DE102016123594A1

DE102016123594A1 - Fahrzeugkurvenbestimmung

Info

Publication number: DE102016123594A1
Application number: DE102016123594.6A
Authority: DE
Inventors: Andrew Brown; Scott J. Lauffer; John P. Joyce; Steven R. El Aile; Shane Elwart; Wayne Williams; Tobias John Pallett
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-06-08
Also published as: CN106965801A; MX2016016100A; US20170158225A1; RU2016147074A; US10202144B2; GB201620804D0; GB2546869A; CN106965801B

Abstract

Ein aktueller Zustand eines Fahrzeugs wird identifiziert. Es werden Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen bestimmt. Es wird ein zu befolgendes Krümmungsleistungsprofil, mindestens teilweise basierend auf den Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen, bestimmt. Eine Richtung des Fahrzeugs wird mindestens teilweise basierend auf dem Krümmungsleistungsprofil gesteuert.

Description

HINTERGRUND
Schnellstraßen- und Autobahnsysteme stellen ein Netz von Straßen mit kontrolliertem Zugang bereit, die Auffahr- und Abfahrrampen einsetzen, um sich auf einer Fahrbahn einzuordnen bzw. von dieser abzufahren. Verkehrsstaus, besonders auf Autobahnen und Schnellstraßen, sind jedoch für Pendler und Reisende zu einem Engpass geworden. Bei der Nutzung von Fahrbahnen wurde die vorgesehene Fahrzeugaufnahmekapazität weit überschritten. Es sind daher Mechanismen erforderlich, um das Fahren auf öffentlichen Straßen zu erleichtern, die Verkehrseffizienz zu verbessern, Staus zu reduzieren, das Unfallrisiko zu verringern usw.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Kraftfahrzeugsteuersystems.
2 ist eine Darstellung einer Schnellstraßenauffahrrampe mit einem sich einordnenden Fahrzeug.
3 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Linkskurve durch starken Verkehr vollführt.
4 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Linkskurve durch starken Verkehr vollführt und sich auf einem stark befahrenen Fahrstreifen einordnet.
5 ist eine Darstellung eines Fahrzeugs, das sich anderen Fahrzeugen nähert, welche den Fahrstreifen des autonomen Fahrzeugs blockieren.
6 zeigt ein beispielhaftes Drehmomentprofil eines elektrischen Hybridfahrzeugs (HEV) für ein 5-Sekunden-Intervall.
7 zeigt ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil des HEV von 6 für das 5- Sekunden-Intervall.
8 zeigt ein beispielhaftes Abstandsprofil des HEV von 6 für das 5-Sekunden- Intervall.
9A ist eine Darstellung eines beispielhaften Diagramms der Profile vorübergehender Drehmomentbeschleunigung von drei verschiedenen Fahrzeugen.
9B ist eine Darstellung eines beispielhaften Diagramms der Profile vorübergehender Geschwindigkeit von drei verschiedenen Fahrzeugen.
9C ist eine Darstellung eines beispielhaften Diagramms der Profile von vorübergehendem Abstand dreier verschiedener Fahrzeuge.
10A ist eine beispielhafte Darstellung einer HEV-Beschleunigungsreaktion über einen Zeitraum.
10B ist eine beispielhafte Darstellung einer Beschleunigungsreaktion eines selbstansaugenden Motors über einen Zeitraum.
11 ist eine beispielhafte Darstellung eines Diagramms eines selbstansaugenden Motors mit verringerter Kapazität aufgrund von einem oder mehreren Hemmfaktoren.
12 zeigt eine beispielhafte maximale Antriebsstrang-Beschleunigungsreaktion eines Antriebsstrangs.
13A ist eine beispielhafte Darstellung einer vorhergesagten maximalen Bremsmomentfähigkeit-Reaktion eines Fahrzeugs.
13B ist eine beispielhafte Darstellung von vorhergesagten Krümmungsreaktionsgrenzen eines Fahrzeugs.
14 zeigt ein beispielhaftes diskretes Diagramm des Raddrehmoments eines elektrischen Hybridfahrzeugs (HEV) für ein 5-Sekunden-Intervall.
15 zeigt ein beispielhaftes interpoliertes Diagramm des Raddrehmoments eines elektrischen Hybridfahrzeugs (HEV) für ein 5-Sekunden-Intervall.
16 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses des Systems zur Berechnung eines Beschleunigungsprofils.
17 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses des Systems zur Berechnung eines Mindestbeschleunigungsfähigkeitsprofils.
18 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses des Systems zur Berechnung eines Krümmungsleistungsprofils.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Einleitung
Das Einordnen auf einer Schnellstraße, das Bremsen und Abfahren von der Schnellstraße sowie das Durchführen von raschen Manövern um ein Hindernis herum sind komplizierte Szenarien für autonome oder nicht autonome Fahrzeuge. Eine Darstellung eines beispielhaften Auffahrrampenszenarios ist in 2 gezeigt, in der ein Fahrzeug 32 auf einer Auffahrrampe 28 (Beschleunigungsstreifen) einer Fahrbahn 29 positioniert ist. Ein Fahrzeug 32 mit einem vereinfachten Antriebsstrangmodell würde typischerweise langsamer werden und möglicherweise vollständig zum Stillstand kommen und warten, um sich an einem freien Platz 33 hinter einem Auto 30 einzuordnen. Ist jedoch die Fahrbahn 29 sehr stark befahren, ist möglicherweise ein freier Platz 33, der für ein Fahrzeug 32 mit einem herkömmlichen Antriebsstrangmodell zugänglich wäre, nicht rechtzeitig vorhanden. Das hier offenbarte System 10 des Fahrzeugs 32 stellt Kenntnisse über Beschleunigungsfähigkeiten des Fahrzeugs 32 bereit, um das Einordnen an einem freien Platz, der rechtzeitig verfügbar ist, zu erleichtern, wie etwa einem freien Platz 35 vor einem Lastwagen 31 und hinter einem Auto 39. Mit anderen Worten, ein virtueller Fahrer, z.B. ein oder mehrere Computer, die Programmierungen durchführen, um einige oder sämtliche Vorgänge des Fahrzeugs 32 zu steuern, kann bestimmen, dass das Fahrzeug 32 genügend Beschleunigungsfähigkeit hat, um das Fahrzeug 32 sicher an dem freien Platz 35 einzuordnen.
3 zeigt ein weiteres beispielhaftes Szenario, in dem das Fahrzeug 32 versucht, durch schweren Verkehr hindurch zwischen dem Auto 30 und dem Auto 39 nach links abzubiegen. 4 zeigt ein ähnliches Linksabbiegen durch den Verkehr, doch ordnet sich in diesem Fall das Fahrzeug 32 auch zwischen dem Auto 30 und dem Auto 39 in den Verkehr ein. 5 zeigt das Fahrzeug 32, das sich den Autos 30 und 37 nähert, wobei der Weg des Fahrzeugs 32 blockiert ist. Das Fahrzeug 32 muss entweder vor den Autos 30, 37 bremsen und/oder das Fahrzeug 32 muss um die Autos 30, 37 herum fahren. Wie im Falle des beispielhaften Szenarios, das oben erwähnt wurde und in den Figuren gezeigt ist, kann der virtuelle Fahrer des Fahrzeugs 32 Kenntnisse über die Leistungsfähigkeiten des Fahrzeugs 32 in Längen- und Breitenrichtung nutzen, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug 32 ein gewünschtes Manöver sicher durchführen kann.
Glossar
Bestimmte hier verwendete Wörter und Begriffe werden von Fachleuten erkannt werden und haben ihre einfache und gewöhnliche Bedeutung. Um die Erklärung des offenbarten Gegenstands zu erleichtern, werden folgende Begriffe, so wie sie in diesem Dokument verwendet werden, mit den folgenden Bedeutungen definiert:
Profil – bezieht sich, wenn hier im Zusammenhang mit einer physischen Menge verwendet, z.B. „Drehmomentprofil“, auf eine Gruppe von Werten der physischen Menge, die z.B. in einem Diagramm dargestellt sein können, wobei jeder der Werte einem Zeitpunkt zuzuordnen ist, z.B. mit einem Zeitindex.
Beschleunigungsprofil – ist eine Geschwindigkeitsänderungsrate eines Fahrzeugs über einen Zeitraum. Zum Beispiel kann das Beschleunigungsfähigkeitsprofil von einer Kombination der Eigenschaften von Motor, Getriebe, Hybridmotoren und Batterieladezustand des Fahrzeugs bei Betrieb bei maximaler Kapazität mit der Fahrzeugmasse und externen Faktoren, wie der Straßensteigung, abgeleitet sein.
Soll-Beschleunigungsprofil – ist ein Fahrzeugbeschleunigungsplan, der von einem autonomen oder halb-autonomen Fahrzeug auszuführen ist. Er kann anhand einer in einem Computerspeicher gespeicherten Karte, einer gewünschten zu verfolgenden Route, einer maximalen Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs, einer Mitteilung von einem anderen Fahrzeug, einer Mitteilung von einem externen Straßeninfrastruktursystem und einem Hindernisdetektionssensor bestimmt sein.
Soll-Mindestbeschleunigungsprofil – ist ein Fahrzeugabbremsungsplan, der von einem autonomen oder halb-autonomen Fahrzeug auszuführen ist. Er kann anhand einer in einem Computerspeicher gespeicherten Karte, einer gewünschten zu verfolgenden Route, einer minimalen Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs, einer Mitteilung von einem anderen Fahrzeug, einer Mitteilung von einem externen Straßeninfrastruktursystem und einem Hindernisdetektionssensor bestimmt sein.
Soll-Krümmungsprofil – ist ein Plan von Links- und Rechtsfahrmanövern des Fahrzeugs, der von einem autonomen oder halb-autonomen Fahrzeug auszuführen ist. Er kann anhand einer in einem Computerspeicher gespeicherten Karte, einer gewünschten zu verfolgenden Route, einer maximalen Krümmungsfähigkeit bzw. Kurvenfähigkeit des Fahrzeugs, einer Mitteilung von einem anderen Fahrzeug, einer Mitteilung von einem externen Straßeninfrastruktursystem und einem Hindernisdetektionssensor bestimmt sein.
Antriebsstrang-Drehmoment – ist das Drehmoment, das den Rädern des Fahrzeugs zugeführt wird, d.h. das gesamte Drehmoment des Fahrzeugs weniger jegliches Drehmoment zum Antrieb von Pumpen für Hydrauliksysteme und zusätzlichen Motorelementen.
Geschwindigkeitsprofil – ist die berechnete Geschwindigkeit des Fahrzeugs über einen Zeitraum und kann durch Integration des Beschleunigungsprofils erhalten werden.
Abstandsprofil – ist die berechnete Distanz für einen Zeitraum und kann durch Bestimmen eines zweiten Integrals des Beschleunigungsprofils bestimmt werden.
Drehmomentprofil – ist ein Diagramm vom Drehmoment über einen festen Zeitraum.
Beschleunigungsratengrenze – bezieht sich auf eine Einschränkung oder eine Beschleunigungsfähigkeit eines Fahrzeugs.
Raddrehmoment-Begrenzungsfaktoren – Grenzen von Raddrehmoment und/oder Drehmomentänderungen. Zum Beispiel wird das Drehmoment reduziert, um Automatikgetriebe-Gangwechsel sanfter zu gestalten, wenn das Getriebe Gänge schaltet. Ein weiteres Beispiel eines Drehmomentbegrenzungsfaktors ist ein Getriebedrehmomentbegrenzer, d.h. eine Vorrichtung, die den Motor und den Triebstrang vor Schäden durch mechanische Überbelastung schützt.
Maximales Raddrehmoment – ist das maximale Drehmoment, das auf den Fahrzeugrädern verfügbar ist. Dieser Drehmomentwert ist die Summe aller Faktoren, die das Drehmoment auf den Rädern reduzieren, subtrahiert von dem maximalen Drehmoment, das der Antriebsstrang erzeugen kann. Faktoren, die das Drehmoment verringern, können z.B. mechanische Verluste in den Getrieberädern des Fahrzeugs aufgrund von Reibung und Trockenlauf sein.
Vorübergehendes Drehmoment – die sich verändernden Drehmomentwerte, wenn ein Fahrzeug mit mehr oder weniger Leistung beaufschlagt wird. Wenn zum Beispiel vom Stillstand weg mit dem Gaspedal maximal beschleunigt wird, steigt das Drehmoment an, bis die Leistungsabgabe des Fahrzeugmotors den Höchststand erreicht und/oder bis ein Gleichgewicht erhalten wird.
Stationärer-Zustandsdrehmoment – liegt vor, wenn das vom Antriebsstrang entwickelte Drehmoment dem gewünschten Drehmoment innerhalb der Systemkapazitätsgrenzen entspricht.
Motordrehmoment-Grenzwert – ist das maximale Drehmoment, das ein Motor bereitstellen kann.
Drehmoment-Gleichgewichtsverteilung – die Werte des auf jedes Rad verteilten Drehmoments, das angepasst werden kann, um Straßen- und Fahrbedingungen auszugleichen.
Systemleistungsgrenzwert – ist die absolute Systemleistung, die durch die Raddrehmoment-Begrenzungsfaktoren, die Motorleistung und eine Batterieleistungsgrenze (bei einem Hybridfahrzeug) bestimmt sind.
Getriebeplanschen – ist das Schleppmoment aufgrund der Drehung von Scheiben, die in ein Fluid getaucht sind, wie z.B. Getrieberäder in einem Getriebefluid.
Übergangsregion – ist die Region eines Diagramms, in der die Beschleunigung sich schnell verändert, z.B. vor dem und bis zum Erreichen einer Region mit stationärem Zustand.
Region mit stationärem Zustand – ist die Region eines Diagramms, in der die Reaktion sich langsam ändert, begrenzt durch langfristige physische Kapazitäten des Antriebsstrangs (z.B. Batterieleistungsgrenzen).
Maximalkrümmung – der Mindestradius, mit dem ein Fahrzeug abbiegen kann, während die seitliche Stabilität des Fahrzeugs aufrechterhalten wird, was den Komfort der Fahrzeuginsassen berücksichtigen kann.
Straßenradwinkel – ein Winkelmaß von einem oder mehreren Rädern relativ zur Längsachse des Fahrzeugs.
Wegradius – der Radius eines Bogens, für das Fahrzeug, um einen Weg entlang zu fahren.
Links-/Rechtsfähigkeit – die Fähigkeit des Fahrzeugs, ein Manöver von einer Richtung in die andere durchzuführen, z.B. einem Fahrstreifenwechsel oder eine S-Kurve, und sich davon zu regenerieren. Die Fähigkeit berücksichtigt Übersteuerung und Untersteuerung, Straßenbedingungen, Reifenbedingungen und Wetterbedingungen, um nur einige zu nennen.
Krümmung – der Radius eines Wegs eines Fahrzeugs.
Aktuelle Krümmung – der aktuelle Radius eines Fahrzeugwegs.
Lenksystemfähigkeitsmodell – ein Modell der Lenkung, das einen asymmetrischen Wert einer Änderung von links nach rechts, eine maximale Krümmungsänderungsrate und Daten von einem Aufhängungssensor umfassen kann.
Fahrzeugdynamikfähigkeitsmodell – ein Modell der Fahrzeugdynamikfähigkeit, die eine Bodenreaktionslast bei einem Lenkachsenwert, eine Querneigung, ein Oberflächen-µ, einen CAN-Signalverlust, eine CAN-Signalstörung, einen Leistungsversorgungspegel und eine Reifensättigung umfassen kann.
Maximale Krümmungsänderungsrate – das maximale Ausmaß, in dem ein Fahrzeug seine Krümmung (Kurvenradius) verändern kann, während die Seitenstabilität des Fahrzeugs aufrechterhalten wird, ferner möglicherweise unter Berücksichtigung des Komforts der Fahrzeuginsassen.
Asymmetrischer Wert einer Änderung von links nach rechts – asymmetrische Leistungsfähigkeit einer Fahrzeugkrümmung bei einer Verstärkung der aktuellen Richtungsvorbelastung im Vergleich zu einer Verringerung der aktuellen Richtungsvorbelastung.
Seitenbewegungsfähigkeit – Fähigkeit des Fahrzeugs, in einem festgelegten Zeitraum bei der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit entweder nach rechts oder nach links zu manövrieren. Zum Beispiel die Fähigkeit des Fahrzeugs, bei einer Stundengeschwindigkeit von 55 Meilen die Spur zu wechseln.
Systemgrundbemessung – die mechanischen Eigenschaften des Fahrzeugs. Zum Beispiel können diese Eigenschaften eine Fahrzeugmasse (einschließlich Fahrzeuginsassen und Ladung), eine Länge, eine Breite und eine Tiefe des Fahrzeugs sowie die gleichen Eigenschaften von jeglichen angehängten Fahrzeugen umfassen.
Aufhängungsgeometrie – spezifiziert die Struktur und die Verhältnisse von Aufhängungskomponenten, zum Beispiel die Verbindung mit Gelenken und sonstigen Aufhängungskomponenten.
Untersteuerungs-/Übersteuerungsgradient – ist ein Untersteuerungs- /Übersteuerungskoeffizient, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt, als eine Funktion eines Seitenbeschleunigungswerts.
Bodenreaktionslast auf der Lenkachse – Straßenlast, die das Lenksystem statisch oder dynamisch beeinflusst.
Straßensteigung – physikalisches Merkmal der Straße, das sich auf die Tangente des Winkels dieser Straßenoberfläche zur Horizontalen bezieht.
Querneigung – seitliche Neigung im Gegensatz zur Längsneigung der Fahrbahn, kippt z.B. das Fahrzeug hin zum oder weg vom Mittelpunkt des Krümmungsradius, typischerweise in Grad gemessen.
Oberflächen-µ – Reibungskoeffizient für die kumulativen Effekte (Schnee, Eis, Wasser, lockeres Material) und die Beschaffenheit der Straßenoberfläche.
Reibungsteilungs-µ – eine Straßenbedingung, die eintritt, wenn sich die Reibung zwischen dem Weg des linken und des rechten Rads signifikant unterscheidet.
Komponentenstatus – der kollektive Status der Sensoren, Steuerungen und Systeme in einem Fahrzeug.
Controller-Area-Network(CAN)-Signalverlust – fehlende Signale auf dem CAN-Bus.
Controller-Area-Network(CAN)-Signalstörung – ungültige Signale auf dem CAN-Bus.
Leistungsversorgungspegel – ein aktueller Status der Spannungs- und Stromverbrauchsfähigkeit auf dem Steuerungsverbinder, abgeleitet von einer der Leistungsquellen des Fahrzeugs, z.B. der Kombination von Batterie und Drehstromgenerator.
Reifensättigungswert – ein Punkt, an dem ein Reifen nicht in der Lage ist, zusätzliche Seiten- oder Längskräfte zu erzeugen.
Fahrzeugmasse – kann Fahrzeuginsassen, Ladegut und Anhänger umfassen.
Mindestbeschleunigungsfähigkeit – eine Änderung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs über die Zeit in die abnehmende Richtung.
Höchstbeschleunigungsfähigkeit – die maximale Geschwindigkeitsänderungsrate eines Fahrzeugs in die zunehmende Richtung.
Bremsbelags-µ – skalarer Wert, der das Verhältnis der Reibungskraft zwischen den Bremsen und dem Rotor oder der Trommel im aktivierten Zustand beschreibt. Temperatur, Abnutzung, Wasser, Öl und weitere Faktoren können das Bremsbelags-µ beeinflussen.
Fahrzeugneigung während eines dynamischen Bremsvorgangs – Gewichtsverlagerung in die Längsrichtung beim Bremsen, d.h. Belasten der Vorderachse und Entlasten der Hinterachse.
Lastverteilung – die Verteilung des Gewichts von Fahrzeuginsassen, Ladegut, Anhängerzuggewicht und des Fahrzeugs selbst, die die einzelnen normalen Radkräfte bestimmt.
Druckverteilung – die Verteilung von Hydraulikbremsfluiddruck entweder auf einer Achse oder einem einzelnen Rad.
Nutzbremsungs-Rückführungswert – ein Nettoeffekt des regenerativen Bremssystems auf eine Fahrzeugbremsleistung. Er wird beeinflusst von Generatorgröße, Batterieladezustand, Temperatur, Mindestbeschleunigungsrate und weiteren Faktoren. Diese beeinflussen den Abschnitt der Mindestbeschleunigung, der eingefangene Nutzenergie oder Reibungsbremshitze ist. Das gemeinsame Auftreten dieser beiden beeinflusst die allgemeine Stoppleistung.
Aktivsteuerungs-Rückführung – ein Nettoeffekt der Fahrassistenzsysteme, die das Stoppen beeinflussen – z.B. haben ABS und Stabilitätskontrolle einen direkten Einfluss auf einen einzelnen Stoppvorgang, sind aber auch Anzeigen dafür, dass konservativeres Fahren erforderlich ist.
Raddrehzahlsensoren – Sensoren, die einen relativen Schlupf von Reifen durch Messen einzelner Raddrehzahlen detektieren können.
Trägheitssensor – eine Navigationshilfe, die einen Computer, Bewegungssensoren (Beschleunigungsmesser) und Rotationssensoren (Gyroskope) verwendet, um durch Koppelnavigation die Position, Ausrichtung und Geschwindigkeit (Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit) kontinuierlich zu berechnen, ohne auf externe Referenzen angewiesen zu sein.
Überblick über das System
In den Figuren bezeichnen in den verschiedenen Ansichten die gleichen Bezugszahlen durchgehend die gleichen Elemente. 1 zeigt ein beispielhaftes Steuerungssystem 10 eines autonomen Fahrzeugs. Das System 10 kann eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten (ECUs) umfassen, die mit einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus 12, z.B. in einer bekannten Anordnung, kommunikativ gekoppelt sind. Eine solche mit dem CAN-Bus 12 verbundene ECU ist eine Steuerung (AVC) 14 eines autonomen Fahrzeugs. Die AVC 14 ist eine Supervisions-ECU, die Auslenkungen und Manöver des Fahrzeugs 32 koordiniert und ausführt. Die AVC 14 ist in Kommunikation mit verschiedenen ECUs, die Daten von verschiedenen Sensoren und Systemen senden. Zum Beispiel kann die AVC 14 Echtzeitmitteilungen und Daten von verschiedenen ECUs des Fahrzeugs 32, die kollektiv als autonome Fahrzeugplattform (AVP) 16 bekannt sind, senden und empfangen. Die AVP 16 kann eine Antriebsstrangsteuerung 17, eine Lenksteuerung 18 und eine Bremssteuerung 20, eine Batterieüberwachungssystem-ECU 22, eine Fenster-, Türen-, Verriegelungs- und Spiegelsteuerung 24 und eine Zurückhaltesteuerung 26 umfassen. Darüber hinaus kann die AVC 14 Umgebungs- und Straßenbedingungen über eine Telematiksteuerung 22 in Echtzeit anfordern und empfangen.
Die genannten Steuerungen sind im Beispielsystem 10 ebenfalls kommunikativ mit dem CAN-Bus 12, z.B. auf herkömmliche Weise, gekoppelt. Wie bekannt ist, umfasst eine Fahrzeugsteuerung, wie für oben genannte Systeme oder Steuerungen, typischerweise einen Prozessor und einen Speicher, wobei jeder Speicher Befehle speichert, die durch den entsprechenden Prozessor der Steuerung ausführbar sind. Jeder Steuerungsspeicher kann ferner verschiedene Daten speichern, z.B. Daten, die von weiteren Steuerungen oder Sensoren im Fahrzeug 32 gesammelt wurden, wie sie über den CAN-Bus 12 verfügbar sein können, Parameter für Vorgänge der Steuerung usw.
Autonome Fahrzeugsteuerung
Als Supervisionssteuerungssteuerung stellt die AVC 14 eine allgemeine Steuerung von Planung und Vorgängen des autonomen Fahrzeugs 32 bereit. Die AVC 14 sammelt und evaluiert einschlägige Daten von den genannten Steuerungen und Sensoren und überwacht den Status des Fahrzeugs 32. Zum Beispiel kann die AVC 14 mit den ECUs kommunizieren, um den aktuellen Zustand des Fahrzeugs 32 zu ermitteln, darunter innere Fahrzeugzustände und/oder Umgebungszustände. Der innere Fahrzeugzustand kann z.B. Folgendes umfassen: einen Batterieladezustand, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Motordrehzahl, eine Motortemperatur, eine Elektromotortemperatur, eine Batterietemperatur, eine Liste von Ausfallmodi usw. Die Umgebungszustände können zum Beispiel Atmosphärendruck, Atmosphärentemperatur, Straßensteigung, Straßenoberflächenzustand usw. umfassen.
Ferner kann die AVC 14 Informationen von einem GPS-Empfänger, einer Gruppe von Straßenkartendaten, einer Gruppe von Hybridantriebsstrangdaten, Wetterdaten und eines Vorwärtsbestimmungssensor, d.h. eines LIDAR-Sensor, eines SONAR-Sensor, eines optischen Entfernungs-Bestimmungssystem usw., z.B. über den CAN-Bus 12, empfangen, um einen Wegverlauf zu bestimmen. Um einen Wegverlauf zu bestimmen, kann die AVC zum Beispiel eine Gruppe möglicher zukünftiger Routen, eine Fahrzeugbeschleunigungsfähigkeit, eine Fahrzeugmindestbeschleunigungsfähigkeit, eine Fahrzeugseitenmanövrierfähigkeit usw. umfassen.
Die AVC in typischen Fahrerassistenzfahrzeugen und selbstfahrenden, d.h. autonomen, Fahrzeugen, wie dem Fahrzeug 32 von 2, weisen typischerweise vereinfachte Modelle der AVP-Systemfähigkeit auf. Dies erklärt sich teilweise aufgrund von Einschränkungen der Menge von Informationen, die über den CAN-Bus an die AVC 14 übertragen werden können. Die AVC 14 und alle anderen ECUs auf dem CAN-Bus 12 sind möglicherweise nur in der Lage, eine Teilgruppe, d.h. weniger als alle, der gewünschten Informationen der AVP 16 und/oder sonstigen über den CAN-Bus 12 verfügbaren Informationen auszutauschen, nämlich aufgrund eines Volumens des Steuerungs- und ECU-Kommunikationsverkehrs durch den CAN-Bus 12. Daraus resultierend wählt die AVC 14 typischerweise einen konservativen Ansatz bei der Planung des Auffahrens auf eine Autobahn, des Abbiegens im Verkehr oder gar des Verlassens einer Autobahn, um nur einige mögliche Manöver eines Fahrzeugs 32 zu nennen. Diese Konservativität bei der Auswahl und Steuerung des Wegs kann dazu führen, dass das Fahrzeug träge und weniger ausgereift erscheint. Dies ließe sich verhindern, wenn die ECUs der AVP 16 zeitnahe, hochgradig zuverlässige Fahrzeugfähigkeitsinformationen bereitstellen könnten, um die AVC 14 bei ihrer Wegplanung zu unterstützen.
Autonome Fahrzeugplattform
Die ECUs der AVP 16 haben Zugang zu viel mehr Informationen über die verschiedenen Untersysteme (Antriebsstränge, Bremsen, Lenkung) der AVP als der AVC 14 über den CAN-Bus 12 zur Verfügung stehen würden. Folglich können diese ECUs in Anbetracht der aktuellen, sowohl inneren als auch äußeren, Betriebsbedingungen viel zuverlässigere Modelle der Fähigkeiten ihrer spezifischen Untersysteme erzeugen. Die AVP kann dann diese Modelle verwenden, um die wahre Fähigkeit des Fahrzeugs 32 vorherzusagen, wodurch die Vielfalt von Faktoren effektiv auf Systemfähigkeitsprofile reduziert wird, die für eine Seiten- und Längswegplanungssteuerung von Interesse sind. Zum Beispiel kann die AVP 16 das maximal verfügbare Drehmomentprofil bestimmen, das verwendet werden kann, um ein zugeordnetes Beschleunigungsfähigkeitsprofil des Fahrzeugs 32 zu berechnen. Zusätzlich kann die AVP 16 ein Lenkungs- oder Krümmungsleistungsprofil und ein Bremsprofil des Fahrzeugs 32 bereitstellen. Indem von der AVP 16 zuverlässigere Schätzungen der Systembeschleunigung, Mindestbeschleunigung und Lenkfähigkeiten für die AVC 14 bereitgestellt werden, kann die AVC 14 ihre Wegplanung und Steuerung des Fahrzeugs 32 weniger konservativ ausführen.
Bremssteuerung
Die Bremssteuerung 20 kann die Bremsen des Fahrzeugs 32 sowie jegliche Parameter, die das Stoppen des Fahrzeugs 32 beeinflussen, überwachen und steuern. Die Bremssteuerung 20 kann zum Beispiel eine Mindestbeschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs 32 bewerten und bestimmen, indem sie von verschiedenen Komponenten und Systemen des Fahrzeugs 32 kontinuierlich Daten in Bezug auf die Mindestbeschleunigung anfordert und/oder empfängt. Die maximale Bremsmomentfähigkeit kann verwendet werden, um ein Bremsprofil zu erzeugen, das der AVC 14 gesendet werden kann, um zu bestimmen, wie das Fahrzeug 32 verlangsamt werden kann. Das Bremsprofil kann die maximale Bremsmomentfähigkeit sowie eine Mindestbeschleunigungsfähigkeit umfassen.
In Bezug auf 13A ist ein beispielhaftes Diagramm einer maximalen Bremsmomentfähigkeit eines Fahrzeugs gezeigt. Ein maximales Bremsmoment 98 ist über einen beispielhaften Zeitraum t0 bis t5 dargestellt. Das Zeitintervall, das zwischen t0 und t1 indexiert ist, stellt eine Verzögerung der Antwort der Bremssteuerung 20 auf eine Bremsanfrage dar, und in dieser Phase wird kein Bremsmoment auf das Fahrzeug beaufschlagt. Die Zeit von t1 bis t2 ist das Ansteigen des maximalen Bremsmoments 98 vom aktuellen Bremsmomentwert auf einen Wert eines vollständigen Bremsmoments und basiert auf einem Ausmaß maximaler möglicher Änderung, wie durch die Bremssteuerung 20 bestimmt. Vom Zeitpunkt t2 bis t3 ist das maximale Bremsmoment 98 verringert, zum Beispiel aufgrund der Nickbewegung des Fahrzeugs 32 beim Verlangsamen. Im Zeitraum t3 bis t4 ist das maximale Bremsmoment 98 aufgrund von Bremsschwund noch mehr reduziert. Mit dem Begriff Bremsschwund wird der teilweise oder vollständige Verlust von Bremskraft in einem Fahrzeugbremssystem bezeichnet. Bremsschwund tritt ein, wenn der Bremsbelag und der Bremsrotor nicht länger genügend gegenseitige Reibung erzeugen, um das Fahrzeug bei seiner bevorzugten Verlangsamungsrate zu stoppen.
Die maximale Bremsmomentfähigkeit ist von Faktoren wie Bremsbelagszustand, Hydraulikdruckzustand, Größe des Fahrzeugs 32, z.B. die Masse des Fahrzeugs 32 mit einer Fahrzeugnutzlast und gegebenenfalls der Masse eines angehängten Objekts, bestimmt. Weitere Faktoren können eines oder mehrere eines Straßensteigungswerts (Steigung), einem Straßenoberflächen-µ, einem Reibungsteilungs-µ, einem Bremsbelags-µ, einem Nickwinkel des Fahrzeugs 32, einer Lastverteilung des Fahrzeugs 32, einer Hydraulikbremsendruckverteilung des Hydraulikbremsfluids umfassen. Ferner kann die Bremssteuerung Störungen der Bremsbeläge detektieren und die maximale Bremsmomentfähigkeit anpassen. Zum Beispiel kann eine Rille auf dem Bremsbelag oder eine Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Öl auf dem Bremsbelag, oder gar eine Verschmutzung auf dem Bremsbelag, z.B. Sand oder Schmutz, die maximale Bremsmomentfähigkeit beeinflussen.
Die Bremssteuerung 20 kann ferner Nutzbremsungsinteraktionen des Fahrzeugs 32 überwachen und evaluieren, wie die Nutzbremsung die Mindestbeschleunigung des Fahrzeugs 32 beeinflusst. Nutzbremsung ist bekannter Weise ein Energiegewinnungsmechanismus, bei dem ein Fahrzeug verlangsamt wird, indem seine kinetische Energie in eine andere Form, wie z.B. elektrische Energie, umgewandelt wird, die entweder sofort verwendet oder gespeichert werden kann, bis sie benötigt wird. Wird zum Beispiel das Fahrzeug 32 langsamer, können Generatoren in den Rädern Elektrizität erzeugen und die Energie in der Batterie des Fahrzeugs 32 speichern, ohne dass die Bremsbeläge die Räder berühren.
Die Bremssteuerung 20 kann ferner den Aktivregelungsstatus des Fahrzeugs 32 überwachen, z.B. einen Anti-Blockier-Bremssystem(ABS)-Status. Das ABS ist ein Fahrzeugsicherheitssystem, das es den Rädern gestattet, beim Bremsen entsprechend den Fahrereingaben in Traktionskontakt mit der Straßenoberfläche zu bleiben, wodurch verhindert wird, dass die Räder blockieren (aufhören, sich zu drehen), und unkontrolliertes Schleudern vermieden wird. Ein weiteres Beispiel einer Aktivregelungsfunktion ist die Traktionskontrolle. Die Traktionskontrolle ist ein Fahrzeugsystem, das die Leistungsversorgung eines Rades verringert, wenn das Drehmoment nicht zu den Straßenoberflächenbedingungen passt, z.B. wenn die Räder Schlupf unterworfen sind.
Ferner kann die Bremssteuerung 20 einen Komponentenstatus des Bremssystems in Bezug auf Probleme mit einer seiner Komponenten überwachen. Zum Beispiel kann die Bremssteuerung 20 bestimmen, wie eine schadhafte Komponente eines Hydraulikdosierventils die maximale Bremsmomentfähigkeit des Fahrzeugs 32 beeinflussen wird, und dann eine Nachricht an die AVC 14 senden, um das Fahrzeug über eine mögliche verringerte Stoppfähigkeit zu warnen.
Die Bremssteuerung 20 kann einen Fahrzeugsensor verwenden, z.B. einen Raddrehzahlsensor (nicht gezeigt) und einen Beschleunigungsmesser (nicht gezeigt) mit vorausschauenden Informationen, um die AVC 14 beim Planen einer Verlangsamung zu unterstützen. Die vorausschauenden Informationen können von einer Karte erhalten werden, die im Speicher gespeichert ist, und können z.B. eine Straßensteigung, Höhenveränderungen, Straßenquerneigungsinformationen oder während früherer Fahrten gesammelte Informationen umfassen, um nur einige zu nennen. Ferner kann das Fahrzeug 32 durch einen Download von einer Fahrzeug-zu- Infrastruktur(V2I)-Datenbank (nicht gezeigt) über die Telematikeinheit 23 des Fahrzeugs 32 vorausschauende Informationen erhalten. Die vorausschauenden Informationen können außerdem von einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)-Austausch heruntergeladen werden.
Lenksteuerung
Die Lenksteuerung 18 kann das Lenksystem des Fahrzeugs 32 überwachen und steuern. Die Lenksteuerung 18 kann eine oder mehrere Krümmungsgrenzprofile erstellen, die der AVC 14 zur Verwendung beim Bestimmen von Lenkmanövern gesendet werden können. Ein erstes Profil könnte Krümmungsgrenzen für einen Rechtskurvenweg bereitstellen und ein zweites Profil könnte Krümmungsgrenzen für einen Linkskurvenweg bereitstellen. Alternativ dazu könnte ein Grenzprofil eine einzige Gruppe von Grenzdaten umfassen, die sowohl für Links- als auch Rechtskurven erzeugt werden, um nicht einfach eine Krümmungsgrenze zu einem Zeitpunkt, sondern ein maximales Ausmaß, in dem sich eine Krümmung sowohl für Links- als auch Rechtskurven verändern darf, zu beschreiben. Ferner könnte ein Grenzprofil eine erste und eine zweite Gruppe von Daten umfassen, die jeweils Krümmungsgrenzen für Links- und für Rechtkurvenwege sowie maximale Krümmungsänderungsraten enthalten, wobei solche Kombinationen von Krümmungsgrenzen und maximalen Änderungsraten von verschiedenen Faktoren abhängen, einschließlich der Rate, bei der die Daten erhalten werden können. Mit anderen Worten, die Fahrzeugweg-Krümmungsgrenzen können als Profil ausgedrückt werden, das entweder (a) eine erste Gruppe von Krümmungen für Linkskurven und eine zweite Gruppe von Krümmungen für Rechtskurven, (b) jeweils eine Krümmung, die eine Grenze für sowohl Links- als auch Rechtskurven ist, eine Linkskurvenweg-Krümmungsrate und eine Rechtskurvenweg- Krümmungsrate, oder (c) eine Kombination von einer Gruppe von Links- und Rechtskrümmungen und -krümmungsraten umfasst.
Zum Beispiel kann ein Profil, das Krümmungsgrenzen umfasst, anhand von Elementen, wie einer Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs 32, einem Straßenradwinkel, einem Lenkradwinkel, einer Gierrate, einem Wegradius, einer Rechts- und einer Links-(Seiten- )Manöverfähigkeit, einer maximalen Krümmungsänderungsrate, zu der das Fahrzeug imstande ist, und einer Seitenasymmetrie erstellt werden. Die Seitenasymmetrie ist eine asymmetrische Differenz zwischen der Fähigkeit des Fahrzeugs zur Durchführung eines Linksmanövers bzw. eines Rechtsmanövers. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das maximale Krümmungsprofil ferner z.B. eine Größe des Fahrzeugs 32, eine Bodenreaktionslast auf der Lenkachse, einen Querneigungswinkel, einen Straßenoberflächenkoeffizientenwert und eine Aufhängungsgeometrie usw. umfassen.
Die Lenksteuerung 18 kann ferner das Lenksystem in Bezug auf Probleme mit beliebigen seiner Komponenten überwachen. Sobald die Lenksteuerung 18 bestimmt, dass eine Komponente möglicherweise fehlerhaft ist und nicht die erwartete Leistung aufweist, stellt die Lenksteuerung ferner fest, wie die Lenkfähigkeiten des Fahrzeugs 32 sich verringert haben. Die Lenksteuerung 18 kann dann der AVC 14 eine Nachricht senden, um das Fahrzeug über die verringerte Lenkfähigkeit zu warnen.
Die Lenksteuerung 18, die mit der AVC 14 zusammenarbeitet, kann ferner auch die Fahrzeugsensoren, z.B. die Raddrehzahlsensoren, den Beschleunigungsmesser und den Trägheitssensor, mit vorausschauenden Informationen verwenden, um zu bestimmen, ob das maximale Krümmungsprofil des Fahrzeugs 32 für die nahenden Straßenbedingungen geeignet ist. Zum Beispiel erfordert ein Unfall auf der Straße, dass das Fahrzeug 32, das mit einem Anhänger versehen ist, eine Kurve mit einem Radius von 10 m vollführt, um den Unfall zu umfahren. Das maximale Krümmungsprofil zeigt an, dass das Fahrzeug mit dem Anhänger nur zu einer Kurve mit einem Radius von 12 m imstande ist, und in diesem Fall müsste die AVC 14 eine alternative Route festlegen. Die vorausschauenden Informationen können von einer auf dem Speicher gespeicherten Karte erhalten werden und können z.B. Straßensteigung, Höhenveränderungen, Straßenquerneigungsinformationen oder während früherer Fahrten gesammelte Informationen umfassen, um nur einige zu nennen. Ferner kann das Fahrzeug 32 durch einen Download von einer Fahrzeug-zu- Infrastruktur(V2I)-Datenbank (nicht gezeigt) über die Telematikeinheit 23 des Fahrzeugs 32 vorausschauende Informationen erhalten. Die vorausschauenden Informationen können außerdem von einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikationssystem, z.B. von einem anderen Fahrzeug, heruntergeladen werden.
Antriebsstrangsteuerung
Die Antriebsstrangsteuerung 17 kann ein Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs 32 überwachen und steuern. Es kann Drehmomentwerte basierend auf hochgradig zuverlässigen Statik- und Dynamikmodellen des Antriebsstrangsystems unter Verwendung von an den Sensoren empfangenen Daten und den inneren Zuständen des Systems berechnen. Zum Beispiel kann die Antriebsstrangsteuerung 17 die Hochspannungsbatterie und das Hochspannungsbatteriesystem des Fahrzeugs 32 überwachen, um zu bestimmen, wieviel Hochspannungsbatteriekapazität verfügbar ist, um bei der Drehmomenterzeugung mit den Fahrzeugmotoren behilflich zu sein. Darüber hinaus kann das Antriebsstrangsteuersystem 17 den Drehmomentbeitrag des Verbrennungsmotors überwachen und regeln, der für den Effekt von inneren Faktoren (Fehlermodi, Motortemperatur, Änderungsrate und Bereich von Aktuatoren wie Drossel, variabler Nocken usw.) und äußeren Faktoren (Höhe, Atmosphärentemperatur, Feuchtigkeit usw.) verantwortlich ist. Diese Drehmomentfähigkeitsschätzungen können dann unter Verwendung von Fahrzeugmasse, Straßensteigung, Reifenradius und Straßenoberflächenkoeffizient der Reibung in äquivalente Beschleunigungsfähigkeitsschätzungen umgewandelt werden.
Weitere Systeme
Das Batterieüberwachungssystem ECU 22 ist zuständig für die Überwachung und Wartung der Hochspannungs(HV)-Batterie des autonomen Fahrzeugs 32. Die Batterieüberwachungssystem-ECU 22 sendet Informationen über den Ladezustand des Hybrid-HV-Batteriesystems. Die Fenster-, Türen-, Verriegelungs- und Spiegel-ECU 24 überwacht und steuert die Fenster, Türen, Verriegelungen und Spiegel des autonomen Fahrzeugs 32. Die Zurückhaltesteuerungs-ECU ist zuständig für die Sicherheitsausrüstung des Fahrzeugs 32, wie z.B. Airbags, Sitzgurtspannvorrichtungen und sonstige Fahrgastschutzsysteme.
Modellieren der maximalen Beschleunigungsfähigkeit in Entfernungs- und Geschwindigkeitsprofilen
Um ein Einordnungsmanöver oder eine Kurve sicher zu gestalten, können rechnerische Überlegungen eine zurückzulegende Entfernung sowie jegliche Geschwindigkeitsänderungen, die zur Durchführung des Manövers erforderlich wären, umfassen. Wieder in Bezug auf 2 muss das Fahrzeug 32, z.B. die AVC 14, bestimmen, dass das Fahrzeug 32 innerhalb einer geeigneten Zeit eine erforderliche Entfernung sicher zurücklegen kann, um sich an dem Platz 35 einzuordnen oder sich, alternativ dazu, angesichts der Geschwindigkeit des Verkehrsflusses auf der Fahrbahn 29 an dem Platz 33 einzuordnen. Wenn beide Anforderungen bestimmt und erfüllt werden können, kann das Fahrzeug 32 dann fortfahren und beschleunigen, um sich an dem Platz 33 einzuordnen. Mit anderen Worten, das Fahrzeug 32 wird befinden müssen, dass das Fahrzeug 32 schnell genug ist und genug Drehmoment erzeugen kann, um sicher den Platz 35 oder alternativ dazu den Platz 33 einzunehmen.
Ein Geschwindigkeitsprofil und ein Entfernungsprofil des Fahrzeugs 32 können bestimmt werden, wenn ein Beschleunigungsprofil des Fahrzeugs 32 verfügbar ist, d.h. durch Integration des Beschleunigungsprofils, um das Geschwindigkeitsprofil zu erzeugen, und anschließende Integration des Geschwindigkeitsprofils, um das Entfernungsprofil zu erzeugen.
6 zeigt ein beispielhaftes Raddrehmomentprofil (Tqw) eines elektrischen Hybridfahrzeugs 32 über 5 Sekunden hinweg, wobei das Fahrzeug 32 zum Zeitpunkt null steht und sich im Leerlauf befinden kann. Angesichts der gegebenen Straßensteigung, Fahrzeugmasse und einem Radradius kann ein äquivalentes Beschleunigungsprofil erstellt werden. 7 und 8 zeigen das entsprechende Geschwindigkeitsprofil (V-Profil) und die Entfernungsprofile, die vom Raddrehmomentprofil von 6 abgeleitet sind. Wenn zum Beispiel die AVC 14 das Drehmomentprofil für ein 5-Sekunden-Intervall erhält, kann die AVC 14 das entsprechende Geschwindigkeitsprofil des Fahrzeugs 32 über die fünf Sekunden hinweg ermitteln. Die AVC 14 kann in denselben fünf Sekunden typischerweise auch die Entfernungen des Fahrzeugs 32 ermitteln. Zum Beispiel beträgt, in Bezug auf 6 bis 8, bei einem Zeitindex von einer Sekunde das maximale Raddrehmoment (vertikale Achse), das dem Antriebsstrang zugeführt wird, ungefähr 1200 Newton-Meter. Die Geschwindigkeit, die in der Übergangsregion bei einer Sekunde (horizontale Achse) erzeugt wird, wäre ungefähr 19,8 m/Sek (vertikale Achse) und die zurückgelegte Entfernung würde ungefähr 19 m (vertikale Achse) betragen. Bei einer Zeit gleich vier Sekunden würde das Stationärer-Zustandsdrehmoment ungefähr 230 Newton-Meter, die Geschwindigkeit ungefähr 25,3 m/Sek und die zurückgelegte Distanz ungefähr 86 m betragen.
Die Diagramme von 9A, 9B und 9C zeigen Profile der jeweiligen vorübergehenden Beschleunigungen von drei verschiedenen Fahrzeugen (oder desselben Fahrzeugs jeweils unter verschiedenen Bedingungen). Ein erstes Fahrzeug 81 hat eine Filterreaktion erster Ordnung für Beschleunigung. Ein zweites Fahrzeug 82 beginnt mit einer Beschleunigung in Form einer geraden Linie, die dann abflacht. Ein drittes Fahrzeug 83 beginnt mit einem raschen Beschleunigungsanstieg, der dann abflacht und schließlich wieder zunimmt. Alle drei Beschleunigungsprofile zeigen dieselbe finale Stationärer-Zustandsbeschleunigung bei einem Zeitindex von fünf Sekunden. Wie in 9B und 9C gezeigt, weichen die resultierenden Geschwindigkeiten bzw. zurückgelegenen Entfernungen über die fünf Sekunden jedoch signifikant voneinander ab. Da jedes Fahrzeugbeschleunigungsprofil unterschiedlich ist, kann auch die Berechnung der Geschwindigkeit und Entfernung des jeweiligen Fahrzeugs unterschiedlich sein, was den geeignetsten auszuwählenden Weg für ein autonomes Fahrzeug signifikant beeinflussen könnte. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Echtzeit-Fahrzeugleistungsfähigkeitsdaten wesentlich zur Wegplanung des Fahrzeugs 32, und so müssen diese bei der Bestimmung der Einordnungsfähigkeiten des Fahrzeugs berücksichtigt werden.
Typische Fahrzeughöchstbeschleunigungsreaktion
Eine typische maximale Pedalreaktion und das entsprechende Beschleunigungsprofil variieren je nach Art der Motoren, der Elektromotoren und des Antriebsstrangs, z.B. unterscheiden sich die Leistungseigenschaften eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs (BEV) von denen eines elektrischen Hybridfahrzeugs (HEV) oder gar eines Gas- oder Gasturbofahrzeugs. Zum Beispiel kann die AVP beim Bestimmen der Höchstfähigkeit des Systems ein aktuelles Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor/Elektromotor und den Rädern, einen vom Fahrer auswählbaren Modus, eine Fahrzeugkalibrierung, jegliche Fahrbarkeitsfilter, einen Motor-Ein-/Aus-Zustand, Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Motor/Elektromotor und den Rädern usw. berücksichtigen. Allgemeine Leistungserwägungen für ein Hybridfahrzeug und sonstige Fahrzeuge bei der Erwägung der maximalen Antriebsfähigkeitseigenschaften umfassen die Frage, ob das Fahrzeug in Bewegung ist oder still steht, die Größe des Motors, das aktuelle Übersetzungsgetriebe und Kalibrierungen, um nur einige zu nennen.
10A ist eine Darstellung eines beispielhaften Diagramms 90 der Beschleunigung der Reaktion eines elektrischen Hybridfahrzeugs. Das Zeitintervall von t0 bis t1 des Diagramms 90 stellt eine Verzögerung aufgrund der Zeit dar, die die Erkennung einer Änderung einer Drehmomentanfrage (z.B. durch Eingabe an ein Gaspedal) durch das System und das Einleiten einer Reaktion von den Betätigungselementen benötigen. Der anfängliche Anstieg von t1 bis t2 zeigt die rasche Drehmomentreaktion, die vom Elektromotor bereitgestellt wird. Die Zeit von t2 bis t3 stellt eine Abnahme im Beschleunigen (Steigung) dar, während das HEV den Verbrennungsmotor betätigt. Während der Zeit von t3 bis t4 steigt die Beschleunigungsrate erneut an, wenn der Verbrennungsmotor zum Gesamtraddrehmoment und zur Fahrzeugbeschleunigung beiträgt.
10B ist eine Darstellung eines beispielhaften Diagramms 91 der Beschleunigung der Reaktion eines selbstansaugenden Verbrennungsmotors. Wie im oben beschriebenen Fall des HEV ist die Zeitverzögerung zwischen Index t0 und t1 eines Ansaugdiagramms durch die Anfrage und die Einleitung der Reaktion von den Betätigungselementen bedingt. Im Vergleich zum Beispiel des HEV in 10A ist die anfängliche Verzögerung aufgrund der Betätigungselemente des Benzinmotors wahrscheinlich länger, da diese charakteristischerweise gegenüber dem Elektromotor in einem HEV in ihrer Reaktion langsamer sind. Im Zeitraum von Index t1 bis t4 steigt die Beschleunigungsrate ähnlich der eines Filters erster Ordnung an, wenn sich der Krümmer mit Luft füllt und die Motorzylinder mehr Luft aufnehmen, was es dem Motor gestattet, mehr Drehmoment und Fahrzeugbeschleunigung bereitzustellen.
Die Beschleunigungsfähigkeit für den selbstansaugenden Motor kann zeitweise durch verschiedene Faktoren gehemmt sein: zum Beispiel eine Motortemperatur, einen Luftdruck, eine Kraftstoff-Flüchtigkeitsrate, eine Kraftstoffoktanrate, ein Kraftstoffzusatzmittel, einen Feuchtigkeitswert, einen Verbrennungsraumablagerungswert, einen Höhenwert, ein Motoralter, Fehler in bestimmten Komponenten usw. Ein Motordrehmomentleistungsprofil kann dann an die AVC 14 gesendet werden, um die Beschleunigung des Fahrzeugs 10 zu bestimmen. 11 ist eine beispielhafte Darstellung von Diagrammen eines selbstansaugenden Motors. Das Diagramm 93 zeigt eine verringerte Beschleunigungsfähigkeit eines beispielhaften Fahrzeugs aufgrund eines oder mehrerer der oben genannten Hemmungsfaktoren, während das Diagramm 93 eine ungehemmte Beschleunigungsfähigkeit des beispielhaften Fahrzeugs zeigt.
Vorhersagen des Beschleunigungsprofils
Um ein genaues Antriebsstrangmodell des Fahrzeugs zu erhalten, kann die AVC 14 das maximale Krümmungsprofil, die maximale Bremsmomentfähigkeit und das Beschleunigungsprofil von den Fahrzeugsteuersystem-ECUs, d.h. der Lenksteuerung 18, der Antriebsstrangsteuerung 17 und der Bremssteuerung 20, verwenden. Zum Beispiel kann die Antriebsstrangsteuerung 17 die maximale Raddrehmoment-Beschleunigungsreaktion berechnen und an die AVC 14 senden. 12 zeigt eine simulierte berechnete beispielhafte maximale Raddrehmoment-Beschleunigungsreaktion 95. Ein vorübergehendes Drehmomentprofil wird für einen Übergangsbereich 96 der maximalen Raddrehmoment-Beschleunigungsreaktion 95 generiert. In dieser Region 96 nimmt die Beschleunigung zu. Ein Stationärer-Zustandsdrehmomentprofil kann auch für eine Stationärer-Zustandsregion 97 bestimmt werden, in der die maximale Raddrehmoment-Beschleunigungsreaktion 95 aufgrund der physischen Fähigkeiten des Antriebsstrangs, wie den Raddrehmomentbegrenzungsfaktoren, abzunehmen beginnt.
Die maximale Raddrehmoment-Beschleunigungsreaktion 95, die die Kombination des vorübergehenden Drehmomentprofils und des Stationärer-Zustandsdrehmomentprofils ist, kann verwendet werden, um ein maximales Drehmomentprofil für eine gegebene Umgebung zu generieren. Dieses Drehmomentprofil kann in ein äquivalentes Beschleunigungsprofil umgewandelt werden, indem Faktoren wie Fahrzeugmasse, Straßensteigung, Reifengröße usw. berücksichtigt werden. Wie oben erörtert, kann das Fähigkeitsprofil an die AVC 14 gesendet werden, um bei der Auswahl des besten Planungsprofils (d.h. zu verfolgender Weg) behilflich zu sein. Das Senden des gesamten Profils an die AVC 14 über den CAN-Bus 12 ist möglicherweise aufgrund von Bandbreiten- und Zeitbeschränkungen des CAN-Busses 12 nicht möglich. Die gesendeten Profile können daher in festen Zeitschritten mit einer endlichen Anzahl diskreter Werte abgetastet werden. Zum Beispiel zeigt 14 ein Raddrehmoment mit abgetasteten oder diskreten Punkten, das die Drehmomentfähigkeit des Fahrzeugs 32 zu entsprechenden diskreten Zeitpunkten identifiziert. Die endliche Anzahl von Punkten des erhobenen Raddrehmomentprofils wird dann über den CAN-Bus 12 an die AVC 14 gesendet. Die AVC 14 interpoliert dann die endliche Anzahl von Punkten, um ein interpoliertes Raddrehmomentprofil zu erzeugen, wie in 15 gezeigt. Zum Beispiel kann die AVC 14 das interpolierte Raddrehmomentprofil verwenden, um das Planungsprofil des Fahrzeugs 32 zu bestimmen. Zu wissen, wie das Fahrzeug 32 über einen Zeitraum, der in diesem Beispiel fünf Sekunden beträgt, vorgehen wird, gestattet es der AVC 14, gemäß einem bestimmten Planungsprofil und einer aktuellen Fahrsituation, z.B. dem Erfordernis, sich einzuordnen, die Spur zu wechseln usw., verschiedene Komponenten des Fahrzeugs 32 zu betätigen, wie etwa die Drossel oder das Gaspedal, die Lenkung usw. Das heißt, das Planungsprofil hat eine Beschleunigungsfähigkeit, d.h. eine maximal verfügbare Beschleunigung, über der Zeitachse des Planungsprofils. Basierend auf der verfügbaren Beschleunigung, die durch das Planungsprofil angezeigt wird, kann die AVC 14 Entscheidungen in Bezug auf Antriebs- und/oder Lenksteuerung treffen, um ein Einordnungs- und/oder Spurwechselmanöver zu erreichen, z.B. indem sie bestimmt, dass das Fahrzeug 32 beschleunigen kann, um einen Platz 35 zu erreichen, usw.
In Bezug auf 5 nähert sich das Fahrzeug 32 einem Hindernis, das das Fahrzeug 30 und das Fahrzeug 37 umfasst, welche zum Beispiel in einen Unfall verwickelt sind. Das Fahrzeug 32 muss eine geeignete Handlung planen, bevor es auf das Hindernis trifft. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 32 verlangsamen und vor dem Hindernis anhalten, das Fahrzeug kann verlangsamen und um das Hindernis herummanövrieren, oder das Fahrzeug 32 kann einfach um das Hindernis herummanövrieren. Das Fahrzeug 32 kann eine minimale Abbremsungsfähigkeit gemeinsam mit der maximalen Krümmungsfähigkeit verwenden, um ein geeignetes Manöver zur Meidung des Hindernisses zu planen.
Maximale Krümmungsfähigkeit
13B ist eine beispielhafte Darstellung eines zukünftigen maximalen Krümmungsfähigkeitssignals (FMXCS) 99, das zwischen der Lenksteuerung 18 und der AVC 14 ausgetauscht wird. Eine maximale Links-/Rechtskrümmungsfähigkeit ist die vertikale Achse, die über der Zeit in der horizontalen Achse grafisch dargestellt ist. Das Zeitintervall von Index t0 bis t1 stellt eine Verzögerung der Lenksteuerung 18 dar, die auf die Anfrage der AVC 14 nach der maximalen Links-/Rechtskrümmungsfähigkeit von und der darum antwortet, das FMXCS 99 wurde nicht bestimmt. Die Zeit von t1 bis t2 ist das Ansteigen von einem aktuellen Krümmungsausmaß zu einem vollen Krümmungsausmaß des FMXCS 99 basierend auf dem maximalen Ausmaß möglicher Änderung, wie von der Lenksteuerung 18 bestimmt. Vom Zeitpunkt t2 bis t3 ist das Ausmaß des FMXCS 99 verringert. Zum Beispiel ist die maximale Krümmungsrate verringert, wenn das System 10 einen Untersteuerungs- oder Übersteuerungszustand des Fahrzeugs 32 detektiert. Im Zeitraum t3 bis t4 ist das FMXCS 99 noch weiter verringert, zum Beispiel wenn das System 10 detektiert, dass das Fahrzeug 32 gerade rollt.
Prozessfluss
16 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 100 des Systems 10 zur Berechnung des Raddrehmomentprofils des Fahrzeugs 32 zeigt, anhand dessen das Beschleunigungsprofil generiert werden kann, wenn die Straßensteigung, die Fahrzeugmasse und der Reifenradius bekannt sind.
Der Prozess 100 beginnt mit einem Block 110, in dem durch die AVC 14 ein Systemstatus erhalten wird. Die AVC 14 bestimmt den Systemstatus aus Daten, die die AVC 14 von den verschiedenen ECUs auf dem CAN-Bus 12 empfängt. Der Systemstatus kann eine oder mehrere Mengenwerte in Bezug auf den Betrieb des Fahrzeugs 32 umfassen, z.B. eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, einen aktuellen Batterieladezustand, ein aktuelles Raddrehmoment, ein vorübergehendes Drehmoment, ein Stationärer-Zustandsdrehmoment, ein Raddrehmoment über die Zeit (siehe z.B. 11), Temperatur und/oder sonstige ähnliche Informationen, um ein Beschleunigungsprofil zu bestimmen. Darüber hinaus kann die AVC 14 einen CAN-Bus-Status, einen Leistungsversorgungspegel und einen Reifensättigungswert überwachen, die in den Systemstatus des Fahrzeugs 32 einbezogen werden können.
Als nächstes wird in einem Block 120 durch die Antriebsstrangsteuerung 17 ein vorübergehendes Raddrehmoment für die Übergangsregion 96 des Diagramms des Raddrehmoments (z.B. 11) berechnet. Das vorübergehende Raddrehmoment kann durch Faktoren begrenzt sein, die das verfügbare Gesamtdrehmoment für das Fahrzeug verringern und dadurch die Beschleunigung des Fahrzeugs negativ beeinträchtigen können. Die Drehmomentbegrenzungsfaktoren können unter Verwendung von bekannten mechanischen oder elektronischen Techniken absichtlich umgesetzt sein. Zum Beispiel wird Drehmoment häufig reduziert, um einen Gangwechsel sanfter zu gestalten. Ein weiteres Beispiel eines Drehmomentbegrenzungsfaktors ist eine Getriebeeingangsdrehmomentgrenze zum Schutz des Getriebes und des Antriebsstrangs vor Beschädigung durch eine mechanische Überbelastung.
Als nächstes bestimmt in einem Block 130 der Prozess 100 die Raddrehmomentbegrenzungsfaktoren für die Stationärer-Zustandsregion 97. Die Raddrehmomentbegrenzungsfaktoren für die Stationärer-Zustandsregion 97 können eine Motordrehmomentgrenze, die Elektromotordrehmomentgrenze und die Batteriesystemleistungsgrenze umfassen. Die Motor- und Elektromotordrehmomentgrenzen sind das maximale Drehmoment, die der Motor und der Elektromotor jeweils bereitstellen können. Die Systemleistungsgrenze ist die maximal verfügbare Batterieleistung, die für die Elektromotoren des autonomen Fahrzeugs 32 verfügbar ist.
Als nächstes bestimmt in einem Block 140 das System 100 ein vorhergesagtes maximales Raddrehmomentprofil. Das maximale Raddrehmoment ist das maximale Drehmoment, das auf den Rädern von allen Antriebsvorrichtungen verfügbar ist (z.B. erhält ein typisches Hybridfahrzeug mit getrennter Leistungsversorgung Beiträge von einem Motor und einem Elektromotor), abzüglich jeglicher mechanischen Verluste. Die mechanischen Verluste können z.B. durch Getrieberadreibung oder Getriebeplanschen hervorgerufen sein. Getriebeplanschen ist das Schleppmoment aufgrund der Drehung von Scheiben, die in ein Fluid getaucht sind, wie z.B. Getrieberäder in einem Getriebefluid.
Als nächstes wird in einem Block 150 das vorhergesagte maximale Beschleunigungsprofil berechnet. Faktoren zur Berechnung des vorhergesagten maximalen Beschleunigungsprofils anhand des vorhergesagten maximalen Raddrehmomentprofils aus Block 140 können die Gesamtmasse des autonomen Fahrzeugs 32, einschließlich Fahrzeuginsassen und Gepäck, die Straßensteigung, den Radius der Räder, Bremssteuerungseingriffe und die Straßenoberflächenbedingungen, umfassen. Die Bremssteuerungseingriffe können die elektronische Stabilitätskontrolle, Rollstabilitätskontrolle und Traktionskontrolle umfassen. Straßenfaktoren können die dynamische Wechselwirkung zwischen den Reifen des Fahrzeugs und der Straßenoberfläche und negative Straßenoberflächenbedingungen umfassen, wie Regen oder Eis, die die effiziente Verwendung des Drehmoments für den Antrieb des autonomen Fahrzeugs 32 beeinträchtigen, da durch durchdrehende oder rutschende Reifen Energie verloren geht.
Als nächstes wird in einem Block 160 ein Teil oder die Gesamtheit des in Block 150 bestimmten maximalen Beschleunigungsprofils für die AVC 14 bereitgestellt, die das vorhergesagte maximale Beschleunigungsprofil verwenden kann, um den geeignetsten Weg in Anbetracht der aktuellen Bedingungen, der Fähigkeit der AVP 16 und des gewünschten Verhaltens zu bestimmen.
Die vorhergesagte Gruppe von Drehmomentwerten und/oder das maximale Beschleunigungsprofil könnten theoretisch oder angesichts einer Umgebung mit der richtigen Verarbeitungs- und Netzwerkkapazität von der Antriebsstrangsteuerung 17 an die AVC 14 übertragen werden. Allerdings und wie oben erörtert ist das Senden eines gesamten Profils an die AVC 14 über den CAN-Bus 12 aufgrund von Bandbreitenbegrenzungen des CAN-Busses 12 im Allgemeinen nicht möglich. Daher kann eine endliche Anzahl von diskreten Punkten in festen Zeitschritten von dem Profil extrahiert werden, z.B. wie in 14 gezeigt. Die endliche Anzahl von Punkten in den erhobenen maximalen Beschleunigungsfähigkeitswerten wird dann über den CAN-Bus 12 an die AVC 14 gesendet.
Unter Verwendung des abgetasteten Beschleunigungsprofils interpoliert die AVC 14 die endliche Anzahl von Punkten, um ein interpoliertes maximales Planungsbeschleunigungsprofil, wie in 15 gezeigt, zu erzeugen. Das interpolierte maximale Planungsbeschleunigungsprofil wird dann von der AVC 14 neben der aktuellen Situationskenntnis (Überblick über die relativen Positionen und Geschwindigkeiten der Fahrzeuge in der Umgebung) verwendet, um in Anbetracht der aktuellen Bedingungen, der gemeldeten Fähigkeit der AVP und des gewünschten Verhaltens den geeignetsten Weg zu planen und auszuwählen. Die Auswahl des geeignetsten Wegs wird durch Begrenzung der Anzahl zu evaluierender und für die Auswahl in Frage kommender Wege auf solche, die durch das autonome Fahrzeug 32 über Beschleunigungsanfragen an die AVP 16 gut erreicht werden können, erleichtert. Während eines Einordnungs- und/oder Spurwechselmanövers kann die AVC 14 alle Wege ausschließen, die durch das autonome Fahrzeug unter den aktuellen Bedingungen nicht möglich sind. Im Anschluss an Block 160 endet der Prozess 100.
17 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess des Systems 10 zum Berechnen des Bremsprofils des Fahrzeugs 32 zeigt.
Der Prozess 200 beginnt mit einem Block 210, in dem durch die AVC 14 ein Systemstatus erhalten wird. Der aktuelle Zustand des Fahrzeugs 32 kann die verschiedenen Elemente, die im Block 110 des Prozesses 100 beschrieben sind, umfassen.
Als nächstes ruft in einem Block 220 die Bremssteuerung 20 aus einem Speicher oder sonstigen ECUs Parameter in Verbindung mit einer Stoppfähigkeit ab, einschließlich z.B. einer Größe des Fahrzeugs 32, das ist die Masse des Fahrzeugs 32 mit jeglicher zusätzlicher Nutzlast, die Gegenstände umfassen kann, welche an das Fahrzeug 32 angehängt sind. Weitere Faktoren umfassen einen Straßensteigungswert (Steigung); ein Straßenoberflächen-µ, ein Bremsbelags-µ, einen Nickwinkel des Fahrzeugs 32, eine Lastverteilung des Fahrzeugs 32, eine Druckverteilung des Hydraulikbremsfluids und die Detektion jeglicher Abnutzungserscheinung oder Verschmutzung auf den Bremsbelägen, wie z.B. Rillen, Wasser und Öl.
Als nächstes ruft in einem Block 230 die Bremssteuerung 20 Daten vom regenerativen Bremssystem des Fahrzeugs 32 ab, z.B. ob das Fahrzeug 32 langsamer wird und Energie erzeugt und wieviel Stoppdrehmoment die Radmotoren zum Stoppvermögen des Fahrzeugs 32 beitragen können.
Als nächstes empfängt in einem Block 240 die Bremssteuerung 20 Daten von einem oder mehreren Stoppsystemen des Fahrzeugs 32. Zum Beispiel kann die Bremssteuerung 20 einen Bremssystemfehler detektieren, z.B. wenn ein optischer Sensor auf einem der Radrotoren fehlerhaft ist, oder wenn ein Hydraulikfluidpegelsensor anzeigt, dass der Hydraulikfluidpegel niedrig ist und möglicherweise ein Problem mit dem Stoppabstand vorliegt.
Als nächstes bestimmt in einem Block 250 die Bremssteuerung 20 anhand der genannten Faktoren ein Bremsprofil.
Als nächstes wird in einem Block 260 zur Bestimmung der Durchführungsweise von Manövern des Fahrzeugs 32 das Bremsprofil an die AVC 14 gesendet. Zum Beispiel, bezugnehmend auf 5, detektiert die AVC 14, dass der Weg des Fahrzeugs 32 durch das Auto 30 und das Auto 37 blockiert ist und dass möglicherweise kein sicherer Weg existiert, um um die Autos herumzufahren. Die AVC 14 kann dann das Bremsprofil verwenden, um zu bestimmen, wie eine sichere Mindestbeschleunigung vor den Autos 30, 37 durchgeführt werden kann. Die AVC 14 kann der Bremssteuerung 20 geeignete Befehle zur Aktivierung und Überwachung des Bremssystems senden. Ferner kann die AVC 14 Befehle an die Antriebsstrangsteuerung 17 zur Verringerung oder zum Abschalten der Energie, die auf das Antriebssystem des Fahrzeugs 32 beaufschlagt wird, senden.
Im Anschluss an Block 260 endet der Prozess 200.
18 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Prozess des Systems 10 zur Berechnung des maximalen Krümmungsprofils des autonomen Fahrzeugs 32 zeigt.
Der Prozess 300 beginnt mit Block 310, in dem durch die AVC 14 ein Systemstatus erhalten wird. Der aktuelle Zustand des Fahrzeugs 32 kann die verschiedenen Elemente, die im Block 110 des Prozesses 100 beschrieben sind, umfassen.
Als nächstes ruft in einem Block 320 die Lenksteuerung 18 eine Gruppe physischer Eigenschaften des Fahrzeugs 32 aus einem Speicher ab, zum Beispiel die physischen Dimensionen des Fahrzeugs, das Gewicht des Fahrzeugs 32, einen Mindestabbiegeradius, einen Schwerpunkt des Fahrzeugs 32 und einen Untersteuerungs-/Übersteuerungsgradientenwert usw.
Als nächstes ruft in einem Block 330 die Lenksteuerung 18 Daten von den Lenksystemsensoren des Fahrzeugs 32 ab. Zum Beispiel können die gewonnenen Daten die Bodenreaktionslast auf der Lenkachse, den Querneigungswinkel des Fahrzeugs und Anhängers, einen Straßenoberflächenkoeffizientenwert und den Aufhängungsstatus des Fahrzeugs 32 umfassen.
Als nächstes ruft in einem Block 340 die Lenksteuerung vorausschauende Daten zur Unterstützung bei der Bestimmung des maximalen Krümmungsprofils ab. Zum Beispiel kann die Lenksteuerung 18 die Raddrehzahlsensoren und den Beschleunigungsmesser mit vorausschauenden Informationen verwenden, um die maximale Krümmungsfähigkeit des Fahrzeugs 32 bei einer gegebenen Geschwindigkeit weiter zu bestimmen. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 32 mit 100 km/h fahren. Wenn das Fahrzeug 32 eine Kurve fahren müsste, um ein Hindernis zu umfahren, wäre der Radius der Kurve größer als wenn das Fahrzeug dasselbe Manöver mit 30 km/h sicher durchführen müsste. Die vorausschauenden Informationen können von der Karte, die im Speicher der Lenksteuerung 18 gespeichert ist, erhalten werden. Die Karte kann z.B. Straßensteigung, Höhenveränderungen, Straßenquerneigungsinformationen oder während früherer Fahrten gesammelte Informationen umfassen, um nur einige zu nennen. Ferner kann das Fahrzeug 32, wie oben erörtert, durch einen Download von einer Fahrzeug-zu-Infrastruktur(V2I)-Datenbank (nicht gezeigt) über die Telematikeinheit des Fahrzeugs 32 (nicht gezeigt) vorausschauende Informationen erhalten. Die vorausschauenden Informationen können außerdem oder alternativ dazu von einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Datentransfer heruntergeladen werden.
Als nächstes bestimmt in einem Block 350 die Lenksteuerung 20, ob Komponentenprobleme mit dem Lenksystem vorliegen. Zum Beispiel kann ein Raddrehzahlsensor sporadisch die Raddrehzahl mitteilen. Eine falsche Raddrehzahl würde sich darauf auswirken, wie die Lenksteuerung den Oberflächenzugkraftkoeffizienten bestimmt, was wiederum beeinflussen kann, wie das Fahrzeug 32 eine Kurve oder ein Ausweichmanöver durchführen würde.
Als nächstes bestimmt in einem Block 360 die Bremssteuerung 20 anhand der oben genannten Faktoren das maximale Krümmungsprofil.
Als nächstes wird in einem Block 370 das maximale Krümmungsprofil an die AVC 14 gesendet, um jegliche Manöver, die das Fahrzeug 32 möglicherweise vornehmen muss, zu bestimmen. Zum Beispiel, bezugnehmend auf 5, detektiert die AVC 14, dass der Weg des Fahrzeugs 32 durch das Auto 30 und das Auto 37 blockiert ist und dass ein sicherer Weg zur Umfahrung der Autos 30, 37 existiert. Die AVC 14 kann dann das maximale Krümmungsprofil verwenden, um zu bestimmen, wie ein sicheres Manöver um die Autos 30, 37 herum durchzuführen ist. Die AVC 14 kann der Lenksteuerung 20 geeignete Befehle senden, um das Lenksystem zu betätigen, damit dieses das Fahrzeug 32 wirksam um die Fahrzeuge 30 und 37 herummanövriert. Ferner kann die AVC 14 Befehle an die Antriebsstrangsteuerung 17 und die Bremssteuerung 20 senden, um das Fahrzeug 32 während des Manövers zur Meidung der Autos 30, 37 zu verlangsamen.
Im Anschluss an Block 370 endet der Prozess 300.
Schlussfolgerung
Wie hier verwendet bedeutet der Zusatz „im Wesentlichen“, der ein Adjektiv modifiziert, dass ein(e) Form, Struktur, Messung, Wert, Berechnung usw. von einer/m exakt beschriebenen Geometrie, Distanz, Messung, Wert, Berechnung usw. aufgrund von Unvollkommenheiten von Materialien, Verarbeitung, Herstellung, Sensormessungen, Berechnungen, Verarbeitungszeit, Kommunikationszeit usw. abweichen kann.
Computervorrichtungen wie die hier erwähnten umfassen allgemein jeweils Anweisungen, die von einer oder mehreren Computervorrichtungen wie den oben angeführten ausführbar sind, und zur Durchführung von Blöcken oder Schritten von oben beschriebenen Prozessen. Von einem Computer ausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen, die mit einer Vielzahl an Programmiersprachen und/oder -technologien geschaffen wurden, zusammengestellt oder interpretiert werden, was Java^TM, C, C++, C#, Visual Basic, Java Script, Perl HTML, PHP usw. alleine oder in Kombination umfasst, ohne darauf eingeschränkt zu sein. Allgemein empfängt ein Prozessor (z.B. ein Mikroprozessor) Anweisungen z.B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw. und führt diese Anweisungen aus, wobei er einen oder mehrere Prozesse ausführt, die einen oder mehrere der hierin beschriebenen Prozesse umfassen. Solche Anweisungen und andere Daten können mittels einer Vielzahl von computerlesbaren Medien gespeichert und übermittelt werden. Eine Datei in einer Computervorrichtung ist allgemein eine Datensammlung, die auf einem computerlesbaren Medium, wie einem Speichermedium, einem Direktzugriffspeicher usw., gespeichert ist.
Ein computerlesbares Medium umfasst jegliches Medium, das daran beteiligt ist, Daten (z.B. Anweisungen) bereitzustellen, die von einem Computer gelesen werden können. Solch ein Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw., ohne darauf eingeschränkt zu sein. Nichtflüchtige Medien umfassen z.B. optische oder magnetische Disketten oder andere persistente Speicher. Flüchtige Medien umfassen dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM), die üblicherweise einen Hauptspeicher ausmachen. Herkömmliche Formen von computerlesbaren Medien umfassen z.B. eine Diskette, eine flexible Diskette, Festplatte, Magnetband, jegliches andere magnetische Medium, eine CD-ROM, DVD, jegliches andere optische Medium, Lochkarten, Lochstreifen, jegliches andere physische Medium mit Lochanordnungen, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, ein FLASH-EEPROM, jegliche andere Speicherchips oder -kassetten oder jegliches andere Medium, das ein Computer auslesen kann.
In Bezug auf die hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Methoden, usw. ist zu verstehen, dass, obwohl die Schritte solcher Prozesse usw. so beschrieben sind, dass sie gemäß einer gewissen geordneten Sequenz auftreten, solche Prozesse auch so umgesetzt werden können, dass die beschriebenen Schritte in einer anderen Reihenfolge als hier beschrieben durchgeführt werden. Es gilt ferner zu verstehen, dass gewisse Schritte gleichzeitig durchgeführt werden könnten, dass andere Schritte hinzugefügt werden könnten, oder dass gewisse hierin beschriebene Schritte ausgelassen werden könnten. Anders gesagt, die Beschreibungen der Systeme und/oder Prozesse dienen hier dem Zweck der Veranschaulichung gewisser Ausführungsformen und sollten keineswegs so ausgelegt werden, dass sie die den Gegenstand der Offenbarung einschränken.
Dementsprechend gilt es zu verstehen, dass die obige Beschreibung der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung dient. Für Fachleute wären beim Lesen der obigen Beschreibung viele andere Ausführungsformen und Anwendungen als die angegebenen Beispiele zu erkennen. Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht in Bezug auf die obige Beschreibung zu bestimmen, sondern in Bezug auf die nachstehend beigefügten und/oder in einer hierauf beruhenden nichtprovisorischen Patenanmeldung enthaltenen Ansprüche, neben dem gesamten Schutzumfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind. Es wird davon ausgegangen und es ist vorgesehen, dass es in den hier erörterten Fachgebieten zukünftig Fortschritte geben wird, und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche zukünftigen Ausführungsformen aufgenommen werden. Zusammenfassend ist zu verstehen, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und variiert werden kann.

Claims

System, umfassend einen Computer mit einem Prozessor und einem Speicher, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die vom Prozessor derart ausführbar sind, dass der Computer programmiert ist, um: einen aktuellen Zustand eines Fahrzeugs zu identifizieren; Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen zu bestimmen; ein zu befolgendes Krümmungsleistungsprofil zu bestimmen, das mindestens teilweise auf den Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen basiert; und eine Richtung des Fahrzeugs, die mindestens teilweise auf dem Krümmungsleistungsprofil basiert, zu steuern.
System nach Anspruch 1, wobei der aktuelle Zustand des Fahrzeugs mindestens eines aus einem inneren Fahrzeugzustand und einem Umgebungszustand umfasst.
System nach Anspruch 2, wobei der Computer ferner programmiert ist, um den inneren Fahrzeugzustand des Fahrzeugs anhand teilweise eines oder mehrerer aus einem Lenkradwinkel, einem Raddrehzahlsensor, einem Trägheitssensor, einem Aktivsteuerungsstatus, einem Komponentenstatus, einem Controller-Area-Network(CAN)-Bus-Status, einem Leistungsversorgungspegel, einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Reifensättigung zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, wobei der Computer ferner programmiert ist, um den Umgebungszustand anhand mindestens teilweise eines oder mehrerer aus einer Straßensteigung, einem Straßenrand, einem Oberflächen-µ und einer Temperatur zu bestimmen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Computer ferner programmiert ist, um die Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen anhand mindestens teilweise eines oder mehrerer aus dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs, einem Lenksystemfähigkeitsmodell und einem Fahrzeugdynamikfähigkeitsmodell zu bestimmen.
System nach Anspruch 5, wobei der aktuelle Zustand des Fahrzeugs ferner mindestens eines aus einem Seitenbeschleunigungswert, einem Straßenradwinkel, einem Lenkradwinkel, einer Gierrate und einem Wegradius umfasst.
System nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Lenksystemfähigkeitsmodell mindestens eines aus einem Wert einer asymmetrischen Änderung von links nach rechts, einer maximalen Krümmungsänderungsrate und Daten von einem Fahrzeugsensor umfasst.
System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Fahrzeugdynamikfähigkeitsmodell mindestens eine Aufhängungsgeometrie und Daten von einem Aufhängungssensor umfasst.
System nach Anspruch 8, wobei der Computer ferner programmiert ist, um eine Aufhängungsgeometrie anhand mindestens eines aus einer Bodenreaktionslast auf der Lenkachse, einem Straßenrand, einem Oberflächen-µ, einem CAN-Signalverlust, einer CAN-Signalstörung, einem Leistungsversorgungspegel und einer Reifensättigung zu bestimmen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Computer ferner programmiert ist, um das Krümmungsleistungsprofil anhand mindestens eines aus einer im Speicher gespeicherten Karte, einer gewünschten zu verfolgenden Route, der maximalen Krümmungsfähigkeit des Fahrzeugs, einer Kommunikation von einem zweiten Fahrzeug, einer Kommunikation von einem externen Straßeninfrastruktursystem und einem Hindernisdetektionssensor zu bestimmen.
System nach Anspruch 10, wobei der Hindernisdetektionssensor mindestens eines aus einem LIDAR-Sensor, einem SONAR-Sensor und einem optischen Bereichsbestimmungssystem umfasst.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Computer ferner programmiert ist, um mindestens einen diskreten Wert der maximalen Krümmungsfähigkeit auszuwählen; den mindestens einen diskreten Wert an einen zweiten Computer zu senden; und die Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen durch Interpolieren unter Verwendung des mindestens einen diskreten Werts der Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen zu regenerieren.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen als Profil ausgedrückt werden, das entweder (a) eine erste Gruppe von Krümmungen für Linkskurven und eine zweite Gruppe von Krümmungen für Rechtskurven, (b) jeweils eine Krümmung, die eine Grenze für sowohl Links- als auch Rechtskurven ist, eine Linkskurvenweg-Krümmungsrate und eine Rechtskurvenweg-Krümmungsrate, und (c) eine Kombination von einer Gruppe von Links- und Rechtskrümmungen und -Krümmungsraten umfasst.
Verfahren, umfassend: Identifizieren eines aktuellen Zustands eines Fahrzeugs; Identifizieren einer Umgebungsbedingung; Bestimmen von Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen; Bestimmen eines zu befolgenden Krümmungsleistungsprofils, das mindestens teilweise auf den Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen basiert; und Steuern einer Richtung des Fahrzeugs, die mindestens teilweise auf dem Krümmungsleistungsprofil basiert.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Bestimmen des aktuellen Zustands eines Fahrzeugs anhand mindestens eines Lenkradwinkels, einer Krümmung eines Fahrzeugs, eines Raddrehzahlsensors, eines Trägheitssensors, eines Aktivsteuerungsstatus, eines Komponentenstatus, eines Controller-Area-Network(CAN)-Bus-Status, eines Leistungsversorgungspegels, einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Reifensättigung.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, ferner umfassend das Bestimmen der Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen mindestens teilweise anhand eines oder mehrerer aus dem aktuellen Zustand des Fahrzeugs, einem Lenksystemfähigkeitsmodell und einem Fahrzeugdynamikfähigkeitsmodell.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der aktuelle Zustand des Fahrzeugs ferner mindestens eines aus einem Seitenbeschleunigungswert, einem Straßenradwinkel, einem Lenkradwinkel, einer Gierrate und einem Wegradius umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Lenksystemfähigkeitsmodell mindestens eines aus einem Wert einer asymmetrischen Änderung von links nach rechts, einer maximalen Krümmungsänderungsrate und einem Fahrzeugsensor umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Fahrzeugdynamikfähigkeitsmodell mindestens eines aus einer Bodenreaktionslast auf dem Lenkachsenwert, einem Straßenrand, einem Oberflächen-µ, einem CAN-Signalverlust, einer CAN-Signalstörung, einem Leistungsversorgungspegel und einer Reifensättigung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, ferner umfassend: Auswählen von mindestens einem diskreten Wert der Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen; Senden des mindestens einen diskreten Werts an einen zweiten Computer; und Regenerieren der Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen durch Interpolieren unter Verwendung des mindestens einen diskreten Werts der Fahrzeugwegkrümmungsgrenzen.