DE102022119666A1

DE102022119666A1 - Systeme und Verfahren zur Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug in einer Unter- oder Übersteuerung befindet

Info

Publication number: DE102022119666A1
Application number: DE102022119666.6A
Authority: DE
Inventors: Naser Mehrabi; Saurabh Kapoor; Seyedeh Asal Nahidi; SeyedAlireza Kasaiezadeh Mahabadi; James H. Holbrook; Hualin Tan; Bakhtiar B. Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2023-03-09
Also published as: US20230079933A1; US11987252B2; CN115771518A

Abstract

Systeme und Verfahren zum Bestimmen, ob sich ein Fahrzeug in einer unter- oder übersteuernden Situation befindet. Das System umfasst eine Steuerschaltung, die mit einer IMU und einem EPS gekoppelt ist und programmiert ist: für eine gelenkte erste Achse eine achsbasierte pneumatische Spur zu berechnen, um IMU-Messungen und EPS-Signale zu verwenden, und ein Sättigungsniveau als eine Funktion eines Abstands zwischen der achsbasierten pneumatischen Spur und Null zu schätzen. Das System schätzt für eine ungelenkte zweite Achse eine Achsquerkraftkurve in Bezug auf einen Schlupfwinkel der zweiten Achse und einen Sättigungsgrad in Abhängigkeit davon, wann die Achsquerkraftkurve in Bezug auf den Schlupfwinkel von positiven Werten in negative Werte übergeht. Der Sättigungsgrad der ersten Achse und der zweiten Achse werden integriert. Das System bestimmt, dass sich das Fahrzeug in einer unter- oder übersteuernden Situation befindet, und zwar in Abhängigkeit von den integrierten Sättigungswerten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die automatisierte Steuerung des Betriebs mobiler Plattformen und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Feststellung, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer Unter- oder Übersteuerungssituation befindet.
Einführung
Im Zuge der Weiterentwicklung der automatisierten Fahrzeugsteuerung ergeben sich aus verschiedenen Steuerungsaspekten technische Probleme, die es zu verbessern oder zu lösen gilt. Ein solches technisches Problem ist die Neigung zum Über- oder Untersteuern. Eine Über- oder Untersteuerung ist für die Fahrgäste objektiv unangenehm und kann den Verschleiß des Fahrzeugs erhöhen.
Die folgende Offenbarung bietet eine technologische Lösung für diese technischen Probleme, zusätzlich zur Behandlung verwandter Fragen. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften des Systems und des Verfahrens aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorangehenden Hintergrund ersichtlich.
Beschreibung der Erfindung
Eine Ausführungsform eines prozessorbasierten Verfahrens zur Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, wird bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: Empfangen, von einer Trägheitsmesseinheit (IMU), IMU-Messungen für das Fahrzeug, wobei die IMU-Messungen eine Querbeschleunigung und eine Gierrate umfassen; Empfangen einer Längsgeschwindigkeit; Empfangen, von einem elektrischen Servolenkungssystem (EPS), von EPS-Signalen, die einen Lenkwinkel, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und eine Drehmomentmessung umfassen; Bestimmen, dass die erste Achse durch das EPS gelenkt wird und die zweite Achse nicht durch das EPS gelenkt wird; Berechnen einer achsbasierten pneumatischen Spur für die erste Achse unter Verwendung der IMU-Messungen, der Längsgeschwindigkeit und der EPS-Signale; Schätzen eines Sättigungsgrads der ersten Achse als eine Funktion eines Abstands zwischen der achsbasierten pneumatischen Spur und Null; Schätzen einer Achsenseitenkraftkurve bezüglich eines Schlupfwinkels der zweiten Achse als eine Funktion der IMU-Messungen; und Schätzen eines Sättigungsgrads der zweiten Achse als eine Funktion davon, wann die Achsenseitenkraftkurve bezüglich des Schlupfswinkels der zweiten Achse Null kreuzt, wobei sie von positiven Werten zu negativen Werten übergeht; Integrieren des Sättigungsgrads der ersten Achse und des Sättigungsgrads der zweiten Achse; und Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, als eine Funktion der integrierten Sättigungsgrade und einer Untersteuerungswinkelschätzung.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend: Schätzen eines Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug; und Normieren des Schlupfwinkels der zweiten Achse als Funktion des achsbasierten pneumatischen Nachlaufs für die erste Achse und des geschätzten Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug.
In einer Ausführungsform ferner umfassend Berechnen eines Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Berechnen eines achsbasierten Rückstellmoments für die erste Achse oder die zweite Achse in Abhängigkeit von den EPS-Signalen.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Berechnen des achsbasierten Rückstellmoments für die erste Achse oder die zweite Achse als Funktion einer Aufhängung im Fahrzeug.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Schätzen eines normierten ersten Achsschlupfwinkels als Funktion eines berechneten normierten pneumatischen Nachlaufs PT; und das Bestimmen, dass sich die erste Achse auf einem maximalen Sättigungsgrad befindet, wenn ein normierter erster Achsschlupfwinkel mehr als einen vordefinierten Wert zunimmt.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Schätzen des Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug, der eine Differenz zwischen dem Schlupfwinkel der ersten Achse und dem Schlupfwinkel der zweiten Achse darstellt.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Integrieren des Sättigungsgrads der ersten Achse und des Sättigungsgrads der zweiten Achse unter Verwendung eines Kalman-Filters.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Erzeugen von Befehlen für Aktuatoren in einem Antriebssystem des Fahrzeugs als Funktion der Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation.
In einer Ausführungsform, ferner umfassend Kombinieren des integrierten Sättigungsgrads der ersten Achse und der zweiten Achse mit einer erfassten Fahrzeugreaktion auf Lenkbefehle des EPS, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einem Zustand des Untersteuerns oder des Übersteuerns befindet.
In einer Ausführungsform wird ein System zur Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, bereitgestellt. Das System umfasst: eine Trägheitsmesseinheit (IMU), die konfiguriert ist, IMU-Messungen für das Fahrzeug bereitzustellen, wobei die IMU-Messungen eine Querbeschleunigung und eine Gierrate umfassen; ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS), das konfiguriert ist, EPS-Signale bereitzustellen, die einen Lenkwinkel, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und eine Drehmomentmessung umfassen; und eine Steuerschaltung, die betriebsmäßig mit der IMU und dem EPS gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung programmiert ist, um zu bestimmen, dass die erste Achse durch das EPS gelenkt wird und die zweite Achse nicht durch das EPS gelenkt wird; für die erste Achse eine achsbasierte pneumatische Spur für die erste Achse unter Verwendung der IMU-Messungen und der EPS-Signale zu berechnen; einen Sättigungsgrad der ersten Achse als eine Funktion eines Abstands zwischen der achsbasierten pneumatischen Spur und Null zu schätzen; eine Achsquerkraftkurve in Bezug auf einen Schlupfwinkel der zweiten Achse als eine Funktion der IMU-Messungen zu schätzen und Schätzen eines Sättigungsgrads der zweiten Achse als eine Funktion davon, wann die Achsenseitenkraftkurve bezüglich des Schlupfwinkels der zweiten Achse Null kreuzt, wobei sie von positiven Werten zu negativen Werten übergeht; Integrieren des Sättigungsgrads der ersten Achse und des Sättigungsgrads der zweiten Achse; und Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, als eine Funktion der integrierten Sättigungsgrade und eines Untersteuerungswinkels.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, einen Untersteuerungswinkel für das Fahrzeug zu schätzen und den Schlupfwinkel der zweiten Achse als Funktion des achsbasierten pneumatischen Nachlaufs für die erste Achse und des geschätzten Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug zu normieren.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, einen Untersteuerungswinkel zu berechnen.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, als Funktion der EPS-Signale ein achsbasiertes Rückstellmoment für die erste Achse oder die zweite Achse zu berechnen.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, das achsbezogene Rückstellmoment für die erste Achse oder die zweite Achse zu berechnen, und zwar als Funktion der Aufhängung des Fahrzeugs.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, um: einen normalisierten ersten Achsschlupfwinkel als eine Funktion eines berechneten normalisierten pneumatischen Nachlaufs PT zu schätzen; und zu bestimmen, dass die erste Achse sich auf einem maximalen Sättigungsgrad befindet, wenn ein normalisierter erster Achsschlupfwinkel mehr als ein vordefinierter Wert zunimmt.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, den Untersteuerungswinkel des Fahrzeugs zu schätzen, der eine Differenz zwischen dem Schlupfwinkel der ersten Achse und dem Schlupfwinkel der zweiten Achse darstellt.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, den Sättigungsgrad der ersten Achse und den Sättigungsgrad der zweiten Achse unter Verwendung eines Kalman-Filters zu integrieren.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, Befehle für Aktuatoren in einem Antriebssystem des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Unter- oder Übersteuerungssituation zu erzeugen.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung ferner programmiert, den integrierten Sättigungsgrad der ersten Achse und der zweiten Achse mit einer erfassten Reaktion des Fahrzeugs auf Lenkbefehle des EPS zu kombinieren, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einem Zustand des Untersteuerns oder des Übersteuerns befindet.
Figurenliste
Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 ein schematisches Diagramm ist, das ein System zur Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer unter- oder übersteuernden Situation befindet, veranschaulicht, das an Bord eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen implementiert ist;
Die 2-3 zusätzliche Details zu zwei der Systeme an Bord des Fahrzeugs von 1 zeigen;
Die 4-6 zur Veranschaulichung von Bestimmungen verwendet werden, die von verschiedenen Ausführungsformen des Systems von 1 vorgenommen werden; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens darstellt, das ein Beispielverfahren zur Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer unter- oder übersteuernden Situation befindet, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen zeigt.

Detaillierte Beschreibung
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Anwendung und den Gebrauch nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch ausdrückliche oder stillschweigende Theorien gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, der Einführung, der Beschreibung der Erfindung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt sind.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hierin in Form von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben werden. Solche Blockkomponenten können durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden, die zur Ausführung der angegebenen Funktionen konfiguriert sind. Zum Beispiel kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, z.B. Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder ähnliches, die eine Vielzahl von Funktionen unter der Kontrolle eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte ausführen können.
Wie hierin verwendet, kann sich der Begriff „Modul“ auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessoreinheit beziehen, einzeln oder in beliebiger Kombination. In verschiedenen Ausführungsformen ist ein Modul eine oder mehrere der folgenden Komponenten: ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein elektronischer Schaltkreis, ein Computersystem mit einem (gemeinsam genutzten, dedizierten oder gruppenspezifischen) Prozessor und einem Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die dem Modul zugeordnete Funktionalität bereitstellen.
Der Kürze halber werden konventionelle Techniken im Zusammenhang mit Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Steuerung, maschinellen Lernmodellen, Radar, Lidar, Bildanalyse und anderen funktionalen Aspekten der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hierin nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen Abbildungen dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung vorhanden sein können.
Exemplarische Ausführungsformen bieten eine technische Lösung für das Problem des Über- oder Untersteuerns von Fahrzeugen. Eine Über- oder Untersteuerung führt zu einem objektiv unangenehmen Gefühl für die Fahrgäste und kann den Verschleiß eines Fahrzeugs erhöhen.
Die vorgestellten Ausführungsformen implementieren einen Algorithmus, der einen Achssättigungsgrad für gelenkte und ungelenkte (auch als nicht gelenkt bezeichnete) Achsen schätzt und die Schätzungen zur Bestimmung von Über- und Untersteuerungsszenarien verwendet. Die Ausgaben der Systeme und Verfahren können von zentralen Plattformsteuerungen und Antriebssystemen verwendet werden, um die Reaktion des Fahrzeugs zu antizipieren und zu glätten und so ein objektiv verbessertes Fahrgastgefühl zu schaffen.
1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine mobile Plattform darstellt. Die beispielhafte mobile Plattform ist ein Fahrzeug 100, das in der Lage ist, Fahrgäste von einem Ort zum anderen zu bewegen, zu schleppen und zu befördern. Das Fahrzeug 100 ist in der dargestellten Ausführungsform als Personenkraftwagen dargestellt, es können jedoch auch andere Fahrzeugtypen, einschließlich Motorräder, Taxis, Fahrzeugflotten, Busse, Limousinen, Wagen, Lastkraftwagen, Sport Utility Vehicles (SUVs), andere Automobile, Wohnmobile, Lokomotiven und andere Fahrzeuge verwendet werden. Wie allgemein bekannt, kann das Fahrzeug 100 eine Karosserie, ein Fahrgestell und Räder 20 umfassen, von denen jedes in der Nähe einer entsprechenden Ecke der Karosserie drehbar mit dem Fahrgestell verbunden ist. Das Fahrzeug 100 ist mit vier Rädern 20 dargestellt, aber die Anzahl der Räder 20 kann in anderen Ausführungsformen variieren. Das Fahrzeug 100 kann autonom oder teilautonom sein. Das Fahrzeug 100 umfasst mindestens einen kollektiven Funktionsblock, die Antriebssysteme 106, die im Allgemeinen bekannte Fahrzeugsysteme für den Fahrzeugbetrieb umfassen, wie z.B. ein Antriebssystem, ein Getriebesystem, eine elektronische Servolenkung (EPS 107), Aktuatoren für die Räder, Raddrehzahlsensoren, die eine Längsgeschwindigkeit liefern, und ein Bremssystem. Die Antriebssysteme 106 können eine Vielzahl von Signalen erzeugen, einschließlich Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugbeschleunigung. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Antriebssysteme 106 über einen Kommunikationsbus 130 mit einer oder mehreren bordseitigen Komponenten und Systemen verbunden.
Zu den externen Quellen 150 gehören eine oder mehrere andere mobile Plattformen (hier auch als „Straßenakteure“ bezeichnet), die sich außerhalb des Fahrzeugs 100 in der Umgebung des Fahrzeugs 100 befinden. Ein System zum Bestimmen, ob sich ein Fahrzeug 100 in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, wobei das Fahrzeug eine erste Achse und eine zweite Achse hat, allgemein als System 102 dargestellt, umfasst eine Steuerschaltung 104, die so programmiert oder konfiguriert ist, dass sie als Sättigungsbestimmungseinrichtung wirkt, wie hierin beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuerschaltung 104 über den Kommunikationsbus 130 kommunikativ mit bordeigenen Systemen und Komponenten verbunden, wie durch die Verbindung 105 dargestellt. Die Steuerschaltung 104 kann über die Verbindung 105 und den Kommunikationsbus 130 Befehle und Steuerungen für die verschiedenen bordeigenen Systeme und Komponenten übertragen. Die Steuerschaltung 104 kann über das fahrzeugseitige Kamerasystem 118 und die Sensoren und/oder über einen Transceiver 112 Informationen von und über verschiedene Verkehrsteilnehmer erhalten.
Um auf das Fahrzeug 100 zurückzukommen, kann das Fahrzeug 100 eine oder mehrere andere Komponenten und/oder bordseitige Systeme umfassen, die jeweils mit der Steuerschaltung 104 kommunizieren können, im Allgemeinen über den Kommunikationsbus 130. Nicht einschränkende Beispiele für die Bordkomponenten sind die Antriebssysteme 106, eine zentrale Plattformsteuerung 108, die Benutzerschnittstelle 114, der Transceiver 112, eine Trägheitsmesseinheit (IMU) 116, das Kamerasystem 118 und Sensoren, ein Kartierungssystem 110 und ein Navigationssystem 120. Die Funktionen und Abläufe jeder dieser Komponenten werden im Folgenden ausführlicher beschrieben.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das zentrale Plattformsteuergerät 108 Mitteilungen von einer Vielzahl von Modulen und Systemen empfangen und integrieren, die bekanntermaßen in dem oben beschriebenen Fahrzeug 100 vorhanden sind. Dementsprechend können in einigen Ausführungsformen die Eingaben, die von der zentralen Plattformsteuerung 108 an die Steuerschaltung 104 geliefert werden, Benutzereingaben (einschließlich Lenk-, Brems- und Geschwindigkeitsanforderungen), Eingaben von mobilen Anwendungen und Systemen, Eingaben von Off-Board-Kommunikationen (z. B. über den Transceiver 112) und Eingaben, die auf der Trägheitsmesseinheit (IMU 116), dem Navigationssystem 120, dem Kartierungssystem 110, dem Kamerasystem 118 und den Sensoren sowie den Antriebssystemen 106 basieren, umfassen oder darstellen.
Die Benutzerschnittstelle 114 kann eine beliebige Kombination aus Berührungs-, Sprach-/Audio-, Cursor-, Tastendruck- und Gestensteuerung für einen Fahrgast im Fahrzeug 100 bieten. Dementsprechend kann die Benutzerschnittstelle 114 ein Anzeigegerät und ein Audiogerät umfassen, wie es in der Branche bekannt ist.
Der Transceiver 112 kann so konfiguriert sein, dass er die Kommunikation zwischen bordseitigen Komponenten und Systemen und verschiedenen externen Quellen 150, wie z. B. Cloud-Server-Systemen, ermöglicht. Dementsprechend enthält der Transceiver 112 in verschiedenen Ausführungsformen die Hardware und Software zur Unterstützung eines oder mehrerer Kommunikationsprotokolle für die drahtlose Kommunikation 151 (z. B. WiFi und Bluetooth) zwischen der Steuerschaltung 104 und externen Quellen wie Routern, Internet, der Cloud, Satelliten, Kommunikationstürmen und Bodenstationen.
Die IMU 116 ist eine Trägheitsmesseinheit, wie sie in der Branche für mobile Plattformen bekannt ist. Die IMU 116 kann über den Transceiver 112 und verschiedene externe Quellen interagieren, um Informationen über den Standort des Fahrzeugs im dreidimensionalen Raum zu einem bestimmten Zeitpunkt zu liefern. Die Messungen der IMU 116 können in einem kartesischen Koordinatensystem 202 verankert sein, das ungefähr im Schwerpunkt des Fahrzeugs 100 liegt, wie in 2 dargestellt. Dementsprechend können die IMU 116-Messungen eine Vorwärts-/Längsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit) und Beschleunigung, eine Quergeschwindigkeit und Beschleunigung, eine Gierrate und eine Höhengeschwindigkeit und Beschleunigung für das Fahrzeug 100 umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Messungen der IMU 116 verwendet, um eine Achsquerkraft Fy zu schätzen. In 2 ist eine Seitenkraft Fy 204 für die vordere/erste Achse 152 und eine Seitenkraft Fy 206 für die hintere Achse 154 angegeben. In verschiedenen Ausführungsformen werden die Achsen 152 und 154 nicht als Vorderachse und Hinterachse, sondern als erste Achse und zweite Achse oder als gelenkte Achse und ungelenkte Achse bezeichnet.
Das Kartierungssystem 110 umfasst eine Datenbank, in der aktuelle und hochauflösende Karten von Straßen, Umgebungsmerkmalen und Ähnlichem gespeichert sind.
Das Navigationssystem 120 kann Signale von verschiedenen Bordkomponenten erhalten und verarbeiten, um Feststellungen über den aktuellen Standort, die Trajektorie, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung usw. zu treffen und sich mit der zentralen Plattformsteuerung 108, der IMU 116 und dem Kartierungssystem 110 zu koordinieren, um den zukünftigen Standort, die Trajektorie, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Kurven und Ähnliches zu planen.
Das Kamerasystem 118 und die Sensoren umfassen eine oder mehrere Kameras und Sensoren zur Erfassung der Position und Bewegung von Verkehrsteilnehmern und Merkmalen in der Umgebung des Fahrzeugs. Das Kamerasystem 118 kann eine oder mehrere optische Kameras (z.B. nach vorne gerichtete, 360-Grad-, nach hinten gerichtete, seitlich gerichtete, Stereokameras usw.), Wärmebildkameras (z.B. Infrarotkameras) und ähnliche Kameras umfassen, die am Fahrzeug angebracht sind und ein- und auszoomen können. Das Kamerasystem 118 kann ein Frontkollisionsmodul (FCM), eine Augmented-Reality-Kamera (ARC) oder ähnliches umfassen oder Teil davon sein. Im Betrieb erfasst die Kamera im Kamerasystem 118 und die Sensoren Lichtpegel, Luminanz, Kanten, Kontrast, Lichtsättigung usw. und wandelt die erfassten Informationen in Daten um, die sie an den Kommunikationsbus 130 weiterleiten kann. In einer Ausführungsform enthält das Kamerasystem 118 eine Objekterkennungssoftware. Die Sensoren im Kamerasystem 118 und die Sensoren können so konfiguriert sein, dass sie Lidar-, Radar- oder andere Signale senden, empfangen und verarbeiten, um bei der Bestimmung des Standorts und der Bewegung von Verkehrsteilnehmern in der Nähe zu helfen.
In verschiedenen Ausführungsformen, wie in 1 gezeigt, ist die Steuerschaltung 104 als erweitertes Computersystem realisiert, das eine computerlesbare Speichereinrichtung oder -medien, Speicher 54, zur Speicherung von Anweisungen, Algorithmen und/oder Programmen, wie z.B. Fahrzeug-Ziel-Lokalisierungsalgorithmus und eine Vielzahl von vorprogrammierten Schwellenwerten und Parametern, den Prozessor 50 zur Ausführung des Programms 56 und eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (I/O) 52 umfasst. Die computerlesbare Speichervorrichtung oder das computerlesbare Speichermedium, der Speicher 54, kann flüchtigen und nichtflüchtigen Speicher, z.B. Nur-Lese-Speicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM), enthalten. KAM ist ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zur Speicherung verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der Prozessor 50 ausgeschaltet ist. Der Speicher 54 kann unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen wie PROMs (programmierbarer Festwertspeicher), EPROMs (elektrisches PROM), EEPROMs (elektrisch löschbares PROM), Flash-Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen implementiert sein, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Befehle darstellen, die von dem Prozessor 50 bei der Steuerung des Fahrzeugs 100 verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Prozessor 50 so konfiguriert, dass er das System 102 implementiert. Der Speicher 54 kann vom Prozessor 50 auch zum Zwischenspeichern von Daten, zum vorübergehenden Speichern von Ergebnissen von Vergleichen und Analysen und dergleichen verwendet werden. Die Informationen im Speicher 54 können während eines Initialisierungs- oder Installationsvorgangs in einem Verfahren organisiert und/oder aus einer externen Quelle importiert werden; sie können auch über eine Benutzer-E/A-Schnittstelle programmiert werden.
Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 kann über einen Bus mit dem Prozessor 50 verbunden sein und ermöglicht sowohl die Kommunikation innerhalb des Kreises 104 als auch die Kommunikation außerhalb des Kreises 104. Die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 kann eine oder mehrere verdrahtete und/oder drahtlose Netzwerkschnittstellen umfassen und kann mit jeder geeigneten Methode und Vorrichtung implementiert sein. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 die Hardware und Software zur Unterstützung eines oder mehrerer Kommunikationsprotokolle für die drahtlose Kommunikation zwischen dem Prozessor 50 und externen Quellen, wie Satelliten, der Cloud, Kommunikationstürmen und Bodenstationen. In verschiedenen Ausführungsformen unterstützt die Eingabe-/Ausgabeschnittstelle (E/A) 52 die Kommunikation mit Technikern und/oder eine oder mehrere Speicherschnittstellen zur direkten Verbindung mit Speichergeräten.
Während des Betriebs des Systems 102 lädt der Prozessor 50 einen oder mehrere Algorithmen, Anweisungen und Regeln, die als Programm 56 verkörpert sind, und führt sie aus und steuert so den allgemeinen Betrieb des Systems 102. Während des Betriebs des Systems 102 kann der Prozessor 50 Daten von dem Kommunikationsbus 130 oder von externen Quellen 150 empfangen. In verschiedenen Ausführungsformen des Systems 102 kann die Steuerschaltung 104: dem System 102 zugeordnete Operationen gemäß einem Algorithmus durchführen; Operationen gemäß einer Zustandsmaschinenlogik durchführen; und Operationen gemäß der Logik in einem programmierbaren Logikfeld durchführen.
Während die beispielhafte Ausführungsform des Systems 102 im Zusammenhang mit der Steuerschaltung 104 beschrieben wird, die als voll funktionsfähiges erweitertes Computersystem implementiert ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Mechanismen der vorliegenden Offenbarung als ein Programmprodukt verteilt werden können, das das Programm 56 und vordefinierte Parameter enthält. Ein solches Programmprodukt kann eine Anordnung von Anweisungen umfassen, die als mehrere voneinander abhängige Programmcodemodule organisiert sind, von denen jedes so konfiguriert ist, dass es einen separaten Prozess durchführt und/oder eine separate algorithmische Operation, die so angeordnet ist, dass sie den Datenfluss durch das System 102 verwaltet. Die Programmcodemodule können jeweils eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zur Implementierung logischer Funktionen für die vom System 102 durchgeführten Prozesse umfassen. Die Anweisungen in den Programmcodemodulen bewirken bei Ausführung durch einen Prozessor (z. B. Prozessor 50), dass der Prozessor Signale empfängt und verarbeitet und Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen, wie hierin beschrieben, durchführt, um automatisch und in Echtzeit eine Fahrzeug-Ziel-Lokalisierung durchzuführen und zugehörige Befehle zu erzeugen.
Nach der Entwicklung können die Programmcodemodule, die ein Programmprodukt bilden, einzeln oder zusammen gespeichert und verteilt werden, wobei eine oder mehrere Arten von nichtflüchtigen, computerlesbaren, signaltragenden Medien verwendet werden können, um die Anweisungen zu speichern und zu verteilen, wie z.B. ein nicht-flüchtiger, computerlesbarer Datenträger. Ein solches Programmprodukt kann eine Vielzahl von Formen annehmen, und die vorliegende Offenbarung gilt gleichermaßen unabhängig von der Art des computerlesbaren signaltragenden Mediums, das zur Durchführung der Verteilung verwendet wird. Beispiele für signaltragende Medien sind beschreibbare Medien wie Disketten, Festplatten, Speicherkarten und optische Datenträger sowie Übertragungsmedien wie digitale und analoge Kommunikationsverbindungen. Es versteht sich von selbst, dass in bestimmten Ausführungsformen auch Cloud-basierte Speicher und/oder andere Techniken als Speicher und als Programmprodukt zur zeitbasierten Anzeige von Freigabeanforderungen verwendet werden können.
3 zeigt unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-2 im Detail lenkungsbezogene Signale und Messungen im Zusammenhang mit einer gelenkten Achse 152, die dem EPS 107 zur Verfügung gestellt und/oder von ihm erfasst werden können. Das Lenkrad 302 steht in mechanischer Verbindung mit einem Torsionsstab 304. Das System 102 ist in der Lage festzustellen, ob eine Achse gelenkt oder nicht gelenkt wird. Bei gelenkten Achsen können ein manuell bereitgestelltes Drehmoment, ein Lenkwinkel und eine Lenkwinkelgeschwindigkeit 306 von Block 318 erfasst und vom EPS 107 in ein angelegtes Drehmoment 307 umgesetzt werden, um die gelenkte Achse 152 zu drehen. Gleichzeitig kann das Antriebssystem 106 die Geschwindigkeit und Beschleunigung 308 vorgeben. Das angelegte Drehmoment 310 reagiert auf die Befehle des EPS 107 und des Antriebssystems 106. Die Räder 20 können (in Abhängigkeit von den jeweiligen Reifen) auf das aufgebrachte Drehmoment 310 mit einer Trajektorie 314 reagieren, die eine Kombination von Messungen 312 beinhaltet.
Zur Veranschaulichung der hierin verwendeten Begriffe zeigt 4 ein Beispiel für ein Rad 20 auf einer Achse 152, wobei das Rad 20 in Kontakt mit einer Fahrfläche steht. Das Fahrzeug 100 ist in Betrieb, und als Reaktion auf eine Fahrsituation sind die folgenden Messungen für einen Reifen 422 am Rad 20 dargestellt: ein Schlupfbereich 424 des Reifens 422 und eine Aufstandsfläche 426. Darüber hinaus ist die oben erwähnte Kombination von Messwerten 312 für den Reifen 422 dargestellt; sie umfassen eine Fahrtrichtung 416, einen Schlupfwinkel (Alpha) 404 und eine Fahrtrichtung 420. In einem Diagramm auf der linken Seite sind eine Achsquerkraft Fy 406 und ein Rückstellmoment 408 auf einer Y-Achse 402 als Maß für den Schlupfwinkel alpha 404 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Achsquerkraft Fy 406 ihr Maximum (d.h. die maximale Sättigung) erreicht, wenn das Rückstellmoment 408 sein Minimum erreicht hat.
In einem weiteren Diagramm oberhalb der Reifendarstellung ist die Achsenseitenkraft Fy auf der Y-Achse und die Reifenoberfläche auf der X-Achse aufgetragen. Eine rekursive Methode der kleinsten Quadrate mit einem Vergessensfaktor wird verwendet, um den achsbezogenen pneumatischen Weg zu berechnen (t̂_p) 410), die eine resultierende Achsquerkraft Fy 406 anzeigt, bei der der Reifen die Fahrbahnoberfläche erfasst, die Aufstandsfläche 426 beginnt und ein Rückstellmoment (M_z) 414, das entlang der Aufstandsfläche 426 auftritt.
Als Reaktion auf die Messungen 312 kann das System 102 ein achsbasiertes Rückstellmoment berechnen (M_z) 414 für eine bestimmte Achse berechnen. Das System 102 kann zunächst einen mechanischen Nachlauf berechnen, t_m (δ) berechnen, der eine Funktion der Aufhängung des Fahrzeugs 100 und des EPS 107 ist. Wobei δ ein Straßenradwinkel ist, ein Gesamtnachlauf Γ_f, der in das Rückstellmoment (M_z) 414 aufgenommen ist, den mechanischen Nachlauf und den pneumatischen Nachlauf t̂_p, wie in Gleichung 1 dargestellt. $M_{z} = {\hat{F}}_{y} * \underset{Γ_{f}}{\underset{︸}{(t_{m} (δ) + {\hat{t}}_{p})}}$
Fasst man die Informationen aus Gl. 1 und den 1-4 zusammen, so kann das System 102 einen Sättigungsgrad einer gelenkten Achse als Funktion der achsbasierten pneumatischen Spurlänge schätzen, wobei eine Nulllänge eine maximale Sättigung und eine größte Länge keine Sättigung darstellt. Diese Bestimmung der Sättigung ist unabhängig von den Straßenbedingungen und funktioniert auch bei kombinierten Schlupfbedingungen.
Das System 102 kann bestimmen, dass das Fahrzeug 100 eine oder mehrere ungelenkte Achsen hat, die auch als nicht gelenkte Achsen bezeichnet werden. Um den Sättigungsgrad einer nicht gelenkten Achse abzuschätzen, kann das System 102 ein erstes Verfahren anwenden, das den oben beschriebenen Schlupfwinkel (alpha, α) und eine Querbeschleunigung, eine Gierrate und eine Längsgeschwindigkeit verwendet. In einigen Ausführungsformen stammen die Querbeschleunigung und die Gierrate von der IMU und die Längsgeschwindigkeit von Sensoren an den Rädern.)
Das System 102 bestimmt einen maximalen Sättigungsgrad. In einer ersten Ausführungsform befindet sich eine erste Achse auf einem maximalen Sättigungsgrad, wenn ein Graph des normalisierten Sättigungsniveaus von einem positiven Wert zu einem negativen Wert übergeht. In einer anderen Ausführungsform schätzt das System 102 einen normierten ersten Achsschlupfwinkel als Funktion eines berechneten normierten pneumatischen Nachlaufs PT und bestimmt, dass sich die erste Achse auf einem maximalen Sättigungsgrad befindet, wenn der normierte erste Achsschlupfwinkel mehr als einen vordefinierten Wert ansteigt.
In 5 schätzt ein Algorithmus im Programm 56 die Steigung einer Kurve 506 der normalisierten Achsquerkraft Fy (gemessen in Richtung der Y-Achse 502, normalisierte Achsquerkraft Fy) in Bezug auf den Schlupfwinkel (alpha, α), gemessen entlang der X-Achse 504, in Abhängigkeit von den IMU-116-Messungen und der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit (diese Steigung wird manchmal als „Schlupfneigung“ bezeichnet). Wenn die Steigung einen Vorzeichenwechsel von positiv zu negativ aufweist, bedeutet der Punkt 508 dieses Vorzeichenwechsels, dass die Achse ihre gesamte Seitenkapazität genutzt hat und gesättigt ist. Diese Bestimmung der Sättigung für eine nicht gelenkte Achse ist unabhängig von den Straßenverhältnissen und funktioniert auch bei einem kombinierten Schlupfzustand.
Für die Schätzen der Steigung müssen zunächst die Ableitungen der Achsquerkraft Fy und des Gleitwinkels (alpha) berechnet werden. Auch hier kann eine rekursive Methode der kleinsten Quadrate mit Vergessensfaktor verwendet werden, um die Schlupfsteigung zu schätzen. In einer Ausführungsform wird ein Fahrradmodell verwendet, wie in den Gleichungen 2 - 4 dargestellt, in denen die Linie 510 C_R darstellt. $\frac{d a_{R}}{d t} = \frac{(a_{y} - L_{r} \dot{r})}{V_{x}} - r$
${\dot{F}}_{y R} = \frac{m L_{r} {\dot{a}}_{y} + I_{z} \ddot{r}}{L_{f} + L_{r}}$
$C_{R} = \frac{{\dot{F}}_{Y R}}{{\dot{α}}_{R}}$
Zu 6: In verschiedenen Ausführungsformen kann das System 102 eine Reifenmodellannäherung verwenden, um einen normalisierten vorderen (ersten Achsen-) Schlupfwinkel als Funktion eines berechneten normalisierten Luftspurverlaufs PT zu schätzen, wie z.B. mit Gleichung 5. In 6 ist die Y-Achse 602 der Luftwiderstand und die X-Achse 604 der Schlupfwinkel. $\bar{a_{ƒ}} = {\begin{matrix} {(1 - P T)}^{n} P T \geq 0 \\ \frac{P T}{P T_{m i n}} (1 - a_{m a x}) + 1 P T < 0 \end{matrix}$
Dabei ist (606) der Graph der Gleichung 5 und $\bar{a_{ƒ}} = \frac{a_{ƒ}}{a_{ƒ}^{s a t}} und a_{ƒ}^{s a t}$
(608) ist der Schlupfwinkel, bei dem die Vorderreifen gesättigt sind. Ein minimaler Luftwiderstand (PT_min) ist bei 610 und ein maximaler Schlupfwinkel (α_max) 612 ist dargestellt.
Diese Schätzung kann zusätzlich zur Schätzung des Untersteuerungswinkels zur Schätzung des Schlupfwinkels der Hinterachse/zweiten Achse verwendet werden. Bei dieser Schätzmethode stellt der Untersteuerungswinkel den Unterschied zwischen dem Schlupfwinkel der Vorder-/Erstachse und dem Schlupfwinkel der Hinter-/Sekundärachse dar, wie in Gleichung 6 dargestellt. $δ_{u} - δ - \frac{L_{r}}{V_{x}} = a_{f} - a_{r}$
Daher wird der normalisierte hintere Schlupfwinkel in Gleichung 7 dargestellt. $\begin{array}{l} {\bar{a}}_{r} = {\bar{a}}_{ƒ} + {\bar{δ}}_{u} \\ Wo \bar{a_{r}} = \frac{a_{r}}{a_{r}^{s a t}}, {\bar{δ}}_{u} = \frac{δ_{u}}{a_{ƒ}^{s a t}}, und a_{r}^{s a t} = G a_{ƒ}^{s a t} \end{array}$
In Gleichung 7 ist für gleiche Vorder- und Hinterreifen und ohne Lastübertragung G = 1.
Das Untersteuern wird nun ausführlicher beschrieben. Ein Untersteuerungswinkel (δ_u) spiegelt den Unterschied zwischen den Schlupfwinkeln der Vorder- und Hinterachse und damit deren Sättigungsgrad wider. Große Untersteuerungswinkel stehen für Unter- und Übersteuern im Endstadium. Die Algorithmen in Programm 56 schätzen Informationen über das Fahrzeugniveau, wie z.B. den Untersteuerungswinkel (manchmal auch als Untersteuerwinkel abgekürzt), indem sie einen aktuellen Radwinkel (δ), der Teil der Kombination von Messungen 312 ist und von lokalen Sensoren erfasst wird, mit einem gewünschten neutralen Lenkwinkel (δ_n) vergleichen. Der gewünschte neutrale Lenkwinkel δ_n wird berechnet und ist gleich $\frac{L_{r}}{V_{x}}$
wobei L eine vordefinierte Radstandslänge für das Fahrzeug, r die Gierrate und V_x die Längsgeschwindigkeit ist. Der Untersteuerungswinkel ist ein kontinuierliches Signal, das die Reaktion des Fahrzeugs auf eine Lenkeingabe (wie 306 in 3) charakterisiert. Ausgehend von Gleichung 8 lässt sich die nachstehende Gleichung 9 berechnen. $δ_{u} = δ - δ_{n}$
$- | α * | > δ_{u} * sign (a_{y}) > | α * |$
In Gleichung 9 ist α* im Speicher 54 vordefiniert und wird auf der Grundlage der Reifeneigenschaften/-daten berechnet. Die linke Seite von Gleichung 9 steht für eine Übersteuerungssituation im Endzustand und die rechte Seite von Gleichung 9 für eine Untersteuerungssituation im Endzustand.
Der Leser wird feststellen, dass zwei unabhängige Informationsquellen und Verfahren zur Verfügung gestellt wurden, um den Sättigungsgrad der Hinterachse oder der zweiten Achse abzuschätzen: die Abschätzung des Sättigungsgrades der zweiten Achse in Abhängigkeit davon, wann die Kurve der Achsquerkraft in Bezug auf den Schlupfwinkel den Nulldurchgang erreicht und von positiven zu negativen Werten übergeht; und die Normierung des Schlupfwinkel der zweiten Achse in Abhängigkeit vom achsbezogenen pneumatischen Nachlauf der ersten Achse und dem geschätzten Untersteuerungswinkel des Fahrzeugs.
Das System 102 kann einen Kalman-Filter verwenden, indem es Gleichungen für die Querdynamik des Fahrzeugs einbezieht, um so die Methoden zu verschmelzen und den Sättigungsgrad der ersten Achse und den Sättigungsgrad der zweiten Achse zu integrieren, wie in Gleichung 10 dargestellt. $I \dot{r} = - (L_{ƒ} + L_{r}) F_{z r} {\dot{\bar{F}}}_{y r} + m L_{ƒ} a_{y}$
Der entsprechende Kalman-Filter hat Zustände von ${[\dot{r} r {\dot{\hat{F}}}_{y r}]}^{T},$
eine Eingabe von ȧ_y, und Messungen von $[r {\dot{\bar{F}}}_{y r}] .$
Wobei F _yr geschätzt wird aus ${\dot{\bar{F}}}_{y r} = k {\bar{a}}_{r} {\dot{a}}_{r}, {\dot{a}}_{r} = \frac{a_{y} - L_{r} \dot{r}}{V_{x}} - r$
und α _r der normalisierte hintere Schlupfwinkel ist und nach Gleichung 7 geschätzt wird.
Eine rekursive Methode kleinster Quadrate mit Vergessensfaktoren wird verwendet, um die endgültige Sättigung der Hinterachse auf der Grundlage von Gleichung 11 zu berechnen, die der Gleichung 4 ähnelt. $C_{R} = \frac{{\dot{\hat{F}}}_{y r}}{{\dot{a}}_{r}}$
Unter Verwendung der obigen Bestimmungen kann ein in der Steuerschaltung 104 programmiertes Untersteuerungszustands-Interpretationsmodul die geschätzten Sättigungsgrade mit einer Untersteuerungswinkelschätzung (beispielsweise unter Verwendung einer vordefinierten regelbasierten Logik) kombinieren, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug 100 derzeit in einem Enduntersteuerungs- oder Endübersteuerungszustand befindet oder in Kürze in diesen übergehen wird.
Die folgende Beschreibung des Verfahrens 700 in 7 kann sich auf Elemente beziehen, die oben im Zusammenhang mit den 1-2 erwähnt wurden. In verschiedenen Ausführungsformen können Teile des Verfahrens 700 von verschiedenen Komponenten des beschriebenen Systems 102 ausgeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verfahren 700 eine beliebige Anzahl zusätzlicher oder alternativer Vorgänge und Aufgaben umfassen kann, dass die in 7 gezeigten Aufgaben nicht in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden müssen und dass das Verfahren 700 in ein umfassenderes Verfahren oder eine umfassendere Methode mit zusätzlicher, hier nicht im Detail beschriebener Funktionalität integriert sein kann. Darüber hinaus können eine oder mehrere der in 7 dargestellten Aufgaben in einer Ausführungsform des Verfahrens 700 weggelassen werden, wenn die beabsichtigte Gesamtfunktionalität erhalten bleibt.
Bei 702 wird das System 102 initialisiert und beginnt mit dem Empfang von IMU 116-Messungen, während das Fahrzeug fährt. Bei 704 werden die EPS-Signale 107 empfangen. Einzelheiten zu den IMU-Messungen und den EPS-Signalen sind in den 1-3 beschrieben. Bei 706 bestimmt das System 102, welche Achsen gelenkt und ungelenkt sind. In einer Ausführungsform ist eine Vorderachse gelenkt und eine Hinterachse ungelenkt, aber in anderen Ausführungsformen kann dies variieren. Die Bestimmung, welche Achsen gelenkt werden, kann im System 102 fest gespeichert sein oder durch Softwareabfrage des EPS 107 ermittelt werden. Bei 708 beginnt das System 102 mit der Schätzung des Sättigungsgrades für die gelenkte Achse. Wie oben beschrieben, ist diese Aufgabe davon abhängig, dass zunächst für die gelenkte Achse ein achsbezogener pneumatischer Weg unter Verwendung der IMU-Messungen und EPS-Signale berechnet wird. Bei 706 ist die Schätzung des Sättigungsniveaus der ersten Achse eine Funktion der achsbasierten pneumatischen Spurlänge.
Bei 710 geht das System 102 zu den Aufgaben der Schätzung eines Sättigungsgrades für eine ungelenkte Achse über. Bei 710 umfasst dies die Berechnung einer Achsenseitenkraftkurve in Bezug auf einen Schlupfwinkel der zweiten Achse als Funktion der IMU-Messungen; und die Schätzung eines Sättigungsgrads der zweiten Achse als Funktion davon, wann die Achsenseitenkraftkurve in Bezug auf den Schlupfwinkel der zweiten Achse den Nulldurchgang erreicht und von positiven Werten zu negativen Werten übergeht.
Bei 712 führt das System 102 die Aufgaben der Integration der Sättigungspegel aus. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst dies die Integration des Sättigungsgrads der ersten Achse und des Sättigungsgrads der zweiten Achse unter Verwendung eines Kalman-Filters.
Bei 714 führt das System 102 die Aufgabe aus, festzustellen, ob sich das Fahrzeug in einer Unter- oder Übersteuerung befindet. Wie oben beschrieben, können die Untersteuerungs- und Übersteuerungssituation jeweils mit Hilfe einer regelbasierten Interpretationslogik geschätzt werden, die die Sättigungsgrade sowie die Schätzungen des Untersteuerungswinkels verwendet, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug im Endzustand der Untersteuerung oder im Endzustand der Übersteuerung befindet oder kurz davor steht.
Nach 714 kann das Verfahren 700 enden oder zu anderen Schritten übergehen, wie z.B. der Erzeugung von Befehlen für Aktuatoren in einem Antriebssystem 106 des Fahrzeugs 100 in Abhängigkeit von der Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation; oder der Kombination des integrierten Sättigungsniveaus der ersten Achse und der zweiten Achse mit einer erfassten Fahrzeugreaktion auf Lenkbefehle vom EPS, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einem Enduntersteuerungs- oder Endübersteuerungszustand befindet.
Das vorgestellte System 102 und das Verfahren 700 bieten somit eine technische Lösung für die technischen Probleme des Über- oder Untersteuerns, mit denen verfügbare automatisierte Fahrsysteme und -methoden zu kämpfen haben. Die vorgestellten Ausführungsformen schätzen den Sättigungsgrad einer Vorder- und einer Hinterachse, um Über- und Untersteuerungssituationen zu bestimmen, was zu einem objektiv verbesserten Fahrerlebnis für einen Fahrgast führt.
Obwohl in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr soll die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann einen praktischen Leitfaden für die Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen an die Hand geben. Es können verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden, ohne dass der Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren gesetzlichen Entsprechungen dargelegt ist, verlassen wird.

Claims

Ein prozessorgestütztes Verfahren zur Bestimmung, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, das Verfahren umfassend: Empfangen, von einer Trägheitsmesseinheit, IMU, IMU-Messungen für das Fahrzeug, wobei die IMU-Messungen eine Querbeschleunigung und eine Gierrate umfassen; Empfangen einer Längsgeschwindigkeit; Empfangen, von einem elektrischen Servolenkungssystem, EPS, von EPS-Signalen, die einen Lenkwinkel, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und eine Drehmomentmessung umfassen; Bestimmen, dass die erste Achse durch das EPS gelenkt wird und die zweite Achse nicht durch das EPS gelenkt wird; Berechnen einer achsbezogenen pneumatischen Spur für die erste Achse unter Verwendung der IMU-Messungen, der Längsgeschwindigkeit und der EPS-Signale; Schätzen des Sättigungsgrads der ersten Achse als Funktion des Abstands zwischen der achsbezogenen pneumatischen Spur und Null; Schätzen einer Achsenseitenkraftkurve in Bezug auf einen Schlupfwinkel der zweiten Achse in Abhängigkeit von den IMU-Messungen; und Schätzen eines Sättigungsgrads der zweiten Achse in Abhängigkeit davon, wann die Achsenseitenkraftkurve in Bezug auf den Schlupfwinkel der zweiten Achse einen Nulldurchgang erreicht und von positiven Werten zu negativen Werten übergeht; Integrieren des Sättigungsgrads der ersten Achse und des Sättigungsgrads der zweiten Achse; und Bestimmen, dass sich das Fahrzeug in einer Unter- oder Übersteuerungssituation befindet, als Funktion der integrierten Sättigungsgrade, und einer Untersteuerungswinkelschätzung.
Das prozessorgestützte Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Schätzen eines Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug; und Normieren des Schlupfwinkels der zweiten Achse als Funktion des achsbezogenen pneumatischen Nachlaufs für die erste Achse und des geschätzten Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug.
Das prozessorgestützte Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Berechnen eines achsbasierten Rückstellmoments für die erste Achse oder die zweite Achse als eine Funktion der EPS-Signale.
Das prozessorimplementierte Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend Berechnen des achsbasierten Rückstellmoments für die erste Achse oder die zweite Achse als Funktion der Aufhängung des Fahrzeugs.
Das prozessorimplementierte Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Schätzen eines normierten ersten Achsschlupfwinkels als Funktion eines berechneten normierten pneumatischen Nachlaufs PT; und Bestimmen, dass die erste Achse sich auf einem maximalen Sättigungsgrad befindet, wenn ein normalisierter erster Achsschlupfwinkel stärker als ein vordefinierter Wert ansteigt.
Das prozessorimplementierte Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend das Schätzen des Untersteuerungswinkels für das Fahrzeug, der eine Differenz zwischen dem Schlupfwinkel der ersten Achse und dem Schlupfwinkel der zweiten Achse darstellt.
Das prozessorimplementierte Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Erzeugen von Befehlen für Aktuatoren in einem Antriebssystem des Fahrzeugs als Funktion der Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation.
Ein System zum Bestimmen, ob sich ein Fahrzeug mit einer ersten Achse und einer zweiten Achse in einer Untersteuerungs- oder Übersteuerungssituation befindet, das System umfassend: eine Trägheitsmesseinheit, IMU, die konfiguriert ist, IMU-Messungen für das Fahrzeug zu liefern, wobei die IMU-Messungen eine Querbeschleunigung und eine Gierrate umfassen; ein elektrisches Servolenkungssystem, EPS, das konfiguriert ist, EPS-Signale zu liefern, die einen Lenkwinkel, eine Lenkwinkelgeschwindigkeit und eine Drehmomentmessung umfassen; und eine Steuerschaltung, die betriebsmäßig mit dem IMU und dem EPS gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung programmiert ist, um: zu bestimmen, dass die erste Achse durch das EPS gelenkt wird und die zweite Achse nicht durch das EPS gelenkt wird; eine achsbezogene pneumatische Spur für die erste Achse unter Verwendung der IMU-Messungen und EPS-Signale zu berechnen; einen Sättigungsgrads der ersten Achse als Funktion eines Abstands zwischen der achsbezogenen pneumatischen Spur und Null zu schätzen; eine Achsenseitenkraftkurve in Bezug auf einen Schlupfwinkel der zweiten Achse als Funktion der IMU-Messungen zu schätzen; und einen Sättigungsgrad der zweiten Achse als Funktion davon, wann die Achsenseitenkraftkurve in Bezug auf den Schlupfwinkel der zweiten Achse den Nullpunkt durchläuft und von positiven Werten zu negativen Werten übergeht, zu bestimmen; den Sättigungsgrad der ersten Achse und den Sättigungsgrad der zweiten Achse zu integrieren; und als Funktion der integrierten Sättigungswerte und einem Untersteuerungswinkel zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einer Unter- oder Übersteuerung befindet.
Das System nach Anspruch 8, wobei die Steuerschaltung ferner programmiert ist, um ein achsbasiertes Rückstellmoment für die erste Achse oder die zweite Achse in Abhängigkeit von den EPS-Signalen zu berechnen.
Das System nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltung ferner programmiert ist, den integrierten Sättigungsgrad der ersten Achse und der zweiten Achse mit einer erfassten Fahrzeugreaktion auf Lenkbefehle von der EPS zu kombinieren, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug in einem Zustand der Enduntersteuerung oder der Endübersteuerung befindet.