soll, um das Fahrzeug zu stoppen, bevor das Fahrzeug auf das Hindernis auffährt. Bei anderen Ausführungsformen übernimmt ein autonomes Fahrsystem des Fahrzeugs die Kontrolle über das Fahrzeug, um das Fahrzeug zu stoppen, bevor das Fahrzeug auf das Hindernis auffährt, wenn das Hindernisvermeidungssystem feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, das Fahrzeug aber praktisch vor Erreichen des Hindernisses anhalten kann.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bei verschiedenen Ausführungsformen feststellt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, die aktive(n) Aufhängung(en) aber das (die) Rad (Räder) nicht praktisch über das Hindernis heben oder springen lassen kann (können), veranlasst das Hindernisvermeidungssystem, dass eine Anzeige an den Fahrer ausgegeben wird, um den Fahrer über diese Tatsache zu informieren. Die Anzeige kann Anweisungen zum Vorbereiten auf einen Aufprall einschließen. Zum Beispiel veranlasst das Hindernisvermeidungssystem bei einer Beispielausführungsform die Lautsprecher des Fahrzeugs zur Ausgabe einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, und unverzüglich Vorbereitungen für einen Aufprall zu treffen sind. Bei einer anderen Beispielausführungsform veranlasst das Hindernisvermeidungssystem ein Anzeigegerät des Fahrzeugs (wie das Anzeigegerät des Fahrzeug-Infotainment-Systems) zur Anzeige einer Meldung, die besagt, dass sich ein Hindernis im Weg des Fahrzeugs befindet, und unverzüglich Vorbereitungen für einen Aufprall zu treffen sind.
  • Wenn das Hindernisvermeidungssystem bestimmt, dass ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs ein Hindernis überspringen sollen, veranlasst das Hindernisvermeidungssystem bei gewissen Ausführungsformen den (die) Aktor(en) der aktiven Aufhängung(en) für das (die) Rad (Räder) die aktive(n) Aufhängung(en) schwingen zu lassen, bevor das (die) Rad (Räder) das Hindernis erreicht (erreichen). Diese Schwingung vor dem Springen minimiert die zum Überspringen des Hindernisses erforderliche Betätigungskraft und ermöglicht auch Sprünge über größere Hindernisse.
  • Beliebige Verfahrensbeschreibungen oder Blöcke in den Figuren sind so zu verstehen, dass sie Module, Segmente oder Teile von Code repräsentieren, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren spezieller logischer Funktionen oder Schritte im Verfahren einschließen, und alternative Implementierungen sind innerhalb des Umfangs der hierin beschriebenen Ausführungsformen eingeschlossen, bei denen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als der gezeigten oder erörterten ausgeführt werden können, einschließlich im Wesentlichen gleichzeitiger Ausführung oder Ausführung in umgekehrter Reihenfolge, je nach involvierter Funktionalität, wie ein gewöhnlicher Fachmann erkennen würde.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen und insbesondere beliebige „bevorzugte“ Ausführungsformen sind mögliche Beispiele von Implementierungen und sind nur zum Zwecke eines klaren Verständnisses der Grundsätze der Erfindung dargeboten. Bei der (den) oben beschriebenen Ausführungsform(en) sind viele Variationen und Modifikationen möglich, ohne im Wesentlichen von der Wesensart und von den Grundsätzen der hierin beschriebenen Techniken abzuweichen. Alle Modifikationen sollen hierin innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung eingeschlossen und durch die folgenden Ansprüche geschützt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8788146 [0036]

Claims (20)

  1. Hindernisvermeidungssystem, umfassend: einen zum Erhalten von Daten außerhalb eines Fahrzeugs konfigurierten Sensor; eine mit einem Rad des Fahrzeugs gekuppelte aktive Aufhängung; und einen Controller, der zum Nutzen der erhaltenen Daten konfiguriert ist, um ein Hindernis im Fahrzeugweg zu identifizieren und, wenn das Fahrzeug nicht um das Hindernis herumlenken oder stoppen kann, ohne an das Hindernis anzustoßen, die aktive Aufhängung zum Heben des Rads über das Hindernis zu steuern.
  2. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei die aktive Aufhängung zwischen einem Körper des Fahrzeugs und einem mit dem Rad des Fahrzeugs verbundenen Lenker angeordnet ist.
  3. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 2, wobei die aktive Aufhängung einen Aktor und eine Feder einschließt.
  4. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 3, wobei der Controller zum Steuern der aktiven Aufhängung zum Heben des Rads über das Hindernis durch Steuern des Aktors zum Ausüben wenigstens einer Kraft auf den Lenker konfiguriert ist.
  5. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 4, wobei, wenn das Hindernis eine erste Größe aufweist, der Controller zum Steuern des Aktors zum Ausüben einer Kraft auf den Lenker konfiguriert ist, und, wenn das Hindernis eine zweite größere Größe aufweist, der Controller zum Steuern des Aktors zum Ausüben einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kräften auf den Lenker konfiguriert ist.
  6. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kräften eine erste nach oben ausgeübte Kraft, gefolgt von einer nach unten ausgeübten Kraft, gefolgt von einer zweiten nach oben ausgeübten Kraft einschließt.
  7. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 6, wobei die erste nach oben ausgeübte Kraft die Feder zusammendrückt, die nach unten ausgeübte Kraft die Feder ausdehnt, und die zweite nach oben ausgeübte Kraft die Feder zusammendrückt.
  8. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 5, wobei, wenn das Hindernis die erste Größe aufweist, die Kraft eine nach oben ausgeübte Kraft ist.
  9. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei der Controller zum Bestimmen konfiguriert ist, ob das Fahrzeug um das Hindernis herumlenken kann, und ob das Fahrzeug stoppen kann, ohne an das Hindernis anzustoßen.
  10. Hindernisvermeidungssystem nach Anspruch 1, wobei der Controller zum Bestimmen, ob das Fahrzeug praktisch über das Hindernis fahren kann, und zum Steuern der aktiven Aufhängung zum Heben des Rads über das Hindernis, wenn das Fahrzeug nicht praktisch über das Hindernis fahren kann, das Fahrzeug nicht um das Hindernis herumlenken kann, und das Fahrzeug nicht stoppen kann, ohne an das Hindernis anzustoßen, konfiguriert ist.
  11. Hindernisvermeidungsmethode, umfassend: Erhalten von Daten außerhalb eines Fahrzeugs durch einen Sensor; Identifizieren eines Hindernisses im Fahrzeugweg durch einen Controller unter Nutzung der Daten; Bestimmen durch den Controller unter Nutzung der Daten, ob das Fahrzeug um das Hindernis herumlenken oder stoppen kann, ohne an das Hindernis anzustoßen; und wenn das Fahrzeug nicht um das Hindernis herumlenken oder stoppen kann, ohne an das Hindernis anzustoßen, Steuern, durch den Controller, einer aktiven Aufhängung zum Heben eines Fahrzeugrads über das Hindernis.
  12. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 11, wobei die aktive Aufhängung zwischen einem Fahrzeugkörper und einem mit dem Fahrzeugrad verbundenen Lenker angeordnet ist.
  13. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 12, wobei die aktive Aufhängung einen Aktor und eine Feder einschließt.
  14. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 13, die Steuern, durch den Controller, der aktiven Aufhängung zum Heben des Rads über das Hindernis durch Steuern, durch den Controller, des Aktors zum Ausüben einer Kraft auf den Lenker einschließt.
  15. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 14, die, wenn das Hindernis eine erste Größe aufweist, Steuern, durch den Controller, des Aktors zum Ausüben einer Kraft auf den Lenker und, wenn das Hindernis eine zweite größere Größe aufweist, Steuern, durch den Controller, des Aktors zum Ausüben einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kräften auf den Lenker einschließt.
  16. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 15, wobei die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Kräften eine erste nach oben ausgeübte Kraft, gefolgt von einer nach unten ausgeübten Kraft, gefolgt von einer zweiten nach oben ausgeübten Kraft einschließt.
  17. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 16, wobei die erste nach oben ausgeübte Kraft die Feder zusammendrückt, die nach unten ausgeübte Kraft die Feder ausdehnt, und die zweite nach oben ausgeübte Kraft die Feder zusammendrückt.
  18. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 15, wobei, wenn das Hindernis die erste Größe aufweist, die Kraft eine nach oben ausgeübte Kraft ist.
  19. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 11, die Bestimmen, durch den Controller, ob das Fahrzeug praktisch über das Hindernis fahren kann, einschließt.
  20. Hindernisvermeidungsmethode nach Anspruch 19, die Steuern, durch den Controller, der aktiven Aufhängung zum Heben des Rads über das Hindernis einschließt, wenn das Fahrzeug nicht praktisch über das Hindernis fahren kann, das Fahrzeug nicht um das Hindernis herumlenken kann, und das Fahrzeug nicht stoppen kann, ohne an das Hindernis anzustoßen.
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