DE102016105498A1

DE102016105498A1 - Kontinuierliche schätzung von oberflächenreibungskoeffizienten auf der basis von eps und fahrzeugmodellen

Info

Publication number: DE102016105498A1
Application number: DE102016105498.4A
Authority: DE
Inventors: Miriam Swetha George; Shrenik P. Shah; Farhad Bolourchi; Tejas M. Varunjikar
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: US9845109B2; DE102016105498B4; CN106004994B; CN106004994A; US20160280251A1

Abstract

Es sind ein System und ein Verfahren zum Steuern eines Servolenksystems eines Fahrzeugs vorgesehen. Ein Steuersystem umfasst ein Steuermodul, das betreibbar ist, um eine Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis von zumindest einem von einer Motorgeschwindigkeit, einem Fahrerdrehmoment und einem Motordrehmoment zu ermitteln, eine Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln, die Zahnstangenkraft mit der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften zu vergleichen, um einen Reibungsgrad zu erzeugen, der in einem Steuersignal enthalten ist, und das Steuersignal an das Servolenksystem zu senden.

Description

QUERVEWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Seriennummer 62/138,085, die am 25. März 2015 eingereicht wurde und die hierin in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Herkömmliche Verfahren zum Schätzen von Straßenoberflächenreibung können Radschlupf verwenden, der nicht aus Sensorsignalen einer elektrischen Servolenkung (EPS) berechnet wird. Unterschiedliche Ansätze zum Schätzen einer Änderung der Straßenoberflächenreibung umfassen die Verwendung von Differenzen der Radgeschwindigkeiten und des Radschlupfes, die Verwendung von Gier- und Querbeschleunigungsfahrzeugsensoren, die Verwendung von optischen Sensoren an der Vorderseite des Fahrzeugs, die Reflexion von der Straßenoberfläche verwenden, um die Straßenreibung zu schätzen, die Verwendung von akustischen Sensoren, um Reifengeräusch zu detektieren, das Information über die Oberfläche liefert, und die Verwendung von Sensoren an den Reifenlaufflächen, um Spannung und Dehnung zu messen, aus welchen auf Oberflächenreibung rückgeschlossen werden kann.
EPS-Sensorsignale können ebenfalls verwendet werden, aber Detektionen werden vorgenommen, nachdem das Lenkrad sich in einer stationären Bedingung befindet. Von daher sind manche Teilsätze von Fahrzeugmanövern wegen der stationären Anforderung ausgeschlossen. Die unter stationären Bedingungen angewandten Detektionsalgorithmen sind binär, mit drei Zuständen usw. und begrenzen die Information, die für andere Fahrzeugteilsysteme verfügbar ist.
In dem Fall von Reibung, die auf der Basis von Radschlupf ermittelt wird, sind Ermittlungen kostspielig und von Reifensignalen abhängig oder liefern eine späte Detektion. Es ist wichtig, dass der Fahrer eine Reibungsrückmeldung bekommt, aber Reibungsinformation ist auch für andere Funktionen, wie EPS-Empfindung/-Drehmomentsynthese-, autonome Fahrtregelungs- und Kollisionsvermeidungssysteme notwendig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem für ein Servolenksystem eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Steuersystem umfasst ein Steuermodul, das betreibbar ist, um eine Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis von zumindest einem von einer Motorgeschwindigkeit, einem Fahrerdrehmoment und einem Motordrehmoment zu ermitteln, eine Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln; die Zahnstangenkraft mit einer Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften zu vergleichen, um einen Reibungsgrad zu erzeugen, der in einem Steuersignal enthalten ist; und das Steuersignal an das Servolenksystem zu senden.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines Servolenksystems eines Fahrzeugs vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Ermitteln einer Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis von zumindest einem von einer Motorgeschwindigkeit, einem Fahrerdrehmoment und einem Motordrehmoment, ein Ermitteln einer Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Vergleichen der Zahnstangenkraft mit einer Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften, um einen Reibungsgrad zu erzeugen, der in einem Steuersignal enthalten ist; und ein Senden des Steuersignals an das Servolenksystem.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung genommen mit den Zeichnungen deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, wird in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders herausgestellt und eindeutig beansprucht. Die vorstehenden und weiteren Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in welchen:
1 ein Funktionsblockdiagramm ist, das ein Fahrzeug veranschaulicht, das ein Lenksystem gemäß einigen Ausführungsformen umfasst;
2 ein schematisches Schaubild eines Steuermoduls veranschaulicht, das eine Änderung eines Oberflächenreibungsgrades unter Verwendung mehrerer elektrischer Servolenksignale (EPS-Signale) gemäß einigen Ausführungsformen detektiert;
3 ein schematisches Schaubild eines Fahrzeugmodellierungsmoduls veranschaulicht, das Zahnstangenkraftschätzungen gemäß einigen Ausführungsformen erzeugt;
4 ein schematisches Schaubild eines Reibungsklassifizierers des Steuermoduls gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht; und
5 eine drahtlose Datenübertragungsanwendung des klassifizierten Reibungsgrades gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In einigen Ausführungsformen verwenden ein Verfahren und ein System elektrische Servolenksignale (EPS-Signale), wie etwa ein Lenkradwinkelsignal (HWA-Signal), ein Ritzeldrehmomentsignal (PT-Signal) und ein Lenkraddrehmomentsignal (HWT-Signal), um die Reifen-Straße-Reibung (d. h. Oberflächenreibung) zu ermitteln. Wenn das System und das Verfahren von verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung eine Änderung der Oberflächenreibung detektieren, können das System und das Verfahren verwendet werden, um Bedingungen zu detektieren, unter welchen das Fahrzeug Traktion verlieren könnte, und geeignete Schutzmaßnahmen durch ein EPS-System, ein Antiblockierbremssystem (ABS) und/oder ein elektronisches Stabilitätssteuerungssystem (ESC-System) ergreifen.
Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe Modul und Teilmodul auf einen oder mehrere Verarbeitungsschaltkreise, wie etwa einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (geteilt, dediziert oder eine Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Wie festgestellt werden kann, können die nachstehend beschriebenen Teilmodule kombiniert und/oder weiter unterteilt sein.
Nun unter Bezugnahme auf die Figuren, in welchen die Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben wird, ohne selbige einzuschränken, ist 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs 10, das ein Lenksystem 12 umfasst und dieses veranschaulicht. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem 12 ein Lenkrad 14, das mit einem Lenkwellensystem 16 gekoppelt ist, welches eine Lenksäule, eine Zwischenwelle und die notwendigen Verbindungen umfasst. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Lenksystem 12 ein elektrisches Servolenksystem (EPS-System), das weiterhin eine Lenkunterstützungseinheit 18 umfasst, die mit dem Lenkwellensystem 16 des Lenksystems 12 und mit Spurstangen 20, 22 des Fahrzeugs 10 gekoppelt ist. Alternativ kann die Lenkunterstützungseinheit 18 den oberen Abschnitt des Lenkwellensystems 16 mit dem unteren Abschnitt dieses Systems koppeln. Die Lenkunterstützungseinheit 18 umfasst zum Beispiel einen Zahnstangen- und Ritzellenkmechanismus (nicht gezeigt), der durch das Lenkwellensystem 16 mit einem Lenkaktormotor 19 und Zahnradanordnung gekoppelt sein kann. Während des Betriebs wird das Lenkrad 14 von einem Fahrzeugbediener gedreht, wobei der Lenkaktormotor 19 die Unterstützung liefert, um die Spurstangen 20, 22 zu bewegen, welche wiederum Achsschenkel 24 bzw. 26 bewegen, die mit Straßenrädern 28 bzw. 30 des Fahrzeugs 10 gekoppelt sind.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das Fahrzeug 10 darüber hinaus verschiedene Sensoren 31, 32, 33, die beobachtbare Bedingungen des Lenksystems 12 und/oder des Fahrzeugs 10 detektieren und messen. Die Sensoren 31, 32, 33 erzeugen Sensorsignale auf der Basis der beobachtbaren Bedingungen. In einem Beispiel ist der Sensor 31 ein Drehmomentsensor, der ein eingegebenes Fahrerlenkraddrehmoment (HWT) erfasst, das von dem Bediener des Fahrzeugs 10 auf das Lenkrad 14 aufgebracht wird. Der Drehmomentsensor erzeugt auf der Basis davon ein Fahrerdrehmomentsignal. In einem anderen Beispiel ist der Sensor 32 ein Motordrehzahlsensor, der eine Drehgeschwindigkeit des Lenkaktormotors 19 erfasst. Der Sensor 32 erzeugt auf der Basis davon ein Motordrehzahl- oder -geschwindigkeitssignal. In einem nochmals anderen Beispiel ist der Sensor 33 ein Lenkradstellungssensor, der eine Stellung des Lenkrades 14 erfasst. Der Sensor 33 erzeugt auf der Basis davon ein Lenkradstellungssignal.
Ein Steuermodul 40 empfängt das eine oder die mehreren Sensorsignale, die von Sensoren 31, 32, 33 eingegeben werden, und kann andere Eingänge, wie etwa ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 34, empfangen. Das Steuermodul 40 erzeugt ein Befehlssignal, um den Lenkaktormotor 19 des Lenksystems 12 auf der Basis von einem oder mehreren Eingängen und weiter auf der Basis der Lenksteuersysteme und -verfahren der vorliegenden Offenbarung zu steuern. Die Lenksteuersysteme und -verfahren der vorliegenden Offenbarung wenden eine Signalaufbereitung an und führen eine Reibungsklassifizierung durch, um den Oberflächenreibungsgrad 42 als ein Steuersignal zu ermitteln, das verwendet werden kann, um Aspekte des Lenksystems 12 über die Lenkunterstützungseinheit 18 zu steuern. Der Oberflächenreibungsgrad 42 kann auch als eine Warnung an ein ABS 44 und/oder ESC-System 46 gesendet werden, die eine Änderung der Oberflächenreibung anzeigt, die weiter als ein mittiger Schlupf (d. h. bei kleinem Lenkradwinkel) oder ein außermittiger Schlupf (d. h. bei größerem Lenkradwinkel) klassifiziert werden kann, wie es hierin weiter beschrieben wird. Eine Kommunikation mit dem ABS 44, dem ESC-System 46 und anderen Systemen (nicht gezeigt) kann zum Beispiel unter Verwendung eines Controller Area Network (CAN) Busses oder eines anderen in der Technik bekannten Fahrzeugnetzes durchgeführt werden, um Signale, wie etwa das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 34, auszutauschen.
2 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Reibungssteuermoduls 200, das einen Abschnitt der Steuerlogik innerhalb des Steuermoduls 40 von 1 darstellt, der einen Oberflächenreibungsgrad unter Verwendung mehrerer EPS-Signale ermittelt. In einer Ausführungsform umfasst das Reibungssteuermodul 200 ein Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202, ein EPS-Beobachtermodul 204 und ein Reibungsklassifizierermodul 206. Das Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 kann Zahnstangenkräfte für unterschiedliche Oberflächen auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit schätzen. Ein Straßenradwinkel kann in einigen Ausführungsformen von einem HW-Winkel von Sensor 33 abgeleitet werden. Die Zahnstangenkräfte, die von dem Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 geschätzt werden, können eine Trocken-Zahnstangenkraft umfassen, die einem Fahrzeug entspricht, das auf trockenem Asphalt oder einer anderen straßenartigen Oberfläche fährt, einer Schnee-Zahnstangenkraft, die einem Fahrzeug entspricht, das auf einer schneebedeckten Oberfläche fährt, und einer Eis-Zahnstangenkraft, die einem Fahrzeug entspricht, das auf einer eisbedeckten Oberfläche fährt. Typische Reibungskoeffizienten für die trockenen, schnee- und eisbedeckten Oberflächen können mit Oberflächenreibungskoeffizienten (μ) dargestellt sein, die jeweils durch 1, 0,3 bzw. 0,1 dargestellt sind. Obwohl hierin trockene schnee- und eisbedeckte Oberflächen offenbart sind, ist darüber hinaus in Betracht zu ziehen und zu verstehen, dass das Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 jede Zahl von unterschiedlichen Oberflächen schätzen kann, die die oben beschriebenen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind.
Das EPS-Beobachtermodul 204 ermittelt eine tatsächliche Zahnstangenkraft aus einem oder mehreren von Motordrehmoment, Fahrerdrehmoment und Motorgeschwindigkeit. Die Mehrzahl von geschätzten Zahnstangenkräften und die tatsächliche Zahnstangenkraft können an das Reibungsklassifizierermodul 206 gesendet werden. Das Reibungsklassifizierermodul 206 ermittelt einen Reibungsgrad auf der Basis eines Vergleichs der tatsächlichen Zahnstangenkraft mit den geschätzten Zahnstangenkräften. Der Reibungsgrad kann als ein Oberflächenreibungskoeffizient μ_neu dargestellt werden, wobei der Reibungsgrad in einem Steuersignal enthalten sein kann, das dazu verwendet wird, das Servolenksystem zu steuern.
Das EPS-Beobachtermodul 204 kann ein Störungsbeobachter sein, der stationäre Störungseingänge in das EPS-System vorhersagt. Ein EPS-Systemfahrerdrehmoment und -motordrehmoment können als Steuereingänge betrachtet werden, während die Zahnstangenkraft von den Spurstangen als externer Störungseingang wirkt. Die Zahnstangenkraft wird als einer der Zustände des Systems verstärkt, und ein Störungsbeobachter kann dann geschaffen werden, um alle Zustände des Systems, die die Zahnstangenkraft einschließen, zu schätzen. Dies kann als ein Schätzverfahren für die Zahnstangenkraft dienen. In einigen Ausführungsformen sind die Störungsbeobachtergleichungen wie folgt:
X ^ Systemzustände und einen verstärkten Zustand eines Störungseingangs darstellt,
U Steuereingänge, die Motordrehmoment und Fahrerdrehmoment einschließen, darstellt,
Y Systemmessungen, wie etwa Motorstellung und Motorgeschwindigkeit darstellt, A_aug, B_aug, C_aug Systemmatrizen sind, die aus den Gleichungen eines EPS-Systemmodells erhalten werden,
L eine Beobachtermatrix ist, die entweder durch Platzieren von Beobachterpolen oder durch Entwerfen eines Kalman-Filters erhalten wird.
Sensordaten, wie etwa ein HW-Winkel von Sensor 33 und HW-Drehmomentsensordaten von Sensor 31, können vorverarbeitet werden, um einen Lenkradwinkel, ein Lenkraddrehmoment und/oder ein Fahrerdrehmoment sowie Ableitungs-/Deltawerte und/oder Lenkrad- und Fahrzeuggeschwindigkeit zu erzeugen.
Jedes der Module 202, 204 und 206 kann als permanente ausführbare Anweisungen in einem Speicher des Reibungssteuermoduls 200 implementiert oder als Hardware ausgebildet sein und kann von einem oder mehreren Verarbeitungsschaltkreisen des Reibungssteuermoduls 200 ausgeführt werden. Die Ausgänge des Zahnstangenkraft-Schätzmoduls 202, des EPS-Beobachtermoduls 204 und des Reibungsklassifizierermoduls 206 werden dazu verwendet, Oberflächenreibungsgrade zu schätzen, wie es nachstehend ausführlicher unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 beschrieben wird.
3 veranschaulicht ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugmodellierungsmoduls 202 von 2. Beim Motorumwandlungsblock 302 kann der Motorwinkel als Grade empfangen werden und ins Bogenmaß umgewandelt werden, um Einheiten darzustellen, die mit dem Straßenradwinkel übereinstimmen. Die Darstellung des Motorwinkels im Bogenmaß kann von dem Motorwinkelumwandlungsblock 302 an den Zahnstangenstellungs-Nachschlageblock 304 gesendet werden. Der Zahnstangenstellungs-Nachschlageblock 304 ermittelt eine Zahnstangenstellung aus dem Motorwinkel im Bogenmaß ausgedrückt. Die Zahnstangenstellung wird an einen Straßenradwinkel-Nachschlageblock 306 gesendet, der aus der Zahnstangenstellung einen Straßenradwinkel ermittelt. Der Zahnstangenwinkel ist in einigen Ausführungsformen im Bogenmaß ausgedrückt.
Die Zahnstangenstellung kann an einen Spurhebellängen-Nachschlageblock 308 gesendet werden, der aus der Zahnstangenstellung eine Spurhebellänge ermittelt. Der Zahnstangenstellungs-Nachschlageblock 304, der Straßenradwinkelnachschlageblock 306 und der Spurhebellängen-Nachschlageblock 308 können Nachschlagetabellen verwenden, um ihre jeweiligen Ausgänge zu erzeugen.
Der Straßenradwinkel-Nachschlageblock 306 sendet den Straßenradwinkel an ein Reifenkompensatormodul 309. Das Reifenkompensatormodul 309 kann auch einen Betrag der Fahrzeuggeschwindigkeit empfangen, der bei Geschwindigkeitsumwandlungsblock 310 in Meter pro Sekunde umgewandelt worden ist. Das Reifenkompensatormodul 309 erzeugt einen angepassten Reifenwinkel aus dem Straßenradwinkel. Der angepasste Reifenwinkel und die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitsumwandlungsblock 310 gesendet wird, werden von dem Modul 312 eines modifizierten nichtlinearen Zweiradmodells verarbeitet.
Das Modul 312 des modifizierten nichtlinearen Zweiradmodells erzeugt eine Vorderachsenkraft, die in Newton ausgedrückt werden kann, und einen Vorderachsenschlupfwinkel, der im Bogenmaß ausgedrückt werden kann. Ein Pneumatiknacheilungsmodul 314 ermittelt die Zahnstangenkraft als eine Funktion von Spurhebellänge, Vorderachskraft, Vorderachsschlupfwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeitsbetrag. Die Zahnstangenkraft wird von dem Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 an das Reibungsklassifizierermodul 206 übertragen. Das Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 kann die Zahnstangenkraft für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Oberflächen schätzen, die trockene, eis- und mit schneebedeckte Oberflächen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Das Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 kann einzeln jede Zahnstangenkraft für jede Oberfläche schätzen und gleichzeitig die Zahnstangenkraftschätzungen an das Reibungsklassifizierermodul 206 übertragen.
Das Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 kann die folgenden Gleichungen verwenden, um die Zahnstangenkraft für jede Zahl von gegebenen Oberflächen zu schätzen. Diese Gleichungen umfassen
wobei m die Masse des Fahrzeugs ist, I_zz die Y-Trägheit des Fahrzeugs ist, SA die Spurhebellänge ist, α der Abstand Fahrzeugschwerpunkt zur Vorderachse ist, b der Abstand Fahrzeugschwerpunkt zur Hinterachse ist, r die Gierrate ist, U die Längsgeschwindigkeit ist, V die Quergeschwindigkeit ist, F_cf die Vorderachskraft ist, F_cr die Hinterachskraft ist, a_f der Vorderachsschlupfwinkel ist, a_r der Hinterachsschlupfwinkel ist, t_m das mechanische Nacheilen ist, t_p das pneumatische Nacheilen ist, δ_verzögert der Reifenwinkel mit Verzögerung ist, und θ der Motorwinkel ist.
4 ist ein detaillierteres schematisches Diagramm des Reibungsklassifizierermoduls. Bei Reibungsbetragsanalysator 402 werden die tatsächliche Zahnstangenkraft und die Mehrzahl von geschätzten Zahnstangenkräften analysiert, um zu ermitteln, ob Bedingungen zum Aktualisieren eines Reibungskoeffizienten geeignet sind. Wenn zum Beispiel ein Fahrzeug auf einer geraden oder halbgeraden Strecke fährt, wird keine Lenkeingabe in das EPS-System getätigt, und der Reibungsgrad kann nicht ermittelt werden. Der Reibungsbetragsanalysator 402 kann einen Reibungskoeffizienten unter Verwendung irgendeiner Zahl von geschätzten Zahnstangenkräften aktualisieren, die durch das Zahnstangenkraft-Schätzmodul 202 (2) ermittelt werden. In der in 4 beschriebenen Ausführungsform werden die Eis-Zahnstangenkraft (Fi), die Schnee-Zahnstangenkraft (F_s) und die Trocken-Zahnstangenkraft (F_d) geschätzt und an den Reibungsbetragsanalysator 402 geliefert.
Wenn der Reibungsbetragsanalysator 402 ermittelt, dass die tatsächliche Zahnstangenkraft zwischen Fs und Fd oder irgendwelche anderen geschätzten Zahnstangenkraftwerte fällt, gibt das Mu-Berechnungsmodul 404 einen μ_neu-Wert aus, der auf der Basis der geschätzten Zahnstangenkraft (F_e), der Schnee-Zahnstangenkraft (F_s), der Trocken-Zahnstangenkraft (F_d), des Schnee-Reibungskoeffizienten (μ_s) und des Trocken-Oberflächenreibungskoeffizienten (μ_d) berechnet wird. In manchen Ausführungsformen wird μ_neu berechnet, indem die folgende Gleichung gelöst wird, wenn die tatsächliche Zahnstangenkraft zwischen F_s und F_d fällt:
In dieser Ausführungsform ermittelt der Reibungsbetragsanalysator 402, dass die Zahnstangenkraftschätzung zwischen F_i und F_s fällt und das μ-Berechnungsmodul 404 gibt einen μ_neu-Wert aus, der auf der Basis der geschätzten Zahnstangenkraft (F_e), der Schnee-Zahnstangenkraft (F_s), der Eis-Zahnstangenkraft (F_i), des Schnee-Reibungskoeffizienten (μ_s) und des Eis-Oberflächenreibungskoeffizienten (μ_i) berechnet wird. In dieser Situation wird μ_neu durch Lösen der folgenden Gleichung berechnet:
Sobald er berechnet worden ist, kann μ_neu in den Speicher 410 geladen werden, und das Servolenksystem kann mit einem Reibungsgrad aktualisiert werden, der μ_neu umfasst.
Die doppelte Interpolation, die in 4 veranschaulicht ist, liefert mehr Auflösung über eine einzelne Interpolation, die eine Oberfläche mit einem maximalen Reibungskoeffizienten (z. B. eine trockene Oberfläche) und einen minimalen Oberflächenkoeffizienten (z. B. eine rutschige Oberfläche) berücksichtigt. Dies ist zum Teil der Fall, weil ein Mittelwert von Oberflächenkoeffizienten für mehrere Oberflächen kein mathematischer Mittelwert von μ_d und μ_i ist.
Sobald das Fahrzeug eine Änderung der Oberflächenreibung detektiert, können andere Fahrzeuge gewarnt werden. Infolgedessen könnten die anderen Fahrzeuge ihre Bremsen vorbelasten (um in der Lage zu sein, eine effektivere Bremskraft auszuüben), ihre Geschwindigkeiten nach den Straßenbedingungen anpassen, usw. Die Situation kann unter begrenzten Sichtbedingungen (Nebel oder Dunkelheit) auftreten, so dass die exakte Bedingung der Straßenreibung für den Fahrer nicht offensichtlich sein kann. Zukünftige fahrerlose Fahrzeuge können solche Information als wünschenswert erachten.
5 veranschaulicht eine Implementierung eines drahtlosen Ausstrahlens des Reibungskoeffizienten zwischen Fahrzeugen 602, 604 und/oder Infrastruktur 606. Im Einzelnen können ein erstes Fahrzeug 602 und ein zweites Fahrzeug 604 drahtlose Transceiver umfassen, um eine Übertragung zwischen Fahrzeugen und/oder Infrastruktur 606 unter zum Beispiel einer dedizierten Kurzbereichs-Nachrichtenübertragungsarchitektur (Dedicated Short-Range Communications oder DSRC architecture) zu ermöglichen. Wenn das Fahrzeug 1 an einer Kreuzung eine Linkskurve macht, kann das Fahrzeug 1 die Reibungsgradinformation (hinsichtlich μ) am Fahrzeug 2 ausstrahlen. Die Information kann auch an Infrastruktur (die zum Beispiel an einer Ampel montiert ist) weitergeleitet werden. Ein Vorteil eines Übermittelns an eine Infrastruktur, dass die Information mit mehr Energie/Wiedergabegüte an alle in der Nähe befindlichen Fahrzeuge oder an einen größeren Rundfunksender (Medien) usw. ausgestrahlt werden kann.
Obgleich die Erfindung ausführlich in Verbindung mit nur einer begrenzten Zahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist leicht zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung abgewandelt werden, um irgendeine Zahl von Abwandlungen, Abänderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen zu enthalten, die bislang nicht beschrieben wurden, die aber dem Gedanken und Umfang der Erfindung entsprechen. Obgleich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist zusätzlich zu verstehen, dass Aspekte der Erfindung nur manche der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können.
Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen.

Claims

Steuersystem für ein Servolenksystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Steuermodul, das betreibbar ist, um Sensordaten zu empfangen und das Servolenksystem zu steuern, wobei das Steuermodul ausgestaltet ist, um: eine Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis von zumindest einem von einer Motorgeschwindigkeit, einem Fahrerdrehmoment und einem Motordrehmoment zu ermitteln; eine Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln; die Zahnstangenkraft mit der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften zu vergleichen, um einen Reibungsgrad zu erzeugen, der in einem Steuersignal enthalten ist; und das Steuersignal an das Servolenksystem zu senden.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul ferner ausgestaltet ist, um die Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis einer Schätzung zu ermitteln, die von einem Beobachter des elektrischen Servolenksystems erhalten wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul ferner ausgestaltet ist, um Beträge der Zahnstangenkraft und der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften zu prüfen und somit zu ermitteln, ob der Reibungsgrad zu aktualisieren ist.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von geschätzten Zahnstangenkräften eine Schnee-Zahnstangenkraft, eine Trocken-Zahnstangenkraft und eine Eis-Zahnstangenkraft umfasst, wobei, wenn die Zahnstangenkraft zwischen die Schnee-Zahnstangenkraft und die Trocken-Zahnstangenkraft fällt, der Reibungsgrad auf der Basis der von zumindest der Trocken-Zahnstangenkraft subtrahierten Schnee-Zahnstangenkraft ermittelt wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von geschätzten Zahnstangenkräften eine Schnee-Zahnstangenkraft, eine Trocken-Zahnstangenkraft und eine Eis-Zahnstangenkraft umfasst, wobei, wenn die Zahnstangenkraft zwischen die Schnee-Zahnstangenkraft und die Eis-Zahnstangenkraft fällt, der Reibungsgrad auf der Basis der von zumindest der Eis-Zahnstangenkraft subtrahierten Schnee-Zahnstangenkraft ermittelt wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der Reibungsgrad drahtlos an ein zweites Fahrzeug über eine dedizierte Kurzbereichs-Nachrichtenübertragungsarchitektur (dedicated shortrange communication oder DSRC architecture) ausgestrahlt wird.
Verfahren zum Steuern eines Servolenksystems eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis von zumindest einem von einer Motorgeschwindigkeit, einem Fahrerdrehmoment und einem Motordrehmoment; Ermitteln einer Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Vergleichen der Zahnstangenkraft mit der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften, um einen Reibungsgrad zu erzeugen, der in einem Steuersignal enthalten ist; und Senden des Steuersignals an das Servolenksystem.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner ein Ermitteln der Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis einer Schätzung umfasst, die von einem Beobachter des elektrischen Servolenksystems erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner ein Prüfen von Beträgen der Zahnstangenkraft und der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften umfasst, um zu ermitteln, ob der Reibungsgrad zu aktualisieren ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von geschätzten Zahnstangenkräften eine Schnee-Zahnstangenkraft, eine Trocken-Zahnstangenkraft und eine Eis-Zahnstangenkraft umfasst, wobei, wenn die Zahnstangenkraft zwischen die Schnee-Zahnstangenkraft und die Trocken-Zahnstangenkraft fällt, der Reibungsgrad auf der Basis der von zumindest der Trocken-Zahnstangenkraft subtrahierten Schnee-Zahnstangenkraft ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Mehrzahl von geschätzten Zahnstangenkräften eine Schnee-Zahnstangenkraft, eine Trocken-Zahnstangenkraft und eine Eis-Zahnstangenkraft umfasst, wobei, wenn die Zahnstangenkraft zwischen die Schnee-Zahnstangenkraft und die Eis-Zahnstangenkraft fällt, der Reibungsgrad auf der Basis der von zumindest der Eis-Zahnstangenkraft subtrahierten Schnee-Zahnstangenkraft ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Reibungsgrad drahtlos an ein zweites Fahrzeug über eine dedizierte Kurzbereichs-Nachrichtenübertragungsarchitektur (dedicated shortrange communication oder DSRC architecture) ausgestrahlt werden kann.
Computerlesbares Medium, auf dem Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern eines Servolenksystems eines Fahrzeugs gespeichert sind, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis von zumindest einem von einer Motorgeschwindigkeit, einem Fahrerdrehmoment und einem Motordrehmoment; Ermitteln einer Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften auf der Basis eines Straßenradwinkels und einer Fahrzeuggeschwindigkeit; Vergleichen der Zahnstangenkraft mit der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften, um einen Reibungsgrad zu erzeugen, der in einem Steuersignal enthalten ist; und Senden des Steuersignals an das Servolenksystem.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 13, ferner umfassend Ermitteln der Zahnstangenkraft des Fahrzeugs auf der Basis einer Schätzung, die von einem Beobachter des elektrischen Servolenksystems erhalten wird.
Computerlesbares Medium nach Anspruch 13, ferner umfassend Prüfen von Beträgen der Zahnstangenkraft und der Mehrzahl von modellierten Zahnstangenkräften, um zu ermitteln, ob der Reibungsgrad zu aktualisieren ist.