DE102018101245B4

DE102018101245B4 - Fahrdynamisches stellglied-steuersystem

Info

Publication number: DE102018101245B4
Application number: DE102018101245.4A
Authority: DE
Inventors: Michael G. Petrucci; Christopher J. Barber; Alexander J. Macdonald
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2022-06-23
Anticipated expiration: 2038-01-20
Also published as: US10442427B2; CN108340924B; CN108340924A; US20180208182A1; DE102018101245A1

Abstract

Fahrzeugsteuersystem, umfassend:ein erstes Fehlermodul (368), das einen ersten Gierfehler (370) basierend auf der Differenz zwischen einer Gierrate (372) des Fahrzeugs und einer Soll-Gierrate (364) bestimmt;ein zweites Fehlermodul (378), das einen zweiten Gierfehler (380) basierend auf dem ersten Gierfehler (370) und einem Soll-Gierfehler (382) bestimmt;ein Soll-Gierfehler-Modul (384), das den Soll-Gierfehler (382) basierend auf dem Qualifikationsniveau (324) eines Fahrers einstellt;ein Stellglied-Steuermodul (348), das in Reaktion auf das Erhöhen der Solleinstellung ein dynamisches Stellglied (204) des Fahrzeugs betätigt,ein Integratormodul (386), das einen aufgelaufenen Fehler (388) basierend auf einem mathematischen Integral basierend auf dem zweiten Gierfehler (380) bestimmt;ein Skalierungsmodul (390), das einen skalierten Fehler (392) basierend auf dem aufgelaufenen Fehler (388) und einem Einzelwert (394) bestimmen kann; undein Einstellmodul (360), das selektiv eine Soll-Einstellung (352) erhöht und verringert, in Reaktion auf das Bestimmen, dass sowohl (i) der zweite Gierfehler (380) größer als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist, als auch (ii) der skalierte Fehler (392) größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme zum Steuern von Stellgliedern eines Fahrzeugs, welche die Fahrdynamik variieren.
EINFÜHRUNG
Diese Einführung dient der allgemeinen Darstellung des Kontextes der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder im Umfang der Beschreibung in diesem Einführungsabschnitt sowie andere Aspekte der Beschreibung, gelten gegenüber der vorliegenden Offenbarung weder ausdrücklich noch konkludent als Stand der Technik.
Verbrennungsmotoren verbrennen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in Zylindern zur Bewegung der Kolben zum Erzeugen von Drehmoment. Bei einigen Arten von Motoren kann der Luftstrom in den Motor über eine Drosselklappe reguliert werden. Die Drosselklappe kann den Drosselklappenbereich einstellen, wodurch der Luftstrom in den Motor erhöht oder abgesenkt wird. Wenn der Drosselbereich steigt, steigt auch die Luftzufuhr in den Motor.
Ein Kraftstoffregelsystem passt die Kraftstoffeinspritzmenge an, um die Zylinder mit einem erwünschten Kraftstoff-Luft-Gemisch zu versorgen und/oder ein gewünschtes Drehmoment zu erzielen. Durch das Erhöhen der Menge von Luft und Kraftstoff, die den Zylindern bereitgestellt wird, erhöht sich im Allgemeinen die Drehmomentabgabe des Motors. Der Motor kann das Drehmoment über Antriebskomponenten, wie beispielsweise ein Getriebe, ein oder mehrere Differenziale und eine Vielzahl von Wellen an die Räder abgeben. Einige Fahrzeuge, wie beispielsweise Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge, beinhalten zusätzlich oder alternativ einen oder mehrere Elektromotoren, die das Drehmoment über Antriebskomponenten an die Räder abgeben.
Aus der Druckschrift DE 11 2009 002 603 T5 ist ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Angeben von Empfehlungen für einen darin befindlichen Fahrer bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein verbessertes Fahrzeugsteuersystem bereitzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrzeugsteuersystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dieses erfindungsgemäße Fahrzeugsteuersystem beinhaltet ein erstes Fehlermodul, das einen ersten Gierfehler basierend auf der Differenz zwischen einer Gierrate des Fahrzeugs und einer Soll-Gierrate bestimmt, ein zweites Fehlermodul, das einen zweiten Gierfehler basierend auf dem ersten Gierfehler und einem Soll-Gierfehler bestimmt, ein Soll-Gierfehler-Modul, das den Soll-Gierfehler basierend auf dem Qualifikationsniveau eines Fahrzeugführers einstellt, ein Einstellmodul, das selektiv eine Soll-Einstellung erhöht und verringert, wenn der zweite Gierfehler größer als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist, ein Stellglied-Steuermodul, das in Reaktion auf das Erhöhen der Solleinstellung ein dynamisches Stellglied des Fahrzeugs ansteuert, ein Integratormodul, das einen aufgelaufenen Fehler basierend auf einem mathematischen Integral basierend auf dem zweiten Gierfehler bestimmt, und ein Skalierungsmodul, das einen skalierten Fehler basierend auf einem Produkt aus dem aufgelaufenen Fehler und einem Einzelwert bestimmt, wobei das Einstellmodul zwischen Erhöhen und Verringern der Soll-Einstellung wählt in Reaktion auf das Bestimmen, dass sowohl (i) der zweite Gierfehler größer als der erste vorgegebene Schwellenwert ist, als auch (ii) der skalierte Fehler größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist.
In weiteren Merkmalen bestimmt ein Schwellenmodul den ersten vorgegebenen Schwellenwert basierend auf dem Qualifikationsniveau des Fahrers.
In weiteren Merkmalen bestimmt ein Soll-Giermodul die Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf mindestens einem von (i) einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs, (i) einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, (iii) einem Lenkradwinkel, (iv) einer Gaspedalstellung und (v) einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
In weiteren Merkmalen: Ein Mittelungsmodul bestimmt einen Mittelwert aus einer Vielzahl von Werten des ersten Gierfehlers, und das zweite Fehlermodul bestimmt den zweiten Gierfehler basierend auf einer Differenz zwischen dem durchschnittlichen und dem Soll-Gierfehler.
In weiteren Merkmalen wird das Qualifikationsniveau des Fahrers aus einer Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einem ersten Qualifikationsniveau, einem zweiten Qualifikationsniveau, das ein höheres Qualifikationsniveau als das erste Qualifikationsniveau anzeigt, und einem dritten Qualifikationsniveau, das ein höheres Qualifikationsniveau als das zweite Qualifikationsniveau anzeigt.
In weiteren Merkmalen stellt das Soll-Gierfehler-Modul den Soll-Gierfehler ferner basierend auf einer Handhabungsart des Fahrzeugs ein.
In weiteren Merkmalen ist die Handhabungsart ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Übersteuern, Untersteuern und Leerlauf.
In weiteren Merkmalen bestimmt ein Schwellenmodul, basierend auf dem Qualifikationsniveau des Fahrers, sowohl den ersten vorgegebenen Schwellenwert als auch den zweiten vorgegebenen Schwellenwert.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das dynamische Stellglied eines von: einem elektronischen Sperrdifferenzial; einem elektronischen Servolenkungsmotor, einem automatischen Bremssystem (ABS)-Stellglied, einem Fahrtsteuerungsstellglied; und einem aerodynamischen Stellglied.
Ein nicht beanspruchtes Fahrzeugsteuerverfahren beinhaltet: Bestimmen eines ersten Gierfehlers basierend auf einer Differenz zwischen einer Gierrate des Fahrzeugs und einer Soll-Gierrate; Bestimmen eines zweiten Gierfehlers basierend auf dem ersten Gierfehler und einem Soll-Gierfehler; Einstellen des Soll-Gierfehlers basierend auf dem Qualifikationsniveau eines Fahrzeugführers; wahlweise das Erhöhen und Verringern einer Soll-Einstellung, wenn der zweite Gierfehler größer als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist; und, in Reaktion auf das Erhöhen der Soll-Einstellung, das Betätigen eines dynamischen Stellglieds des Fahrzeugs.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Fahrzeugsteuerverfahren ferner das Bestimmen des ersten vorgegebenen Schwellenwerts basierend auf dem Qualifikationsniveau des Fahrers.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Fahrzeugsteuerverfahren ferner das Bestimmen der Soll-Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs basierend auf mindestens einem von (i) einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs, (i) einer Längsbeschleunigung des Fahrzeugs, (iii) einem Lenkradwinkel, (iv) einer Gaspedalstellung und (v) einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
In einem Merkmal beinhaltet ein Fahrzeugsteuerverfahren ferner: das Bestimmen eines Durchschnitts einer Vielzahl von Werten des ersten Gierfehlers, wobei das Bestimmen des zweiten Gierfehlers das Bestimmen des zweiten Gierfehlers basierend auf einer Differenz zwischen dem durchschnittlichen und dem Soll-Gierfehler beinhaltet.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Fahrzeugsteuerverfahren ferner das Auswählen des Qualifikationsniveaus des Fahrers aus einer Gruppe bestehend aus einem ersten Qualifikationsniveau, einem zweiten Qualifikationsniveau, das ein höheres Qualifikationsniveau als das erste Qualifikationsniveau anzeigt, und einem dritten Qualifikationsniveau, das ein höheres Qualifikationsniveau als das zweite Qualifikationsniveau anzeigt.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Einstellen des Soll-Gierfehlers auch das Einstellen des Soll-Gierfehlers basierend auf einer Handhabungsart des Fahrzeugs.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Fahrzeugsteuerverfahren ferner das Auswählen der Handhabungsart aus einer Gruppe bestehend aus Übersteuern, Untersteuern und Leerlauf.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Fahrzeugsteuerverfahren darüber hinaus: das Bestimmen eines aufgelaufenen Fehlers basierend auf einem mathematischen Integral basierend auf dem zweiten Gierfehler; und das Bestimmen eines skalierten Fehlers basierend auf einem Produkt aus dem aufgelaufenen Fehler und einem Einzelwert, wobei das selektive Erhöhen und Verringern der Soll-Einstellung selektiv das Erhöhen und Verringern der Soll-Einstellung in Reaktion auf das Bestimmen beinhaltet, dass sowohl (i) der zweite Gierfehler größer als der erste vorgegebene Schwellenwert ist, als auch (ii) der skalierte Fehler größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das Fahrzeugsteuerverfahren ferner, basierend auf dem Qualifikationsniveau des Fahrers, das Bestimmen sowohl des ersten vorgegebenen Schwellenwerts als auch des zweiten vorgegebenen Schwellenwerts.
In weiteren Merkmalen beinhaltet das dynamische Stellglied eines von: einem elektronischen Sperrdifferenzial; einem elektronischen Servolenkungsmotor, einem automatischen Bremssystem (ABS)-Stellglied, einem Fahrtsteuerungsstellglied; und einem aerodynamischen Stellglied.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und schränken den Umfang der Offenbarung nicht ein.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, worin gilt:

1 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines exemplarischen Antriebsstrangsystems;
2 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines exemplarischen dynamischen Fahrzeugsteuersystems;
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen dynamischen Steuermoduls;
4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Klassifikationsmoduls;
5 ist eine exemplarische Grafik des Qualifikationsniveaus des Fahrers als Funktion sowohl der Quer- als auch der Längsbeschleunigung;
6 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Bestimmen eines Qualifikationsniveaus des Fahrers und einer Handhabungsart darstellt; und
7 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Steuern von dynamischen Stellgliedern eines Fahrzeugs basierend auf dem Qualifikationsniveau eines Fahrers und/oder einer Handhabungsart darstellt.

In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen für ähnliche und/oder identische Elemente verwendet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Einige Fahrzeuge beinhalten einen oder mehrere Stellglieder, die an die jeweilige Fahrdynamik angepasst werden können. Derartige Stellglieder können als dynamische Stellglieder bezeichnet werden. Beispiele für dynamische Stellglieder beinhalten unter anderem, jedoch nicht ausschließlich, Stellglieder eines elektronischen Sperrdifferentials, eines elektronischen Servolenkungssystems, eines automatischen Bremssystems, eines Fahrwerksteuerungssystems und eines aerodynamischen Systems. Das Steuern von dynamischen Stellgliedern kann auf Fahrer mit unterschiedlichen Qualifikationen und Handhabungsarten, wie beispielsweise Übersteuern, Untersteuern und neutralem Lenkverhalten, abgestimmt werden.
Gemäß der vorliegenden Anwendung bestimmt ein Dynamik-Steuerungsmodul das Qualifikationsniveau des Fahrers, wie beispielsweise Anfänger, Fortgeschrittene oder Experten. Das Dynamik-Steuerungsmodul bestimmt das Qualifikationsniveau des Fahrers basierend auf sowohl der Quer- als auch der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs. So kann beispielsweise das dynamische Steuerungsmodul das Qualifikationsniveau bestimmen, indem es die Werte des Qualifikationsniveaus anhand von Sätzen von Quer- und Längsbeschleunigungen abbildet. Höhere Quer- oder Längsbeschleunigungen, insbesondere höhere Quer- und Längsbeschleunigungen, können auf ein höheres Qualifikationsniveau des Fahrers, wie beispielsweise eines fortgeschrittenen oder erfahrenen Fahrers, hinweisen.
Das dynamische Steuerungsmodul bestimmt auch die Handhabungsart, wie beispielsweise Übersteuern, Untersteuern oder neutrales Lenkverhalten. Das dynamische Steuerungsmodul kann die Handhabungsart bestimmen, zum Beispiel basierend auf einem Gradienten des Lenkradwinkels. Das Fahrzeug kann auf ein Untersteuern hingesteuert werden, wenn niedrigere Gradienten des Lenkradwinkels vorhanden sind, als wenn das Fahrzeug auf eine neutrale Handhabung hingesteuert wird. Das Fahrzeug kann auf eine neutrale Handhabung hingesteuert werden, wenn niedrigere Gradienten des Lenkradwinkels vorhanden sind, als wenn das Fahrzeug auf eine Übersteuerung hingesteuert wird.
Das dynamische Steuerungsmodul bestimmt, wann und wie die Steuerung der dynamischen Stellglieder abhängig vom Qualifikationsniveau und der Handhabungsart erfolgen soll. Auf diese Weise passt das dynamische Steuerungsmodul das Steuern der dynamischen Stellglieder an das Qualifikationsniveau des Fahrers und die Handhabungsart an. Dies ermöglicht es Fahrern unterschiedlicher Qualifikationsniveaus, eine ähnliche oder identische Fahrdynamik zu erfahren, und ermöglicht es einem Fahrer, eine konsistente Fahrdynamik über verschiedene Straßenverhältnisse, Handhabungsarten und Betriebsbedingungen hinweg zu erfahren.
Nun mit Verweis auf 1 wird ein Funktionsblockdiagramm eines Beispiels für einen Antrieb 100 präsentiert. Der Antrieb 100 enthält einen Motor 102, der zur Erzeugung von Drehmoment ein Luft-Kraftstoff-Gemisch verbrennt. Das Fahrzeug kann ein nichtautonomes oder ein autonomes Modell sein.
Luft wird durch ein Einlasssystem 108 in den Motor 102 gezogen. Das Ansaugsystem 108 kann einen Ansaugkrümmer 110 und eine Drosselklappe 112 beinhalten. Ausschließlich als Beispiel kann das Drosselventil 112 eine Drosselklappe mit einem drehbaren Flügel beinhalten. Ein Motorsteuergerät (ECM) 114 steuert ein Drosselklappenstellgliedmodul 116 und das Drosselklappenstellgliedmodul 116 reguliert das Öffnen der Drosselklappe 112, um den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 110 zu steuern.
Die Luft vom Ansaugkrümmer 110 wird in die Zylinder des Motors 102 gesaugt. Obwohl der Motor 102 mehrere Zylinder beinhalten kann, ist hier zu Veranschaulichungszwecken nur ein einzelner repräsentativer Zylinder 118 dargestellt. Nur als Beispiel kann der Zylinder 102 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 und/oder 12 Zylinder beinhalten. Das ECM 114 kann ein Zylinderstellgliedmodul 120 anweisen, einige der Zylinder unter manchen Umständen selektiv zu deaktivieren, was die Kraftstoffeffizienz verbessern kann.
Der Motor 102 kann unter Verwendung eines Viertaktzyklus oder eines anderen geeigneten Motorzyklus arbeiten. Die vier Takte eines Viertaktzyklus, der nachfolgend beschrieben wird, werden als der Einlasstakt, der Verdichtungstakt, der Verbrennungstakt und der Auslasstakt bezeichnet. Während jeder Umdrehung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) erfolgen zwei der vier Takte innerhalb des Zylinders 118. Demzufolge sind zwei Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, damit der Zylinder 118 alle vier Takte ausführen kann. Bei Viertaktmotoren kann ein Motorzyklus zwei Kurbelwellenumdrehungen entsprechen.
Wenn der Zylinder 118 aktiviert ist, dann wird Luft von dem Ansaugkrümmer 110 während des Einlasstakts durch ein Einlassventil 122 in den Zylinder 118 gezogen. Das ECM 114 steuert ein Kraftstoffstellgliedmodul 124, das die Kraftstoffeinspritzung reguliert, um ein erwünschtes Kraftstoff-/Luft-Gemisch zu erzielen. Kraftstoff kann in den Ansaugkrümmer 110 an einer zentralen Stelle oder mehreren Stellen, wie beispielsweise nahe am Einlassventil 122 jedes Zylinders, eingespritzt werden. Bei unterschiedlichen Implementierungen (nicht dargestellt) kann Kraftstoff direkt in die Zylinder oder in mit den Zylindern verbundenen Mischkammern/-anschlüssen eingespritzt werden. Das Kraftstoffstellgliedmodul 124 kann das Einspritzen von Kraftstoff in die deaktivierten Zylinder stoppen.
Der eingespritzte Kraftstoff vermischt sich mit Luft und bildet innerhalb des Zylinders 118 ein Kraftstoff-/Luftgemisch. Während des Verdichtungstaktes komprimiert ein Kolben (nicht dargestellt) im Zylinder 118 das Kraftstoff-/Luftgemisch. Der Motor 102 kann ein Kompressionszündungsmotor sein, wobei in diesem Fall die Kompression die Zündung des Luft-/Kraftstoffgemischs verursacht. Alternativ kann der Motor 102 ein Fremdzündungsmotor sein, wobei in diesem Fall das Zündfunkenstellgliedmodul 126 eine Zündkerze 128 im Zylinder 118 basierend auf einem Signal von dem ECM 114 mit Strom beaufschlagt, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Einige Arten von Motoren wie z. B. homogene Dieselverbrennungsmotoren (HCCI) können sowohl Kompressions- als auch Fremdzündung ausführen. Der Zeitpunkt des Zündfunkens kann im Verhältnis zu der Zeit spezifiziert werden, wenn sich der Kolben in seiner obersten Position befindet, was als oberer Totpunkt (TDC) bezeichnet wird.
Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann durch ein Zeitsignal gesteuert werden, das festlegt, wie lange vor oder nach dem TDC der Funke ausgelöst werden soll. Da die Kolbenposition direkt mit der Kurbelwellenumdrehung in Zusammenhang steht, kann der Betrieb des Zündstellgliedmoduls 126 mit der Position der Kurbelwelle synchronisiert werden. Das Zündfunkenstellgliedmodul 126 kann die Bereitstellung von Zündfunken für deaktivierte Zylinder deaktivieren oder Zündfunken für deaktivierte Zylinder bereitstellen.
Während des Verbrennungstakts treibt die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs den Kolben nach unten und treibt dadurch die Kurbelwelle an. Der Verbrennungstakt kann als die Zeit definiert werden, die zwischen dem Erreichen des TDC des Kolbens und der Rückkehr des Kolbens zu einer untersten Position, die als unterer Totpunkt (BDC) bezeichnet wird.
Während des Auslasstakts beginnt der Kolben, sich von dem BDC aus aufwärts zu bewegen und stößt die Nebenprodukte der Verbrennung durch ein Auslassventil 130 aus. Die Verbrennungsabfallprodukte werden über ein Abgassystem 134 aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Das Einlassventil 122 kann durch eine Einlassnockenwelle 140 gesteuert werden, während das Auslassventil 130 durch eine Auslassnockenwelle 142 gesteuert werden kann. In unterschiedlichen Anwendungen können mehrere Einlassnockenwellen (einschließlich der Einlassnockenwelle 140) mehrere Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) für den Zylinder 118 steuern und/oder können die Einlassventile (einschließlich des Einlassventils 122) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Auf ähnliche Weise können mehrere Auslassnockenwellen (einschließlich der Auslassnockenwelle 142) mehrere Auslassventile für den Zylinder 118 steuern und/oder können Auslassventile (einschließlich des Auslassventils 130) mehrerer Zylinderbänke (einschließlich des Zylinders 118) steuern. Obwohl die nockenwellenbasierte Ventilbetätigung dargestellt und abgehandelt wurde, können nockenlose Ventilstellglieder implementiert werden. Obwohl separate Einlass- und Auslassnockenwellen dargestellt sind, kann eine Nockenwelle verwendet werden, die Nocken für die Einlass- und Auslassventile aufweist.
Das Zylinderstellgliedmodul 120 kann den Zylinder 118 durch Deaktivieren des Öffnens des Einlassventils 122 und/oder des Auslassventils 130 deaktivieren. Der Zeitpunkt, an dem das Einlassventil 122 geöffnet ist, kann durch einen Einlassnockenversteller 148 variiert werden. Der Zeitpunkt, an dem das Auslassventil 130 geöffnet ist, kann durch einen Auslassnockenversteller 150 variiert werden. Ein Verstellstellgliedmodul 158 kann den Einlassnockenversteller 148 und den Auslassnockenversteller 150 basierend auf Signalen vom ECM 114 steuern. In verschiedenen Anwendungen kann Nockenwellenverstellung entfallen. Variabler Ventilhub (nicht dargestellt) kann ebenfalls durch das Verstellstellgliedmodul 158 gesteuert werden. Bei unterschiedlichen anderen Implementierungen können das Einlassventil 122 und/oder das Auslassventil 130 durch Stellglieder außer einer Nockenwelle, wie z. B. durch elektromechanische Stellglieder, elektrohydraulische Stellglieder, elektromagnetische Stellglieder usw. gesteuert werden.
Der Motor 102 kann keine, eine oder mehrere Ladevorrichtung(en) enthalten, die dem Ansaugkrümmer 110 unter Druck stehende Luft zuführt. 1 stellt beispielsweise einen Turbolader mit einer Turbine 160-1 dar, die durch Abgase angetrieben wird, die durch das Abgassystem 134 strömen. Ein Kompressor ist eine andere Art einer Ladevorrichtung.
Der Turbolader enthält auch einen Turbolader-Verdichter 160-2, der durch die Turbolader-Turbine 160-1 angetrieben wird und die Luft komprimiert, die in die Drosselklappe 112 geleitet wird. Ein Ladedruckregelventil 162 steuert Abgasströmung durch die Turbolader-Turbine 160-1 und deren Bypass. Ladedruckregelventile können auch als (Turbolader-)Turbinen-Bypassventile bezeichnet werden. Das Ladedruckregelventil 162 kann die Abgase an der Turbine 160-1 vorbei leiten und dadurch den vom Turbolader erzeugten Ladedruck (die Stärke der Einlassluftkompression) reduzieren. Das ECM 114 kann den Turbolader über ein Wastegatestellgliedmodul 164 steuern. Das Stellgliedmodul 164 des Ladedruckregelventils kann die Verstärkung des Turboladers durch Steuern der Öffnung des Ladedruckregelventils 162 verändern.
Ein Kühler (z. B. ein Ladeluftkühler oder Intercooler) kann einen Teil der in der Druckluftladung enthaltenen Hitze ableiten, die erzeugt werden kann, wenn die Luft komprimiert wird. Obwohl zum Zwecke der Veranschaulichung getrennt dargestellt, können die Turbine 160-1 und der Kompressor 160-2 mechanisch miteinander verbunden sein, wobei Ansaugluft sehr nahe bei heißen Abgasen positioniert wird. Die Druckluftladung kann Wärme von Komponenten des Abgassystems 134 absorbieren.
Der Motor 102 kann ein Abgasrückführventil (AGR) 170 enthalten, das die Abgase selektiv zum Ansaugkrümmer 110 zurückführt. Das AGR-Ventil 170 kann Abgas stromaufwärts von der Turbine des Turboladers 160-1 im Abgassystem 134 erhalten. Das AGR-Ventil 170 kann durch ein AGR-Stellgliedmodul 172 gesteuert werden.
Die Kurbelwellenstellung kann unter Verwendung eines Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen werden. Eine Motordrehzahl kann basierend auf der Kurbelwellenstellung ermittelt werden, die unter Verwendung des Kurbelwellenstellungssensors 180 gemessen wird. Eine Temperatur des Motorkühlmittels kann unter Verwendung eines Motorkühlmittel-Temperatursensors (ECT) 182 gemessen werden. Der ECT-Sensor 182 kann innerhalb des Motors 102 oder an anderen Stellen angeordnet sein, an denen das Kühlmittel umgewälzt wird wie beispielsweise ein Radiator (nicht dargestellt).
Der Druck im Ansaugkrümmer 110 kann unter Verwendung eines Krümmerabsolutdruck (MAP)-Sensors 184 gemessen werden. In verschiedenen Ausführungen kann der aus der Differenz zwischen dem Umgebungsluftdruck und dem Druck im Ansaugkrümmer 110 bestehende Motorunterdruck gemessen werden. Der Massenstromdurchsatz der Luft, die durch den Ansaugkrümmer 110 strömt, kann unter Verwendung eines Luftstrommassen (MAF)-Sensors 186 gemessen werden. In unterschiedlichen Implementierungen kann der MAF-Sensor 186 in einem Gehäuse positioniert sein, das auch die Drosselklappe 112 beinhaltet.
Die Position der Drosselklappe 112 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Drosselklappenpositionssensoren (TPS) 190 gemessen werden. Eine Temperatur von Luft, die in den Motor 102 gezogen wird, kann unter Verwendung eines Ansauglufttemperatursensors (IAT) 192 gemessen werden. Ein oder mehrere Sensor(en) 193 können ebenfalls implementiert werden. Die anderen Sensoren 193 beinhalten ein Gaspedalpositions-Sensor (APP), ein Bremspedalpositions-Sensor (BPP) sowie möglicherweise ein Kupplungspedalpositions-Sensor (CPP) (z. B. bei einem Schaltgetriebe), einen Lenkradwinkelsensor (SWA) und ein oder mehrere andere Arten von Sensoren. Ein APP-Sensor misst eine Position eines Fahrpedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein BPP-Sensor misst eine Position eines Bremspedals innerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Ein CPP-Sensor misst eine Position eines Kupplungspedals innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs. Zu den anderen Sensoren 193 können auch ein oder mehrere Beschleunigungssensor(en) gehören, mit dem/denen die Längsbeschleunigung (d. h. entlang der Linie vom Heck zur Front) des Fahrzeugs gemessen werden kann. Ein Beschleunigungsmesser ist ein Beispiel für eine Art von Beschleunigungssensor, obwohl auch andere Arten von Beschleunigungssensoren verwendet werden können. Das ECM 114 kann Signale der Sensoren verwenden, um Entscheidungen für die Steuerung des Motors 102 zu treffen.
Das ECM 114 kann z. B. mit einem Getriebesteuermodul 194 kommunizieren, um den Betrieb des Motors mit dem Schalten von Gängen in einem Getriebe 195 zu koordinieren. Das ECM 114 kann mit einem Hybridsteuermodul 196 kommunizieren, um beispielsweise den Betrieb des Motors 102 und einer Motor/Generator-Einheit (MGU) 198 zu koordinieren. Während das Beispiel eine MGU verwendet, können auch mehrere MGU und/oder Elektromotoren implementiert werden. Jedes System, das einen Motorparameter variiert, kann als Motorstellglied bezeichnet werden. Jedes Motorstellglied weist einen zugehörigen Stellgliedwert auf. Das Drosselklappenstellgliedmodul 116 kann beispielsweise als ein Motorstellglied bezeichnet werden und der Drosselklappenöffnungsbereich kann als der Stellgliedwert bezeichnet werden. Im Beispiel der 1 erreicht das Drosselklappenstellgliedmodul 116 den Drosselklappenöffnungsbereich durch Einstellen eines Winkels des Flügels des Drosselventils 112.
Das Zündstellgliedmodul 126 kann auch als ein Motorstellglied bezeichnet werden, obwohl der entsprechende Stellgliedwert der Frühzündungsgrad in Bezug auf den TDC des Zylinders sein kann. Andere Motorstellglieder können das Zylinderstellgliedmodul 120, das Kraftstoffstellgliedmodul 124, das Verstellstellgliedmodul 158, das Verstärkerstellgliedmodul 164 und das AGR-Stellgliedmodul 172 beinhalten. Für diese Stellglieder können die Stellgliedwerte jeweils einer Zylinderaktivierungs-/- deaktivierungsfolge, Kraftstoffversorgungsrate, Einlass- und Auslassnockenverstellwinkeln, Wastegate-Sollöffnungen und AGR-Ventilöffnungsbereich jeweils entsprechen.
Das ECM 114 kann die Stellgliedwerte steuern, um den Motor 102 zu veranlassen, das angeforderte Ausgangsdrehmoment zu produzieren. Das ECM 114 kann die Drehmomentanforderung beispielsweise aufgrund von einer oder mehreren Fahrereingaben festlegen, wie eine APP, eine BPP, eine CPP, und/oder einer oder mehreren anderen passenden Fahrereingaben. Das ECM 114 kann die Drehmomentanforderung zum Beispiel anhand einer oder mehrerer Gleichungen und/oder Nachschlagetabellen festlegen, welche die Fahrereingabe(n) zu den Drehmomentanforderungen in Beziehung setzen.
Unter bestimmten Umständen steuert das Hybridsteuermodul 196 die MGU 198 an, um Ausgangsdrehmoment zu liefern, beispielsweise zur Ergänzung des Ausgangsdrehmoments des Motors. Das Hybridsteuermodul 196 leitet elektrische Energie von einer Batterie 199 an die MGU 198, damit die MGU 198 positives Drehmoment abgibt. Während das Beispiel die Batterie 199 verwendet, kann mehr als eine Batterie für die Stromversorgung der MGU 198 verwendet werden. Die MGU 198 kann das Ausgangsdrehmoment beispielsweise zum Motor 102, einer Eingangswelle des Getriebes 195, einer Ausgangswelle des Getriebes 195 oder einer anderen Vorrichtung zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang des Fahrzeugs liefern. Die Batterie 199 kann speziell für die MGU 198 vorgesehen sein und eine oder mehrere andere Batterie(n) für die Stromversorgung weiterer Fahrzeugfunktionen.
Unter anderen Umständen kann das Hybridsteuermodul 196 die MGU 198 ansteuern, um mechanische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln. Das Hybridsteuermodul 196 kann die MGU 198 ansteuern, um mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, um z. B. die Batterie 199 aufzuladen. Dies kann als Regeneration bezeichnet werden. Obwohl das Beispiel eines Motorsystems, das sowohl den Motor 102 als auch die MGU 198 beinhaltet, vorgesehen ist, ist die vorliegende Anmeldung auch für Fahrzeuge, die nur einen Motor für den Fahrzeugantrieb und Fahrzeuge, die nur einen oder mehrere Elektromotoren und/oder MGUs für den Fahrzeugantrieb beinhalten, anwendbar.
2 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines fahrdynamischen Steuersystems mit einem oder mehreren dynamischen Stellgliedern 204 des Fahrzeugs, einem dynamischen Steuerungsmodul 208 und einem Kommunikationsbus 210. Das dynamische Steuerungsmodul 208, das ECM 114 und ein oder mehrere andere Fahrzeugsteuermodule 214 kommunizieren über den Kommunikationsbus 210. Nur als Beispiel kann der Kommunikationsbus 210 einen PKW-Bereichsnetzwerk (CAN)-Bus oder einen anderen geeigneten Kommunikationsbus beinhalten. Obwohl das Beispiel eines Kommunikationsbusses vorgesehen ist, können zwei oder mehrere Kommunikationsbusse verwendet werden. Beispiele für die anderen Fahrzeugsteuermodule 214 sind das Getriebesteuermodul 195, das Hybridsteuermodul 196 und andere Fahrzeugsteuermodule. In verschiedenen Implementierungen kann die Funktionalität eines oder mehrerer Steuermodule des Fahrzeugs in einem einzigen Modul kombiniert werden.
Die dynamischen Stellglieder 204 variieren die Fahrdynamik. Das dynamische Steuerungsmodul 208 steuert die Betätigung der dynamischen Stellglieder 204, wie im Folgenden erläutert wird. So kann zum Beispiel ein elektronisches Sperrdifferenzial (ELSD) Stellglied-Modul 212 ein ELSD 216 basierend auf den Signalen des dynamische Steuerungsmoduls 208 steuern. Das ELSD 216 regelt die Drehzahl einer Antriebswelle in Bezug auf die Drehzahl einer anderen Antriebswelle des Fahrzeugs. Ein elektronisches Servolenkungs (EPS)-Stellglied 220 steuert einen EPS-Motor 224 basierend auf den Signalen des dynamischen Steuerungsmoduls 208. Der EPS-Motor 224 steuert die Lenkung (Drehung) der Räder des Fahrzeugs. Das dynamische Steuerungsmodul 208 kann die Signale zum Steuern des EPS-Motors 224 erzeugen, zum Beispiel basierend auf einem Lenkradwinkel (SWA), der unter Verwendung eines oder mehrerer SWA-Sensoren gemessen wird. Die SWA-Sensoren messen die Winkelverschiebung eines Lenkrads in Bezug auf einen vorgegebenen Winkel des Lenkrads (z. B. wobei das Fahrzeug entlang seiner Längsachse fahren soll). Ein Benutzer dreht das Lenkrad, um die Wendung des Fahrzeugs anzufordern.
Ein automatisches Bremssystem (ABS)-Stellgliedmodul 228 steuert die Betätigung eines oder mehrerer ABS-Stellglieder 232 basierend auf den Signalen des dynamischen Steuerungsmoduls 208. Der/die ABS-Stellglied(er) 232 kann/können den Bremsflüssigkeitsstrom von und zu den Bremssätteln des Fahrzeugs und damit den Bremsflüssigkeitsdruck steuern. Ein Fahrstellgliedmodul 236 steuert die Fahrsteuerungsstellglieder 240, wie beispielsweise magnetische Fahrsteuerungsstellglieder oder eine andere Art von elektronischem Fahrsteuerungsstellglied, basierend auf den Signalen des dynamischen Steuerungsmoduls 208. An jedem Rad des Fahrzeugs kann ein Fahrtsteuerungsstellglied realisiert werden. Die Fahrtsteuerungsstellglieder 240 zum Beispiel Fahrhöhe und Dämpfung steuern. Ein aerodynamisches Stellgliedmodul 244 steuert einen oder mehrere aerodynamische Stellglieder 248 basierend auf den Signalen des dynamischen Steuerungsmoduls 208. Beispiele für aerodynamische Stellglieder sind beispielsweise Spoiler und Splitter. Die aerodynamischen Stellglieder 248 können betätigt werden, um Aerodynamik, Abtrieb und Auftrieb zu variieren. Obwohl Beispiele für die dynamischen Stellglieder 204 angegeben sind, ist die vorliegende Anwendung auch auf andere dynamischen Stellglieder von Fahrzeugen anwendbar.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm eines dynamischen Steuermoduls 208. Ein Spurmodul 304 bestimmt, ob der Fahrzeugführer das Fahrzeug im Spurzustand fährt oder nicht. Das Spurmodul 304 stellt ein Spursignal 308 in einen ersten Zustand ein, wenn der Fahrer das Fahrzeug im Spurzustand fährt, und stellt das Spursignal 308 in einen zweiten Zustand ein, wenn der Fahrer das Fahrzeug nicht im Spurzustand fährt. Wie im Folgenden näher erläutert, können im Spurzustand einer oder mehrere der Dynamikstellglieder 204 basierend auf dem Gierverhalten des Fahrzeugs und der Klassifikation der Fahrereigenschaften gesteuert und/oder eingestellt werden.
Das Spurmodul 304 kann bestimmen, ob der Fahrer das Fahrzeug im Spurzustand fährt, zum Beispiel basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) 312 und einer Querbeschleunigung 316 des Fahrzeugs. So kann beispielsweise das Spurmodul 304 einen Zählerwert erhöhen, wenn sowohl die Fahrzeuggeschwindigkeit 312 größer als eine vorgegebene Geschwindigkeit als auch die Querbeschleunigung 316 (z. B. eine Größenordnung) größer als eine vorgegebene Beschleunigung ist. Das Spurmodul 304 kann den Zählerwert herabsetzen, wenn mindestens eine der Fahrzeuggeschwindigkeiten 312 geringer ist als die vorgegebene Geschwindigkeit und die Querbeschleunigung 316 geringer als die vorgegebene Beschleunigung ist.
Das Spurmodul 304 kann das Spursignal 308 in den ersten Zustand versetzen, wenn der Zählerwert größer als ein vorgegebener Wert ist, der größer als Null ist. Wenn der Zählerwert kleiner als der vorgegebene Wert ist, kann das Spurmodul 304 das Spursignal 308 in den zweiten Zustand versetzen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit 312 kann zum Beispiel anhand eines Durchschnitts von einer oder mehreren Raddrehzahlen des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Raddrehzahlen können unter Verwendung von Raddrehzahlsensoren gemessen werden. Die Querbeschleunigung 316 kann zum Beispiel mit einem Querbeschleunigungssensor gemessen werden. Weitere Informationen bezüglich des Bestimmens, ob das Fahrzeug in einer Spur gefahren wird (z. B. der erste Zustand) oder nicht (z. B. der zweite Zustand), ist im allgemein bekannten U.S. Pat. Nr. 6.408.229 zugeordnet, die hierin in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
Ein Klassifikationsmodul 320 erzeugt eine Klassifikation 324 für den Fahrzeugführer. Die Klassifikation 324 kann ein Qualifikationsniveau des Fahrers beinhalten, wie zum Beispiel Anfänger, Fortgeschrittene oder Experten, obwohl die Qualifikationsniveaus unterschiedlich benannt werden können und eine größere oder kleinere Anzahl an Qualifikationsniveaus verwendet werden kann. So können zum Beispiel erste, zweite und dritte Qualifikationsniveaus verwendet werden, wenn das zweite Qualifikationsniveau ein höheres Qualifikationsniveau anzeigt als das erste Qualifikationsniveau und das dritte Qualifikationsniveau ein höheres Qualifikationsniveau als das zweite Qualifikationsniveau.
Für einige (z. B. nur für Fortgeschrittene und Experten) oder alle Qualifikationsniveaus kann die Klassifizierung 324 auch eine Handhabungsart, wie beispielsweise Übersteuern, neutrales Lenkverhalten oder Untersteuern, beinhalten. Die Handhabungsart kann Aufschluss darüber geben, ob das Fahrzeug auf Übersteuern, Untersteuern oder neutrales Lenkverhalten gesteuert wird.
Wenn sich das Spursignal 308 im ersten Zustand befindet, stellt das Klassifizierungsmodul 320 die Klassifizierung basierend auf der Querbeschleunigung 316, einem Lenkradwinkel (SWA) 328 und einer Längsbeschleunigung 332 des Fahrzeugs ein. Der SWA 328 kann zum Beispiel mit einem oder mehreren Lenkradwinkelsensoren gemessen werden. Die Längsbeschleunigung 332 kann beispielsweise mit einem oder mehreren Längsbeschleunigungssensoren gemessen werden. Wenn sich das Spursignal 308 im zweiten Zustand befindet, kann das Klassifizierungsmodul 320 die Klassifizierung 324 so einstellen, dass es keine Klassifizierung (des Qualifikationsniveaus oder der Handhabungsart) anzeigt.
4 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer exemplarischen Implementierung des Klassifizierungsmoduls 320. Der SWA 328 kann mit einer vorgegebenen Rate abgetastet werden. Ein Rate des Änderungsmoduls 404 bestimmt die SWA-Änderungsrate (ROC) 408 basierend auf einer Differenz zwischen den Abtastwerten des SWA 328 (z. B. einer aktuellen und einer letzten Abtastung) und dem Zeitraum zwischen diesen Abtastwerten. Der Zeitraum zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen entspricht der vorgegebenen Rate.
Ein erstes Mittelungsmodul 412 bestimmt einen durchschnittlichen SWA ROC 416 basierend auf einem Durchschnitt aus einer Vielzahl von SWA ROCs 408. So kann beispielsweise das erste Mittelungsmodul 412 den durchschnittlichen SWA ROC 416 basierend auf oder gleich einem Durchschnitt der letzten vorbestimmten Anzahl der SWA ROCs 408 einstellen. Das erste Mittelungsmodul 412 kann zum Beispiel die vorgegebene Anzahl der letzten SWA ROCs 408 summieren und die Summe durch die vorgegebene Anzahl teilen.
Ein Handhabungsmodul 420 bestimmt einen Handhabungsart 424 des Fahrers basierend auf dem durchschnittlichen SWA ROC 416. So kann das Handhabungsmodul 420 zum Beispiel die Handhabungsart 424 auf Übersteuern einstellen, wenn der durchschnittliche SWA ROC 416 größer ist als ein erster vorgegebener ROC, wie beispielsweise etwa 48 Grad pro Sekunde oder ein anderer geeigneter ROC. Das Handhabungsmodul 420 kann die Handhabungsart 424 auf Untersteuern einstellen, wenn der durchschnittliche SWA ROC 416 kleiner als ein zweiter vorgegebener ROC ist, der kleiner als der erste vorgegebene ROC ist, wie beispielsweise etwa 38 Grad pro Sekunde oder ein anderer geeigneter ROC. Das Handhabungsmodul 420 kann die Handhabungsart 424 auf neutral einstellen, wenn der durchschnittliche SWA ROC 416 zwischen dem ersten vorbestimmten ROC und dem zweiten vorbestimmten ROC liegt.
In verschiedenen Implementierungen können die ersten und zweiten vorgegebenen ROCs basierend auf den Qualifikationsniveaus des Fahrers festgelegt werden. So kann beispielsweise ein erster Satz von ersten und zweiten vorbestimmten ROCs verwendet werden, wenn das Qualifikationsniveau ein Experte ist, und ein zweiter Satz von ersten und zweiten vorbestimmten ROCs, wenn das Qualifikationsniveau des Fahrers qualifiziert ist, usw. Nachfolgend ist eine exemplarische Tabelle von SWA ROCs dargestellt, die Angaben zu den Fahrern mit Expertenqualifikationen anzeigen.

Experte Übersteuern Experte Neutral Experte Untersteuern

SWA ROC (Grad/Sekunde) 50-55 40-45 30-35
Ein Qualifikationsmodul 428 ermittelt einen Qualifikationswert 432 basierend auf der Längsbeschleunigung 332 und der Querbeschleunigung 316. Die Quer- und Längsbeschleunigungen 316 und 332 können mit einer vorgegebenen Rate abgetastet werden. Jeder Qualifikationswert entspricht einem Qualifikationsniveau des Fahrers für diese Quer- und Längsbeschleunigung. Das Qualifikationsmodul 428 ermittelt anhand einer Qualifikationswertfunktion 436 den Qualifikationswert 432 für eine gegebene Längs- und Querbeschleunigung. Die Qualifikationswertfunktion 436 kann zum Beispiel eine oder mehrere Gleichungen sein, die Quer- und Längsbeschleunigungswerte mit Qualifikationswerten in Beziehung setzen. Als weitere Gleichung kann die Qualifikationswertfunktion 436 eine dreidimensionale Abbildung von Qualifikationswerten sein, die durch Sätze von Quer- und Längsbeschleunigungswerten indiziert sind. In verschiedenen Implementierungen kann die Qualifikationswertfunktion 436 darüber hinaus die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Qualifikationsmodul 428 den Qualifikationswert 432 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 312 bestimmen.
5 beinhaltet eine exemplarische Grafik des Qualifikationsniveaus 502 als Funktion sowohl der Querbeschleunigung 504 als auch der Längsbeschleunigung 508. Im Allgemeinen erhöhen sich die Qualifikationswerte, wenn sich die Querbeschleunigung von 0 Querbeschleunigung weg erhöht oder verringert, und verringern sich, wenn sich die Querbeschleunigung von 0 Querbeschleunigung nähert. Die Qualifikationswerte erhöhen sich auch und unabhängig voneinander, wenn die Längsbeschleunigung von der 0-Längsbeschleunigung abweicht oder sich erhöht und verringert, wenn die Längsbeschleunigung sich der 0-Längsbeschleunigung nähert. Mit anderen Worten, die Qualifikationswerte erhöhen sich als mindestens einer der folgenden: (i) eine Größenordnung der Querbeschleunigung erhöht sich und (ii) eine Größenordnung der Längsbeschleunigung erhöht sich.
Die Qualifikationswerte erhöhen sich schneller, da sich sowohl die Quer- als auch die Längsbeschleunigung von 0 wegbewegt. Dies kann eintreten, wenn die Längsbeschleunigung positiv wird und die Querbeschleunigung positiv wird, wenn die Längsbeschleunigung positiv wird und die Querbeschleunigung negativ wird, wenn die Längsbeschleunigung negativ wird und die Querbeschleunigung positiv wird, und wenn die Längsbeschleunigung negativ wird und die Querbeschleunigung negativ wird.
Mit anderen Worten, die Qualifikationswerte erhöhen sich in einer ersten Rate, wenn die Querbeschleunigung bei konstanter Längsbeschleunigung positiver wird, und die Qualifikationswerte erhöhen sich in einer zweiten Rate, wenn die Querbeschleunigung positiver wird und die Längsbeschleunigung eine aus einer (i) positiveren und (ii) negativeren wird, wobei die zweite Rate größer als die erste Rate ist. Zusätzlich erhöhen sich die Qualifikationswerte in einer ersten Rate, wenn die Querbeschleunigung bei konstanter Längsbeschleunigung negativer wird, und die Qualifikationswerte erhöhen sich in einer zweiten Rate, wenn die Querbeschleunigung negativer wird und die Längsbeschleunigung eine aus einer (i) positiveren und (ii) negativeren wird, wobei die zweite Rate größer als die erste Rate ist. Darüber hinaus erhöhen sich die Qualifikationswerte mit einer ersten Rate, wenn die Längsbeschleunigung bei konstanter Querbeschleunigung positiver wird, und die Qualifikationswerte erhöhen sich mit einer zweiten Rate, wenn die Längsbeschleunigung positiver wird und die Querbeschleunigung eine aus einer (i) positiveren und (ii) negativeren wird, wobei die zweite Rate größer als die erste Rate ist. Darüber hinaus erhöhen sich die Qualifikationswerte mit einer ersten Rate, wenn die Längsbeschleunigung bei konstanter Querbeschleunigung negativer wird, und die Qualifikationswerte erhöhen sich mit einer zweiten Rate, wenn die Längsbeschleunigung negativer wird und die Querbeschleunigung eine aus einer (i) positiveren und (ii) negativeren wird, wobei die zweite Rate größer als die erste Rate ist. Die Qualifikationswerte können sich mit linearen oder nichtlinearen Raten erhöhen und abnehmen. Im Beispiel der weiteren Einbeziehung der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht das Qualifikationsmodul den Qualifikationswert, wenn mindestens einer von (i) einer Größenordnung der Querbeschleunigung zunimmt und (ii) einer Größenordnung der Längsbeschleunigung zunimmt und (iii) die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Für die Werte eines Satzes der Querbeschleunigung 316 und der Längsbeschleunigung 332, die zwischen den Einträgen der Nachschlagetabelle für Qualifikationswerte liegen, kann das Qualifikationsmodul 428 den Qualifikationswert 432 durch Interpolation, wie beispielsweise lineare Interpolation, bestimmen.
Unter Bezugnahme auf 4 bestimmt ein zweites Mittelungsmodul 440 einen durchschnittlichen Qualifikationswert 444, basierend auf einem Durchschnitt aus einer Vielzahl der Qualifikationswerte 432. So kann beispielsweise das zweite Mittelungsmodul 440 den durchschnittlichen Qualifikationswert 444 basierend auf oder gleich einem Durchschnitt der letzten vorbestimmten Anzahl der Qualifikationswerte 432 einstellen. Das zweite Mittelungsmodul 440 kann zum Beispiel die vorgegebene Anzahl der letzten Qualifikationswerte 432 summieren und die Summe durch die vorgegebene Anzahl teilen.
Ein Qualifikationsmodul 448 bestimmt ein Qualifikationsniveau 452 des Fahrzeugführers basierend auf dem durchschnittlichen Qualifikationswert 444. So kann beispielsweise das Qualifikationsmodul 448 das Qualifikationsniveau 452 auf Experte einstellen, wenn der durchschnittliche Qualifikationswert 444 größer als ein erster vorgegebener Wert ist. Das Qualifikationsmodul 448 kann das Qualifikationsniveau 452 auf Anfänger einstellen, wenn der durchschnittliche Qualifikationswert 444 kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert ist, der kleiner als der erste vorgegebene Wert ist. Das Qualifikationsmodul 448 kann das Qualifikationsniveau 452 auf qualifiziert einstellen, wenn der durchschnittliche Qualifikationswert 444 zwischen dem ersten vorgegebenen Wert und dem zweiten vorgegebenen Wert liegt. Nur als Beispiel, kann, basierend auf der Qualifikationswertfunktion 436, die Qualifikationswerte im Bereich von 0,0 bis 1,0 zur Verfügung stellt und die sich wie vorstehend beschrieben erhöhen und verringern, der erste vorgegebene Wert etwa 0,7 oder ein anderer geeigneter Wert sein, und der zweite vorgegebene Wert kann etwa 0,4 oder ein anderer geeigneter Wert sein. Obwohl das Beispiel zum Einstellen des Qualifikationsniveaus 452 auf Anfänger, Fortgeschrittene oder Experten angegeben ist, kann eine geringere (z. B. 2) oder größere (mehr als 3) Anzahl an Qualifikationsniveaus mit einer entsprechenden Anzahl an vorgegebenen Werten verwendet werden.
Wenn sich das Spursignal 308 im zweiten Zustand befindet, kann 1 Klassifikationserzeugungsmodul 456 die Klassifikation 324 so einstellen, dass keine Klassifikation angezeigt wird. Wenn sich das Spursignal 308 im ersten Zustand befindet, erzeugt das Klassifikationserzeugungsmodul 456 die Klassifikation 324, die das Qualifikationsniveau 452 und die Handhabungsart 424 beinhaltet. Für eine oder mehrere Qualifikationsniveaus, wie beispielsweise Anfänger, kann das Klassifikationserzeugungsmodul 456 die Klassifikation 324 erzeugen, die das Qualifikationsniveau 452 und nicht die Handhabungsart 424 beinhaltet.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zur Klassifikation von Handhabungsart und Qualifikationsniveau des Fahrers darstellt. Bei 604 kann das Klassifikationserzeugungsmodul 456 bestimmen, ob sich das Spursignal 308 im ersten Zustand befindet. Wenn 604 wahr ist, fährt die Steuerung mit 608 fort. Wenn 604 falsch ist, kann das Klassifikationserzeugungsmodul 456 die Klassifikation 324 so einstellen, dass keine Klassifikation angezeigt wird, und die Steuerung kann enden.
Bei 608 kann die Änderungsrate des Moduls 404 den SWA ROC 408 basierend auf dem SWA 328 bestimmen. Das erste Mittelungsmodul 412 bestimmt den durchschnittlichen SWA ROC 416 bei 612. Das erste Mittelungsmodul 412 bestimmt den durchschnittlichen SWA ROC 416 durch Mittelung der vorbestimmten Anzahl an SWA ROCs, einschließlich des bei 608 bestimmten SWA ROC 408 und der vorbestimmten Anzahl-1 SWA ROCs 408 aus den letzten vorbestimmten Nummer-1-Regelkreisen.
Bei 616 kann das Qualifikationsmodul 428den Qualifikationswert 432 basierend auf der Querbeschleunigung 316 und der Längsbeschleunigung 332 mit der Qualifikationswertfunktion 436 bestimmen. Das Qualifikationsmodul 428 kann den Qualifikationswert 432 darüber hinaus basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit 312 in verschiedenen Implementierungen bestimmen. Das zweite Mittelungsmodul 440 kann den durchschnittlichen Qualifikationswert 444 bei 620 durch Mittelung der vorbestimmten Anzahl an Qualifikationswerten einschließlich des bei 616 ermittelten Qualifikationswertes 432 und der vorbestimmten Nummer-1-Qualifikationswerte 432 aus den letzten vorbestimmten Nummer-1-Regelkreisen bestimmen.
Das Handhabungsmodul 420 kann bestimmen, ob der durchschnittliche SWA ROC 416 kleiner als der zweite vorgegebene ROC bei 624 ist. Wenn 624 wahr ist, kann das Handhabungsmodul 420 die Handhabungsart 424 auf Untersteuern bei 628 und die Steuerungsübergabe auf 644 einstellen, was im Folgenden näher erläutert wird. Wenn 624 falsch ist, kann die Steuerung mit 632 fortfahren. Das Handhabungsmodul 420 kann bestimmen, ob der durchschnittliche SWA ROC 416 größer ist als der erste vorgegebene ROC bei 632. Wenn 632 wahr ist, kann das Handhabungsmodul 420 die Handhabungsart 424 auf Übersteuern bei 636 und die Steuerung kann auf 644 übertragen werden. Wenn 632 falsch ist, kann das Handhabungsmodul 420 die Handhabungsart 424 bei 640 auf neutral einstellen, und die Steuerung kann mit 644 fortgesetzt werden.
Bei 644 kann das Qualifikationsmodul 448 bestimmen, ob der durchschnittliche Qualifikationswert 444 kleiner als der zweite vorgegebene Wert ist. Wenn 644 wahr ist, kann das Qualifikationsmodul 448 das Qualifikationsniveau 452 bei 648 auf Anfänger einstellen und die Steuerung kann auf 664 übertragen werden, was im Folgenden näher erläutert wird. Wenn 644 falsch ist, kann die Steuerung mit 652 fortfahren.
Bei 652 kann das Qualifikationsmodul 448 bestimmen, ob der durchschnittliche Qualifikationswert 444 größer als der erste vorgegebene Wert ist. Wenn 652 wahr ist, kann das Qualifikationsmodul 448 das Qualifikationsniveau 452 bei 656 auf Experte einstellen, und die Steuerung kann auf 664 übertragen werden. Wenn 652 falsch ist, kann das Qualifikationsmodul 448 das Qualifikationsniveau 452 auf 660 einstellen, und die Steuerung kann mit 664 fortgesetzt werden. Bei 664 kann das Klassifikationserzeugungsmodul 456 die Klassifikation 324 des Fahrers erzeugen, um die Handhabungsart 424 des Fahrers und/oder das Qualifikationsniveau 452 einzubeziehen. Obwohl das Beispiel von 6 als endend dargestellt ist, kann 6 veranschaulichend für einen Regelkreis sein, und die Steuerung kann einen Regelkreis jeweils in einem vorbestimmten Zeitraum starten. Die Klassifikation 324 des Fahrers des Fahrers kommt wie im Folgenden erläutert zur Anwendung.
Unter Bezugnahme auf 3 stellt ein Basismodul 340 die Zielvorgaben (Werte) 344 für die dynamischen Stellglieder 204 entsprechend der Klassifikation 324 ein. So kann beispielsweise das Basismodul 340 die Zielvorgaben 344 auf einen ersten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 keine Klassifikation anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen zweiten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 Anfänger anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen dritten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 qualifiziert und untersteuert anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen vierten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 qualifiziert und neutral anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen fünften vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 qualifiziert und übersteuert anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen sechsten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 Experte und untersteuert anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen siebten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 Experte und neutral anzeigt. Das Basismodul 340 kann die Zielvorgaben 344 auf einen achten vorgegebenen Satz der Zielvorgaben einstellen, wenn die Klassifikation 324 Experte und übersteuert anzeigt. Im Allgemeinen kann für jede mögliche Kombination von Klassifikationen, einschließlich Qualifikationsniveau und Handhabungsart, ein vorgegebener Satz von Zielvorgaben vorgegeben und ausgewählt werden.
Ein Stellglied-Steuermodul 348 stellt die Zielvorgaben 344 basierend auf den Zielvorgaben 352 ein, um die Zielvorgaben zu erstellen. So kann beispielsweise das Stellglied-Steuermodul 348 die Zielvorgaben 344 mit den Zielvorgaben 352 summieren oder multiplizieren, um die endgültigen Zielvorgaben zu erstellen. Auch eine andere geeignete Einstellmöglichkeit kann verwendet werden. Das Stellglied-Steuermodul 348 betätigt die dynamischen Stellglieder 204, um die jeweiligen Endziele zu erreichen.
Ein Closed-Loop-Modul 356 stellt die Solleinstellungen 352 ein. Insbesondere wenn das Spursignal 308 in den zweiten Zustand versetzt wird, stellt ein Einstellmodul 360 die Solleinstellungen 352 auf vorgegebene, nicht einstellbare Werte ein. So können beispielsweise die vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte Null (im Beispiel der Summierung der Solleinstellungen 352 mit den Zielvorgaben 344) oder Eins (im Beispiel der Multiplikation der Solleinstellungen 352 mit den Zielvorgaben 344) sein.
Basierend auf den Solleinstellungen 352, die auf die vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte eingestellt sind, stellt das Stellglied-Steuermodul 348 die endgültigen Ziele auf die Zielvorgaben 344 ein. Wenn das Spursignal 308 in den ersten Zustand versetzt wird, kann das Einstellmodul 360 einen, mehrere oder alle Zieleinstellungen 352 auf andere Werte als den/die vorgegebenen, nicht einstellbaren Wert(e) einstellen, wie im Folgenden näher erläutert wird. Auf diese Weise wird die Steuerung der Dynamikstellglieder 204 auf den Fahrer abgestimmt, im Gegensatz zu den Zielvorgaben 344, die kalibriert werden können, um Fahrer mit unterschiedlichem Qualifikationsniveaus und einer unterschiedlichen Handhabungsart aufzunehmen.
Ein Soll-Giermodul 362 ermittelt eine Soll-Gierrate 364 für das Fahrzeug. Das Soll-Giermodul 362 kann die Soll-Gierrate 364 zum Beispiel basierend auf mindestens einer der Querbeschleunigungen 316, der Längsbeschleunigung 332, dem SWA 328, der Fahrzeuggeschwindigkeit 312 und einer Gaspedalstellung (APP) 366 ermitteln. Das Soll-Giermodul 362 kann die Soll-Gierrate 364 als Funktion der Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung, SWA, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder APP unter Verwendung einer oder mehrerer Gleichungen oder Nachschlagetabellen bestimmen, welche die Querbeschleunigung, Längsbeschleunigung, SWA, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder APP mit der Soll-Gierrate in Beziehung setzen. Die APP 366 kann mit einem oder mehreren APP-Sensoren gemessen oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern bestimmt werden. Anstelle der APP kann eine autonome Fahrereingabe verwendet werden.
Ein erstes Fehlermodul 368 bestimmt einen Gierratenfehler 370 basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-Gierrate 364 und einer aktuellen Gierrate 372 des Fahrzeugs. So kann beispielsweise das erste Fehlermodul 368 den Gierratenfehler 370 basierend auf oder gleich der Soll-Gierrate 364 abzüglich der aktuellen Gierrate 372 oder der aktuellen Gierrate 372 abzüglich der Soll-Gierrate 364 einstellen. Die aktuelle Gierrate 372 kann mit einem oder mehreren Sensoren gemessen oder basierend auf einem oder mehreren anderen Parametern bestimmt werden.
Ein Mittelungsmodul 374 bestimmt einen durchschnittlichen Gierratenfehler 376, basierend auf einem Durchschnitt aus einer Vielzahl von Werten des Gierratenfehlers 370. So kann beispielsweise das Mittelungsmodul 374 den durchschnittlichen Gierratenfehler 376 basierend auf oder gleich einem Mittelwert aus einer zuletzt festgelegten Anzahl an Werten des Gierratenfehlers 370 einstellen. Das Mittelungsmodul 374 kann zum Beispiel die vorgegebene Anzahl der letzten Werte des durchschnittlichen Gierratenfehlers 376 zusammenfassen und durch die vorgegebene Anzahl teilen.
Ein zweites Fehlermodul 378 bestimmt einen Gierfehler (YEE) 380, basierend auf einer Differenz zwischen dem durchschnittlichen Gierratenfehler 376 und einem Soll-Gierfehler 382. So kann beispielsweise das zweite Fehlermodul 378 die YEE 380 basierend auf oder gleich dem Soll-Gierfehler 382 abzüglich des durchschnittlichen Gierratenfehlers 376 oder des durchschnittlichen Gierratenfehlers 376 abzüglich des Soll-Gierfehlers 382 einstellen.
Ein Soll-Gierfehler-Modul 384 stellt den Soll-Gierfehler 382 basierend auf der Klassifikation 324 des Fahrers ein. So kann lediglich als Beispiel das Soll-Gierfehler-Modul 384 den Soll-Gierfehler 382 auf einen ersten vorgegebenen Gierfehler einstellen, wenn die Klassifikation 324 anzeigt, dass der Fahrer Anfänger ist. Das Soll-Gierfehler-Modul 384 den Soll-Gierfehler 382 auf einen zweiten vorgegebenen Gierfehler einstellen, wenn die Klassifikation 324 anzeigt, dass das Qualifikationsniveau des Fahrers qualifiziert ist. Das Soll-Gierfehler-Modul 384 kann den Soll-Gierfehler 382 auf einen dritten vorgegebenen Gierfehler einstellen, wenn die Klassifikation 324 anzeigt, dass das Qualifikationsniveau des Fahrers ein Expertenniveau ist. Der erste vorgegebene Gierfehler kann kleiner als der zweite vorgegebene Gierfehler sein, und der zweite vorgegebene Gierfehler kann kleiner als der dritte vorgegebene Gierfehler sein. Dies kann eine größere Reichweite der Steuerung eines oder mehrerer der dynamischen Stellglieder 204 ermöglichen, wenn das Qualifikationsniveau des Fahrers verbessert wird. Der Soll-Gierfehler 382 ist ein Sollwert für den durchschnittlichen Gierratenfehler 376, gegeben durch das Qualifikationsniveau des Fahrers.
Das Soll-Gierfehler-Modul 384 kann auch den vorgegebenen Gierfehler basierend auf der Handhabungsart bestimmen. So kann beispielsweise für jedes mögliche Qualifikationsniveau und jede mögliche Handhabungsart ein vorgegebener Gierfehler vorgegeben werden, und das Soll-Gierfehler-Modul 384 kann einen der vorgegebenen Gierfehler basierend auf dem Qualifikationsniveau und der Handhabungsart auswählen.
Ein Integratormodul 386 bestimmt einen aufgelaufenen Fehler 388 durch die Integration von aufeinanderfolgenden und/oder nicht aufeinanderfolgenden Werten der YEE 380. Wenn zum Beispiel ein neuer Wert des YEE 380 bestimmt wird, kann das Integratormodul 386 ein mathematisches Integral von oder basierend auf einer Differenz zwischen dem YEE 380 und dem letzten Wert des YEE 380 bestimmen. Das Integratormodul 386 kann daraufhin das Ergebnis der Integration zum aufgelaufenen Fehler 388 hinzufügen, um den aufgelaufenen Fehler 388 basierend auf dem neuen Wert des YEE 380 zu aktualisieren. Im Beispiel der aufeinanderfolgenden Werte kann der letzte Wert des YEE 380 der letzte festgelegte Wert des YEE 380 sein. Im Beispiel der nichtaufeinanderfolgenden Werte kann der letzte Wert des YEE 380 der letzte verwendete Wert des YEE 380 sein. Die Verwendung von YEE-Werten kann angehalten oder unterbrochen werden, zum Beispiel bei einer Geradeausfahrt und/oder niedrigen Fahrdynamiksituationen (z. B. wenn sich das Spursignal 308 im zweiten Zustand befindet).
Ein Skalierungsmodul 390 bestimmt einen skalierten Fehler 392 basierend auf dem aufgelaufenen Fehler 388 und einem Einzelwert 394. So kann beispielsweise das Skalierungsmodul 390 den skalierten Fehler 392 basierend auf oder gleich dem aufgelaufenen Fehler 388 multipliziert mit dem Einzelwert 394 einstellen. Ein Skalierungsmodul 396 kann den Einzelwert 394 zum Beispiel anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit 312 bestimmen. Das Skalierungsmodul 396 kann den Einzelwert 394 zum Beispiel als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit 312 unter Verwendung einer Gleichung und einer Nachschlagetabelle bestimmen, die Fahrzeuggeschwindigkeiten mit Einzelwerten in Beziehung setzt. Im Allgemeinen kann das Skalierungsmodul 396 den Einzelwert 394 erhöhen, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit 312 erhöht und umgekehrt.
Das Einstellmodul 360 erhöht eine oder mehrere der Solleinstellungen 352 auf größer als die vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte, wenn sowohl die YEE 380 größer als ein vorgegebener YEE-Schwellenwert als auch der skalierte Fehler 392 größer als ein vorgegebener Fehlerschwellenwert ist. Der vorgegebene YEE-Schwellenwert und der vorgegebene Fehlerschwellenwert sind in 3 durch 398 zusammengefasst. Obwohl das Beispiel des Erhöhens einer oder mehrerer der Solleinstellungen 352 behandelt wird, ist die vorliegende Anwendung auch auf das Verringern einer oder mehrerer der Solleinstellungen und, allgemeiner gesagt, das Einstellen einer oder mehrerer der Solleinstellungen 352 weg von den vorbestimmten, nicht einstellbaren Werten anwendbar.
Das Einstellmodul 360 kann die Solleinstellungen 352 basierend auf einer vorgegebenen vorrangigen Verwendung der dynamischen Stellglieder 204 einstellen. Die vorgegebene Priorität kann anzeigen, dass zuerst ein erster der dynamischen Stellglieder 204, zum zweiten ein zweiter der dynamischen Stellglieder 204, zum dritten ein dritter der dynamischen Stellglieder 204 usw. betätigt wird. Basierend auf der vorgegebenen Priorität, wenn sowohl die YEE 380 größer als der vorgegebene YEE-Schwellenwert als auch der skalierte Fehler 392 größer als der vorgegebene Fehlerschwellenwert ist, kann das Einstellmodul 360 zunächst eine erste der Solleinstellungen 352, die dem ersten der dynamischen Stellglieder 204 zugeordnet sind, erhöhen. Das Einstellmodul 360 kann die erste der Solleinstellungen 352 zum Beispiel um einen vorgegebenen Inkrementbetrag pro Regelkreis erhöhen, bis eine Betätigungskapazität des ersten der dynamischen Stellglieder 204 erreicht ist. Das Einstellmodul 360 kann dann eine zweite der Solleinstellungen 352 erhöhen, die dem zweiten der dynamischen Stellglieder 204 zugeordnet sind. Das Einstellmodul 360 kann die zweite der Solleinstellungen 352 zum Beispiel um einen vorgegebenen Inkrementbetrag pro Regelkreis erhöhen, bis eine Betätigungskapazität des zweiten der dynamischen Stellglieder 204 erreicht ist. Das Einstellmodul 360 kann dann eine dritte der Solleinstellungen 352 erhöhen, die dem dritten der dynamischen Stellglieder 204 zugeordnet sind. Das Einstellmodul 360 kann die zweite der Solleinstellungen 352 zum Beispiel um einen vorgegebenen Inkrementbetrag pro Regelkreis erhöhen, bis eine Betätigungskapazität des dritten der dynamischen Stellglieder 204 erreicht ist, und so weiter. Die Betätigungskapazitäten der Dynamikstellglieder 204 werden durch 399 zusammenfassend dargestellt.
Wenn die YEE 380 kleiner als der vorgegebene YEE-Schwellenwert und/oder der skalierte Fehler 392 kleiner als der vorgegebene Fehlerschwellenwert ist, kann das Einstellmodul 360 die Solleinstellungen 352 in Richtung der vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte in umgekehrter Reihenfolge als die vorgegebene Priorität verringern. So kann beispielsweise das Einstellmodul 360 zunächst ein letztes der Solleinstellungen 352, die dem letzten der dynamischen Stellglieder 204 zugeordnet sind, in der vorgegebenen Priorität verringern. Das Einstellmodul 360 kann die letzte der Solleinstellungen 352 zum Beispiel um einen vorgegebenen Dekrementbetrag pro Regelkreis verringern, bis die letzte der Solleinstellungen 352 den vorgegebenen, nicht einstellbaren Wert erreicht. Das Einstellmodul 360 kann dann eine zweite und letzte der Solleinstellungen 352 verringern, die der zweiten und letzten der dynamischen Stellglieder 204 zugeordnet sind. Das Einstellmodul 360 kann die zweite und letzte der Solleinstellungen 352 zum Beispiel um einen vorgegebenen Dekrementbetrag pro Regelkreis verringern, bis die zweite und letzte der Solleinstellungen 352 den vorgegebenen, nicht einstellbaren Wert erreicht und so weiter. Obwohl das Beispiel des Verringerns einer oder mehrerer der Solleinstellungen 352 behandelt wird, ist die vorliegende Anwendung auch auf das Erhöhen einer oder mehrerer der Solleinstellungen und, allgemeiner gesagt, das Einstellen einer oder mehrerer Solleinstellungen 352 auf die vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte anwendbar.
Ein Schwellenmodul 400 bestimmt basierend auf der Klassifikation 324 des Fahrers den vorgegebenen YEE-Schwellenwert und den vorgegebenen Fehlerschwellenwert. Lediglich als Beispiel kann das Schwellenmodul 400 den vorgegebenen YEE-Schwellenwert und den vorgegebenen Fehlerschwellenwert jeweils auf einen ersten vorgegebenen YEE-Schwellenwert und einen ersten vorgegebenen Fehlerschwellenwert einstellen, wenn die Klassifikation 324 anzeigt, dass der Fahrer ein Anfänger ist. Das Schwellenmodul 400 kann den vorgegebenen YEE-Schwellenwert und den vorgegebenen Fehlerschwellenwert jeweils auf einen zweiten vorgegebenen YEE-Schwellenwert und einen zweiten vorgegebenen Fehlerschwellenwert einstellen, wenn die Klassifikation 324 anzeigt, dass der Fahrer erfahren ist. Das Schwellenmodul 400 kann den vorgegebenen YEE-Schwellenwert und den vorgegebenen Fehlerschwellenwert jeweils auf einen dritten vorgegebenen YEE-Schwellenwert und einen dritten vorgegebenen Fehlerschwellenwert einstellen, wenn die Klassifikation 324 anzeigt, dass der Fahrer ein Experte ist.
Der dritte vorgegebene YEE-Schwellenwert und der dritte vorgegebene Fehlerschwellenwert können kleiner sein als der zweite vorgegebene YEE-Schwellenwert und der zweite vorgegebene Fehlerschwellenwert. Der zweite vorgegebene YEE-Schwellenwert und der zweite vorgegebene Fehlerschwellenwert können kleiner sein als der erste vorgegebene YEE-Schwellenwert und der erste vorgegebene Fehlerschwellenwert. Dies kann es ermöglichen, die Dynamikstellglieder 204, basierend auf den Zielvorgaben 352, einzustellen, sobald sich das Qualifikationsniveau des Fahrers verbessert. Obwohl die Reihenfolge der Prioritäten als Beispiel angegeben ist, können mehrere der dynamischen Stellglieder 204 pro Regelkreis eingestellt werden und das Einstellmodul 360 kann das Einstellen der dynamischen Stellglieder 204 auf andere Weise steuern.
Das Schwellenmodul 400 kann den vorgegebenen YEE-Schwellenwert und den vorgegebenen Fehlerschwellenwert zusätzlich oder alternativ abhängig von der Handhabungsart bestimmen. So kann beispielsweise ein Satz der vorgegebenen YEE-Schwellenwerte und der vorgegebenen Fehlerschwellenwerte für jedes mögliche Qualifikationsniveau und jede mögliche Handhabungsart bereitgestellt werden, und das Schwellenmodul 400 kann einen der Sätze basierend auf dem Qualifikationsniveau und der Handhabungsart auswählen. Obwohl hierin das Beispiel für die Verwendung der Gierrate beschrieben wird, kann der Gierwinkel anstelle der Gierrate verwendet werden.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum selektiven Einstellen und Steuern der dynamischen Stellglieder 204 des Fahrzeugs darstellt. Die Steuerung kann mit 704 beginnen, wobei das Closed-Loop-Modul 356 bestimmt, ob sich das Spursignal 308 im ersten Zustand befindet. Wenn 704 wahr ist, fährt die Steuerung mit 708 fort. Wenn 704 falsch ist, kann das Stellglied-Steuermodul 348 die Betätigung der dynamischen Stellglieder 204 basierend auf den Zielvorgaben 344 steuern und die Steuerung kann enden. Das Einstellmodul 360 kann die Solleinstellungen 352 auf die vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte einstellen, um dies zu erreichen.
Bei 708 kann das Soll-Gierfehler-Modul 384, basierend auf der Klassifikation 324 des Fahrers, den Soll-Gierfehler 382 und das Schwellenmodul 400 den vorgegebenen YEE-Schwellenwert und den vorgegebenen Fehlerschwellenwert bestimmen. Das Skalierungsmodul 396 kann den Einzelwert 394 auch anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit 312 bei 708 bestimmen.
Das Soll-Giermodul 362 bestimmt die Soll-Gierrate 364 bei 712. Das Soll-Giermodul 362 bestimmt die Soll-Gierrate 364 basierend auf der Querbeschleunigung 316, der Längsbeschleunigung 332, dem SWA 328, dem APP 366 und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit 312. Das erste Fehlermodul 368 bestimmt den Gierratenfehler 370 bei 716 basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-Gierrate 364 und der aktuellen Gierrate 372.
Bei 720 bestimmt das Mittelungsmodul 374 den durchschnittlichen Gierratenfehler 376 durch Mittelung der vorbestimmten Anzahl an Gierratenfehlern einschließlich des bei 716 bestimmten Gierratenfehlers 370 und der vorbestimmten Nummer-1-Gierratenfehler 370 aus der letzten vorbestimmten Nummer-1-Regelkreisen. Das zweite Fehlermodul 378 bestimmt die YEE 380 bei 724 basierend auf einer Differenz zwischen dem Soll-Gierfehler 382 und dem durchschnittlichen Gierratenfehler 376.
Das Integratormodul 386 kann ein mathematisches Integral einer Differenz zwischen dem bei 728 bestimmten YEE 380 und einem letzten Wert des YEE 380 aus einem letzten Regelkreis bestimmen. Das Integratormodul 386 kann das Ergebnis mit einem letzten Wert des aufgelaufenen Fehlers 388 aus einem letzten Regelkreis summieren, um den aufgelaufenen Fehler 388 für den aktuellen Regelkreis zu bestimmen/aktualisieren.
Das Skalierungsmodul 390 bestimmt bei 732 den skalierten Fehler 392 basierend auf dem aufgelaufenen Fehler 388 und dem Einzelwert 394. So kann beispielsweise das Skalierungsmodul 390 den skalierten Fehler 392 basierend auf oder gleich dem aufgelaufenen Fehler 388 multipliziert mit dem Einzelwert 394 einstellen.
Das Einstellmodul 360 kann bestimmen, ob das YEE 380 und der skalierte Fehler 392 jeweils größer als der vorgegebene YEE-Schwellwert und der vorgegebene Fehlerschwellenwert bei 736 sind. Wenn beide bei 736 wahr sind, kann die Steuerung mit 740 fortfahren. Wenn eine oder mehrere der Bedingungen bei 736 falsch sind, kann die Steuerung auf 748 übertragen werden, was im Folgenden näher erläutert wird.
Bei 740 kann das Einstellmodul 360 bestimmen, welche der dynamischen Stellglieder 204 eingestellt werden sollen. So kann beispielsweise das Einstellmodul 360 eines der dynamischen Stellglieder 204 mit der höchsten Priorität in der vorgegebenen Priorität auswählen, die gegenwärtig nicht an der Betätigungskapazität vorhanden ist. Das Einstellmodul 360 kann die Solleinstellungen 352 der ausgewählten der dynamischen Stellglieder 204 (z. B. Inkrement) von den vorgegebenen, nicht einstellbaren Werten bei 744 weg verstellen, und die Steuerung fährt mit 756 fort, was im Folgenden näher erläutert wird. Bei 748 kann das Einstellmodul 360 bestimmen, welche der dynamischen Stellglieder 204 eingestellt werden sollen. So kann beispielsweise das Einstellmodul 360 eines der dynamischen Stellglieder 204 mit der niedrigsten Priorität in der vorgegebenen Priorität auswählen, dem eine der Solleinstellungen 352 zugeordnet ist, die gegenwärtig nicht auf dem vorgegebenen, nicht einstellbaren Wert vorhanden ist. Das Einstellmodul 360 kann die Solleinstellungen 352 der ausgewählten der dynamischen Stellglieder 204 (z. B. Dekrement) auf die vorgegebenen, nicht einstellbaren Werte bei 752 einstellen, und die Steuerung fährt mit 756 fort.
Bei 756 bestimmt das Stellglied-Steuermodul die endgültigen Ziele für die dynamischen Stellglieder 204 basierend auf den jeweiligen Zielvorgaben 344 und Solleinstellungen 352. So kann beispielsweise das Stellglied-Steuermodul 348 die Zielvorgaben 344 mit den jeweiligen Solleinstellungen 352 summieren oder multiplizieren. Das Stellglied-Steuermodul 348 steuert die Betätigung der dynamischen Stellglieder 204 basierend auf den jeweiligen endgültigen Zielvorgaben bei 760 und die Steuerung kann enden. Obwohl das Beispiel von 7 als endend dargestellt ist, kann 7 veranschaulichend für einen Regelkreis sein, und die Steuerung kann einen Regelkreis jeweils in einem vorbestimmten Zeitraum starten. 7 wird parallel zu 6 ausgeführt.
Die vorhergehende Beschreibung ist rein illustrativ und soll die vorliegende Offenbarung sowie ihre Ausführungen oder Verwendungen keineswegs einschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in zahlreichen Formen umgesetzt werden. Obwohl die vorliegende Offenbarung also bestimmte Beispiele beinhaltet, ist der eigentliche Umfang der Offenbarung hierdurch in keiner Weise eingeschränkt und weitere Modifikationen gehen aus dem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern. Ferner, obwohl jede der Ausführungsformen oben dahingehend beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, kann/können eines oder mehrere dieser Funktionen, die in Bezug auf jede Ausführungsform der Offenbarung beschrieben sind, in jeder der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, schließen sich die beschriebenen Ausführungsformen nicht gegenseitig aus, und Permutationen von einer oder mehreren Ausführungsformen gegeneinander bleiben innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltkreiselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung von verschiedenen Begriffen beschrieben, einschließlich „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung eine direkte Beziehung sein, wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und zweiten Element in der oben genannten Offenbarung beschrieben wird, wenn keine anderen intervenierenden Elemente zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden sind, kann jedoch auch eine indirekte Beziehung sein, wenn ein oder mehrere intervenierende(s) Element(e) (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und zweiten Element vorhanden ist/sind. Wie hierin verwendet, sollte der Satz „zumindest eines von A, B und C“ so zu verstehen sein, dass damit eine Logik gemeint ist (A ODER B ODER C), unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER, und sollte nicht dahingehend zu verstehen sein, dass gemeint ist „zumindest eines von A, zumindest eines von B und zumindest eines von C.“
In den Figuren bezeichnen die Pfeilrichtungen, wie angezeigt, durch die Pfeilspitze im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie Daten oder Befehlen), die im Kontext der Darstellung relevant sind. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber die Informationen, die von Element A nach Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A nach Element B zeigen. Diese unidirektionalen Pfeile implizieren nicht, dass keine anderen Informationen von Element B nach Element A übertragen werden. Zudem kann Element B im Zusammenhang mit Informationen, die von Element A nach Element B gesendet werden, Anforderungen oder Bestätigungen dieser Informationen zu Element A senden.
In dieser Anwendung kann einschließlich der folgenden Definitionen der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ ggf. durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann auf Folgendes verweisen bzw. Teil von Folgendem sein oder Folgendes beinhalten: einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Memory-Schaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die einen von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten, wie zum Beispiel in einem System-on-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder -lose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen hier aus verbunden sind. Die Funktionalität der in vorliegender Offenbarung genannten Module kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können zum Beispiel mehrere Module einen Lastenausgleich zulassen. In einem anderen Beispiel können von einem Servermodul (z. B. Remote-Server oder Cloud) ermittelte Funktionen eines Client-Moduls übernommen werden.
Der Begriff Code, wie oben verwendet, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte verweisen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Prozessorschaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „gruppierte Prozessorschaltung“ bezieht sich auf eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen ermittelten oder vollständigen Code von ggf. mehreren Modulen ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Matrizen, mehrere Prozessorschaltungen auf einer einzelnen Scheibe, mehrere Kerne auf einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination der oben genannten. Der Begriff „gemeinsame Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine einzelne Memory-Schaltung, die ermittelten oder vollständigen Code von mehreren Modulen speichert. Der Ausdruck „gruppierte Memory-Schaltung“ bezieht sich auf eine Memory-Schaltung, die in Kombination mit zusätzlichem Speicher ermittelte oder vollständige Codes von ggf. mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Memory-Schaltung ist dem Begriff computerlesbares Medium untergeordnet. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich nicht auf flüchtige elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich in einem Medium ausbreiten (z. B. im Falle einer Trägerwelle); der Ausdruck „computerlesbares Medium“ ist daher als konkret und nichtflüchtig zu verstehen. Nicht einschränkende Beispiele eines nichtflüchtigen konkreten computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Memory-Schaltungen (z. B. Flash-Memory-Schaltungen, löschbare programmierbare ROM-Schaltungen oder Masken-ROM-Schaltungen), flüchtige Memory-Schaltungen (z. B. statische oder dynamische RAM-Schaltungen), magnetische Speichermedien (z. B. analoge oder digitale Magnetbänder oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z. B. CD, DVD oder Blu-ray).
Die im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig mit einem speziellen Computer, der für die Ausführung ermittelter Computerprogrammfunktionen konfiguriert ist, implementiert werden. Die Funktionsblöcke, Flussdiagramm-Komponenten und weiter oben beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die von entsprechend geschulten Technikern oder Programmierern in Computerprogramme umgesetzt werden können.
Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf zumindest einem nicht-flüchtigen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ebenfalls gespeicherte Daten enthalten oder auf gespeicherten Daten basieren. Die Computerprogramme können ein Basic-Input-Output-System (BIOS) umfassen, das mit der Hardware des speziellen Computers zusammenwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit ermittelten Vorrichtungen des speziellen Computers, einem oder mehreren Betriebssystemen, Benutzeranwendungen, Hintergrunddiensten, im Hintergrund laufenden Anwendungen usw. zusammenwirken.
Die Computerprogramme können Folgendes beinhalten: (i) Beschreibungstext, der geparst wird, wie etwa HTML (hypertext markup language) oder XML (extensible markup language), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der aus Quellcode von einem Compiler erstellt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler usw. Ausschließlich als Beispiel kann Quellcode mit einer Syntax von Sprachen, wie etwa C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5, Ada, ASP (active server pages), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua und Python®, geschrieben werden.

Claims

Fahrzeugsteuersystem, umfassend: ein erstes Fehlermodul (368), das einen ersten Gierfehler (370) basierend auf der Differenz zwischen einer Gierrate (372) des Fahrzeugs und einer Soll-Gierrate (364) bestimmt; ein zweites Fehlermodul (378), das einen zweiten Gierfehler (380) basierend auf dem ersten Gierfehler (370) und einem Soll-Gierfehler (382) bestimmt; ein Soll-Gierfehler-Modul (384), das den Soll-Gierfehler (382) basierend auf dem Qualifikationsniveau (324) eines Fahrers einstellt; ein Stellglied-Steuermodul (348), das in Reaktion auf das Erhöhen der Solleinstellung ein dynamisches Stellglied (204) des Fahrzeugs betätigt, ein Integratormodul (386), das einen aufgelaufenen Fehler (388) basierend auf einem mathematischen Integral basierend auf dem zweiten Gierfehler (380) bestimmt; ein Skalierungsmodul (390), das einen skalierten Fehler (392) basierend auf dem aufgelaufenen Fehler (388) und einem Einzelwert (394) bestimmen kann; und ein Einstellmodul (360), das selektiv eine Soll-Einstellung (352) erhöht und verringert, in Reaktion auf das Bestimmen, dass sowohl (i) der zweite Gierfehler (380) größer als ein erster vorgegebener Schwellenwert ist, als auch (ii) der skalierte Fehler (392) größer als ein zweiter vorgegebener Schwellenwert ist.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Schwellenmodul (400), das den ersten vorgegebenen Schwellenwert basierend auf dem Qualifikationsniveau (324) des Fahrers bestimmt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Soll-Giermodul (362), das die Soll-Giergeschwindigkeit (364) des Fahrzeugs basierend auf mindestens einem aus (i) einer Querbeschleunigung (316) des Fahrzeugs, (ii) einer Längsbeschleunigung (332) des Fahrzeugs, (iii) einem Lenkradwinkel (328), (iv) einer Gaspedalstellung (366) und (v) einer Fahrzeuggeschwindigkeit (312) bestimmt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Mittelungsmodul (374), das einen Durchschnitt aus einer Vielzahl von Werten des ersten Gierfehlers (370) bestimmt, worin das zweite Fehlermodul (378) den zweiten Gierfehler (380) basierend auf einer Differenz zwischen dem durchschnittlichen und dem Soll-Gierfehler (382) bestimmt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, worin das Qualifikationsniveau (324) des Fahrers aus einer Gruppe ausgewählt ist, umfassend ein erstes Qualifikationsniveau, ein zweites Qualifikationsniveau, das ein höheres Qualifikationsniveau als das erste Qualifikationsniveau anzeigt, und ein drittes Qualifikationsniveau, das ein höheres Qualifikationsniveau als das zweite Qualifikationsniveau anzeigt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, worin das Soll-Gierfehler-Modul (384) den Soll-Gierfehler (382) ferner basierend auf einer Handhabungsart des Fahrzeugs einstellt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 6, worin die Handhabungsart aus einer Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Übersteuern, Untersteuern und neutraler Steuerung.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Schwellenmodul (400), das, basierend auf dem Qualifikationsniveau (324) des Fahrers, sowohl den ersten vorbestimmten Schwellenwert als auch den zweiten vorbestimmten Schwellenwert bestimmt.
Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 1, worin das dynamische Stellglied (204) eines der folgenden beinhaltet: ein elektronisches Sperrdifferenzial (216); einen elektronischen Servolenkungsmotor (224); ein Automatisches-Bremssystem-Stellglied (232); ein Fahrtsteuerungsstellglied (240); und ein aerodynamisches Stellglied (248).