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Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Aktuatoren für Radantrieb, Lenkung und Fahrwerk.
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In heutigen Kraftfahrzeugen sind Einrichtungen, die die Vorgaben eines Kraftfahrzeugführers zur Bewegung des Kraftfahrzeugs erfassen, überwiegend direkt mit den Aktuatoren für Antrieb, Bremse, Fahrwerk und Lenkung gekoppelt. Auch weisen heutige Kraftfahrzeuge eine Vielzahl von Steuergeräten für Fahrerassistenzsysteme auf, die ebenfalls direkt gekoppelt sind mit den Aktuatoren. Diese Fahrerassistenzsysteme weisen in vielen Fallen Regelungseinheiten auf, die aufeinander abgestimmt werden müssen. Diese Verkopplung der Regelungseinheiten erschwert eine Erweiterung und/oder eine Änderung der Fahrerassistenzsystemfunktionen und/oder der Aktuatoren.
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EP 1 447 262 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Fahrzeugbewegung. Zur Koordination von Aktivitäten von mehreren aktiven Fahrwerkregelsystemen werden zunächst gewünschte Werte von Körperkräften und/oder Drehmomenten entsprechend den sechs Freiheitsgraden bezüglich einer Bewegung des Fahrzeugs ermittelt abhängig von einer Bewegungsanforderung. In einem Zwischenschritt werden die erforderlichen Reifenkräfte berechnet. Des Weiteren werden gewünschte Steuersignale für vorgegebene Aktuatoren derart ermittelt, dass diese die gewünschten Werte der Körperkräfte und/oder Drehmomente erzeugen können.
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DE 103 51 652 A1 offenbart ein Steuerungssystem mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang, mit einer einem Systemsteuergerät zugeordneten Koordinationsebene, in welcher aus Zustandsgrößen des Fahrzeugs und aus Fahrerwünschen Sollwerte generiert und aus diesen Ansteuersignale zum Ansteuern von Aktuatoren erzeugt werden. Das Steuerungssystem weist eine der Koordinationsebene untergeordnete Ausführungsebene auf, welche Aktuatoren zum Ausführen der Ansteuersignale umfasst. Ein Achselektronikmodul ist vorgesehen zur Betätigung zumindest eines der Fahrzeugachse zugeordneten Bremsaktuators. Das Achselektronikmodul ist im Bereich der Fahrzeugachse angeordnet. Das Achselektronikmodul ist mit der Koordinationsebene zur Übertragung von Sollwerten verbunden und ausgebildet zur Ermittlung von Ansteuersignalen zum Ansteuern des jeweiligen Achsaktuators aus den Sollwerten. Das Achselektronikmodul ist mit einer steuerbaren Differenzialsperre zur Übertragung der Ansteuersignale verbunden.
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DE 101 43 551 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Ansteuerung von Fahrzeugaggregaten. Dabei werden Fahrzeugbewegungsvorgabedaten einer zentralen Recheneinheit zugeführt, die dann die Ansteuersignale für die Fahrzeugaggregate erzeugt. Die zentrale Recheneinheit weist mehrere Softwaremodule auf, wobei ein Softwaremodul als Längsdynamiksoftwaremodul ausgebildet ist, das für die Verarbeitung der Komponente der Fahrzeugbewegungsvorgabedaten in Fahrzeuglängsrichtung zuständig ist, und wobei ein weiteres Softwaremodul als Querdynamiksoftwaremodul ausgebildet ist, das für die Verarbeitung der Komponente der Fahrzeugbewegungsvorgabedaten in Fahrzeugquerrichtung zuständig ist.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Steuerungssystem zu schaffen, das einfach und flexibel angepasst werden kann bei einer Änderung und/oder Erweiterung einer Fahrzeugarchitektur und/oder von Fahrzeugfunktionen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit Aktuatoren für Radantrieb, Lenkung und Fahrwerk. Das Steuerungssystem weist eine Anforderungsebene auf. Der Anforderungsebene sind erste Erfassungseinheiten zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, kontinuierliche Vorgaben eines Fahrzeugnutzers für eine Bewegung des Fahrzeugs zu erfassen. Zusätzlich oder alternativ sind der Anforderungsebene zweite Erfassungseinheiten zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, zeitdiskrete Vorgaben des Fahrzeugnutzers für die Bewegung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Der Anforderungsebene ist eine erste Verarbeitungseinheit zugeordnet, die ausgebildet ist, abhängig von den erfassten kontinuierlichen und/oder zeitdiskreten Vorgaben des Fahrzeugnutzers einen vorläufigen Sollbewegungsvektor für das Kraftfahrzeug zu ermitteln. Des Weiteren sind der Anforderungsebene dritte Erfassungseinheiten zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, zumindest eine aktuelle und/oder prädiktive Betriebsgröße für das Kraftfahrzeug zu ermitteln. Ferner ist der Anforderungsebene eine zweite Verarbeitungseinheit zugeordnet, die ausgebildet ist, abhängig von dem vorläufigen Sollbewegungsvektor und den ermittelten Betriebsgrößen einen Sollbewegungsvektor für das Kraftfahrzeug zu ermitteln. Das Steuerungssystem umfasst ferner eine Kontrollebene, der jeweils zumindest eine Regelungseinheit für eine laterale, eine vertikale und eine longitudinale Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, wobei die Regelungseinheit für die laterale Bewegungsrichtung und/oder die Regelungseinheit für die vertikale Bewegungsrichtung und/oder die Regelungseinheit für die longitudinale Bewegungsrichtung mehr als einen Regler aufweisen und die Regler eine unterschiedliche Dynamik aufweisen und die Regelungseinheiten jeweils ausgebildet sind, abhängig von dem Sollbewegungsvektor und zumindest einem vorgegebenen Parametersatz für eine vorgegebene Systemregelungsfunktion einen Kräftevektor zu ermitteln, Des Weiteren weist das Steuerungssystem eine Ansteuerebene auf, der zumindest eine dritte Verarbeitungseinheit zugeordnet ist, die ausgebildet ist, abhängig von den ermittelten Kräftevektoren jeweilige Stellgrößen für die Aktuatoren zu ermitteln.
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Vorteilhafterweise ermöglicht dies, ein Steuerungssystem zu schaffen mit eindeutig definierten Schnittstellen. Dies kann einen Beitrag leisten dazu, dass Änderungen und Erweiterungen des Steuerungssystems einfach erfolgen können. Die definierten Schnittstellen ermöglichen, die Ansteuerebene von der Anforderungsebene und von der Kontrollebene zu entkoppeln. Eine Änderung einer Aktuatorkonfiguration kann somit unabhängig von der Anforderungsebene und der Kontrollebene erfolgen. Ferner kann eine Änderung in der Anforderungsebene und/oder in der Kontrollebene unabhängig von einer aktuellen Aktuatorkonfiguration erfolgen. Dies kann einen Beitrag leisten dazu, dass Fahrzeugsystemfunktion einfach geändert und/oder erweitert werden können und/oder sehr einfach weitere Fahrzeugsystemfunktionen hinzugefügt werden können. Ferner kann dies einen Beitrag leisten, eine Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Entwicklung zu reduzieren und/oder Entwicklungskosten zu reduzieren. Das Entkoppeln der Anforderungsebene von der Kontrollebene hat ferner den Vorteil, dass eine weitere Automatisierung des Fahrens bis hin zum autonomen Fahren unabhängig von der Kontrollebene, der Ansteuerebene und einer aktuellen Aktuatorkonfiguration des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Beim automatisierten Fahren ist der Fahrer des Kraftfahrzeugs abhängig von einem Grad der Automatisierung noch in die Fahrzeugsteuerung aktiv involviert, während beim autonomen Fahren der Fahrzeugführer im Wesentlichen nicht mehr in die Fahrzeugsteuerung involviert ist.
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Dass der Kontrollebene jeweils zumindest eine Regelungseinheit für eine laterale, eine vertikale und eine longitudinale Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, hat den Vorteil, dass eine Anzahl von Regelungseinheiten reduziert werden kann. Dadurch können zum einen Kosten eingespart werden, zum anderen kann ein Abstimmen der verschiedenen Regelungseinheiten einfach erfolgen, da die Regelungseinheiten jeweils die Bewegung in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen regeln. Ferner ist beim Ermitteln von Kräften, die auf ein Rad einwirken, zu berücksichtigen, dass Längs- und Seitenführungskräfte, die auf ein Rad wirken, voneinander abhängen und eine resultierende Gesamtkraft dieser beiden Kräfte eine maximale Reibungskraft des Rades nicht überschreiten kann (Kammscher Kreis). Vorteilhafterweise ermöglicht eine Aufteilung von sämtlichen Regelungsfunktionen auf die Regelungseinheiten für die laterale, die vertikale und die longitudinale Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs eine einfache additive Überlagerung der ermittelten Kräfte.
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Die Bewegungsanforderungen können sich je nach Betriebszustand des Kraftfahrzeugs unterscheiden. Teilweise ist eine sehr schnelle Anpassung einer Istbewegung des Kraftfahrzeugs an die Bewegungsanforderung erforderlich. Teilweise kann diese Anpassung auch langsam erfolgen. Ein Bereitstellen von Reglern unterschiedlicher Dynamik hat den Vorteil, dass bezüglich Empfindlichkeit und/oder Einschwingverhalten ein jeweils geeigneter Regler für eine Anpassung einer Istbewegung des Kraftfahrzeugs an die Bewegungsanforderung ausgewählt werden kann.
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Der jeweilige Kräftevektor kann jeweils Kräfte bezogen auf einen Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs in longitudinaler Richtung, in vertikaler Richtung und/oder in lateraler Richtung repräsentieren und/oder ein Rollmoment und/oder ein Nickmoment und/oder ein Giermoment. Abhängig von dem jeweiligen Kräftevektor können ein Lenkwinkel und/oder ein Lenkmoment und/oder ein Raddrehmoment ermittelt werden. Die jeweilige Betriebsgröße kann eine Messgröße oder eine Zustandsgröße oder eine weitere aus Messgrößen und/oder Zustandsgrößen abgeleitete Größe umfassen. Die jeweilige Betriebsgröße kann einen Betriebszustand und/oder Fahrzustand und/oder einen Umgebungszustand des Kraftfahrzeugs charakterisieren. Für eine kontinuierliche Vorgabe für die Bewegung des Kraftfahrzeugs kann ein Fahrzeugnutzer beispielsweise ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Gangschaltung betätigen oder in einer bestimmten Stellung halten und damit zeitkontinuierlich Vorgaben für die Bewegung des Kraftfahrzeugs machen. Bei Verwendung eines automatisierten Fahrsystems oder eines autonomen Fahrsystems kann eine zeitdiskrete Vorgabe durch den Fahrzeugnutzer erfolgen durch eine vorgegebene Eingabe, beispielsweise eine einmalige Eingabe des Fahrzeugnutzers, beispielsweise durch eine Eingabe für ein autonomes Fahrsystem „fahre von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort”.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zumindest eine dritte Verarbeitungseinheit ausgebildet, abhängig von einer aktuellen und/oder prädiktiven Betriebsgröße die jeweiligen Stellgrößen für die Aktuatoren zu ermitteln. Vorteilhafterweise kann dies genutzt werden, schnelle und ausreichend zuverlässige Reaktion bei kritischen Fahrzuständen zu bewirken, beispielsweise wenn sich eine Reibung eines Fahrbahnbelages plötzlich ändert. Ferner kann dies genutzt werden, die Art der Bereitstellung der benötigten Energie vorzugeben und/oder Verbrauchern jeweils einen maximal zustehenden Energieanteil der bereitgestellten Energie vorzugeben. Beispielsweise kann abhängig von einem Ladezustand eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden, ob das Kraftfahrzeug mittels einer Rekuperationsbremsung oder einer Reibbremsung abgebremst werden soll.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung repräsentiert der Sollbewegungsvektor eine Krümmung und eine Beschleunigung. Dies ermöglicht eine sehr einfache und abstraktive Charakterisierung der Vorgabe des Kraftfahrzeugnutzers und von Fahrerassistenzfunktionen bezüglich der Bewegung des Kraftfahrzeugs. Ferner kann so eine klare Schnittstelle definiert werden zwischen Anforderungsebene und Kontrollebene.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Steuerungssystems und
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2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Kontrollebene des Steuerungssystems.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein bekanntes Fahrerassistenzsystem ist ein Abstandsregeltempomat (ACC-System, Adaptive Cruise Control System). Der Abstandsregeltempomat ermöglicht eine Anpassung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs an eine Vorgabe sowie eine Anpassung des Abstandes an vorausfahrende Fahrzeuge, in dem Antrieb und Bremse elektronisch angesteuert werden. Heutige Abstandsregeltempomaten weisen verschiedene Sensoren auf, beispielsweise eine Kamera und/oder ein Radar, mittels derer Objekte in Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Ferner weist der Abstandsregeltempomat ein Reglerelement auf, das ausgebildet ist, abhängig von einem vorgegebenen Sollwert für den Abstand und die Geschwindigkeit eine Ist-Geschwindigkeit und ein Ist-Abstand adaptiv mit Motor und Bremseingriff zu regeln. Das Reglerelement weist vorzugsweise einen Längsregler auf.
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Ein weiteres bekanntes Fahrerassistenzsystem ist die Geschwindigkeitsregelanlage, auch Tempomat oder Tempopilot genannt. Die Geschwindigkeitsregelanlage ist ausgebildet, ein Antriebsdrehmoment so zu regeln, dass das Kraftfahrzeug eine vom Fahrzeugnutzer vorgegebene Geschwindigkeit nach Möglichkeit einhält. Die Geschwindigkeitsregelanlage weist ein weiteres Reglerelement auf, das ausgebildet ist, abhängig von einem vorgegebenen Sollwert für die Geschwindigkeit eine Istgeschwindigkeit adaptiv mit Antriebseingriffen zu regeln. Das weitere Reglerelement weist vorzugsweise einen Längsregler auf.
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Weitere Fahrerassistenzsysteme sind beispielsweise: Antiblockiersystem (ABS), Antriebsschlupfregelung (ASR) Autonomer Halt (Nothaltsystem bei gesundheitlichen Problemen des Fahrers), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESC), Motor-Schleppmoment-Regelung, Elektronische Differentialsperre (EDS), Bremsassistent (BAS), Automatische Notbremsung (ANB), Berganfahrhilfe, Bergabfahrhilfe (Hill Descent Control), Abstandswarner, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent/Spurassistent (Querführungsunterstützung, lane departure warning), Spurhalteunterstützung (lane keeping support), Spurwechselassistent (lane change assistance), Spurwechselunterstützung (lane change support), Intelligent Speed Adaption (ISA) und Einparkhilfe. Diese Fahrerassistenzsysteme weisen jeweils eigene Reglereinheiten auf und weisen eine direkte Kopplung auf mit den für diese Fahrerassistenzsysteme bevorzugten Aktuatoren. Diese Fahrerassistenzsysteme sind heute überwiegend als voneinander unabhängige Einzelsysteme ausgebildet. Das jeweilige Einzelsystem ermittelt Ansteuergrößen für Aktuatoren, auf die das Einzelsystem Zugriff hat. Eine Koordination der verschiedenen Aktuatoranforderungen der Einzelsysteme erfolgt durch Berechnungseinheiten der spezifischen Aktuatoren. Eine Änderung der Aktuatorkonfiguration und das Ändern und/oder Hinzufügen von weiteren Fahrerassistenzsystemen ist aufgrund der Abstimmung der Aktuatoranforderung für die spezifischen Aktuatoren sehr schwierig.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems 10 für ein Kraftfahrzeug gemäß der Erfindung. Das Steuerungssystem 10 weist mehrere Ebenen auf. Das Steuerungssystem 10 ist ausgebildet, zumindest ein Teil der Fahrerassistenzfunktionen oben genannten Fahrerassistenzsysteme auszuführen. Hierbei werden verschiedene Fahrzeugfunktionen, zum Beispiel Erfassungsfunktionen, Regelungsfunktionen, Ansteuerfunktionen nicht einzelnen Systemen, zum Beispiel einem spezifischen Fahrzeugassistenzsystem, zugeordnet, sondern diese Fahrzeugfunktionen werden verschiedenen Verarbeitungsebenen zugeordnet.
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Das Kraftfahrzeug, für das das Steuerungssystem 10 genutzt wird, weist Aktuatoren für einen Radantrieb, Lenkung und Fahrwerk auf. Die Aktuatoren können beispielsweise elektronisch angesteuert werden. Kraftfahrzeuge können sehr unterschiedliche Aktuatorkonfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug ein oder mehrere Antriebsaggregate aufweisen, zum Beispiel einen Verbrennungsmotor und/oder einen oder mehrere Elektromotoren. Der Verbrennungsmotor kann als Benzinmotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug kann ein oder mehrere Energiespeicher aufweisen und/oder die elektrische Energie kann beispielsweise mittels einer oder mehrerer Brennstoffzellen erzeugt werden. Das Bremssystem des Kraftfahrzeugs kann eine Reibbremse, eine Nutzbremse und/oder eine Motorbremse umfassen. Das in 1 gezeigte Steuerungssystem 10 weist eine Anforderungsebene 20 auf. Der Anforderungsebene 20 sind erste Erfassungseinheiten zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, kontinuierliche Vorgaben eines Fahrzeugnutzers für eine Bewegung des Fahrzeugs zu erfassen. Zusätzlich oder alternativ sind der Anforderungsebene 20 zweite Erfassungseinheiten zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, zeitdiskrete Vorgaben des Fahrzeugnutzers für die Bewegung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Ein Fahrzeugnutzer kann beispielsweise ein Gaspedal, ein Bremspedal, eine Gangschaltung betätigen oder in einer bestimmten Stellung halten und damit zeitkontinuierliche Vorgaben für die Bewegung des Kraftfahrzeugs machen. Die Einrichtungen zur Vorgabe eines Bewegungswunsches durch den Fahrzeugnutzer können auch zukünftige Bedienelemente, wie zum Beispiel einen Joystick und/oder Pads und/oder eine Blickrichtungserkennung, umfassen. Die zeitdiskreten Vorgaben können vorzugsweise für ein automatisiertes oder autonomes Fahren des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Eine zeitdiskrete Vorgabe kann beispielsweise eine Eingabe für ein automatisiertes Fahrsystem sein: „Fahrzeug in Parklücke einparken”.
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Der Anforderungsebene 20 ist eine erste Verarbeitungseinheit zugeordnet, die ausgebildet ist, abhängig von den erfassten kontinuierlichen und/oder zeitdiskreten Vorgaben des Fahrzeugnutzers einen vorläufigen Sollbewegungsvektor für das Kraftfahrzeug zu ermitteln.
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Des Weiteren sind der Anforderungsebene 20 dritte Erfassungseinheiten zugeordnet, die jeweils ausgebildet sind, zumindest eine aktuelle und/oder prädiktive Betriebsgröße für das Kraftfahrzeug zu ermitteln. Die dritte Erfassungseinheiten umfassen beispielsweise jeweils zumindest einen Sensor. Die verschiedenen Sensoren können jeweils ausgebildet sein zum Erfassen von Bewegungsdaten des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder Drehrate. Die Sensoren können ferner ausgebildet sein, fahrzeuginterne Größen, wie zum Beispiel Drücke und/oder Temperaturen zu erfassen. Ferner können die Sensoren ausgebildet sein, Größen zum Fahrzeugumfeld zu erfassen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug eine Kamera und/oder einen Radarsensor und/oder einen Ultraschallsensor aufweisen, die genutzt werden können, einen Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und einem Objekt zu erfassen, das sich in Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs befindet. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug zumindest eine dritte Erfassungseinheit aufweisen, die ausgebildet ist, einen aktuellen und prädiktiven Ladezustand eines Energiespeichers zu erfassen und/oder einen aktuellen und/oder prädiktiven Energieverbrauch des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, wobei es sich bei der Energie um thermische, elektrische und/oder kinematische Energie handeln kann.
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Ferner ist der Anforderungsebene 20 eine zweite Bearbeitungseinheit zugeordnet, die ausgebildet ist, abhängig von dem vorläufigen Sollbewegungsvektor und den ermittelten Betriebsgrößen einen Sollbewegungsvektor M_V für das Kraftfahrzeug zu ermitteln. Die Anforderungsebene 20 fasst die Vorgaben des Fahrzeugnutzers und der Fahrerassistenzsysteme zur Bewegung des Kraftfahrzeugs zu einer einheitlichen Größe zusammen. Beispielsweise wird ein Betätigen des Bremspedals in ein negatives Raddrehmoment umgerechnet. Bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug wird zum Beispiel im Falle einer Rekuperation beim Loslassen des Gaspedals dies auch in ein negatives Raddrehmoment umgerechnet. Eine Forderung des Abstandsradars wird ebenfalls in ein negatives Raddrehmoment umgerechnet. Die Raddrehmomentenanforderungen beziehen sich auf eine longitudinale Bewegung des Kraftfahrzeugs. Weitere Bewegungsanforderungen bezogen auf eine laterale Bewegung des Fahrzeugs können beispielsweise mittels eines Giermoments charakterisiert werden. Die verschiedenen Raddrehmomentenanforderungen und Giermomentenanforderungen werden konsolidiert. Hierzu wird der Sollbewegungsvektor M_V ermittelt, der die Bewegungsanforderungen für verschiedene Richtungen, beispielsweise in lateraler, vertikaler und longitudinaler Richtung zusammenfasst. Hierbei können auch Prioritäten einzelner Funktionen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann eine Priorität eine Abstandsregeltempomatfunktion größer sein, als die einer Geschwindigkeitsregelautomatenfunktion, sodass sich beispielsweise die Bewegungsanforderung der Abstandsregeltempomatfunktion gegenüber der Geschwindigkeitsregelautomatenfunktion durchsetzt.
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Der ermittelte Sollbewegungsvektor M_V kann beispielsweise eine Beschleunigung und eine Krümmung repräsentieren.
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Das Steuerungssystem 10 umfasst ferner eine Kontrollebene 30, der für vorgegebene Bewegungsrichtungen des Kraftfahrzeugs jeweils eine Regelungseinheit 32, 34, 36 zugeordnet sind, wobei die Regelungseinheiten 32, 34, 36 jeweils ausgebildet sind, abhängig von dem Sollbewegungsvektor M_V und zumindest einen vorgegebenen Parametersatz für eine vorgegebene Systemregelungsfunktion ein Kräftevektor F_V zu ermitteln.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der Kontrollebene 30 jeweils zumindest eine Regelungseinheit 32, 34, 36 für eine laterale, eine vertikale und eine longitudinale Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Beispielsweise kann die Regelungseinheit 32 für die laterale Bewegungsrichtung und/oder die Regelungseinheit 36 für die vertikale Bewegungsrichtung und/oder die Regelungseinheit 34 für die longitudinale Bewegungsrichtung mehr als einen Regler 37, 38, 39 aufweisen, wobei die Regler 37, 38, 39 eine unterschiedliche Dynamik aufweisen können. Dies ermöglicht beispielsweise während eines Parkzustandes des Kraftfahrzeugs für eine Anforderung einer Parkassistenzfunktion einen anderen Längsregler zu nutzen als für eine Abstandsregeltempomatfunktion, die während eines Fahrzustandes des Kraftfahrzeugs aktiv ist.
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Des Weiteren weist das Steuerungssystem 10 eine Ansteuerebene 40 auf, der zumindest eine dritte Verarbeitungseinheit zugeordnet ist, die ausgebildet ist, abhängig von dem ermittelten Kräftevektor F_V jeweilige Stellgrößen av für die Aktuatoren zu ermitteln. Die Ansteuerebene 40 hat die Aufgabe, den Kräftevektor F_V auf die Aktuatoren von Antrieb, Getriebe, Bremse, Dämpfung, Federung und Lenkung umzusetzen. Repräsentiert der Kräftevektor F_V beispielsweise ein negatives Raddrehmoment, kann diese Anforderung an den Elektromotor zur Rekuperation weitergegeben werden oder wenn stärkere Eingriffe notwendig sind, kann die Reibbremse als Aktuator mit hinzugezogen werden. Dies kann unabhängig vom Zustand einzelner Systemkomponenten, zum Beispiel eines Ladezustands eines Energiespeichers, erfolgen.
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Im Falle, dass das Kraftfahrzeug aus einem instabilen Zustand in einen stabilen fahrdynamischen Zustand zurückgeführt werden soll, kann der Kräftevektor F_V beispielsweise ein Giermoment repräsentieren. Eine Giermomentenanforderung kann beispielsweise über einen klassischen Einzelradbremseingriff und/oder über eine Beschleunigung eines weiteren Einzelrades und/oder über einen Lenkeingriff umgesetzt werden.
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Die zumindest eine dritte Verarbeitungseinheit kann beispielsweise ausgebildet sein, abhängig von einer aktuellen und/oder prädiktiven Betriebsgröße die jeweiligen Stellgrößen av für die Aktuatoren zu ermitteln. Beispielsweise können abhängig von einem Fahrbahnbelag die jeweiligen Stellgrößen av für die Aktuatoren ermittelt werden. Weist beispielsweise der Fahrbahnbelag μ-split auf, ist es möglich, die Stellgrößen av derart zu ermitteln, dass gleichzeitig ein geeigneter Einzelradbremseingriff und ein Lenkeingriff erfolgt, um einen maximal verkürzten Bremsweg zu erreichen.
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Ferner kann so beispielsweise die Art der Bereitstellung der benötigten Energie vorgegeben und/oder Verbrauchern jeweils einen maximal zustehenden Energieanteil der bereitgestellten Energie vorgegeben werden. Ein Energiemanagement wird bei zukünftigen Kraftfahrzeugen immer wichtiger, beispielsweise zur Reduzierung von CO2-Emissionen, zu Einsparung von Wattstunden und Kilowattstunden bei Elektro- und/oder Hybridfahrzeugen. Um hierbei ein Optimum zu erreichen, ist ein zentrales Energiemanagement vonnöten, welches beispielsweise einen direkten Zugriff auf die Energiequelle und Energiesenkung hat. Ein zeitlich prognostizierte verfügbare Energie steht einem zeitlich prognostizierten Energieverbrauch gegenüber. Das Steuerungssystem 10 ermöglicht die Anforderungen des Energiemanagements bei der Ermittlung des Sollbewegungsvektors M_V sowie bei der Ermittlung der Stellgrößen av zu berücksichtigen.
