DE102021131843A1

DE102021131843A1 - Intelligente fahrzeuge und steuerlogik für die schätzung des bremsmomentbedarfs für die kooperative steuerung des bremssystems

Info

Publication number: DE102021131843A1
Application number: DE102021131843.2A
Authority: DE
Inventors: Paul G. Otanez; Yiran Hu; Nathaniel S. Michaluk; Krunal P. Patel; Adam J. Heisel; Kevin J. Storch; Jacob M. Knueven; Matthew Yard
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-12-02
Publication date: 2022-07-21
Also published as: CN114802134A; US20220227237A1; CN114802134B; US11752881B2

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs umfasst einen Fahrzeugregler, der einen vom Fahrer eingegebenen Fahrzeugsteuerungsbefehl mit einer zugehörigen Drehmomentanforderung empfängt und alle Antriebsaktuatoreinschränkungen identifiziert, die eine vom Fahrzeugantriebsstrang verfügbare Bremsmomentkapazität begrenzen. Unter Verwendung der Antriebsaktuatorbeschränkung(en) und der Drehmomentanforderung bestimmt das Steuergerät eine Antriebsbremsmomentverteilung für die Straßenräder des Fahrzeugs und eine maximale Bremsmomentkapazität für den/die Antriebsstrangaktuator(en). Eine erste Bremsmomentanforderung wird unter Verwendung der Antriebsbremsmomentverteilung und eines Fahrzeugsteuerungsmodus des Antriebsstrangsystems bestimmt, und eine zweite Bremsmomentanforderung wird unter Verwendung der maximalen Bremsmomentkapazität und des Fahrzeugsteuerungsmodus bestimmt. Ein Reibungsbremsmoment-Befehl wird bestimmt, indem zwischen der ersten und der zweiten Bremsmoment-Anforderung entschieden wird. Die Fahrzeugsteuerung überträgt den Reibungsbremsmoment-Befehl an das Reibungsbremssystem und einen Antriebsstrangbrems-Befehl an den/die Antriebsstrangaktoren.

Description

EINFÜHRUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Antriebsstrang- und Bremssysteme für Kraftfahrzeuge. Insbesondere beziehen sich Aspekte dieser Offenbarung auf kooperatives Reibungsbremsen und Antriebssystem-Bremsen für Ein-Pedal-Fahrbetrieb von Kraftfahrzeugen.
Heutige Serienfahrzeuge, wie z. B. das moderne Automobil, sind ursprünglich mit einem Antriebsstrang ausgestattet, der das Fahrzeug antreibt und die Bordelektronik des Fahrzeugs versorgt. Bei Kraftfahrzeugen beispielsweise besteht der Antriebsstrang in der Regel aus einer Antriebsmaschine, die das Antriebsdrehmoment über ein automatisches oder manuell geschaltetes Getriebe auf den Achsantrieb des Fahrzeugs (z. B. Differential, Achswellen, Räder usw.) überträgt. Kraftfahrzeuge werden seit jeher von Kolbenverbrennungsmotoren angetrieben, da diese leicht verfügbar und relativ kostengünstig sind, ein geringes Gewicht haben und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Zu diesen Motoren gehören Dieselmotoren mit Selbstzündung (CI), Ottomotoren mit Fremdzündung (SI), Zwei-, Vier- und Sechstaktmotoren sowie Rotationsmotoren, um nur einige Beispiele zu nennen. Hybridelektrische und vollelektrische Fahrzeuge (zusammenfassend als „Fahrzeuge mit Elektroantrieb“ bezeichnet) hingegen nutzen alternative Energiequellen für den Antrieb des Fahrzeugs und minimieren oder eliminieren so die Abhängigkeit von einem auf fossilen Brennstoffen basierenden Motor für die Zugkraft.
Ein vollelektrisches Fahrzeug (FEV) - umgangssprachlich auch als „Elektroauto“ bezeichnet - ist eine Fahrzeugkonfiguration mit Elektroantrieb, bei der der Verbrennungsmotor und die zugehörigen peripheren Komponenten des Antriebsstrangs vollständig entfallen und ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) und ein Fahrmotor für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Die Kraftstoffversorgungssystem und das Abgassystem eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor werden in einem batteriegestützten FEV durch einen oder mehrere Traktionsmotoren, ein Traktionsbatteriepaket und eine Batteriekühl- und -ladetechnik ersetzt. Hybrid-Elektrofahrzeug-Antriebsstränge (HEV) hingegen nutzen mehrere Zugkraftquellen, um das Fahrzeug anzutreiben, wobei in der Regel ein Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem batterie- oder brennstoffzellenbetriebenen Fahrmotor betrieben wird. Da Fahrzeuge mit Elektroantrieb in der Lage sind, ihre Leistung aus anderen Quellen als dem Motor zu beziehen, können HEV-Motoren ganz oder teilweise abgeschaltet werden, während das Fahrzeug durch den/die Elektromotor(en) angetrieben wird.
Bei Hybrid- und vollelektrischen Fahrzeugen kann ein elektronischer Fahrzeugregler (Vehicle Motion Controller, VMC) eingesetzt werden, um die Gaspedalstellung des Fahrers zu interpretieren und daraus ein gewünschtes Achsdrehmoment abzuleiten. Der VMC kann dann das gewünschte Achsendrehmoment des Fahrers mit den Drehmomentanforderungen des erweiterten Fahrerassistenzsystems (ADAS) und den Drehmomentanforderungen des automatischen Fahrzeugs (z. B. Schutz vor Geschwindigkeitsüberschreitung, Traktions- oder Stabilitätskontrolle, adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) usw.) abgleichen. Eine endgültige Drehmomentanforderung für die Achse wird dann vom VMC an ein Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) oder ein Bremsen-Steuermodul (BCM) gesendet, um zu beurteilen, wie eine Kombination von Aktuatoren, wie z. B. der Motor, der/die Fahrmotor(en), das Getriebe, die Reibungsbremsen usw., eingesetzt werden soll, um ein endgültiges gewünschtes Achsdrehmoment zu erreichen. Wenn sich das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung bewegt und der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt (ein „Kippmanöver“), kann das VMC automatisch ein negatives Achsmoment vorgeben, um das Fahrzeug abzubremsen. Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb kann ein gewünschtes negatives Achsmoment von einem „kooperativen Bremssystem“ durch kombinierte Anwendung des negativen Motordrehmoments und der Reibungsbremsanlage des Fahrzeugs erzeugt werden.
BESCHREIBUNG
Vorgestellt werden rückgekoppelte Regelsysteme mit zugehöriger Steuerlogik zur optimierten Abschätzung des Fahrzeugbremsmoments, Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb solcher Systeme sowie intelligente elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit kooperativen Reibbrems- und Antriebsaktuator-Bremssystemen für einpedaliges Fahren (OPD). Beispielhaft werden Reglerarchitekturen und Verfahren zur Berechnung von Bremsmomentanforderungswerten und, basierend auf diesen berechneten Werten, zur Koordinierung eines oder mehrerer Antriebsaktuatoren mit einem oder mehreren Reibungsbremsaktuatoren eines kooperativen Bremssystems eines Fahrzeugs vorgestellt, um einen gewünschten endgültigen Bremsmomentanforderungswert zu erreichen. Um die endgültige Bremsmomentanforderung abzuleiten, kann das System die Drehmomentanforderung des Fahrers unter Verwendung von Daten zum instationären Beschleunigungsverhalten so gestalten, dass sowohl Echtzeitanforderungen an das Reibungsbremsmoment als auch Echtzeitanforderungen an die Antriebskomponenten berücksichtigt werden. Das Steuerungssystem kann auch die Drehmomentanforderungen der Reibungsbremse so berechnen, dass ein Auffüllen bei VMC-Drehmomentabschnitten vermieden wird oder alternativ ein Auffüllen bei VMC-Drehmomentabschnitten erfolgt. Die Werte für das Reibungsbremsmoment können berechnet werden, indem die Drehmomentanforderung des Fahrers unter Berücksichtigung der Straßenlast ermittelt wird, wenn sich das VMC in einem Geschwindigkeitsregelungsmodus befindet.
Zu den Vorteilen zumindest einiger der vorgestellten Konzepte gehört ein intelligentes, OPD-fähiges Fahrzeug mit verbesserter Schätzung des Reibungsbremsmoments für eine optimierte kooperative Bremssystemsteuerung. Im Falle einer Motorbremsung während eines regenerativen Bremsvorgangs (regen) in einem HEV oder FEV können vordefinierte Batteriezustände, wie z. B. ein hoher Ladezustand (SOC), verhindern, dass der/die Motor(en) allein das erforderliche Bremsmoment bereitstellen. Die hier vorgestellten Steuerungsverfahren ergänzen einen Bremsaktuator des Antriebsstrangs mit einem Bremsaktuator des Reibungsbremssystems, um das gewünschte Verzögerungsmoment zu liefern, wenn der/die Antriebsstrangaktuator(en) allein die Anforderungen nicht erfüllen können. Zusätzlich zu den vorgenannten Vorteilen können die beschriebenen Merkmale auch dazu beitragen, die Systemkomplexität und die Kalibrierungszeit zu verringern, die Reaktionszeit des Antriebsstrangs zu verbessern, die Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu erhöhen und die Ein- und Auskippvorgänge zu optimieren.
Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf Systemsteuerungslogik, Rückkopplungsregelungsverfahren und computerlesbare Medien (CRM) für eine optimierte Fahrzeugbremsmomentabschätzung für kooperative Bremssysteme. In einem Beispiel wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs, einschließlich ICE-, HEV- und FEV-Antriebsstrangkonfigurationen, vorgestellt. Dieses repräsentative Verfahren umfasst in beliebiger Reihenfolge und in beliebiger Kombination mit den oben und unten offenbarten Optionen und Merkmalen: Empfangen eines Fahrzeugsteuerungsbefehls mit einer zugehörigen Drehmomentanforderung für das Manövrieren des Kraftfahrzeugs über ein residentes oder ferngesteuertes Fahrzeugsteuergerät von einem Fahrer, Insassen oder einem Fahrzeugteilsystem (zusammenfassend „Bediener“) über ein elektronisches Eingabegerät (z. B. Gaspedal, Bremspedal, Telematikeinheit, Kommunikationsbus usw.); Bestimmen einer Antriebsaktuatorbeschränkung (z. B., (z.B. Batterieleistungsbeschränkung, Achsendrehmomentbeschränkung, Fahrzeugbewegungssteuerungs(VMC)-Kompensationsbeschränkung usw.), die eine Bremsdrehmomentkapazität begrenzt, die von einem oder mehreren Antriebsstrangaktuatoren des Antriebsstrangsystems des Fahrzeugs verfügbar ist; und Bestimmen einer Antriebsbremsdrehmomentverteilung für die Straßenräder des Kraftfahrzeugs (z.B., Verteilung über die Achsen 1, 2, ...n) und eine maximale effektive Bremsmomentkapazität, die von dem/den Antriebsstrang-Stellglied(ern) verfügbar ist. In Fortsetzung der Erörterung des vorstehenden Beispiels umfasst das Verfahren auch: als Reaktion auf eine negative Bremsmomentanforderung Bestimmen einer ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung, die zumindest teilweise auf der Antriebsbremsmomentverteilung, der vom Bediener eingegebenen Drehmomentanforderung und einem Fahrzeugsteuerungsmodus des Antriebsstrangsystems (z. B., Geschwindigkeitssteuerungsmodus oder Drehmomentsteuerungsmodus); als Reaktion auf die negative Bremsmomentanforderung Bestimmen einer zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung, die zumindest teilweise auf der maximalen Bremsmomentkapazität, der vom Bediener eingegebenen Drehmomentanforderung und dem Fahrzeugsteuerungsmodus basiert, Bestimmen eines endgültigen Reibungsbremsmoment-Befehls durch Arbitrieren zwischen den beiden Reibungsbremsmoment-Anforderungen auf der Grundlage einer Bremsmoment-Optimierungsentscheidung; und wobei die Fahrzeugsteuerung den endgültigen Reibungsbremsmoment-Befehl an das Reibungsbremssystem überträgt (z.B, vom VMC an ein elektronisches Bremssteuermodul (EBCM)) und einen endgültigen Antriebsstrang-Bremsbefehl an den Antriebsstrang-Aktuator (z.B. vom VMC an ein spezielles PIM-Submodul für einen Traktionsmotor oder eine elektrische Antriebseinheit).
Weitere Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf Regelungssysteme mit geschlossenem Regelkreis und intelligente Kraftfahrzeuge mit optimierter Schätzung des Reibungsbremsmoments für ein kooperatives Bremssystem, z. B. zur Durchführung eines einpedaligen Fahrbetriebs. Wie hierin verwendet, können die Begriffe „Fahrzeug“ und „Kraftfahrzeug“ austauschbar und synonym verwendet werden, um jede relevante Fahrzeugplattform einzuschließen, wie z. B. Personenkraftwagen (ICE, HEV, FEV, Brennstoffzelle, voll- und teilautonome Fahrzeuge usw.), Nutzfahrzeuge, Industriefahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Gelände- und All-Terrain-Fahrzeuge (ATV), Motorräder, landwirtschaftliche Geräte, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge usw. Ein Kraftfahrzeug umfasst beispielsweise eine Fahrzeugkarosserie mit einem Fahrgastraum, mehrere an der Karosserie befestigte Räder und andere serienmäßige Ausrüstungen. Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb arbeiten ein oder mehrere elektrische Fahrmotoren allein (z. B. bei FEV-Antriebssträngen) oder in Verbindung mit einer Verbrennungsmotorbaugruppe (z. B. bei HEV-Antriebssträngen), um selektiv eines oder mehrere der Räder anzutreiben und so das Fahrzeug anzutreiben. Ein Reibungsbremssystem kann das elektrisch angetriebene Fahrzeug selektiv verlangsamen oder anhalten. Ein elektronisches Eingabegerät, das als reines Gaspedal, als Gaspedal und als Bremspedal, als Joystick-Steuerung oder als ähnlich geeignetes Eingabegerät ausgeführt sein kann, dient zum Empfang von Fahrzeugsteuerungseingaben von einem Fahrzeugführer.
Um mit der Diskussion des obigen Beispiels fortzufahren, enthält das Fahrzeug auch ein fahrzeuginternes oder -externes Fahrzeugsteuergerät, das so programmiert ist, dass es einen oder mehrere Fahrzeugsteuerbefehle mit zugehörigen Drehmomentanforderungen für das Kraftfahrzeug empfängt und alle Antriebsaktuatorbeschränkungen identifiziert, die die von einem oder mehreren Antriebsstrangaktuatoren des Antriebsstrangsystems verfügbare Bremsmomentkapazität begrenzen. Unter Verwendung der Antriebsaktuatorbeschränkung und der Drehmomentanforderung bestimmt die Fahrzeugsteuerung eine Antriebsbremsmomentverteilung für die Fahrzeugräder und eine maximale Bremsmomentkapazität für den/die Antriebsstrangaktuator(en). Eine erste Reibungsbremsmoment-Anforderung wird unter Verwendung der Antriebsbremsmomentverteilung, der Drehmomentanforderung und eines Fahrzeugsteuerungsmodus des Antriebsstrangsystems berechnet. Ebenso wird eine zweite Reibungsbremsmoment-Anforderung unter Verwendung der maximalen Bremsmomentkapazität, der Drehmomentanforderung und des Fahrzeugsteuerungsmodus berechnet. Ein endgültiger Reibungsbremsmoment-Befehl wird abgeleitet, indem zwischen der ersten und der zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung auf der Grundlage einer Bremsmoment-Optimierungsentscheidung entschieden wird. Auf der Grundlage dieses Bestimmens wird der endgültige Reibungsbremsmoment-Befehl an das Reibungsbremssystem und ein Antriebsstrang-Bremsbefehl an den/die Antriebsstrang-Aktuator(en) übertragen.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge kann eine Straßenlastkorrektur auf der Grundlage einer Straßenneigung und/oder eines Geschwindigkeitsprofils des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Wenn der Fahrzeugregelungsmodus als Geschwindigkeitsregelungsmodus eingestellt ist, kann der Fahrzeugregler als Reaktion darauf eine kompensierte Drehmomentanforderung als Summe aus der Drehmomentanforderung und der Straßenlastkorrektur berechnen. In diesem Fall wird die kompensierte Drehmomentanforderung verwendet, um die Drehmomentanforderungswerte der Reibungsbremse zu bestimmen, wenn der Fahrzeugsteuermodus auf den Geschwindigkeitssteuermodus eingestellt ist. Ist der Fahrzeugsteuermodus jedoch auf einen anderen Steuermodus eingestellt, wird eine unkompensierte Drehmomentanforderung zum Bestimmen der Reibungsbremsmoment-Anforderungswerte verwendet. Das Bestimmen der ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung kann zum Beispiel die Berechnung der Differenz zwischen: (1) der Drehmomentanforderung oder der kompensierten Drehmomentanforderung und (2) einer Summe der einzelnen Drehmomentanforderungen, die in der Antriebsbremsmomentverteilung für die Straßenräder des Kraftfahrzeugs enthalten sind. Darüber hinaus kann das Bestimmen der zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung die Berechnung der Differenz zwischen: (1) der Drehmomentanforderung oder der kompensierten Drehmomentanforderung und (2) der maximalen Bremsmomentkapazität des Antriebsstrangaktors, die aus der Antriebsaktorbeschränkung bestimmt wird.
Bei allen offenbarten Systemen, Verfahren und Fahrzeugen kann die Entscheidung zwischen den Reibungsbremsmoment-Anforderungswerten als Reaktion darauf, dass die maximale Bremsmoment-Kapazität für den Antriebsstrang-Aktuator nicht ausreicht, um die Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen, eine Mischung der beiden Reibungsbremsmoment-Anforderungen beinhalten, wobei ein größerer Prozentsatz der ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung betont oder einbezogen wird („Mischung in Richtung“). Wenn jedoch geschätzte oder erfasste Fahrdynamikdaten darauf hindeuten, dass die Verteilung des Antriebsbremsmoments nicht ausreicht, um die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen, kann die Entscheidung zwischen den Reibungsbremsmoment-Anforderungen darin bestehen, die Reibungsbremsmoment-Anforderungen mit einem größeren Prozentsatz der zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung zu mischen. Als weitere Option kann die Fahrzeugsteuerung Sensorsignale von einem Geschwindigkeitssensor empfangen, die eine Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anzeigen, und den Fahrzeugsteuerungsmodus als Geschwindigkeitssteuerungsmodus oder als Drehmomentsteuerungsmodus unter Verwendung der Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit auswählen. Der Fahrzeugsteuermodus kann auch anhand der Pedalstellung und/oder der Fahrbahnneigungsdaten bestimmt werden.
Bei allen offenbarten Systemen, Verfahren und Fahrzeugen kann das Steuergerät ein Eingangssignal für die Auswahl des OPD-Niveaus, ein Eingangssignal für die Bremspedalstellung, ein Eingangssignal für die Bremskraftverstärkung bei Bedarf (ROD) und/oder ein Eingangssignal für die Park-Rear-Neutral-Drive-Low-Funktion (PRNDL) empfangen und auf der Grundlage eines oder mehrerer dieser Signale die Drehmomentanforderung bestimmen, die mit dem vom Bediener eingegebenen Fahrzeugsteuerbefehl verbunden ist. Die vom Bediener eingegebene Drehmomentanforderung kann auch auf einem vorherigen endgültigen Reibungsbremsen-Drehmomentbefehl basieren, der bereits an das Reibungsbremssystem übermittelt wurde. Als weitere Option kann die Fahrzeugsteuerung gespeicherte Beschleunigungsdaten verwenden, um einen negativen Drehmomentbefehl für die dem Fahrzeugsteuerbefehl zugeordnete Drehmomentanforderung zu bestimmen; dieser negative Drehmomentbefehl wird dann auf der Grundlage von gespeicherten transienten Beschleunigungsdaten geformt.
Für jedes der offenbarten Systeme, Verfahren und Fahrzeuge kann die Fahrzeugsteuerung zahlreiche alternative Steuergeräte- und vernetzte Steuergerätearchitekturen annehmen, einschließlich eines Fahrzeugbewegungssteuergeräts und eines DCI-Moduls (Driver Command Interpreter), das in einem TPIM (Traktionsleistungsumrichter-Steuermodul) enthalten ist. Der VMC kann den Befehl für die Antriebsstrangbremse an ein oder mehrere Steuermodule übermitteln, die die Antriebsstrangaktoren steuern. In diesem Fall kann das Reibungsbremssystem ein elektronisches Bremsensteuermodul umfassen; das VMC überträgt den Reibungsbremsmoment-Befehl an das EBCM. Bei einigen Fahrzeuganwendungen verfügt das Kraftfahrzeug über einen Batteriesatz, der Antriebsstrangaktuator über einen elektrischen Fahrmotor, und die Antriebsaktuatorbeschränkung umfasst eine Batterieladegrenze. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Eingabevorrichtung ein Gaspedal ist (das Kraftfahrzeug kann kein Bremspedal haben) und der vom Bediener empfangene Fahrzeugsteuerungsbefehl Teil eines Bremsvorgangs ist, der z. B. aus einem Kippmanöver in einem Ein-Pedal-Fahrbetrieb resultiert.
Die obige Zusammenfassung stellt nicht jede Ausführungsform oder jeden Aspekt dieser Offenbarung dar. Vielmehr werden die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und damit verbundene Vorteile dieser Offenbarung aus der folgenden detaillierten Beschreibung von anschaulichen Beispielen und Modi zur Durchführung der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen betrachtet werden. Darüber hinaus schließt diese Offenbarung ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der oben und unten dargestellten Elemente und Merkmale ein.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines repräsentativen Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb und einem Netzwerk aus fahrzeuginternen Steuergeräten, Sensorvorrichtungen und Kommunikationsvorrichtungen zur Schätzung des Reibungsbremsmoments für den kooperativen Betrieb des Bremssystems während des einpedaligen Fahrens gemäß den Aspekten der dargestellten Konzepte.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine repräsentative Reglerarchitektur für die Bereitstellung einer optimierten Reibungsbremsmomentabschätzung zum Betrieb eines kooperativen Bremssystems in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein repräsentatives Steuerprotokoll zur Bremsmomentabschätzung für den Betrieb eines kooperativen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs veranschaulicht, das speichergespeicherten Befehlen entsprechen kann, die von einem stationären oder entfernten Steuergerät, einer Steuerlogikschaltung, einer programmierbaren Steuereinheit oder einer anderen integrierten Schaltung (IC) oder einem Netzwerk von Geräten in Übereinstimmung mit Aspekten der offenbarten Konzepte ausgeführt werden können.

Repräsentative Ausführungsformen dieser Offenbarung sind als nicht einschränkende Beispiele in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die neuen Aspekte dieser Offenbarung nicht auf die besonderen Formen beschränkt sind, die in den oben aufgezählten Zeichnungen dargestellt sind. Vielmehr soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente, Kombinationen, Unterkombinationen, Permutationen, Gruppierungen und Alternativen abdecken, die in den Anwendungsbereich dieser Offenbarung fallen, wie sie zum Beispiel von den beigefügten Ansprüchen umfasst werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung kann in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden. Repräsentative Beispiele der Offenbarung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden hier im Detail beschrieben, wobei diese Ausführungsformen als Beispiel für die offenbarten Prinzipien und nicht als Einschränkungen der allgemeinen Aspekte der Offenbarung dienen. Zu diesem Zweck sollten Elemente und Beschränkungen, die z. B. in den Abschnitten „Zusammenfassung“, „Einleitung“, „Beschreibung“, „Beschreibung der Zeichnungen“ und „Detaillierte Beschreibung“ beschrieben, aber nicht ausdrücklich in den Ansprüchen dargelegt sind, nicht in die Ansprüche aufgenommen werden, weder einzeln noch insgesamt, weder durch Implikation noch durch Schlussfolgerung noch auf andere Weise. Darüber hinaus sind die hier besprochenen Zeichnungen möglicherweise nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich zu Lehrzwecken. Daher sind die in den Abbildungen dargestellten spezifischen und relativen Abmessungen nicht als einschränkend zu verstehen.
Für die Zwecke der vorliegenden detaillierten Beschreibung gilt, sofern nicht ausdrücklich ausgeschlossen: Der Singular schließt den Plural ein und umgekehrt; die Wörter „und“ und „oder“ gelten sowohl im Konjunktiv als auch im Disjunktiv; die Wörter „jeder“ und „alle“ bedeuten „jeder und alle“; und die Wörter „einschließlich“, „enthaltend“, „umfassend“, „habend“ und Permutationen davon bedeuten jeweils „einschließlich ohne Einschränkung“. Darüber hinaus können Wörter der Annäherung wie „ungefähr“, „fast“, „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“ und dergleichen hier im Sinne von „bei, nahe oder fast bei“ oder „innerhalb von 0-5 % von“ oder „innerhalb akzeptabler Herstellungstoleranzen“ oder einer beliebigen logischen Kombination davon verwendet werden. Schließlich können sich richtungsbezogene Adjektive und Adverbien wie „vorn“, „hinten“, „innen“, „außen“, „steuerbord“, „backbord“, „vertikal“, „horizontal“, „nach oben“, „nach unten“, „nach vorne“, „nach hinten“, „links“, „rechts“ usw. auf ein Kraftfahrzeug beziehen, z. B. auf die Vorwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs, wenn das Fahrzeug auf einer horizontalen Fahrfläche betrieben wird.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, ist in 1 ein repräsentatives Automobil dargestellt, das allgemein mit 10 bezeichnet wird und hier zu Diskussionszwecken als Limousine mit Elektroantrieb dargestellt wird. Das dargestellte Kraftfahrzeug 10 - hier auch kurz als „Kraftfahrzeug“ oder „Fahrzeug“ bezeichnet - ist lediglich eine beispielhafte Anwendung, mit der neue Aspekte dieser Offenbarung praktiziert werden können. In gleicher Weise sollte die Einbindung der vorliegenden Konzepte in einen vollelektrischen Fahrzeug-Antriebsstrang als eine nicht-begrenzende Umsetzung der offenbarten Merkmale verstanden werden. Es versteht sich von selbst, dass Aspekte und Merkmale dieser Offenbarung auf andere Antriebsstrang-Architekturen angewendet werden können, für jeden logisch relevanten Fahrzeugtyp implementiert werden können und sowohl für OPD- als auch für Nicht-OPD-Anwendungen verwendet werden können. Darüber hinaus werden hier nur ausgewählte Komponenten der Kraftfahrzeuge und Fahrzeugsteuerungssysteme gezeigt und näher beschrieben. Nichtsdestotrotz können die im Folgenden beschriebenen Fahrzeuge und Fahrzeugsysteme zahlreiche zusätzliche und alternative Merkmale und andere verfügbare periphere Komponenten enthalten, um die verschiedenen Methoden und Funktionen dieser Offenbarung auszuführen.
Das repräsentative Fahrzeug 10 von 1 ist ursprünglich mit einer Fahrzeugtelekommunikations- und -informationseinheit („Telematik“) 14 ausgestattet, die drahtlos (z. B. über Mobilfunkmasten, Basisstationen, mobile Vermittlungsstellen, Satellitendienste usw.) mit einem entfernten oder „bordfernen“ Cloud-Computing-Hostdienst 24 kommuniziert. ) mit einem entfernten oder „bordfernen“ Cloud-Computing-Hostdienst 24 kommuniziert. Einige der anderen Fahrzeug-Hardware-Komponenten 16, die in 1 allgemein dargestellt sind, umfassen als nicht einschränkende Beispiele ein elektronisches Video-Display-Gerät 18, ein Mikrofon 28, einen oder mehrere Audio-Lautsprecher 30 und verschiedene Eingabesteuerungen 32 (z. B. Tasten, Knöpfe, Pedale, Schalter, Touchpads, Joysticks, Touchscreens usw.). ). Diese Hardwarekomponenten 16 fungieren zum Teil als Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), die es dem Benutzer ermöglicht, mit der Telematikeinheit 14 und anderen Systemen und Systemkomponenten innerhalb des Fahrzeugs 10 zu kommunizieren. Das Mikrofon 28 bietet einem Fahrzeuginsassen die Möglichkeit, verbale oder andere akustische Befehle einzugeben; das Fahrzeug 10 kann mit einer eingebetteten Sprachverarbeitungseinheit ausgestattet sein, die Softwaremodule zur Audiofilterung, -bearbeitung und -analyse verwendet. Umgekehrt liefert der Lautsprecher 30 eine akustische Ausgabe an einen Fahrzeuginsassen und kann entweder ein eigenständiger Lautsprecher sein, der für die Verwendung mit der Telematikeinheit 14 bestimmt ist, oder er kann Teil eines Audiosystems 22 sein. Das Audiosystem 22 ist operativ mit einer Netzwerkverbindungsschnittstelle 34 und einem Audiobus 20 verbunden, um analoge Informationen zu empfangen und sie über eine oder mehrere Lautsprecherkomponenten als Ton wiederzugeben.
Mit der Telematikeinheit 14 kommunikativ gekoppelt ist eine Netzwerkverbindungsschnittstelle 34, zu deren geeigneten Beispielen ein Twisted-Pair-/Glasfaser-Ethernet-Switch, ein interner/externer paralleler/serieller Kommunikationsbus, eine Schnittstelle für ein lokales Netzwerk (LAN), ein Controller Area Network (CAN), eine medienorientierte Systemübertragung (MOST), eine Schnittstelle für ein lokales Verbindungsnetzwerk (LIN) und Ähnliches gehören. Andere geeignete Kommunikationsschnittstellen können solche sein, die den ISO-, SAE- und IEEE-Normen und -Spezifikationen entsprechen. Die Netzwerkverbindungsschnittstelle 34 ermöglicht es der Fahrzeughardware 16, Signale untereinander und mit verschiedenen Systemen und Subsystemen sowohl innerhalb der Fahrzeugkarosserie 12 als auch außerhalb der Fahrzeugkarosserie 12 zu senden und zu empfangen. Auf diese Weise kann das Fahrzeug 10 verschiedene Fahrzeugfunktionen ausführen, wie z. B. die Modulation der Antriebsstrangleistung, die Steuerung des Fahrzeuggetriebes, die selektive Aktivierung der Reibungs- und regenerativen Bremssysteme, die Steuerung der Fahrzeuglenkung, die Regelung der Ladung und Entladung der Fahrzeugbatteriemodule und andere automatisierte Fahrfunktionen. Die Telematikeinheit 14 empfängt und sendet beispielsweise Signale und Daten an/von einem Antriebsstrang-Steuermodul (PCM) 52, einem ADAS-Modul (Advanced Driver Assistance System) 54, einem BPCM-Modul (Battery Pack Control) 56, einem TPIM-Modul (Traction Power Inverter) 58, einem BSCM-Modul (Brake System Control) 60 und verschiedenen anderen Fahrzeugsteuergeräten wie einem TCM-Modul (Transmission Control Module), einem ECM-Modul (Engine Control Module), einem SSIM-Modul (Sensor System Interface Module), einem CCM-Modul (Climate Control Module) usw.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist die Telematikeinheit 14 ein fahrzeuginternes Rechengerät, das sowohl einzeln als auch über seine Kommunikation mit anderen vernetzten Geräten eine Mischung von Diensten bereitstellt. Diese Telematikeinheit 14 besteht im Allgemeinen aus einem oder mehreren Prozessoren 40, von denen jeder als diskreter Mikroprozessor, als anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) oder als spezielles Steuermodul ausgeführt sein kann. Das Fahrzeug 10 kann eine zentralisierte Fahrzeugsteuerung über eine Zentraleinheit (CPU) 36 bieten, die operativ mit einem oder mehreren elektronischen Speichergeräten 38 gekoppelt ist, von denen jedes die Form einer CD-ROM, einer Magnetplatte, eines IC-Geräts, eines Flash-Speichers, eines Halbleiterspeichers (z. B. verschiedene Arten von RAM oder ROM) usw. annehmen kann. und eine Echtzeituhr (RTC) 42.
Fahrzeugkommunikationsfähigkeiten mit großer Reichweite zu entfernten, vernetzten Geräten außerhalb des Fahrzeugs können über einen oder mehrere oder alle Chipsätze/Komponenten für Mobilfunk, Chipsätze/Komponenten für Navigation und Ortung (z. B. GPS-Sender/Empfänger) oder ein drahtloses Modem bereitgestellt werden, die alle zusammen unter 44 dargestellt sind. Die drahtlose Verbindung im Nahbereich kann über ein drahtloses Kurzstrecken-Kommunikationsgerät 46 (z. B. eine BLUETOOTH ®-Einheit oder einen NFC-Sender/Empfänger), eine DSRC-Komponente (Dedicated Short-Range Communications) 48 und/oder eine Doppelantenne 50 hergestellt werden. Es versteht sich, dass das Fahrzeug 10 ohne eine oder mehrere der oben aufgeführten Komponenten implementiert werden kann oder optional zusätzliche Komponenten und Funktionen enthalten kann, wie für eine bestimmte Endanwendung gewünscht. Die verschiedenen oben beschriebenen Kommunikationsvorrichtungen können so konfiguriert sein, dass sie Daten als Teil einer periodischen Übertragung in einem Fahrzeug-zu-Fahrzeug (V2V)-Kommunikationssystem oder einem Fahrzeug-zu-Alles (V2X)-Kommunikationssystem austauschen, z.B. Fahrzeug-zu-Infrastruktur (V21), Fahrzeug-zu-Fußgänger (V2P), Fahrzeug-zu-Gerät (V2D), usw.
Die CPU 36 empfängt Sensordaten von einer oder mehreren Erfassungsvorrichtungen, die z. B. Fotodetektion, Radar, Laser, Ultraschall, Optik, Infrarot oder eine andere geeignete Technologie zur Durchführung eines automatisierten Fahrbetriebs verwenden, einschließlich Kurzstreckenkommunikationstechnologien wie DSRC oder Ultra-Wide-Band (UWB). Gemäß dem gezeigten Beispiel kann das Fahrzeug 10 mit einer oder mehreren Digitalkameras 62, einem oder mehreren Entfernungssensoren 64, einem oder mehreren Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 66, einem oder mehreren Fahrdynamiksensoren 68 und der erforderlichen Filter-, Klassifizierungs-, Fusions- und Analysehardware und -software zur Verarbeitung der Sensorrohdaten ausgestattet sein. Die Art, Platzierung, Anzahl und Interoperabilität der verteilten Anordnung von Fahrzeugsensoren kann einzeln oder gemeinsam an eine bestimmte Fahrzeugplattform angepasst werden, um ein gewünschtes Niveau des autonomen Fahrzeugbetriebs zu erreichen.
Um das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 anzutreiben, ist ein elektrifizierter Antriebsstrang in der Lage, ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen und an eines oder mehrere der Räder 26 des Fahrzeugs zu übertragen. Der Antriebsstrang wird in 1 im Allgemeinen durch ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) dargestellt, das in Form eines am Fahrgestell montierten Traktionsbatteriepakets 70 ausgeführt sein kann, das mit einem elektrischen Fahrmotor 78 verbunden ist. Das Traktionsbatteriepaket 70 besteht im Allgemeinen aus einem oder mehreren Batteriemodulen 72, die jeweils einen Stapel von Batteriezellen 74 aufweisen, wie z. B. Lithium-Ionen-, Lithium-Polymer- oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezellen des Beutel-, Dosen- oder prismatischen Typs. Eine oder mehrere elektrische Maschinen, wie z. B. Fahrmotor-/Generatoreinheiten (M) 78, beziehen elektrische Energie aus dem Batteriesatz 70 des RESS und liefern optional elektrische Energie an diesen. Ein spezielles Wechselrichtermodul (PIM) 80 verbindet den Batteriesatz 70 elektrisch mit der/den Motor-/Generatoreinheit(en) 78 und moduliert die Übertragung des elektrischen Stroms zwischen diesen Einheiten.
Der Batteriesatz 70 ist so konfiguriert, dass die Modulverwaltung, die Zellenerfassung und die Modul-zu-Modul- oder Modul-zu-Host-Kommunikationsfunktionen direkt in jedes Batteriemodul 72 integriert sind und drahtlos über eine entsprechende drahtlose Zellenüberwachungseinheit (CMU) 76 erfolgen. Bei der CMU 76 kann es sich um ein mikrocontrollerbasiertes, auf einer Leiterplatte (PCB) montiertes Sensorarray mit GPS-Transceiver und RF-Fähigkeit handeln, das auf oder in dem Batteriemodulgehäuse untergebracht ist. Die Batteriemodulzellen 74, die CMU 76, das Gehäuse, die Kühlmittelleitungen, die Stromschienen usw. bilden zusammen die Zellmodulbaugruppe. Bei der beschriebenen Konfiguration kann auf die Verwendung separater, fest verdrahteter elektronischer Module und serieller Anschlüsse verzichtet werden, wie sie in einer auf einer Zellsensorplatine basierenden Topologie verwendet werden.
Während des Betriebs des Kraftfahrzeugs 10 können die Eingaben des Fahrers und des Steuermoduls zu unterschiedlichen Geschwindigkeitsbefehlen mit entsprechenden Reaktionen auf Drehmoment und Beschleunigung oder Verzögerung führen. Unabhängig davon, ob es sich bei dem Fahrzeug um einen ICE-, FEV- oder HEV-Antriebsstrang handelt, und unabhängig davon, ob das Fahrzeug mit einem einzigen Fahrpedal oder sowohl mit einem Brems- als auch mit einem Gaspedal ausgestattet ist, kann es wünschenswert sein, dass das Fahrzeug 10 in der Lage ist, einen Geschwindigkeitsbefehl als Teil eines Ein-Pedal-Fahrbetriebs (OPD) auszuführen. Wie der Name schon sagt, kann der Fahrer beim OPD-Betrieb das Fahrzeug mit einem einzigen Pedal (Gaspedal) starten, beschleunigen, fahren, einkippen, auskippen, abbremsen und/oder anhalten. Während des OPD-Betriebs kann ein vom Fahrer eingegebener Geschwindigkeitsbefehl mit einer begleitenden Verzögerungsanforderung interpretiert werden, die dann mit einem gewünschten Bremsmoment-Anforderungswert korreliert wird. Diese Verzögerungsanforderung kann dann mit einer gewünschten Beschleunigungsanforderung zusammengeführt werden, um ein endgültiges Geschwindigkeitsprofil zu berechnen, das den OPD-Fahrbarkeitskriterien entspricht. Die an jedem Rad tatsächlich angelegten Reibungsbremsmomente können an den VMC zurückgegeben werden, so dass eine Geschwindigkeitsregelung die Aktivierung der Reibungsbremsen zusätzlich zu einem oder mehreren Antriebsaktuatoren des Antriebsstrangs regeln kann, um die gewünschte Geschwindigkeit zu erreichen. Die Drehmomente der Antriebs- und Reibungsbremsen können dann so optimiert werden, dass die Differenz zwischen den vorausberechneten zukünftigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil minimiert wird.
Im Folgenden werden Protokolle zur Steuerung kooperativer Bremssysteme vorgestellt, die die Berechnung des Reibungsbremsmoments optimieren, um die Antriebsstrangaktoren mit den Reibungsbremsaktoren in einem kooperativen Bremsvorgang zu koordinieren. Die vorgestellten Verfahren können einen Optimierungsstatus des VMC verwenden, um festzustellen, ob die Bremsmomentberechnungen durch Systembeschränkungen oder durch fahrzeugdynamische Anforderungen begrenzt sind. Die Regelarchitektur implementiert Rückkopplungs- und Vorwärtseingänge, um einen oder mehrere Antriebsstrangaktuatoren (z. B. Motorreibung, Motorbremse, Getriebebremse usw.) mit einem oder mehreren Reibungsbremsaktuatoren (z. B. Scheibenbremse, Trommelbremse usw.) und optional mit einem oder mehreren anderen Fahrzeugaktuatoren (z. B. aktive Luftfahrteinrichtungen) zu synchronisieren, um ein gewünschtes endgültiges Bremsmoment zu erreichen.
Um die Steuerung der Aktuatoren zu koordinieren, können die Berechnungen der VMC- und Drehmomentkapazität durch angeborene Beschränkungen der Fähigkeiten der Antriebsaktuatoren des Antriebsstrangs eingeschränkt sein. Ein separater Reibungsbremsgenerator kann verwendet werden, um eine eingeschränkte VMC-/Drehmomentkapazität mit einer Drehmomentanforderung des Fahrers zu vergleichen, um eine endgültige Reibungsbremsmoment-Anforderung zu berechnen. Die beschriebenen Verfahren können auch die Drehmomentanforderung eines Fahrers so gestalten, dass sowohl die Anforderungen an das Antriebs- als auch an das Reibungsbremsmoment berücksichtigt werden: Eine frühere Drehmomentanforderung kann für die Gestaltung einer aktuellen Drehmomentanforderung verwendet werden, wobei sowohl ein Drehmomentanforderungswert für die Antriebsbremse als auch ein Drehmomentanforderungswert für die Reibungsbremse berücksichtigt wird. In einem Tipin-Szenario kann die Formgebung zunächst eine Reibungsbremsdrehmomentanforderung entfernen, bevor ein Antriebsdrehmoment aufgebracht wird, um ein sanftes Herausfahren aus der Reibungsbremse und ein sanftes Hineinfahren in das Antriebsdrehmoment zu ermöglichen, das der auf dem Beschleunigungskennfeld basierenden Drehmomentformung entspricht.
Die Anforderung eines Reibungsbremsmoments kann berechnet werden, um das Auffüllen eines VMC-Drehmomentabschnitts zu vermeiden, z. B. um fahrdynamische Einschränkungen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann eine Anforderung des Reibungsbremsmoments vor den VMC-Berechnungen auf der Grundlage einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einer Systemregenerationskapazität berechnet werden, die durch Kapazitätsgrenzen des Antriebsaktors (z. B. Grenzen der Batterieleistung, Grenzen des Motor-/Achsendrehmoments usw.) eingeschränkt ist. Eine berechnete Drehmomentanforderung der Reibungsbremse kann dem VMC übermittelt werden, um die Drehmomentanforderung des Fahrers so zu ändern, dass das VMC für die Erreichung eines verbleibenden Teils der Drehmomentanforderung des Fahrers unter Verwendung des/der Antriebsaktuatoren verantwortlich ist. Alternativ kann eine Drehmomentanforderung der Reibungsbremse berechnet werden, um eine VMC-Drehmomentreduzierung auszugleichen, z. B. um Systembeschränkungen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Anforderung eines Reibungsbremsmoments auf der Grundlage einer oder mehrerer VMC-Drehmomentanforderungen berechnet werden, die durch die Kapazitätsgrenzen der Aktuatoren und die Drehmomentanforderung des Fahrers eingeschränkt ist/sind. Eine weitere Option ist die Berechnung eines Reibungsbremsmomentes, wenn der VMC die Geschwindigkeit regelt; das vom Fahrer über das Pedal angeforderte Drehmoment kann durch eine Kompensation der Straßenbelastung unter Verwendung eines Geschwindigkeitsprofil-Zusammenführungsfaktors ergänzt werden, um ein effektives Drehmoment zu erhalten.
Ein Reibungsbremsbefehl kann dann auf der Grundlage der effektiven Drehmomentanforderung des Fahrers berechnet werden. Optional kann eine Reibungsbremsanforderung als Funktion einer Bremsmomentenkapazität und eines tatsächlichen/befohlenen/geschätzten Reibungsbremsmoments berechnet werden, z. B. unter Verwendung anderer Aktuatoren zur Deckung des Verzögerungsbedarfs in Fällen, in denen die Kapazität des Reibungsbremssystems gesättigt ist (z. B. aktive Aerodynamik, Getriebe, Motorbremse).
2 zeigt schematisch eine repräsentative Regelarchitektur 100 für die Bereitstellung einer optimierten Schätzung des Reibungsbremsmoments zur Verbesserung des Betriebs eines kooperativen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. des Kraftfahrzeugs 10 aus 1. Im gezeigten Beispiel tauscht ein Bahnstromumrichtermodul 102 Daten mit einem elektronischen Bremssteuerungsmodul 104 aus, um einen kooperativen Bremsvorgang durchzuführen. Zum Beispiel kann das TPIM 102 eine Gaspedaldrehmomentanforderung T_accped von einem Gaspedalpositionssensor (APP) eines elektronischen Gaspedals über ein Fahrzeugantriebsmodul (VPM) 106 empfangen. Ebenso kann das EBCM 104 eine Bremspedaldrehmomentanforderung T _decped von einem Bremspedalpositionssensor (BPP) eines elektronischen Bremspedals über ein Bremssteuermodul (BCM) 108 empfangen. Die Daten der Bremspedalstellung und/oder der Drehmomentanforderung können auch direkt vom BCM 108 an das TPIM 102 übermittelt werden. Weitere über das TPIM 102 empfangene Fahrzeugsteuereingaben können eine OPD-Stufenauswahl (z. B. Eingabe durch einen Fahrer über die Telematikeinheit (TU) 14 oder ein anderes geeignetes Eingabegerät), ein ROD-Signal S (Z_ROD. B. Ausgabe von der TU 14 oder von einer ROD-Hardwareeinheit) und/oder ein PRNDL-Signal S (Park-Rear-Neutral-Drive-Low) PRNDL von einem Schaltmechanismus 110 (z. B. Eingabesteuerungen 32) umfassen.
Aus diesen verschiedenen Fahrzeugsteuereingaben kann das TPIM 102 ein Signal für die Bremskraftverstärkung, ein Signal für die erreichte Bremskraftverstärkung und ein Anforderungssignal für die Antriebsreibungsbremse Tfricbr ausgeben. Eines oder mehrere dieser Ausgangssignale können von dem EBCM 104 empfangen, gefiltert und verarbeitet werden. Das EBCM 104 kann andererseits ein Signal für die Anforderung der Bremsenregenerierung, ein Signal für die erreichte Antriebsreibungsbremse und ein Signal für die Antriebsreibungsbremskapazität Tfricbrcap ausgeben. Eine oder mehrere der EBCM-Signalausgaben können vom TPIM 102 empfangen, gefiltert und verarbeitet werden. Zusätzlich zur kooperativen Steuerung des Betriebs der Bremsvorrichtung(en) des Reibbremssystems und des Fahrmotors/der Fahrmotoren kann das TPIM 102 ein oder mehrere Steuerbefehlssignale an einen oder mehrere andere Aktuatoren des Antriebsstrangs, wie z. B. die Verbrennungsmotorbaugruppe oder das mehrgängige Leistungsgetriebe, oder an andere Fahrzeugaktuatoren, wie z. B. eine aktive Aerodynamikvorrichtung („active aero“), ausgeben, um die Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit aktiv zu unterstützen.
In der TPIM 102-Einheit befindet sich ein Steuergerät DCI 112 (Driver Command Interpreter), das die oben aufgezählten, vom TPIM 102 empfangenen Fahrzeugsteuerungs-Eingangssignale zusammenfasst, filtert und verarbeitet. Aus diesen Signalen gibt das DCI 112 eine gewünschte Drehmomentanforderung T_des und eine gewünschte Geschwindigkeitsanforderung V_des an eine Fahrzeugbewegungssteuerung (VMC) 114 aus, die ebenfalls in der TPIM 102-Einheit enthalten ist. Zusätzlich zu den gewünschten Drehmoment- und Geschwindigkeitsanforderungen aggregiert, filtert und verarbeitet der VMC 114 Zwänge für die Aktuatoren des Bremssystems, darunter als nicht einschränkende Beispiele: Achsdrehmoment-Minimal-/Maximal-Grenzsignale S T_Amin/max für die Vorder- und Hinterachsen des Fahrzeugs; Raddrehmoment-Minimal-/Maximal-Grenzsignale S T_Wmin/max für die einzelnen Räder 26 des Fahrzeugs; Gesamtdrehmoment-Minimal-/Maximal-Grenzsignale S_Ttot; und T_Ftot Gesamt-Reibungsbremsmoment-S-Rückmeldesignale. Zur Steuerung der aktuatorgestützten Bremsung des Antriebsstrangs, z. B. des regenerativen Bremsmoments, gibt der VMC 114 Antriebsstrang-Bremsmoment-Befehlssignale Tpwrtbr für die Räder 26 des Fahrzeugs aus. Zur Steuerung der aktorgestützten Reibungsbremsanlage gibt der VMC 114 Reibungsbremsmoment-Befehlssignale Tfricbr an das EBCM 104 aus. Das EBCM 104 wiederum gibt Reibungsbremsdrucksignale P_FB für die einzelnen Radeinheiten aus.
Unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 3 wird bei 200 ein verbessertes Verfahren oder eine verbesserte Steuerstrategie zur Durchführung einer Reibungsbremsmomentabschätzung für den Betrieb eines kooperativen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. des Fahrzeugs 10 von 1, während der Ausführung eines gewünschten Fahrzeugmanövers, wie z. B. eines Ein-Pedal-Fahrvorgangs, in Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Offenbarung allgemein beschrieben. Einige oder alle der in 3 dargestellten und nachstehend näher beschriebenen Vorgänge können einen Algorithmus darstellen, der prozessorausführbaren Anweisungen entspricht, die beispielsweise in einem Haupt- oder Zusatz- oder Fernspeicher (z. B. Speichervorrichtung 38 von 1) gespeichert sind und beispielsweise von einem elektronischen Steuergerät, einer Verarbeitungseinheit, einer Logikschaltung oder einem anderen Modul oder einer Vorrichtung oder einem Netzwerk von Modulen/Geräten (z. B. CPU 36 von 1) ausgeführt werden, um eine oder alle der oben und unten beschriebenen Funktionen auszuführen, die mit den offenbarten Konzepten verbunden sind. Es sollte anerkannt werden, dass die Reihenfolge der Ausführung der dargestellten Operationsblöcke geändert werden kann, zusätzliche Operationsblöcke hinzugefügt werden können und einige der beschriebenen Operationen modifiziert, kombiniert oder eliminiert werden können.
Das Verfahren 200 von 3 beginnt am Anschlussblock 201 mit im Speicher abgelegten, prozessorausführbaren Anweisungen für ein programmierbares Steuergerät oder Steuermodul oder einen ähnlich geeigneten Prozessor zum Aufruf einer Initialisierungsprozedur für ein Fahrzeugbremssystem-Steuerprotokoll. Diese Routine kann in Echtzeit, kontinuierlich, systematisch, sporadisch und/oder in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 10 oder 100 Millisekunden während des normalen und laufenden Betriebs des Kraftfahrzeugs 10, ausgeführt werden. Als weitere Option kann der Klemmenblock 201 als Reaktion auf eine Benutzerbefehlsaufforderung, eine Eingabeaufforderung des Fahrzeugsteuergeräts oder ein von einem „externen“ zentralisierten Hostsystem (z. B. dem Cloud-Computing-Dienst 24 von 1) empfangenes Broadcast-Eingabesignal initialisiert werden. Nach Abschluss der in 3 dargestellten Steuervorgänge kann das Verfahren 200 zum Anschlussblock 223 weitergehen und vorübergehend beendet werden oder optional zum Anschlussblock 201 zurückkehren und in einer Dauerschleife laufen.
Im Prozessblock 203 empfängt das Verfahren 200 eine vom Fahrer angeforderte Geschwindigkeitserhöhung oder -verringerung über ein fahrzeugeigenes Eingabegerät. Gemäß einem nicht einschränkenden Beispiel lässt ein Fahrer ein Gaspedal los (oder betätigt es), um einen Verzögerungs- (oder Beschleunigungs-) Befehl für das Kraftfahrzeug einzugeben. Dieser Fahrzeugsteuerungsbefehl kann von einem Geschwindigkeitsänderungssteuerungsbefehl begleitet werden, der von einem residenten Fahrzeugsteuergerät, wie dem ADAS-Modul 54 von 1, ausgegeben wird. Wie oben in der Diskussion von 2 angedeutet, kann das Steuersystem auch ROD- und PRNDL-Bedienerauswahlen empfangen, die das endgültige Bestimmen für die Drehmomentanforderung des Fahrers beeinflussen. Beispielsweise kann ein PRNDL-Signal S_PRNDL anzeigen, dass der Antriebsstrang des Fahrzeugs in einen niedrigen Gang (L1 oder L2) geschaltet wurde; dies kann zur Auswahl einer anderen fahrzeugkalibrierten Pedalkennlinie oder Beschleunigungskennlinie führen, um die Pedaleingabe des Fahrers zu interpretieren. In ähnlicher Weise kann ein ROD-Signal S_ROD anzeigen, dass der Fahrer die RESS-Ladung durch regeneratives Bremsen erhöhen möchte, wobei gleichzeitig eine gewünschte Verzögerung aufgehoben wird, z. B. indem er eine stärkere Verzögerung verlangt. Als weitere Option kann der Fahrer auch ein gewünschtes Beschleunigungskennfeld ändern, indem er an der Instrumententafel ein anderes OPD-Niveau auswählt. Die Analyse der anfänglichen Drehmomentanforderung kann auch eine bestehende (zuvor befohlene) Anforderung des endgültigen Reibungsbremsmoments berücksichtigen, die vom VMC 114 an das EBCM 104 ausgegeben und als Rückkopplungssteuersignal an das DCI 112 zurückgegeben wird.
Nach Erhalt des/der vom Fahrer eingegebenen Fahrzeugsteuerungsbefehls/Fahrzeugsteuerungsbefehle können vom Steuergerät auszuführende Befehle den VMC 114 veranlassen, z. B. anhand von fahrzeugkalibrierten Beschleunigungsdaten eine Drehmomentanforderung zu ermitteln, die dem vom Fahrer eingegebenen Geschwindigkeitsänderungsbefehl und etwaigen begleitenden, vom Steuergerät erzeugten Geschwindigkeitsänderungsbefehlen entspricht. Diese Beschleunigungstabelle kann eine im Speicher abgelegte, für das Steuergerät zugängliche Beschleunigungskennfelddatei enthalten, die eine Abfolge von Fahrzeuggeschwindigkeiten und Fahrzeugbeschleunigungs-/-verzögerungswerten mit einer entsprechenden Abfolge von positiven/negativen Drehmomentausgaben abbildet. Rohdaten des Pedalwegs, die eine gewünschte Beschleunigung/Verzögerung anzeigen, können verwendet werden, um eine Drehmomentanforderung des Fahrers in der Kennfelddatei als Funktion einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit und einer von einem Pedalsensor empfangenen Pedalstellung des Gaspedals „nachzuschlagen“. Als weitere Option kann die oben beschriebene Zuordnung auch durch den Aufruf einer Kennfelddatei erreicht werden, die die Fahrzeugpedalstellung mit der Fahrzeugbeschleunigung/-verzögerung korreliert.
Diese „ungeformte“ Drehmomentanforderung des Bedieners kann durch einen Unterprogramm-Prozessblock geleitet werden, wo sie unter Verwendung einer fahrzeugkalibrierten Beschleunigungstabelle „geformt“ wird. Die Tabelle für die Übergangsbeschleunigung kann eine im Speicher abgelegte, für das Steuergerät zugängliche Kennfelddatei für die Übergangsbeschleunigung enthalten. Die Transientenkennfelddatei kann eine Nachschlagetabelle sein, die Fahrzeugbremsmomente in Übergangsbereichen zwischen benachbarten Fahrzeugbremsmoment-Ausgangswerten in der Beschleunigungskennfelddatei definiert. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Transientenkennfelddatei eine entsprechende Rampenrate (z. B. Änderung der Beschleunigung oder des Drehmoments pro Schleife) zwischen jedem Paar benachbarter Punkte in der Beschleunigungskennfelddatei als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehmomentänderung, d. h. der Differenz zwischen einem Soll-Drehmoment und einem aktuellen Drehmoment, identifizieren. Die Drehmomentanforderung des Fahrers kann durch Einbeziehung dieser Beschleunigungs-/Drehmoment-Rampenratenantworten geformt werden, um dem Drehmomentanforderungsprofil eine Krümmung zu verleihen.
Das Verfahren 200 fährt mit dem Prozessblock 205 fort (in 3 zweimal dargestellt), um eine Reihe von Beschränkungen für die Antriebsaktoren zu identifizieren, die die verfügbaren Antriebsaktoren daran hindern können, ein gewünschtes Bremsmoment zu erreichen. Diese Einschränkungen können einzeln oder in beliebiger Kombination Folgendes umfassen: Grenzen für die Batterieladung; Grenzen für das Motordrehmoment; Grenzen für das Motorreibungsdrehmoment; Achsdrehmomentkapazitäten für jede Fahrzeugachse (z. B. auf der Grundlage von Motor- und Halbwellen-Drehmomentkapazitäten); Radeinheitskapazitäten für jedes Straßenrad; und kalibrierbare Drehmomentpuffer für die VMC-Rückkopplungskompensation. Bei Antriebsstrangarchitekturen mit Achsen mit unabhängigen linken und rechten Antriebseinheiten kann die kleinere der beiden Drehmomentkapazitäten für beide Antriebseinheiten verwendet werden. Diese Beschränkungen für den Bremsaktuator werden anschließend verwendet, um ein minimales effektives Abtriebsdrehmoment zu bestimmen, wie in Prozessblock 207 angegeben. Die minimale effektive Ausgangsdrehmomentkapazität ist die maximale Bremsdrehmomentkapazität, die von dem/den Antriebsstrangaktuator(en) unter den gegebenen Randbedingungen erreicht werden kann. Als Beispiel und ohne Einschränkung kann die minimale effektive Ausgangsdrehmomentkapazität ein Hinweis auf das gesamte regenerative Bremsdrehmoment sein, das von dem gesamten Antriebsstrangsystem zum Zeitpunkt eines gewünschten Fahrzeugbremsvorgangs erzeugt werden kann.
Zusätzlich zur Bewertung bestehender Drehmomentkapazitätsbeschränkungen verwendet das Verfahren 200 auch die Beschränkung(en) des Antriebsaktors, um eine optimale Drehmomentverteilung im Prozessblock 209 abzuleiten. Diese optimale Drehmomentverteilung kann eine Entscheidungsanzeige für die Drehmomentoptimierung und eine optimierte Antriebsdrehmomentverteilung enthalten. Beispielsweise kann die Funktion eine optimale Antriebsachsendrehmomentverteilung (z. B. für die Fahrzeugachsen 1, 2 ... N) bestimmen, die den Anforderungen des Bedieners an die Längs- und Querbewegung des Fahrzeugs (d. h. Fahrzeugbewegung für Beschleunigung, Verzögerung, Gieren usw., die durch das Antriebssystem ausgelöst werden soll) am besten entspricht. In Bezug auf die Regelungsmethodik von 3 kann es Fälle geben, in denen diese Funktion nicht in der Lage ist, die Anforderung des Fahrers an die Längsverzögerung des Antriebs zu erfüllen. Zwei repräsentative Fälle sind: (1) eine Antriebskomponente des Antriebsstrangs ist in ihren Fähigkeiten eingeschränkt (z. B. mangelnde Kapazität des Motorregenerationsdrehmoments oder der Batterieladung); und (2) die Vorgabe eines bestimmten Verzögerungsdrehmoments durch das Antriebsstrangsystem kann zu einer seitlichen Instabilität führen. Zusätzlich zur Zuteilung des Antriebsdrehmoments, das den Antriebsaktuatoren befohlen wird, kann die Steuerung der optimalen Drehmomentverteilung von Block 209 eine Drehmomentoptimierungsentscheidung liefern, die anzeigt, dass Fall 1 oder Fall 2 zu einem bestimmten Referenzzeitpunkt (z. B. während eines OPD-Bremsmanövers) auftritt. Die Steuerung des kooperativen Bremssystems, d. h. der Aktuatoren des Reibungsbremssystems, kann diese Informationen verwenden, um zu entscheiden, welches berechnete Reibungsbremsmoment im Prozessblock 221 zu verwenden ist, der im Folgenden näher erläutert wird. Die Ableitung der optimalen Drehmomentverteilung kann, wie dargestellt, vor dem VMC und TPIM oder innerhalb des VMC und TPIM für andere vorhersehbare Reglerarchitekturen durchgeführt werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 führt das Verfahren 200 im Prozessblock 211 gespeicherte, von der Steuerung auszuführende Anweisungen aus, um eine etwaige Straßenlastkompensation für ein aktuelles Geschwindigkeitsprofil des Fahrzeugs zu bestimmen. Zum Beispiel kann eine Straßenlastkorrektur auf der Grundlage einer geschätzten oder gemessenen Straßenneigung, einer nominalen oder geschätzten Fahrzeugmasse und einer Schätzung der Rollreibung, des linearen Widerstands, des Luftwiderstands usw. des Fahrzeugs berechnet werden, berechnet werden, um die mit der vom Fahrer gewünschten Geschwindigkeitserhöhung/-verringerung verbundene Drehmomentanforderung zu „kompensieren“. Unter Anwendung der Prinzipien der Newtonschen Mechanik kann ein Verzögerungsprofil mit einer Kraftvariablen F als mathematische Summe des vom Fahrer gewünschten geformten Drehmoments, des angelegten Bremsmoments, der Kraft der Straßenneigung und der Kraft der Straßenbelastung (ro + r1 *v + r2*v^2, wobei v die gemessene Fahrzeuggeschwindigkeit ist) berechnet werden. Darüber hinaus ist eine Massenvariable m entweder eine voreingestellte nominale Fahrzeugmasse oder eine geschätzte/gemessene (Echtzeit-) Fahrzeugmasse. Unter bestimmten Betriebsbedingungen wird die tatsächliche Fahrbahnneigung nicht berücksichtigt; der Kraftaufwand für die Fahrbahnneigung wird daher auf Null gesetzt.
In Prozessblock 213 identifiziert das Verfahren 200 einen aktuellen Fahrzeugsteuerungsmodus für das Fahrzeugantriebssystem. Um das Bestimmen in Prozessblock 213 abzuschließen, kann ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ein oder mehrere Sensorsignale ausgeben, die eine Echtzeitgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs anzeigen. Diese Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten werden entweder unabhängig oder in Kombination mit einer vom Fahrer erzeugten Eingabe verwendet, um einen Fahrzeugsteuerungsmodus auszuwählen. Gemäß einem anschaulichen Beispiel kann der Steuermodus entweder als Geschwindigkeitssteuerungsmodus oder als Drehmomentsteuerungsmodus eingestellt werden. Im Geschwindigkeitsregelungsmodus können die Kennfelddateien für das instationäre Beschleunigungsverhalten als Beschleunigungsanforderung interpretiert werden; das Betätigen des Bremspedals kann als Verzögerungsanforderung interpretiert und im Geschwindigkeitsprofil berücksichtigt werden. Im Modus der Drehmomentsteuerung werden das Beschleunigungskennfeld und die auf dem instationären Beschleunigungskennfeld basierende Drehmomentanforderung vom VMC 114 bereitgestellt. Die Auswahl des Modus kann auf der Echtzeitgeschwindigkeit des Fahrzeugs, einer Position des Fahrereingabegeräts (z. B. Gas-/Bremspedalposition), einer Änderungsrate der Position des Fahrereingabegeräts und/oder einer gemessenen Straßenneigung basieren.
Sobald die Kompensation der Straßenbelastung in Block 211 und der Fahrzeugregelungsmodus in Block 213 bestimmt sind, führt das Verfahren 200 den Prozessblock 215 aus, um entweder eine kompensierte oder eine unkompensierte Drehmomentanforderung für einen nachfolgenden Satz von Reibungsbremsmoment-Anforderungsberechnungen auszuwählen. Im Prozessblock 215 kann zunächst festgestellt werden, ob sich der Fahrzeugregelungsmodus im Geschwindigkeitsregelungsmodus befindet (oder in einem beliebigen aus einer Reihe von vordefinierten „kompensierenden“ Fahrzeugregelungsmodi). Befindet sich das Fahrzeug beispielsweise nicht im Geschwindigkeitsregelungsmodus, wird die Korrektur der Straßenbelastung nicht auf die Drehmomentanforderung des Fahrers angewendet. Andererseits kann eine kompensierte Drehmomentanforderung über den VMC berechnet werden, wenn der Fahrzeugsteuermodus auf den Geschwindigkeitssteuermodus eingestellt ist. Eine kompensierte Drehmomentanforderung kann als mathematische Summe aus der Drehmomentanforderung und der Korrektur der Straßenbelastung berechnet werden. Unter Verwendung der kompensierten/unkompensierten Drehmomentanforderung, der Antriebsdrehmomentverteilung und der minimalen effektiven Abtriebsdrehmomentkapazität als Eingaben berechnen die Prozessblöcke 217 und 219 die anfängliche Reibungsbremsmoment-Anforderung für das Reibbremssystem des Fahrzeugs. Im Prozessblock 217 kann zum Beispiel eine erste Reibungsbremsmoment-Anforderung als mathematische Differenz berechnet werden zwischen: (1) der kompensierten/unkompensierten Drehmomentanforderung (je nach aktuellem Fahrzeugsteuerungsmodus) und (2) der mathematischen Summe der einzelnen Drehmomentanforderungen (Antriebsachsmomente), die in der Antriebsbremsmomentverteilung für die Fahrzeugachsen/Straßenräder enthalten sind. In gleicher Weise kann eine zweite Reibungsbremsmoment-Anforderung im Prozessblock 219 berechnet werden als die mathematische Differenz zwischen: (1) der Anforderung des kompensierten/unkompensierten Drehmoments (je nach aktuellem Fahrzeugsteuerungsmodus) und (2) der maximalen Bremsmomentkapazität, die von dem/den Antriebsstrangaktgeber(n) zur Verfügung steht. Alternativ kann die Anforderung eines Reibungsbremsmoments eine Kalibrierungsfunktion einer Drehmomentanforderung des Fahrers und einer minimalen effektiven Ausgangsdrehmomentkapazität sein. Diese Berechnungen ermöglichen es dem rückgekoppelten Regelsystem, die Reibungsbremsaktuatoren mit den Antriebsbremsaktuatoren zu koordinieren und dabei die Begrenzungen der Antriebsaktuatoren und die dynamische Verteilung des Bremsmoments der Antriebsaktuatoren zu berücksichtigen.
Nach Abschluss der Berechnungen des Reibungsbremsmoments in den Prozessblöcken 217 und 219 führt das Verfahren 200 den Prozessblock 221 aus, um eine endgültige gewünschte Anforderung des Reibungsbremsmoments zu bestimmen, indem es zwischen den anfänglichen Schätzungen der Anforderung des Reibungsbremsmoments auf der Grundlage einer Bremsmoment-Optimierungsentscheidung, die aus der Drehmomentanforderung des Bedieners abgeleitet wurde, und etwaigen Einschränkungen des Antriebsaktors vermittelt. Zumindest bei einigen Anwendungen prüft der VMC 114 innerhalb des TPIM 102 eine Drehmoment-Optimierungsentscheidung, die in dem Bestimmen der optimalen Drehmomentverteilung enthalten ist, die im Prozessblock 209 durchgeführt wird. Eine Entscheidung zur Drehmomentoptimierung kann darauf hindeuten, dass die maximale Bremsmomentenkapazität, die von dem/den Antriebsstrangaktuator(en) zur Verfügung steht, nicht ausreicht, um die Drehmomentanforderung des Fahrers zu erfüllen (z. B. kann die Verteilung des Antriebsdrehmoments die Anforderung des Fahrers zur Längsverzögerung nicht erfüllen). Das Verfahren 200 kann die Reibungsbremsmoment-Anforderungen in Richtung der ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung abgleichen. Insbesondere kann das kooperative Bremssteuerungssystem die Reibungsbremsmoment-Anforderung, die auf der befohlenen Antriebsbremsmomentverteilung basiert, direkt auswählen oder stärker betonen (d. h. einen größeren Prozentsatz davon verwenden).
Umgekehrt kann eine Entscheidung zur Drehmomentoptimierung bedeuten, dass verfügbare (z. B. gemessene oder geschätzte) Fahrdynamikdaten darauf hindeuten, dass die Verteilung des Antriebsbremsmoments nicht ausreicht, um die Drehmomentanforderung des Bedieners zu erfüllen (z. B. verursacht die Verteilung des Antriebsmoments Probleme mit der Seitenstabilität). In diesem Fall kann das Verfahren 200 reagieren, indem es die Anforderungen an das Reibungsbremsmoment in Richtung der zweiten Anforderung an das Reibungsbremsmoment mischt. Anders ausgedrückt, kann das kooperative Bremssteuerungssystem die Reibungsbremsmoment-Anforderung, die auf der minimalen effektiven Ausgangsdrehmomentkapazität basiert, direkt auswählen oder stärker betonen (d. h. einen größeren Prozentsatz verwenden). In der praktischen Anwendung, wenn eine Reibungsanforderung von der Berechnung vor dem VMC 114 auf die Berechnung nach dem VMC 114 oder umgekehrt umgestellt wird, ist das Steuerungssystem so ausgelegt, dass eine Diskontinuität in der Reibungsbremsanforderung vermieden wird. Es kann eine Rampenfunktion und/oder ein Filter verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Anforderung kontinuierlich und gleichmäßig ist. Da die Möglichkeit besteht, von einem Reibungsbremsmoment zum anderen zu wechseln, kann eine Ratenbegrenzung innerhalb der Rampenfunktion angewendet werden, um einen sanften Übergang zu gewährleisten. Anders ausgedrückt: Wenn Einschränkungen des Antriebssystems die Fahrzeugverzögerung begrenzen, werden die Berechnungen der endgültigen Reibungsbremsanforderung stromabwärts von VMC 114 durchgeführt, um die Kapazität des Antriebssystems optimal zu nutzen. Wenn jedoch eine Drehmomentanforderung des Fahrers aufgrund von Fahrzeugstabilitätsbeschränkungen nicht erfüllt werden kann, werden endgültige Reibungsbremsanforderungsberechnungen vor dem VMC durchgeführt, um sicherzustellen, dass das VMC 114 eine mögliche Drehmomentvektorisierung steuern kann. Zu diesem Zeitpunkt werden ein oder mehrere Bremsmoment-Befehlssignale an das Reibungsbremssystem und/oder an den/die Antriebsstrang-Aktuator(en) übertragen, um gemeinsam ein Gesamtbremsmoment auszugeben, das ausreicht, um das gewünschte Bremsmoment zur Erfüllung des Eingabebefehls des Fahrers zu erreichen.
Aspekte dieser Offenbarung können in einigen Ausführungsformen durch ein computerausführbares Programm von Anweisungen, wie z. B. Programmmodulen, implementiert werden, die allgemein als Softwareanwendungen oder Anwendungsprogramme bezeichnet werden und von einem beliebigen Steuergerät oder den hier beschriebenen Steuerungsvarianten ausgeführt werden. Software kann, in nicht einschränkenden Beispielen, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und Datenstrukturen umfassen, die bestimmte Aufgaben ausführen oder bestimmte Datentypen implementieren. Die Software kann eine Schnittstelle bilden, die es dem Computer ermöglicht, entsprechend einer Eingabequelle zu reagieren. Die Software kann auch mit anderen Codesegmenten zusammenarbeiten, um eine Vielzahl von Aufgaben als Reaktion auf empfangene Daten in Verbindung mit der Quelle der empfangenen Daten auszulösen. Die Software kann auf einer Vielzahl von Speichermedien wie CD-ROM, Magnetplatte und Halbleiterspeicher (z. B. verschiedene Arten von RAM oder ROM) gespeichert werden.
Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung mit einer Vielzahl von Computersystem- und Computernetzkonfigurationen praktiziert werden, einschließlich Multiprozessorsystemen, mikroprozessorbasierter oder programmierbarer Unterhaltungselektronik, Minicomputern, Großrechnern und dergleichen. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Offenbarung in verteilten Computerumgebungen angewandt werden, in denen Aufgaben von stationären und entfernten Verarbeitungsgeräten ausgeführt werden, die über ein Kommunikationsnetz verbunden sind. In einer Umgebung mit verteilter Datenverarbeitung können sich Programmmodule sowohl in lokalen als auch in entfernten Computerspeichermedien, einschließlich Speichergeräten, befinden. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können daher in Verbindung mit verschiedener Hardware, Software oder einer Kombination davon in einem Computersystem oder einem anderen Verarbeitungssystem implementiert werden. Jedes der hier beschriebenen Verfahren kann maschinenlesbare Anweisungen zur Ausführung durch (a) einen Prozessor, (b) eine Steuerung und/oder (c) eine andere geeignete Verarbeitungsvorrichtung enthalten: (a) einem Prozessor, (b) einem Steuergerät und/oder (c) jeder anderen geeigneten Verarbeitungsvorrichtung. Jeder hier offenbarte Algorithmus, jede Software, Steuerlogik, jedes Protokoll oder Verfahren kann als Software verkörpert sein, die auf einem greifbaren Medium gespeichert ist, wie z. B. einem Flash-Speicher, einem Festkörperspeicher, einer Festplatte, einer CD-ROM, einer Digital Versatile Disk (DVD) oder anderen Speichergeräten. Der gesamte Algorithmus, die Steuerlogik, das Protokoll oder das Verfahren und/oder Teile davon können alternativ von einem anderen Gerät als einem Steuergerät ausgeführt werden und/oder in Firmware oder dedizierter Hardware in einer verfügbaren Weise verkörpert sein (z. B. implementiert durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD), eine feldprogrammierbare Logikvorrichtung (FPLD), diskrete Logik usw.). ). Obwohl spezifische Algorithmen unter Bezugnahme auf die hier dargestellten Flussdiagramme beschrieben werden, können alternativ auch viele andere Methoden zur Implementierung der beispielhaften maschinenlesbaren Anweisungen verwendet werden.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung wurden ausführlich unter Bezugnahme auf die abgebildeten Ausführungsformen beschrieben; der Fachmann wird jedoch erkennen, dass viele Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die genaue Konstruktion und die hierin offenbarten Zusammensetzungen beschränkt; alle Modifikationen, Änderungen und Variationen, die aus den vorstehenden Beschreibungen ersichtlich sind, liegen im Rahmen der Offenbarung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus schließen die vorliegenden Konzepte ausdrücklich alle Kombinationen und Unterkombinationen der vorangehenden Elemente und Merkmale ein.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Straßenrädern, ein Reibungsbremssystem, ein Antriebsstrangsystem und eine Eingabevorrichtung umfasst, die zum Empfangen von Steuereingaben von einem Bediener des Kraftfahrzeugs betreibbar ist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen, über eine Fahrzeugsteuerung durch den Bediener über das Eingabegerät, eines Fahrzeugsteuerungsbefehls mit einer zugehörigen Drehmomentanforderung für das Kraftfahrzeug; Bestimmen, über die Fahrzeugsteuerung, einer Antriebsaktuatorbeschränkung, die ein von einem Antriebsstrangaktuator des Antriebsstrangsystems verfügbares Bremsmoment begrenzt; Bestimmen, über die Fahrzeugsteuerung, einer Antriebsbremsmomentverteilung für die Straßenräder des Kraftfahrzeugs und einer maximalen Bremsmomentkapazität für den Antriebsstrangaktuator unter Verwendung der Antriebsaktuatorbeschränkung und der vom Bediener eingegebenen Drehmomentanforderung; Bestimmen einer ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung unter Verwendung der Antriebsbremsmomentverteilung, der Drehmomentanforderung und eines Fahrzeugsteuerungsmodus des Antriebsstrangsystems; Bestimmen einer zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung unter Verwendung der maximalen Bremsmomentkapazität, der Drehmomentanforderung und des Fahrzeugsteuerungsmodus; Bestimmen eines endgültigen Reibungsbremsmoment-Befehls durch Schlichten zwischen den ersten und zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderungen auf der Grundlage einer Bremsmoment-Optimierungsentscheidung; und Übermitteln, über die Fahrzeugsteuerung, des endgültigen Reibungsbremsmoment-Befehls an das Reibungsbremssystem und eines endgültigen Antriebsstrangbrems-Befehls an den Antriebsstrangaktuator.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen einer Straßenbelastungskorrektur auf der Grundlage eines Geschwindigkeitsprofils des Kraftfahrzeugs; und Berechnen, über die Fahrzeugsteuerung, einer kompensierten Drehmomentanforderung als Summe aus der Drehmomentanforderung und der Straßenlastkorrektur, wenn der Fahrzeugregelungsmodus des Antriebsstrangsystems ein Geschwindigkeitsregelungsmodus ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen des ersten und zweiten Reibungsbremsmomentes die Anforderung beinhaltet: Verwenden der kompensierten Drehmomentanforderung als Drehmomentanforderung in Reaktion darauf, dass sich der Fahrzeugsteuerungsmodus im Geschwindigkeitssteuerungsmodus befindet; und Verwenden der durch die Straßenlastkorrektur unkompensierten Drehmomentanforderung als Reaktion darauf, dass sich der Fahrzeugregelungsmodus nicht im Geschwindigkeitsregelungsmodus befindet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen der ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung das Berechnen einer mathematischen Differenz zwischen: (1) der kompensierten Drehmomentanforderung oder der unkompensierten Drehmomentanforderung und (2) einer Summe von einzelnen Aktuator-Drehmomentanforderungen, die in der Antriebsbremsmomentverteilung für die Straßenräder des Kraftfahrzeugs enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen der zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung das Berechnen einer mathematischen Differenz zwischen: (1) der kompensierten Drehmomentanforderung oder der unkompensierten Drehmomentanforderung und (2) der maximalen Bremsmomentenkapazität des Antriebsstrangaktors, die aus der Antriebsaktorbeschränkung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entscheiden zwischen der ersten und der zweiten Anforderung des Reibungsbremsmoments beinhaltet: Mischen der ersten und zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung mit einem größeren Prozentsatz der ersten Reibungsbremsmoment-Anforderung als Reaktion auf die Bremsmoment-Optimierungsentscheidung, die anzeigt, dass die maximale Bremsmomentkapazität für das Antriebsstrangstellglied unzureichend ist, um die Drehmomentanforderung zu erreichen; und Mischen der ersten und zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung mit einem größeren Prozentsatz der zweiten Reibungsbremsmoment-Anforderung als Reaktion auf die Bremsmoment-Optimierungsentscheidung, die anzeigt, dass erfasste oder geschätzte Fahrzeugdynamikdaten darauf hindeuten, dass die Antriebsbremsmomentverteilung unzureichend ist, um die Drehmomentanforderung zu erreichen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen eines Sensorsignals, das eine Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anzeigt, über die Fahrzeugsteuerung von einem Geschwindigkeitssensor; und Auswählen des Fahrzeugregelungsmodus als Geschwindigkeitsregelungsmodus oder als Drehmomentregelungsmodus unter Verwendung der Echtzeit-Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Empfangen eines Eingangssignals für regeneratives Bremsen (regen) bei Bedarf, ROD, und/oder eines Eingangssignals für Park-Rear-Neutral-Drive-Low, PRNDL; und Bestimmen der Drehmomentanforderung, die mit dem vom Bediener eingegebenen Fahrzeugsteuerungsbefehl verbunden ist, auf der Grundlage des ROD-Eingangssignals und/oder des PRNDL-Eingangssignals.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Drehmomentanforderung ferner auf einem zuvor an das Reibungsbremssystem übermittelten Befehl für das endgültige Reibungsbremsmoment basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen eines negativen Drehmomentbefehls für die Drehmomentanforderung, die mit dem vom Bediener eingegebenen Fahrzeugsteuerbefehl verbunden ist, über die Fahrzeugsteuerung aus gespeicherten Beschleunigungsantwortdaten; und Formen des negativen Drehmomentbefehls auf der Grundlage der gespeicherten Daten über das Ansprechen auf transiente Beschleunigungen.