DE102018212299A1

DE102018212299A1 - Schätzer und Verfahren

Info

Publication number: DE102018212299A1
Application number: DE102018212299.7A
Authority: DE
Inventors: Juan Herrera
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2019-02-14
Also published as: US20190047573A1; GB201712985D0; GB2565547B; US10981573B2; GB2565547A

Abstract

Ein Oberflächenrauheitsschätzer für ein Fahrzeug ist so konfiguriert, dass er einen ersten Oberflächenrauheits-Indexwert erzeugt, der eine Oberflächenrauheit eines Geländes angibt, und ein Signal ausgibt, das zumindest zum Teil vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert abhängt, wobei der Schätzer dafür ausgelegt ist, erste Beschleunigungsinformationen zu empfangen, die eine erste Beschleunigung entlang einer ersten Achse angeben, zweite Beschleunigungsinformationen zu empfangen, die eine zweite Beschleunigung entlang einer zweiten Achse angeben, einen kombinierten Wert abhängig von der ersten Beschleunigung und der zweiten Beschleunigung zu berechnen und den kombinierten Wert abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzupassen, um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen.

Description

EINBEZIEHUNG DURCH BEZUGNAHME
Die Inhalte der mit-anhängigen UK-Patentanmeldungen GB2507622 und GB2499461 wird hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Die Inhalte des US-Patents Nr. US7349776 und der mit-anhängigen internationalen Patentanmeldungen WO2013124321 und WO2014/139875 werden durch Bezugnahme hierin aufgenommen. Die Inhalte der UK-Patentanmeldungen GB2492748 , GB2492655 und GB2499279 und des UK-Patents GB2508464 werden ebenfalls durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der Erfindung betreffen einen Oberflächenrauheitsschätzer und ein Verfahren zum Schätzen einer Oberflächenrauheit. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betreffen manche Ausführungsformen der Erfindung eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Fahrzeugs, das für ein Fahren abseits befestigter Straßen ausgelegt ist.
HINTERGRUND
Dass ein Motorfahrzeug mit einem Steuersystem ausgestattet wird, um ein oder mehrere Fahrzeuguntersysteme gemäß einer oder mehrerer Eigenschaften oder einer Art eines Geländes oder einer Bodenoberfläche, über die das Fahrzeug fährt, zu steuern, ist bekannt. US7349776 offenbart ein Fahrzeugsteuersystem, das mehrere Untersystem-Steuereinrichtungen umfasst, einschließlich eines Verbrennungsmotor-Managementsystems, einer Getriebesteuereinrichtung, einer Lenkungssteuereinrichtung, einer Bremssteuereinrichtung und einer Aufhängungssteuereinrichtung. Die Untersystem-Steuereinrichtungen sind jeweils in mehreren Untersystemfunktions- oder -konfigurationsmodi betreibbar. Die Untersystem-Steuereinrichtungen sind mit einer Fahrzeugmodus-Steuereinrichtung verbunden, welche die Untersystem-Steuereinrichtungen so steuert, dass diese einen erforderlichen Funktionsmodus annehmen, um eine Anzahl von Antriebsmodi für das Fahrzeug bereitzustellen. Jeder der Antriebsmodi entspricht einer bestimmten Antriebsbedingung oder einem bestimmten Satz von Antriebsbedingungen, und in jedem Modus wird jedes von den Untersystemen auf den Funktionsmodus eingestellt, der für diese Bedingungen am besten geeignet ist. Solche Bedingungen sind mit Arten eines Geländes verknüpft, über welches das Fahrzeug gefahren werden kann, wie etwa in einem Grass/Gravel/Snow- bzw. Gras/Schotter&Kies/Schnee-, Mud-and-Ruts- bzw. Schlamm-und-Furchen-, Rock-Crawl- bzw. Felsenkletter-, Sand- und einem Modus für befestigte Straßen, der als „Special Programs Off“ (SPO) bezeichnet wird. Die Fahrzeugmodus-Steuereinrichtung kann als Terrain-Response(TR)®-System oder -Steuereinrichtung bezeichnet werden. Die Antriebsmodi können auch als Geländemodi, Terrain-Response-Modi oder Steuermodi bezeichnet werden. GB2492655B offenbart ein Steuersystem für ein Motorfahrzeug, in dem der am besten geeignete Geländemodus für das vorherrschende Gelände, in dem das Fahrzeug fährt, vom Steuersystem automatisch bestimmt wird. Das Steuersystem bewirkt dann, dass das Fahrzeug in dem Geländemodus fährt, der als der am besten geeignete bestimmt wird. In diesen Beispielen kann ein Schätzwert der Oberflächenrauheit verwendet werden, um eine Antriebsbedingung oder einen Antriebsmodus des Fahrzeugs zu bestimmen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird ein Oberflächenrauheitsschätzer für ein Fahrzeug angegeben, der dafür ausgelegt ist, einen ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen, der eine Oberflächenrauheit eines Geländes angibt, und ein Signal auszugeben, das zumindest zum Teil vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert abhängt, wobei der Schätzer dafür ausgelegt ist, erste Beschleunigungsinformationen zu empfangen, die eine erste Beschleunigung entlang einer ersten Achse angeben, zweite Beschleunigungsinformationen zu empfangen, die eine zweite Beschleunigung entlang einer zweiten Achse angeben, einen kombinierten Wert abhängig von der ersten Beschleunigung und der zweiten Beschleunigung zu berechnen und den kombinierten Wert abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzupassen, um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen.
Die erste Beschleunigung und die zweite Beschleunigung können zwei von einer Beschleunigung entlang einer vertikalen Achse, einer Beschleunigung entlang einer Längsachse und einer Beschleunigung entlang einer Querachse des Fahrzeugs umfassen.
Die erste Beschleunigung kann eine Querbeschleunigung sein und die zweite Beschleunigung kann eine Vertikalbeschleunigung sein.
Man beachte, dass zum Kombinieren des ersten Beschleunigungswerts und des zweiten Beschleunigungswerts und zum Anpassen des kombinierten Wertes abhängig von einer Fahrzeuggeschwindigkeit eine Angabe eines Geländeoberflächenrauheitswerts erhalten werden kann, der im Wesentlichen unabhängig ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Man beachte, dass in manchen Ausführungsformen stattdessen eine Quer- und eine Längsbeschleunigung verwendet werden können, und dass in manchen noch anderen Ausführungsformen eine Vertikal- und eine Längsbeschleunigung verwendet werden können.
Optional entspricht der kombinierte Wert dem Produkt der ersten und der zweiten Beschleunigung.
Der Oberflächenrauheitsschätzer kann dafür ausgelegt sein, einen weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu berechnen, der zumindest zum Teil abhängig von einem Drehmomentdifferenzwert berechnet wird, wobei der Drehmomentdifferenzwert zumindest zum Teil abhängig von einer Differenz zwischen dem Betrag eines Antriebsdrehmoments, das an Antriebsräder des Fahrzeugs angelegt wird, und dem Betrag eines Drehmoments, das nötig ist, um den momentanen Wert einer Längsbeschleunigung bei Vorliegen einer glatten Fahroberfläche zu erreichen, berechnet wird.
Der Oberflächenrauheitsschätzer kann dazu dienen, einen vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert und vom weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert auszuwählen, wenn ein Satz aus einer oder mehreren vorgegebenen Bedingungen erfüllt ist.
Der Oberflächenrauheitsschätzer kann dazu dienen, einen vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert und vom weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert durch Auswählen des größeren vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert und vom weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert auszuwählen.
Somit ist der Oberflächenrauheitsschätzer in der Lage, ein Maß des Betrags, um den eine Oberflächenrauheit eines Geländes von einer glatten Fahroberfläche abweicht, unter Bezugnahme auf eine etwaige Diskrepanz zwischen dem Betrag des Drehmoments, das angelegt wird, um das Fahrzeug anzutreiben, und dem Betrag einer Längsbeschleunigung, die bei diesem Betrag des Antriebsdrehmoments zu erwarten wäre, wenn eine glatte, stufenfreie Fahroberfläche angenommen wird, zu berechnen.
Der Satz aus einer oder mehreren vorgegebenen Bedingungen kann eine oder mehrere der folgenden Bedingungen einschließen:

die Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegt unter einer vorgegebenen kritischen Geschwindigkeit,
der Betrag des Antriebsdrehmoments, das an Antriebsräder des Fahrzeugs angelegt wird, überschreitet einen vorgegebenen Betrag des Antriebsdrehmoments,
der Betrag der Längsbeschleunigung überschreitet einen vorgegebenen Betrag der Längsbeschleunigung und
ein Getriebe des Fahrzeugs ist auf einen Gang mit einer Nummer eingestellt, die höchstens so hoch ist wie eine vorgegebene Gangnummer.

Die vorgegebene kritische Geschwindigkeit kann in manchen Ausführungsformen 5 km/h sein. In manchen alternativen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein.
Der vorgegebene Betrag des Antriebsdrehmoments kann in manchen Ausführungsformen etwa 30 Nm sein. In manchen alternativen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein.
Der vorgegebene Betrag der Längsbeschleunigung kann in manchen Ausführungsformen im Wesentlichen null sein. In manchen alternativen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein.
Die vorgegebene Gangnummer kann in manchen Ausführungsformen 2 sein. In manchen alternativen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein.
Der Oberflächenrauheitsschätzer kann dafür ausgelegt sein, einen zweiten und einen dritten Oberflächenrauheits-Indexwert zusätzlich zum ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu berechnen, wobei der erste und der zweite Oberflächenrauheits-Indexwert einer Fahrzeugrollbeschleunigung und einer Fahrzeugnickbeschleunigung entsprechen.
Der Oberflächenrauheitsschätzer kann dafür ausgelegt sein, einen Geländeoberflächenrauheitswert zu berechnen, wobei der Geländeoberflächenrauheitswert ein Durchschnitt der ersten, zweiten und dritten Oberflächenrauheits-Indexwerte ist.
Man beachte, dass der Geländeoberflächenrauheitswert in manchen Ausführungsformen als arithmetisches Mittel der ersten, zweiten und dritten Oberflächenrauheits-Indexwerte berechnet werden kann.
Der Oberflächenrauheitsschätzer kann eine Verarbeitungseinrichtung umfassen, wobei die Verarbeitungseinrichtung umfasst: einen elektronischen Prozessor mit einem elektrischen Eingang zum Empfangen von Informationen, welche die erste Beschleunigung angeben, und von Informationen, welche die zweite Beschleunigung angeben, und eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Befehle gespeichert sind, wobei der Prozessor dafür ausgelegt ist, auf die Speichervorrichtung zuzugreifen und die darin gespeicherten Befehle auszuführen, so dass er dazu dient, einen kombinierten Wert, der abhängig ist von der ersten Beschleunigung und der zweiten Beschleunigung, zu berechnen und den kombinierten Wert abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzupassen, um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird eine Motorfahrzeugsteuereinrichtung in Kombination mit einem Oberflächenrauheitsschätzer gemäß irgendeinem vorangehenden Aspekt angegeben, wobei die Motorfahrzeugsteuereinrichtung dafür ausgelegt ist, das Fahrzeug zumindest zum Teil abhängig von dem Signal zu steuern, das vom Oberflächenrauheitsschätzer erzeugt wird.
Das Fahrzeug kann einen Oberflächenrauheitsschätzer gemäß einem vorangehenden Aspekt einer Steuereinrichtung gemäß einem vorangehenden Aspekt umfassen.
Die Motorfahrzeugsteuereinrichtung kann dazu dienen, die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wobei die maximale Fahrzeuggeschwindigkeit zum Teil aus dem Signal bestimmt wird, das vom Oberflächenrauheitsschätzer erzeugt wird.
In einem Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Schätzwerts für eine Oberflächenrauheit angegeben, welches das Erzeugen eines ersten Oberflächenrauheits-Indexwerts, der eine Geländeoberflächenrauheit angibt, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von ersten Beschleunigungsinformationen, die eine erste Beschleunigung entlang einer ersten Achse angeben, Empfangen von zweiten Beschleunigungsinformationen, die eine zweite Beschleunigung entlang einer zweiten Achse angeben, Berechnen eines kombinierten Werts abhängig von der ersten Beschleunigung und der zweiten Beschleunigung, wobei das Verfahren das Anpassen des kombinierten Werts abhängig von einer Geschwindigkeit, um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen, umfasst.
Die erste Beschleunigung und die zweite Beschleunigung können zwei von einer Vertikalbeschleunigung, einer Längsbeschleunigung und einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs umfassen.
Die erste Beschleunigung kann eine Querbeschleunigung sein und die zweite Beschleunigung kann eine Vertikalbeschleunigung sein.
Der kombinierte Wert kann einem Produkt der ersten und der zweiten Beschleunigung entsprechen.
Das Verfahren kann das Berechnen eines weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwerts, der zumindest zum Teil abhängig von einem Drehmomentdifferenzwert berechnet wird, umfassen, wobei der Drehmomentdifferenzwert zumindest zum Teil abhängig von einer Differenz zwischen dem Betrag eines Antriebsdrehmoments, das an Antriebsräder des Fahrzeugs angelegt wird, und dem Betrag eines Drehmoments, das nötig ist, um den momentanen Wert einer Längsbeschleunigung bei Vorliegen einer glatten Fahroberfläche zu erreichen, berechnet wird.
Das Verfahren kann das Auswählen von einem vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert und vom weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert umfassen, wenn ein Satz aus einer oder mehreren vorgegebenen Bedingungen erfüllt ist.
Das Verfahren kann das Auswählen des größeren vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert und vom weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert umfassen.
Der Satz aus einer oder mehreren vorgegebenen Bedingungen kann eine oder mehrere der folgenden Bedingungen einschließen:

die Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegt unter einer vorgegebenen kritischen Geschwindigkeit,
der Betrag des Antriebsdrehmoments, das an Antriebsräder des Fahrzeugs angelegt wird, überschreitet einen vorgegebenen Betrag des Antriebsdrehmoments,
der Betrag der Längsbeschleunigung überschreitet einen vorgegebenen Betrag der Längsbeschleunigung und
ein Getriebe des Fahrzeugs ist auf einen Gang eingestellt, der eine Nummer hat, die höchstens so hoch ist wie eine vorgegebene Gangnummer.

Das Verfahren kann das Berechnen eines zweiten und eines dritten Oberflächenrauheits-Indexwerts zusätzlich zum ersten Oberflächenrauheits-Indexwert umfassen, wobei der zweite und der dritte Oberflächenrauheits-Indexwert einer Fahrzeugrollbeschleunigung und einer Fahrzeugnickbeschleunigung entsprechen.
Das Verfahren kann das Berechnen eines Geländeoberflächenrauheitswerts umfassen, wobei der Geländeoberflächenrauheitswert ein Durchschnitt der ersten, zweiten und dritten Oberflächenrauheits-Indexwerte ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird ein Oberflächenrauheitsschätzer angegeben, der dafür ausgelegt ist, einen ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen, der eine Oberflächenrauheit eines Geländes angibt, und ein Signal auszugeben, das zumindest zum Teil vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert abhängt, wobei der Schätzer dafür ausgelegt ist, Informationen, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit angeben, und mindestens zwei, die ausgewählt sind aus Vertikalbeschleunigungsinformationen, die eine Vertikalbeschleunigung angeben, Querbeschleunigungsinformationen, die eine Querbeschleunigung angeben, und Längsbeschleunigungsinformationen, die eine Längsbeschleunigung angeben, zu empfangen, wobei der Schätzer dafür ausgelegt ist, einen kombinierten Wert zumindest zum Teil auf Basis der empfangenen Informationen zu bestimmen, um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen.
In einem Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird ein Computerprogrammprodukt angegeben, das an einem Prozessor ausführbar ist, um das Verfahren eines anderen Aspekts zu implementieren.
In einem Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium angegeben, das computerlesbaren Code trägt, der bei seiner Ausführung bewirkt, dass ein Fahrzeug das Verfahren eines anderen Aspekts ausführt.
In einem Aspekt der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, wird ein Prozessor angegeben, der dafür ausgelegt ist, das Verfahren eines anderen Aspekts oder das Computerprogrammprodukt eines anderen Aspekts zu implementieren.
Innerhalb des Bereichs dieser Anmeldung ist es ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorangehenden Abschnitten, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen angegeben sind, und insbesondere deren einzelne Merkmale unabhängig oder in Kombination genommen werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale irgendwelcher Ausführungsformen können in jeder Weise und/oder Kombination kombiniert werden, solange solche Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder dementsprechend beliebige neue Ansprüche einzureichen, einschließlich des Rechtes, ursprünglich eingereichte Ansprüche so zu ändern, dass sie von irgendeinem anderen Anspruch abhängen und/oder irgendwelche Merkmale eines solchen einschließen, auch wenn dies ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht worden ist.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun, lediglich anhand von Beispielen, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben:

1 zeigt ein Fahrzeug in einer Seitenansicht, die Beschleunigungsachsen darstellt;
2 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs des Standes der Technik in der Draufsicht;
3 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in der Draufsicht;
4 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts eines Steuersystems des Fahrzeugs von 1;
5 ist eine schematische Darstellung eines Lenkrads und von Pedalen des Fahrzeugs von 1;
6 ist ein Ablaufschema, das ein erstes Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ist ein Ablaufschema, das ein zweites Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
8 ist ein detailliertes Schema, das einen Arbeitsablauf eines Beispiels für einen Oberflächenrauheitsschätzer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Fahrzeug 10 eine zugehörige vertikale Achse Y, eine Längsachse Z, die allgemein parallel oder koaxial mit der Länge des Fahrzeugs und der Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist, und eine Querachse X auf. Herkömmlicherweise sind die Achsen X, Y, Z senkrecht zueinander. Bezugnahmen auf eine Vertikal-, Längs- und Querbeschleunigung beziehen sich auf eine Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Richtung entlang der jeweiligen Achse oder parallel zu dieser.
In dem in 2 dargestellten Fahrzeug des Standes der Technik weist das Fahrzeug 10 eine Fahrzeugsteuereinheit („VCU“) 11 auf, wobei die VCU 10 dafür ausgelegt ist, einen Oberflächenrauheitsschätzer (oder eine Oberflächenrauheitsschätzfunktion) zu implementieren, um einen Wert für die Geländeoberflächenrauheit zu erzeugen. Der Wert der Geländeoberflächenrauheit kann von der VCU 10 auf bekannte Weise verwendet werden, wenn eine Bedingung für eine automatische Antriebsmodusauswahl gegeben ist, um den am besten geeigneten von den Steuermodi für den Fahrzeugbetrieb zu bestimmen. Der Geländeoberflächenrauheitswert wird auch von einem LSP-Steuersystem wie nachstehend erörtert auf bekannte Weise verwendet, um eine zu einem gegebenen Zeitpunkt geeignete maximale Geschwindigkeit einer Fortbewegung über ein Gelände zu bestimmen und um demgemäß eine Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschränken. Das Fahrzeug 10 weist Vorderräder 12, 13 und Hinterräder 14, 15 auf. Ein Aufhängungselement 12a, 13a, 14a, 15a verbindet jedes Rad mit der Karosserie des Fahrzeugs und ermöglicht auf bekannte Weise eine Bewegung des Rades relativ zur Karosserie. Jedes Aufhängungselement weist einen zugehörigen Radauslenkungssensor 12b, 13b, 14b, 15b auf, der ein Signal liefert, das die Position des Rades in Bezug auf einen Verstellweg des zu diesem Rad gehörenden Aufhängungselements angibt. Die Aufhängungselemente 12a, 13a, 14a, 15a können beispielsweise steuerbare Elemente eines Luftfederungssystems sein.
Das Fahrzeug 10 umfasst ferner mehrere Beschleunigungsmesser, die in 2 bei A1, A2, A3 mit gestrichelten Linien gezeigt sind, an voneinander beabstandeten Orten in einer Dreiecksanordnung. Die Beschleunigungsmesser A1, A2, A3 geben Signale aus, die eine Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs 10 an ihrem jeweiligen Ort angeben. Signale von den einzelnen Radauslenkungssensoren 12b, 13b, 14b, 15b und Beschleunigungsmessern A1, A2, A3 werden von der VCU 11 empfangen, wie von den gestrichelten Linien dargestellt.
Herkömmlicherweise wird ein Geländeoberflächenrauheitswert dadurch berechnet, dass man den Durchschnitt aus drei Oberflächenrauheits-Indexwerten nimmt. Die drei Oberflächenrauheits-Indexwerte sind: ein Rauheitsindex(RI)-Wert RI_1, der ein Maß einer Rollbeschleunigung, d.h. Änderungen der Winkelgeschwindigkeit um die Z-Achse angibt; ein zweiter RI-Wert RI_2, der ein Maß einer Nickbeschleunigung, d.h. Änderungen der Winkelgeschwindigkeit um die X-Achse angibt; und ein dritter RI-Wert RI_3, der einen Wert angibt, der mit einem Quer-Höhenversatz der Räder verknüpft ist.
In manchen bekannten Fahrzeugen werden die Oberflächenrauheits-Indexwerte RI_1 und RI_2 unter Bezugnahme auf Signale berechnet, die von der Triade der Vertikalbeschleunigungsmesser erzeugt werden. Der Oberflächenrauheits-Indexwert RI_1 kann als Differenz der Vertikalbeschleunigung, die von den Sensoren A1 und A2 gemessen wird, berechnet werden, während der Indexwert RI_2 als Differenz zwischen dem Wert des Durchschnitts der Vertikalbeschleunigungswerte, die von A1 und A2 gemessen werden, und dem Wert der Vertikalbeschleunigung, die von A3 gemessen wird, berechnet werden kann.
Der Indexwert RI_3 wird durch Ermitteln eines „Maßes“ eines Quer-Höhenversatzes der Räder abgeleitet. Mit Quer-Höhenversatz ist ein Maß der Verlagerung von einander diagonal gegenüberliegenden Rädern in Bezug zueinander zu einem gegebenen Zeitpunkt gemeint. Falls einander diagonal gegenüberliegende Räder einen gleichen Umfang der Verlagerung in Bezug auf den Verstellweg eines Abschnitts des zu einem bestimmten Rad 111, 112, 114, 115 gehörenden Aufhängungselements 111a, 112a, 114a, 115a haben, dann kann man sagen, dass das Fahrzeug 100 in einem Zustand eines Null-Höhenversatzes in Bezug auf dieses diagonale Paar ist. Ein solcher Zustand ist typisch für das Fahren auf einer relativ glatten Straße, wie einer Fernstraße oder einer Schnellstraße. Wenn dagegen ein Rad vollkommen in der Luft hängt und ein diagonal gegenüberliegendes Rad in voller Fahrt in Aufwärtsrichtung begriffen ist, kann man sagen, dass das Fahrzeug 100 in einem Zustand des höchsten Quer-Höhenversatzes in Bezug auf dieses diagonale Paar ist. Ein Zustand des höchsten Quer-Höhenversatzes kann beispielsweise in dem Fall eintreten, wo ein Rad keinen Bodenkontakt hat (und daher vollkommen in der Luft hängt), während das diagonal gegenüberliegende Rad vollen Bodenkontakt hat.
3 zeigt ein Fahrzeug 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100 weist einen Triebstrang 101 auf, der einen Verbrennungsmotor 102 einschließt, der mit einer Kraftübertragungseinrichtung 103 verbunden ist, die ein automatisches Getriebe 104 aufweist. Man beachte, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch für eine Verwendung in Fahrzeugen mit manuellen Getrieben, stufenlos variablen Getrieben oder irgendeinem anderen geeigneten Getriebe geeignet sind.
In der Ausführungsform von 1 kann das Getriebe 104 mittels einer Getriebemoduswähleinrichtung 104S in einen von mehreren Getriebebetriebsmodi versetzt werden, und zwar in einen Parkmodus, einen Rückwärtsmodus, einen Neutralmodus, einen Drive-Modus oder einen Sportmodus. Die Wähleinrichtung 104S liefert ein Ausgangssignal an eine Triebstrangsteuereinrichtung 105, und als Reaktion darauf bewirkt die Triebstrangsteuereinrichtung 105, dass das Getriebe 104 gemäß dem ausgewählten Getriebemodus arbeitet.
Die Kraftübertragungseinrichtung 103 ist dafür ausgelegt, ein Paar aus vorderen Fahrzeugrädern 111, 112 mittels eines vorderen Differentials 117 und eines Paars aus vorderen Antriebswellen 118 anzutreiben. Die Kraftübertragungseinrichtung 103 umfasst außerdem einen Kraftübertragungsunterstützungsabschnitt 103a, der dafür ausgelegt ist, ein Paar Hinterräder 114, 115 mittels einer Hilfsantriebswelle oder Kardanwelle 119, eines hinteren Differentials 119a und eines Paars aus hinteren Antriebswellen 119b anzutreiben.
Ausführungsformen der Erfindung eignen sich zur Verwendung mit Fahrzeugen, bei denen das Getriebe dafür ausgelegt ist, nur ein Paar Vorderräder oder nur ein Paar Hinterräder anzutreiben (d.h. mit vorderradangetriebenen Fahrzeugen oder hinterradangetriebenen Fahrzeugen), oder mit Fahrzeugen, bei denen zwischen Zweirad- und Allradantrieb gewählt werden kann. In der Ausführungsform von 1 wird das Getriebe 104 mittels einer Leistungsübertragungseinheit (PTU) 103b lösbar mit dem Kraftübertragungsunterstützungsabschnitt 103a verbunden, wodurch ein Betrieb in einem Zweiradantriebsmodus oder einem Allradantriebsmodus möglich ist. Man beachte, dass Ausführungsformen der Erfindung für Fahrzeuge geeignet sein können, die mehr als vier Räder aufweisen oder bei denen nur zwei Räder angetrieben werden, beispielsweise zwei Räder eines dreirädrigen Fahrzeugs oder eines vierrädrigen Fahrzeugs oder eines Fahrzeugs mit mehr als vier Rädern.
Ein Steuersystem für das Fahrzeug schließt eine zentrale Steuereinrichtung 110, die als Fahrzeugsteuereinheit (VCU) 110 bezeichnet wird, die Triebstrangsteuereinrichtung 105, eine Bremssteuereinrichtung 106 (eine Antiblockierbremssystem(ABS)-Steuereinrichtung), eine Lenkungssteuereinrichtung 107 und eine Aufhängungssystemsteuereinrichtung 108 ein. Die ABS-Steuereinrichtung 106 bildet einen Teil eines Bremssystems 109 (4). Mehrere Signale werden von der VCU 110 von bzw. an verschiedene(n) am Fahrzeug vorgesehene(n) Sensoren und Untersysteme(n) (nicht gezeigt) empfangen und ausgegeben. Die VCU 110 weist ein Steuersystem 120 für eine langsame Fortbewegung (LSP), das in 4 gezeigt ist, ein Stabilitätssteuersystem (SCS) 121, ein Geschwindigkeitsregelungssystem 122 und ein Bergabfahrsteuer(HDC)-System 123 auf. Das SCS 121 verbessert die Sicherheit des Fahrzeugs 100 durch Erfassen und Bewältigen eines Traktions- oder Lenkungskontrollverlustes. Wenn eine Verringerung einer Traktions- oder Lenkungskontrolle erfasst wird, dient das SCS 121 dazu, der ABS-Steuereinrichtung 106 automatisch zu befehlen, eine oder mehrere Bremsen des Fahrzeugs anzulegen, um dabei zu helfen, das Fahrzeug 100 in die Richtung zu lenken, in die der Benutzer fahren will. In der gezeigten Ausführungsform wird das SCS 121 durch die VCU 110 implementiert. In manchen alternativen Ausführungsformen kann das SCS 121 durch die ABS-Steuereinrichtung 106 implementiert werden.
Auch wenn dies in 4 nicht im Einzelnen dargestellt ist, weist die VCU 10 ferner einen Traktionssteuerungs(TC)-Funktionsblock auf. Der TC-Funktionsblock wird in Software-Code implementiert, der von einer Rechenvorrichtung der VCU 110 ausgeführt wird. Die ABS-Steuereinrichtung 106 und der TC-Funktionsblock liefern Ausgaben, die beispielsweise eine TC-Aktivität, eine ABS-Aktivität, Bremseingriffe an einzelnen Rädern und Verbrennungsmotor-Drehmomentforderungen von der VCU 110 an den Verbrennungsmotor 102 für einen Fall, wo es zu einem Schlupfen der Räder kommt, angeben. Jedes von den oben genannten Ereignissen gibt an, dass ein Radschlupfereignis stattgefunden hat. In manchen Ausführungsformen implementiert die ABS-Steuereinrichtung 106 den TC-Funktionsblock. Andere Fahrzeuguntersysteme wie etwa ein Rollstabilitätssteuersystem oder dergleichen können ebenfalls enthalten sein.
Wie oben angegeben, weist das Fahrzeug 100 auch ein Geschwindigkeitsregelungssystem 122 auf, das dazu dient, eine Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch bei einer ausgewählten Geschwindigkeit zu halten, wenn das Fahrzeug mit Geschwindigkeiten über 25 km/h fährt. Das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 ist mit einer Geschwindigkeitsregelungs-HMI (Mensch-Maschine-Schnittstelle) 128 ausgestattet, was bedeutet, dass der Benutzer auf bekannte Weise eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit in das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 eingeben kann. In einer Ausführungsform sind Eingabesteuerelemente des Geschwindigkeitsregelungssystems an einem Lenkrad 171 montiert (5). Das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 kann durch Drücken eines Wählschalters 176 des Geschwindigkeitsregelungssystems eingeschaltet werden. Wenn das Geschwindigkeitsregelungssystem 16 eingeschaltet wird, wird durch Drücken eines ,set-speed“-Steuerelements 173 der aktuelle Wert eines Geschwindigkeitssteuerungs-Einstellgeschwindigkeitsparameters cruise_set-speed auf die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Das Drücken einer ,+‚-Taste 174 ermöglicht eine Erhöhung von cruise_set-speed, während das Drücken einer ,-‘-Taste 175 eine Senkung von cruise_set-speed ermöglicht. Eine Wiederaufnahmetaste 173R ist bereitgestellt, die dazu dient, das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 so zu steuern, dass die Geschwindigkeitsregelung nach einer Übersteuerung durch den Fahrer beim aktuellen Wert von cruise_set-speed wiederaufgenommen wird. Man beachte, dass bekannte Geschwindigkeitsregelungssysteme für das Fahren auf befestigten Straßen, die das vorliegende System 122 aufweisen, so konfiguriert sind, dass in einem Fall, wo der Benutzer auf die Bremse oder, im Falle von Fahrzeugen mit einem manuellen Getriebe, auf ein Kupplungspedal tritt, die Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 aufgehoben wird und das Fahrzeug 100 zu einem manuellen Betriebsmodus zurückkehrt, der eine Eingabe eines Benutzers an einem Gas- oder Bremspedal erfordert, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Außerdem hat die Erfassung eines Radschlupfereignisses, wie es durch einen Traktionsverlust ausgelöst werden kann, auch die Wirkung, dass die Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 aufgehoben wird. Die Geschwindigkeitsregelung durch das System 122 wird wiederaufgenommen, wenn der Fahrer anschließend die Wiederaufnahmetaste 173R drückt.
Das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 überwacht die Fahrzeuggeschwindigkeit, und jede Abweichung von der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit wird automatisch ausgeglichen, so dass die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem im Wesentlichen konstanten Wert von typischerweise über 25 km/h gehalten wird. Anders ausgedrückt ist das Geschwindigkeitsregelungssystem bei Geschwindigkeiten unter 25 km/h wirkungslos. Das Geschwindigkeitsregelungs-HMI 128 kann auch so konfiguriert sein, dass es eine Warnung in Bezug auf den Zustand des Geschwindigkeitsregelungssystems 122 über eine visuelle Anzeige der HMI 128 an den Benutzer ausgibt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 so konfiguriert, dass es eine Einstellung des Wertes von cruise_set-speed auf jeden Wert im Bereich von 25-150 km/h erlaubt.
Das LSP-Steuersystem 120 stellt auch ein auf Geschwindigkeit basierendes Steuersystem für den Benutzer bereit, das den Benutzer in die Lage versetzt, eine sehr niedrige Soll-Geschwindigkeit auszuwählen, mit der sich das Fahrzeug fortbewegen kann, ohne dass irgendwelche Eingaben durch den Benutzer an einem Pedal erforderlich wären, um die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Eine Geschwindigkeitsregelung (oder Fortbewegungsregelung) bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten wird von dem Straßen-/Autobahn-Geschwindigkeitsregelungssystem 122 , das nur bei Geschwindigkeiten über 25 km/h arbeitet, nicht bereitgestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das LSP-Steuersystem 120 durch Drücken einer LSP-Steuersystemwähltaste 178, die am Lenkrad 171 montiert ist, aktiviert. Das System 120 dient dazu, selektive Triebstrang-, Traktionssteuerungs- und Bremsaktionen an ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs 100 gemeinsam oder einzeln anzulegen.
Das LSP-Steuersystem 120 ist so konfiguriert, dass es einem Benutzer ermöglicht, einen gewünschten Wert der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit in Form eines set-speed- bzw. Geschwindigkeitseinstellungsparameters, user_set-speed, über eine Steuerungs-HMI für eine langsame Fortbewegung (LSP-HMI) 129 einzugeben (1, 3), die bestimmte Eingabetasten 173-175 mit dem Geschwindigkeitsregelungssystem 122 und dem HDC-Steuersystem 123 gemeinsam hat. Vorausgesetzt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs des LSP-Steuersystems 120 liegt (was in der vorliegenden Ausführungsform einen Bereich von 2 bis 30 km/h bedeutet, obwohl auch andere Bereiche geeignet sein können) und keine andere Beschränkung für die Fahrzeuggeschwindigkeit existiert, während diese der Steuerung des LSP-Steuersystems 120 unterliegt, steuert das LSP-Steuersystem 120 die Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem set-speed- bzw. Geschwindigkeitseinstellungswert des LSP-Steuersystem, LSP_set-speed, der dem user set-speed im Wesentlichen gleich ist. Anders als das Geschwindigkeitsregelungssystem 16 ist das LSP-Steuersystem 120 dafür ausgelegt, unabhängig vom Eintreten eines Traktionsereignisses zu arbeiten. Das heißt, das LSP-Steuersystem 120 hebt die Geschwindigkeitsregelung nach Erfassung eines Radschlupfs nicht auf. Stattdessen kontrolliert das LSP-Steuersystem 120 das Verhalten des Fahrzeugs aktiv, wenn ein Schlupf erfasst wird.
Die LSP-Steuerungs-HMI 129 ist in der Fahrzeugkabine bereitgestellt, so dass sie für den Benutzer ohne Weiteres zugänglich ist. Der Benutzer des Fahrzeugs 100 ist in der Lage, den gewünschten Wert von user_set-speed wie oben angegeben über die LSP-HMI 129 mittels der ,set-speed“-Taste 173 und der ,+‚/‘-'-Tasten 174, 175 auf ähnliche Weise wie beim Geschwindigkeitsregelungssystem 122 in das LSP-Steuersystem 120 einzugeben. Die LSP-HMI 129 weist auch eine visuelle Anzeige auf, mittels derer Informationen und Anweisungen in Bezug auf den Zustand des LSP-Steuersystems 120 für den Benutzer bereitgestellt werden können.
Das LSP-Steuersystem 120 empfängt eine Eingabe von der ABS-Steuereinrichtung 106 des Bremssystems 109 des Fahrzeugs, die den Umfang angibt, in dem der Benutzer mittels des Bremspedals 163 eine Bremsung ausgeübt hat. Das LSP-Steuersystem 120 empfängt außerdem eine Eingabe von einem Gaspedal 161, die den Umfang angibt, in dem der Benutzer das Gaspedal 161 niedergedrückt hat, und eine Eingabe vom Getriebe oder Getriebekasten 104. Diese letztgenannte Eingabe kann Signale einschließen, die beispielsweise die Drehzahl einer Abtriebswelle des Getriebekastens 104, einen Betrag eines Drehmomentwandlerschlupfs und eine Übersetzungsforderung darstellen. Andere Eingaben in das LSP-Steuersystem 120 schließen ein: eine Eingabe von der Geschwindigkeitsregelungs-HMI 128, die den Zustand (EIN/AUS) des Geschwindigkeitsregelungssystems 122 darstellt, eine Eingabe von der LSP-Steuerungs-HMI 129 und eine Eingabe von einem Gradientensensor 130, die den Gradienten der Fahroberfläche angibt, über die das Fahrzeug 100 fährt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Gradientensensor 130 ein gyroskopischer Sensor. In manchen alternativen Ausführungsformen empfängt das LSP-Steuersystem 120 ein Signal von einer anderen Steuereinrichtung, das einen Fahroberflächengradienten angibt, , wie etwa der ABS-Steuereinrichtung 106. Die ABS-Steuereinrichtung 106 kann einen Gradienten auf Basis mehrerer Eingaben, optional zumindest zum Teil auf Basis von Signalen, die eine Fahrzeuglängs- und -querbeschleunigung angeben, und eines Signals, das eine Bezugs-Fahrzeuggeschwindigkeit (v_actual) angibt, das heißt eines Signals, das eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit am Boden angibt, bestimmen. Verfahren zum Berechnen der Bezugs-Fahrzeuggeschwindigkeit, beispielsweise auf Basis von Fahrzeugraddrehzahlen, sind bekannt. Zum Beispiel kann in manchen bekannten Fahrzeugen als Bezugs-Fahrzeuggeschwindigkeit die Geschwindigkeit des sich am zweitlangsamsten drehenden Rades oder die Durchschnittsgeschwindigkeit aller Räder bestimmt werden. In manchen Ausführungsformen können andere Möglichkeiten zum Berechnen der Bezugs-Fahrzeuggeschwindigkeit geeignet sein, einschließlich mittels einer Kameravorrichtung oder eines Radarsensors.
Das HDC-System 123 wird durch Drücken einer Taste 177, die Teil einer HDC-System-HMI ist und am Lenkrad 171 montiert ist, aktiviert. Wenn das HDC-System 123 aktiv ist, steuert das System 123 das Bremssystem 109, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert zu begrenzen, der dem eines HDC-Geschwindigkeitseinstellungsparameters HDC_set-speed entspricht, der von einem Benutzer auf ähnliche Weise und unter Verwendung derselben Tasten 173, 173R, 174, 175 gesteuert werden kann wie die Geschwindigkeitseinstellung des Geschwindigkeitsregelungssystems 122 und des LSP-Steuersystems. Das HDC-System 123 dient dazu, eine Einstellung des Wertes von HDC_set-speed auf einen beliebigen Wert im Bereich von 2-30 km/h zu ermöglichen. Der HDC-Geschwindigkeitseinstellungsparameter kann auch als HDC-Sollgeschwindigkeit bezeichnet werden. Vorausgesetzt, der Benutzer übersteuert das HDC-System 123 nicht, indem er auf das Gaspedal 161 tritt, wenn das HDC-System 12HD aktiv ist, steuert das HDC-System 123 das Bremssystem 109 (3), um zu verhindern, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit HDC_set-speed überschreitet. In der vorliegenden Ausführungsform dient das HDC-System 123 nicht dazu, ein positives Drehmoment anzulegen. Stattdessen dient das HDC-System 123 nur dazu, zu bewirken, dass über das Bremssystem 109 ein negatives Bremsmoment angelegt wird.
Man beachte, dass die VCU 110 so konfiguriert ist, dass sie ein bekanntes Terrain-Response(TR)®-System der oben beschriebenen Art implementieren kann, in dem die VCU 110 Einstellungen von einem oder mehreren Fahrzeugsystemen oder Untersystemen einschließlich der Triebstrangsteuereinrichtung 11 abhängig von einem ausgewählten Antriebsmodus steuert. Der Antriebsmodus kann von einem Benutzer mittels einer Antriebsmoduswähleinrichtung 141S ( 1) ausgewählt werden. Die Antriebsmodi können auch als Geländemodi, Terrain-Response®-Modi oder Steuermodi bezeichnet werden. Weitere Untersysteme unter der Steuerung des TR-Systems schließen die Aufhängungssteuereinrichtung 108, das SCS-System 121 und die Lenkungssteuereinrichtung 107 ein. Die Aufhängungssteuereinrichtung 108 ist dafür ausgelegt, ein Luftfederungssystem 108a (4) zu steuern, um zu ermöglichen, dass eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs entsprechend unterschiedlichen Höhen des Fahrzeugs 100 über dem waagrechten Boden auf eine von vier Einstellungen eingestellt wird. In jedem Antriebsmodus stellt die VCU 110 den Wert der Bodenfreiheit des Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Wert ein, der mit dem ausgewählten Antriebsmodus assoziiert ist.
In der Ausführungsform von 1 sind fünf Antriebsmodi bereitgestellt: ein ,on-highway‘-Antriebsmodus, der für das Fahren auf einer relativ harten, glatten Fahroberfläche geeignet ist, wo ein relativ hoher Oberflächenreibungskoeffizient zwischen der Fahroberfläche und Rädern des Fahrzeugs existiert; ein ,Sand‘-Antriebsmodus, der für das Fahren über sandiges Gelände geeignet ist, das heißt ein Gelände, das zumindest zum Teil dadurch gekennzeichnet ist, dass es relativ schwergängig ist, eine relativ hohe Verformbarkeit oder Nachgiebigkeit und einen relativ niedrigen Oberflächenreibungskoeffizienten bietet; einen ,grass, gravel or snow‘(GGS)-Antriebsmodus, der für ein Fahren über Gras, Schotter/Kies oder Schnee geeignet ist, das heißt über relativ rutschige Oberflächen (d.h. solche mit einem relativ geringen Reibungskoeffizienten zwischen Oberfläche und Rad, die typischerweise leichtgängiger sind als Sand); ein ,rock crawl‘ (RC)-Antriebsmodus, der für ein langsames Fahren über eine felsige Oberfläche geeignet ist, und ein ,mud and ruts‘(MR)-Antriebsmodus, der für ein Fahren über schlammiges, furchiges Gelände geeignet ist. Zusätzlich oder stattdessen können andere Antriebsmodi bereitgestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht die Wähleinrichtung 141S einem Benutzer auch das Auswählen eines Betriebs unter einer ,Bedingung für eine automatische Antriebsmodusauswahl‘, in dem die VCU 10 automatisch den am besten geeigneten Modus auswählt, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Der Antriebsmodus für das Fahren auf befestigten Straßen bzw. on-highway kann in manchen Ausführungsformen als ,special programs off‘(SPO)-Modus bezeichnet werden, da er einem Standard- oder voreingestellten Antriebsmodus entspricht und keine speziellen Faktoren berücksichtigen muss wie etwa einen geringen Oberflächenreibungskoeffizienten oder Oberflächen mit starker Rauheit.
Das LSP-Steuersystem 120 bewirkt, dass das Fahrzeug 100 gemäß dem Wert von LSP_set-speed arbeitet.
Um die Anlegung des notwendigen positiven oder negativen Drehmoments an die Räder zu bewirken, kann die VCU 110 befehlen, dass vom Triebstrang 101 ein positives oder negatives Drehmoment an die Räder angelegt wird und/oder dass vom Bremssystem 109 eine Bremskraft an die Fahrzeugräder angelegt wird, was jeweils oder was beides verwendet werden kann, um die Änderung des Drehmoments zu implementieren, die notwendig ist, um eine geforderte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erreichen und beizubehalten. In manchen Ausführungsformen wird ein Drehmoment individuell an die Fahrzeugräder angelegt, beispielsweise durch Active Yaw bzw. eine Verteilung des Drehmoments vom Triebstrang, um das Fahrzeug bei der geforderten Geschwindigkeit zu erhalten. Alternativ dazu kann das Drehmoment in manchen Ausführungsformen kollektiv an die Räder angelegt werden, um die geforderte Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten, beispielsweise bei Fahrzeugen mit Kraftübertragungseinrichtungen, bei denen Active Yaw nicht möglich ist. In manchen Ausführungsformen kann die Kraftübertragungseinrichtung 105 dazu dienen, Active Yaw zu implementieren, um durch Steuern einer Komponente der Kraftübertragungseinrichtung wie etwa einer Hinterradantriebseinheit, einer Vorderradantriebseinheit, eines Differentials oder irgendeiner anderen geeigneten Komponente einen Betrag eines Drehmoments zu steuern, das an ein oder mehrere Räder angelegt wird, Zum Beispiel kann bzw. können ein oder mehrere Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung 103 eine oder mehrere Kupplungen aufweisen, die dazu dienen, einen Betrag des Drehmoments, das an ein oder mehrere Räder angelegt wird, zu variieren. Es können auch andere Anordnungen geeignet sein.
Wenn ein Triebstrang 101 eine oder mehrere elektrische Maschinen aufweist, beispielsweise einen oder mehrere elektrische Antriebsmotoren und/oder Generatoren, kann die Triebstrangsteuereinrichtung 11 dazu dienen, ein Drehmoment zu modulieren, das an ein oder mehrere Räder angelegt wird, um Active Yaw mittels einer oder mehrerer elektrischer Maschinen zu implementieren.
In manchen Ausführungsformen kann das LSP-Steuersystem 120 ein wheel_slip-Signal 131 empfangen, das angibt, dass ein Radschlupfereignis stattgefunden hat. Das Signal 131 wird auch zu dem für das Fahren auf befestigten Straßen ausgelegten Geschwindigkeitsregelungssystem 122 des Fahrzeugs geschickt, wobei letzteres in diesem Fall einen Override- oder Hemmungs-Betriebsmodus in dem für das Fahren auf befestigten Straßen ausgelegten Geschwindigkeitsregelungssystem 122 auslöst, so dass eine automatische Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit durch das für das Fahren auf befestigten Straßen ausgelegte Geschwindigkeitsregelungssystem 122 ausgesetzt oder aufgehoben wird. Jedoch ist das LSP-Steuersystem 120 nicht dafür ausgelegt, einen Betrieb bei Empfang eines wheel_slip-Signals 131 aufzuheben oder auszusetzen. Stattdessen ist das System 120 dafür ausgelegt, einen Radschlupf zu überwachen und anschließend zu beherrschen, um den Fahrer zu entlasten. Während eines Schlupfereignisses fährt das LSP-Steuersystem 120 damit fort, die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit mit dem Wert LSP_set-speed zu vergleichen, und fährt damit fort, das Drehmoment, das an die Fahrzeugräder angelegt wird (vom Triebstrang 101 und vom Bremssystem 109), automatisch zu regeln, um die Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem ausgewählten Wert zu halten. Man beachte daher, dass das LSP-Steuersystem 120 anders konfiguriert ist als das Geschwindigkeitsregelungssystem 122, bei dem ein Radschlupfereignis die Wirkung hat, dass die Geschwindigkeitsregelungsfunktion übersteuert wird, so dass ein manueller Betrieb des Fahrzeugs wiederaufgenommen werden muss oder eine Geschwindigkeitsregelung durch das Geschwindigkeitsregelungssystem 122 dadurch wiederaufgenommen wird, dass die Wiederaufnahmetaste 173R oder die Geschwindigkeitseinstellungstaste 173 gedrückt wird.
Das Fahrzeug 100 ist auch mit zusätzlichen Sensoren (nicht gezeigt) ausgestattet, die für eine Reihe verschiedener Parameter stehen, die mit Fahrzeugbewegung und -zustand assoziiert sind. Dies können Trägheitssysteme sein, die für die LSP- oder HDC-Steuersysteme 120, 123 eigens vorgesehen sind oder die Teil eines Insassenrückhaltesystems oder irgendeines anderen Untersystems sind, die Daten von Sensoren wie etwa Gyroskopen und/oder Beschleunigungsmessern liefern können, die eine Bewegung der Fahrzeugkarosserie angeben können, und die eine geeignete Eingabe für die LSP- und/oder HDC-Steuersysteme 120, 123 liefern können. Die Signale von den Sensoren liefern mehrere verschiedene Fahrbedingungsangaben (auch als Geländeangaben bezeichnet), die auf die Beschaffenheit der Geländebedingungen hinweisen, über die das Fahrzeug 100 gerade fährt, oder werden zu deren Berechnung verwendet.
Die Sensoren (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 100 schließen unter anderem Sensoren ein, die kontinuierliche Sensorausgaben an die VCU 10 liefern, einschließlich von Raddrehzahlsensoren, wie bereits angegeben, einem Umgebungstemperatursensor, einem Atmosphärendrucksensor, Reifendrucksensoren, einem Verbrennungsmotordrehmomentsensor (oder Verbrennungsmotordrehmomentschätzer), einem Lenkwinkelsensor, einem Lenkraddrehzahlsensor, einem Bremspedalpositionssensor, einem Gaspedalpositionssensor und Wassererfassungssensoren, die Teil eines Unterstützungssystems des Fahrzeug zum Fahren durch flaches Wasser (nicht gezeigt) sind. In anderen Ausführungsformen kann auch nur eine Auswahl der oben genannten Sensoren verwendet werden.
Das Fahrzeug weist eine Trägheitsmessungseinheit (IMU) 200 auf, die so konfiguriert ist, dass sie Signale an die VCU 10 ausgibt, die eine Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigung und eine Gierrate, eine Nickrate und eine Rollrate angeben.
Die VCU 110 empfängt auch ein Signal von der Lenkungssteuereinrichtung 107. Die Lenkungssteuereinrichtung 107 ist als elektronische Servolenkungseinheit (ePAS-Einheit) ausgebildet. Die Lenkungssteuereinrichtung 107 liefert ein Signal an die VCU 110, das die Lenkkraft angibt, die gerade an lenkbare Straßenräder 111, 112 des Fahrzeugs 100 angelegt wird. Diese Kraft entspricht der, die von einem Benutzer an das Lenkrad 171 angelegt wird, in Kombination mit einer Lenkkraft, die von der ePAS-Einheit 107 erzeugt wird. Die ePAS-Einheit liefert außerdem ein Signal, das eine(n) Lenkraddrehstellung oder -winkel angibt.
In der vorliegenden Ausführungsform evaluiert die VCU 110 die verschiedenen Sensoreingaben, um für jeden von den mehreren unterschiedlichen TR-Modi (Steuermodi oder Antriebsmodi) die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass er für die Fahrzeuguntersysteme geeignet ist, wobei jeder Steuermodus einem bestimmten Geländetyp entspricht, über den das Fahrzeug gerade fährt (zum Beispiel Schlamm und Furchen, Sand, Gras/Schotter&Kies/Schnee), wie oben beschrieben.
Falls der Benutzer einen Betrieb des Fahrzeugs unter der Bedingung einer automatischen Antriebsmodusauswahl gewählt hat, wählt die VCU 110 dann den am besten geeigneten von den Steuermodi aus und wird automatisch so konfiguriert, dass sie die Untersysteme gemäß dem ausgewählten Modus steuert. Dieser Aspekt der Erfindung wird ausführlicher in unseren mit-anhängigen Patentanmeldungen GB2492748 , GB2492655 und GB2499279 beschrieben, deren jeweiliger Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird, wie oben angegeben.
Wie oben angegeben, kann die Beschaffenheit des Geländes, über welches das Fahrzeug gerade fährt (bestimmt unter Bezugnahme auf den ausgewählten Steuermodus) auch im LSP-Steuersystem 120 verwendet werden, um eine geeignete Erhöhung oder Senkung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Falls der Benutzer beispielsweise einen Wert für user_set-speed wählt, der für die Beschaffenheit des Geländes, über welches das Fahrzeug gerade fährt, nicht geeignet ist, dann dient das System 120 dazu, den Wert von LSP_set-speed automatisch auf einen Wert anzupassen, der niedriger ist als user_set-speed. In manchen Fällen kann beispielsweise die vom Benutzer ausgewählte Geschwindigkeit nicht erreichbar sein oder über bestimmten Geländearten nicht geeignet sein, insbesondere im Falle von unebenen oder rauen Oberflächen. Falls das System 120 eine Geschwindigkeitseinstellung (einen Wert für LSP_set-speed) auswählt, die von der vom Benutzer ausgewählten Geschwindigkeitseinstellung user_set-speed verschieden ist, wird dem Benutzer über die LSP-HMI 129 ein visueller Hinweis geliefert, um anzugeben, dass eine alternative Geschwindigkeit übernommen worden ist. Es können auch andere Anordnungen geeignet sein.
In der Ausführungsform von 3 sind die Sensoren und Beschleunigungsmesser von 2 weggelassen worden. Stattdessen ist der Oberflächenrauheitsschätzer 190 so konfiguriert, dass er Signale verwendet, die von der IMU 200 ausgegeben werden, um die drei RI-Werte RI_1, RI_2, RI_3 zu erzeugen. Man beachte, dass die IMU 200 Signale, die eine Längs-, Vertikal- und Querschnittsabmessung angeben, zusammen mit Signalen ausgibt, die eine Fahrzeugrollrate und Fahrzeugnickrate angeben. Das Signal, das eine Fahrzeugrollrate angibt, entspricht daher dem Parameter RI_1, der von der VCU 110 verwendet wird, während das Signal, das eine Nickrate angibt, dem Parameter RI_2 entspricht. In dem Beispiel von 4 ist der Oberflächenrauheitsschätzer 190 als Modul oder anderes Teil der VCU 110 bereitgestellt, aber es liegt auf der Hand, dass der Oberflächenrauheitsschätzer 190 in jedem anderen geeigneten Teil des Fahrzeugs oder dessen Steuersystems bereitgestellt oder angeordnet sein kann.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ferner gefunden, dass ein Wert für den Parameter RI_3 abhängig von Beschleunigungswerten entlang von zweien der Achsen des Fahrzeugs, wie sie von der IMU 200 ausgegeben werden, berechnet werden kann. Wo transiente Ausschläge der Beschleunigung entlang der zwei Achsen des Fahrzeugs zeitlich übereinstimmen oder einer überlappen, stellt dies eine quantifizierbare Angabe zur Rauheit einer Oberfläche dar. Die Werte einer Vertikal- und Querbeschleunigung, die mit dem Fahren über unebenes Gelände assoziiert sind, werden typischerweise mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit größer, und der Parameterwert wird auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit modifiziert.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Parameters RI_3, das in diesem Beispiel vom Oberflächenrauheitsschätzer 190 ausgeführt wird, ist bei 300 in 6 dargestellt. In Schritten 310 und 320 werden Beschleunigungswerte für die Vertikal- und Querbeschleunigung empfangen, und in Schritt 330 wird ein kombinierter Wert erzeugt. In diesem Beispiel ist der kombinierte Wert das Produkt des absoluten Werts der einzelnen Beschleunigungswerte, obwohl die Summe der Werte oder irgendein anderes Maß für die Korrelation verwendet werden kann.
In Schritt 340 wird der kombinierte Wert mit Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit moderiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird der kombinierte Wert mit einem Faktor multipliziert, der von der Geschwindigkeit abhängt und der bei einer niedrigeren Geschwindigkeit höher ist und bei einer höheren Geschwindigkeit niedriger ist. Der Wert des Faktors wird in diesem Beispiel unter Bezugnahme auf eine Zuordnungstabelle bestimmt, die beispielsweise fahrzeugspezifisch sein kann. In Schritt 350 wird ein Ausgangssignal, das den resultierenden Rauheitswert für den Parameter RI_3 enthält, erzeugt und kann an weitere Systemelemente zur Verwendung ausgegeben werden oder kann mit RI_1 und RI_2 kombiniert werden, um einen Rauheitsindex zu erzeugen, der dann ausgegeben wird.
Man beachte, dass beim Fahren mit relativ niedriger Geschwindigkeit, beispielsweise unter 5 km/h, die IMU 200 möglicherweise keine Beschleunigungswerte liefert, die ausreichend genau oder zuverlässig sind, um die Berechnung eines Wertes für den Rauheitsparameter zu ermöglichen. Es ist jedoch anzustreben, bei niedrigen Geschwindigkeiten zu erfassen, dass eine Oberflächenrauheit aufgetreten ist, so dass die VCU 110 das Fahrzeug 100 dementsprechend steuern kann, beispielsweise durch Auswählen eines Rock-Crawl-Antriebsmodus.
Demgemäß ist der Oberflächenrauheitsschätzer 190 dafür ausgelegt, einen Rauheitsschätzungsalgorithmus für niedrige Geschwindigkeiten zu implementieren und ein Signal zu erzeugen, das einen Schätzwert für die Geländeoberflächenrauheit bereitstellt, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, einschließlich der Bedingung, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellengeschwindigkeit liegt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Schwellengeschwindigkeit 5 km/h. In manchen alternativen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein.
Ein Verfahren zum Einbeziehen eines Rauheitsschätzungsalgorithmus für niedrige Geschwindigkeiten ist bei 300' in 7 dargestellt. In 7 sind Schritte 310, 320, 330 und 340 die gleichen, wie sie oben in 6 gezeigt wurden. Außerdem beinhaltet das Verfahren bei Schritt 360 das Empfangen eines Achsendrehmomentwerts, der den Betrag des Drehmoments zeigt, das an mindestens eine Antriebsachse oder mindestens ein Antriebsrad des Fahrzeugs angelegt wird, und in Schritt 370 das Empfangen eines Wertes für die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs.
In Schritt 380 wird ein Drehmomentdifferenzwert berechnet. Der Betrag des Drehmoments, das erforderlich ist, um den Wert der Längsbeschleunigung bei Vorliegen einer glatten Fahroberfläche zu erreichen, wird berechnet, und das Ergebnis wird von dem Betrag des Antriebsdrehmoments subtrahiert, das an die angetriebenen Räder des Fahrzeugs angelegt wird, um den Drehmomentdifferenzwert zu erhalten. Dieser Schritt bestimmt somit, ob der Betrag des Drehmoments, das an Antriebs- (oder angetriebene, d.h. vom Triebstrang angetriebene) Räder des Fahrzeugs 100 angelegt wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen, mit dem Betrag des Drehmoments übereinstimmt, das erforderlich ist, um den momentanen Wert der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zu erzeugen, wobei die Nickhaltung des Fahrzeugs 100 berücksichtig wird (von der angenommen wird, dass sie dem Gradienten der Fahroberfläche entspricht). Falls der Betrag des Drehmoments, das tatsächlich angelegt wird, größer ist als der Betrag, der erforderlich wäre, um den momentanen Wert der Längsbeschleunigung zu erreichen (was beispielsweise darauf zurückgeführt werden könnte, dass eines oder mehrere von den Rädern auf Stufen oder Erhöhungen der Geländehöhe treffen), gibt dies an, dass das Gelände rau ist, ohne dafür auf Quer- oder Vertikalbeschleunigungswerte zurückgreifen zu müssen.
In Schritt 400 wird eine oder werden mehrere vorgegebene Bedingungen überprüft, um zu bestimmen, ob der Rauheitsschätzwert für das Fahren bei niedriger Geschwindigkeit verwendet werden sollte. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt der Rauheitsschätzungsalgorithmus für niedrige Geschwindigkeiten einen Schätzwert der Oberflächenrauheit, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

(a) die Fahrzeuggeschwindigkeit liegt unter einem Geschwindigkeitsschwellenwert, in der vorliegenden Ausführungsform 5 km/h;
(b) das Fahrzeug 100 wird so betrieben, dass das Getriebe eine Gangnummer aufweist, die höchstens so hoch ist wie ein Gangnummernschwellenwert, in der vorliegenden Ausführungsform ist der Gangnummernschwellenwert zwei;
(c) der Betrag des Drehmoments, das an mindestens eine Antriebsachse des Fahrzeugs angelegt wird, ist größer als ein Achsendrehmomentschwellenwert, in der vorliegenden Ausführungsform etwa 30 Nm; und
(d) die Fahrzeuglängsbeschleunigung ist größer als ein Längsbeschleunigungsschwellenwert (in der vorliegenden Ausführungsform muss die Längsbeschleunigung größer als null sein).

Falls die vorgegebenen Bedingungen erfüllt sind, wird in Schritt 410 ein Signal weitergegeben, welches den Rauheitsschätzwert für das Fahren bei niedriger Geschwindigkeit umfasst, ansonsten wird der Rauheitswert von Schritt 340 weitergegeben, wie in Schritt 420 gezeigt ist.
8 ist ein Schema, das eine bestimmte Ausführungsform des Verfahrens von 7 detaillierter darstellt. Dieses Beispielsverfahren, das bei 500 gezeigt ist, ist ein computerimplementiertes Verfahren, das durch Ausführen eines ausführbaren Programmcodes an einem geeigneten Prozessor, wie etwa einem Bordcomputer eines Fahrzeugs, implementiert wird. Der Prozessor kann in diesem Beispiel durchweg als System bezeichnet werden.
Vertikal- und Querbeschleunigungssignale RAW_VERT_ACC, RAW_LAT_ACC werden in entsprechende Bandpassfilter-Funktionsblöcke 510, 520 eingegeben, die zulassen, dass Werte der jeweiligen Signale, die innerhalb des Bereichs von Ober- bzw. Untergrenzen F_high, F_low liegen, durch die Funktionsblöcke 510, 520 durchgehen. In der dargestellten Ausführungsform wurden die Werte für F_high und F_low auf 3 Hz bzw. 0,2 Hz eingestellt. Die obere Filtergrenze wird so eingestellt, dass Hochfrequenzrauschen aus den Beschleunigungsmessern der IMU 200 ausgeschlossen wird, während die untere Filtergrenze so gewählt wird, dass die Zeitspanne für transiente Spitzenwerte im Signal verlängert wird, um die Überlappung koinzidenter Signale für zwei Beschleunigungsachsen zu vergrößern.
Die Bandpassfilter-Funktionsblöcke 510, 520 geben ihrerseits die gefilterten Beschleunigungssignale an einen von Funktionsblöcken 530a, 530b und 530c aus, der die zwei Signale multiplexiert, den absoluten Wert von jedem nimmt und dann die beiden absoluten Werte multipliziert, um ein Signal AccelProd_Abs, den kombinierten Wert wie oben identifiziert, zu erzeugen. Das Signal AccelProd_Abs wird an einen Multiplikator-Funktionsblock 540 ausgegeben.
Ein Signal REF_VEL, das ein Bezugsgeschwindigkeitssignal ist, das die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 im Gelände angibt, wird in einen Zuordnungstabellen-Funktionsblock 550 eingespeist. Man beachte, dass eine Berechnung eines Bezugsgeschwindigkeitssignals bekannt ist und beispielsweise als die Geschwindigkeit des sich am zweitlangsamsten drehenden Rades, gemessen durch Raddrehzahlsensoren, bestimmt werden kann. Der Zuordnungstabellen-Funktionsblock 550 legt das Signal REF_VEL an eine Zuordnungstabelle an und gibt einen Faktor, der dem Signal REF VEL entspricht, an einen Verstärkungs-Funktionsblock 560 aus. Der Verstärkungs-Funktionsblock 560 legt eine vorgegebene Verstärkung an den Faktor an, um einen Geschwindigkeitsnormalisierungsfaktor zu erzeugen.
Der Verstärkungs-Funktionsblock 560 gibt den Geschwindigkeitsnormalisierungsfaktor an den Multiplikator-Funktionsblock 540 aus, der das Signal AccelProd_Abs mit dem Geschwindigkeitsnormalisierungsfaktor multipliziert.
Der Zweck dieses Merkmals ist es, eine Anpassung des Signals AccelProd_Abs als Funktion der Geschwindigkeit zu ermöglichen, um ein Signal zu erhalten, das eine Geländeoberflächenrauheit angibt. Für eine bestimmte Geländeoberflächenrauheit sind eine Vertikal- und Querbeschleunigung des Fahrzeugs (auf denen die Geländeoberflächenrauheitsmessung basiert), während das Fahrzeug das Gelände überquert, typischerweise geschwindigkeitsabhängig, und sind umso niedriger, je niedriger die Geschwindigkeit ist. Es kann auch sein, dass der Normalisierungsfaktor fahrzeugabhängig sein muss, da unterschiedliche Fahrzeugtypen bei unterschiedlichen Frequenzen ein unterschiedliches Ansprechverhalten zeigen, aber im Allgemeinen ist bei niedrigeren Geschwindigkeiten eine höhere Verstärkung erforderlich. Der Geschwindigkeitsnormalisierungsfaktor kann beispielsweise eine umgekehrte quadratische Funktion sein. Es liegt auf der Hand, dass die Blöcke 510 bis 570 eine Implementierung der Schritte 310 bis 340 des Verfahrens von 6 sind.
Der Multiplikator-Funktionsblock 540 gibt das normalisierte Querbeschleunigungssignal an den Saturations-Funktionsblock 570 aus, der den Bereich der Rauheitswerte, die ausgegeben werden können, auf einen vorgegebenen Bereich beschränkt.
Die Ausgabe des Saturations-Funktionsblocks 570 wird an den Maximierer-Funktionsblock 580 ausgegeben, der auch ein Signal LSRE empfängt, das einen niedrigen Oberflächenrauheitsschätzwert angibt, der vom Oberflächenrauheitsschätzer 190 berechnet worden ist wie nachstehend erörtert. Das Signal LSRE wird erzeugt, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, und liefert einen Hinweis auf eine Geländerauheit, wenn diese Bedingungen erfüllt sind. Der Maximierer-Funktionsblock 580 gibt das stärkere der beiden Eingangssignale an einen Tiefpassfilter-Funktionsblock 590 aus. Im vorliegenden Beispiel wird das Signal LSRE, wie nachstehend erörtert, auf null eingestellt, solange die Bedingungen für die Verwendung eines Signals ungleich null für den Oberflächenrauheitsschätzwert für das Fahren bei niedriger Geschwindigkeit nicht erfüllt sind, einschließlich des Erfordernisses, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als ein kritischer Wert (in der vorliegenden Ausführungsform 5 km/h).
Der Tiefpassfilter-Funktionsblock 590 unterwirft das darin eingegebene Signal einer Tiefpassfilterfunktion. Die Tiefpassfilterfunktion weist in der gezeigten Ausführungsform eine Grenzfrequenz von 0,08 Hz auf, aber in manchen alternativen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein.
Der Tiefpassfilter-Funktionsblock 590 stellt eine Ausgabe an einem Signalhalte-Funktionsblock 600 bereit. Der Signalhalte-Funktionsblock empfängt außerdem ein Bezugsgeschwindigkeitssignal REF_VEL. Der Signalhalte-Funktionsblock 600 gibt den Wert des Signals, das vom Tiefpassfilter-Funktionsblock 590 in den Signalhalte-Funktionsblock 600 eingegeben wird, an den Saturations-Funktionsblock 610 aus, vorausgesetzt, der Wert von REF_VEL liegt oberhalb eines Freeze-Schwellenwerts, in diesem Beispiel 0,5 m/s. Falls der Wert von REF_VeL unter 0,5 m/s sinkt, friert der Signalhalte-Funktionsblock 600 das von ihm ausgegebene Signal ein, bis der Wert von REF_VEL wieder 0,5 m/s oder höher ist.
Der Saturations-Funktionsblock 610 gibt seinerseits das Signal, das vom Signalhalte-Funktionsblock 600 in ihn eingegeben wird, aus, beschränkt aber den Bereich der Werte des Signals auf einen annehmbaren oder erstrebenswerten Bereich. Der resultierende Wert wird dann direkt ausgegeben, in diesem Beispiel als RI_3.
Die Implementierung des Rauheitsschätzungsalgorithmus für niedrige Geschwindigkeiten durch den Oberflächenrauheitsschätzer 190 wird nun unter Bezugnahme auf den unteren Abschnitt von 8 beschrieben.
Der Tiefpassfilter-Funktionsblock 620 ist so konfiguriert, dass er ein Signal RAW_LONG_ACC empfängt, das einen Wert umfasst, welcher der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs entspricht, und einen tiefpassgefilterten Wert ausgibt. Der Tiefpassfilterfunktionsblock 620 weist in der gezeigten Ausführungsform eine Grenzfrequenz von 5 Hz auf, aber in manchen Ausführungsformen können andere Werte geeignet sein. Der tiefpassgefilterte Wert von RAW_LONG_ACC wird an einen Saturations-Funktionsblock 630 und zusätzlich an einen Logik-Funktionsblock 680b ausgegeben. Der Saturations-Funktionsblock 630 ist so konfiguriert, dass er den Wert des in ihn eingegebenen gefilterten Signals ausgibt, aber den Bereich der ausgegebenen Werte auf einen vorgegebenen Wertebereich beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Höchstwert der Vorwärtsbeschleunigung etwa 2 g, daher sind die Ausgangswerte auf den Bereich 0-20 m/s2 beschränkt. Ein geeigneter Wertebereich kann vom Fachmann für ein gegebenes Fahrzeug bestimmt werden.
Die Ausgabe des Saturations-Funktionsblocks 630 wird an einen Verstärkungs-Funktionsblock 640 geliefert. Der Betrag der Verstärkung, die vom Verstärkungs-Funktionsblock 640 bereitgestellt wird, hängt von dem Gang ab, in dem das Fahrzeuggetriebe aktuell betrieben wird, damit die Ausgabe des Verstärkungs-Funktionsblocks 640 proportional ist zum Betrag eines Drehmoments, das erforderlich ist, um zu bewirken, dass ein Betrag der Beschleunigung dem Wert des Signals entspricht, das vom Saturations-Funktionsblock 640 ausgegeben wird, wenn angenommen wird, dass das Fahrzeug 100 auf einem im Wesentlichen ebenen Boden ohne Hindernisse (wie Stufen) im Weg des Fahrzeugs fährt.
Man beachte, dass in manchen alternativen Ausführungsformen der Verstärkungs-Funktionsblock 640 den Gradienten des Geländes berücksichtigen kann, auf dem das Fahrzeug 100 gerade fährt, wenn er den Betrag der Verstärkung berechnet, die an das Signal angelegt werden soll, um eine Ausgabe zu erzeugen, die dem Betrag des Drehmoments entspricht, das notwendig ist, um die vorherrschende Längsbeschleunigung zu bewirken. Der Gradient des Geländes kann unter Bezugnahme auf den momentanen Wert einer Nickhaltung des Fahrzeugs 100 oder auf irgendeine andere geeignete Weise bestimmt werden.
Die Ausgabe des Verstärkungs-Funktionsblocks 640 wird an einen Subtraktions-Funktionsblock 650 geliefert. Der Subtraktions-Funktionsblock 650 subtrahiert den Wert des Signals, das vom Verstärkungs-Funktionsblock 640 ausgegeben wird, vom Wert eines Signals ACTUAL_AXLE_TORQUE, das den tatsächlichen Betrag eines Triebstrangdrehmoments angibt, das an die eine oder die mehreren angetriebenen Achsen des Fahrzeugs 100 angelegt wird. Man beachte, dass der Wert ACTUAL_AXLE_TORQUE den Betrag, der notwendig ist, um die momentane Beschleunigung zu bewirken, um einen nicht unerheblichen Betrag übersteigen kann, falls ein oder mehre Räder auf eine Stufe oder Erhöhung der Geländehöhe getroffen sind, die das Fahrzeug 100 überwinden muss. Der Unterschied zwischen dem Signal ACTUAL _AXLE_TORQUE und dem Wert des Signals, das vom Verstärkungs-Funktionsblock 640 ausgegeben wird, wird in einen Umschalt-Funktionsblock 660 eingegeben, der ein Signal ausgibt, das dem Unterschied zwischen dem Signal ACTUAL _AXLE_TORQUE und dem Wert des Signals, das vom Verstärkungs-Funktionsblock 640 ausgegeben wird, entspricht, vorausgesetzt, dass die Bedingung, dass die Ausgabe vom AND-Funktionsblock 670 hoch (logisch ,1') ist, erfüllt ist, wie nachstehend beschrieben. Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, wird die Ausgabe des Umschalt-Funktionsblocks 249 auf null eingestellt.
Logik-Funktionsblöcke 680a, 680b, 680c und 680d stellen jeweils eine Ausgabe an einem von vier entsprechenden Eingängen des AND-Funktionsblocks 670 bereit. Die entsprechenden Ausgaben der Funktionsblöcke 680a, 680b, 680c und 680d werden auf logisch ,1' eingestellt, wenn das jeweils in sie eingegebene Signal eine vorgegebene Bedingung erfüllt, und auf logisch ,0', wenn dies nicht der Fall ist.
Der Funktionsblock 680a empfängt das Signal ACTUAL_AXLE_TORQUE und gibt in der vorliegenden Ausführungsform logisch ,1' aus, wenn die Bedingung, dass der Wert von ACTUAL _AXLE_TORQUE einen kritischen Wert von 30 Nm überschreitet, erfüllt ist. In manchen Ausführungsformen können andere Werte des kritischen Wertes von ACTUAL _AXLE_TORQUE geeignet sein.
Der Funktionsblock 680b empfängt das Signal, das vom Tiefpassfilter-Funktionsblock 620 ausgegeben wird, und gibt in der vorliegenden Ausführungsform logisch ,1' aus, wenn die Bedingung, dass der Wert des Signals größer ist als ein kritischer Wert null, erfüllt ist. Somit wird die Ausgabe des Funktionsblocks 680 auf logisch ,1' eingestellt, wenn das Fahrzeug eine Vorwärtsbeschleunigung, d.h. eine Erhöhung der Vorwärtsgeschwindigkeit erfährt. In manchen Ausführungsformen können andere Werte des kritischen Wertes geeignet sein.
Der Funktionsblock 680c empfängt ein Signal TARGEAR, das den Gang angibt, in dem das Getriebe des Fahrzeugs 100 gerade betrieben wird. Der Funktionsblock 680c gibt logisch ,1' aus, wenn die Bedingung, dass der Wert TARGEAR kleiner oder gleich einer kritischen Gangnummer 2 ist, d.h. dass das Getriebe im ersten oder zweiten Gang betrieben wird, erfüllt ist. In manchen Ausführungsformen können andere Werte der kritischen Gangnummer geeignet sein.
Der Funktionsblock 680d empfängt das Signal REF_VEL. Der Funktionsblock 680d gibt logisch ,1' aus, wenn die Bedingung, dass der Wert von REF_VEL kleiner oder gleich einer kritischen Geschwindigkeit von 5 km/h ist, erfüllt ist. In manchen Ausführungsformen können andere Werte der kritischen Geschwindigkeit geeignet sein. In manchen Ausführungsformen kann die kritische Geschwindigkeit auf etwa 1,5 m/s eingestellt sein.
Der AND-Funktionsblock 670 führt eine AND-Operation an den Ausgaben der vier Funktionsblöcke 680a, 680b, 680c und 680d durch. Falls jede der Ausgaben, die vom AND-Funktionsblock 670 empfangen werden, logisch ,1' ist, gibt der AND-Funktionsblock ein Signal mit logisch ,1' an den Umschalt-Funktionsblock 660 aus.
Die Ausgabe des Umschalt-Funktionsblocks 660 wird über den Saturations-Funktionsblock 690 an den Verstärkungs-Funktionsblock 700 geliefert, der eine vorgegebene Verstärkung an das darin eingegebene Signal anlegt. Die Ausgabe des Verstärkungs-Funktionsblocks 700 wird als Signal LSRE an einen Maximierer-Funktionsblock 580 geliefert, wie oben beschrieben. Es liegt auf der Hand, dass die Blöcke 580 und 620 bis 700 eine Implementierung der Schritte 360 bis 420 des Verfahrens von 7 sind.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben den Vorteil, dass ein IMU-Sensor verwendet werden kann, um die Oberflächenrauheit eines Geländes auf zuverlässige Weise zu berechnen, ohne dass irgendwelche zusätzlichen Sensoren benötigt werden. Da IMU-Sensoren in heutigen Motorfahrzeugen relativ üblich sind, werden zuverlässige Oberflächenunebenheitsinformationen verfügbar gemacht und können verwendet werden, um einen Bereich von Fahrzeugfunktionen zu steuern, einschließlich von Geschwindigkeitsregelungssystemen und Terrain-Response-Systemen.
Man beachte, dass die Steuereinrichtung 110 eine Steuereinheit oder Rechenvorrichtung umfassen kann, die einen oder mehrere elektronische Prozessoren (z.B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.) aufweist, und eine einzige Steuereinheit oder Rechenvorrichtung umfassen kann, oder dass alternativ dazu unterschiedliche Funktionen der Steuereinrichtung 110 in unterschiedlichen Steuereinheiten oder Rechenvorrichtungen verkörpert oder beherbergt werden können. Wie hierin verwendet, können die Begriffe „Steuereinrichtung“, „Steuereinheit“ oder „Rechenvorrichtung“ eine einzelne Steuereinrichtung, Steuereinheit oder Rechenvorrichtung und mehrere Steuereinrichtungen, Steuereinheiten oder Rechenvorrichtungen, die gemeinsam betätigt werden, um die geforderten Steuerfunktionen zu liefern, einschließen. Es könnte ein Befehlssatz bereitgestellt werden, der bei seiner Ausführung bewirkt, dass die Steuereinrichtung 110 die hierin genannten Steuertechniken implementiert (einschließlich mancher oder aller Funktionen, die für das hierin beschriebene Verfahren erforderlich sind). Der Befehlssatz könnte in den einen oder die mehreren elektronischen Prozessoren der Steuereinrichtung 110 eingebettet sein; oder alternativ dazu könnte der Befehlssatz als Software bereitgestellt werden, die in der Steuereinrichtung 110 auszuführen ist. Eine erste Steuereinrichtung oder Steuereinheit könnte in Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird. Eine oder mehrere andere Steuereinrichtungen oder Steuereinheiten könnten in Software implementiert werden, die auf einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt wird, optional auf dem- oder denselben Prozessoren wie die erste Steuereinrichtung oder Steuereinheit. Andere Anordnungen sind ebenfalls geeignet.
In einer erläuternden Ausführungsform, wie der, die in 4 gezeigt ist, umfasst die Steuereinrichtung 110 einen elektronischen Prozessor mit einem oder mehreren elektrischen und einem oder mehreren elektrischen Ausgängen. Der elektronische Prozessor kann jeden geeigneten elektronischen Prozessor umfassen (z.B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine ASIC usw.), der so konfiguriert ist, dass er elektronische Befehle ausführt. Die Steuereinrichtung 110 kann ferner eine elektronische Speichervorrichtung aufweisen, die entweder Teil des Prozessors ist oder elektrisch mit diesem verbunden und für diesen zugänglich ist. Die elektronische Speichervorrichtung kann jede geeignete Speichervorrichtung umfassen und kann eine Reihe verschiedener Daten, Informationen, Schwellenwerte, Zuordnungstabellen oder anderer Datenstrukturen und/oder Befehle darin oder darauf speichern. In einer Ausführungsform sind in oder auf der Speichervorrichtung Informationen und Befehle für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripts, Anwendungen usw. gespeichert, welche die hierin beschriebene Methodik vollständig oder teilweise kontrollieren können. Der Prozessor kann auf die Speichervorrichtung zugreifen und diese Befehle und Informationen ausführen und/oder verwenden, um manche oder alle von den hierin beschriebenen Funktionen und Methoden aus- oder durchzuführen. Alternativ dazu können manche oder alle von den oben genannten Befehlen/Informationen in einem computerlesbaren Speichermedium (z.B. einem nichtflüchtigen oder nicht-transienten Speichermedium) eingebettet sein, das einen beliebigen Mechanismus zum Speichern von Informationen in einer Form, die von einer Maschine oder von elektronischen Prozessoren/Rechenvorrichtungen gelesen werden kann, umfassen kann, was unter anderem ein magnetisches Speichermedium (z.B. eine Floppy-Diskette); ein optisches Speichermedium (z.B. eine CD-ROM); ein magneto-optisches Speichermedium; einen Nur-Lese-Speicher (ROM); einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM); einen löschbaren programmierbaren Speicher (z.B. EPROM und EEPROM); einen Flash-Speicher oder elektrische oder andere Arten von Medien zum Speichern solcher Informationen/Befehle einschließt.
Wenn hierin auf einen Block, wie etwa einen Funktionsblock, Bezug genommen wird, so soll damit eine Bezugnahme auf Softwarecode zum Durchführen der angegebenen Funktion oder Aktion eingeschlossen sein, wobei es sich um eine Ausgabe handeln kann, die als Reaktion auf eine oder mehrere Eingaben bereitgestellt wird. Der Code kann in Form einer Software-Routine oder - funktion vorliegen, die von einem Hauptcomputerprogramm aufgerufen wird, oder kann ein Code sein, der Teil eines Code-Ablaufs ist, der keine separate Routine oder Funktion ist. Auf einen Funktionsblock wird Bezug genommen, um die Erklärung der Funktionsweise von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu vereinfachen.
In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen dieser Patentschrift sollen die Begriffe „umfassen“ und „enthalten“ und Varianten dieser Begriffe, beispielsweise „umfassend“ und „umfasst“ in der Bedeutung „unter anderem enthaltend“ aufgefasst werden, und sollen andere Einheiten, Zusätze, Komponenten, Zahlen oder Schritte nicht ausschließen (und schließen diese nicht aus).
In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen dieser Patentschrift umfasst der Singular den Plural, solange der Kontext nichts anderes vorgibt. Insbesondere ist dann, wenn in der Patentschrift der unbestimmte Artikel verwendet wird, dieser so zu verstehen, dass damit der Plural ebenso wie der Singular gemeint ist, solange der Kontext nichts anderes vorgibt.
Merkmale, Zahlen, Eigenschaften, Verbindungen, chemische Einheiten oder Gruppen, die in Verbindung mit einem bestimmten Aspekt, einer bestimmten Ausführungsform oder einem bestimmten Beispiel der Erfindung beschrieben werden, sind so zu verstehen, dass sie auf jeden anderen Aspekt, jede andere Ausführungsform und jedes andere Beispiel anwendbar sind, die hierin genannt sind, solange sie damit nicht inkompatibel sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 2507622 [0001]
GB 2499461 [0001]
US 7349776 [0001, 0003]
WO 2013124321 [0001]
WO 2014/139875 [0001]
GB 2492748 [0001, 0073]
GB 2492655 [0001, 0073]
GB 2499279 [0001, 0073]
GB 2508464 [0001]
GB 2492655 B [0003]

Claims

Oberflächenrauheitsschätzer (190) für ein Fahrzeug (100), der so konfiguriert ist, dass er einen ersten Oberflächenrauheits-Indexwert, der eine Geländeoberflächenrauheit angibt, erzeugt und ein Signal ausgibt, das zumindest zum Teil vom ersten Oberflächenrauheits-Indexwert abhängt, wobei der Schätzer (190) konfiguriert ist zum: Empfangen von ersten Beschleunigungsinformationen, die eine erste Beschleunigung entlang einer ersten Achse angeben, Empfangen von zweiten Beschleunigungsinformationen, die eine zweite Beschleunigung entlang einer zweiten Achse angeben, Berechnen eines kombinierten Werts in Abhängigkeit von der ersten Beschleunigung und der zweiten Beschleunigung, und Anpassen des kombinierten Werts in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100), um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen.
Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach Anspruch 1, wobei die erste Beschleunigung und die zweite Beschleunigung zwei von einer Beschleunigung entlang einer vertikalen Achse (Y), einer Beschleunigung entlang einer Längsachse (Z) und einer Beschleunigung entlang einer Querachse (X) des Fahrzeugs (100) umfassen.
Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der kombinierte Wert einem Produkt der ersten und der zweiten Beschleunigung entspricht.
Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach einem der vorangehenden Ansprüche, der ferner dafür ausgelegt ist, einen weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu berechnen, der zumindest zum Teil abhängig von einem Drehmomentdifferenzwert berechnet wird, wobei der Drehmomentdifferenzwert zumindest zum Teil abhängig von einer Differenz zwischen dem Betrag eines Antriebsdrehmoments, das an Antriebsräder des Fahrzeugs (100) angelegt wird, und dem Betrag eines Drehmoments, das nötig ist, um den momentanen Wert einer Längsbeschleunigung bei Vorliegen einer glatten Fahroberfläche zu erreichen, berechnet wird, und wobei der Oberflächenrauheitsschätzer dazu dient, den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert oder den weiteren ersten Oberflächenrauheits-Indexwert auszuwählen, wenn ein Satz aus einer oder mehreren vorgegebenen Bedingungen erfüllt ist.
Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach Anspruch 4, wobei der Satz aus einer oder mehreren vorgegebenen Bedingungen eine oder mehrere der folgenden Bedingungen einschließt: die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100) liegt unter einer vorgegebenen kritischen Geschwindigkeit, der Betrag des Antriebsdrehmoments, das an Antriebsräder des Fahrzeugs (100) angelegt wird, überschreitet einen vorgegebenen Betrag des Antriebsdrehmoments, der Betrag der Längsbeschleunigung überschreitet einen vorgegebenen Betrag der Längsbeschleunigung und ein Getriebe (104) des Fahrzeugs (100) ist auf einen Gang eingestellt, der eine Nummer hat, die höchstens so hoch ist wie eine vorgegebene Gangnummer.
Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach einem der vorangehenden Ansprüche, der so konfiguriert ist, dass er einen zweiten und einen dritten Oberflächenrauheits-Indexwert zusätzlich zum ersten Oberflächenrauheits-Indexwert berechnet, wobei der zweite und der dritte Oberflächenrauheits-Indexwert einer Fahrzeugrollbeschleunigung und einer Fahrzeugnickbeschleunigung entsprechen.
Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach Anspruch 6, der so konfiguriert ist, dass er einen Geländeoberflächenrauheitswert berechnet, wobei der Geländeoberflächenrauheitswert ein Durchschnitt der ersten, zweiten und dritten Oberflächenrauheits-Indexwerte ist.
Fahrzeug (100), einen Oberflächenrauheitsschätzer (190) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfassend.
Verfahren zum Erzeugen eines Schätzwerts einer Oberflächenrauheit für ein Gelände, über das ein Fahrzeug (100) fährt, das Erzeugen eines ersten Oberflächenrauheits-Indexwerts, der eine Geländeoberflächenrauheit angibt, umfassend, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von ersten Beschleunigungsinformationen, die eine erste Beschleunigung entlang einer ersten Achse angeben, Empfangen von zweiten Beschleunigungsinformationen, die eine zweite Beschleunigung entlang einer zweiten Achse angeben, Berechnen eines kombinierten Werts in Abhängigkeit von der ersten Beschleunigung und der zweiten Beschleunigung, und Anpassen des kombinierten Werts in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (100), um den ersten Oberflächenrauheits-Indexwert zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der kombinierte Wert einem Produkt der ersten und der zweiten Beschleunigung entspricht.