DE102020112107A1

DE102020112107A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße

Info

Publication number: DE102020112107A1
Application number: DE102020112107.5A
Authority: DE
Inventors: Sang Heon Lee; Wan Ki Cho
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2021-03-11
Also published as: KR20210030556A; US20210070360A1; US11338857B2

Abstract

Vorrichtung (100) und Verfahren zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße, die zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße konfiguriert sind. Der Neigungswinkel einer Straße wird abgeschätzt basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird basierend auf einem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag eines Fahrers korrespondiert, und einer Filterkonstante, um den Neigungswinkel der Straße im Falle einer 180-Grad-Wende, einer raschen Beschleunigung oder einer raschen Verzögerung, in welcher eine longitudinale Beschleunigung des Fahrzeugs außergewöhnlich erhöht ist, mit höherer Genauigkeit abzuschätzen. Die Vorrichtung (100) weist auf: eine Steuervorrichtung (30) zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird basierend auf einem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag von einem Fahrer korrespondiert, und einer Filterkonstante, und eine Ausgabeeinheit (40), um den abgeschätzten Neigungswinkel der Straße auszugeben.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung betrifft eine Technologie, die in einem Fahrzeug vorgesehen ist, um einen longitudinalen Neigungswinkel (Straßenneigungswinkel in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs) abzuschätzen.
Hintergrund
Vor kurzem freigegebene Fahrzeuge sind mit elektronischen Steuerungssystemen ausgerüstet, die Fahrsituationen ermitteln, verschiedene Steuerungsbeträge variieren, um mit der Fahrsituation im Einklang zu sein, und die einem Fahrer die Zustandsinformation der Fahrzeuge bereitstellen.
Solche elektronischen Steuerungssysteme verrichten die Gesamtsteuerung des Fahrzeugs basierend auf der Verhaltensinformation und der Umgebungsinformation des Fahrzeugs und der Steuerungsinformation (Lenkung, Beschleunigung oder Verzögerung) des Fahrers. Als Ergebnis wird eine hohe Genauigkeit in Bezug auf die Informationen notwendig.
Insbesondere werden die Informationen zum Neigungswinkel der Straße für verschiedene Systeme genutzt, mit denen das Fahrzeug ausgerüstet ist, so dass die Genauigkeit wichtiger ist, bezogen auf die Informationen zum Neigungswinkel.
Im Allgemeinen verwendet die Technologie zur Berechnung des Neigungswinkels der Straße ein kinematisches Modell. Ein solches kinematisches Modell basiert auf der Variation einer Gierrate des Fahrzeugs, einer seitlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder einer longitudinalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Dementsprechend kann im Falle einer 180-Grad-Wende, einer raschen Beschleunigung oder einer raschen Verzögerung, bei welcher die longitudinale Beschleunigung des Fahrzeugs außergewöhnlich erhöht ist, der Neigungswinkel der Straße nicht mit hoher Genauigkeit berechnet werden.
Die Inhalte, die in der Hintergrundtechnik beschrieben sind, sind zur Vereinfachung der Erklärung gemacht und können andere Inhalte als der Stand der Technik aufweisen, der einem Fachmann gut bekannt ist.
Erfindungserläuterung
Die vorliegende Offenbarung/Erfindung wurde getätigt, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten, während Vorteile, die vom Stand der Technik erreicht werden, beibehalten werden.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschätzen (z.B. zum Berechnen) einer Neigungsstraße von einem Fahrzeug bereit. Die Vorrichtung und das Verfahren sind imstande, den Neigungswinkel einer Straße abzuschätzen (z.B. zu berechnen), basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße. Der longitudinale Neigungswinkel der Straße wird basierend auf einem kinematischen Modell berechnet. Die Vorrichtung und das Verfahren sind imstande, eine effektive Gewichtung abzuschätzen, die zu einem Steuerungsbetrag (z.B. einem Lenkeinschlag) eines Fahrers und einer Filterkonstante korrespondiert, um den Neigungswinkel der Straße im Falle einer 180-Grad-Wende, einer raschen Beschleunigung oder einer raschen Verzögerung, in welcher eine longitudinale Beschleunigung des Fahrzeugs außergewöhnlich erhöht ist, mit einer höheren Genauigkeit abzuschätzen.
Die technischen Probleme, die durch die vorliegende Offenbarung gelöst werden sollen, sind nicht auf die vorgenannten Probleme beschränkt, und andere technischen Probleme, die hierin nicht erwähnt werden, sollten aus der nachfolgenden Beschreibung von einem Fachmann klar verstanden werden, den die vorliegende Offenbarung betrifft.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße aufweisen: eine Steuervorrichtung, um den Neigungswinkel der Straße abzuschätzen (z.B. zu berechnen) basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher basierend auf einem kinematischen Modell berechnet wird, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag (z.B. Lenkeinschlag) des Fahrers korrespondiert, und einer Filterkonstante. Die Vorrichtung kann eine Ausgabeeinheit aufweisen, die konfiguriert ist, um den abgeschätzten Neigungswinkel der Straße auszugeben.
In einem Beispiel kann die Steuervorrichtung einen Straßenneigungswinkel zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt abschätzen unter Verwendung eines Straßenneigungswinkels, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und einem Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird. Die Steuervorrichtung kann den Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, als den Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt abschätzen, wenn die effektive Gewichtung der minimale Wert ist. Die Steuervorrichtung kann den Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt abschätzen, indem der Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, mehr widergespiegelt wird als der Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, wenn die effektive Gewichtung nicht der minimale Wert ist.
Weitergehend kann die Steuervorrichtung den Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt abschätzen, basierend auf folgender Gleichung A: ${\hat{θ}}_{s l o p e, n} = (1 - K) {\hat{θ}}_{s l o p e, n - 1} + K θ_{s l o p e}$
In diesem Fall bezeichnet θ̂̂_slope,n den Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt abgeschätzt wird, θ̂_slope,n-1 bezeichnet den Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, θ̂_slope bezeichnet den Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, und K bezeichnet die finale Gewichtung.
Außerdem kann der Steuerungsbetrag des Fahrers mindestens eines aufweisen von einem Gaspedalsensor(APS)-Wert, einem Druckwert eines Hauptzylinders (z.B. Hauptbremszylinder), einem Lenkwinkel eines Fahrzeugs und/oder einer Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Außerdem kann die Steuervorrichtung den minimalen Wert als einen effektiven Wert berechnen, unter einer seitlichen Lenkgewichtung, basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer longitudinalen Beschleunigungsgewichtung, basierend auf dem APS-Wert, und einer longitudinalen Verzögerungsgewichtung, basierend auf dem Druckwert des Hauptzylinders.
In einem Beispiel kann die seitliche Lenkgewichtung eine seitliche Lenkgewichtung sein, die zu einem seitlichen Faktor (L_faktor) korrespondiert, basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, $L_{f a k t o r} = \frac{1}{{(l_{f} + l_{r})}^{2} C_{f} C_{r} + m V_{x}^{2} (l_{r} C_{r} - l_{f} C_{f})} x {(l_{f} + l_{r}) C_{f} C_{r} V_{x} δ_{f} + C_{f} l_{f} m V_{x}^{2} {\dot{δ}}_{f}}$
In diesem Fall bezeichnet l_f eine Distanz zwischen einem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Vorderrad, l_r bezeichnet eine Distanz zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Hinterrad, C_f bezeichnet eine Vorderachsenquersteifigkeit (z.B. Vorderachsen-Kurvenführungssteifigkeit), C_r beschreibt eine Hinterachsenquersteifigkeit (z.B. Hinterachsen-Kurvenführungssteifigkeit), m bezeichnet ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs, V_x bezeichnet eine longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, δ_f bezeichnet den Lenkwinkel des Fahrzeugs und δ̇_̇f bezeichnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Die Vorrichtung kann weitergehend aufweisen: einen Speicher um C_f, C_r, l_f, l_r und m zu speichern, einen longitudinalen Geschwindigkeitssensor, um eine longitudinale Geschwindigkeit (V_x) des Fahrzeugs zu messen, einen Lenkwinkelsensor, um den Lenkwinkel (δ_f) des Fahrzeugs zu messen, und einen Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor, um die Lenkwinkelgeschwindigkeit (δ̇_f) des Fahrzeugs zu messen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße aufweisen: Abschätzen des Neigungswinkels der Straße basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher basierend auf einem kinematischen Modell berechnet wird, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag von einem Fahrer korrespondiert, und einer Filterkonstante, und Ausgeben des abgeschätzten Neigungswinkels der Straße.
In einem Beispiel kann das Abschätzen des Neigungswinkels der Straße aufweisen: Abschätzen eines Straßenneigungswinkels zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt unter Verwendung eines Straßenneigungswinkels, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und einem Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird.
Das Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt kann aufweisen: Abschätzen des Straßenneigungswinkels, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde als der Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt, wenn die effektive Gewichtung der minimale Wert ist, und Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt, indem der Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, mehr widergespiegelt wird als der Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, wenn die effektive Gewichtung nicht der minimale Wert ist.
Weitergehend kann das Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt das Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt basierend auf der folgenden Gleichung A aufweisen, ${\hat{θ}}_{s l o p e, n} = (1 - K) {\hat{θ}}_{s l o p e, n - 1} + K θ_{s l o p e}$
In diesem Fall bezeichnet θ̂_slope,n den Straßenneigungswinkel, der zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt abgeschätzt wird, θ̂_slope,n-1 bezeichnet den Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, θ_slope bezeichnet den Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, und K bezeichnet die finale Gewichtung.
Außerdem kann der Steuerungsbetrag des Fahrers mindestens eines aufweisen von einem Gaspedalsensor(APS)-Wert, einem Druckwert eines Hauptzylinders, einem Lenkwinkel eines Fahrzeugs und/oder einer Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Außerdem kann das Abschätzen des Neigungswinkels der Straße aufweisen: Berechnen, als ein effektiver Wert, des minimalen Werts unter einer seitlichen Lenkgewichtung, basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer longitudinalen Beschleunigungsgewichtung basierend auf dem APS-Wert, und einer longitudinalen Verzögerungsgewichtung basierend auf dem Druckwert des Hauptzylinders.
In einem Beispiel kann die seitliche Lenkgewichtung eine seitliche Lenkgewichtung sein, die zu einem seitlichen Faktor (L_faktor) korrespondiert, basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, $L_{f a k t o r} = \frac{1}{{(l_{f} + l_{r})}^{2} C_{f} C_{r} + m V_{x}^{2} (l_{r} - C_{r} - C_{f})} x {(l_{r} + l_{r}) C_{f} C_{r} V_{x} δ_{f} + C_{f} l_{f} m V_{x}^{2} {\dot{δ}}_{f}}$
In diesem Fall bezeichnet l_f eine Distanz zwischen einem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Vorderrad, l_r bezeichnet eine Distanz zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Hinterrad, C_f bezeichnet eine Vorderachsenquersteifigkeit (z.B. Vorderachsen-Kurvenführungssteifigkeit), C_r bezeichnet eine Hinterachsenquersteifigkeit (z.B. Hinterachsen-Kurvenführungssteifigkeit), m bezeichnet ein Gesamtgewicht des Fahrzeugs, V_x bezeichnet eine longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, δ_f bezeichnet den Lenkwinkel des Fahrzeugs und δ_̇f bezeichnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Figurenliste
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gebracht wird:

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
2A ist eine Darstellung, die ein seitliches Lenkgewichtungskennfeld veranschaulicht, das in einer Vorrichtung zum Abschätzen des Neigungswinkels einer Straße vorgesehen ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
2B ist eine Darstellung, die ein longitudinales Beschleunigungsgewichtungskennfeld veranschaulicht, das in einer Vorrichtung zum Abschätzen des Neigungswinkels einer Straße vorgesehen ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
2C ist eine Darstellung, die ein longitudinales Verzögerungsgewichtungskennfeld veranschaulicht, das in einer Vorrichtung zum Abschätzen des Neigungswinkels einer Straße vorgesehen ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
3 ist eine Darstellung, die einen Faktor veranschaulicht, der verwendet wird, um einen Neigungswinkel einer Straße abzuschätzen, durch eine Vorrichtung zum Abschätzen des Neigungswinkels einer Straße, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
4A ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem seitlichen Faktor (L_faktor) und einer Gierrate veranschaulicht, wenn ein Fahrzeug, das mit einer Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße ausgerüstet ist, eine Slalomfahrt ausführt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4B ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem seitlichen Faktor (L_faktor) und einer Gierrate veranschaulicht, wenn ein Fahrzeug, das mit einer Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße ausgerüstet ist, Wendungen ausführt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
5A ist eine Darstellung, die eine Leistung einer Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
5B ist eine Darstellung, die eine Leistung einer Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung,
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Datenverarbeitungssystem zur Ausführung eines Verfahrens zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Im Nachfolgenden werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Beim Hinzufügen der Bezugszeichen zu den Bestandteilen in jeder Zeichnung sollte beachtet werden, dass der identische oder gleichwertige Bestandteil von dem identischen Zeichen gekennzeichnet wird, selbst wenn dieses in anderen Zeichnungen gezeigt wird. Weitergehend wurde in der Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine detaillierte Beschreibung von bekannten Merkmalen oder Funktionen ausgelassen, um den Kern der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu verschleiern.
Bei der Beschreibung der Bestandteile der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung können Begriffe wie erstens, zweitens, „A“, „B“, (a), (b), und Ähnliches verwendet werden. Diese Begriffe sind lediglich dazu gedacht, um einen Bestandteil von einem anderen Bestandteil zu unterscheiden, und die Begriffe beschränken nicht die Beschaffenheit, die Abfolge oder Reihenfolge der einzelnen Bestandteile. Außerdem, solange nicht anders definiert, haben alle Begriffe, die hierin verwendet werden, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, dieselben Bedeutungen wie solche, die im Allgemeinen von einem Fachmann verstanden werden, den die vorliegende Offenbarung betrifft. Solche Begriffe, wie diejenigen, die in einem allgemein verwendeten Wörterbuch definiert sind, sollen als Bedeutungen habend interpretiert werden, die gleich den kontextbezogenen Bedeutungen auf dem relevanten Gebiet der Technik sind, und sollen nicht als ideal oder übermäßig formal interpretiert werden, sofern nicht klar in der vorliegenden Offenbarung definiert ist.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 1 dargestellt, kann die Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße aufweisen: einen Speicher 10, einen Sensor 20, eine Steuervorrichtung 30 und eine Ausgabeeinheit 40. In diesem Fall, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, können die Bestandteile ineinander kombiniert werden, um in einer Form implementiert zu werden, oder einige Bestandteile können ausgelassen werden, abhängig von den Arten der Vervielfältigung der Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße.
Im Hinblick auf die Bestandteile kann der Speicher 10 verschiedene Logiken, verschiedene Algorithmen und verschiedene Programme speichern, die in dem Ablauf des Abschätzens des Neigungswinkels der Straße benötigt werden, basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher basierend auf einem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag von einem Fahrer korrespondiert, und einer Filterkonstante, berechnet wird.
Insbesondere kann der Speicher 10 speichern: Vorderachsenquersteifigkeit (Cf), Hinterachsenquersteifigkeit (C_r), die Distanz (I_f) zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und dem Vorderrad, die Distanz (I_r) zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und dem Hinterrad von der Straße, und das Gesamtgewicht des Fahrzeugs. Der Speicher 10 kann weitergehend eine Erdbeschleunigung und eine Tiefpassfilter(LPF)-Konstante speichern.
Außerdem kann der Speicher 10 mit mindestens einem Speichermedium eines Datenspeichers implementiert werden, in einem Flash-Speicher, einem Festplattenspeicher, einem Mikrospeicher, einem Kartenspeicher (z.B. einer Sicherheits-Digital(SD)-Karte oder einer eXtreme-Digital-Karte), einem Arbeitsspeicher (RAM), einem statischen RAM (SRAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem programmierbaren ROM (PROM), einem elektrisch löschbaren und programmierbaren ROM (EEPROM), einem magnetischen RAM (MRAM), einem Magnetdiskettenspeicher und/oder einem optischen Diskettenspeicher.
Der Sensor 20 ist eine Baugruppe, die verschiedene Sensorwerte bereitstellt, die notwendig sind, um den Neigungswinkel in einem Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 zu berechnen, und die verschiedene Sensorwerte bereitstellt, die notwendig sind, um die Gewichtung in einem Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 zu berechnen. Der Sensor 20 kann eine Mehrzahl von Sensoren aufweisen.
Der Sensor 20 kann aufweisen: einen Beschleunigungssensor des Fahrzeugs, um die Beschleunigung a_x des Fahrzeugs zu messen, einen longitudinalen Geschwindigkeitssensor, um die longitudinale Geschwindigkeit V_x des Fahrzeugs zu messen, einen seitlichen Geschwindigkeitssensor, um die seitliche Geschwindigkeit V_y des Fahrzeugs zu messen, und einen Gierratensensor, um die Gierrate W_z des Fahrzeugs zu messen. Darauf bezugnehmend ist jeder Sensor eine bekannte Technologie, und die Details dazu werden ausgelassen.
Außerdem kann der Sensor 20 aufweisen: einen Gaspedalsensor (APS), um den Drückgrad des Gaspedals durch einen Fahrer zu messen, welcher als ein Steuerungsbetrag des Fahrers dient, einen Drucksensor, um den Druck eines Hauptzylinders zu messen, welcher im Verhältnis zu dem Betätigen eines Bremspedals durch den Fahrer erzeugt wird, einen Lenkwinkelsensor, um den Lenkwinkel δ_̇f des Fahrzeugs zu messen, der abhängig von dem Lenkeinschlag des Lenkrads durch den Fahrer ist, und einen Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor, um eine Lenkwinkelgeschwindigkeit δ̇_f des Fahrzeugs zu messen, basierend auf dem Lenkeinschlag des Lenkrads durch den Fahrer. In diesem Fall gibt der APS einen APS-Wert (%) aus, der den Drückgrad des Gaspedals indiziert.
Die Steuervorrichtung 30 führt die gesamte Steuerung aus, so dass die Bauelemente normalerweise die inhärenten Funktionen davon ausführen. Außerdem kann die Steuervorrichtung 30 in der Form von Hardware oder von Software implementiert sein/werden. Die Steuervorrichtung 30 kann in der Form der Kombination aus der Hardware und der Software implementiert sein/werden. Vorzugsweise kann die Steuervorrichtung 30 mit einem Mikroprozessor implementiert sein/werden, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Eine solche Steuervorrichtung 30 kann den Neigungswinkel der Straße abschätzen basierend auf dem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird basierend auf dem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu dem Steuerungsbetrag des Fahrers korrespondiert, und einer Filterkonstante.
Zu diesem Zweck kann die Steuervorrichtung 30, welche als ein Funktionsblock dient, zum Beispiel den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31, den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 und den Neigungswinkel-Abschätzabschnitt 33 aufweisen.
Zuerst kann der Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 den Neigungswinkel der Straße berechnen basierend auf dem kinematischen Modell. Zum Beispiel kann der Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 den Neigungswinkel θ̂_slope der Straße berechnen, basierend auf folgender Gleichung 1: $θ_{s l o p e} = {sin}^{-1} (\frac{- α_{x} + \frac{d}{d t} (V_{x}) - (W_{2} * V_{y})}{g})$
In diesem Fall bezeichnet a_x die Beschleunigung des Fahrzeugs, V_x bezeichnet die longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, V_y bezeichnet die seitliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs, W_z bezeichnet die Gierrate des Fahrzeugs und g bezeichnet die Erdbeschleunigung. Außerdem bezeichnet $\frac{d}{d t} (V_{x})$
die Variation in der longitudinalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Im Falle einer 180-Grad-Wende, einer raschen Beschleunigung oder einer raschen Verzögerung, in welcher die longitudinale Beschleunigung eines Fahrzeugs außergewöhnlich erhöht ist, kann die Genauigkeit außergewöhnlich reduziert sein, da der Neigungswinkel θ_slope (Straßenneigungswinkel) der Straße, welcher wie oben beschrieben berechnet wird, auf der Variation in der seitlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, der Gierrate des Fahrzeugs und der longitudinalen Geschwindigkeit des Fahrzeugs basiert.
Der Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 33 kann den Straßenneigungswinkel zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnen durch Anwenden der Gewichtung, welche durch den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wird, auf einen Straßenneigungswinkel, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und auf einen Straßenneigungswinkel, welcher durch einen Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird.
Als Nächstes kann der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 Gewichtungen berechnen, um diese auf den Straßenneigungswinkel, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und auf den Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, anzuwenden. In diesem Fall kann der Bereich der Gewichtungen ein Wert sein, der in einem Bereich von „0“ und „1“ liegt.
Der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 kann ein Gewichtungskennfeld speichern, wie in den 2A - 2C veranschaulicht ist.
2A ist eine Darstellung, die ein seitliches Lenkgewichtungskennfeld veranschaulicht, das in der Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße vorgesehen ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 2A veranschaulicht ist, repräsentiert eine vertikale Achse eine seitliche Lenkgewichtung und eine horizontale Achse repräsentiert einen seitlichen Faktor (L_faktor). In diesem Fall kann der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 den seitlichen Faktor (L_faktor) berechnen, basierend auf der folgenden Gleichung 2, $L_{f a k t o r} = \frac{1}{{(l_{f} + l_{r})}^{2} C_{f} C_{r} + m V_{x}^{2} (l_{r} - C_{r} - C_{f})} x {(l_{r} + l_{r}) C_{f} C_{r} V_{x} δ_{f} + C_{f} l_{f} m V_{x}^{2} {\dot{δ}}_{f}}$
In diesem Fall bezeichnet l_f die Distanz zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und dem Vorderrad, l_r bezeichnet die Distanz zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und dem Hinterrad, C_f bezeichnet die Vorderachsenquersteifigkeit, C_r bezeichnet die Hinterachsenquersteifigkeit und m bezeichnet das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, V_x bezeichnet die longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, δ_f bezeichnet den Lenkwinkel des Fahrzeugs, und δ_̇f bezeichnet die Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs. In diesem Fall sind l_f, l_r, V_x, V_y, L_faktor und δ_f in FIG_. 3 im Detail veranschaulicht.
Außerdem ist das erste Element der Zählerelemente in Gleichung 2 ein Element für den Lenkwinkel. Das zweite Element der Zählerelemente ist ein Element für eine Lenkwinkelgeschwindigkeit.
Der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 kann den seitlichen Faktor L_faktor berechnen durch Anwenden des Werts, der in dem Speicher 10 gespeichert ist, und des Werts, welcher durch den Sensor 20 gemessen wird, auf Gleichung 2. Wenn der seitliche Faktor L_faktor, der wie oben beschrieben berechnet wurde, „0“ ist, wird die seitliche Lenkgewichtung zu „1“, und wenn der seitliche Faktor L_faktor 40 ist, wird die seitliche Lenkgewichtung zu „0“.
2B ist eine Darstellung, die ein longitudinales Lenkgewichtungskennfeld veranschaulicht, das in der Vorrichtung 100 vorgesehen ist, zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 2B veranschaulicht, repräsentiert die vertikale Achse eine longitudinale Beschleunigungsgewichtung. Die horizontale Achse repräsentiert einen APS-Wert als einen longitudinalen Beschleunigungsfaktor. In diesem Fall repräsentiert der APS-Wert des APS den Drückgrad (%), welcher durch den APS des Gaspedals gemessen wird.
Der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 kann die seitliche Beschleunigungsgewichtung erhalten, die zu dem APS-Wert korrespondiert, der durch den APS gemessen wird, basierend auf dem longitudinalen Beschleunigungsgewichtungskennfeld.
2C ist eine Darstellung, die ein longitudinales Verzögerungsgewichtungskennfeld veranschaulicht, das in der Vorrichtung 100 vorgesehen ist, zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 2C dargestellt, repräsentiert die vertikale Achse eine longitudinale Verzögerungsgewichtung. Die horizontale Achse repräsentiert den Hauptzylinderdruckwert als einen longitudinalen Verzögerungsfaktor.
Der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 kann die seitliche Verzögerungsgewichtung erhalten, die zu dem Hauptzylinderdruckwert korrespondiert, der von dem Drucksensor gemessen wird, basierend auf dem longitudinalen Verzögerungsgewichtungskennfeld.
Dementsprechend, wie aus den 2A - 2C erkannt wird, kann der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 erhalten: die seitliche Lenkgewichtung, die zu dem seitlichen Lenkfaktor korrespondiert, die longitudinale Beschleunigungsgewichtung, die zu dem longitudinalen Beschleunigungsfaktor (APS-Wert) korrespondiert, und die longitudinale Verzögerungsgewichtung, die zu dem longitudinalen Verzögerungsfaktor (Hauptzylinderdruckwert) korrespondiert. Der Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 kann die seitliche Lenkgewichtung, die longitudinale Beschleunigungsgewichtung und die longitudinale Verzögerungsgewichtung, welche erhalten werden, miteinander vergleichen. Damit wird die kleinste Gewichtung berechnet (im Nachfolgenden: effektive Gewichtung).
Indes ist die Beziehung zwischen dem seitlichen Faktor L_faktor, der durch den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wurde, und der Gierrate, die von dem Gierratensensor gemessen wurde, in den 4A und 4B veranschaulicht.
4A ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem seitlichen Faktor L_faktor und einer Gierrate veranschaulicht, wenn ein Fahrzeug, das mit der Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße ausgerüstet ist, eine Slalomfahrt ausführt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
In 4A repräsentiert Bezugszeichen 411 den seitlichen Faktor, Bezugszeichen 412 repräsentiert die Gierrate und Bezugszeichen 413 repräsentiert den Lenkwinkel.
Es kann aus dem Graphen von 4A verstanden werden, dass eine Phase A1 des seitlichen Faktors, der durch den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wird, 300 ms bis 500 ms früher stattfindet als eine Phase A2 der Gierrate, die von einem Gierratensensor gemessen wird.
In anderen Worten, wenn der seitliche Faktor verwendet wird, kann die Gierbewegung des Fahrzeugs 300 ms bis 500 ms vor der Gierbewegung vorhergesagt werden. Die Gierbewegung des Fahrzeugs ist proportional zu der seitlichen Bewegung des Fahrzeugs. Dementsprechend kann der Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 im Voraus durch die seitliche Bewegung des Fahrzeugs vorhersagen, dass die Genauigkeit des berechneten Neigungswinkels verringert wird.
4B ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem seitlichen Faktor L_faktor und einer Gierrate veranschaulicht, wenn ein Fahrzeug, das mit der Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße ausgerüstet ist, eine Wende ausführt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
In 4B repräsentiert das Bezugszeichen 421 den seitlichen Faktor, Bezugszeichen 422 repräsentiert die Gierrate und Bezugszeichen 423 repräsentiert den Lenkwinkel.
Es kann durch den Graphen von 4B verstanden werden, dass eine Phase B1 des seitlichen Faktors, der durch den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wird, früher stattfindet als eine Phase B2 der Gierrate, die von dem Gierratensensor gemessen wird.
Dementsprechend kann die Genauigkeit des Neigungswinkels, der durch den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird, im Voraus als verringert vorhergesagt werden, durch Verwenden des seitlichen Faktors, wenn das Fahrzeug eine Wende ausführt.
Als nächstes kann der Straßenneigungswinkel abgeschätzt werden basierend auf dem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird durch den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31, der Filterkonstante, die durch den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wird, und dem effektiven Wert.
Der Neigungswinkel-Abschätzabschnitt 33 kann zum Beispiel den Straßenneigungswinkel abschätzen basierend auf folgender Gleichung 3. ${\hat{θ}}_{s l o p e, n} = (1 - K) {\hat{θ}}_{s l o p e, n - 1} + K θ_{s l o p e}$
In diesem Fall bezeichnet θ̂_slope,n einen Straßenneigungswinkel, der zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt wird, θ̂_slope,n-1 bezeichnet einen Straßenneigungswinkel, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, θ_slope bezeichnet einen Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, und K bezeichnet die finale Gewichtung. In diesem Fall kann K ein Wert sein, der durch Multiplizieren der effektiven Gewichtung mit der Filterkonstanten (zum Beispiel 0,15) erhalten wird.
Zum Beispiel, wenn die effektive Gewichtung „0“ ist, hat der Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, keine Verlässlichkeit. Dementsprechend ist die effektive Gewichtung von „0“ widergespiegelt in dem Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum vorangegangenen Zeitpunkt anstelle des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt.
In einem anderen Beispiel, wenn die effektive Gewichtung „1“ ist, wird der Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt abgeschätzt unter Verwendung des Straßenneigungswinkels, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und dem Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird. In diesem Fall wird der Straßenneigungswinkel, der zu dem früheren Zeitpunkt abgeschätzt wurde, mehr widergespiegelt als der Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird. In diesem Fall hat die Anwendungsmenge/Anwendungsrate des Straßenneigungswinkels, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, den höchsten Wert, ist jedoch niedriger als die Anwendungsmenge/Anwendungsrate des Straßenneigungswinkels, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde.
Die Ausgabeeinheit 40 kann den Straßenneigungswinkel ausgeben, der durch den Neigungswinkel-Abschätzabschnitt 33 abgeschätzt wird. Die Ausgabeeinheit 40 kann den Straßenneigungswinkel in einem Cluster anzeigen oder kann den Straßenneigungswinkel für verschiedene elektronische Steuerungssysteme bereitstellen, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind.
5A ist eine Darstellung, die die Leistung der Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5A veranschaulicht die Leistung des Abschätzens des Straßenneigungswinkels in der 180-Grad-Wende des Fahrzeugs.
In 5A repräsentiert Bezugszeichen 410 einen tatsächlichen Straßenneigungswinkel, Bezugszeichen 511 repräsentiert den Straßenneigungswinkel, der von der Vorrichtung 100 abgeschätzt wird zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bezugszeichen 512 repräsentiert den Straßenneigungswinkel, der durch den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird.
Außerdem repräsentiert Bezugszeichen 521 einen seitlichen Faktor, Bezugszeichen 522 repräsentiert eine Gierrate. Bezugszeichen 531 repräsentiert eine effektive Gewichtung, die von dem Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wird.
Dementsprechend hat in der 180-Grad-Wende des Fahrzeugs der Straßenneigungswinkel 511, der von der Vorrichtung 100 abgeschätzt wird zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die höhere Genauigkeit als der Straßenneigungswinkel 512, der durch den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird.
5B ist eine Darstellung, die die Leistung der Vorrichtung 100 zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, und insbesondere die Leistung des Abschätzens des Straßenneigungswinkels in der 180-Grad-Wende des Fahrzeugs veranschaulicht.
In 5B repräsentiert Bezugszeichen 551 einen tatsächlichen Straßenneigungswinkel. Bezugszeichen 552 repräsentiert den Straßenneigungswinkel, der von der Vorrichtung 100 abgeschätzt wird zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Bezugszeichen 553 repräsentiert den Straßenneigungswinkel, der durch den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird.
Außerdem repräsentiert Bezugszeichen 561 eine longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Bezugszeichen 562 repräsentiert einen APS-Wert. Bezugszeichen 563 repräsentiert einen Hauptzylinderdruckwert. In diesem Fall ist die Beschleunigung des Fahrzeugs 0,3G und die Verzögerung des Fahrzeugs ist 0,9G.
Außerdem repräsentiert Bezugszeichen 571 die effektive Gewichtung, die durch den Gewichtung-Berechnungsabschnitt 32 berechnet wird.
Dementsprechend, in der raschen Beschleunigung oder der raschen Verzögerung des Fahrzeugs, hat der Straßenneigungswinkel 552, der von der Vorrichtung 100 abgeschätzt wird zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die höhere Genauigkeit als der Straßenneigungswinkel 553, der durch den Neigungswinkel-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die Steuervorrichtung 30 kann den Neigungswinkel der Straße abschätzen, basierend auf dem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird, basierend auf dem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu dem Steuerungsbetrag eines Fahrers korrespondiert, und einer Filterkonstante (601). In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 30 die Informationen verwenden, die in dem Speicher 10 gespeichert sind, und den Wert, der von dem Sensor 20 gemessen wird.
Dann gibt die Ausgabeeinheit 40 den Neigungswinkel der Straße aus, der von der Steuervorrichtung 30 abgeschätzt wird (602).
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Rechnersystem zum Ausführen eines Verfahrens zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Bezugnehmend auf 7, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, kann das Verfahren zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße durch das Datenverarbeitungssystem implementiert werden. Ein Datenverarbeitungssystem 1000 kann mindestens aufweisen: einen Prozessor 1100, einen Datenspeicher 1300, eine Benutzerschnittstelleneingabeeinheit 1400, eine Benutzerschnittstellenausgabeeinheit 1500, einen Speicher 1600 und eine Netzwerkschnittstelle 1700, welche miteinander über ein Bussystem 1200 verbunden sind.
Der Prozessor 1100 kann ein Hauptprozessor (CPU) oder ein Halbleiterbauelement zur Verarbeitung von Befehlen sein, die in der Datenspeichereinheit 1300 und/oder dem Speicher 1600 gespeichert sind. Jedes von dem Datenspeicher 1300 und dem Speicher 1600 kann verschiedene Arten von nicht-permanenten und permanenten Speichermedien aufweisen. Zum Beispiel kann der Datenspeicher 1300 einen nur-lese-ROM 1310 und einen RAM 1320 aufweisen.
Somit können die Arbeitsprozesse der Verfahren oder der Algorithmen, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben sind, die in der vorliegenden Offenbarung offenbart sind, direkt mit einer Baugruppe, einem Softwaremodul oder Kombinationen davon implementiert werden, die von dem Prozessor 1100 ausgeführt werden. Das Softwaremodul kann sich auf einem Speichermedium befinden (z.B. dem Datenspeicher 1300 und/oder dem Speicher 1600), wie zum Beispiel auf einem RAM-Speicher, einem Flashspeicher, einem ROM-Speicher, einem löschbaren-programmierbaren-ROM (EPROM), einem elektrischen EPROM (EEPROM), einem Verzeichnis, einer Festplatte, einem Solid-State-Laufwerk (SSD), einer Wechselfestplatte oder einer Compact-Disc-ROM (CD-ROM). Das beispielhafte Speichermedium kann an dem Prozessor 1100 angeschlossen sein. Der Prozessor 1100 kann Informationen von dem Speichermedium auslesen und kann Informationen auf das Speichermedium speichern. Ersatzweise kann das Speichermedium in dem Prozessor 1100 integriert sein/werden. Der Prozessor und das Speichermedium können sich in einem anwendungsspezifischen-integrierten-Schaltkreis (ASIC) befinden. Der ASIC kann sich in einem Benutzerendgerät befinden. Alternativ können der Prozessor und das Speichermedium als separate Bestandteile des Benutzerendgeräts vorliegen.
Wie oben beschrieben, gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren zum Abschätzen des Neigungswinkels der Straße in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, kann der Neigungswinkel einer Straße abgeschätzt werden basierend auf dem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird basierend auf dem kinematischen Modell, der effektiven Gewichtung, die zu dem Steuerungsbetrag des Fahrers korrespondiert, und der Filterkonstante, um den Neigungswinkel der Straße im Falle einer 180-Grad-Wende, der raschen Beschleunigung oder der raschen Verzögerung, in welcher die longitudinale Beschleunigung des Fahrzeugs außergewöhnlich erhöht ist, abzuschätzen.
Hierin, obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist die vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Jedoch kann die vorliegende Offenbarung durch einen Fachmann verschieden modifiziert und verändert werden, den die vorliegende Offenbarung betrifft, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die in den nachfolgenden Ansprüchen beansprucht ist.
Daher sind die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht dazu gedacht, den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken, sondern sind nur zur Veranschaulichung vorgesehen. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung sollte durch die beiliegenden Ansprüche ausgelegt werden.

Claims

Vorrichtung (100) zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße, aufweisend: eine Steuervorrichtung (30), die konfiguriert ist, um den Neigungswinkel der Straße abzuschätzen basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird basierend auf einem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag eines Fahrers korrespondiert, und einer Filterkonstanten, und eine Ausgabeeinheit (40), die konfiguriert ist, um den abgeschätzten Neigungswinkel der Straße auszugeben.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) konfiguriert ist, um: einen Straßenneigungswinkel zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt abzuschätzen unter Verwendung eines Straßenneigungswinkels, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und einem Straßenneigungswinkel, der zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (30) konfiguriert ist, um: den Straßenneigungswinkel abzuschätzen, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, als den Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt, wenn die effektive Gewichtung der minimale Wert ist, und den Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt abzuschätzen, indem der Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, mehr widergespiegelt wird als der Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, wenn die effektive Gewichtung nicht der minimale Wert ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Steuervorrichtung (30) konfiguriert ist, um: den Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt abzuschätzen basierend auf folgender Gleichung A, ${\hat{θ}}_{s l o p e, n} = (1 - K) {\hat{θ}}_{s l o p e, n - 1} + K θ_{s l o p e}$
wobei θ̂_stope,n den Straßenneigungswinkel bezeichnet, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt abgeschätzt wird, θ̂_slope,n-1 den Straßenneigungswinkel bezeichnet, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, θ_slope den Straßenneigungswinkel bezeichnet, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, und K die finale Gewichtung bezeichnet.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der Steuerungsbetrag des Fahrers aufweist: mindestens eines von einem Gaspedalsensor(APS)-Wert, einem Druckwert eines Hauptzylinders, einem Lenkwinkel eines Fahrzeugs und/oder einer Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Steuervorrichtung (100) konfiguriert ist, um: als einen effektiven Wert zu berechnen den minimalen Wert unter einer seitlichen Lenkgewichtung basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine longitudinale Beschleunigungsgewichtung basierend auf dem APS-Wert, und eine longitudinale Verzögerungsgewichtung basierend auf dem Druckwert des Hauptzylinders.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die seitliche Lenkgewichtung eine seitliche Lenkgewichtung ist, die zu einem seitlichen Faktor (L_faktor) korrespondiert, basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, $L_{f a k t o r} = \frac{1}{{(l_{f} + l_{r})}^{2} C_{f} C_{r} + m V_{x}^{2} (l_{r} - C_{r} - C_{f})} x {(l_{r} + l_{r}) C_{f} C_{r} V_{x} δ_{f} + C_{f} l_{f} m V_{x}^{2} {\dot{δ}}_{f}}$
wobei l_f eine Distanz zwischen einem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Vorderrad bezeichnet, l_r eine Distanz zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Hinterrad bezeichnet, C_f eine Vorderachsenquersteifigkeit bezeichnet, C_r eine Hinterachsenquersteifigkeit bezeichnet, m eine Gesamtmasse des Fahrzeugs bezeichnet, V_x eine longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs bezeichnet, δ_f den Lenkwinkel des Fahrzeugs bezeichnet und δ̇_f die Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs bezeichnet.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, weitergehend aufweisend: einen Speicher (10), der konfiguriert ist, um C_f, C_r, l_f, l_r und m zu speichern, einen longitudinalen Geschwindigkeitssensor, der konfiguriert ist, um eine longitudinale Geschwindigkeit (V_x) des Fahrzeugs zu messen, einen Lenkwinkelsensor, der konfiguriert ist, um den Lenkwinkel (δ_f) des Fahrzeugs zu messen, und einen Lenkwinkelgeschwindigkeitssensor, der konfiguriert ist, um die Lenkwinkelgeschwindigkeit (δ̇_f) des Fahrzeugs zu messen.
Verfahren zum Abschätzen eines Neigungswinkels einer Straße, aufweisend: Abschätzen des Neigungswinkels der Straße (601) basierend auf einem longitudinalen Neigungswinkel der Straße, welcher berechnet wird basierend auf einem kinematischen Modell, einer effektiven Gewichtung, die zu einem Steuerungsbetrag eines Fahrers korrespondiert, und einer Filterkonstante, und Ausgeben des abgeschätzten Neigungswinkels der Straße (602).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Abschätzen des Neigungswinkels der Straße aufweist: Abschätzen eines Neigungswinkels zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt unter Verwendung eines Straßenneigungswinkels, der zu einem vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, und einem Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt aufweist: Abschätzen des Straßenneigungswinkels, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, als der Straßenneigungswinkel zum gegenwärtigen Zeitpunkt, wenn die effektive Gewichtung der minimale Wert ist, und Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt, indem der Straßenneigungswinkel, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, mehr widergespiegelt wird als der Straßenneigungswinkel, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, wenn die effektive Gewichtung nicht der minimale Wert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-11, wobei das Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt aufweist: Abschätzen des Straßenneigungswinkels zum gegenwärtigen Zeitpunkt, basierend auf folgender Gleichung A, ${\hat{θ}}_{s l o p e, n} = (1 - K) {\hat{θ}}_{s l o p e, n - 1} + K θ_{s l o p e}$
in welcher θ̂_slope,n den Straßenneigungswinkel bezeichnet, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt abgeschätzt wird, θ̂_slope,n-1 den Straßenneigungswinkel bezeichnet, der zum vorangegangenen Zeitpunkt abgeschätzt wurde, θ_slope den Straßenneigungswinkel bezeichnet, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechnet wird, und K die finale Gewichtung bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12, wobei der Steuerungsbetrag des Fahrers aufweist: mindestens eines von einem Gaspedalsensor(APS)-Wert, einem Druckwert eines Hauptzylinders, einem Lenkwinkel eines Fahrzeugs und/oder einer Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, wobei das Abschätzen des Neigungswinkels der Straße aufweist: Berechnen, als ein effektiver Wert, den minimalen Wert unter einer seitlichen Lenkgewichtung basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer longitudinalen Beschleunigungsgewichtung basierend auf dem APS-Wert, und einer Verzögerungsgewichtung basierend auf dem Druckwert des Hauptzylinders.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die seitliche Lenkgewichtung eine seitliche Lenkgewichtung ist, die zu einem seitlichen Faktor (L_faktor) korrespondiert, basierend auf dem Lenkwinkel und der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs, $L_{f a k t o r} = \frac{1}{{(l_{f} + l_{r})}^{2} C_{f} C_{r} + m V_{x}^{2} (l_{r} - C_{r} - C_{f})} x {(l_{r} + l_{r}) C_{f} C_{r} V_{x} δ_{f} + C_{f} l_{f} m V_{x}^{2} {\dot{δ}}_{f}}$
wobei l_f eine Distanz zwischen einem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Vorderrad bezeichnet, l_r eine Distanz zwischen dem Schwerpunkt des Fahrzeugs und einem Hinterrad bezeichnet, C_f eine Vorderachsenquersteifigkeit bezeichnet, C_r eine Hinterachsenquersteifigkeit bezeichnet, m eine Gesamtmasse des Fahrzeugs bezeichnet, V_x eine longitudinale Geschwindigkeit des Fahrzeugs bezeichnet, δ_f den Lenkwinkel des Fahrzeugs bezeichnet und δ̇_f die Lenkwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs bezeichnet.