DE102020103099A1

DE102020103099A1 - Automatisiertes ankupplungssystem mit übernahme und übergabe der lenkung

Info

Publication number: DE102020103099A1
Application number: DE102020103099.1A
Authority: DE
Inventors: Luke Niewiadomski; Kyle Simmons; Arnav Sharma
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2020-02-06
Publication date: 2020-08-13
Also published as: US11208145B2; CN111605373A; US20200255066A1

Abstract

Die Offenbarung stellt ein automatisiertes Ankupplungssystem mit Übernahme und Übergabe der Lenkung bereit. Ein Fahrzeugankupplungsunterstützungssystem beinhaltet ein Lenksystem, das gelenkte Fahrzeugräder aufweist, die an einen Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind, und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist. Das System beinhaltet ferner eine Steuerung, welche die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch eine Verbindung mit dem Lenkmotor übernimmt, und nach dem Erlangen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder einen Befehl empfängt, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und die gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors steuert.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System zum Unterstützen bei einem Fahrzeuganhängerankupplungsvorgang. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein System mit einem verbesserten Prozess zur Systemübernahme und -übergabe der Lenksystemsteuerung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Ankuppeln eines Anhängers an ein Fahrzeug kann eine schwierige und zeitaufwändige Erfahrung sein. Insbesondere kann das Ausrichten einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an der gewünschten Anhängerkupplung abhängig vom Ausgangsstandort des Anhängers in Bezug auf das Fahrzeug ein wiederholtes Vor- und Zurückfahren in Abstimmung mit mehreren Lenkmanövern erfordern, um das Fahrzeug richtig zu positionieren. Ferner kann die Anhängerkupplung für einen entscheidenden Teil des zur angemessenen Kupplungskugelausrichtung erforderlichen Fahrens nicht gesehen werden und kann die Kupplungskugel unter normalen Umständen zu keinem Zeitpunkt wirklich vom Fahrer gesehen werden. Dieses Fehlen von Sichtlinien macht eine Ableitung der Positionierung der Kupplungskugel und der Kupplung basierend auf Erfahrungen mit einem bestimmten Fahrzeug und Anhänger erforderlich und kann trotzdem mehrmaliges Anhalten und Aussteigen aus dem Fahrzeug erforderlich machen, um die Ausrichtung zu bestätigen oder eine angemessene Korrektur für eine nachfolgende Reihe von Manövern festzustellen. Noch ferner bedeutet die Nähe der Kupplungskugel zum hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs, dass jedes Übersteuern zu einem Zusammenstoß des Fahrzeugs mit dem Anhänger führen kann. Dementsprechend können weitere Verbesserungen gewünscht sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugankupplungsunterstützungssystem ein Lenksystem, das gelenkte Fahrzeugräder aufweist, die an einen Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind, und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist. Das System beinhaltet ferner eine Steuerung, welche die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch eine Verbindung mit dem Lenkmotor übernimmt, und nach dem Erlangen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder einen Befehl empfängt, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und die gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors steuert.
Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung können ein beliebiges oder eine Kombination der folgenden Merkmale beinhalten:

• bei einem vom Abschließen des automatisierten Ankupplungsmanövers oder dem nicht mehr Empfangen des Befehls, das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen, veranlasst die Steuerung die gelenkten Fahrzeugräder, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen;
• nach dem Veranlassen der gelenkten Fahrzeugräder, sich in die Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen, gibt die Steuerung die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder frei;
• das Lenksystem beinhaltet ferner ein Lenkrad, das in einem Innenraum des Fahrzeugs montiert und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist;
• die Steuerung veranlasst den Lenkmotor, das Lenkrad zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen;
• die Steuerung veranlasst den Lenkmotor, das Lenkrad in einer Schwingung mit kleiner Amplitude zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen;
• die Steuerung empfängt ferner einen Befehl, um das automatisierte Ankupplungsmanöver zu starten, bevor die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder übernommen wird;
• das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder beinhaltet das Bestimmen eines Angfangsradwinkels des gelenkten Fahrzeugs und das Senden eines Befehls an den Lenkmotor, welcher der Bewegung der gelenkten Fahrzeugräder in den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs entspricht; und
• das Lenksystem beinhaltet ferner einen Lenkwinkelsensor, wobei die Steuerung mit dem Lenkwinkelsensor in Verbindung steht, und die Steuerung bestimmt den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs vom Lenkwinkelsensor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeugankupplungsunterstützungssystem ein Lenksystem, das gelenkte Fahrzeugräder aufweist, die an einen Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind, und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist. Das System beinhaltet ferner eine Steuerung, die einen Befehl empfängt, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, das automatisierte Ankupplungsmanöver, welches das Steuern der gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors ausführt und beim Beenden des automatisierten Ankupplungsmanövers die gelenkten Fahrzeugräder veranlasst, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Fahrzeug ein Lenksystem, das gelenkte Fahrzeugräder aufweist, die an einen Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind, und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, welche die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch eine Verbindung mit dem Lenkmotor übernimmt, und nach dem Erlangen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder einen Befehl empfängt, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und die gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors steuert und unter Verwendung des automatisierten Ankupplungsmanövers die gelenkten Fahrzeugräder veranlasst, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
Diese und andere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann bei der Lektüre der folgenden Beschreibung, der Patentansprüche und der beigefügten Zeichnungen verständlich und ersichtlich.
Figurenliste
In den Zeichnungen gilt:

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs in einer abgekuppelten Stellung in Bezug auf einen Anhänger;
2 ist eine Darstellung eines Systems gemäß einem Aspekt der Offenbarung zum Unterstützen beim Ausrichten des Fahrzeugs an einem Anhänger in einer Stellung zum Ankuppeln des Anhängers an das Fahrzeug;
3 ist eine schematische Draufsicht auf ein Fahrzeug während eines Schrittes der Ausrichtungsabfolge am Anhänger;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte in der Ausrichtungsabfolge darstellt, welche die Fahrzeugübernahmesteuerung eines Fahrzeuglenksystems beinhaltet;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Fahrzeuglenksystems;
6 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungsabfolge am Anhänger;
7 ist eine Darstellung eines Bildes, das von einer Fahrzeugkamera während des Ausrichtungsabfolgeschrittes aus 6 empfangen wird;
8 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schritts der Ausrichtungsabfolge am Anhänger;
9 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungsabfolge am Anhänger und zeigt die Stellung einer Kupplungskugel des Fahrzeugs an einem Ende eines abgeleiteten Ausrichtungsweges;
10 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs während eines nachfolgenden Schrittes der Ausrichtungsabfolge, bei welcher die gelenkten Räder des Fahrzeugs in eine zentrierte Stellung zurückgeführt werden;
11 ist ein Ablaufdiagramm, das Schritte in der Ausrichtungsabfolge darstellt, welche die Fahrzeugübergabesteuerung eines Fahrzeuglenksystems beinhaltet; und
12A-12C sind Vorderansichten eines Mensch-Maschine-Schnittstelle eines Fahrzeugs die beispielhafte Mitteilungen zeigen, die einem Fahrer während Schritten der Fahrzeugübergabesteuerung eines Fahrzeuglenksystems angezeigt werden können.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung in dieser Schrift beziehen sich die Ausdrücke „oberes“, „unteres“, „rechtes“, „linkes“, „hinteres“ , „vorderes“, „senkrechtes“ , „waagerechtes“, „inneres“, „äußeres“ und Ableitungen davon auf die Vorrichtung in ihrer Ausrichtung in 1. Dabei versteht es sich jedoch, dass die Vorrichtung verschiedene alternative Ausrichtungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil vorgegeben ist. Außerdem versteht es sich, dass die in der beigefügten Zeichnung veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen konkreten Vorrichtungen und Prozesse lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Somit sind konkrete Abmessungen und andere physische Eigenschaften bezüglich der in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten, sofern die Patentansprüche nicht ausdrücklich etwas anderes vorgeben. Sofern nicht anderweitig vorgegeben, versteht es sich zusätzlich, dass die Erörterung eines bestimmten Merkmals einer Komponente, die sich in oder entlang einer gegebenen Richtung oder dergleichen erstreckt, nicht bedeutet, dass das Merkmal oder die Komponente einer geraden Linie oder Achse in einer derartigen Richtung folgt oder dass es bzw. sie sich nur in einer derartigen Richtung oder auf einer derartigen Ebene ohne andere Richtungskomponenten oder -abweichungen erstreckt.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die 1-12C bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Fahrzeugankupplungsunterstützungssystem. Das System 10 kann im dargestellten Fahrzeug 12 beinhaltet sein, das ein Lenksystem 20 mit gelenkten Fahrzeugrädern 76, die an einen Außenbereich des Fahrzeugs 12 montiert sind, und einen Lenkmotor 74 aufweist, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder 76 gekoppelt ist. Das Fahrzeug 12 beinhaltet ferner eine Steuerung 26, welche die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder 76 durch eine Verbindung mit dem Lenkmotor 74 übernimmt. Nach dem Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder 76 empfängt die Steuerung 26 einen Befehl, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und steuert die gelenkten Fahrzeugräder 76 unter Verwendung des Lenkmotors 74. Bei einem vom Abschließen des automatisierten Ankupplungsmanövers oder dem nicht mehr Empfangen des Befehls, das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen, veranlasst die Steuerung 26 die gelenkten Fahrzeugräder 76, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
In Bezug auf den allgemeinen Betrieb des Ankupplungsunterstützungsystem 10, wie in der Systemdarstellung aus 2 veranschaulicht, beinhaltet das System 10 unterschiedliche Sensoren und Vorrichtungen, die fahrzeugzustandsbezogene Informationen erlangen oder anderweitig bereitstellen. Diese Informationen beinhalten Positionsbestimmungsinformationen von einem Positionsbestimmungssystem 22, das eine Koppelortungsvorrichtung 24 oder zusätzlich oder alternativ dazu ein globales Positionsbestimmungssystem (GPS) umfassen kann, um einen Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage vom einen oder den mehreren Standorten der Vorrichtungen innerhalb des Positionsbestimmungssystems 22 zu bestimmen. Insbesondere kann die Koppelortungsvorrichtung 24 den Koordinatenstandort des Fahrzeugs 12 auf Grundlage von mindestens einem von einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Lenkwinkel δ in einem lokalen Koordinatensystem 82 ermitteln und orten. Andere Fahrzeuginformationen, die vom Ankupplungsunterstützungssystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 von einem Geschwindigkeitssensor 56 und eine Gierrate des Fahrzeugs 12 von einem Gierratensensor 58 beinhalten. Es wird in Betracht gezogen, dass ein Näherungssensor 54 oder ein Anordnung davon und andere Fahrzeugsensoren und - Vorrichtungen in zusätzlichen Ausführungsformen Sensorsignale oder andere Informationen bereitstellen können, wie etwa aufeinanderfolgende Bilder eines Anhängers 16, welche die erfasste Kupplung 14 beinhalten, welche die Steuerung 26 des Ankupplungsunterstützungssystems 10 mit verschiedenen Programmen verarbeiten kann, um die Höhe H und Stellung (z. B. auf Grundlage der Entfernung D_h und des Winkels α_h) der Kupplung 14 zu bestimmen.
Wie ferner in 2 gezeigt, steht eine Ausführungsform des Ankupplungsunterstützungssystems 10 mit dem Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 in Verbindung, das ein Servolenksystem 20 sein kann, das einen elektrischen Lenkmotor 74 beinhaltet, um die gelenkten Räder 76 (1) des Fahrzeugs 12 zu betätigen, um das Fahrzeug 12 auf eine derartige Weise zu bewegen, dass sich die Fahrzeuggierrate gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Lenkwinkel 8 ändert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenksystem 20 ein elektrisches Servolenksystem (electric power-assisted steering system - „EPAS“-System), das einen elektrischen Lenkmotor 74 zum Drehen der gelenkten Räder 76 auf einen Lenkwinkel 8 auf Grundlage eines Lenkbefehls beinhaltet, wobei der Lenkwinkel 8 von einem Lenkwinkelsensor 78 des Servolenksystems 20 erkannt werden kann. Der Lenkbefehl kann durch das Ankupplungsunterstützungssystem 10 zum autonomen Lenken während eines Anhängerankupplungsausrichtungsmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehstellung (z. B. gedrehter Winkel) eines Lenkrads 30 des Fahrzeugs 12 bereitgestellt werden. Im vorliegenden Beispiel ist das Lenkrad 30 des Fahrzeugs 12 jedoch derartig mechanisch an die gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 gekoppelt, dass sich das Lenkrad 30 gemeinsam mit den gelenkten Rädern 76 bewegt, was einen manuellen Eingriff mit dem Lenkrad 30 während des autonomen Lenkens verhindert. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 80 am Servolenksystem 20 bereitgestellt, der Drehmoment am Lenkrad 30 erfasst, das nicht aufgrund der autonomen Steuerung des Lenkrades 30 erwartet wird und deshalb auf einen manuellen Eingriff hinweist, wodurch das Anhängerrückfahruntersützungssystem 10 den Fahrer warnen kann, den manuellen Eingriff mit dem Lenkrad 30 zu beenden und/oder das autonome Lenken zu beenden. In alternativen Ausführungsformen weisen einige Fahrzeuge ein Servolenksystem 20 auf, das einem Lenkrad 30 ermöglicht, teilweise von der Bewegung der gelenkten Räder 76 eines derartigen Fahrzeugs entkoppelt zu sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 stellt das Servolenksystem 20 der Steuerung 26 des Ankupplungsunterstützungssystems 10 Informationen bezüglich einer Drehstellung der gelenkten Räder 76 des Fahrzeugs 12 bereit, die einen Lenkwinkels 8 beinhalten. Die Steuerung 26 in der veranschaulichten Ausführungsform verarbeitet den aktuellen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen Bedingungen des Fahrzeugs 12, um das Fahrzeug 12 entlang des gewünschtes Weges 32 zu leiten (3). Es ist denkbar, dass das Ankupplungsunterstützungssystem 10 in zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenksystems 20 sein kann. Beispielsweise kann das Servolenksystem 20 einen Kupplungsunterstützungsalgorithmus zum Erzeugen von Fahrzeuglenkinformationen und -befehlen in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der Informationen beinhalten, die vom Bildgebungssystem 18, dem Servolenksystem 20, einem Fahrzeugbremssteuersystem 70, einem Antriebsstrangsteuersystem 72 und anderen Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen sowie einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 40 empfangen werden, wie nachfolgend genauer erörtert.
Wie ebenfalls in 2 veranschaulicht, kann das Fahrzeugbremssteuersystem 70 außerdem mit der Steuerung 26 in Verbindung stehen, um dem Ankupplungsunterstützungssystem 10 Bremsinformationen bereitzustellen, wie etwa eine Fahrzeugraddrehzahl, und um Bremsbefehle von der Steuerung 26 zu empfangen. Beispielsweise können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen aus einzelnen Raddrehzahlen bestimmt werden, wie durch das Bremssteuersystem 70 überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann außerdem vom Antriebsstrangsteuersystem 72, dem Geschwindigkeitssensor 56 und/oder dem Positionsbestimmungssystem 22 und anderen vorstellbaren Mitteln bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können einzelne Raddrehzahlen außerdem verwendet werden, um eine Fahrzeuggierrate γ̇ zu bestimmen, die alternativ oder zusätzlich zum Fahrzeuggierratensensor 58 dem Ankupplungsunterstützungssystem 10 bereitgestellt werden kann. Das Ankupplungsunterstützungssystem 10 kann dem Bremssteuersystem 70 ferner Fahrzeugbremsinformationen bereitstellen, um es dem Ankupplungsunterstützungssystem 10 zu ermöglichen, ein Bremsen des Fahrzeugs 12 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 16 zu steuern. Beispielsweise kann das Ankupplungsunterstützungssystem 10 in einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 während einer Ausrichtung des Fahrzeugs 12 an der Kupplung 14 des Anhängers 16 regeln, was die Möglichkeit eines Zusammenstoßes mit dem Anhänger 16 verringern und das Fahrzeug 12 zu einem vollständigen Stillstand an einem bestimmten Endpunkt 35 des Weges 32 bringen kann. In der vorliegenden Schrift ist offenbart, dass das Ankupplungsunterstützungssystem 10 zusätzlich oder alternativ ein Warnmeldungssignal entsprechend einer Benachrichtigung eines tatsächlichen, bevorstehenden und/oder erwarteten Zusammenstoßes mit einem Abschnitt des Anhängers 16 ausgeben kann. Das Antriebsstrangsteuersystem 72, wie in der in 2 veranschaulichten Ausführungsform gezeigt, kann außerdem mit dem Ankupplungsunterstützungssystem 10 zusammenwirken, um eine Geschwindigkeit und Beschleunigung des Fahrzeugs 12 während der teilweisen oder autonomen Ausrichtung am Anhänger 16 zu regeln. Wie vorstehend erwähnt, kann die Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein, um einen Zusammenstoß mit dem Anhänger 16 zu verhindern.
Zusätzlich kann das Ankupplungsunterstützungssystem 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface - „HMI“) 40 für das Fahrzeug 12 in Verbindung stehen. Die HMI 40 kann eine Fahrzeuganzeige 44 umfassen, wie etwa eine an die Mittelkonsole montierte Navigations- oder Unterhaltungsanzeige (1). Die HMI 40 beinhaltet ferner eine Eingabevorrichtung, die durch Konfigurieren der Anzeige 44 als Teil eines Touchscreens 42 mit einer Schaltung 46 umgesetzt sein kann, um eine Eingabe entsprechend einem Standort über die Anzeige 44 zu empfangen. Andere Formen der Eingabe, die einen oder mehrere Joysticks, digitale Eingabepads oder dergleichen beinhalten, können anstelle von oder zusätzlich zum Touchscreen 42 verwendet werden. Außerdem kann das Anhängerkupplungsunterstützungssystem 10 über drahtlose Verbindung mit einer anderen Ausführungsform der HMI 40 in Verbindung stehen, wie etwa mit einer oder mehreren mobilen oder tragbaren Vorrichtungen 96 (1), die ein oder mehrere Smartphones beinhalten. Die tragbare Vorrichtung 96 kann ebenfalls die Anzeige 44 umfassen, um einem Benutzer ein oder mehrere Bilder und andere Informationen anzuzeigen. Zum Beispiel kann die tragbare Vorrichtung 96 ein oder mehrere Bilder des Anhängers 16 auf der Anzeige 44 anzeigen und kann ferner in der Lage sein, Fernzugriffsbenutzereingaben über die Touchscreen-Schaltung 46 zu empfangen. Zusätzlich kann die tragbare Vorrichtung 96 Rückkopplungsinformationen bereitstellen, wie etwa optische, akustische und fühlbare Warnmeldungen.
Unter anhaltender Bezugnahme auf die in 2 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 26 mit einem Mikroprozessor 60 konfiguriert, um Logik und Programme zu verarbeiten, die in einem Speicher 62 gespeichert sind und Informationen von den vorstehend beschriebenen Sensoren und Fahrzeugsystemen empfangen, die das Bildgebungssystem 18, das Servolenksystem 20, das Fahrzeugbremssteuersystem 70, das Antriebsstrangsteuersystem 72 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen beinhalten. Die Steuerung 26 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen oder einem Teil der empfangenen Informationen erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenksystem 20 bereitgestellt werden, um das Lenken des Fahrzeugs 12 zu beeinflussen, um einen befohlenen Weg 32 (3) zum Ausrichten an der Kupplung 14 des Anhängers 16 zu erreichen. Die Steuerung 26 kann den Mikroprozessor 60 und/oder eine andere analoge und/oder digitale Schaltung zum Verarbeiten von einem oder mehreren Programmen umfassen. Außerdem kann die Steuerung 26 den Speicher 62 zum Speichern von einem oder mehreren Programmen beinhalten, der ein Programm zur Bildverarbeitung 64 und/oder ein Programm zur Ankupplungserfassung, ein Wegableitungsprogramm 66 und ein Betriebsprogramm 68 beinhaltet. Es versteht sich, dass die Steuerung 26 eine eigenständige dedizierte Steuerung oder eine geteilte Steuerung sein kann, die in anderen Steuerfunktionen eingebaut ist, wie etwa in ein Fahrzeugsensorsystem, das Servolenksystem 20 und andere vorstellbare fahrzeuginterne oder fahrzeugexterne Fahrzeugsteuersysteme eingebaut. Es versteht sich ferner, dass das Bildverarbeitungsprogramm 64 durch einen dedizierten Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel in einem eigenständigen Bildgebungssystem für das Fahrzeug 12, das die Ergebnisse von dessen Bildverarbeitung an andere Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 12 ausgeben kann, die den Mikroprozessor 60 beinhalten. Außerdem kann ein beliebiges/beliebiger System, Computer, Prozessor oder dergleichen, das/der eine Bildverarbeitungsfunktion abschließt, wie etwa die in dieser Schrift beschriebene, in dieser Schrift als ein „Bildprozessor“ bezeichnet werden, unabhängig von einer anderen Funktion, die dieses/dieser ebenfalls umsetzen kann (was gleichzeitig mit dem Ausführen des Bildverarbeitungsprogramms 64 beinhaltet).
Das System 10 kann außerdem ein Bildgebungssystem 18 einbeziehen, das eine oder mehrere Außenkameras beinhaltet, die in den veranschaulichten Beispielen eine hintere Kamera 48, eine Kamera 50 des dritten Bremslichts (center high-mount stop light - CHMSL) und zur Seite gerichtete Kameras 52a und 52b beinhalten, obwohl andere Anordnungen mit zusätzlichen oder alternativen Kameras möglich sind. In einem Beispiel kann das Bildgebungssystem 18 nur eine hintere Kamera 48 beinhalten oder kann derartig konfiguriert sein, dass das System 10 lediglich die hintere Kamera 48 in einem Fahrzeug mit mehreren Außenkameras nutzt. In einem weiteren Beispiel können die verschiedenen im Bildgebungssystem 18 beinhalteten Kameras 48, 50, 52a, 52b derartig positioniert sein, dass sie sich im Allgemeinen in ihren jeweiligen Sichtfeldern überschneiden, die jeweils der hinteren Kamera 48, der Kamera 50 des dritten Bremslichts (center high-mount stop light - CHMSL) und den zur Seite gerichteten Kameras 52a bzw. 52b entsprechen können. Auf diese Art und Weise können Bilddaten von zwei oder mehr der Kameras im Bildverarbeitungsprogramm 64 oder in einem anderen dedizierten Bildprozessor innerhalb des Bildgebungssystems 18 zu einem einzelnen Bild kombiniert werden. In einer Erweiterung eines derartigen Beispiels können die Bilddaten verwendet werden, um stereoskopische Bilddaten abzuleiten, die verwendet werden können, um eine dreidimensionale Szene des Bereichs oder der Bereiche innerhalb von sich überschneidenden Bereichen der verschiedenen Sichtfelder 49, 51, 53a, 53b wiederherzustellen, was beliebige Objekte (zum Beispiel Hindernisse oder die Kupplung 14) darin beinhaltet. In einer Ausführungsform kann die Verwendung von zwei Bildern, die dasselbe Objekt beinhalten, dazu verwendet werden, einen Standort des Objekts in Bezug auf die zwei Bildquellen zu bestimmen, wenn eine räumliche Beziehung zwischen den Bildquellen als bekannt gegeben ist. In dieser Hinsicht kann die Bildverarbeitungsroutine 64 eine bekannte Programmierung und/oder Funktionalität verwenden, um ein Objekt in Bilddaten von den verschiedenen Kameras 48, 50, 52a und 52b im Bildgebungssystem 18 zu identifizieren. In jedem Beispiel kann das Bildverarbeitungsprogramm 64 derartig Informationen in Bezug auf die Positionsbestimmung von jeglichen Kameras 48, 50, 52a und 52b beinhalten, die am Fahrzeug 12 vorhanden sind oder vom System 10 verwendet werden, die in Bezug auf den Mittelpunkt 36 (1) des Fahrzeugs 12 beinhalten, dass zum Beispiel die Stellungen der Kameras 48, 50, 52a und 52b in Bezug auf den Mittelpunkt 36 und/oder zueinander für Objektpositionsbestimmungsberechnungen verwendet werden können und zu Objektstellungsdaten zum Beispiel in Bezug auf den Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12 oder andere Merkmale des Fahrzeugs 12, wie etwa die Kupplungskugel 34 (1) mit bekannten Stellungen in Bezug auf den Mittelpunkt 36 führen.
Das Bildverarbeitungsprogramm 64 kann konkret dazu programmiert oder anderweitig konfiguriert sein, die Kupplung 14 innerhalb der Bilddaten zu finden. In einem Beispiel kann das Bildverarbeitungsprogramm 64 zunächst versuchen, beliebige Anhänger 16 in den Bilddaten zu identifizieren, was auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Eigenschaften des Anhängers 16, einer Anzahl von verschiedenen Arten, Größen oder Konfigurationen von Anhängern, die mit dem System 10 kompatibel sind, oder von Anhängern im Allgemeinen erfolgen kann. Die Steuerung 26 kann eine Bestätigung vom Benutzer einholen, dass die Identifizierung des Anhängers 16 genau ist und es sich um den richtigen Anhänger handelt, für den ein automatischer Ankupplungsvorgang abgeschlossen werden soll, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben. Nachdem der Anhänger 16 identifiziert wurde, kann die Steuerung 26 die Kupplung 14 dieses Anhängers 16 in den Bilddaten auf ähnliche Weise identifizieren, und zwar auf Grundlage von gespeicherten oder anderweitig bekannten optischen Eigenschaften der Kupplung 14 oder von Kupplungen im Allgemeinen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Markierung in Form eines Aufklebers oder dergleichen an einer festgelegten Stelle in Bezug auf die Kupplung 14 am Anhänger 16 auf eine Weise ähnlich derjenigen befestigt sein, die im gemeinsam angemeldeten US-Patent Nr. 9,102,271 beschrieben ist, dessen gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in dieser Schrift aufgenommen ist. In einer derartigen Ausführungsform kann das Bildverarbeitungsprogramm 64 mit identifizierenden Merkmalen der Markierung zum Finden in Bilddaten sowie der Positionsbestimmung der Kupplung 14 in Bezug auf eine derartige Markierung programmiert sein, sodass die Stellung 28 der Kupplung 14 auf Grundlage des Standorts der Markierung bestimmt werden kann. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Steuerung 26 die Bestätigung der bestimmten Kupplung 14 über eine Eingabeaufforderung auf dem Touchscreen 42 einholen. Wenn die Bestimmung der Kupplung 14 nicht bestätigt ist, kann eine weitere Bildverarbeitung bereitgestellt oder eine Anpassung der Stellung 28 der Kupplung 14 durch den Benutzer entweder unter Verwendung des Touchscreens 42 oder einer weiteren Eingabe unterstützt werden, um es dem Benutzer zu ermöglichen, die dargestellte Stellung 28 der Kupplung 14 auf dem Touchscreen 42 zu bewegen, welche die Steuerung 26 verwendet, um die Bestimmung der Stellung 28 der Kupplung 14 in Bezug auf das Fahrzeug 12 auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Verwendung von Bilddaten einzustellen.
In verschiedenen Beispielen kann sich die Steuerung 26 für die Anfangsstufen eines automatisierten Ankupplungsvorgangs zu Beginn auf die Identifizierung des Anhängers 16 stützen, wobei der Weg 32 abgeleitet wird, um die Kupplungskugel 34 in Richtung einer zentral ausgerichteten Stellung in Bezug auf den Anhänger 16 zu bewegen, wobei der Weg 32 präzisiert wird, sobald die Kupplung 14 identifiziert wurde. Ein solches Betriebsschema kann umgesetzt werden, wenn bestimmt wird, dass sich der Anhänger 16 in einer Entfernung befindet, die weit genug vom Fahrzeug 12 entfernt ist, um mit dem Rückwärtsfahren zu beginnen, ohne den genauen Endpunkt 35 des Weges 32 zu kennen, und kann nützlich sein, wenn sich der Anhänger 16 in einem Abstand befindet, in dem die Auflösung der Bilddaten es ermöglicht, den Anhänger 16 genau zu identifizieren, an dem die Kupplung 14 jedoch nicht genau identifiziert werden kann. Auf diese Weise kann die erste Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 eine Kalibrierung verschiedener Eingaben oder Messungen des Systems 10 ermöglichen, die zum Beispiel die Genauigkeit von Abstandsmessungen verbessern können, was dazu beitragen kann, die Identifizierung der Kupplung 14 genauer zu gestalten. Auf ähnliche Weise führt die Bewegung des Fahrzeugs 12 zu einer Änderung des bestimmten Bildes innerhalb der Daten, durch welche die Auflösung verbessert oder die Kupplung 14 in Bezug auf die verbleibenden Abschnitte des Anhängers 16 derartig bewegt werden kann, dass dieser leichter identifiziert werden kann.
Wie in 3 gezeigt, können das Bildverarbeitungsprogramm 64 und das Betriebsprogramm 68 in Verbindung miteinander verwendet werden, um den Weg 32 zu bestimmen, entlang dessen das Ankupplungsunterstützungssystem 10 das Fahrzeug 12 führen kann, um die Kupplungskugel 34 und die Kupplung 14 des Anhängers 16 auszurichten. Beim Starten des Ankupplungsunterstützungsystems 10, wie etwa durch Benutzereingabe am Touchscreen 42, kann zum Beispiel das Bildverarbeitungsprogramm 64 die Kupplung 14 in den Bilddaten identifizieren und zumindest versuchen, die Stellung 28 der Kupplung 14 in Bezug auf die Kupplungskugel 34 unter Verwendung der Bilddaten gemäß einem der vorstehend erörterten Beispiele identifizieren, um eine Entfernung D_c zur Kupplung 14 und einen Winkel α_c des Versatzes zwischen der Kupplung 14 und der Längsachse des Fahrzeugs 12 zu bestimmen. Das Bildverarbeitungsprogramm 64 kann außerdem dazu konfiguriert sein, den Anhänger 16 insgesamt zu identifizieren, und kann nur die Bilddaten des Anhängers 16 oder diese in Kombination mit den Bilddaten der Kupplung 14 verwenden, um die Ausrichtung oder einen Kurs 33 des Anhängers 16 zu bestimmen. Auf diese Weise kann der Weg 32 ferner abgeleitet werden, um das Fahrzeug 12 in Bezug auf den Anhänger 16 an der Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs des Kurses 33 des Anhängers 16 auszurichten. Vor allem erfordert eine derartige Ausrichtung möglicherweise nicht, dass die Längsachse 13 des Fahrzeugs 12 parallel zu oder kollinear mit dem Kurs 33 des Anhängers 16 ist, jedoch einfach innerhalb eines Bereichs liegen kann, der im Allgemeinen eine Verbindung der Kupplungskugel 34 mit der Kupplung 14 ohne einen Zusammenstoß zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16 ermöglicht und ferner ein unmittelbares gesteuertes Zurückfahren des Anhängers 16 unter Verwendung des Fahrzeugs 12 ermöglichen kann. Auf diese Weise kann der Winkelbereich derartig sein, dass die Ausrichtung des Fahrzeugs 12 am Anhänger 16 am Ende des Betriebsprogramms 68 derartig ist, dass der Winkel zwischen der Längsachse 13 und dem Kurs 33 geringer ist als der Knickwinkel zwischen dem Fahrzeug 12 und dem Anhänger 16, wenn diese gekoppelt sind, oder eine angemessene Schätzung davon. In einem Beispiel kann der Winkelbereich derartig sein, dass die Längsachse 13 innerhalb etwa 30° von kollinear mit dem Kurs 33 in eine beliebige der Richtungen verläuft. In verschiedenen Beispielen, wie etwa, wenn die Länge L des Anhängers 16 bekannt ist, kann der Winkelbereich größer sein, wenn dies zulässig ist, oder kann dieser kleiner sein, je nach der gewünschten Toleranz des Systems 10.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 mit zusätzlicher Bezugnahme auf 2 kann die Steuerung 26, welche die Positionsbestimmung D_c, α_c der Kupplung 14 geschätzt hat, wie vorstehend erörtert, in einem Beispiel das Wegableitungsprogramm 66 ausführen, um den Fahrzeugweg 32 zu bestimmen, um die Fahrzeugkupplungskugel 34 an der Kupplung 14 auszurichten. Insbesondere können im Speicher 62 der Steuerung 26 verschiedene Eigenschaften des Fahrzeugs 12 gespeichert sein, die den Radstand W, die Entfernung von der Hinterachse zur Kupplungskugel 34, die in dieser Schrift als die Deichsellänge L bezeichnet wird, sowie den maximalen Winkel δ_max beinhaltet, um den die gelenkten Räder 76 gedreht werden können. Wie gezeigt, können der Radstand W und der aktuelle Lenkwinkel δ verwendet werden, um einen entsprechenden Einlenkradius ρ für das Fahrzeug 12 gemäß der folgenden Gleichung zu bestimmen: $ρ = \frac{1}{W tan δ},$
wobei der Radstand W feststehend ist und der Lenkwinkel 8 durch die Steuerung 26 durch Verbindung mit dem Lenksystem 20 gesteuert werden kann, wie vorstehend erörtert. Auf diese Weise wird der kleinstmögliche Wert für den Einlenkradius pmin wie folgt bestimmt, wenn der maximale Lenkwinkel δ_max bekannt ist: $ρ_{min} = \frac{1}{W tan δ_{max}} .$
Das Wegableitungsprogramm 66 kann dazu programmiert sein, den Fahrzeugweg 32 abzuleiten, um einen bekannten Standort der Fahrzeugkupplungskugel 34 an der geschätzten Stellung 28 der Kupplung 14 auszurichten, wobei der bestimmte Mindesteinlenkradius ρ_min berücksichtigt wird, um zu ermöglichen, dass durch den Weg 32 der bzw. die geringstmögliche(n) Raum und Manöver verwendet werden. Auf diese Weise kann das Wegableitungsprogramm 66 die Stellung des Fahrzeugs 12 verwenden, die auf dem Mittelpunkt 36 des Fahrzeugs 12, einem Standort entlang der Hinterachse, dem Standort der Koppelortungsvorrichtung 24 oder einem anderen bekannten Standort im Koordinatensystem 82 basieren kann, um sowohl eine seitliche Entfernung von der Kupplung 14 als auch eine vordere oder hintere Entfernung von der Kupplung 14 zu bestimmen als auch einen Weg 32 abzuleiten, durch den die erforderliche Seitwärts- und Vorwärts-Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 12 innerhalb der Einschränkungen des Lenksystems 20 erzielt wird. Bei der Ableitung des Weges 32 wird ferner die Positionierung der Kupplungskugel 34 auf Grundlage der Länge L bezogen auf den georteten Standort des Fahrzeugs 12 (der dem Schwerpunkt 36 des Fahrzeugs 12, dem Standort eines GPS-Empfängers oder einem weiteren festgelegten bekannten Bereich entsprechen kann) berücksichtigt, um die erforderliche Positionierung des Fahrzeugs 12 zur Ausrichtung der Kupplungskugel 34 an der Kupplung 14 zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass das Ankupplungsunterstützungsystem 10 die horizontale Bewegung Δx der Kupplung 14 in einer Fahrtrichtung von der Achse 12 weg durch Bestimmen der Bewegung der Kupplung 14 in der senkrechten Richtung Δy ausgleichen kann, die erforderlich ist, um die Kupplungskugel 34 in der Kupplung 14 aufzunehmen. Eine derartige Funktion wird in den gleichzeitig anhängigen, gemeinsam angemeldeten US-Patentanmeldungen Nr. 14/736,391 und 16/038,462 genauer erörtert, deren gesamte Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme in dieser Schrift aufgenommen werden.
Wie vorstehend erörtert, wird es der Steuerung 26 dann ermöglicht, mindestens das Lenksystem 20 des Fahrzeugs 12 mit dem Antriebsstrangsteuersystem 72 und dem Bremssteuersystem 70 zu steuern (unabhängig davon, ob diese durch den Fahrer oder durch die Steuerung 26 gesteuert werden, wie nachfolgend erörtert), das die Geschwindigkeit (Vorwärts- oder Rückwärts-) des Fahrzeugs 12 steuert, sobald der gewünschte Weg 32, der den Endpunkt 35 beinhaltet unter Verwendung von einem der vorstehend erörterten Versatzbestimmungsschemata bestimmt wurde. Auf diese Weise kann die Steuerung 26 Daten zur Stellung des Fahrzeugs 12 während einer Bewegung davon vom Positionsbestimmungssystem 22 empfangen, während sie das Lenksystem 20 nach Bedarf steuert, um das Fahrzeug 12 auf dem Weg 32 zu halten. Insbesondere kann durch den Weg 32, der auf Grundlage des Fahrzeugs 12 und der Geometrie des Lenksystems 20 bestimmt wurde, der Lenkwinkel δ, wie durch den Weg 32 vorgegeben, abhängig von der Position des Fahrzeugs 12 auf diesem angepasst werden. Zusätzlich wird angemerkt, dass der Weg 32 in einer Ausführungsform einen Verlauf der Anpassung des Lenkwinkels δ umfassen kann, der von der georteten Fahrzeugposition abhängig ist.
Wie in 3 veranschaulicht, kann der Fahrzeugweg 32 bestimmt werden, um die erforderliche Seitwärts- und Rückwärtsbewegung innerhalb des kleinstmöglichen Bereichs und/oder mit der geringsten Anzahl von Manövern zu erzielen. In dem veranschaulichten Beispiel aus 3 kann der Weg 32 zwei Abschnitte beinhalten, die durch das Lenken von Rädern 76 in unterschiedliche Richtungen definiert sind, um die benötigte seitliche Bewegung des Fahrzeugs 12 zurückzulegen, während das endgültige gerade, rückwärtige Rückfahrsegment bereitgestellt wird, um die Kupplungskugel 34 in die vorstehend beschriebene Versatzausrichtung mit der Kupplung 14 zu bringen. Es ist anzumerken, dass Unterschiede im abgebildeten Verlauf 32 verwendet werden können. Es wird ferner angemerkt, dass die Schätzungen für die Positionierung D_c, α_c der Kupplung 14 genauer werden können, wenn das Fahrzeug 12 den Weg 32 zurücklegt, der das Positionieren des Fahrzeugs 12 vor dem Anhänger 16 und wenn sich das Fahrzeug 12 der Kupplung 14 nähert beinhaltet. Dementsprechend können derartige Schätzungen durchgehend abgeleitet und verwendet werden, um das Wegableitungsprogramm 66 bei der Bestimmung des eingestellten Endpunkts 35 für den Weg 32 bei Bedarf zu aktualisieren, wie vorstehend erörtert. Ähnlich kann der Weg 32, der unter Verwendung der von der tragbaren Vorrichtung oder dem Smartphone 96 abgerufenen Positions- und Orientierungsdaten abgeleitet ist, eingestellt werden, sobald das Bildverarbeitungsprogramm 64 die Kupplung 14 in den Bilddaten erkennen kann, wobei fortgesetzte Aktualisierungen für den Weg 32 ähnlich abgeleitet werden, wenn die Bilddaten während der Annäherung an den Anhänger 16 eindeutiger werden. Es ist außerdem anzumerken, dass, bis eine derartige Bestimmung vorgenommen werden kann, die Koppelortungsvorrichtung 24 verwendet werden kann, um den Standort des Fahrzeugs 12 in seiner Bewegung entlang des Weges 32 zum anfänglich abgeleiteten Endpunkt 35 nachzuverfolgen.
Es versteht sich, dass der vollständige Prozess der Nutzung des Systems 10, um die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 an der Kupplung 14 des Anhängers 16 auszurichten, sowohl normales Fahren des Fahrzeugs unter der Steuerung des Fahrers als auch das vorstehend beschriebene Zurückfahren des Fahrzeugs 12 unter der Steuerung des Systems 10 einschließt. Insbesondere wird der Fahrer häufig das Fahrzeug 12 zu Beginn in eine Stellung manövrieren, bei der sich der Anhänger 16 in einer derartigen Stellung befindet, dass das System 10 den Anhänger 16 oder die Kupplung 14 wie vorstehend erörtert identifizieren kann. In dem Fall, dass das Fahrzeug 12 in einer Stellung in Bezug auf den Anhänger 16 derartig gestartet wird, dass die Identifizierung unmittelbar möglich ist, wird das Fahrzeug in einem Zustand zum Fahren durch den Benutzer gestartet. Dementsprechend gibt es eine Notwendigkeit für das System 10, die Steuerung des Fahrzeugs 12 zu übernehmen, was das Lenken des Fahrzeugs 12 für das automatisierte Zurückfahren in Richtung des Anhängers 16 beinhaltet. In dieser Hinsicht kann das System 10 betrieben werden, um dem Benutzer eine Bereitschaft anzuzeigen, um das Fahrzeug 12 zu steuern, und/oder dass die Steuerung des Lenksystems 20 insbesondere übernommen wurde. Ferner ist das System 10 dazu konfiguriert, unterschiedliche andere Beschränkungen des Systems 10 zu überwinden, um eine derartige Anzeige zu einem Zeitpunkt bereitzustellen, der unseren Erwartungen entspricht, was das Benutzererlebnis verbessern und Fälle von Benutzereingriff in einen Vorgang des Systems 10 verringert.
Insbesondere ist, wie in 4 gezeigt, der Prozess, dass das System 10 die Fahrzeugsteuerung übernimmt und dies anzeigt, in die Anfangsphasen des Gesamtvorgangs des Systems 10 integriert, wie im Allgemeinen vorstehend erörtert. Wie erörtert, kann das System 10 den Ankupplungsvorgang 210 bei einer Anzeige durch den Benutzer starten, wie etwa durch eine Auswahl eines angemessenen Menüpunktes über die HMI 40 oder durch Aktivierung eines Softwareschalters, der an der HMI angezeigt wird (was automatisch erfolgen kann, wenn sich das Fahrzeug 12 im Rückwärtsgang befindet und/oder wenn ein Anhänger 16 durch das Bildgebungssystem 18 identifiziert wurde), oder durch einen physischen Schalter auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs 12. Danach führt das System 10 das vorstehend beschriebene Bildverarbeitungsprogramm 64 in Verbindung mit dem Bildgebungssystem 18 aus, um den Anhänger 16 und/oder die Kupplung 14 innerhalb des Sichtfelds von einer oder mehreren Kameras 50 (oder einen bestimmten Bereich innerhalb des Sichtfelds) zu identifizieren 212. Wenn der Anhänger 16 oder die Kupplung 14 identifiziert wurde, zeigt das System 10 die Anzeige (zum Beispiel über die HMI 40) und die Bereitschaft des Systems 10 an, um das Fahrzeug 12 in Richtung des Anhängers 16 zu navigieren. Im vorliegenden Beispiel kann das System 10 dazu konfiguriert sein, den Prozess des Steuerns des Fahrzeugs 12 tatsächlich zu starten, um in Richtung des Anhängers 16 zu navigieren, wenn der Fahrer das Getriebe 92 des Fahrzeugs 12 in den Leerlauf schaltet 214, was durch das System 10 als eine Anzeige der Bereitschaft des Fahrers ausgelegt wird, um den automatisierten Ankupplungsprozess zu beginnen. An diesem Punkt kann das System 10 das Wegableitungsprogramm 66 ausführen, was unter anderem einen anfänglichen Lenkwinkel 8 erzeugen kann, der durch das System 10 befohlen werden wird, wenn das Betriebsprogramm 68 beginnt. Das System 10 wird jedoch an diesem Punkt mit dem tatsächlichen Beginn des Betriebsprogramms 68 bis zu einem Befehl vom Benutzer warten, wie nachfolgend erörtert. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann sich das System 10 auf einen derartigen Befehl und die entsprechende Ausführung des Betriebsprogramms 68 vor einem derartigen Befehl durch das Übernehmen der Steuerung des Lenksystems 20 vorbereiten, wenn die Anzeige 212 der Benutzerbereitschaft empfangen wird und dem Benutzer anzeigt, dass eine derartige Steuerung erlangt wurde.
Wie gezeigt kann die Übernahme der Steuerung des Lenksystems 20 durch die Steuerung 26 dadurch erleichtert werden, dass das Lenksystem 20 einen Betriebsmodus aufweist, bei dem der Lenkmotor 74 in einem Lenkwinkelsteuermodus betrieben wird, wobei das Lenksystem 20 einen bestimmten Lenkwinkel δ als eine Eingabe statt zum Beispiel ein Drehmoment eines Lenkrads 30 (nachfolgend ausführlicher erörtert) empfängt. In dieser Hinsicht kann die Steuerung 26 die Steuerung des Lenksystems 20 durch das Anfordern 216 übernehmen, dass das Lenksystem 20 im Lenkwinkelsteuermodus betrieben werden soll und dass es die Eingabe des Lenkwinkels δ von der Steuerung 26 als eine Ausgabe des Betriebsprogramms 68 empfängt, wenn es ausgeführt wird. In dieser Hinsicht kann es eine oder mehrere Voraussetzungen geben, die für das System 10 erforderlich sind, um die Steuerung des Lenksystems 20 auf diese Weise zu erlangen. Das System 10 bewertet 218 diese Voraussetzungen und, wenn sie nicht erfüllt werden, fährt das System 10 fort, die Steuerung anzufordern 216, bis die Voraussetzungen erfüllt sind oder der Vorgang abgebrochen wird. In unterschiedlichen Beispielen muss die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem Schwellenwert liegen und das auf das Lenkrad 30 angewendete Drehmoment muss unter einem Schwellenwert liegen, damit der Steuerung 26 die Steuerung des Lenksystems 20 übertragen wird. Zusätzlich kann es derartig eine zeitabhängige Voraussetzung geben, dass, nachdem die Steuerung angefordert wurde 216, ein aktueller Winkel des Lenkrads 30 für einen bestimmten Zeitraum gehalten werden muss, um das ordnungsgemäße Ineingriffbringen des Lenkmotors 74 sicherzustellen.
Wenn die erforderlichen Voraussetzungen erfüllt sind, wird der Steuerung 26 die Steuerung des Lenksystems über eine Verbindung (direkt oder indirekt) mit dem Lenkmotor 74 erteilt. Wie erörtert, erfolgt dies im vorliegenden Beispiel durch das Ermöglichen, dass die Steuerung en Lenkwinkel δ des Betriebsprogramms 68 als eine Eingabe an das Lenksystem 20 im Lenkwinkelsteuermodus ausgibt. Erneut wird kein Lenkwinkel 8 durch das Betriebsprogramm ausgegeben, da das Betriebsprogramm 68 noch nicht läuft, so dass unter derartigen Bedingungen das System 10 nicht wahrnehmbar auf eine Steuerung reagieren würde, die ermöglicht wird. Dementsprechend kann das System 10, wenn eine derartige Steuerung gewährt wird, einem Ausgabebefehl 220 eine Anzeige senden, dass die Lenksteuerung übernommen wurde (und somit das System 10 bereit ist, das Ankupplungsmanöver automatisch auszuführen), bevor das Betriebsprogramm 68 tatsächlich aktiviert wird. In einem Beispiel kann das System 10 eine Mitteilung oder eine andere optische Anzeige der Übernahme über die HMI 40 ausgeben. In einem weiteren Beispiel kann das System 10 die verfügbare Steuerung des Lenksystems 20 prophylaktisch nutzen, um eine fühlbare Anzeige, die vom Fahrer wahrnehmbar ist, der Steuerungsübernahme mitzuteilen. In einem noch ferneren Beispiel können derartige optische und fühlbare Anzeigen gleichzeitig ausgegeben werden. Nach dem Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder 76 und dem Bereitstellen der gewünschten Anzeige darüber für den Ausgabebefehl 220, wartet die Steuerung 26 darauf, einen Befehl 222 zu empfangen, um das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen. In einem Aspekt kann der Befehl durch den Benutzer gegeben werden, der einen zusätzlichen Softwareschalter an der HMI 40 betätigt, oder durch das Betätigen eines zusätzlichen physischen Schalters am Armaturenbrett oder desselben Schalters, der verwendet wird, um den Ankupplungsvorgang 210 zu Beginn zu starten. In einem Aspekt kann der Schalter derartig ein „Totmann“-Schalter sein, dass der Benutzer den Schalter durchgehend Betätigen muss, damit das System 10 das Betriebsprogramm 68 startet und aufrechterhält. Sollte der Benutzer aufhören, einen derartigen Schalter zu betätigen kann das Betriebsprogramm 68 entweder ausgesetzt oder vollständig abgebrochen werden. In beiden Beispielen ermöglicht das System 10 beim Empfangen des Ausgabebefehls 220 der Steuerung 26, die gelenkten Fahrzeugräder 76 unter Verwendung des Lenkmotors 74 zu steuern, um das automatisierte Ankupplungsmanöver 224 durchzuführen (was ferner die Steuerung des Fahrzeugbremssteuersystems 70 und/oder des Antriebsstrangsteuersystems 72 beinhaltet), bis die gewünschte Ausrichtung an der Kupplung 14 erreicht ist 226.
Um die vorstehend erwähnte fühlbare Anzeige der Steuerung des Lenksystems 20 bereitzustellen, kann die Steuerung 26 ein gewisses Ausmaß der Bewegung des Lenkrads 30 veranlassen. In einer Anwendung kann die Struktur des Lenksystems 20 und seine Integration in das Fahrzeug 12 eine derartige Bewegung wirksam erleichtern. In einem Aspekt beinhaltet das System 10, wie in dieser Schrift beschrieben, eine Umsetzung des Lenksystems 20, bei der die gelenkten Fahrzeugräder 76 an einen Außenbereich des Fahrzeugs 12 montiert sind, wie in 1 gezeigt. Wie vorstehend erörtert, ist der Lenkmotor 74 des Lenksystems 20 mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder 76 gekoppelt. Wie in 5 gezeigt, beinhaltet das Lenksystem 20 ferner das Lenkrad 30, das im Innenraum des Fahrzeugs 12 montiert ist und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder 76 gekoppelt ist. Insbesondere kann das Lenkrad 30 direkt derartig an die Lenksäule 84 gekoppelt sein, dass die Drehung des Lenkrads 30 eine Drehung der Lenksäule 84 verursacht (und umgekehrt). Die Lenksäule 84 kann gegenüber dem Lenkrad 30 an einen Kugelumlaufmuttermechanismus 86 an einer Eingabe desselben gekoppelt sein.
Der Kugelumlaufmuttermechanismus 86 kann allgemein oder angemessen aufgebaut sein und kann ein Ausgabe- oder Verbindungselement 100 beinhalten, das sich zwischen mindestens einer ersten Stellung, bei der die gelenkten Räder 76 ganz nach links gedreht werden (d. h. um den maximalen Lenkwinkel δ_max), und einer zweiten Stellung dreht, bei der die gelenkten Räder 76 ganz nach rechts gedreht werden (ebenfalls um den maximalen Lenkwinkel δ_max) Insbesondere kann das Ausgabeelement 100 des Mechanismus 86 an eine Lenkstange 102 gekoppelt sein. Die Lenkstange 102 ist derartig gegenüber einem Radträger von einem der gelenkten Räder 76 (z. B. dem rechten gelenkten Rad 76) gekoppelt, dass eine Bewegung des Ausgabeelements 100 die Lenkstange 102 bewegt, was den Radträger veranlasst, das Rad zu drehen, um den Lenkwinkel 8 dieses gelenkten Rades 76 zu ändern. Der Radträger des rechten gelenkten Rades 76 kann ebenfalls an eine Spurstange 104 gekoppelt sein. Die Spurstange 104 kann derartig gegenüber dem Radträger des linken gelenkten Rades 76 gekoppelt sein, dass durch die Spurstange 104 eine Bewegung des Radträgers des rechten gelenkten Rades 76 direkt in Bewegung des linken gelenkten Rades 76 übertragen wird, um den Lenkwinkel 8 dieses gelenkten Rades 76 gleichzeitig zu ändern. Obwohl das vorliegende veranschaulichte Beispiel als eine Lenkstangenlenkgeometrie als Teil des Lenksystems 20 beinhaltend offenbart ist, versteht es sich, dass das veranschaulichte Beispiel ebenfalls ein Haltenberger- oder Parallelverbindungslenksystem oder ein beliebiges anderes Lenksystem beinhalten kann, das in einem Fahrzeug gemäß dem dargestellten Beispiel verwendbar oder angemessen ist.
Das Lenksystem 20 beinhaltet ferner den vorstehend erwähnten Lenkmotor 74. Die Ausgabe des Lenkmotors 74 kann als eine Eingabe an der Lenkstange 102 am selben Verbindungspunkt mit dem Ausgabeelement 100 des Kugelmuttermechanismus 86 zum Unterstützen beim Drehen des gelenkten Rades 76 bereitgestellt sein. Der Lenkmotor 74 kann gegenüber einem Querträger oder einem Querelement 106 gekoppelt oder daran gestützt sein, der/das sich zwischen den linken und rechten Trägern des Fahrzeugrahmens 108 erstrecken kann, um die Kräfte, die durch den Lenkmotor 74 erzeugt werden, auf die Lenkstange 102 unter Verwendung des Fahrzeugrahmens 108 als Sockel zu übertragen. Dem Lenkmotor 74 kann elektrische Leistung vom elektrischen System des Fahrzeugs zugeführt werden. Der Lenkmotor 74 ist mit einem internen Elektromotor konfiguriert, der eine Drehausgabe erzeugt, um eine geradlinige Bewegung der Ausgabe davon (d. h. der Abschnitt, der an die Lenkstange 102 gekoppelt ist) anzutreiben. Zusätzliche Aspekte und weitere Beispiele eines EPAS-Lenksystems 20, das in Verbindung mit dem in dieser Schrift beschriebenen System 10 verwendbar ist, sind in den gemeinsam angemeldeten US-Patentschrift Nr. 8,893,846 zu finden, deren gesamte Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme in dieser Schrift aufgenommen ist.
Der Lenkmotor 74 des veranschaulichten Beispiels kann wie gewünscht oder notwendig gesteuert werden, um eine Lenkunterstützung während des Betriebs des Fahrzeugs bereitzustellen. Wie vorstehend erörtert, kann eine Steuerung mit dem Lenkmotor 74 verbunden sein, um einen variablen Strom zuzuführen oder anderweitig die Ausgabe des Lenkmotor 74 zu variieren, um die gewünschte Lenkunterstützungseigenschaft für das System 20 bereitzustellen, was die Unterstützung beim Erfüllen von Erwartungen für eine typisches Servolenksystem während normalen Fahrens des betreffenden Fahrzeugs 12 beinhaltet. Wie ebenfalls vorstehend erörtert, kann die vorliegende Steuerung 26, die verwendet wird, um die in dieser Schrift beschriebene Ankupplungsunterstützungsfunktion umzusetzen, die Steuerung 26 sein, die dem EPAS-Lenksystem 20 zugeordnet und verwendet ist, um dasselbe zu steuern, was zum Beispiel während des Fahrens ohne Verwendung des Betriebsprogramms 68 beinhaltet. Insbesondere kann die in dieser Schrift beschriebene Ankupplungsunterstützungsfunktion in der Funktion des Lenksystems 20 derartig beinhaltet sein, ass die Steuerung 26, die das Betriebsprogramm 68 und dergleichen ausführt, die Steuerung des Lenksystems 20 ist. Während des normalen Fahrens kann die Steuerung 26 die Eingabe vom Drehmomentsensor 80 zum Beispiel in geschlossener Weise verwenden, um Benutzereingaben am Lenkrad 30 zu ermöglichen, die Ausgabe des Lenkmotors 74 zu steuern, um die gewünschte Leistungsunterstützung für das Lenken durch den Benutzer bereitzustellen (mit zusätzlichen Eingaben, die in unterschiedlichen Beispielen vom Lenkwinkelsensor 78, dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und dergleichen entnommen werden).
Das System 10 kann betrieben werden, indem die Steuerung 26 die vollständige Steuerung des Lenksystems 20 über die hergestellte Verbindung mit dem Lenkmotor 74 im vorstehend beschriebenen Lenkwinkelsteuermodus übernimmt. Insbesondere kann die Steuerung 26 über ihre Verbindung zum Lenkmotor 74 den Lenkmotor 74 betreiben, um einen gewünschten Lenkwinkel δ zu befehlen, wie durch das Betriebsprogramm 68 gefordert (zum Beispiel ohne die Eingabe vom Drehmomentsensor 80 anzustreben) und vom Lenkwinkelsensor 78 gemessen. In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung 26 tatsächlich eine Eingabe vom Drehmomentsensor 80 als ein Fehlersignal im Betriebsprogramm 68 verwenden, das, unter bestimmten Bedingungen, dazu führen kann, dass das Betriebsprogramm 68 abgeschaltet wird, um das Ankupplungsunterstützungsmanöver abzubrechen.
Durch die Verbindung zwischen dem Lenkrad 30 und der Steuerung 26 über den Lenkmotor 74 im vorliegenden Beispiel oder anderen ähnlichen Beispielen kann die Steuerung 26 den Lenkmotor 74 veranlassen, das Lenkrad 30 zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Räder 76 wie vorstehend erörtert anzuzeigen. Insbesondere kann die Steuerung den Lenkmotor 74 veranlassen, das Lenkrad 30 in einer Schwingung mit kleiner Amplitude zu bewegen, um anzuzeigen, dass die Steuerung 26 die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder 76 übernommen hat. In einem Beispiel kann diese Bewegung dadurch erreicht werden, dass die Steuerung 26 einen anfänglichen Lenkwinkel δ der gelenkten Räder 76 (d. h. einen „anfänglich gelenkten Fahrzeugradwinkel“) vom Lenkwinkelsensor 78 bestimmt 228 und diesen Lenkwinkel 8 als eine Steuereingabe für den Lenkmotor 74 sendet, der in einem Lenkwinkelsteuermodus betrieben wird. Da die Steuerung 26 denselben Lenkwinkel befiehlt, der bereits vorliegt, wird sich die Stellung der gelenkten Räder 76 nicht wirksam ändern und das Fahrzeug 12 wird seine Position nicht ändern. Durch das Senden einer aktiven Lenkwinkelbefehlseingabe wird das System 10 jedoch den Lenkmotor 74 veranlassen, in Eingriff zu treten, was eine kleine aber fühlbar spürbare Anzeige an den Benutzer durch das Bewegen des Lenkrads 30 veranlassen wird. Diese Bewegung durch ein Flattern, eine Schwingung, ein Versteifen, ein Zucken oder Rucken des Lenkrads 30 gekennzeichnet sein, wodurch der Fahrer informiert wird, dass das System 10 die Steuerung des Lenksystems 20 übernommen hat.
Wie vorstehend erörtert, teilt die beschriebene fühlbare Anzeige der Steuerung des Lenksystems 20 durch das System 10 dem Benutzer mit, dass das System 10 bereit ist, das automatisierte Ankupplungsmanöver zu beginnen. Auf diese Weise kann das System 10, wenn der Benutzer den Befehl 222 bereitstellt, um das Manöver zu beginnen, schnell mit damit Beginnen, den Lenkwinkel 8 zu steuern, um dem geplanten Weg 32 mindestens zum Teil zu folgen, da der Lenkmotor 74 bereits in Eingriff gebracht ist. Dieses Ineingriffbringen führt mit geringer bzw. ohne Verzögerung dazu, dass das System 10 den gewünschten Lenkwinkel 8 über das Betriebsprogramm 68 befiehlt, und zur entsprechenden Bewegung des Fahrzeugs 12, wenn der Benutzer den Befehl 222 bereitstellt. Zusätzlich übertragen bestimmte Steuerschemata und -systeme, die verwendet werden können, um die allgemeine Funktion des Lenksystems 20 zu steuern, was den vorstehend beschriebenen Lenkwinkelsteuermodus beinhaltet, einen Fehlerzustand nicht, es sei denn eine Anforderung zur Lenksteuerung wird tatsächlich empfangen (d. h. ein tatsächlicher Lenkwinkel δ wird befohlen oder eingegeben). Im vorliegenden Schema wird die Anforderung zur Steuerung früher als bei anderen Systemausgestaltungen gesendet, was dazu führt, dass das System 10 eher darauf aufmerksam gemacht wird, wenn die Lenksteuerung aufgrund eines Fehlers nicht verfügbar ist. In dieser Hinsicht kann das System 10 den Ankupplungprozess beenden und den Fahrer benachrichtigen, sehr kurz nachdem der Benutzerbereitschaftsbefehl 214 erteilt wurde (z. B. schaltet der Fahrrer in den Leerlauf). Ansonsten würde der Fahrer nicht über einen derartigen Fehler informiert werden, bis nachdem der Manöverbefehl 222 erteilt wurde.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 6-10 kann das Betriebsprogramm 68, sobald der Benutzer den Manöverbefehl 222 erteilt, das Fahrzeug 12 unter Verwendung des Ankupplungsmanövers 224 führen, bis die Kupplungskugel 34 in Bezug auf die Kupplung 14 positioniert ist, damit die Kupplung 14 mit der Kupplungskugel 34 in Eingriff tritt, wenn die Kupplung 14 in eine waagerechte Ausrichtung daran abgesenkt wird. In dem vorangehend erörterten Beispiel überwacht das Bildverarbeitungsprogramm 64 durchgehend und ununterbrochen oder sobald verfügbar während der Ausführung des Betriebsprogramms 68 die Positionierung D_c, α_c der Kupplung 14, was beinhaltet, wenn die Kupplung 14 durch die hintere Kamera 48 deutlicher sichtbar wird, wie in 7 gezeigt, wobei die Bewegung des Fahrzeugs 12 entlang des Weges 32 fortgeführt wird, wie in 8 gezeigt. Wie vorstehend erörtert, kann die Position des Fahrzeugs 12 außerdem durch die Koppelortungsvorrichtung 24 überwacht werden, wobei die Stellung 28 der Kupplung 14 durchgehend aktualisiert und in das Wegableitungsprogramm 66 eingegeben wird, wenn der Weg 32 und/oder der Endpunkt 35 präzisiert werden können/kann oder aktualisiert werden sollten/sollte (zum Beispiel aufgrund von verbesserten Informationen zu Höhe H_c, Entfernung D_c oder Versatzwinkel α_c aufgrund besserer Auflösung oder zusätzlicher Bilddaten), was beinhaltet, wenn sich das Fahrzeug näher an den Anhänger 16 bewegt, wie in 8 gezeigt. Noch ferner kann für die Kupplung 14 angenommen werden, dass derartig sie statisch ist, dass die Position des Fahrzeugs 12 dadurch geortet werden kann, dass die Ortung der Kupplung 14 fortgesetzt wird, um die Notwendigkeit der Verwendung der Koppelortungsvorrichtung 24 zu beseitigen. Auf ähnliche Weise kann eine modifizierte Variante des Betriebsprogramms 68 eine vorbestimmte Abfolge an Manövern durchlaufen, die das Lenken des Fahrzeugs 12 bei oder unter einem maximalen Lenkwinkel δ_max beinhaltet, während die Stellung D_c, α_c der Kupplung 14 geortet wird, um die bekannte relative Stellung der Kupplungskugel 34 zur gewünschten Stellung 38d davon in Bezug auf die geortete Stellung 28 der Kupplung 14 zusammenzuführen, wie vorstehend erörtert und in 9 gezeigt.
Nachdem das System 10 das Fahrzeug veranlasst, die in 9 gezeigte Position zu erreichen und anzuhalten, bei der die Kupplungskugel 34 des Fahrzeugs 12 an der Kupplung 14 des Anhängers 16 ausgerichtet ist 226 (4), kann das System 10 das automatisierte Ankupplungsmanöver 224 beenden und einen Prozess gemäß der vorliegenden Offenbarung ausführen, der in 11 veranschaulicht ist, um die Steuerung des Fahrzeugs 12 und insbesondere des Lenksystems 20 an den Fahrer zu übertragen. In einigen Aspekten kann das System 10 eine Aktivierung der Feststellbremse 98 veranlassen, wenn die gewünschte Position erreicht ist, so dass das Fahrzeug 12 sich nicht von der ausgerichteten Stellung bewegt, wenn die Fahrzeugbetriebsbremsen 71 freigegeben werden. Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden diese und andere ähnliche Maßnahmen, die unternommen werden, um die Position des Fahrzeugs 12 aufrechtzuerhalten, als Teil des Schritts des Abschließens des automatisierten Ankupplungsmanövers 224 betrachtet. Sobald das automatisierte Ankupplungsmanöver abgeschlossen ist, oder wenn das Manöver abgebrochen wird (aus unterschiedlichen Gründen, die Eingriff durch den Fahrer mit dem Lenkrad 30 oder den Bremsen 71, das Verlieren der Sichtbarkeit der Kupplung 14 durch das Bildgebungssystem 18, eine unerwartete Bewegung des Fahrzeugs 12, die Freigabe eines Totmannschalters durch den Fahrer oder dergleichen beinhalten), kann das System in einem Aspekt die gelenkten Räder 76 bei Bedarf in eine zentrierte Stellung (d. h. eine Null-Grad-Abbiegestellung oder dass ein Lenkwinkel 8 einen Nullwert aufweist) bewegen 230, wie in 10 dargestellt.
Die Maßnahme des Systems, die gelenkten Räder zu bewegen 230, kann für den Fahrer bei der nachfolgenden Steuerung beim Fahren des Fahrzeugs 12 vorteilhaft sein. Insbesondere werden, wenn das System 10 das automatisierte Ankupplungsmanöver 224 abschließt oder abbricht, die gelenkten Räder 76 in einem Winkel 8 belassen, der zuletzt durch das System 10 befohlen wurde. Dieser Winkel 8 kann links oder rechts nahe dem maximalen Lenkwinkel δ_max liegen, was für den Fahrer möglicherweise nicht ersichtlich ist, da das Lenkrad 30, während es mit den gelenkten Rädern 76 gekoppelt bleibt, sich nicht direkt an den gelenkten Rädern 76 durch die entsprechenden Bewegungsbereiche ausrichtet. Da der Fahrer das Rad während des automatisierten Ankupplungsmanövers 224 nicht tatsächlich dreht, ist der Fahrer möglicherweise sich potenziell nicht des tatsächlichen Lenkwinkels δ bewusst, was unpraktisch sein kann, wenn der Fahrer mit dem Fahren beginnt. Zum Beispiel kann, wenn ein Anhänger angekuppelt ist und der Fahrer beginnt, das Fahrzeug 12 im Rückwärtsgang zu fahren, ein Querstellungszustand des Anhängers herbeigeführt werden. Wenn das Fahrzeug 12 in eine Vorwärtsrichtung gefahren wird, kann der Anhänger 16 mit einem benachbarten Objekt aufgrund der Geometrie des Ziehens eines Anhängers 16 aus seiner geparkten Stellung während des Abbiegens zusammenstoßen. Andere Beispiele für ungünstiges Manövrieren des Fahrzeugs 12 mit einem unbekannten großen Lenkwinkel δ kann ferner deutlich sein. Ferner erfüllt eine Übergabe des Fahrzeugs 12 durch das System 10 in einem derartigen Zustand möglicherweise nicht die Erwartungen des Fahrers und kann enttäuschend sein. In dieser Hinsicht kann es im Allgemeinen gewünscht sein, dass, nachdem unterschiedliche Ausführungen des automatisierten Ankupplungsmanövers 224 abgeschlossen sind, das System 10 das Fahrzeug 12 konsequent im selben Zustand hinterlässt. Wenn das Fahrzeug 12 wiederholt im selben Zustand hinterlassen wird, wenn die Steuerung durch das System 10 freigegeben wird, kann der Fahrer leicht das Verhalten durch das System 10 verstehen und erwarten, was potenziell zu weniger Verwirrung beim Fahrer führt.
Die Bewegung 230 der gelenkten Räder 76 in die zentrierte Stellung wird durch das System 10 auf eine ähnliche Weise zur Bewegung der gelenkten Räder 76 während dem automatisierten Ankupplungsmanöver ausgeführt. Insbesondere sendet die Steuerung 26 einen Null-Grad-Lenkwinkelbefehl 8 an das Lenksystem 20, das im vorstehend beschriebenen Lenkwinkelsteuermodus betrieben wird, wodurch das Lenksystem 20 den Lenkmotor 74 verwendet, um die gelenkten Räder 76, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 erörtert, in die gewünschte Stellung zu bewegen. Da das Lenkrad 30 an die gelenkten Räder 76 gekoppelt bleibt, veranlasst die Bewegung der gelenkten Räder 76 in die zentrierte Stellung ebenfalls, dass sich das Lenkrad 30 in eine zentrierte Stellung bewegt. In mindestens einem Aspekt signalisiert eine derartige Bewegung dem Fahrer, dass sich die gelenkten Räder 76 in eine zentrierte Stellung bewegen.
Nachdem sich die gelenkten Räder 76 in die zentrierte Null-Grad-Abbiegestellung bewegt 230 haben, gibt die Steuerung die Steuerung 238 der gelenkten Räder 76 frei (zum Beispiel dadurch, dass die Steuerung 26 das Betriebsprogramm 68 beendet oder den Betrieb des Lenksystems 20 in einen drehmomentabhängigen normalen Betriebsmodus ändert). Der Schritt des Bewegens der gelenkten Räder 76 in die zentrierte Stellung kann jedoch einen spürbaren Zeitraum dauern, abhängig vom endgültigen Lenkwinkel δ, der durch das Betriebsprogramm 68 befohlen wird. Die Zeit, die benötigt wird, um diesen Schritt abzuschließen, erfüllt möglicherweise nicht die Erwartungen des Fahrers in Bezug auf das Verhalten des Systems 10 derartig, dass der Fahrer möglicherweise nicht unmittelbar weiß, ob das Manöver erfolgreich abgeschlossen wurde oder abgebrochen wurde. Um dem Fahrer den Zustand des Systems 10 in einer vorteilhaften Zeit mitzuteilen, kann das System 10 über die HMI 40 auf der Anzeige 44 eine Mitteilung darstellen 232. Es sind einige Beispiel in den 12A, 12B und 12C gezeigt. Insbesondere ist in 12A eine Mitteilung 110 auf der Anzeige 44 gezeigt, die dem Benutzer anzeigt, dass das System dabei ist, das Manöver abzubrechen (d. h. das System 10 hat bestimmt, dass das Betriebsprogramm beendet werden sollte und bereitet sich darauf vor, die Steuerung des Lenksystems 20 an den Fahrer zurückzugeben, was durch das Bewegen der gelenkten Räder 76 in die zentrierte Stellung beinhaltet). Ferner wird in 12B dem Benutzer eine ähnliche Mitteilung 112 dargestellt, um einen erfolgreichen Abschluss des Manövers durch das Ausrichten der Kupplungskugel 34 an der Kupplung 14 mitzuteilen. Eine alternative Kommunikation für eine der beiden Situationen ist in 12C gezeigt, wobei das System 10 eine Animation 114 darstellt, die einen Systemvorgang anzeigt, der zu einer Verzögerung führt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 11, bewertet 234, sobald der Befehl gegeben ist, die gelenkten Räder 76 in die zentrierte Stellung zu bewegen 230, das System 10 durchgehend den Lenkwinkel 8 auf eine Anzeige, dass die gelenkten Räder 76 die gewünschte zentrierte Stellung erreicht haben, was über eine weitere Kommunikation mit dem Winkelsensor 78 beinhaltet. Wenn eine Anzeige der gewünschten Stellung des gelenkten Rades 76 dargestellt ist, informiert 236 das System 10 den Benutzer, dass das Manöver abgeschlossen ist oder abgebrochen wurde, und übergibt die Steuerung 238 des Lenksystems 20 an den Benutzer. Vor allem kann ein Schwellenwert des Lenkwinkels δ verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Lenkung als „zentriert“ betrachtet werden kann. Während das System 10 dem Lenksystem 20 einen Lenkwinkel δ von Null befiehlt, erreicht der tatsächliche Lenkwinkel δ möglicherweise angesichts potenzieller Echtzeitbetätigung und Messungenauigkeiten nicht Null. Somit kann zum Beispiel ein Schwellenwert von ±10° als eine angemessene Annäherung von gerader oder zentrierter Lenkung angesehen werden, und kann deshalb als das Kriterium angesehen werden, um die Bewegung 230 der Rückkehr zur Mitte als abgeschlossen anzusehen.
Solange der Lenkwinkel 8 nicht innerhalb des annehmbaren Schwellenwerts liegt, kann das System 10 zusätzliche Prüfungen durchführen, um zu bestimmen, ob das System 10 den Steuerungsprozess abbrechen 236 sollte oder ob das System 10 fortfahren kann zu versuchen, den Lenkwinkel δ in Richtung 0 zu ändern. In einem Beispiel kann das System 10 einen Drehmomentsensor 80 überwachen 240a, um zu bestimmen, ob der Fahrer einen Lenkdrehmoment auf das Lenkrad 30 anwendet. Das System 10 kann eine derartige Maßnahme als eine Lenküberschreibung auslegen, egal ob beabsichtigt oder unbeabsichtigt auf Seiten des Fahrers, und kann den Zentrierungsprozess abbrechen 242. Das System 10 kann außerdem eine Zeitableitung des Lenkwinkels δ überwachen 240b, um zu bewerten, ob das Lenksystem 20 auf den Zentrierungsbefehl reagiert, wie durch eine Bewegung der gelenkten Räder 76 und eine Abnahme des Lenkwinkels 8 angezeigt. Wenn das System 20 einen Wert von Null für die Zeitableitung des Lenkwinkels δ feststellt, kann es ableiten, dass das Lenksystem 20 oder die gelenkten Räder 76 feststecken und kann den Zentrierungsprozess gleichermaßen abbrechen 242. Das System 10 kann außerdem den Gesamtzeitraum begrenzen 242c, der für den Prozess der Rückkehr zur Mitte zulässig ist. Wenn ein Schwellenwert (z. B. 30 Sekunden) überschritten 240c wird, kann der Zentrierungsprozess abgebrochen 242 werden.
Nachdem der Zentrierungsprozess abgeschlossen oder abgebrochen 244 ist, kann das System 10 dem Fahrer eine angemessene Anzeige bereitstellen, was eine zusätzliche Mitteilung auf dem Bildschirm 44 der HMI 40 beinhaltet. In einigen Fällen kann das System 10 bestimmen 244, dass ein abgebrochener 242 Zentrierungsprozess einen endgültigen Lenkwinkel δ erreicht hat, der derartig nah genug angesehen werden kann, dass der Prozess, obwohl er nicht innerhalb des Schwellenwerts für das System 10 liegt, um den Zentrierungsprozess als abgeschlossen zu beenden, einen derartigen Lenkwinkel δ aufweisen kann, dass eine Abbruchwamung 246 ausgegeben werden muss. Der Schwellenwert für Schritt 244 kann größer als der Wert beim Bestimmen 232 sein, ob der Zentrierungsprozess abgeschlossen ist. Zum Beispiel kann der Schwellenwert für das Abschließen der Zentrierung ±2°sein, aber der Schwellenwert für eine Abbruchanzeige in Schritt 244 kann ±10° sein. In dem Fall, dass der Lenkwinkel 8 über dem Schwellenwert liegt, kann das System 10 den Fahrer stattdessen benachrichtigen 246, dass die gelenkten Räder 76 nicht zentriert wurden, aber dass die Steuerung trotzdem an den Fahrer übergeben wird. Wenn der Lenkwinkel 8 unter dem Schwellenwert liegt, kann das System 10 den Fahrer benachrichtigen 236, dass der Prozess abgeschlossen wurde, ohne eine Anzeige, dass die gelenkten Räder 76 nicht zentriert sind. Wie vorstehend erörtert, übergibt die Steuerung 26, nachdem die angemessene Mitteilung übermittelt wurde, die Steuerung 238 der gelenkten Räder 76 (zum Beispiel, indem die Steuerung 26 das Betriebsprogramm 68 beendet und den Betrieb des Lenksystems 20 zu einem drehmomentabhängigen normalen Betriebsmodus ändert). In einem derartigen Fall kann der Prozess als abgeschlossen angesehen werden und das System 10 bleibt untätig, bis eine weitere Startanzeige ausgegeben 200 wird.
Es ist anzumerken, dass der Steuerungsübernahmeprozess, der unter Bezugnahme auf 4 erörtert wurde, und der Steuerungs„übergabe“prozess, der unter Bezugnahme auf 11 erörtert wurde, zusammen in einer Umsetzung des Systems 10, wie in dieser Schrift erörtert, umgesetzt sein können. In anderen Beispielen können Varianten des Systems 10 dazu konfiguriert sein, den in dieser Schrift beschriebenen Übernahmeprozess umzusetzen, können aber diesen beschriebenen Übergabeprozess auslassen oder verändern. In weiteren Varianten kann ein System 10 dazu konfiguriert sein, den in dieser Schrift beschriebenen Übergabeprozess umzusetzen, können aber den beschriebenen Übernahmeprozess auslassen oder verändern.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der vorstehenden Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich ferner, dass derartige Konzepte durch die folgenden Patentansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Patentansprüche durch ihren Wortlaut nicht ausdrücklich etwas anderes festlegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugankupplungsunterstützungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem, das Folgendes beinhaltet: gelenkte Fahrzeugräder, die an einem Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind; und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist; und eine Steuerung zu Folgendem: das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch die Verbindung mit dem Lenkmotor; und nach dem Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder, das Empfangen eines Befehls, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und das Steuern der gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors.
Gemäß einer Ausführungsform veranlasst die Steuerung bei einem vom Abschließen des automatisierten Ankupplungsmanövers oder dem nicht mehr Empfangen des Befehls, das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen, die gelenkten Fahrzeugräder, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung, nach dem Veranlassen der gelenkten Fahrzeugräder, sich in die Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen, die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder frei.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lenksystem ferner ein Lenkrad, das in einem Innenraum des Fahrzeugs montiert und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform veranlasst die Steuerung den Lenkmotor, das Lenkrad zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform veranlasst die Steuerung den Lenkmotor, das Lenkrad in einer Schwingung mit kleiner Amplitude zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform empfängt die Steuerung ferner einen Befehl, um das automatisierte Ankupplungsmanöver zu starten, bevor die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder übernommen wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder: das Bestimmen eines Angfangsradwinkels des gelenkten Fahrzeugs; und das Senden eines Befehls an den Lenkmotor, welcher der Bewegung der gelenkten Fahrzeugräder in den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lenksystem ferner einen Lenkwinkelsensor, wobei die Steuerung mit dem Lenkwinkelsensor in Verbindung steht, und die Steuerung bestimmt den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs vom Lenkwinkelsensor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeugankupplungsunterstützungssystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem, das Folgendes beinhaltet: gelenkte Fahrzeugräder, die an einem Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind; und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist; und eine Steuerung zu Folgendem: das Empfangen eines Befehl, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, welches das automatisierte Ankupplungsmanöver ausführt, was das Steuern der gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors beinhaltet; und beim Beenden des automatisierten Ankupplungsmanövers, das Veranlassen der gelenkten Fahrzeugräder, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform gibt die Steuerung, nach dem Veranlassen der gelenkten Fahrzeugräder, sich in die Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen, die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder frei.
Gemäß einer Ausführungsform übernimmt die Steuerung ferner die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch die Verbindung mit dem Lenkmotor bevor sie in der Lage ist, den Befehl zu empfangen, um das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Lenksystem ferner ein Lenkrad, das in einem Innenraum des Fahrzeugs montiert und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform veranlasst das Veranlassen, dass sich die gelenkten Fahrzeugräder in die Null-Grad-Abbiegestellung bewegen, das Lenkrad, sich in eine zentrierte Stellung zu bewegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein Lenksystem, das Folgendes beinhaltet: gelenkte Fahrzeugräder, die an einem Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind; und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist; und eine Steuerung zu Folgendem: das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch die Verbindung mit dem Lenkmotor; nach dem Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder, das Empfangen eines Befehls, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und das Steuern der gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors; und beim Beenden des automatisierten Ankupplungsmanövers, das Veranlassen der gelenkten Fahrzeugräder, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch ein Lenkrad gekennzeichnet, das in einem Innenraum des Fahrzeugs montiert und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform veranlasst die Steuerung den Lenkmotor, das Lenkrad zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen.
Gemäß einer Ausführungsform veranlasst das Veranlassen, dass sich die gelenkten Fahrzeugräder in die Null-Grad-Abbiegestellung bewegen, das Lenkrad, sich in eine zentrierte Stellung zu bewegen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder: das Bestimmen eines Angfangsradwinkels des gelenkten Fahrzeugs; und das Senden eines Befehls an den Lenkmotor, welcher der Bewegung der gelenkten Fahrzeugräder in den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform übergibt die Steuerung, nach dem Veranlassen, der gelenkten Fahrzeugräder, sich in die Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen, die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder; und die Steuerung übernimmt ferner die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch die Verbindung mit dem Lenkmotor bevor sie in der Lage ist, den Befehl zu empfangen, um das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9102271 [0018]
US 14736391 [0022]
US 16038462 [0022]
US 8893846 [0031]

Claims

Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem, umfassend: ein Lenksystem, das Folgendes beinhaltet: gelenkte Fahrzeugräder, die an einem Außenbereich des Fahrzeugs montiert sind, und einen Lenkmotor, der mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist, und eine Steuerung zu Folgendem: das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder durch die Verbindung mit dem Lenkmotor; und nach dem Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder, das Empfangen eines Befehls, um ein automatisiertes Ankupplungsmanöver auszuführen, und das Steuern der gelenkten Fahrzeugräder unter Verwendung des Lenkmotors.
System nach Anspruch 1, wobei bei einem vom Abschließen des automatisierten Ankupplungsmanövers oder dem nicht mehr Empfangen des Befehls, das automatisierte Ankupplungsmanöver auszuführen, die Steuerung die gelenkten Fahrzeugräder veranlasst, sich in eine Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen.
System nach Anspruch 2, wobei nach dem Veranlassen der gelenkten Fahrzeugräder, sich in die Null-Grad-Abbiegestellung zu bewegen, die Steuerung die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder freigibt.
System nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ferner ein Lenkrad beinhaltet, das in einem Innenraum des Fahrzeugs montiert und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist.
System nach Anspruch 4, wobei die Steuerung den Lenkmotor veranlasst, das Lenkrad zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen.
System nach Anspruch 5, wobei die Steuerung den Lenkmotor veranlasst, das Lenkrad mit einer Schwingung mit kleiner Amplitude zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner einen Befehl empfängt, um das automatisierte Ankupplungsmanöver zu starten, bevor die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder übernommen wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder das Bestimmen eines Angfangsradwinkels des gelenkten Fahrzeugs beinhaltet.
System nach Anspruch 8, wobei das Übernehmen der Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder ferner das Senden eines Befehls an den Lenkmotor beinhaltet, welcher der Bewegung der gelenkten Fahrzeugräder in den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs entspricht.
System nach Anspruch 9, wobei das Lenksystem ferner einen Lenkwinkelsensor beinhaltet, wobei die Steuerung mit dem Lenkwinkelsensor in Verbindung steht.
System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung den Anfangsradwinkel des gelenkten Fahrzeugs vom Lenkwinkelsensor bestimmt.
Fahrzeug, welches das Fahrzeugkupplungsunterstützungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 12, ferner ein Lenkrad umfassend, das in einem Innenraum des Fahrzeugs montiert und mechanisch an die gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Steuerung den Lenkmotor veranlasst, das Lenkrad zu bewegen, um die Steuerung der gelenkten Fahrzeugräder anzuzeigen.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei das Veranlassen, dass sich die gelenkten Fahrzeugräder in die Null-Grad-Abbiegestellung bewegen, das Lenkrad veranlasst, sich in eine zentrierte Stellung zu bewegen.