DE102018120863A1

DE102018120863A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102018120863A1
Application number: DE102018120863.4A
Authority: DE
Inventors: Azeem Sarwar; Steven W. Holland; Paul E. Krajewski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2019-02-28
Also published as: CN109421741A; US20190066406A1

Abstract

Ein Fahrzeugsteuerungssystem beinhaltet eine Vielzahl von Komponenten, die angeordnet sind, um eine Fahrzeugfunktion zu bewirken, sowie eine Steuerung in Verbindung mit der Vielzahl von Komponenten. Ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs beinhaltet das Überwachen von Betriebszuständen (SOHs) der Vielzahl von Komponenten. Nach Erkennen einer Zustandsänderung des SOH der betreffenden Komponente werden ein zulässiges Betriebsfenster für die betreffende Komponente und ein zulässiges Betriebsfenster für die zugehörige Komponente bestimmt, und Betriebsbeschränkungen in Bezug auf die Fahrzeugfunktion werden basierend auf den zulässigen Betriebsfenstern für die betreffende Komponente und die zugehörige Komponente bestimmt. Der Betrieb des Fahrzeugs wird unter Berücksichtigung der mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbedingungen gesteuert.

Description

EINLEITUNG
Fahrzeuge können bordeigene Überwachungssysteme beinhalten, um das Auftreten eines Fehlers oder einen anderen Hinweis auf die Notwendigkeit eines Service und/oder einer Fahrzeugwartung zu erkennen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeugsteuerungssystem wird beschrieben und beinhaltet eine Vielzahl von Komponenten, die angeordnet sind, um eine Fahrzeugfunktion zu bewirken, wobei die Vielzahl von Komponenten eine betreffende Komponente und eine zugehörige Komponente beinhaltet. Eine Steuerung ist mit der Vielzahl von Komponenten verbunden, die zum Ausführen einer Fahrzeugfunktion angeordnet sind, wobei die Steuerung einen Prozessor und eine Speichervorrichtung mit einem Befehlssatz beinhaltet. Ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs beinhaltet das Überwachen von Betriebszuständen (SOHs) der Vielzahl von Komponenten. Nach dem Erkennen einer Statusänderung des SOH der betreffenden Komponente werden ein zulässiges Betriebsfenster für die betreffende Komponente und ein zulässiges Betriebsfenster für die betreffende Komponente bestimmt, und es werden Betriebsbeschränkungen in Bezug auf die Fahrzeugfunktion basierend auf dem zulässigen Betriebsfenster für die betreffende Komponente und dem zulässigen Betriebsfenster für die betreffende Komponente bestimmt. Der Betrieb des Fahrzeugs wird unter Berücksichtigung der mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbedingungen gesteuert.
Ein Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die betreffende Komponente, welches das Bestimmen einer Beschränkung auf die betreffende Komponente beinhaltet, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die Beschränkung auf die betreffende Komponente, um die Beendigung der Fahrt als Betriebsbeschränkung für die betreffende Komponente zu ermöglichen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die Beschränkung auf die betreffende Komponente, um die Durchführung der Fahrt als Leistungseinschränkung für die mit der Fahrzeugfunktion verbundenen betreffenden Komponente zu ermöglichen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet das Bestimmen einer Beschränkung auf die betreffende Komponente, um die Beschränkung auf die betreffende Komponente auszugleichen.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die Beschränkung auf die betreffende Komponente, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen, da diese eine Betriebsbeschränkung für die betreffende Komponente darstellt.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung beinhaltet die Beschränkung auf die betreffende Komponente, um die Beendigung der Fahrt als Leistungseinschränkung für die mit der Fahrzeugfunktion verbundene Komponente zu ermöglichen.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und anderen Ausführungsformen zur Ausführung der vorliegenden Lehren, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich hervor.
Figurenliste
Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen gilt:

1 stellt schematisch ein Fahrzeug mit einer autonomen Fahrzeugsteuerung und den dazugehörigen Steuerungen gemäß der Offenbarung dar;
2 stellt schematisch ein Informationsflussdiagramm für eine Routine für das Fahrzeug dar, das mit Bezug auf 1 beschrieben wird, worin die Routine ausgeführt wird, um einen Arbeitsbereich von Komponenten und Systemen basierend auf ihrem jeweiligen Betriebszustand zu bestimmen und ein anpassungsfähiges Steuerungs- und Verwaltungsschema zu erzeugen, das die Lebensdauer von Komponenten/Systemen und die akzeptable Fahrzeugleistung während einer Fahrt erleichtert, wenn die Prognose eines oder mehrerer der Systeme oder Komponenten eine Verschlechterung oder einen Fehler in ihrer Funktionsweise gemäß der Offenbarung anzeigt;
3-1 stellt die mit einer Vielzahl von Komponenten, Teilsystemen oder Systemen verbundenen Betriebszustände (SOHs) gemäß der Offenbarung grafisch dar;
3-2 ist ein Spinnendiagramm, das den Betriebszustand einer Vielzahl von Fahrzeugkomponenten, Teilsystemen oder Systemen gemäß der Offenbarung anzeigt;
3-3 stellt grafisch eine Größenordnung von zusammengesetzten Fahrzeug-SOH (%) auf der vertikalen Achse in Bezug auf die Nutzung dar, worin die Nutzung entweder zeitlich oder räumlich sein kann, einschließlich eines ersten zusammengesetzten SOH für das Fahrzeug unter einem verwalteten Zustand und eines zweiten zusammengesetzten SOH für das Fahrzeug unter einem nicht verwalteten Zustand, gemäß der Offenbarung.

Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Offenbarung darstellen, wie sie hierin offenbart werden, einschließlich beispielsweise bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Standorte und Formen. Details, die zu solchen Merkmalen gehören, werden teilweise durch die bestimmte beabsichtigte Anwendungs- und Verwendungsumgebung ermittelt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Komponenten der offenbarten Ausführungsformen, die hierin beschrieben und veranschaulicht sind, können in einer Vielfalt von verschiedenen Konfigurationen angeordnet und konstruiert sein. Daher ist die folgende ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen nicht dazu gedacht, den Umfang der Offenbarung, wie beansprucht, einzuschränken, sondern sie ist lediglich repräsentativ für mögliche Ausführungsformen davon. Obwohl zahlreiche spezielle Einzelheiten in der folgenden Beschreibung dargelegt werden, um ein gründliches Verständnis der hierin offenbarten Ausführungsformen bereitzustellen, können zudem einige Ausführungsformen ohne einige dieser Details in die Praxis umgesetzt werden. Darüber hinaus wurde zum Zwecke der Klarheit technisches Material, das im entsprechenden Stand der Technik verstanden wird, nicht ausführlich beschrieben, um ein unnötiges Verschleiern der Offenbarung zu vermeiden. Darüber hinaus kann die Offenbarung, wie hierin veranschaulicht und beschrieben, in Abwesenheit eines Elements ausgeführt werden, das hierin nicht ausdrücklich offenbart ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Referenznummern gleichartigen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen, veranschaulicht 1 in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen ein Fahrzeug 10, das ein autonomes Fahrzeugsteuerungssystem 20 und eine zugehörige Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM)-Steuerung 120 aufweist, die veranschaulichend für die hierin beschriebenen Konzepte ist. Alternativ kann das Fahrzeug 10 ein nicht autonomes Fahrzeug sein, das eine Ausführungsform der Fahrzeugzustandsüberwachungs-(VHM)-Steuerung 120 verwendet. Das Fahrzeug 10 beinhaltet in einer Ausführungsform einen vierradangetriebenen Personenkraftwagen mit lenkbaren Vorderrädern und festen Hinterrädern. Das Fahrzeug 10 kann, mittels nicht beschränkender Beispiele, ein Personenkraftwagen, ein leichtes oder schweres Nutzfahrzeug, ein Mehrzweckfahrzeug, eine landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Industriefahrzeug/ Lagerhaus-Fahrzeug oder ein Freizeit-Geländefahrzeug sein.
Wie hierin verwendet, beinhaltet das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 20 ein fahrzeugseitiges Steuersystem, das in der Lage ist, einen gewissen Grad an Fahrautomatisierung zu bieten. Die Begriffe ‚Fahrer‘ und ‚Bediener‘ beschreiben die Person, die für das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 10 verantwortlich ist, unabhängig davon, ob sie aktiv an der Steuerung einer oder mehrerer Fahrzeugfunktionen oder an der Steuerung des autonomen Betriebs des Fahrzeugs beteiligt ist. Die Fahrautomatisierung kann eine Reihe von dynamischen Fahr- und Fahrzeugfunktionen beinhalten. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Eingriffen in Bezug auf eine einzelne Fahrzeugfunktion, wie beispielsweise Lenkung, Beschleunigung und/oder Bremsen, beinhalten, wobei der Fahrer ständig die gesamte Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Fahrautomatisierung kann ein gewisses Maß an automatischer Steuerung oder Eingriffen in Bezug auf die gleichzeitige Steuerung mehrerer Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise Lenkung, Beschleunigung und/oder Bremsen, beinhalten, wobei der Fahrer ständig die gesamte Kontrolle über das Fahrzeug hat. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung aller Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug für einen bestimmten Zeitraum während einer Fahrt abgibt. Die Fahrautomatisierung kann die gleichzeitige automatische Steuerung von Fahrfunktionen des Fahrzeugs, einschließlich Lenkung, Beschleunigung und Bremsen, beinhalten, worin der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug während der gesamten Fahrt überlässt. Die Fahrautomatisierung beinhaltet Hardware und Steuerungen, die zum Überwachen der räumlichen Umgebung unter verschiedenen Fahrmodi konfiguriert sind, um verschiedene Fahraufgaben im dynamischen Betrieb auszuführen. Die Fahrautomation kann beispielsweise einen Tempomat, einen adaptiven Tempomat, eine Spurwechselwarnung, Eingriffe und Steuerungen, automatisches Einparken, Beschleunigen, Bremsen und dergleichen beinhalten.
Das autonome Fahrzeugsteuerungssystem 20 beinhaltet vorzugsweise ein oder eine Vielzahl von Fahrzeugsystemen und zugehöriger Steuerungen, die ein Maß an Fahrautomatisierung bieten, wobei die VHM-Steuerung 120 zum Überwachen, Prognostizieren und/oder Diagnostizieren des Betriebs des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 vorgesehen ist. Die dem autonomen Fahrzeugsteuerungssystem 20 zugeordneten Fahrzeugsysteme, Teilsysteme und Steuerungen sind zum Ausführen einer oder mehrerer Vorgänge implementiert, die mit autonomen Fahrzeugfunktionen verbunden sind, einschließlich einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung (ACC), Spurführung und Spurhaltebetrieb, Spurwechselbetrieb, Lenkhilfebetrieb, Objektvermeidungsbetrieb, Einparkhilfebetrieb, Fahrzeugbremsbetrieb, Fahrzeuggeschwindigkeits- und Beschleunigungsbetrieb, Fahrzeugseitenbewegungsbetrieb, z. B. als Teil der Spurführung, Spurhalte- und Spurwechselbetrieb, usw. Die Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 können als nicht einschränkende Beispiele einen Antriebsstrang 32 und eine Antriebsstrangsteuerung (PCM) 132 beinhalten; ein Lenksystem 34, ein Bremssystem 36 und ein Fahrwerksystem 38, die über eine Fahrzeugsteuerung (VCM) 136 gesteuert werden; ein Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 und eine Raumüberwachungssteuerung 140, ein Mensch-Maschine-Schnittstellen-(HMI)-System 42 und eine HMI-Steuerung 142; ein HLK-System 44 und eine zugehörige HLK-Steuerung 144; eine Bedienersteuerung 46 und eine zugehörige Bedienersteuerung 146; und ein Fahrzeugbeleuchtungs-, Beleuchtungs- und Fremdsignalisierungssystem 48 und eine zugehörige Steuerung 148.
Jedes der Fahrzeugsysteme und die zugehörigen Steuerungen können ferner ein oder mehrere Teilsysteme und eine zugehörige Steuerung beinhalten. Die Teilsysteme und Steuerungen sind zur einfachen Beschreibung als diskrete Elemente dargestellt. Die vorstehende Klassifizierung der Teilsysteme dient nur der Beschreibung einer Ausführungsform und ist illustrativ. Andere Konfigurationen können als innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung in Betracht gezogen werden. Es sollte beachtet werden, dass die beschriebenen und ausgeführten Funktionen durch die diskreten Elemente mit einer oder mehreren Vorrichtungen ausgeführt werden können, die algorithmischen Code, vorbestimmte Kalibrierungen, Hardware, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) und/oder externe oder cloudbasierte Computersysteme beinhalten können. Jede der vorgenannten Steuerungen beinhaltet einen VHM-Agenten, der als algorithmischer Code, Kalibrierungen, Hardware, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC) oder andere Elemente implementiert und ausgeführt werden kann. Jeder der VHM-Agenten ist konfiguriert, um Komponenten- und Subsystemüberwachung, Merkmalsextraktion, Datenfilterung und Datenaufzeichnung für die zugehörige Steuerung auszuführen. Die Datenaufzeichnung kann eine periodische und/oder ereignisbasierte Datenaufzeichnung, eine Einzelzeitpunktdatenaufzeichnung und/oder eine fortlaufende Zeitpunktdatenaufzeichnung für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise vor und/oder nach dem Auslösen eines Ereignisses, beinhalten. Diese Datenaufzeichnung kann durch den Einsatz von Ringspeicherpuffern oder einer anderen geeigneten Speichervorrichtung erfolgen.
Das PCM 132 kommuniziert mit einem Antriebsstrang 32 und ist mit diesem funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern des Betriebs eines Motors und/oder Drehmomentmaschinen aus, von denen keine dargestellt sind, zum Übertragen von Vortriebsmoment an die Fahrzeugräder als Reaktion auf Fahrzeugbetriebsbedingungen und Bedienereingaben. Das PCM 132 ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch eine Vielzahl von funktionalen Steuerungsvorrichtungen zum Steuern verschiedener Antriebsstrangstellglieder, einschließlich dem Motor, dem Getriebe, den Drehmomentmaschinen, Radmotoren und weiteren Elementen des Antriebsstrangs 32 beinhalten, von denen keine dargestellt ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Antriebsstrang 32 einen Verbrennungsmotor und ein Getriebe mit einer zugehörigen Motorsteuerung und Getriebesteuerung beinhalten. Darüber hinaus kann der Verbrennungsmotor eine Vielzahl von diskreten Teilsystemen mit einzelnen Steuerungen beinhalten, wie z. B. eine elektronische Drosselvorrichtung und Steuerung, Kraftstoffeinspritzdüsen und -steuerungen, usw. Der Antriebsstrang 32 kann auch aus einem elektrisch betriebenen Motor/Generator mit zugehörigem Wechselrichtermodul und Wechselrichtersteuerung bestehen. Die Steuerroutinen des PCM 132 können auch ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem (ACC) beinhalten, das die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Beschleunigung und das Bremsen als Reaktion auf Fahrereingaben und/oder autonome Fahrzeugsteuereingänge steuert. Das PCM 132 beinhaltet auch einen PCM VHM Agent 133.
Das VCM 136 kommuniziert mit mehreren Fahrzeugbetriebssystemen, ist mit diesen funktional verbunden und führt Steuerungsroutinen zum Steuern dessen Betriebs aus. Die Fahrzeugbetriebssysteme können Bremsen, Stabilitätskontrolle und Lenkung beinhalten, die durch Stellglieder des Bremssystems 36, des Fahrwerksystems 38 und des Lenksystems 34 gesteuert werden können, die vom VCM 136 gesteuert werden. Das VCM 136 ist als eine einzelne Steuerung dargestellt, kann jedoch mehrere funktionale Steuerungsvorrichtungen zum Überwachen von Systemen und Steuern verschiedener Stellglieder beinhalten. Das VCM 136 beinhaltet auch einen VCM VHM Agent 137.
Das Lenksystem 34 ist zum Steuern der seitlichen Bewegung des Fahrzeugs konfiguriert. Das Lenksystem 34 beinhaltet bevorzugt eine elektrische Servolenkung (EPS), die mit einem aktiven Frontlenksystem zum Ergänzen oder Ersetzen der Bedienereingabe über ein Lenkrad 108 durch Steuern des Lenkwinkels der lenkbaren Räder des Fahrzeugs 10 während der Ausführung eines autonomen Manövers verbunden ist, wie etwa eines Spurwechsels. Ein exemplarisches aktives Frontlenksystem ermöglicht einen primären Lenkvorgang durch den Fahrzeugführer, einschließlich der Erhöhung der Lenkradwinkelsteuerung, wenn dieses zum Erzielen eines bevorzugten Lenkwinkels und/oder Fahrzeuggierwinkels nötig ist. Alternativ oder ergänzend kann das aktive Frontlenksystem eine vollständige autonome Steuerung der Fahrzeuglenkfunktion ermöglichen. Es wird erkannt, dass die hierin beschriebenen Systeme mit Modifikationen an den Fahrzeuglenksteuerungssystemen, wie etwa elektrischer Servolenkung, Vier-/ Hinterrad-Lenksystemen und direkten Giersteuerungssystemen anwendbar sind, das den Antriebsschlupf jedes Rades zum Erzeugen einer Gierbewegung steuert.
Das Bremssystem 36 ist zum Steuern der Fahrzeugbremsung konfiguriert und beinhaltet Radbremsvorrichtungen, z.B. Scheibenbremselemente, Bremssättel, Hauptzylinder und ein Bremsstellglied, z. B. ein Pedal. Die Raddrehzahlsensoren überwachen die einzelnen Raddrehzahlen, und eine Bremssteuerung, die mechanisiert werden kann, um eine Antiblockierfunktionalität zu erhalten.
Das Fahrwerksystem 38 beinhaltet vorzugsweise eine Vielzahl von bordeigenen Sensorsystemen und Vorrichtungen zum Überwachen des Fahrzeugbetriebs zum Ermitteln von Fahrzeugbewegungszuständen und, in einer Ausführungsform, eine Vielzahl von Vorrichtungen zum dynamischen Steuern einer Fahrzeugaufhängung. Die Fahrzeugbewegungszustände beinhalten bevorzugt z. B. die Fahrgeschwindigkeit, den Lenkwinkel der lenkbaren Vorderräder und die Gierrate. Die Bordfahrwerküberwachungs-Sensorsysteme und Vorrichtungen beinhalten Trägheitssensoren, wie etwa Drehratensensoren und Beschleuniger. Das Fahrwerksystem 38 schätzt die Fahrzeugbewegungszustände, wie etwa Fahrzeuglängsgeschwindigkeit, Gierrate und Quergeschwindigkeit und schätzt den seitlichen Versatz und Gierwinkel des Fahrzeugs 10. Die gemessene Gierrate wird mit den Lenkwinkelmessungen zum Schätzen des Fahrzeugzustands der Quergeschwindigkeit verbunden. Die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit kann anhand von Signaleingängen der Raddrehzahlsensoren bestimmt werden, die zum Überwachen jedes der Vorderräder und Hinterräder eingerichtet sind. Die den Fahrzeugbewegungszuständen zugeordneten Signalen können von anderen Fahrzeugsteuerungssystemen zur Fahrzeugsteuerung und -bedienung übertragen und überwacht werden.
Das Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 und die Raumüberwachungssteuerung 140 können eine Steuerung und eine Vielzahl von Raumsensoren 41 beinhalten, wobei jeder der Raumsensoren 41 am Fahrzeug angeordnet ist, um ein Sichtfeld von Objekten und geographischen Regionen zu überwachen, die sich in der Nähe des Fahrzeugs 10 befinden. Die Raumüberwachungssteuerung 140 erzeugt basierend auf den Dateneingaben der Raumsensoren digitale Darstellungen der einzelnen Sichtfelder einschließlich der benachbarten entfernten Objekte. Die Raumüberwachungssteuerung 140 beinhaltet auch einen Raumüberwachungs-VHM-Agenten 141. Die Raumüberwachungssteuerung 140 kann die Eingänge der Raumsensoren 41 auswerten, um einen linearen Bereich, die relative Geschwindigkeit und die Trajektorie des Fahrzeugs 10 im Hinblick auf jedes benachbarte entfernte Objekt zu bestimmen. Die Raumsensoren 41 können an verschiedenen Stellen am Fahrzeug 10 angebracht werden, einschließlich der vorderen Ecken, hinteren Ecken, hinteren Seiten und Mittelseiten. Die Raumsensoren 41 können einen vorderen Radarsensor und eine Kamera in einer Ausführungsform beinhalten, obwohl die Offenbarung nicht so beschränkt ist. Die Anordnung der erwähnten Raumsensoren 41 ermöglicht der Raumüberwachungssteuerung 140 das Überwachen des Verkehrsflusses, einschließlich von sich in der Nähe befindlichen Fahrzeugen und anderen Objekte um das Fahrzeug 10. Daten, die durch die Raumüberwachungssteuerung 140 erzeugt werden, können durch den Fahrbahnmarkierungserfassungsprozessor (nicht dargestellt) zum Schätzen der Fahrbahn angewendet werden. Die Raumsensoren 41 des Fahrzeug-Raumüberwachungssystems 40 können darüber hinaus objektlokalisierende Sensorvorrichtungen beinhalten, einschließlich Bereichssensoren, wie etwa FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)-Radare und FSK(Frequency Shift Keying)-Radar und Lidar(Light Detection and Ranging)-Vorrichtungen und Ultraschallvorrichtungen, die auf Effekte, wie etwa Doppler-Effekt-Messungen zum Orten von vorderen Objekten, angewiesen sind. Die möglichen objekterfassenden Vorrichtungen beinhalten ladungsgekoppelte Vorrichtungen (CCD) oder komplementäre Metalloxid-Halbleiter-Schalteinrichtungs-(CMOS)-Videobildsensoren und andere bekannte Kamera/ Videobild-Prozessoren, die digitale fotografische Verfahren zum ‚Ansehen‘ vorderer Objekte, einschließlich eines oder mehrerer Fahrzeuge(s), verwenden. Diese Sensorsysteme werden zur Erfassung und Ortung von Objekten in Automobilanwendungen angewendet und sind mit Systemen verwendbar, einschließlich z. B. adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Kollisionsvermeidung, Pre-Crash-Sicherheit und Seitenobjekterfassung.
Die dem Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40 zugeordneten Raumsensoren 41 werden vorzugsweise innerhalb des Fahrzeugs 10 in einer relativ ungehinderten Position positioniert, um die räumliche Umgebung zu überwachen. Wie hier angewandt, beinhaltet die räumliche Umgebung externen Elemente, einschließlich fester Objekte wie Schilder, Masten, Bäume, Häuser, Geschäfte, Brücken usw.; und bewegte oder bewegliche Objekte wie Fußgänger und andere Fahrzeuge. Jeder dieser Raumsensoren 41 stellt eine Schätzung der tatsächlichen Lage oder des Zustands eines Objekts bereitstellt, worin die Schätzung eine geschätzte Position und die Standardabweichung beinhaltet. Als solches werden die sensorische Erfassung und Messung von Objektorten und Bedingungen für gewöhnlich als ,Schätzwerte‘ bezeichnet. Es wird ferner erkannt, dass die Eigenschaften dieser Raumsensoren 41 komplementär sind, indem einige beim Schätzen bestimmter Parameter zuverlässiger sind als andere. Die Raumsensoren 41 können jeweils unterschiedliche Betriebsbereiche und Winkelabdeckungen aufweisen, die verschiedene Parameter innerhalb ihrer Betriebsbereiche schätzen können. Beispielsweise können Radarsensoren normalerweise den Bereich, die Bereichsrate und Azimutort eines Objekts schätzen, sind aber normalerweise nicht gut im Schätzen der Maße eines erfassten Objektes. Eine Kamera mit Vision-Prozessor ist beim Schätzen einer Form und Azimutposition des Objekts genauer, jedoch weniger effizient beim Schätzen des Bereichs und der Bereichsrate eines Objekts. Scannende Lidarsysteme arbeiten effizient und genau gegenüber der Schätzung des Bereichs und der Azimutposition, können jedoch normalerweise nicht die Bereichsrate schätzen und sind daher nicht so genau bei einer neuen Objekterfassung/-erkennung. Ultraschallsensoren sind in der Lage den Bereich zu schätzen, jedoch im Allgemeinen nicht in der Lage zur Schätzung oder Berechnung der Bereichsrate und Azimutposition. Weiterhin wird erkannt, dass die Leistung jeder Sensorik durch unterschiedliche Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Somit präsentieren einige Raumsensoren 41 parametrische Varianzen während des Betriebs, obwohl überlappende Erfassungsbereiche der Sensoren Möglichkeiten für die Sensordatenfusion schaffen.
Das HVAC-System 44 ist zur Verwaltung der Umgebungsbedingungen im Fahrgastraum vorgesehen, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität und dergleichen, als Reaktion auf Bedienbefehle, die an die HVAC-Steuerung 144 übermittelt werden, die deren Betrieb steuert. Die HVAC-Steuerung 144 beinhaltet auch einen HVAC VHM Agent 145.
Die Bedienelemente 46 können in den Fahrgastraum des Fahrzeugs 10 integriert werden und können als nicht einschränkende Beispiele ein Lenkrad 108, ein Gaspedal, ein Bremspedal und eine Bedienereingabevorrichtung 110 beinhalten. Die Bedienelemente 46 und die dazugehörige Bedienersteuerung 146 ermöglichen dem Fahrzeugführer die Interaktion und den direkten Betrieb des Fahrzeugs 10 zur Personenbeförderung. Die Bedienersteuerung 146 beinhaltet auch einen Bedienersteuerungs-VHM-Agent 147. Die Bedienersteuerungsvorrichtung, einschließlich des Lenkrads 108, des Gaspedals, des Bremspedals, des Gangwahlschalters und dergleichen, kann bei einigen Ausführungsformen des Fahrzeugs 10 wegfallen.
Das Lenkrad 108 kann an einer Lenksäule 109 mit der Eingabevorrichtung 110 mechanisch an der Lenksäule 109 montiert und für die Kommunikation mit der Bedienersteuerung 146 konfiguriert werden. Alternativ kann die Eingabevorrichtung 110 mechanisch in Nähe der Lenksäule 109 an einer Stelle montiert werden, die für den Fahrzeugführer komfortabel ist. Die Eingabevorrichtung 110, die hierin als ein hervorstehender Schaft der Säule 109 dargestellt ist, beinhaltet eine Benutzeroberflächenvorrichtung, durch die der Fahrzeugführer den Fahrzeugbetrieb in einem autonomen Steuermodus anweisen kann, z. B. durch Anweisung des Aktivierens der Elemente des autonomen Fahrzeugsteuersystems 20. Die Mechanisierung der Eingabevorrichtung 110 ist exemplarisch. Die Eingabevorrichtung 110 kann in einer oder mehreren der Vielzahl an Vorrichtungen mechanisiert werden kann oder in Form einer Steuerung auftreten kann, die sprachaktiviert ist oder ein anderes geeignetes System sein kann. Die Eingabevorrichtung 110 weist bevorzugt Steuerungsmerkmale und eine Stelle auf, die durch vorliegende Blinksignalaktivierungssysteme verwendet werden. Alternativ können andere Eingabevorrichtungen, wie etwa Hebel, Taster, Knöpfe und Spracherkennungs-Eingabevorrichtungen anstelle von oder zusätzlich zu den Eingabevorrichtungen 110 verwendet werden.
Das HMI-System 42 ermöglicht die Interaktion zwischen Mensch/Maschine, um die Bedienung eines Infotainmentsystems, einer bordeigenen GPS-Ortungsvorrichtung, eines Navigationssystems und dergleichen zu steuern, und ist mit einer HMI-Steuerung 142 ausgestattet. Die HMI-Steuerung 142 überwacht Bedieneranforderungen und liefert Informationen an den Bediener, einschließlich den Status der Fahrzeugsysteme sowie Service- und Wartungsinformationen. Die HMI-Steuerung 142 kann auch ein globales Positionierungs-/Navigationssystem beinhalten. Die HMI-Steuerung 142 kommuniziert mit und/oder steuert den Betrieb der Vielzahl von Benutzeroberflächenvorrichtungen, worin die Benutzeroberflächenvorrichtungen zum Senden einer Nachricht in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme, in der Lage ist. Die HMI-Steuerung 142 kann ebenfalls mit einer oder mehreren Vorrichtungen kommunizieren, die biometrische Daten in Verbindung mit dem Fahrzeugführer überwachen, einschließlich z. B. unter anderem Blickrichtung, Haltung und Kopfpositionserfassung. Die HMI-Steuerung 142 ist eine einheitliche Vorrichtung zur Vereinfachung der Beschreibung, kann jedoch als mehrere Steuermodule und den entsprechenden Sensorvorrichtungen in einer Ausführungsform des hierin beschriebenen Systems konfiguriert sein. Die HMI-Steuerung 142 beinhaltet auch einen HMI VHM Agent 143. Bedieneroberflächenvorrichtungen können Vorrichtungen beinhalten, die zum Senden einer Nachricht in der Lage sind, die den Bediener zum Handeln auffordert, und können ein elektronisches Anzeigemodul beinhalten, z. B. eine FlüssigkristallDisplay(LCD)-Vorrichtung, ein Heads-Up-Display (HUD) (nicht dargestellt), eine Audio-Feedbackvorrichtung, eine tragbare Vorrichtung und einen haptischen Sitz. Die Bedieneroberflächenvorrichtungen, die in der Lage sind zu einer Bedieneraktion aufzufordern, werden bevorzugt durch oder über die HMI-Steuerung 142 gesteuert. Das HUD kann Informationen projizieren, die auf eine Innenseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs im Sichtfeld des Fahrers reflektiert wird, umfassend das Übertragen eines Konfidenzniveaus in Verbindung mit einem der autonomen Fahrzeugsteuerungssysteme. Das HUD kann ebenfalls erweiterte Realitätsinformationen bereitstellen, wie etwa Fahrspurort, Fahrzeugweg, Richtungs- und/ oder Ortungsinformationen und dergleichen.
Die Fahrzeugbeleuchtung, das Beleuchtungs- und Außensignalisierungssystem 48 beinhaltet eine Vielzahl von Scheinwerfern, Rückleuchten, Bremsleuchten, Schlussleuchten, Signalleuchten und dergleichen, die über die Beleuchtungssteuerung 148 steuerbar sind. Die Beleuchtungssteuerung 148 kommuniziert mit den Umgebungslichtsensoren, dem GPS-System und dem Navigationssystem und führt Steuerroutinen aus, die verschiedene Scheinwerfer, Rückleuchten, Bremsleuchten, Schlussleuchten, Signalleuchten, basierend auf dem Umgebungslicht, der Fahrtrichtung des GPS- und Navigationssystems und anderen Faktoren selektiv ausleuchten. Weitere Faktoren können einen Übersteuerungsbefehl zur Beleuchtung der Fahrzeuglampen in einem Baustellenbereich sein. Die Beleuchtungssteuerung 148 beinhaltet zudem einen Beleuchtungs-VHM-Agent 149.
In einer Ausführungsform ist das betrachtete Fahrzeug 10 zum Kommunizieren mit dem Kommunikationsnetz 285 konfiguriert, einschließlich der Kommunikation zwischen dem intelligenten Straßensystem und dem betrachteten Fahrzeug 10. Ein intelligentes Autobahnsystem kann zum Überwachen von Standorten, Geschwindigkeiten und Trajektorien einer Vielzahl von Fahrzeugen konfiguriert werden, wobei diese Informationen verwendet werden, um die Steuerung eines oder mehrerer ähnlich gelegener Fahrzeuge zu erleichtern. Dieses kann die Kommunikation des geografischen Standorts, die Frontgeschwindigkeit und Beschleunigungsrate von einem oder mehreren Fahrzeugen in Bezug auf das Fahrzeug 10 beinhalten. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 zum Kommunizieren mit einer externen Steuerung 280 über das Kommunikationsnetz 285 konfiguriert.
Die VHM-Steuerung 120 ist zum Überwachen des Zustands verschiedener bordeigener Teilsysteme konfiguriert, die eine oder mehrere Funktionen im Zusammenhang mit dem autonomen Fahrzeugbetrieb ausführen. Die VHM-Steuerung 120 beinhaltet eine Steuerungsarchitektur, die mit einer mehrschichtigen hierarchischen VHM-Datenverarbeitung, -Erfassung und -Speicherung unter Verwendung der Vielzahl von VHM-Agenten konfiguriert ist, die einer VHM-Mastersteuerung zugeordnet sind, die mit der externen Steuerung 280 kommunizieren kann. In einer Ausführungsform können ausgewählte Elemente und/oder Funktionen der VHM-Steuerung 120 an der externen Steuerung 280 implementiert und/oder ausgeführt werden. Diese Konfiguration kann dazu dienen, die Komplexität der Datenverarbeitung, die Datenerfassung und die Kosten für die Datenspeicherung zu reduzieren. Die VHM-Steuerung 120 stellt eine zentralisierte Systemüberwachung und eine verteilte Systemüberwachung mit Datenerfassung über die VHM-Mastersteuerung und die Vielzahl der VHM-Agenten zur Verfügung, um eine schnelle Reaktionszeit und eine integrierte Fahrzeug-/Systemebenenabdeckung zu gewährleisten. Die VHM-Steuerung 120 kann auch eine Fehlerbegrenzungssteuerung und eine redundante VHM-Mastersteuerung beinhalten, um die Integrität der von der Fehlerbegrenzungssteuerung verwendeten VHM-Informationen zu überprüfen. Die VHM-Steuerung 120 kann zudem einen Wartungsereignismanager, ein Terminprotokoll und eine Planungssteuerung zum Planen, Verwalten und Erleichtern von Fahrzeug-Service- und Wartungsterminen beinhalten.
Der Begriff „Steuerung“ und verwandte Begriffe wie Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe beziehen sich auf eine oder verschiedene Kombinationen von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), elektronische Schaltung(en), Zentralrechnereinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und zugehörige nichttransitorische Speicherkomponente(n) in Form von Speicher und Speichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriff, Festplatte usw.). Die nichttransitorisch Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Befehle in der Form einer oder mehrerer Software- oder Firmware-Programme oder -Routine, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -geräten, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Zu den Ein- und Ausgabevorrichtungen und Schaltungen gehören Analog-/Digitalwandler und ähnliche Vorrichtungen, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder in Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf von einer Steuereinheit ausführbaren Befehlssätze, wie z. B. Kalibrierungen und Wertetabellen. Jede Steuerung führt eine oder mehrere Steuerroutinen aus, um gewünschte Funktionen bereitzustellen. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden, ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen in Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Der Begriff ,Modell‘ bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen über einen Prozessor ausführbaren Code und die zugehörige Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Der Begriff „dynamisch“ beschreibt Schritte oder Prozesse, die in Echtzeit ausgeführt werden und durch das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und dem regelmäßigen oder periodischen Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine gekennzeichnet sind. Die Begriffe „Kalibrierung“, „Kalibrieren“ und verwandte Begriffe beziehen sich auf ein Ergebnis oder ein Verfahren, das eine tatsächliche oder Standardmessung, die mit einer Vorrichtung verbunden ist, mit einer wahrgenommenen oder beobachteten Messung oder einer befohlenen Position vergleicht. Eine hierin beschriebene Kalibrierung kann auf eine speicherbare parametrische Tabelle, mehrere ausführbare Gleichungen oder eine andere geeignete Form reduziert werden.
Die Kommunikation zwischen den Steuerungen und die Kommunikation zwischen Steuerungen und Stellgliedern und/oder Sensoren können über eine direkte Drahtverbindung, einen vernetzten Kommunikationsbus, eine drahtlose Verbindung oder eine andere geeignete Kommunikationsverbindung erfolgen. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen auf eine geeignete Art, darunter auch z. B. elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale durch die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können diskrete, analoge oder digitalisierte analoge Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren und Stellgliedbefehle, sowie Kommunikationssignale zwischen Steuereinheiten darstellen. Der Begriff „Signal“ bezieht sich auf eine physisch wahrnehmbare Anzeige, die Informationen übermittelt und kann eine geeignete Wellenform (z. B. elektrische, optische, magnetische, mechanische oder elektromagnetische) umfassen, wie beispielsweise Gleichstrom, Wechselspannung, Sinuswellen, Dreieckswelle, Rechteckwelle, Vibration und dergleichen, die durch ein Medium laufen können. Ein Parameter ist definiert als eine messbare Größe, die eine physikalische Eigenschaft einer Vorrichtung oder eines anderen Elements darstellt, die durch einen oder mehrere Sensoren und/oder ein physikalisches Modell erkennbar ist. Ein Parameter kann einen diskreten Wert aufweisen, z. B. „1“ oder „0“, oder kann stufenlos eingestellt werden.
Die Begriffe „Prognose“, „Prognostik“ und verwandte Begriffe sind mit der Datenüberwachung und mit Algorithmen und Auswertungen verbunden, die eine vorausschauende Aussage über ein wahrscheinliches zukünftiges Ereignis im Zusammenhang mit einer Komponente, einem Teilsystem oder einem System treffen. Prognosen können Klassifizierungen beinhalten, die einen ersten Zustand beinhalten, der anzeigt, dass die Komponente, das Teilsystem oder das System gemäß ihrer Spezifikation arbeiten („Grün“ oder „G“), einen zweiten Zustand, der eine Verschlechterung des Betriebs der Komponente, des Teilsystems oder des Systems anzeigt („Gelb“ oder „Y“), und einen dritten Zustand, der einen Fehler im Betrieb der Komponente, des Teilsystems oder des Systems anzeigt („Rot“ oder „R“). Die Begriffe „Diagnostik“, „Diagnose“ und verwandte Begriffe sind mit der Datenüberwachung und mit Algorithmen und Auswertungen verbunden, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines bestimmten Fehlers einer Komponente, eines Teilsystems oder eines Systems anzeigen. Der Begriff „Minderung“ und verwandte Begriffe sind mit Vorgängen, Aktionen oder Steuerroutinen verbunden, die dazu dienen, die Auswirkungen eines Fehlers in einer Komponente, einem Teilsystem oder einem System zu vermindern.
Die Telematiksteuerung 125 beinhaltet ein drahtloses Telematikkommunikationssystem, das in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kommunikation mit einem Kommunikationsnetzwerksystem 285 mit drahtlosen und verdrahteten Kommunikationsfähigkeiten. Die Telematiksteuerung 125 ist in der Lage zu zusätzlicher Fahrzeugkommunikation ist, einschließlich Kurzbereichs-Fahrzeugzu-Fahrzeug(V2V)-Kommunikation. Alternativ oder zusätzlich weist die Telematiksteuerung 125 ein drahtloses Telematikkommunikationssystem auf, das in der Lage zu Kurzbereichs-Drahtloskommunikation an eine handgehaltene Vorrichtung ist, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Satellitentelefon oder eine andere Telefonvorrichtung. In einer Ausführungsform ist die handgehaltene Vorrichtung mit einer Softwareanwendung versehen, die ein drahtloses Protokoll zum Kommunizieren mit der Telematiksteuerung beinhaltet und die handgehaltene Vorrichtung führt die zusätzliche Fahrzeugkommunikation aus, einschließlich der Kommunikation mit einer externen Steuerung 280 über das Kommunikationsnetz 285. Alternativ oder zusätzlich führt die Telematiksteuerung die zusätzliche Fahrzeugkommunikation direkt durch, indem sie über ein Kommunikationsnetz 285 mit der externen Steuerung 280 kommuniziert.
Prognostische Klassifizierungsroutinen zum Bestimmen einer Prognose, d. h. R/Y/G, für jedes der Teilsysteme können in der VHM-Steuerung 120 ausgeführt werden. Die prognostischen Klassifizierungsroutinen können das Auftreten einer grünen Prognose erkennen, die mit einem der Fahrzeug-Teilsysteme und zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 verbunden ist, und die VHM-Steuerung 120 kann die zugehörige Datenübertragung außerhalb über das Kommunikationsnetz 285 blockieren, um die Datenkommunikationslast auf die externe Steuerung 280 zu reduzieren. Alternativ kann das Übertragen einer grünen Prognose in Form einer einfachen Bestätigung der Grünbestimmung für eine Komponente, ein Subsystem oder ein System eines der Fahrzeugsysteme und der zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 mit einem Zeitstempel erfolgen, wodurch die Datenübertragungslast zur externen Steuerung 280 minimiert wird.
Die VHM-Steuerung 120 beinhaltet ausführbare Routinen zur Auswertung von fahrzeuginternen Vorrichtungen, welche die räumliche Umgebung in unmittelbarer Nähe zum Fahrzeug 10 überwachen, wie z. B. die Raumsensoren 41, das Fahrzeug-Raumüberwachungssystem 40, die Raumüberwachungssteuerung 140 und der Raumüberwachungs-VHM-Agent 141, der mit Bezug auf 1 beschrieben wird.
Die Raumüberwachungssteuerung 140 beinhaltet ein Wahrnehmungsmodul 150, das zum Überwachen der Fahrzeugposition, der fahrdynamischen Zustände und der räumlichen Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs 10 konfiguriert ist. Das Wahrnehmungsmodul 150 dient zum Überwachen und Charakterisieren der räumlichen Umgebung in der Nähe des Fahrzeugs 10, das den Fahrzeugsystemen und den zugehörigen Steuerungen des autonomen Fahrzeugsteuerungssystems 20 zur Verfügung gestellt wird, um ein Maß an Fahrautomation zu gewährleisten. Daten- und Signaleingänge zum Wahrnehmungsmodul 150 beinhalten räumliche Umgebungsdaten in Form von Eingängen der Raumsensoren 41, darunter Kameras, Radargeräte, Lidars, usw. Die Dateneingabe in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet zudem Kartendaten in Form einer detaillierten 3D-Karte der Umgebung und Positionsdaten vom GPS. Die Dateneingabe in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet zudem fahrdynamische Daten in Form von Daten, die von fahrzeuginternen Sensoren, wie beispielsweise Gyros und Raddrehzahlsensoren, erfasst werden. Die Dateneingabe in das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet weiterhin Informationen, die von anderen Fahrzeugen übermittelt werden, z. B. V2V-Daten, und Informationen, die von der Infrastruktur übermittelt werden, z. B. V2X-Daten.
Das Wahrnehmungsmodul 150 beinhaltet Lokalisierungs-, Objekterkennungs- und Klassifizierungsalgorithmen zum Schätzen der Position der aktuellen Straße, der aktuellen Fahrspur, der Art und Position von Objekten und Hindernissen, einschließlich statischer und dynamischer Hindernisse und Objekte. Das Wahrnehmungsmodul 150 kann die Bewegung und das Verhalten der umliegenden beweglichen Hindernisse auf der Straße und auf der Fahrbahn schätzen. Das Wahrnehmungsmodul 150 überwacht und schätzt ebenfalls die Fahrzeugposition und die dynamischen Zustände, wie hierin beschrieben. Die Fahrzeugpositionszustände beinhalten geografisch definierte x- und y-Zustände (z. B. Breiten- und Längengrad) und eine Winkelrichtung. Die fahrdynamischen Zustände beinhalten Gier-, Quer- und Längsbeschleunigungszustände.
Verschiedene Komponenten, Teilsysteme und Systeme können über die Nutzungsdauer eines Fahrzeugs unterschiedliche Alterungsraten aufweisen und werden unter Umständen so verwaltet und gesteuert, dass unter bestimmten Bedingungen weniger Belastungen entstehen, um deren Nutzungsdauer zu verlängern und/oder ein akzeptables Leistungsniveau aufrechtzuerhalten.
2 wird zur Beschreibung einer Routine 200 herangezogen, die als Steuerroutinen und zugehörige Kalibrierungen ausgeführt wird, um eine Ausführungsform des Fahrzeugs 10 zu steuern, die mit Bezug auf 1 beschrieben wird. Das Verfahren beinhaltet das dynamische Bestimmen eines Arbeitsbereichs von Komponenten und Systemen basierend auf deren jeweiligen Betriebszuständen und das Erzeugen eines anpassungsfähigen Steuerungs- und Verwaltungsschemas, das die Nutzungsdauer von Komponenten/Systemen und die akzeptable Fahrzeugleistung während einer Fahrt erleichtert, wenn die Prognose eines oder mehrerer der Systeme oder Komponenten eine Verschlechterung oder einen Fehler in deren Funktionsweise anzeigt. Insgesamt beinhaltet die Routine 200 das Überwachen von Betriebszuständen (SOHs) einer Vielzahl von Komponenten, die angeordnet sind, um eine Fahrzeugfunktion während einer Fahrt zu bewirken. Die Komponenten können unabhängige Elemente oder Elemente sein, die in einem System oder Teilsystem verwendet werden, das zum Erreichen einer Fahrzeugfunktion angeordnet ist. Die Komponenten sind operativ steuerbar, um eine Fahrzeugfunktion zu bewirken, oder sind anderweitig mit einer Fahrzeugfunktion so verbunden, dass sie überwacht werden können. Die Komponenten können Vorrichtungen, Stellglieder, Sensoren, Kabelbäume usw. beinhalten. Fahrzeugfunktionen können Fahrzeugantrieb, Fahrzeugbremsen, Lenkung, Navigation usw. beinhalten. Eine Fahrt kann als ein einzelnes Ereignis definiert werden, bei dem ein Bediener von einem Ausgangspunkt zu einem Zielort transportiert wird.
Die Routine 200 beginnt mit dem Erkennen einer Zustandsänderung des SOH einer der Komponenten im Zusammenhang mit einer der Fahrzeugfunktionen, die nominell als Subjektkomponente bezeichnet wird. Eine Statusänderung des SOH kann eine Änderung der Prognose von einem GRÜNEN Status in einen GELBEN Status oder einen ROTEN Status beinhalten. Alternativ oder ergänzend kann der SOH einen numerischen Wert aufweisen, bei dem die Statusänderung des SOH eine numerische Differenz beinhalten kann, die größer als eine vorgegebene Größe ist. Basierend auf der Statusänderung kann ein zulässiges Betriebsfenster für die betreffende Komponente bestimmt werden, wobei auch ein zulässiges Betriebsfenster für eine oder zugehörige Komponente(n) festgelegt werden kann. Zugehörige Komponente(n) beinhalten diejenigen Komponenten, die mit der Fahrzeugfunktion interagieren oder anderweitig Leistung erbringen. Die mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbedingungen können basierend auf dem zulässigen Betriebsfenster für die betreffende Komponente und dem zulässigen Betriebsfenster für die betreffende(n) Komponente(n) bestimmt werden. Der Betrieb des Fahrzeugs wird abhängig von den mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbedingungen gesteuert, um die aktuelle Fahrt zu beenden. Betriebsbeschränkungen können mit Zeit, Streckentyp, Streckenbedingungen, Fahrtdauer, Verkehr, Wetterbedingungen, Komplexität der Fahrt einschließlich einer Anzahl von Haltestellen usw. verbunden sein.

2 stellt schematisch ein Informationsflussdiagramm dar, das mit einer Ausführungsform der Routine 200 verbunden ist, die vorteilhaft in eine Steuerung einer Ausführungsform des Fahrzeugs 10 implementiert werden kann, die mit Bezug auf 1 beschrieben wird. Die Routine 200 kann als eine oder eine Vielzahl von Steuerroutinen durch die VHM-Steuerung 120 ausgeführt werden, wobei die darin gespeicherten oder von anderen Vorrichtungen entweder im Fahrzeug oder außerhalb des Fahrzeugs verfügbaren Informationen verwendet werden. Tabelle 1 stellt eine Aufschlüsselung bereit, in der die numerisch gekennzeichneten Blocks und die entsprechenden Funktionen wie folgt und entsprechend der Routine 200 aufgeführt sind. Die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die konfiguriert wurden, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Tabelle 1

BLOCK	BLOCKINHALTE
202	Überwachen von SOH für Komponenten, Systeme
204	Veränderungen im SOH erkannt?
206	Ermitteln der zulässigen Betriebsbedingungen für Komponenten
208	Überwachen zukünftiger Fahrten, Ermitteln der Verfügbarkeit von Wartungsfenstern
210	Ermitteln der zulässigen Hüllkurve des Fahrzeugbetriebs basierend auf dem SOH der Komponenten, Fahrtbeschränkungen, Auswirkungen auf die Nutzungsdauer der Komponenten
220	Maßnahme durchführen
222	Maßnahme ergreifen
224	Beratende Maßnahme
226	Kommunikation

Das Durchführen der Routine 200 zum Steuern des Fahrzeugbetriebs im Hinblick auf eine Änderung des SOH einer oder mehrerer Komponenten, Teilsysteme oder Systeme beinhaltet folgendes, wobei die Schritte in einer geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können und nicht auf die in Bezug auf 2 beschriebene Reihenfolge beschränkt sind.
Die Routine 200 beinhaltet die regelmäßige, periodische und fortlaufende Überwachung des SOH für die Komponenten, Teilsysteme und Systeme des Fahrzeugs, einschließlich, aber nicht beschränkt auf diejenigen, die mit dem autonomen Fahrzeugsteuerungssystem 20 (202) verbunden sind, um eine Zustandsänderung (204)(0) zu erkennen. Diese Überwachung kann in der VHM-Steuerung 120 durchgeführt werden. Eine Zustandsänderung des SOH kann eine Änderung der Prognose von einem GRÜNEN Status in einen GELBEN Status oder einen ROTEN Status beinhalten, oder eine Änderung des numerischen Werts des SOH, die größer als ein Schwellenwert ist. Wenn eine Zustandsänderung des SOH einer der Komponenten, Teilsysteme oder Systeme des Fahrzeugs 10 erkannt wird (204)(1), bestimmt die Routine 200 die zulässigen Betriebsbedingungen für zugehörige Komponenten, Teilsysteme oder Systeme (206). Die Komponente, das Teilsystem oder das System, das eine Änderung des Zustands seines SOH erfährt, wird hierin als „betreffende Komponente“ bezeichnet, und eine andere Komponente, das Teilsystem oder das System, das mit den Auswirkungen einer Zustandsänderung des betreffenden Teils interagiert oder diese mildert, wird hierin als „zugehörige Komponente“ bezeichnet.
3-1 stellt SOHs, die einer Vielzahl von Komponenten, Teilsystemen oder Systemen zugeordnet sind, grafisch dar. Dies beinhaltet eine erste Grafik 310, die eine Größe der Komponente SOH (%) 312 auf der vertikalen Achse im Verhältnis zur Nutzung (311) auf der horizontalen Achse angibt, worin die Nutzung entweder zeitlich oder räumlich sein kann. Zeile 315 zeigt den SOH für eine erste Komponente an und beinhaltet einen ersten Punkt 314, an dem der SOH beginnt, sich zu verschlechtern, und einen zweiten Punkt 316, an dem der SOH einen Schwellenwert erreicht hat, der Maßnahmen erfordert.
Dies beinhaltet auch eine zweite Grafik 320, die eine Größe der Komponente SOH (%) 322 auf der vertikalen Achse im Verhältnis zur Nutzung (321) auf der horizontalen Achse angibt, worin die Nutzung entweder zeitlich oder räumlich sein kann. Zeile 325 zeigt den SOH für eine zweite Komponente an und beinhaltet einen ersten Punkt 324, an dem sich der SOH für die zweite Komponente zu verschlechtern beginnt, und einen zweiten Punkt 326, an dem der SOH für die zweite Komponente einen Schwellenwert der SOH-Reduktion erreicht hat, der Maßnahmen erfordert.
Dies beinhaltet eine dritte Grafik 330, die eine Größe der Komponente SOH (%) 332 auf der vertikalen Achse im Verhältnis zur Nutzung (331) auf der horizontalen Achse angibt, worin die Nutzung entweder zeitlich oder räumlich sein kann. Zeile 335 gibt die SOH für eine n-te Komponente an, worin n eine Zahl sein kann, die eine Komponentenanzahl angibt, und beinhaltet einen ersten Punkt 334, an dem sich der SOH für die n-te Komponente zu verschlechtern beginnt, und einen zweiten Punkt 336, an dem der SOH für die n-te Komponente einen Schwellenwert der SOH-Reduktion erreicht hat, der eine Maßnahme erfordert.
Die Ergebnisse aus 3-1 werden zum Erzeugen von 3-2 genutzt. 3-2 ist ein Spinnendiagramm 340, das den Betriebszustand einer Vielzahl von Fahrzeugkomponenten, Teilsystemen oder Systemen anzeigt. Wie dargestellt, werden die SOHs für die Komponenten durch die Elemente S1, S2 .... S12 angezeigt, worin der Außenumfang 342 des Spinnendiagramms 340 einen SOH von 100% und der Ausgangspunkt einen SOH von 0% anzeigt. Der Außenumfang 342 zeigt einen Betriebsbereich für die Fahrzeugkomponenten, Teilsysteme oder Systeme an, wenn sie sich an SOHs = 100% befinden, während der Außenumfang 344 einen Betriebsbereich für die Fahrzeugkomponenten, Teilsysteme oder Systeme anzeigt, wenn sie sich an SOHs befinden, die kleiner als 100% sind, was einen Handlungsbedarf anzeigt.
3-3 zeigt grafisch eine Größe des zusammengesetzten Fahrzeug-SOH (%) 352 auf der vertikalen Achse im Verhältnis zur Nutzung (351) auf der horizontalen Achse angibt, worin die Nutzung entweder zeitlich oder räumlich sein kann. Zeile 355 kennzeichnet einen ersten zusammengesetzten SOH für das Fahrzeug 10 unter einem verwalteten Zustand unter Verwendung einer Ausführungsform der hierin beschriebenen Routine 200, und Zeile 356 kennzeichnet einen zweiten zusammengesetzten SOH für das Fahrzeug 10 unter einem nicht verwalteten Zustand. Pfeil 354 kennzeichnet einen Punkt, an dem ein SOH einer der Fahrzeugkomponenten, Teilsysteme oder Systeme kleiner als 100% ist. Zeile 353 kennzeichnet ein SOH-Niveau, bei dem ein Eingriff in die Fahrzeugleistung erforderlich ist, wie beispielsweise ein Service oder eine Wartung. Wie durch die Differentialzeile 360 angezeigt, kann bei Verwendung der hierin beschriebenen Routine 200 eine Zeitspanne zwischen den Diensten verlängert werden.
Die Routine 200 überwacht auch Bedienereingaben, die geplante zukünftige Fahrten anzeigen, beispielsweise aus einem Terminprotokoll, das in der VHM-Steuerung 120 enthalten ist, um ein Verfügbarkeitsfenster für die Fahrzeugwartung (210) zu ermitteln.
Die Routine 200 bestimmt eine zulässige Hüllkurve des Fahrzeugbetriebs basierend auf den SOHs der Komponenten unter Berücksichtigung von Fahrtbeschränkungen, Auswirkungen auf die Nutzungsdauer der Komponenten und anderen Faktoren (210) und ergreift Maßnahmen, um die Steuerung des Fahrzeugbetriebs innerhalb der zulässigen Hüllkurve (220) zu implementieren. Die Maßnahme(n) beinhaltet eine oder mehrere eingreifende Maßnahmen (222), nicht eingreifende Maßnahmen (224) und die Kommunikation mit zusätzlichen Fahrzeugen (226).
Die eingreifenden Maßnahmen (222) beinhalten das Verwalten, Steuern und Einschränken des Betriebs der Komponenten, Teilsysteme und Systeme des Fahrzeugs 10 basierend auf der zulässigen Hüllkurve, um eine Beendigung der vorliegenden Fahrt zu ermöglichen. Diese Maßnahme beinhaltet das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbeschränkungen. Die Betriebsbeschränkungen beinhalten ein zulässiges Betriebsfenster für die betreffende Komponente, welches das Bestimmen einer Beschränkung auf die betreffende Komponente beinhaltet, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen, wobei die Beschränkung entweder eine Betriebsbeschränkung für die betreffende Komponente oder eine Leistungsbeschränkung für die betreffende Komponente beinhaltet, die mit der Fahrzeugfunktion verbunden ist. Die Betriebsbeschränkungen beinhalten Beschränkungen auf Eingaben, die in Form eines Signals oder einer anderen Befehlseingabe, einer Krafteingabe, einer Temperatureingabe usw. erfolgen können. Die Leistungsbeschränkungen beinhalten Beschränkungen auf Ausgänge, die Fahrzeugbeschleunigung, Kraftstoffverbrauch, Kurvenkraft usw. beinhalten können. Die Betriebsbeschränkungen beinhalten auch ein zulässiges Betriebsfenster für jede der zugehörigen Komponenten, um die Beendigung der Reise zu ermöglichen, was das Bestimmen einer Beschränkung auf die betreffende Komponente zum Ausgleich der Beschränkung auf die betreffende Komponente beinhaltet. Die Beschränkung auf die betreffende Komponente beinhaltet entweder eine Betriebsbeschränkung für die betreffende Komponente oder eine Leistungsbeschränkung für die betreffende Komponente, die mit der Fahrzeugfunktion verbunden ist.
Die nicht eingreifenden Maßnahmen (224) beinhalten die Beratung des Fahrzeugführers bei der Routenauswahl, z. B. die Vermeidung oder Durchführung einer bestimmten Route, um den Fahrzeugbetrieb zu minimieren, der zu einer Unterbrechung des Fahrzeugbetriebs während der Fahrt führen kann.
Die Kommunikation (226) für zusätzliche Fahrzeuge beinhaltet die Kommunikation mit der Fahrzeugwartung und den Serviceeinrichtungen zur Planung eines Serviceereignisses. Die Kommunikation mit zusätzlichen Fahrzeugen kann die Durchführung von V2V-Kommunikationen mit benachbarten Fahrzeugen auf der Fahrtstrecke beinhalten, um sie über einen eingeschränkten Fahrzeugbetrieb zu informieren, wodurch die benachbarten Fahrzeuge mit Vorsicht vorgehen können, wenn sie sich während der aktuellen Fahrt in der Nähe des Fahrzeugs 10 befinden.
Das hierin beschriebene Verfahren und die Methodik können im Fahrzeugmontagewerk vorteilhaft umgesetzt und über die gesamte Nutzungsdauer des Fahrzeugs eingesetzt werden, um die Fahrzeuglaufzeit zu verlängern. Das Verfahren ermöglicht die gemeinsame Verwaltung von Komponentenbelastungen, was zu einer Verlängerung der Nutzungsdauer des Fahrzeugs führen kann.
Die Flusspläne und Blockdiagramme in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Block- oder Flussdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle beinhaltet. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardwarebasierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das eine Steuerung oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die im computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungen, die die Funktion/den Vorgang, die/der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren.
Während die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren die vorliegenden Lehren unterstützen und beschreiben, wird der Umfang der vorliegenden Lehren jedoch einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, sind verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den hinzugefügten Ansprüchen definiert sind, möglich.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, das Verfahren umfassend: das Überwachen von Betriebszuständen (SOHs) einer Vielzahl von Komponenten, die angeordnet sind, um eine Fahrzeugfunktion während einer Fahrt zu bewirken, worin die Vielzahl von Komponenten eine betreffende Komponente und eine zugehörige Komponente beinhaltet; nach dem Erkennen einer Zustandsänderung des SOH der betroffenen Komponente: Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die betreffende Komponente, Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die zugehörige Komponente, und Bestimmen von Betriebsbeschränkungen in Bezug auf die Fahrzeugfunktion basierend auf dem zulässigen Betriebsfenster für die betreffende Komponente und dem zulässigen Betriebsfenster für die zugehörige Komponente; und Steuern des Betriebs des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbeschränkungen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die betreffende Komponente das Bestimmen einer Beschränkung auf die betreffende Komponente beinhaltet, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Bestimmen einer Beschränkung auf die betreffende Komponente, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen, das Bestimmen einer Betriebsbeschränkung für die betreffende Komponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Bestimmen einer Beschränkung auf die betroffene Komponente, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen, das Bestimmen einer Leistungsbeschränkung für die betroffene Komponente, die mit der Fahrzeugfunktion verbunden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die zugehörige Komponente das Bestimmen einer Beschränkung auf die zugehörige Komponente umfasst, um die Beschränkung auf die zugehörige Komponente zu kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 5, worin das Bestimmen einer Beschränkung auf die zugehörige Komponente, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen, das Bestimmen einer Betriebsbeschränkung für die zugehörige Komponente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, worin das Bestimmen einer Beschränkung auf die zugehörige Komponente, um die Beendigung der Fahrt zu ermöglichen, das Bestimmen einer Leistungsbeschränkung für die zugehörige Komponente, die mit der Fahrzeugfunktion verbunden ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Bestimmen der Betriebsbeschränkungen für die Fahrzeugfunktion, um die Beendigung der Fahrt zu bewirken.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Fahrzeug konfiguriert ist, um eine Fahrzeugzu-Fahrzeug-Kommunikation zu bewirken, wobei das Verfahren ferner umfasst: Kommunizieren mit anderen Fahrzeugen, wobei das Fahrzeug abhängig von den mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbeschränkungen gesteuert wird.
Fahrzeug, umfassend: eine Vielzahl von Komponenten, die angeordnet sind, um eine Fahrzeugfunktion zu bewirken, worin die Vielzahl von Komponenten eine betreffende Komponente und eine zugehörige Komponente beinhaltet; eine Steuerung in Verbindung mit der Vielzahl von Komponenten, wobei die Steuerung einen Befehlssatz beinhaltet, wobei der Befehlssatz ausführbar ist, zum: Überwachen von Betriebszuständen (SOHs) der Vielzahl von Komponenten, einschließlich der betreffenden Komponente und der zugehörigen Komponente; und nach dem Erkennen einer Zustandsänderung des SOH der betreffenden Komponente: Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die betreffende Komponente, Bestimmen eines zulässigen Betriebsfensters für die zugehörige Komponente, und Bestimmen von Betriebsbeschränkungen in Bezug auf die Fahrzeugfunktion basierend auf dem zulässigen Betriebsfenster für die betreffende Komponente und dem zulässigen Betriebsfenster für die zugehörige Komponente; und Steuern des Betriebs des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der mit der Fahrzeugfunktion verbundenen Betriebsbeschränkungen.