DE102017119215A1

DE102017119215A1 - Bestimmen eines verfügbaren dynamischen wenderadius

Info

Publication number: DE102017119215A1
Application number: DE102017119215.8A
Authority: DE
Inventors: DeXin Wang; Douglas Scott Rhode
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN107776664A; US20180056986A1; GB201713309D0; CN107776664B; RU2017129555A; US10150470B2; GB2553429A; MX2017010849A

Abstract

Ein System beinhaltet eine Rechenvorrichtung, die einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet. Der Speicher speichert Anweisungen, die von dem Prozessor ausführbar sind. Eine Anweisung ist, einen Übergang in der Leistung eines Lenksystemaktors eines Fahrzeugs zu einem verminderten Betriebsmodus zu bestimmen. Eine weitere Anweisung ist, eine manövrierbare Hüllkurve der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Wegbiegung, angepasst an den verminderten Betriebsmodus, zu bestimmen. Eine weitere Anweisung ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb der Hüllkurve für eine Wegbiegung auszuwählen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Lenksteuerung eines autonomen Fahrzeugs beruht zumindest teilweise auf einer erwarteten Fahrzeugreaktion auf Grundlage vorbestimmter Eingaben in das Lenksystem. Es wird erwartet, dass das Fahrzeug in der Lage ist, eine Wende mit einer bestimmten Biegung bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit auszuführen. Ein Problem entsteht jedoch dann, wenn ein erwarteter Wenderadius nicht erreicht werden kann. Eine derartige verminderte Lenksystemleistung kann verursachen, dass ein autonomes Kraftfahrzeug auf eine Weise funktioniert, die mit den Steuersystembefehlen, die ein voll funktionsfähiges Lenksystem unterstellen, inkonsistent ist. Die verminderte Lenkleistung kann eine Biegung verringern, wobei die Biegung die Umkehrfunktion eines Wenderadius ist, dem ein Fahrzeug bei einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit nachkommen kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das ein beispielhaftes Lenksystem beinhaltet, wobei die Vorderräder in einer ersten Ausrichtung stehen.
2 ist eine schematische Ansicht des Fahrzeugs und Lenksystems der 1, wobei die Vorderräder in einer zweiten Lenkausrichtung stehen.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Zahnstangenlenkgetriebeanordnung.
4 ist eine beispielhafte grafische Darstellung von manövrierbaren Hüllkurven, die Geschwindigkeits- und Biegungsgrenzen definieren.
5 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm für die Bestimmung einer Geschwindigkeits- und Biegungshüllkurve.
6 ist eine beispielhafte grafische Darstellung eines Fahrzeugwegs, die eine beispielhafte Leistung des offenbarten Systems veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
EINLEITUNG
Ein beispielhaftes System beinhaltet eine Rechenvorrichtung, die einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet. Der Speicher speichert Anweisungen, die vom Prozessor ausführbar sind, so dass der Computer programmiert ist, um einen Übergang der Leistung eines Lenksystemaktors eines Fahrzeugs zu einem verminderten Betriebsmodus zu bestimmen. Der Computer ist ferner programmiert, um eine manövrierbare Hüllkurve der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Wegbiegung, angepasst an den verminderten Betriebsmodus, zu bestimmen. Der Computer ist weiterhin programmiert, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb der Hüllkurve für eine Wegbiegung auszuwählen.
Relative Orientierungen und Richtungen (beispielsweise obere/s, tiefere/s, untere/s, rückwärts, vorn, hintere/s, hinten, äußere/s, innere/s, einwärts, auswärts, seitlich, links, rechts) werden in dieser Beschreibung nicht als Beschränkungen aufgeführt, sondern damit sich der Leser wenigstens eine Ausführungsform der beschriebenen Strukturen vor Augen führen kann. Solche beispielhaften Orientierungen sind aus einer Perspektive eines Insassen, der auf einem Fahrersitz sitzt und einem Armaturenbrett zugewandt ist, zu sehen.
BEISPIELHAFTE SYSTEMELEMENTE
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeug 10 mit einem beispielhaften Lenksystem 12. Vorderräder 14 sind mit dem Lenksystem 12 verbunden, wobei an jedem Rad 14 typischerweise Reifen montiert sind. Das Lenksystem 12 kann teilweise direkt mit einer Struktur des Fahrzeugs 10 verbunden sein, wie einer Karosserie des Fahrzeugs 10 oder einem Rahmen oder Teilrahmen des Fahrzeugs 10, die alle gut bekannt sind. Das Lenksystem 12 kann außerdem teilweise mit einer Vorderradaufhängung des Fahrzeugs 10 verbunden sein, die üblicherweise einen unteren Steuerarm (nicht gezeigt) beinhaltet. Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch Hinterräder 16, die ebenfalls typischerweise jeweils einen Reifen beinhalten, die an einer Hinterachse 18 angebracht sein können. Die Hinterachse 18 kann durch eine Hinterradaufhängung (nicht gezeigt) mit einem hinteren Abschnitt der Struktur des Fahrzeugs 10 verbunden sein, wie einem hinteren Abschnitt der Karosserie des Fahrzeugs 10 oder des Rahmens oder Teilrahmens des Fahrzeugs 10. In alternativen Konfigurationen, wie etwa bei einer unabhängigen Hinterradaufhängung, kann eine Hinterachse nicht beinhaltet sein und die Hinterräder 16 können durch Radlager an Achsschenkelgelenken der hinteren Radaufhängung montiert sein. Die hintere Radaufhängung und die Radmontage sind für das vorliegend beschriebene Lenksystem nicht entscheidend.
Ein Zahnstangenlenkgetriebe 20 ist als Teil des Lenksystems 12 beinhaltet. Das Lenkgetriebe 20 beinhaltet ein Ritzel 22 und eine Zahnstange 24, wie am besten in 3 zu sehen ist. Ein Lenkaktor 26 ist durch eine untere Lenksäule 28 antreibend mit dem Ritzel 22 verbunden. Ein Lenkrad 30 kann durch eine obere Lenksäule 32 und den Lenkaktor 26 mit der unteren Lenksäule 28 verbunden sein. Das Lenkrad 30 und die obere Lenksäule 32 können bei einem vollständig autonomen Fahrzeug weggelassen werden. Ein Zahnstangenverlagerungssignalgeber oder Sensor 34 kann teilweise mit der Zahnstange 24 verbunden sein, um eine seitliche Verlagerung der Zahnstange 24 zu messen. Der Zahnstangenverlagerungssensor 34 kann in der Form eines Rotationssensors vorliegen, der mit dem Ritzel 22 verknüpft ist, da die Verlagerung der Zahnstange 24 linear mit der Drehung des Ritzels 22 variiert. Die Anzahl der Zähne auf dem Ritzel bestimmt zusammen mit der Zahnteilung ein funktionales Verhältnis zwischen der Drehverlagerung des Ritzels 22, das antreibend mit der Lenkzahnstange in Eingriff ist, und der Verlagerung der Zahnstange 24. Der Sensor 34 kann verwendet werden, um sowohl eine Verlagerung der Zahnstange 24 und eine Geschwindigkeit der Verlagerung der Zahnstange 24 zu bestimmen.
Innere Spurstangen-Kugelgelenke 36 an gegenüberliegenden Enden der Zahnstange 24 können die Spurstangen 38 schwenkbar mit der Zahnstange 24 verbinden. Äußere Spurstangen-Kugelgelenke 40 können die Spurstangen 38 mit einem linken Achsschenkelgelenk 42 der Lenkung auf einer linken Seite des Lenksystems 12 und mit einem rechten Achsschenkelgelenk 44 der Lenkung auf einer rechten Seite des Lenksystems 12 schwenkbar verbinden. Die Achsschenkelgelenke 42 und 44 können jeweils schwenkbar durch ein Kugelgelenk 46 der Radaufhängung mit einem linken unteren Steuerarm (nicht gezeigt) und einem rechten unteren Steuerarm (nicht gezeigt) verbunden sein. Die Steuerarme umfassen einen Teil der vorderen Radaufhängung und sind mit der Fahrzeugstruktur verbunden. Das linke Achsschenkelgelenk 42 kann einen linken Lenkarm 48 aufweisen, der sich zwischen dem linksseitigen äußeren Spurstangen-Kugelgelenk 40 und dem Aufhängungskugelgelenk 46 erstreckt. Das rechte Achsschenkelgelenk 44 kann einen rechten Lenkarm 50 aufweisen, der sich zwischen dem rechtsseitigen äußeren Spurstangen-Kugelgelenk 40 und dem Aufhängungskugelgelenk 46 erstreckt. Ein Radlager 52 ist an jedem der Achsschenkelgelenke 42 und 44 montiert. Eine Radachse 54 wird schwenkbar von jedem Lager 52 gelagert, wodurch eine Drehung der Radachse 54 in Bezug auf die Achsschenkelgelenke 42 und 44 ermöglicht wird. Die Radachsen 54 sind jeweils schwenkbar an einem der Vorderräder 14 befestigt.
Eine Drehung der unteren Lenksäule 28 schwenkt die Achschenkelgelenke 42, 44 und die Räder 14. Eine Drehung der unteren Lenksäule 28 verlagert die Zahnstange 24 seitlich durch den Eingriff des Ritzels 22 und der Zahnstange 24. Die seitliche Verlagerung der Zahnstange 24 verlagert die Spurstangen 38, die die Lenkarme 48 und 50 der Achschenkelgelenke 42 und 44 um Kugelgelenke 46 schwenken. Die Achsschenkelgelenke 42, 44 können zusätzlich durch obere Kugelgelenke, die an oberen Steuerarmen (nicht gezeigt) oder einer Verstrebung (nicht gezeigt) in bekannter Weise montiert sind, schwenkbar gelagert werden. Die Räder 14 werden um die Kugelgelenke 46 als Reaktion auf die Verlagerung der Lenkarme 48, 50 der Achschenkelgelenke der Lenkung geschwenkt. 1 veranschaulicht die Räder 14 und das Lenksystem 12 in einer ersten Ausrichtung, mit den Räder 14 in einer Ausrichtung geradeaus zum Fahren des Fahrzeugs 10 in einer geraden Linie. 2 veranschaulicht die Räder 14 und das Lenksystem in einer zweiten Ausrichtung, mit den Räder 14 in einer Linksabbiegeausrichtung zum Fahren des Fahrzeugs 10 in einem nach links gerichteten Bogen. Das innere oder linke Rad 14 ist so veranschaulicht, dass es mit einem Winkel α zur Geradeausposition der 1 positioniert ist. Das linke oder innere Rad 14 in 1 weist einen Winkel α von 0° auf. Der Winkel des rechten Rads in 2 kann für eine Linksabbiegung kleiner als der Winkel des linken Rads sein, da der äußere Reifen einem geringfügig größeren Radius als der innere Reifen folgt, um Scheuern der Reifen zu vermeiden. Solch eine Abweichung im Lenkwinkel ist im Stand der Technik bekannt und kann durch ein bekanntes beispielhaftes Ackermann-Gestänge bereitgestellt werden.
Ein Bordcomputer 56, alternativ als eine Steuerung oder eine elektronische Steuereinheit („ECU“) bezeichnet, kann elektrisch mit jedem des Aktors 26 und des Signalgebers 34 verbunden sein. Die ECU 56 ermöglicht selektiv eine selektive Verbindung des Aktors mit einer elektrischen Stromquelle. Die ECU 56 kann direkt mit dem Aktor 26 verbunden sein oder kann indirekt mit dem Aktor 26 verbunden sein. Eine beispielhafte indirekte Verbindung ist ein Verbinden der ECU 56 mit einem Leistungsrelais (nicht gezeigt), das mit dem Aktor 26 verbunden ist. Solche Leistungsrelais können in der Form von digitalen Leistungsrelais oder Festkörperrelais vorliegen, die einzelne elektronische Elemente, einschließlich Transistoren und elektromechanische Relais, integrieren. Die Ausgestaltung derartiger Relais oder Relaisschaltungen ist im Stand der Technik bekannt. Elektrische Stromquellen können eine Batterie, einen Generator und einen Direktstrom-Motorgenerator beinhalten.
Das Lenksystem 12 muss eine gewisse Redundanz bereitstellen, um eine Fähigkeit, das Fahrzeug zu steuern, falls der Aktor 26 beeinträchtigt wird, ungeachtet einer möglicherweise verminderten Fähigkeit zu bewahren. Der Lenkaktor 26 kann konfiguriert sein, um eine solche Redundanz bereitzustellen, um den Betrieb des Fahrzeugs in einem verminderten Lenkmodus zu ermöglichen. Der Aktor 26 kann zum Beispiel eine solche Redundanz bereitstellen, indem ein Elektromotor mit zwei getrennten Sätzen von Wicklungen beinhaltet ist.
Eine Welle vom Motor kann antreibend mit dem Ritzel 22 verbunden sein. In einem voll funktionsfähigen oder regulären oder normalen Betriebsmodus können beide Sätze von Wicklungen einschaltet werden und können verwendet werden, um Drehmoment zur unteren Lenksäule 28 zuzuführen. In einem beispielhaften verminderten Betriebsmodus ist möglicherweise nur ein Satz von Wicklungen funktionsfähig und der Aktor 26 ist möglicherweise nur in der Lage, die Hälfte des Drehmoments, das im regulären Betriebsmodus verfügbar ist, bereitzustellen. Im verminderten Betriebsmodus kann der Aktor 26 nur die halbe Leistung oder eine begrenzte Leistung, die etwas geringer als die halbe Leistung ist, oder eine Funktionsausfallmodusleistung, die etwas mehr oder weniger als die halbe Leistung sein kann, bereitstellen. Wenn eine verfügbare Größenordnung der Leistung vom Aktor 26 vermindert ist, gilt dies auch für die Leistungsfähigkeit des Lenksystems 12.
Alternativ kann der Aktor 26 zwei getrennte Elektromotoren aufweisen, die jeweils mit der ECU verbunden sind und Anweisungen von der ECU empfangen. Jeder Motor weist seinen eigenen Satz von Wicklungen auf, wodurch die vorgenannte Redundanz bereitgestellt wird. Insgesamt kann der Aktor 26 zwei Sätze von Wicklungen aufweisen.
Als noch weitere Alternative kann die Redundanz in Form von überlappenden komplementären Systemen (nicht veranschaulicht) vorliegen, bei denen Drehmoment von einem Aktor jedes Systems das volle Lenkunterstützungsdrehmoment erreichen muss und die getrennten Aktoren von der ECU 56 koordiniert werden, um wie ein einziger integrierter Aktor zu wirken.
Der beispielhafte Aktor 26 ist bemessen, um ausreichend Drehmomentunterstützungsfähigkeit für Umstände mit relativ großer Unterstützung bereitzustellen, wie statisches Parken und Kurvenfahrt mit hoher Seitenbeschleunigung mit großer Lenkradwinkelrate. Beim Betrieb in einem verminderten oder Notlauffunktionsbetriebsmodus kann die Fähigkeit, solche Manöver auszuführen, beschränkt sein. Ein beispielhafter Notlauffunktionsbetriebsmodus kann eine Verwendung nur eines der Motoren umfassen. Ein alternativer Notlauffunktionsbetriebsmodus kann eine Verwendung beider Motoren mit verringertem Leistungsniveau umfassen. In jedem Fall ist die zum Einstellen der Lenkradposition verfügbare Leistung im verminderten Betriebsmodus verringert.
Die ECU 56 beinhaltet eine Programmierung, um das Fahrzeug 10 autonom zu betreiben, z. B. mit einem bekannten virtuellen Fahrer 58. Die ECU 56 beinhaltet mindestens einen elektronischen Prozessor und einen zugehörigen Speicher. Der Speicher beinhaltet eine oder mehr Formen computerlesbarer Medien auf und speichert Anweisungen, die durch den Prozessor ausführbar sind, um diverse Vorgänge, darunter die hierin offenbarten Vorgänge, durchzuführen.
Der Speicher der ECU 56 speichert auch Daten. Die Daten können gesammelte Daten beinhalteten, die von einer Vielzahl von Vorrichtungen gesammelt werden. Im Allgemeinen können die gesammelten Daten alle Daten beinhalten, die von einer beliebigen Datensammlungsvorrichtung 30, einschließlich Sensoren, zusammengetragen und/oder aus derartigen Daten berechnet werden können. Beispielhafte Datensammlungsvorrichtungen 30 können den Signalgeber 34, den Aktor 26, einen Seitenbeschleunigungssensor 57 und Sensoren für autonomes Fahren, wie einen Radarsensor, einen Lidarsensor, einen Sichtsensor und dergleichen, beinhalten. Die vorstehenden Beispiele sind nicht als einschränkend gedacht. Andere Arten von Datensammlungsvorrichtungen können verwendet werden, um der ECU 56 Daten bereitzustellen. Die Daten können auch berechnete Daten beinhalten, die in der ECU 56 aus gesammelten Daten und aus anderen berechneten Daten berechnet werden.
Der Speicher der ECU 56 speichert Daten, die über verschiedene Kommunikationsmechanismen empfangen werden. Die ECU 56 kann zur Kommunikation über ein Fahrzeugnetzwerk konfiguriert sein, wie ein Ethernet-Netzwerk oder einen Steuergerätenetz(CAN)-Bus oder dergleichen, und/oder zum Verwenden anderer drahtgebundener oder drahtloser Protokolle, z. B. Bluetooth^®, Bluetooth^® Low Energy oder WiFi. Die ECU 56 kann auch eine Verbindung mit einem bordeigenen Diagnoseverbinder, wie einem OBD-II-Verbinder, aufweisen. Die ECU 56 kann über den CAN-Bus, OBD-II, Ethernet und/oder andere drahtgebundene oder drahtlose Mechanismen Nachrichten an verschiedene Vorrichtungen in einem Fahrzeug senden und/oder Nachrichten von den verschiedenen Vorrichtungen empfangen, z. B. Steuerungen, Aktoren, Sensoren, Schalter, usw., wie hierin erläutert wird. Auch wenn die ECU 56 in 1 und 2 zur einfacheren Darstellung als eine einzelne ECU gezeigt ist, versteht es sich, dass die ECU 56 tatsächlich verschiedene hierin beschriebene Vorgänge beinhalten und diese von einer oder mehreren Rechenvorrichtungen ausgeführt werden könnten, z. B. bekannte Fahrzeugkomponentensteuerungen und/oder eine für das System 12 dedizierte Rechenvorrichtung.
Der virtuelle Fahrer 58 für autonomes Fahren sendet Betätigungsanforderungen, damit das Fahrzeug 10 einer Wegbiegung mit einer bestimmten Geschwindigkeit folgt. Eine verfügbare Wegbiegung und Fahrzeuggeschwindigkeit sind durch Fahrzeugdynamikstabilitätseigenschaften begrenzt, wenn das Lenksystem voll funktionsfähig ist und der Lenkaktor 26 geeignet bemessen ist. Wenn die Fahrzeugdynamikbegrenzungen überschritten sind, können die Reifen des Fahrzeugs 10 den Kraftschluss mit einer Straßenoberfläche abbrechen und dies kann dazu führen, dass das Fahrzeug 10 über die Straßenoberfläche schlittert.
Es ist wünschenswert, dass der virtuelle Treiber 58 sowohl die reguläre oder volle Leistungsfähigkeit des Lenkaktors 26 und die mehr begrenzte Leistungsfähigkeit des Lenkaktors 26, der im verminderten Modus arbeitet, kennt, um eine sichere Ausführung von Manövern, wie Manöver mit hoher Seitenbeschleunigung und Manöver mit hohen Lenkradwinkelraten, zu ermöglichen. Wie oben angemerkt, sind Fahrzeugmanöver, wenn der Lenkaktor 26 in seinem normalen Modus arbeitet, häufig durch Fahrzeugdynamikbegrenzungen anstatt Begrenzungen des Lenkaktors 26 begrenzt. Jedoch kann die Ausführung solcher Manöver im verminderten Betriebsmodus stattdessen durch die verringerten Fähigkeiten des Aktors 26 begrenzt sein. Es kann sein, dass die Ausführung solcher Manöver mehr Drehmoment vom Aktor 26 erfordert, als der Aktor 26 bereitstellen kann, wenn er mit verringerter Leistung oder im verminderten Betriebsmodus arbeitet.
Die Leistungsfähigkeit des Lenksystems 12 und des Lenkaktors 26, solche Manöver zu handhaben, einschließlich Manövern mit hoher Seitenbeschleunigung und/oder hoher Lenkzahnstangenverlagerungsgeschwindigkeit, wird durch Bestimmen von Manövergrenzhüllkurven durch Berechnungen ermittelt, wie denjenigen in der grafischen Darstellung 60 in 4 für das Fahrzeuglenksystem 12. Die Hüllkurven 62, 64, 66, 68, 69 beinhalten die Werte von Geschwindigkeit und Biegung nach links von und unter jeder Kurve für die festgelegten Zahnstangenraten. Die Manövergrenzhüllkurven 62, 64, 66, 68, 69 definieren Leitungsgrenzen der Geschwindigkeit und Biegung als eine Funktion der verfügbaren Zahnstangenverlagerungsrate, und die verfügbare Zahnstangenverlagerungsrate hängt wiederum von dem verfügbaren Drehmoment vom Aktor 26 ab. Eine höhere Größenordnung der Zahnstangenkraft und somit eine höhere Größenordnung des Aktordrehmoments sind erforderlich, um die Zahnstange 24 bei einer größeren Fahrzeugseitenbeschleunigung zu bewegen. Ein Pfeil 70 weist in die Richtung der zunehmenden Lenkzahnstangenrate. Die Abnahme der Biegung bei einer Zunahme der Lenkrate veranschaulicht, dass ein Erhöhen der Lenkzahnstangenrate oder -geschwindigkeit eine Verringerung der Fähigkeit des Aktors 26 in seinem verminderten Modus ergibt, größeren Größenordnungen von Biegung nachzukommen. Das heißt, das Fahrzeug 10 ist nicht in der Lage, so schnell abzubiegen oder die Spur zu wechseln, wenn die Leistung des Aktors 26 vermindert ist. Die verfügbare Wendebiegung nimmt sowohl bei einem Anstieg der Lenkrate als auch bei einem Anstieg der verfügbaren Fahrzeuggeschwindigkeit ab.
Die veranschaulichten beispielhaften Hüllkurven 62, 64, 66, 68, 69 können sowohl für den verminderten Betriebsmodus als auch den normalen Betriebsmodus berechnet werden. Das Bereitstellen der Hüllkurven sowohl für den regulären oder normalen Betriebsmodus als auch für den verminderten Betriebsmodus ermöglicht dem virtuellen Fahrer 58, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu verringern, um ein Lenkmanöver auszuführen, wenn der Lenkaktor 26 im verminderten Leistungsmodus arbeitet, und ermöglicht dem virtuellen Fahrer 58 ferner, während eines solchen Manövers, wenn eine Veränderung in der Leistung des Aktors 26 bestimmt wird, sicher von einem Betrieb im normalen Betriebsmodus zu einem verminderten Betriebsmodus überzugehen.
Manövergrenzhüllkurven können unter Verwendung einer Gleichung (Gleichung 1) berechnet werden: V 2 / xρ|_max = β_vβ_mT_m,max(ω_m), wobei:

V_x: = Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10;
ρ: = Biegung (1/Wenderadius);
T_m,max: = maximal verfügbares Drehmoment vom Aktor 26 als eine Funktion der Motordrehzahl (ω_m);
ω_m: = Motordrehzahl, ein Parameter, der der Steuerung der ECU 56 unterliegt;
β_m: = kinematisches funktionales Verhältnis zwischen der Zahnstangenlast und dem Motordrehmoment, wie durch eine wirksame Drehmomentarmlänge zwischen einer Mitte des Ritzels 22 und einem Eingriff zwischen den Zähnen des Ritzels 22 und den Zähnen der Zahnstange 24 ermittelt; und
β_v: = funktionales Verhältnis zwischen einer Fahrzeugseitenbeschleunigung A_y und einer Lenkzahnstangenlast F_r und bestimmt durch entweder ein Computermodell auf Grundlage von Konstruktionsparametern des Fahrzeugs und des Lenksystems und Testbestätigung solcher Modelle mit instrumentierten Fahrzeugen oder einer Echtzeiterzeugung des Verhältnisses unter Verwendung von Echtzeitdaten für Warte wie die Zahnstangenkraft F_r, A_y und Berechnen von F_r unter Berücksichtigung von A_y, und Bestimmen von Werten für F_r-Sättigung durch Schätzen der Straßenreibung und vertikaler Lasten der Vorderräder.

Wie in 4 veranschaulicht, sind beispielhafte Grenzhüllkurven als eine Vielzahl von Kurvenlinien dargestellt, die die Biegung ρ in Einheiten von 1/Meter als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x in Einheiten von Kilometern pro Stunde zeigen, mit einer Linie für jede Verlagerungsrate der Zahnstange 24 oder Zahnstangengeschwindigkeit oder Lenkrate in Einheiten von Metern pro Sekunde, wobei die Zahnstangengeschwindigkeit als eine lineare Funktion der Aktormotordrehzahl ω_m variiert. Eine solche lineare Funktion kann die wirksame Drehmomentarmlänge zwischen der Mitte des Ritzels 22 und dem Eingriff zwischen den Zähnen des Ritzels 22 und den Zähnen der Zahnstange 24 sein. Das maximal verfügbare Drehmoment T_m,max, wie oben angemerkt, variiert ebenfalls mit der Aktormotordrehzahl ω_m. Das Verhältnis Aktormotordrehmoment T_m,max zu Motordrehzahl ω_m kann vom Motorhersteller verfügbar sein oder kann durch Testen bestimmt werden oder kann als Computermodell vorliegen und mittels Testen bestätigt werden. Werte von T_m,max für den Aktor 26 können in jedem des regulären oder voll funktionsfähigen Modus und des verminderten Modus oder Betriebsmodus ermittelt werden.
Gleichung 1 kann wie nachfolgend angegeben abgeleitet werden. Der Wert der seitlichen Fahrzeugbeschleunigung A_y, basierend auf einem bekannten Verhältnis zwischen zentripetaler Beschleunigung eines Körpers, der sich entlang eines Bogens einer Biegung ρ bei einer Geschwindigkeit V_x bewegt, ist gleich der Biegung ρ Mal die Fahrzeuggeschwindigkeit V_x im Quadrat. Neu formuliert als eine Gleichung (Gleichung 2): A_y = V 2 / xρ . Die seitliche Fahrzeugbeschleunigung A_y ist auch gleich einer Funktion der Zahnstangenkraft F_r, wie oben angegeben, und kann in Gleichungsform als (Gleichung 3) ausgedrückt werden: A_y = β_vF_r. Die Zahnstangenkraft F_r kann als eine Funktion des Aktormotordrehmoments T_m, wie oben angegeben, berechnet werden und kann in Gleichungsform als (Gleichung 4) ausgedrückt werden: F_r = β_mT_m(ω_m). Das Drehmoment T_m kann ebenfalls als eine Funktion eines von dem Motor des Aktors 26 in bekannter Weise aufgenommen Stroms oder durch Integrieren eines Drehmomentsensors zwischen Aktor 26 und Ritzel 22 bestimmt werden. Das Ersetzen von Gleichung 4 für die Zahnstangenkraft F_r in Gleichung 3 ergibt (Gleichung 5): A_y = β_vβ_mT_m(ω_m). Gleichsetzen der Werte der Seitenbeschleunigung A_y aus Gleichungen 2 und 5 ergibt (Gleichung 6): V 2 / xρ = β_vβ_mT_m(ω_m) . Gleichung 1 kann durch Verwenden des maximalen verfügbaren Aktordrehmomentwerts T_m,max für das Drehmoment T_m bei einer Motordrehzahl ω_m in Gleichung 6 erzielt werden (Gleichung 1): V 2 / xρ|_max = β_vβ_mT_m,max(ω_m).
Ein Ablaufdiagramm 71, das die Erzeugung und Verwendung von Hüllkurven in Übereinstimmung mit der obigen Beschreibung veranschaulicht, ist in 5 dargestellt. Das Ablaufdiagramm 71 ist ein Beispiel eines Computerprogramms und einer Prozesslogik, die in der ECU 56 gespeichert sein können. Das Computerprogramm 71 wird bei Startblock 72 eingeleitet. Daten, die eine verminderte oder anderweitig anormal begrenzte Größenordnung der verfügbaren maximalen Drehmomentunterstützung T_m,max vom Motor oder von Motoren des Aktors 26 angeben, werden der ECU 56 im Datenblock 73 bereitgestellt oder von dieser bestimmt. Derartige Daten können im Verarbeitungsblock 74 verarbeitet werden, um unter Berücksichtigung des verringerten verfügbaren maximalen Drehmoments T_m,max, eine verfügbare maximale Zahnstangenkraft F_r,max zu bestimmen. Gleichzeitige Daten, die die erfasste Seitenbeschleunigung A_y und die erfasste oder berechnete Lenkzahnstangenlast F_r angeben, werden der ECU 56 im Datenblock 75 bereitgestellt oder von dieser bestimmt. Der Verarbeitungsblock 76 kann Datenwerte von A_y und F_r verwenden, einschließlich Veränderungen in Werten von A_y und F_r, um das Verhältnis β_v zwischen A_y und F_r zu ermitteln. Nachdem das funktionale Verhältnis β_v ermittelt wurde, kann der Verarbeitungsblock 76 den Wert der maximal verfügbaren Zahnstangenkraft F_r,max vom Verarbeitungsblock 74 verwenden, um einen Wert für eine maximale Seitenbeschleunigung A_y,max, die der Aktor 26 unterstützen kann, zu ermitteln. Der Verarbeitungsblock 77 ermittelt Hüllkurven mit Biegung ρ, die mit der Fahrzeuggeschwindigkeit V_x variieren, wie die beispielhaften Hüllkurven 62, 64, 66, 68, 69, unter Verwendung von A_y,max und Gleichung 2 und speichert diese Hüllkurven als Daten. Der Entscheidungsblock 78 bestimmt, wann der Aktor 26 in seinem verminderten Betriebsmodus arbeitet. Block 78 kann einen ECU-Diagnosecode oder Diagnosealgorithmus verwenden, um zu bestimmen, ob der Aktor 26 im normalen oder verminderten Modus ist. Wenn der Aktor 26 nicht in seinem verminderten Betriebsmodus arbeitet, kreist die Logik zurück und fährt damit fort, nach vermindertem Modusbetrieb zu suchen. Alternativ kann die Logik zu einem früheren Teil der Logik zurückkehren, um die Hüllkurven zu aktualisieren. Wenn bestimmt wird, dass der Aktor 26 in einem verminderten Modus arbeitet, bestimmt der Verarbeitungsblock 79 eine erwartete Fahrzeugwegbiegung ρ. Daten von den oben beschriebenen Sensoren für autonome Fahrzeuge können verwendet werden, um die erwartete Fahrzeugwegbiegung ρ zu bestimmen. Der Block 79 kann die erwartete Fahrzeugwegbiegung auch aufgrund der Betriebsmodusänderung revidieren. Das Programm geht weiter zu Verarbeitungsschritt 80, der eine Auswahl aus den verfügbaren Hüllkurven trifft. Wenn eine Hüllkurve ausgewählt wurde und die Biegung bekannt ist, wird eine geeignete ausgewählte Geschwindigkeit in Verarbeitungsblock 81 ausgewählt. Bei einer alternativen Konfiguration kann die Logik einen erwarteten Biegungsweg vor dem Bestimmen, ob der Aktor 26 in seinem verminderten Modus arbeitet, bestimmen. Bei einer solchen Konfiguration kann die Logik zumindest den Wert der erwarteten Biegung aktualisieren, wenn der Betriebsmodus des Aktors beurteilt wurde. Das Programm endet dann bei Endblock 82. Alternativ kann das Programm weiterhin durch Verarbeitungsblöcke 79 bis 81 kreisen, um sich mit zusätzlichen Wenden zu befassen, und als Reaktion auf ein Signal, das mit einem ausgewählten Parameter, wie eine Fahrzeugabschaltung, verknüpft ist, enden.
VERARBEITUNG
Bei einem beispielhaften Vorgang kompensiert das Lenksystem 12, wie am besten in 6 zu sehen ist, einen Verlust des verfügbaren Drehmoments vom Aktor 26. 6 veranschaulicht eine zweidimensionale kartesische Koordinatendarstellung von drei Wegen des Fahrzeugs 10 mit dem Lenksystem 12, das unter drei jeweiligen Betriebsbedingungen arbeitet:

1. ein erster gebogener Weg 84, dem das Fahrzeug 10 folgt, das mit einer ersten Geschwindigkeit V_x1, fährt, V_x1 alternativ bezeichnet als eine gemessene oder aktuelle Geschwindigkeit, wobei der Aktor 26 voll funktionsfähig ist und volles Lenkdrehmoment bereitstellt;
2. ein zweiter gebogener Weg 86, dem das Fahrzeug 10 folgt, das kontinuierlich mit der ersten Geschwindigkeit V_x1 fährt, wobei der Aktor 26 beginnend bei einem Punk 88 im verminderten Modus arbeitet, wodurch eine verminderte Größenordnung an Drehmoment bereitgestellt wird, und
3. ein dritter gebogener Weg 90, dem das Fahrzeug 10 folgt, das anfangs mit der ersten Geschwindigkeit V_x1 fährt, wobei der Aktor 26 beginnend bei Punkt 88 im verminderten Modus arbeitet und eine verminderte Größenordnung an Drehmoment bereitstellt und wobei die ECU die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu einer zweiten oder ausgewählten Geschwindigkeit V_x2 verändert.

Der Weg 84 veranschaulicht einen ersten beispielhaften Fahrzeugweg, der erfordert, dass das Lenksystem 12 voll funktionsfähig ist, wenn das Fahrzeug 10 mit der ersten Geschwindigkeit V_x1 fährt, damit das Fahrzeug 10 auf dem Weg 84 gehalten wird. Eine erste Seitenbeschleunigung A_y1, erzeugt durch Ausführen eines solchen Manövers mit der ersten Geschwindigkeit V_x1, erfordert mehr Lenkdrehmoment T_m zur Aufrechterhaltung, als der Aktor 26 im verminderten Betriebsmodus bereitstellen kann. In Systemen, die die Logik der 5 einsetzen, werden Geschwindigkeits- und Biegungshüllkurven durch den Verarbeitungsblock 77 erzeugt. Der Entscheidungsblock 78 bestimmt, dass der Aktor 26 nicht im verminderten Modus arbeitet.
Der Weg 86 veranschaulicht einen zweiten beispielhaften Fahrzeugweg, der einen Weg des Fahrzeugs 10 darstellt, wenn der Aktor 26 bei Punkt 88 beginnt, im verminderten Modus zu arbeiten. Das Lenksystem 12 ist nicht mehr in der Lage, genug Drehmoment T_m bereitzustellen, um das Fahrzeug 10 auf dem Weg 84 zu halten, wenn das Fahrzeug 10 weiterhin mit der ersten Geschwindigkeit V_x1 fährt. Der Aktor 26 stellt unzureichend Drehmoment T_m bereit, um die Aufrechterhaltung der ersten Seitenbeschleunigung A_y1 zu ermöglichen. Beginnend bei Punkt 88, wenn die Geschwindigkeit auf der ersten Geschwindigkeit V_x1 gehalten wird, weicht die Biegung des Wegs 86 vom Weg 84 ab und verändert sich zu einer geringeren Biegung, die mit einer zweiten Seitenbeschleunigung A_y2 verknüpft ist, die der Aktor 26 in seinem verminderten Leistungsmodus aufrechterhalten kann. Fall der Weg 84 eine Asphaltstraße darstellt, würde das Fahrzeug 10 die Asphaltstraße verlassen, wenn die erste Geschwindigkeit V_x1 beibehalten wird und der Aktor 26 in seinem verminderten Modus arbeitet. Der Weg 86 veranschaulicht, was auftreten kann, wenn keine Logik 71 verfügbar ist.
Der Weg 90 veranschaulicht den Betrieb des Lenksystems 12 gemäß der vorliegenden Offenbarung in Übereinstimmung mit der Logik der 5. Der Weg 90 stimmt bis zum Punkt 88 mit dem Weg 84 überein, wenn der Aktor 26 in seinem voll funktionsfähigen oder regulären Betriebsmodus arbeitet. Bei Punkt 88 beginnt der Betrieb des Aktors 26 in seinem verminderten Modus. Die ECU 56 empfängt Daten, die eine solche Veränderung im Betrieb des Aktors 26 angeben, und bestimmt, dass ein Übergang von dem normalen Betriebsmodus zum verminderten Betriebsmodus des Aktors 26 aufgetreten ist. Die erwartete Wegbiegung wird in Übereinstimmung mit Verarbeitungsblock 79 bestimmt. Wie oben angemerkt, können Daten, die den Zielweg 84 ermitteln, der ECU 56 von Sensoren des autonomen Fahrzeugs, und zusätzliche Daten, einschließlich Kartendaten und GPS-Daten, bereitgestellt werden. Die ECU 56 wählt oder berechnet eine geeignete Steuerhüllkurve, die für das verminderte verfügbare Drehmoment vom Aktor 26 geeignet ist, und die erwartete Biegung des Zielwegs 84. Sobald die Hüllkurve und die Biegung bestimmt wurden, und gemäß Verarbeitungsblock 81 der 5, wählt die ECU 56 eine zweite Geschwindigkeit V_x2 aus, die zum Halten des Fahrzeugs 10 auf dem Zielweg 84 geeignet ist, unter Berücksichtigung der Biegung ρ von Weg 84. Eine Übergangsgeschwindigkeit, die geringer als die zweite Geschwindigkeit V_x2 ist, kann von der ECU 56 ausgewählt werden, damit das Fahrzeug 10 über einen Übergangsweg, der einen Teil des Wegs 90 umfasst, zum Zielweg 84 zurückkehren kann. Der Übergangsweg ist durch eine Abweichung des Wegs 90 vom Weg 84 veranschaulicht. Der Übergangsweg kann eine Biegung beinhalten, die größer als die Biegung des Wegs 84 ist, wodurch erforderlich ist, dass die Übergangsgeschwindigkeit geringer als die zweite Geschwindigkeit V_x2 ist. Wenn der Übergang abgeschlossen ist, betreibt die ECU das Lenksystem 12 gemäß den Leistungshüllkurven, die mit dem verminderten Betriebsmodus verknüpft sind. Die Abweichung des Wegs 90 vom Weg 84 kann auf eine Größenordnung verringert sein, die für Beobachter im Wesentlichen nicht wahrnehmbar ist. Solch eine Abweichungsminimierung kann dadurch erreicht werden, dass der virtuelle Fahrer die Zeit zwischen dem Eintreten des Aktors 26 in einen verminderten Modus und der Auswahl einer geeigneten Hüllkurve und dem Erreichen einer Geschwindigkeit, die dem Fahrzeug 10 ermöglicht, auf dem Weg 84 zu bleiben, minimiert.
SCHLUSSFOLGERUNG
Ein beispielhaftes System und Verfahren zur Verwendung eines Aktors mit einem verminderten Betriebsmodus wurden offenbart.
Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, eine Menge, eine Zeit usw. von einer genauen beschriebenen Geometrie, einer genau beschriebenen Entfernung, einem genau beschriebenen Maß, einer genau beschriebenen Menge, einer genau beschriebenen Zeit usw. durch Mängel hinsichtlich der Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Berechnungszeit usw. abweichen kann.
Im Hinblick auf die Bezugnahmen auf ECUs in der vorliegenden Beschreibung beinhalten Rechenvorrichtungen, wie etwa die hierin besprochenen, im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die oben identifizierten, ausgeführt werden können, und zum Ausführen von oben beschriebenen Blöcken oder Schritten von Prozessen. Zum Beispiel können die vorstehend besprochenen Prozessblöcke als computerausführbare Anweisungen ausgeführt sein.
Allgemein können die beschriebenen Rechensysteme und/oder Vorrichtungen beliebige einer Anzahl von Computerbetriebssystemen einsetzen, einschließlich, aber auf keinen Fall darauf beschränkt, Versionen und/oder Variationen der Anwendung Ford Sync^®, AppLink/Smart Device Link Middleware, Microsoft Automotive^® Betriebssystem, Microsoft Windows^® Betriebssystem, Unix Betriebssystem (z. B. das Solaris^® Betriebssystem, vertrieben von Oracle Corporation, Redwood Shores, California), AIX UNIX Betriebssystem, vertrieben von International Business Machines, Armonk, New York, Linux Betriebssystem, Mac OSX und iOS Betriebssysteme, vertrieben von Apple Inc., Cupertino, California, BlackBerry OS, vertrieben von Blackberry, Ltd., Waterloo, Canada, und Android Betriebssystem, entwickelt von Google, Inc. und Open Handset Alliance, oder QNX^® CAR Platform for Infotainment, angeboten von QNX Software Systems. Beispiele von Rechenvorrichtungen beinhalten unter anderem einen bordeigenen Fahrzeugcomputer, eine Computer-Arbeitsstation (Workstation), einen Server, einen Desktop-Computer, ein Notebook, ein Laptop, einen Taschencomputer, oder irgendein anderes Rechensystem und/oder oder eine Vorrichtung.
Rechenvorrichtungen umfassen im Allgemeinen durch Computer ausführbare Anweisungen, wobei Anweisungen durch ein oder mehrere Rechenvorrichtungen entsprechend der vorstehenden Liste ausgeführt werden können. Vom Computer ausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -technologien hergestellt wurden, einschließlich unter anderem, entweder allein oder in Kombination, Java^TM, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine, wie die Java Virtual Machine, die Dalvik Virtual Machine oder dergleichen kompiliert und ausgeführt werden. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch ein oder mehrere Prozesse durchgeführt wird bzw. werden, darunter einer oder mehrere der hierin beschriebenen Prozesse. Solche Anweisungen und anderen Daten können unter Verwendung einer Vielzahl computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert werden.
Ein computerlesbare Medium (auch als ein vom Prozessor lesbares Medium bezeichnet) umfasst ein nichtflüchtiges (z. B. materielles) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Solch ein Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nicht flüchtige Medien und flüchtige Medien. Nicht flüchtige Medien können beispielsweise optische und magnetische Platten und andere persistente Speicher beinhalten. Flüchtige Medien können beispielsweise einen dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (dynamic random access memory – DRAM) beinhalten, der typischerweise einen Hauptspeicher bildet. Solche Anweisungen können von einem Übertragungsmedium oder mehreren Übertragungsmedien übertragen werden, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschließlich der Drähte, die einen Systembus umfassen, der mit einem Prozessor einer ECU verbunden ist. Übliche Formen von computerlesbaren Medien umfassen zum Beispiel eine Diskette, eine flexible Diskette, Festplatte, Magnetband, andere magnetische Medien, eine CD-ROM, DVD, andere optische Medien, Lochkarten, Lochstreifen, andere physische Medien mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, andere Speicherchips oder Speicherkassetten, oder jedes andere Medium, das ein Computer lesen kann.
Hierin beschriebene Datenbanken, Datenpools und andere Datenspeicher umfassen verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, Zugreifen und Abrufen verschiedener Arten von Daten, einschließlich eine hierarchische Datenbank, ein Satz von Dateien in einem Dateisystem, eine Anwendungsdatenbank in einem eigenen Format, ein relationales Datenbankverwaltungssystem (RDBMS), usw. Alle diese Daten sind im Allgemeinen innerhalb einer Rechenvorrichtung enthalten, die ein Computerbetriebssystem nutzt, wie eines der oben erwähnten, und es wird auf diese über ein Netzwerk in einer oder mehreren von vielen Arten zugegriffen. Ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugreifbar sein und kann Dateien umfassen, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS nutzt im Allgemeinen die Computersprache Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erzeugen, Speichern, Editieren und Ausführen gespeicherter Prozeduren, wie die oben erwähnte Sprache PL/SQL.
In manchen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Instruktionen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtung(en) (z. B. Server, PC, usw.), die auf damit verbundenen computerlesbaren Medien (z. B. Platten, Speicher, usw.) gespeichert sind, implementiert sein. Ein Computerprogrammprodukt kann solche Anweisungen, die auf computerlesbaren Medien gespeichert sind, umfassen, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen.
In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente. Ferner könnten manche oder alle dieser Elemente geändert werden. Hinsichtlich der hierin beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Methoden, Heuristiken usw. ist davon auszugehen, dass, wenngleich die Schritte solcher Prozesse usw. als in einer entsprechenden Reihenfolge erfolgend beschrieben wurden, solche Verfahren ausgeübt werden können, wobei die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, welche von der hierin beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hierin beschriebene Schritte weggelassen werden können. Anders gesagt, die Beschreibungen von Prozessen in diesem Dokument dienen zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls so ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche einschränken.
Dementsprechend versteht es sich, dass die obige Beschreibung als erläuternd und nicht einschränkend zu betrachten ist. Nach dem Lesen der Beschreibung oben wären für den Fachmann viele der von den bereitgestellten Beispielen abweichenden Ausführungsformen und Anwendungen offensichtlich. Der Schutzumfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung festgelegt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche unter Hinzunahme des vollständigen Umfangs an Äquivalenten, zu denen solche Ansprüche berechtigen. Es wird vorhergesehen und ist beabsichtigt, dass künftige Entwicklungen in dem hier erörterten Fachgebiet erfolgen und die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige künftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann und ausschließlich durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist.
Allen in den Ansprüchen verwendeten Begriffen sollen deren einfache und allgemeine Bedeutung zugeordnet werden, wie sie Fachleuten bekannt sind, sofern hier kein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel, wie etwa „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw. dahingehend auszulegen, dass ein oder mehrere der aufgeführten Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrückliche gegenteilige Einschränkung enthält.
Die Zusammenfassung soll es dem Leser ermöglichen, sich schnell über die Art der technischen Offenbarung ein Bild zu machen. Sie wird unter der Voraussetzung eingereicht, dass sie nicht zum Auslegen oder Einschränken des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Außerdem geht aus der vorstehenden Detaillierten Beschreibung hervor, dass zum Zweck der vereinfachten Darstellung der Offenbarung verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zusammengefasst wurden. Dieses Verfahren der Offenbarung ist nicht als Absicht zu verstehen, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern sollen als jeweils in jedem Anspruch ausdrücklich genannt. Wie die folgenden Ansprüche zeigen, liegt der Gegenstand der Erfindung vielmehr in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform. Die folgenden Ansprüche werden daher in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als separat beanspruchter Gegenstand für sich allein steht.

Claims

System, umfassend eine Rechenvorrichtung, die einen Prozessor und einen Speicher beinhaltet, wobei der Speicher vom Prozessor ausführbare Anweisungen speichert, um: einen Übergang in der Leistung eines Lenksystemaktors eines Fahrzeugs zu einem verminderten Betriebsmodus zu bestimmen; eine manövrierbare Hüllkurve der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Wegbiegung, angepasst an den verminderten Betriebsmodus, zu bestimmen; und eine Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb der Hüllkurve für eine Wegbiegung auszuwählen.
System nach Anspruch 1, wobei die Anweisungen ferner umfassen: eine Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs zu erkennen; eine Zahnstangenkraft zu erkennen; ein funktionales Verhältnis zwischen der Seitenbeschleunigung und der Zahnstangenkraft zu bestimmen; und die Hüllkurve als eine Funktion des funktionalen Verhältnisses zwischen der Seitenbeschleunigung und der Zahnstangenkraft zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, wobei die Anweisungen ferner umfassen: ein funktionales Verhältnis zwischen einer Drehverlagerung eines Ritzels, das antreibend mit einer Lenkzahnstange in Eingriff steht, und einer Zahnstangenverlagerung zu bestimmen; ein maximales verfügbares Aktordrehmoment zu bestimmen, das mit einer Drehzahl des Ritzels verknüpft ist; und die Hüllkurve mit dem funktionalen Verhältnis zwischen der Drehverlagerung des Ritzels und der Zahnstangenverlagerung und mit dem maximalen verfügbaren Aktordrehmoment, das mit der Drehzahl des Ritzels verknüpft ist, zu bestimmen.
System nach Anspruch 3, wobei der Aktor redundante elektrische Wicklungen beinhaltet, wobei zwei Wicklungen für eine Stromversorgung in einem normalen Betriebsmodus verfügbar sind und nur eine Wicklung im verminderten Betriebsmodus verfügbar ist.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuglenksystems, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Übergangs in der Leistung eines Lenksystemaktors eines Fahrzeugs zu einem verminderten Betriebsmodus; Bestimmen einer manövrierbaren Hüllkurve der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Wegbiegung, angepasst an den verminderten Betriebsmodus; und Auswählen einer Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb der Hüllkurve für eine Wegbiegung.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Erkennen einer Seitenbeschleunigung eines Fahrzeugs und Bestimmen der Hüllkurve als eine Funktion der Seitenbeschleunigung.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Bestimmen einer Vielzahl von Hüllkurven für eine Vielzahl von Verlagerungsraten einer Lenkzahnstange.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Erkennen einer Seitenbeschleunigung des Fahrzeugs; Erkennen einer Zahnstangenkraft; Bestimmen eines funktionalen Verhältnisses zwischen der Seitenbeschleunigung und der Zahnstangenkraft; und Bestimmen der Hüllkurve als eine Funktion des funktionalen Verhältnisses zwischen der Seitenbeschleunigung und der Zahnstangenkraft.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: Bestimmen eines funktionalen Verhältnisses zwischen einer Drehverlagerung eines Ritzels, das antreibend mit einer Lenkzahnstange in Eingriff steht, und einer Zahnstangenverlagerung; Bestimmen eines maximalen verfügbaren Aktordrehmoments, das mit einer Drehzahl des Ritzels verknüpft ist; und Bestimmen der Hüllkurve mit dem funktionalen Verhältnis zwischen der Drehverlagerung des Ritzels und der Zahnstangenverlagerung und mit dem maximalen verfügbaren Aktordrehmoment, das mit der Drehzahl des Ritzels verknüpft ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Aktor einen Elektromotor beinhaltet, der antreibend mit dem Ritzel verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Aktor redundante elektrische Wicklungen beinhaltet, wobei zwei Wicklungen für eine Stromversorgung in einem normalen Betriebsmodus verfügbar sind und nur eine Wicklung im verminderten Betriebsmodus verfügbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Hüllkurve als eine Grenze eine Linie einer Gleichung beinhaltet, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit, quadriert multipliziert mit einer Biegung gleich einer konstanten Seitenbeschleunigung, festlegt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Vielzahl von Hüllkurven für eine Vielzahl von Werten der Seitenbeschleunigung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Bestimmen einer erwarteten Biegung in einem Fahrzeugweg; Bestimmen einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit; und Übergehen zur ausgewählten Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit die ausgewählte Fahrzeuggeschwindigkeit übersteigt.
Rechenvorrichtung, die programmiert ist, um das Verfahren eines der Ansprüche 5 bis 14 auszuführen.