DE102022117875A1 - Fahrzeugsteuersystem für ein Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem (1) für ein Fahrzeug (200), aufweisend eine erste Steuereinheit (3), die dazu ausgebildet ist, zumindest eine Stellgröße (11) eines Fahrzeugaktuators (254) des Fahrzeugs (200) zu ermitteln und an einer Aktuatorschnittstelle (13) auszugeben, eine zweite Steuereinheit (5), die zum Empfangen von Signalen (S), die zwei oder mehr geometrische Charakteristika (15) und zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) des Fahrzeugs (200) umfassen, mit einem Fahrzeugnetzwerk (258) und einem privaten Netzwerk (256) des Fahrzeugs (200) verbindbar ist, und ein Steuersystemnetzwerk (7), wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der Charakteristika (15, 21) einen Fahrdynamikgrenzwert (25) der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) zu definieren und den Fahrdynamikgrenzwert (25) auf dem Steuersystemnetzwerk (7) bereitzustellen, wobei die erste Steuereinheit (3) dazu ausgebildet ist, die Stellgröße (11) unter Verwendung des Fahrdynamikgrenzwerts (25) zu ermitteln. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (200) und ein Fahrzeugsteuerverfahren (300).

Description

• Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeugnetzwerk und zumindest ein privates Netzwerk aufweist, das Fahrzeugsteuersystem aufweisend eine erste Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, zumindest eine Stellgröße eines Fahrzeugaktuators des Fahrzeugs zu ermitteln und an einer Aktuatorschnittstelle auszugeben. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug und ein Fahrzeugsteuerverfahren.
• Ein erfahrener Berufskraftfahrer kann eine zu erwartende Fahrstabilität eines Fahrzeugs bereits vor Fahrtantritt so einschätzen, dass das Fahrzeug sicher im Straßenverkehr bewegt wird. Die von einem geübten Fahrer gewählte Fahrweise ist den gegebenen Randbedingungen angepasst und ermöglicht ein sicheres Steuern des Fahrzeugs. Sofern dies nötig sein sollte, wird ein geübter Fahrer die gewählte Fahrweise so adaptieren, dass Instabilitäten des Fahrzeugs vermieden werden und das Fahrzeug mit der erforderlichen Genauigkeit in einer Fahrspur geführt wird.
• Ein unerfahrener Fahrer kann hingegen eine korrekte Beurteilung des zu erwartenden Fahrzeugverhaltens nicht oder nur eingeschränkt vornehmen. Auch sogenannte virtuelle Fahrer, die autonome Fahrzeuge steuern oder Teilaufgaben beim Steuern autonomer Fahrzeuge übernehmen, können eine korrekte Beurteilung des Stabilitätsverhaltens bisher nicht gewährleisten. Ist eine Beurteilung der aktuellen Fahrstabilität und des erforderlichen Platzbedarfs unzureichend, führt dies zu Instabilitäten, die von einem ungeübten Fahrer oder einem virtuellen Fahrer nicht oder zu spät erkannt werden. Herkömmliche Stabilitätsregelsystem eines Fahrzeugs greifen erst bei Überschreiten bestimmter Grenzwerte korrigierend in das Fahrverhalten des Fahrzeugs ein. Derartige Eingriffe erfolgen daher verspätet und gehen mit einem erhöhten Platzbedarf einher, sodass gegebenenfalls mehrere Korrekturen erforderlich sind oder im schlimmsten Fall ein Unfall nicht vermieden werden kann. Es besteht daher Bedarf nach Fahrzeugsteuersystemen, die Instabilitäten eines Fahrzeugs zuverlässig verhindern.
• US 2013/0085639 A1 offenbart ein Verfahren zur Stabilitätskontrolle eines Fahrzeugs, mit den Schritten: Überwachen von Fahrzeuginformationen mit einer elektronischen Steuereinheit; Detektieren eines nahenden instabilen Fahrzustands aus den Fahrzeuginformationen mit einer elektronischen Steuereinheit bevor der instabile Fahrzustand auftritt; und Senden mindestens eines Ausgangssignals einer ersten Signalreihe von der elektronischen Steuereinheit an mindestens ein Fahrzeugsystem, um zumindest eine proaktive Fahrzeugstabilitätsmaßnahme anzuwenden, bevor der instabile Fahrzustand auftritt. Zum Detektieren des nahenden instabilen Fahrzustands empfängt die elektronische Steuereinheit Informationen zu Wetterbedingungen und Straßenverhältnissen sowie Straßenkartendaten. Nachteilig an dem vorbeschriebenen Verfahren gemäß US 2013/0085639A1 ist, dass fahrzeugspezifische Eigenheiten nicht berücksichtigt und nahende Instabilitäten des Nutzfahrzeugs nicht oder nur unzureichend erkannt werden. Ferner wird das Verfahren zur Stabilitätskontrolle von einer einzelnen elektronischen Steuereinheit ausgeführt, die im Falle eines Fehlers, ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheit und Präzision beim Steuern von Fahrzeugen zu verbessern.
• In einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeugsteuersystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeugnetzwerk und zumindest ein privates Netzwerk aufweist, das Fahrzeugsteuersystem aufweisend eine erste Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, zumindest eine Stellgröße eines Fahrzeugaktuators des Fahrzeugs zu ermitteln und an einer Aktuatorschnittstelle auszugeben, eine zweite Steuereinheit, die zum Empfangen von Signalen, die zwei oder mehr geometrische Charakteristika und zwei oder mehr Lastcharakteristika einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs umfassen, mit dem Fahrzeugnetzwerk und dem privaten Netzwerk verbindbar ist, und ein Steuersystemnetzwerk, das die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit verbindet, wobei die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und der zwei oder mehr Lastcharakteristika einen Fahrdynamikgrenzwert der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration zu definieren und den Fahrdynamikgrenzwert auf dem Steuersystemnetzwerk bereitzustellen, wobei die erste Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Stellgröße unter Verwendung des Fahrdynamikgrenzwerts zu ermitteln.
• Während eines Fahrzeugbetriebs ermittelt die erste Steuereinheit eine Stellgröße des Fahrzeugaktuators und gibt diese Stellgröße an der Aktuatorschnittstelle aus, um das Fahrzeug zu steuern. Das Ermitteln der Stellgröße erfolgt zum Steuern des Fahrzeugs in einer Fahrsituation beziehungsweise zum Bewältigen einer Fahraufgabe. Die erste Steuereinheit ist vorzugsweise zur Realisierung einer (teil-)autonomen Fahrfunktion ausgebildet. Die autonome Fahrfunktion kann eine Trajektorienplanung und/oder eine Positionsregelung eines vollautonomen Fahrzeugs sein. Ebenso bevorzugt kann die erste Steuereinheit aber auch zur Realisierung einer Fahrerassistenzfunktion ausgebildet sein. Die Fahrerassistenzfunktion ist oder umfasst vorzugsweise ein Abstandsregeltempomat (englisch auch Adaptive Cruise Control), ein Notbremsassistent, ein Spurhalteassistent und/oder eine Fahrstabilitätsregelung. Beispielsweise kann die erste Steuereinheit eine Lenkstellgröße für ein Lenksystem des Fahrzeugs ermitteln, um das Fahrzeug durch eine Kurve zu steuern.
• Vorzugsweise kann die erste Steuereinheit auch mehrere Stellgrößen für einen oder mehrere Fahrzeugaktuatoren ermitteln und an der Aktuatorschnittstelle bereitstellen. Die Fahrzeugaktuatoren nehmen Einfluss auf den Bewegungszustand des Fahrzeugs. Vorzugsweise ist oder umfasst der Fahrzeugaktuator ein Lenksystem, eine Bremse, ein Bremssystem und/oder ein Motor des Fahrzeugs. Die Fahrzeugaktuatoren werden mittels der Stellgrößen angesteuert und nehmen einen zur Stellgröße korrespondierenden Fahrdynamikeingriff am Fahrzeug vor. Beispielsweise kann als Stellgröße ein geforderter Bremsdruck an einem Bremsmodulator eines Bremssystems vorgegeben werden, um eine korrespondierende Bremskraft an einer mit dem Bremsmodulator verbundenen Betriebsbremse auszusteuern. Die erste Steuereinheit ermittelt die Stellgrößen der Fahrzeugaktuatoren, die wiederrum zur Beeinflussung des Bewegungszustandes des Fahrzeuges genutzt werden.
• Es soll verstanden werden, dass die erste Steuereinheit auch nur eine Teilaufgabe in der Ansteuerung der Fahrzeugaktuatoren ausführen kann. So kann die von der ersten Steuereinheit ermittelte und an der Aktuatorschnittstelle ausgegebene Stellgröße auch nur eine Zwischengröße eines Fahrzeugaktuators sein. Beispielsweise kann die erste Steuereinheit als Stellgröße eine Sollverzögerung an der Aktuatorschnittstelle ausgeben, die dann in einem Bremsmodulator in einen der Sollverzögerung entsprechenden Bremsdruck überführt wird. Dieser Bremsdruck wird dann vom Bremsmodulator an einen Bremszylinder einer Betriebsbremse ausgesteuert, um die Sollverzögerung zu erreichen.
• Die zweite Steuereinheit ist mit dem Fahrzeugnetzwerk und dem privaten Netzwerk des Fahrzeugs verbindbar, um Signale zu empfangen, die zwei oder mehr geometrische Charakteristika und zwei oder mehr Lastcharakteristika des Fahrzeugs umfassen. Das Fahrzeugnetzwerk und das private Netzwerk sind Netzwerke des Fahrzeugs. Das Fahrzeugnetzwerk ist vorzugsweise ein Fahrzeug-Bussystem, besonders bevorzugt ein Fahrzeug-CAN. Das private Netzwerk ist vorzugsweise ein privates Netzwerk eines Fahrzeugsubsystems. Besonders bevorzugt ist das private Netzwerk ein Lenksystemnetzwerk eines Lenksystems des Fahrzeugs.
• Die geometrischen Charakteristika und Lastcharakteristika repräsentieren zumindest teilweise eine gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs, die sowohl fahrzeugspezifische Aspekte als auch ladungsspezifische Aspekte betrifft. Die geometrischen Charakteristika repräsentieren die Geometrie des Fahrzeugs. Neben oder anstelle von geometrischen Abmessungen können die geometrischen Charakteristika vorzugsweise auch Mengenangaben (beispielsweise eine Anzahl der Achsen des Fahrzeugs) enthalten. Geometrische Charakteristika sind oder umfassen insbesondere die Fahrdynamik des Fahrzeugs definierende Geometriegrößen, wie ein Radstand des Fahrzeugs, Achsabstände zwischen Achsen des Fahrzeugs, eine Spurbreite des Fahrzeugs, ein Abstand zwischen einer Hinterachse des Fahrzeugs und einem Kupplungspunkt eines Anhängers oder eine Konstruktionsform eines Anhängerfahrzeugs (beispielsweise Deichselanhänger oder Zentralachsanhänger).
• Die Lastcharakteristika repräsentieren auf das Fahrzeug wirkende Lasten, die aus dem Eigengewicht des Fahrzeugs und aus einer Ladung des Fahrzeugs resultieren können. So ist eine gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration eines unbeladenen Fahrzeugs verschieden von einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration desselben Fahrzeugs im beladenen Zustand. Eine Lastcharakteristik kann vorzugsweise eine Radlast, eine Achslast, eine Fahrzeuggesamtmasse, eine Masse eines Fahrzeugteils und/oder eine Schwerpunktlage des Fahrzeugs oder eines Fahrzeugteils sein oder umfassen. Die zweite Steuereinheit berücksichtigt die ermittelten geometrischen Charakteristika und Lastcharakteristika beim Definieren eines Fahrdynamikgrenzwerts. Der Fahrdynamikgrenzwert ist zumindest teilweise auf die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration abgestimmt und ermöglicht so ein besonders sicheres Steuern des Fahrzeugs. So kann ein Risiko für Instabilitäten, die aus einer ungünstigen Beladung des Fahrzeugs resultieren, erkannt und in dem Fahrdynamikgrenzwert berücksichtigt werden. Die erste Steuereinheit bestimmt die Stellgröße für den Fahrzeugaktuator unter Verwendung des Fahrdynamikgrenzwerts. So wird sichergestellt, dass der Fahrdynamikgrenzwert beim Steuern des Fahrzeugs eingehalten wird.
• Das Steuersystemnetzwerk verbindet die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit und dient zumindest für einen Austausch des Fahrdynamikgrenzwerts. Das Steuersystemnetzwerk erlaubt einen gesonderten und besonders sicheren Austausch des Fahrdynamikgrenzwerts. Vorzugsweise ist das Steuersystemnetzwerk ein Bussystem, besonders bevorzugt ein CAN-Bus. Die erfindungsgemäße Architektur mit einer ersten Steuereinheit, einer zweiten Steuereinheit und einem Steuersystemnetzwerk gewährleistet eine hohe Ausfallsicherheit und ist ökonomisch. Die Aufgabenteilung zwischen den Steuereinheiten erlaubt den Einsatz geringerer Rechenleistung je Steuereinheit und eine schnelle Steuerung. Ferner ist insbesondere das von der ersten Steuereinheit ausführbare bestimmen der Stellgröße des Fahrzeugaktuators sicherheitskritisch, sodass durch das Vorsehen einer zweiten Steuereinheit ein Eingriff in die erste Steuereinheit verhindert wird. Des Weiteren ist eingangsseitig (d.h. zum Empfangen von Signalen) vorzugsweise nur die zweite Steuereinheit mit dem Fahrzeugnetzwerk und dem zumindest einen privaten Netzwerk verbindbar. Die zweite Steuereinheit bildet eine Eingangsseite und schützt die erste Steuereinheit vor fehlerhaften Signalen. Ferner erfolgt durch die zweite Steuereinheit eine Vorverarbeitung der Signale, sodass eine Aufgabenkomplexität der ersten Steuereinheit reduziert wird.
• Das Fahrzeug ist besonders bevorzugt ein Nutzfahrzeug. Ein Nutzfahrzeug (Nfz), auch Nutzkraftwagen (Nkw), ist ein Kraftfahrzeug, das nach seiner Bauart und Einrichtung zum Transport von Personen oder Gütern bestimmt ist, oder zum Ziehen von Anhängern, aber kein Personenkraftwagen oder Kraftrad ist, sondern beispielsweise ein Omnibus, ein Lastkraftwagen, eine Zugmaschine oder ein Kranwagen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann das Nutzfahrzeug ein einfaches Nutzfahrzeug, das oftmals auch englisch als rigid vehicle bezeichnet wird, oder auch ein Fahrzeugzug aus einem Zugfahrzeug und einem oder mehreren Anhängerfahrzeugen sein.
• Eine der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis besteht darin, dass bei modernen Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, eine Vielzahl von geometrischen Charakteristika und Lastcharakteristika ohnehin bekannt sind. So werden verschiedene geometrische Charakteristika und Lastcharakteristika in gängigen Fahrzeugsystemen, wie beispielsweise einem elektronischen Bremssystem, verarbeitet. Diese Charakteristika sind daher bereits von Signalen, die auf einem Fahrzeugnetzwerk oder einem privaten Netzwerk des Fahrzeugs bereitgestellt werden, umfasst. Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung zunutze, da die zweite Steuereinheit mit dem Fahrzeugnetzwerk und dem privaten Netzwerk verbindbar ist und so auf die Charakteristika zugreifen kann. Das Fahrzeugsteuersystem kann daher besonders einfach in ein Fahrzeug integriert werden. Ferner ist das Fahrzeugsteuersystem ökonomisch einsetzbar, insbesondere da auf gesonderte Sensorik weitgehend oder vollständig verzichtet werden kann.
• Die zweite Steuereinheit ist vorzugsweise eine von der ersten Steuereinheit verschiedene Steuereinheit. Es kann auch vorgesehen sein, dass die zweite Steuereinheit und die erste Steuereinheit funktional voneinander unterscheidbare Subeinheiten einer Steuereinheit sind.
• In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und der zwei oder mehr Lastcharakteristika dynamische Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration zu prädizieren und den zumindest einen Fahrdynamikgrenzwert basierend auf den prädizierten dynamischen Eigenschaften zu definieren. So ist ein Verhalten des Fahrzeugs vorhersagbar. Dynamische Eigenschaften sind vorzugsweise ein Gierverhalten des Zugfahrzeugs, ein Knickverhalten des Anhängerfahrzeugs oder der Anhängerfahrzeuge, Eigenkreisfrequenzen des Fahrzeugs und/oder Dämpfungsmaße des Fahrzeugs beziehungsweise des von dem Fahrzeug gebildeten dynamischen Systems. Das Prädizieren der dynamischen Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration erfolgt vorzugsweise modellbasiert. Hierfür kann die zweite Steuereinheit vorzugsweise dazu ausgebildet sein, ein Fahrzeuggrundmodell unter Verwendung der geometrischen Charakteristika und der Lastcharakteristika zu individualisieren, und das dynamische Verhalten des Fahrzeugs unter Verwendung des individualisierten Fahrzeugmodells zu ermitteln.
• Vorzugsweise ist der Fahrdynamikgrenzwert eine maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit, eine maximal zulässige Querbeschleunigung, eine maximal zulässige Fahrzeugbeschleunigung, eine maximal zulässige Fahrzeugverzögerung, ein maximal zulässiger Lenkwinkelgradient oder ein minimal zulässiger Kurvenradius des Fahrzeugs. Das erfindungsgemäße Fahrzeugsteuersystem kann auch dazu ausgebildet sein, mehrere Fahrdynamikgrenzwerte für das Fahrzeug zu definieren, sodass beispielsweise als ein erster Fahrdynamikgrenzwert eine maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit und als ein zweiter Fahrdynamikgrenzwert eine maximal zulässige Querbeschleunigung definiert wird. Die maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit ist nicht zwingend eine Geschwindigkeit, bei deren Überschreiten durch das Fahrzeug unmittelbar eine Instabilität des Fahrzeugs auftritt. Vielmehr kann eine Instabilität nur bei einer entsprechenden Anregung auftreten, beispielsweise dann, wenn ein Ausweichmanöver notwendig ist. Vorzugsweise kann die maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit so gewählt sein, dass bei dieser Fahrzeuggeschwindigkeit auch bei plötzlichen Ausweichmanövern und/oder bei Kurvenfahrten noch eine stabile Fahrt des Fahrzeugs gewährleistet ist.
• Bevorzugt ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, die Signale auf eine Änderung einer der Definition des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts zugrundeliegenden Charakteristik zu überwachen und den Fahrdynamikgrenzwert an die Änderung anzupassen. Das Anpassen des Fahrdynamikgrenzwerts kann auch eine erneute Definition des Fahrdynamikgrenzwerts oder eines anderen Fahrdynamikgrenzwerts sein. Das Anpassen des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts stellt sicher, dass der Fahrdynamikgrenzwert stets an die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration adaptiert ist. So ändert sich ein dynamisches Verhalten des Fahrzeugs unter Umständen signifikant, wenn das Fahrzeug beladen oder entladen wird. In Folge eines Beladens ändert sich aber auch zumindest eine Lastcharakteristik, die der Definition des Fahrdynamikgrenzwerts zugrunde liegt, sodass der Fahrdynamikgrenzwert an die geänderten Gegebenheiten angepasst beziehungsweise erneut definiert wird. Auf diese Weise wird der mittels des Fahrzeugsteuersystems erreichbare Zugewinn an Sicherheit weiter erhöht. Das Detektieren der Änderung einer der Definition des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts zugrundeliegenden Charakteristik erfolgt vorzugsweise während eines Betriebs des Fahrzeugs. Das Anpassen erfolgt vorzugsweise durch erneute Prädiktion des Stabilitätsverhaltens und erneutes Definieren des Fahrdynamikgrenzwerts. Das Überwachen der Signale auf eine Änderung einer der Definition des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts zugrundeliegenden Charakteristik kann auch bei einem Stillstand des Fahrzeugs erfolgen. Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, den Fahrdynamikgrenzwert in einem nichtflüchtigen Speicher zu speichern. So kann der Fahrdynamikgrenzwert vorzugsweise von der zweiten Steuereinheit bei einem erneuten Fahrzeugstart als Startwert bereitgestellt werden.
• In einer bevorzugten Weiterbildung des Fahrzeugsteuersystems ist die erste Steuereinheit ein virtueller Fahrer zum autonomen Steuern eines Fahrzeugs, der dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie zum Bewältigen einer Fahraufgabe des Fahrzeugs zu planen. Der virtuelle Fahrer ist eine Einheit, die zumindest Teilaufgaben einer autonomen Steuerung des Fahrzeugs unternimmt. Die zumindest eine Teilaufgabe der autonomen Steuerung des Fahrzeugs umfasst die Trajektorienplanung. Der virtuelle Fahrer führt die Trajektorienplanung durch und erhält eine Trajektorie, die zum Erfüllen einer Fahraufgabe, wie beispielsweise einer autonomen Fahrt von Punkt A zu Punkt B, vorgesehen ist. Die Trajektorie umfasst zumindest einen geplanten Fahrpfad (Soll-Fahrpfad), der von dem Fahrzeug zum Erfüllen der Fahraufgabe zu befahren ist. Ferner umfasst die Trajektorie zumindest eine fahrdynamische Vorgabe. Diese fahrdynamische Vorgabe ist oder umfasst vorzugsweise eine zum Befahren des Fahrpfads vorgegebene Geschwindigkeit oder einen zum Befahren des Fahrpfads vorgegebenen Geschwindigkeitsverlauf.
• Bevorzugt ist die erste Steuereinheit dazu ausgebildet, die Trajektorie auf dem Steuersystemnetzwerk bereitzustellen, wobei die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob die Trajektorie den Fahrdynamikgrenzwert verletzt. Die Trajektorie umfasst zumindest eine fahrdynamische Vorgabe, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Fahraufgabe. Die zweite Steuereinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Trajektorie zu überprüfen und zu ermitteln, ob die von der Trajektorie umfasste dynamische Vorgabe den Fahrdynamikgrenzwert verletzt. Je nach Typ des Fahrdynamikgrenzwerts kann das Verletzen durch ein Überschreiten oder durch ein Unterschreiten des Fahrdynamikgrenzwerts erfolgen. Wenn der Fahrdynamikgrenzwert beispielsweise eine maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit ist, dann wird dieser Fahrdynamikgrenzwert dann verletzt, wenn eine von der Trajektorie umfasste Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit die maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit überschreitet. Wenn der Fahrdynamikgrenzwert hingegen ein minimal zulässiger Kurvenradius für das Fahrzeug ist, dann wird dieser Fahrdynamikgrenzwert dann verletzt, wenn die Trajektorie einen Fahrpfad mit geringerem Kurvenradius umfasst. In der bevorzugten Weiterbildung wird eine Redundanz geschaffen, die den durch das Fahrzeugsteuersystem erreichten Zugewinn an Sicherheit weiter erhöht. Im Regelfall verwendet die erste Steuereinheit den Fahrdynamikgrenzwert beim Planen der Trajektorie. Wenn jedoch in einem Fehlerfall, die erste Steuereinheit den Fahrdynamikgrenzwert beim Planen der Trajektorie nicht oder falsch verwendet, dann kann eine drohende Instabilität des Fahrzeugs durch die zweite Steuereinheit erkannt werden, indem diese eine Verletzung des Fahrdynamikgrenzwerts durch die Trajektorie ermittelt. Ferner kann basierend auf Umgebungsinformationen eine Aktualisierung der Fahrdynamikgrenzwerte erforderlich sein. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn aufgrund einer Fahrbahnneigung quer zur Fahrtrichtung während einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs ein Risiko für ein Umkippen des Fahrzeugs besteht oder erhöht ist. Eine die Fahrbahnneigung berücksichtigende Umgebungsinformation steht während der Trajektorienplanung unter Umständen noch nicht zur Verfügung, sodass ein Einhalten der vorab geplanten Trajektorie zu instabilen Fahrzeugzuständen führen kann. Die zweite Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, basierend auf Umgebungsinformationen, die vorzugsweise auf dem Fahrzeugnetzwerk und/oder einem privaten Netzwerk bereitgestellt werden, zu ermitteln, ob die Trajektorie einen Fahrdynamikgrenzwert verletzt.
• Vorzugsweise umfassen die geometrischen Charakteristika zumindest eine Anzahl der Achsen des Fahrzeugs und einen Achsabstand zwischen Achsen des Fahrzeugs. Besonders bevorzugt umfassen die geometrischen Charakteristika alle Achsabstände zwischen den Achsen des Fahrzeugs. Räder der Achsen des Fahrzeugs bilden den Kontaktpunkt des Fahrzeugs zur Fahrbahn. Der Achsabstand, der einen Abstand zwischen diesen Kontaktpunkten wiederspiegelt, beeinflusst das dynamische Verhalten des Fahrzeugs daher erheblich und bildet in der Folge eine geometrische Charakteristik, die sich besonders zur Repräsentation der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration eignet. Wenn zumindest eine Anzahl der Achsen des Fahrzeugs und ein Achsabstand von den ermittelten geometrischen Charakteristika umfasst sind, dann kann das dynamische Verhalten des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit und vergleichsweise geringem Rechenaufwand prädiziert werden. Weitere oder alternativ bevorzugte geometrische Charakteristika sind beispielsweise eine Lage eines Kupplungspunkts eines Zugfahrzeugs, eine Lage eines Mittelpunkts einer von mehreren Achsen gebildeten Achsgruppe, eine Spurbreite des Fahrzeugs und/oder ein Radstand des Fahrzeugs oder eines Teilfahrzeugs des Fahrzeugs. Das Verfahren kann aber auch dann durchgeführt werden, wenn nur einige oder keine Achsabstände bekannt sind. So kann bei bekannter Fahrzeuglänge ein Achsabstand des Fahrzeugs vorzugsweise auch approximiert werden.
• In einer Ausgestaltung ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, Signale zu empfangen, die einen realen Fahrzustand des Fahrzeugs repräsentieren, und zu ermitteln, ob der zumindest eine Fahrdynamikgrenzwert im realen Fahrzustand verletzt wird. Der reale Fahrzustand kann auch als Ist-Fahrzustand bezeichnet werden. Die Signale, die den realen Fahrzustand des Fahrzeugs repräsentieren, werden vorzugsweise auf dem Fahrzeugnetzwerk und/oder privaten Netzwerk bereitgestellt. Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, vom Fahrzeugnetzwerk und/oder privaten Netzwerk Signale zu empfangen, die den realen Fahrzustand des Fahrzeugs repräsentieren.
• In einer Weiterbildung ist die zweite Steuereinheit ferner dazu ausgebildet, ein Warnsignal bereitzustellen, falls der Fahrdynamikgrenzwert verletzt wird. Das Warnsignal kann einen Fahrer des Fahrzeugs auf eine drohende Instabilität hinweisen. Das Warnsignal kann als einfacher Hinweis ausgebildet sein. Vorzugsweise kann das Warnsignal aber auch Informationen zum verletzten Fahrdynamikgrenzwert umfassen. Vorzugsweise ist das Fahrzeugsteuersystem dazu ausgebildet, als Warnsignal ein Bremsstellsignal an der Aktuatorschnittstelle auszugeben, falls der Fahrdynamikgrenzwert verletzt wird. Das Bremsstellsignal ist besonders bevorzugt ein zeitlich begrenztes Bremsstellsignal, das für einen Zeitraum von 5 s oder weniger, vorzugsweise 2 s oder weniger, besonders bevorzugt 1 s oder weniger bereitgestellt wird. Das als Bremsstellsignal ausgebildete Warnsignal ermöglicht ein kurzes Anbremsen des Fahrzeugs, wodurch ein Fahrer des Fahrzeugs zuverlässig gewarnt wird. So kann eine haptische Warnung eines Fahrers des Fahrzeugs erreicht werden. Vorzugsweise erfolgt das kurze Anbremsen zum Erzeugen einer haptischen Warnung unter Verwendung von Verzögerungswerten eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs, insbesondere eines Notbremssystems des Fahrzeugs.
• Vorzugsweise weist das Fahrzeugsteuersystem eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Ausgeben des bereitgestellten Warnsignals auf. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist oder umfasst vorzugsweise eine Warnleuchte, einen Lautsprecher, ein Head-up-Display, einen Vibrationsmotor und/oder einen Bildschirm. Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Ausgeben des Warnsignals, erlaubt eine einfache Wahrnehmung des Warnsignals durch einen menschlichen Fahrer, sodass dieser den Fahrdynamikgrenzwert beziehungsweise dessen Verletzung beim Steuern des Fahrzeugs berücksichtigen kann. Beispielsweise kann eine maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit als Warnsignal auf einem Tacho des Fahrzeugs angezeigt werden.
• Bevorzugt ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet ist, das Warnsignal auf dem Steuersystemnetzwerk bereitzustellen. So kann das Warnsignal auch von der ersten Steuereinheit ermittelt oder an dieser bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die erste Steuereinheit dazu ausgebildet, die Trajektorie zum Bewältigen der Fahraufgabe des Fahrzeugs erneut zu planen, wenn das Warnsignal auf dem Steuersystemnetzwerk bereitgestellt wird.
• Vorzugsweise ist das private Netzwerk ein Bremssystemnetzwerk des Fahrzeugs. Das Bremssystemnetzwerk ist bevorzugt ein Bremsen-Bussystem. Besonders bevorzugt ist das private Netzwerk ein Bremsen-CAN. Auf dem Bremsen-Bussystem werden während des Betriebs des Fahrzeugs Signale bereitgestellt, die einen Bewegungszustand eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs repräsentieren. Beispielsweise können auf dem Bremsen-Bussystem Drehzahlsignale bereitgestellt werden, die eine Drehzahl eines Rades des Fahrzeugs repräsentieren. Diese Signale können vorteilhaft von der zweiten Steuereinheit zum Definieren des Fahrdynamikgrenzwerts und/oder zum Ermitteln, ob der zumindest eine Fahrdynamikgrenzwert im realen Fahrzustand verletzt wird, verwendet werden. Ergänzend oder alternativ zu Drehzahlsignalen können auf dem Bremssystemnetzwerk (und/oder vorzugsweise dem Fahrzeugnetzwerk) Sensorsignale eines Stabilitätsregelsystems des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Diese Sensorsignale repräsentieren vorzugsweise eine Gierrate, einen Lenkradwinkel und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs.
• Ferner umfassen auf dem Bremsen-Bussystem bereitgestellte Signale oftmals geometrische Charakteristika (Radstände, Anzahl/Position der Achsen, Lenkübersetzung) des Fahrzeugs, die vom Bremssystem beispielsweise in einem Stabilitätsregelsystem, insbesondere einem Antiblockiersystem (ABS), genutzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist ein Stabilitätsregelsystem ein System, das dazu ausgebildet ist, eine Fahrstabilität des Fahrzeugs zumindest teilweise zu regeln. Alternativ oder ergänzend zu einem ABS kann ein Stabilitätsregelsystem vorzugsweise auch eine Antriebsschlupfregelung (ASR) und/oder eine Electronic Stability Control (ESC) sein oder umfassen. Die zweite Steuereinheit ist mit dem Bremsen-Bussystem verbindbar, sodass das Fahrzeugsteuersystem die darauf bereitgestellten Signale ermitteln kann. Hierdurch wird das Ermitteln der geometrischen Charakteristika und/oder das Ermitteln der Lastcharakteristika erleichtert.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, während eines Betriebs des Fahrzeugs Eingriffe eines Stabilitätsregelsystems zu erkennen, und den Fahrdynamikgrenzwert unter Verwendung von aus den Eingriffen des Stabilitätsregelsystems ableitbaren dynamischen Beschränkungen des Fahrzeugs zu definieren. Ein solches Stabilitätsregelsystem ist vorzugsweise ein Antiblockiersystem (ABS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR) und/oder eine Electronic Stability Control (ESC). Bevorzugt kann das Stabilitätsregelsystem auch ein elektronischer Bremskraftverteiler sein oder einen elektronischen Bremskraftverteiler umfassen. Die zweite Steuereinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, Eingriffe mehrerer Stabilitätsregelsysteme zu erkennen und beim Definieren des Fahrdynamikgrenzwerts zu berücksichtigen. So kann die zweite Steuereinheit sowohl den Eingriff eines Antiblockiersystems als auch den eines ESC berücksichtigen. Ein zu groß gewähltes Antriebsmoment an Rädern des Fahrzeugs führt insbesondere bei nasser oder glatter Fahrbahn zu einem erheblichen Reifenschlupf (Durchdrehen der Räder). Eine Antriebsschlupfregelung verhindert oder minimiert diesen Reifenschlupf durch gezieltes Einbremsen des durchdrehenden Rades und einen angepassten Eingriff in ein Motormoment eines Antriebs des Fahrzeugs. Aufgrund geringerer Radlasten tritt ein vorbeschriebener Antriebsschlupf insbesondere bei unbeladenen bzw. leichten Fahrzeugen auf. Ist bereits ein Eingriff der ASR erfolgt (ein historischer Regeleingriff), kann dies vorteilhaft auch beim Definieren des Fahrdynamikgrenzwerts berücksichtigt werden. Aus dem Eingriff des ASR kann ermittelt werden, welches maximale Antriebsmoment gerade noch nicht zu einem Reifenschlupf führt, der einen vordefinierten Reifenschlupfgrenzwert verletzt. Da Reifenschlupf stets vorliegt, wenn Kräfte übertragen werden (sich das Fahrzeug bewegt), greift ein ASR erst dann ein, wenn ein vordefinierter Reifenschlupfgrenzwert überschritten wird und das Rad (fast) durchdreht. Dieses maximale Antriebsmoment kann dann als dynamische Beschränkung aus dem Eingriff abgeleitet und beim Definieren des Fahrdynamikgrenzwerts von der zweiten Steuereinheit verwendet werden. So kann beispielsweise eine maximale Beschleunigung des Fahrzeugs, die sich an dem maximal erreichbaren Antriebsmoment orientiert, als Fahrdynamikgrenzwert definiert werden.
• Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, unter Berücksichtigung von Signalen, die das Wankverhalten des Fahrzeugs repräsentieren, eine Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs zu ermitteln, und den Fahrdynamikgrenzwert unter Verwendung der ermittelten Schwerpunkthöhe zu definieren. Als Wanken wird eine Drehbewegung des Fahrzeugs um dessen Fahrzeuglängsachse bezeichnet. Signale, die das Wankverhalten des Fahrzeugs repräsentieren, sind vorzugsweise Signale, die von einem elektronisch steuerbaren Luftfedersystem des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Bevorzugt repräsentieren die Signale Achslasten auf Achsen und/oder Radlasten auf Rädern des Fahrzeugs. Aus Änderungen der auf die Räder des Fahrzeugs wirkenden Lasten kann bei bekannter Querbeschleunigung auf eine Schwerpunkthöhe des Fahrzeugs geschlossen werden. So nimmt für ein Fahrzeug mit hohem Schwerpunkt die Belastung eines Kurven äußeren Rades bei gleicher Querbeschleunigung stärker zu als bei einem Fahrzeug mit niedrigem Schwerpunkt. Vorzugsweise sind die Signale, die das Wankverhalten des Fahrzeugs repräsentieren, Signale, die eine Ist-Querbeschleunigung des Fahrzeugs und eine Ist-Gierrate des Fahrzeugs repräsentieren. Bevorzugt ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, aus der Ist-Gierrate des Fahrzeugs eine Soll-Querbeschleunigung zu ermitteln und aus der Soll-Querbeschleunigung und der Ist-Querbeschleunigung einen Wankwinkel des Fahrzeugs zu ermitteln. So kann aus der gemessenen Ist-Querbeschleunigung der Anteil (die Soll-Querbeschleunigung) herausgerechnet werden, der sich aus der stabilen Kurvenfahrt ergibt. Der verbleibende Anteil der Ist-Querbeschleunigung resultiert aus Gravitationseffekten infolge der Neigung einer Messeinrichtung (vorzugsweise eines ESC), sodass der Wankwinkel ermittelt werden kann. Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit dazu ausgebildet, beim Ermitteln der Schwerpunkthöhe eine Fahrbahnneigung zu berücksichtigen. Die Schwerpunkthöhe hat Einfluss auf eine Neigung des Fahrzeugs zum Umkippen. Die Schwerpunkthöhe kann vorzugsweise verwendet werden, um eine maximal zulässige Querbeschleunigung des Fahrzeugs als Fahrdynamikgrenzwert zu definieren.
• In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Fahrzeug ein Fahrzeugzug mit einem Zugfahrzeug und zumindest einem Anhängerfahrzeug, wobei die zweite Steuereinheit zum Empfangen von Anhängersignalen, die eine geometrische Charakteristik und/oder eine Lastcharakteristik der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs umfassen, mit einem Anhängernetzwerk des Fahrzeugs verbindbar ist. In der bevorzugten Weiterbildung können die zumindest zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und zwei oder mehr Lastcharakteristika an der zweiten Steuereinheit über das Fahrzeugnetzwerk, das private Netzwerk und zusätzlich auch über ein Anhängernetzwerkt bereitgestellt werden, wenn das Fahrzeug ein Fahrzeugzug ist. Das Anhängernetzwerk verbindet das Zugfahrzeug mit dem Anhängerfahrzeug. Vorzugsweise ist das Anhängernetzwerk ein Anhänger-Bussystem, besonders bevorzugt ein Anhänger-CAN. Das Anhängerfahrzeug und das Zugfahrzeug tauschen Anhängersignale auf dem Anhängernetzwerk aus. Solche Signale sind beispielsweise Anhängersignale eines Anhängerbremssystems des Fahrzeugs, die Stellgrößen für Bremsaktuatoren des Anhängerfahrzeugs umfassen. Die Anhängersignale umfassen geometrische Charakteristika und/oder Lastcharakteristika, die von dem Fahrzeugsteuersystem vorteilhaft beim Definieren des Fahrdynamikgrenzwerts genutzt werden können. Es soll verstanden werden, dass auch dann, wenn das Fahrzeug ein Fahrzeugzug ist, zwei geometrische Charakteristika und zwei Lastcharakteristika ausreichend sein können. Diese können dann von Signalen auf dem Anhängernetzwerk, dem Fahrzeugnetzwerk und/oder dem privaten Netzwerk umfasst sein.
• Vorzugsweise ist die zweite Steuereinheit eine von der ersten Steuereinheit verschiedene Steuereinheit. Es kann auch vorgesehen sein, dass die zweite Steuereinheit und die erste Steuereinheit funktional voneinander unterscheidbare Subeinheiten einer Steuereinheit sind.
• In einem zweiten Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe mit einem Fahrzeug, aufweisend einen oder mehrere Fahrzeugaktuatoren, ein Fahrzeugnetzwerk, ein privates Netzwerk und ein Fahrzeugsteuersystem gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Nutzfahrzeug.
• In einem dritten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst mit einem Fahrzeugsteuerverfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte: Bereitstellen von Signalen, die zwei oder mehr geometrische Charakteristika und zwei oder mehr Lastcharakteristika einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration des Fahrzeugs umfassen auf einem Fahrzeugnetzwerk und/oder privaten Netzwerk; Definieren zumindest eines Fahrdynamikgrenzwerts für das Fahrzeug unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und der zwei oder mehr Lastcharakteristika durch eine zweite Steuereinheit; Bereitstellen des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts auf einem Steuersystemnetzwerk, das die zweite Steuereinheit mit einer ersten Steuereinheit verbindet; Ermitteln des auf dem Steuersystemnetzwerk bereitgestellten Fahrdynamikgrenzwerts durch die erste Steuereinheit; und Ermitteln einer Stellgröße eines Fahrzeugaktuators des Fahrzeugs durch die erste Steuereinheit unter Verwendung des Fahrdynamikgrenzwerts. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeugsteuerverfahren zum Steuern eines Nutzfahrzeugs vorgesehen.
• In einer ersten bevorzugten Weiterbildung des Fahrzeugsteuerverfahrens umfasst das Definieren des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts für das Fahrzeug unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und der zwei oder mehr Lastcharakteristika durch die zweite Steuereinheit: Prädizieren dynamischer Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika und der zwei oder mehr Lastcharakteristika durch die zweite Steuereinheit; und Definieren des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts basierend auf den prädizierten dynamischen Eigenschaften durch die zweite Steuereinheit. Es soll verstanden werden, dass das Fahrzeugsteuerverfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung gleiche und ähnliche Unteraspekte aufweist, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen zum Fahrzeugsteuersystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung niedergelegt sind.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
• 1 eine Draufsicht auf ein Nutzfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
• 2 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsteuersystems;
• 3 eine Seitenansicht auf das Nutzfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
• 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Fahrzeugsteuerverfahrens.
• 1 zeigt ein Fahrzeug 200, das ein als Fahrzeugzug 202 ausgebildetes Nutzfahrzeug 200 ist. Der Fahrzeugzug 202 umfasst ein Zugfahrzeug 204, an das ein Anhängerfahrzeug 206 angehängt ist. Das Zugfahrzeug 204 und das Anhängerfahrzeug 206 sind über eine Deichsel 208 des Anhängerfahrzeugs 206 verbunden, die an einem Kupplungspunkt 210 des Zugfahrzeugs 204 befestigt ist. Das Nutzfahrzeug 200 umfasst mehrere Fahrzeugsubsysteme 212. Ein Bremssystem 214 des Nutzfahrzeugs 200, bildet ein erstes Fahrzeugsubsystem 212. Das Bremssystem 214 umfasst ein Zugfahrzeugbremssystem 216 zum Bremsen des Zugfahrzeugs 204 und ein Anhängerfahrzeugbremssystem 218 zum Bremsen des Anhängerfahrzeugs 206. Das Bremssystem 214 umfasst eine Bremssteuereinheit 220, einen Bremsmodulator 222 und Bremszylinder 224. Die Bremszylinder 224 sind Vorderrädern 226 einer Vorderachse 228 des Zugfahrzeugs 204, Hinterrädern 229 einer Hinterachse 230 und einer Liftachse 232 des Zugfahrzeugs 204 sowie Anhängerrädern 234 von Anhängerachsen 235 des Anhängerfahrzeugs 206 zugeordnet. Die Bremssteuereinheit 220 und der Bremsmodulator 222 sind durch ein Bremssystemnetzwerk 221 verbunden. Der Bremsmodulator 222 ist mit den Bremszylindern 224 des Zugfahrzeugs 204 pneumatisch verbunden und stellt an diesen einen Bremsdruck p_B bereit. Es soll verstanden werden, dass den Rädern 226, 229, 234 zugeordnete Bremsdrücke p_B sowohl gleich als auch verschieden sein können. So kann beispielsweise an den Vorderrädern 226 ein Bremsdruck p_B ausgesteuert werden, der von einem Bremsdruck p_B an den Hinterrädern 229 verschieden ist. Im Falle eines Bremseingriffs eines Stabilitätsregelsystems 276 (vorzugsweise eines ESC 278) können die Bremsdrücke p_B auch innerhalb einer Achse 228, 230, 235 beziehungsweise zwischen Rädern 226, 229, 234 einer Achse 228, 230, 235 verschieden sein. Auch im Falle eines Eingriffs einer Anti-Schlupf-Regelung (in den Figuren nicht dargestellt) können, beispielsweise bei einem Einbremsen eines durchdrehenden Rades 229 bei gleichzeitiger Reduzierung eines Antriebsmomentes, an den Rädern 229 der Hinterachse 230 verschiedene Bremsdrücke p_B vorliegen.
• Ein Anhängerbremsmodulator 231 ist durch ein Anhängerbremssystemnetzwerk 237 mit einer Anhängerbremssteuereinheit 233 des Anhängerfahrzeugbremssystems 218 verbunden. Der Anhängerbremsmodulator 231 stellt an den Bremszylindern 224 des Anhängerfahrzeugs 206 einen Anhängerbremsdruck p_BT bereit. Auch der Anhängerbremsdruck p_BT kann für alle Bremszylinder 224 des Anhängerfahrzeugs 206 gleich oder verschieden sein.
• Ein Lenksystem 236 des Nutzfahrzeugs 200 bildet ein weiteres Fahrzeugsubsystem 212. Das Lenksystem 236 ist hier ein elektronisch steuerbares Lenksystem 238, das eine Lenksteuereinheit 240 und einen Stellmotor 242 zum Vorgeben eines Lenkwinkels δ an den Vorderrädern 226 des Nutzfahrzeugs 200 umfasst. Ein Lenksystemnetzwerk 241 verbindet die Lenksteuereinheit 240 mit dem Stellmotor 242. Die Lenksteuereinheit 240 empfängt eine Stellgröße 11 und steuert den Stellmotor 242 derart an, dass dieser einen zur Stellgröße 11 korrespondierenden Lenkwinkel δ an den Vorderrädern 226 des Nutzfahrzeugs 200 aussteuert.
• Als weiteres Fahrzeugsubsystem 212 umfasst das Nutzfahrzeug 200 ein elektronisch steuerbares Luftfedersystem 244. Das elektronisch steuerbare Luftfedersystem 244 weist eine Luftfedersteuereinheit 246 und den Rädern 226, 228, 234 der Achsen 228, 230, 235 zugeordnete Luftfedern 248 auf. In 1 ist nur eine der Luftfedern 248 exemplarisch dargestellt ist, wobei verstanden werden soll, dass Luftfedern 248 an allen Achsen 228, 230, 235 vorgesehen sind. Die Luftfedern 248 sind mit Drucksensoren 250 versehen, um einen in den Luftfedern wirkenden Luftfederdruck p_AS zu erfassen. Der Luftfederdruck p_AS korrespondiert zu einer an der Luftfeder 248 angreifenden Last, sodass eine Achslast auf die Achsen 228, 230, 235 basierend auf dem Luftfederdruck p_AS ermittelt werden kann. Die Drucksensoren 250 stellen zum jeweils herrschenden Luftfederdruck p_AS korrespondierende Federdrucksignale S_AS auf einem Federsystemnetzwerk 252 bereit, das die Drucksensoren 250 und die Luftfedern 248 mit der Luftfedersteuereinheit 246 verbindet.
• Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stellen das Bremssystem 214, das Lenksystem 238 und das elektronisch steuerbare Luftfedersystem 244 Fahrzeugaktuatoren 254 des Nutzfahrzeugs 200 dar. Die Fahrzeugaktuatoren 254 empfangen Stellgrößen 11 und nehmen zu den Stellgrößen 11 korrespondierende Fahrdynamikeingriffe an dem Nutzfahrzeug 200 vor. So kann beispielsweise eine Bremszylinder 224 des Bremssystems 214 basierend auf einer Stellgröße 11 dazu veranlasst werden, eine Bremskraft F_B an einem Vorderrad 226 des Nutzfahrzeugs 200 auszusteuern.
• Das Bremssystemnetzwerk 221, das Lenksystemnetzwerk 241 und das Federsystemnetzwerk 252 sind private Netzwerke 256 des Nutzfahrzeugs 200. Das Nutzfahrzeug 200 weist ferner ein Fahrzeugnetzwerk 258 und ein Anhängernetzwerk 260 auf. Das Fahrzeugnetzwerk 258 verbindet die Bremssteuereinheit 220, die Lenksteuereinheit 240 und die Luftfedersteuereinheit 246 sowohl untereinander als auch mit einer Hauptsteuereinheit 262 des Nutzfahrzeugs 200. Das Anhängernetzwerk 260 verbindet verschiedene Einheiten oder Subsysteme des Anhängerfahrzeugs 206 mit Einheiten oder Subsystemen des Zugfahrzeugs 204. Hier verbindet das Anhängernetzwerk 260 die Anhängerbremssteuereinheit 233 mit der Hauptsteuereinheit 262 und dem Fahrzeugnetzwerk 258. Auch weitere Fahrzeugsubsysteme 212 des Anhängerfahrzeugs 206 können mittels des Anhängernetzwerks 260 mit dem Zugfahrzeug 204 beziehungsweise dessen Fahrzeugsubsystemen 212 verbunden sein, wobei dies in 1 weggelassen wurde.
• Die Fahrzeugsubsystemen 212 stellen auf den Netzwerken 256, 258, 260 Signale S bereit. So werden auf dem Anhängernetzwerk 260 Anhängersignale S_T, auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 Fahrzeugsignale Sv, auf dem Lenksystemnetzwerk 241 Lenksignale Ss, auf dem Bremssystemnetzwerk 221 die Bremssignale S_B und auf dem Federsystemnetzwerk 252 die Federdrucksignale S_AS bereitgestellt. Die Fahrzeugsubsysteme 212 können auch dazu ausgebildet sein, die Signale Ss, S_B, S_AS der privaten Netzwerke 256 auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 bereitzustellen. Dort bilden die Signale Ss, S_B, S_AS dann gegebenenfalls auch Fahrzeugsignale S_V. Die Fahrzeugsignale S_v können aber auch von weiteren Fahrzeugsubsystemen 212 oder von der Hauptsteuereinheit 262 auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 bereitgestellte Signale S sein.
• Das Nutzfahrzeug 200 weist ferner ein Fahrzeugsteuersystem 1 mit einer ersten Steuereinheit 3 und einer zweiten Steuereinheit 5 auf. Die erste Steuereinheit 3 und die zweite Steuereinheit 5 sind durch ein Steuersystemnetzwerk 7 verbunden. Die erste Steuereinheit 3 ist hier ein virtueller Fahrer 9, der dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie T (vgl. 3) für das Nutzfahrzeug 200 zu planen. Zudem ermittelt der virtuelle Fahrer 9 Stellgrößen 11 für die Fahrzeugaktuatoren 254 und stellt diese an einer Aktuatorschnittstelle 13 bereit. Die Aktuatorschnittstelle 13 ist vorzugsweise als CAN-Schnittstelle ausgebildet.
• Mittels der an der Aktuatorschnittstelle 13 bereitgestellten Signal steuert der virtuelle Fahrer die Fahrzeugaktuatoren 254 derart, dass das Nutzfahrzeug 200 der vom virtuellen Fahrer 9 ermittelten Trajektorie T folgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt der virtuelle Fahrer 9 also sowohl eine Planung der Trajektorie T als auch ein Ermitteln der Stellgrößen 11 vor, die zum Befahren der Trajektorie T vorzugeben sind. In alternativen Ausgestaltungen kann aber auch vorgesehen sein, dass der virtuelle Fahrer 9 die Trajektorie T erhält und lediglich das Ermitteln einer oder mehrerer Stellgrößen 11 vornimmt. In einem solchen Fall wäre der virtuelle Fahrer 9 dann vornehmlich als Positionsregler ausgebildet.
• 1 verdeutlicht, dass die Aktuatorschnittstelle 13 des Fahrzeugsteuersystems 1 über das Fahrzeugnetzwerk 258 mit dem Bremssystem 214, dem Lenksystem 238 und dem elektronisch steuerbaren Luftfedersystem 244 verbunden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die erste Steuereinheit 3 individuell beziehungsweise über gesonderte Netzwerke mit den Fahrzeugaktuatoren 254 verbindbar ist. Die erste Steuereinheit 3 stellt die Stellgrößen 11 über die Aktuatorschnittstelle 13 und das Fahrzeugnetzwerk 258 an den Fahrzeugaktuatoren 254 bereit, die wiederrum basierend auf den Stellgrößen 11 Fahrdynamikeingriffe am Nutzfahrzeug 200 vornehmen. Die Fahrdynamikeingriffe veranlassen das Nutzfahrzeug 200 dazu, der Trajektorie T zu folgen.
• Die zweite Steuereinheit 5 ist mit dem Fahrzeugnetzwerk 258, einem privaten Netzwerk 256 und dem Anhängernetzwerk 260 verbunden. Diese Verbindungen sind in 2 als punktierte Pfeile gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein erstes privates Netzwerk 256, das mit der zweiten Steuereinheit 5 verbunden ist, das Bremssystemnetzwerk 221. Das Bremssystemnetzwerk 221 ist hier als CAN-Bussystem ausgebildet und stellt die Bremssignale S_B bereit, sodass diese Bremssignal S_B von der zweiten Steuereinheit 5 ausgelesen werden können. Die Bremssignale S_B umfassen Daten, die einen Achsabstand L₁₁ zwischen der Vorderachse 228 und der Hinterachse 230 des Zugfahrzeugs 204, einen Liftachsenabstand L₁₂ zwischen der Hinterachse 230 und der Liftachse 232 des Zugfahrzeugs 204 und einen Kupplungsabstand L₁₃ zwischen der Hinterachse 230 und dem Kupplungspunkt 210 repräsentieren (vgl. 3). Diese Abstände L₁₁, L₁₂, L₁₃ sind in der Bremssteuereinheit 220 hinterlegt, um eine herkömmliche Bremsregelung des Nutzfahrzeugs 200 zu ermöglichen. Die herkömmliche Bremsregelung ist hier beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS) des Nutzfahrzeugs 200. Die zweite Steuereinheit 5 empfängt die Bremssignale S_B und ermittelt daraus die Abstände L₁₁, L₁₂, L₁₃. Diese Abstände bilden geometrische Charakteristika 15 einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 des Nutzfahrzeugs, die unter Verwendung der Bremssignale S_B von der zweiten Steuereinheit 5 ermittelt werden.
• Ferner ist die zweite Steuereinheit 5 mit dem Fahrzeugnetzwerk 258 verbunden und empfängt auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 bereitgestellte Fahrzeugsignale Sv. Die Fahrzeugsignale Sv umfassen hier einen Liftstatus 19 der Liftachse 232. In der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 ist die Liftachse 232 angehoben (vgl. 3), sodass der Liftstatus 19 eine angehobene Liftachse 232 repräsentiert. Die zweite Steuereinheit 5 ermittelt den Liftstatus 232 als weitere geometrische Charakteristik 15. Ferner ist die zweite Steuereinheit 5 dazu ausgebildet, die geometrischen Charakteristika 15 weiterzuverarbeiten. So ist die zweite Steuereinheit 5 dazu ausgebildet, basierend auf dem Liftstatus 232 und dem Achsabstand L₁₁ einen Radstand des Zugfahrzeugs 204 als weitere geometrische Charakteristik 15 zu ermitteln. Wie 3 verdeutlich, entspricht der Radstand des Zugfahrzeugs 204 dem Achsabstand L₁₁, falls die Liftachse 232 angehoben ist (wie in 2 gezeigt) oder einem Abstand zwischen der Vorderachse 228 und der Liftachse 232, falls die Liftachse 232 abgesenkt ist. Bei abgesenkter Liftachse 232 entspricht der Radstand des Zugfahrzeugs 204 der Summe aus dem Achsabstand L₁₁ und dem halben Liftachsenabstand L₁₃. Weitere geometrische Charakteristika 15 ermittelt die zweite Steuereinheit 5 basierend auf den Anhängersignalen S_T, die auf dem Anhängernetzwerk 260 bereitgestellt werden. Geometrische Charakteristika 15 des Anhängerfahrzeugs 206 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Deichsellänge L₂₁ zwischen dem Kupplungspunkt 210 und der vorderen Achse 235 des Anhängerfahrzeugs 206 sowie ein Anhängerradstand L₂₂, der von den Achsen 235 des Anhängerfahrzeugs 206 eingeschlossen ist. Die Deichsellänge L₂₁ und der Anhängerradstand L₂₂ sind vorliegend in der Anhängerbremssteuereinheit 233 vorgespeichert und werden von dieser in Form korrespondierender Anhängersignale S_T auf dem Anhängernetzwerk 260 bereitgestellt.
• Vorzugsweise sind in der Bremssteuereinheit 220 des Bremssystems 214 alle Längenmaße von Achsen 228, 230, 232 des Zugfahrzeugs 204 und/oder weitere Achscharakteristika der Achsen 228, 230, 232 (angetriebene Achse, Lenkbarkeit, Liftbarkeit, Art der Bereifung) vorgespeichert und werden von der Bremssteuereinheit 220 auf dem Bremssystemnetzwerk 221 bereitgestellt, sodass die zweite Steuereinheit 5 diese ermitteln kann. Ferner stellt die Anhängerbremssteuereinheit 233 mittels des Anhängernetzwerks 260, insbesondere mittels eines ISO11992 CAN-Bus, vorgespeicherte Daten bereit, die eine Art des Anhängerfahrzeugs 206, eine Anzahl der Anhängerachsen 235, Radstände des Anhängerfahrzeugs 206 und/oder einen Abstand zwischen dem Kupplungspunkt 210 und dem Mittelpunkt einer nicht dargestellten Achsgruppe repräsentieren. Diese Daten können dann von der zweiten Steuereinheit 5 ermittelt werden.
• Die zweite Steuereinheit 5 ist ferner mit einem zweiten privaten Netzwerk 256 verbunden, nämlich mit dem Federsystemnetzwerk 252. Basierend auf den Federdrucksignalen S_AS, die auf dem Federsystemnetzwerk 252 bereitgestellt werden, kann die zweite Steuereinheit 5 auf die Achsen 228, 230, 235 wirkende Achslasten 23 ermitteln. Vorliegend berechnet die zweite Steuereinheit 5 aus den durch die Federdrucksignale S_AS repräsentierten Federdrücken p_AS und einer korrespondierenden Druckfläche der Luftfedern 248 eine von den Luftfedern 248 bereitgestellte Luftfederkraft. Diese Luftfederkraft wirkt der Gewichtskraft des Fahrzeugs 200 und der Ladung entgegen und entspricht daher im Wesentlichen einer Achslast auf derjenigen Achse 228, 230, 235 der die Luftfeder 248 zugeordnet ist. Die Achslasten 23 stellen Lastcharakteristika 21 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 des Nutzfahrzeugs 200 dar. Die Achslasten 23 können aber auch direkt vom elektronisch steuerbaren Luftfedersystem 244 ermittelt und in Form von die Achslasten 23 repräsentierenden Achslastsignalen S_L auf dem Federsystemnetzwerk 252 bereitgestellt werden. Ferner können Achslasten 23 auf den Anhängerachse 235 auch auf dem Anhängernetzwerk 260 bereitgestellt werden.
• Die Lastcharakteristika 21 kennzeichnen die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 17 bezüglich auf das Nutzfahrzeug 200 wirkender Lasten. Diese Lasten resultieren einerseits aus dem Eigengewicht des Nutzfahrzeugs 200, das vorzugsweise bekannt ist und auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 als Lastcharakteristik 21 bereitgestellt wird, und aus einer ersten Ladung 264 auf einer ersten Ladefläche 266 des Zugfahrzeugs 204 und einer zweiten Ladung 268 auf einer zweiten Ladefläche 270 des Anhängerfahrzeugs 206.
• 3 zeigt, dass das Nutzfahrzeug 200 in der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 ungleichmäßig beladen ist. Die zweite Ladung 268 auf der zweiten Ladefläche 270 des Anhängerfahrzeugs 206 ist erheblich schwerer, als die erste Ladung 264 auf der ersten Ladefläche 266 des Zugfahrzeugs 204. In dieser gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 neigt das Nutzfahrzeug 200 beim Lenken zu Instabilitäten, da sich das stark beladene Anhängerfahrzeug 206 in Folge einer hochfrequenten Lenkanregung aufschaukeln kann. Eine solche hochfrequente Lenkanregung tritt beispielsweise dann auf, wenn das Nutzfahrzeug 200 zum Vermeiden einer Kollision ein Ausweichmanöver durchführen muss.
• Die zweite Steuereinheit 5 ist dazu ausgebildet, unter Verwendung der ermittelten geometrischen Charakteristika 15 und der Lastcharakteristika 21 einen Fahrdynamikgrenzwert 25 für die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 17 zu ermitteln. 4 illustriert in Form eines schematischen Ablaufdiagramms ein Fahrzeugsteuerverfahren 300, das von dem Fahrzeugsteuersystem 1 durchgeführt wird, um den Fahrdynamikgrenzwert 25 zu definieren. Im Ablaufdiagramm sind ein Bereitstellen 302 von Signalen S, die zwei oder mehr geometrische Charakteristika 15 und zwei oder mehr Lastcharakteristika 21 umfassen, sowie das Ermitteln 304 der geometrischen Charakteristika 15 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 und das Ermitteln 306 der Lastcharakteristika 21 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 durch die zweite Steuereinheit 5 als erste Schritte des Fahrzeugsteuerverfahrens 300 illustriert.
• In einem darauffolgenden Schritt approximiert die zweite Steuereinheit 5 hier zunächst unter Verwendung der geometrischen Charakteristika 15 und der Lastcharakteristika 21 eine Massenverteilung 27 der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 21 in einer Fahrzeuglängsrichtung R1 (Approximieren 308 in 4). Es soll verstanden werden, dass das Approximieren der Massenverteilung 27 einem gewissen Approximationsfehler unterliegen kann. Die Massenverteilung 27 umfasst die Lage eines ersten Schwerpunkts 29 des Zugfahrzeugs 204 in Fahrzeuglängsrichtung R1 und die Lage eines zweiten Schwerpunkts 31 des Anhängerfahrzeugs 206 in Fahrzeuglängsrichtung R1 (vgl. 3). Zudem umfasst die Massenverteilung 27 im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch die Lage der Schwerpunkte 29, 31 in einer Fahrzeughöhenrichtung R2, wobei die Schwerpunktlagen in Fahrzeughöhenrichtung R2 aus einem Wankverhalten 38 des Nutzfahrzeugs 200 ermittelt werden. Die Massenverteilung 27 umfasst also eine Schwerpunkthöhe H₁ des ersten Schwerpunkts 29. Ferner umfasst die Massenverteilung 27 eine im ersten Schwerpunkt 29 angreifende erste Masse m₁ des Zugfahrzeugs 204 und eine im zweiten Schwerpunkt 31 angreifende zweite Masse m₂ des Anhängerfahrzeugs 206.
• Anschließend generiert die zweite Steuereinheit 5 ein individualisiertes Fahrzeugmodell 33 durch Individualisieren eines Fahrzeuggrundmodells mittels der zuvor ermittelten geometrischen Charakteristika 15 und der Massenverteilung 27 (Generieren 310 in 4). Daraufhin nimmt die zweite Steuereinheit 5 unter Verwendung dieses individualisierten Fahrzeugmodells 33 eine Prädiktion 312 dynamischer Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 des Nutzfahrzeugs 200 vor.
• Beim Prädizieren 312 dynamischer Eigenschaften verwendet die zweite Steuereinheit 5 neben den geometrischen Charakteristika 15 und der Massenverteilung 27 auch einen gegenwärtigen Reibschlussbeiwert 34, zwischen dem Nutzfahrzeug 200 und einer vom Nutzfahrzeug 200 befahrenen Fahrbahn 271. Die zweite Steuereinheit 5 ist dazu ausgebildet, den gegenwärtigen Reibschlussbeiwert 34 zu approximieren (Approximieren 313 in 4). Durch das Ermitteln des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts 34 für das Nutzfahrzeug 200 wird die Güte der Prädiktion 312 der dynamischen Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 weiter verbessert. In der Realität treten häufig Schwankungen des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts 34 auf. So kann der zwischen Nutzfahrzeug 200 und Fahrbahn 271 herrschende Reibschlussbeiwert 34 bei Nässe oder Eis gegenüber trockenen Bedingungen reduziert sein. Hieraus resultiert ein erheblicher Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften des Nutzfahrzeugs 200. Wenn der gegenwärtige Reibschlussbeiwert 34 beim Prädizieren 312 der dynamischen Eigenschaften berücksichtigt wird, dann wirkt sich dies gegebenenfalls auf den definierten Fahrdynamikgrenzwert 25 aus und die Sicherheit beim Betreiben des Nutzfahrzeugs 200 wird erhöht. In diesem Ausführungsbeispiel ermittelt die zweite Steuereinheit 5 gegenwärtige Witterungsverhältnisse aus auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 bereitgestellten Witterungssignalen Sw. Anschließend wählt die zweite Steuereinheit 5 aus einer Datenbank einen vordefinierten Reibschlussbeiwert 34 aus, der zu den ermittelten Witterungsverhältnissen und der Massenverteilung 27 korrespondiert.
• Die im Rahmen der Prädiktion 312 ermittelten dynamischen Eigenschaften sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Eigenkreisfrequenzen und Dämpfmaße für Eigenwerte des individualisierten Fahrzeugmodells. Basierend auf den dynamischen Eigenschaften definiert die zweite Steuereinheit 5 anschließend zumindest einen Fahrdynamikgrenzwert 25 für die gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration 17 des Nutzfahrzeugs 200 (Definieren 314 in 4). Der definierte Fahrdynamikgrenzwert 25 wird dann von der zweiten Steuereinheit 5 auf dem Steuersystemnetzwerk 7 bereitgestellt (Bereitstellen 316 in 4).
• Wie die in 3 dargestellte Trajektorie T illustriert, fährt das Nutzfahrzeug 200 stationär geradeaus und ist stabil. Aufgrund der hecklastigen Beladung ist das Nutzfahrzeug 200 aber im Falle eines plötzlichen Ausweichmanövers, das durch eine hohe Lenkwinkelfrequenz gekennzeichnet ist, anfällig für Instabilitäten. Abhängig von einer gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V ist das Anhängerfahrzeug 206 gegenüber einer durch das Ausweichmanöver erfolgten Anregung des Nutzfahrzeugs 200 unter Umständen nicht ausreichend gedämpft und bricht aus. Die zweite Steuereinheit 5 ist dazu ausgebildet, basierend auf den ermittelten dynamischen Eigenschaften zu ermitteln, ab welcher gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit V das Nutzfahrzeug 200 für eine typische Lenkanregung eines Ausweichmanövers instabil wird. Diese Geschwindigkeit definiert die zweite Steuereinheit 5 als Fahrdynamikgrenzwert 25 in Form einer maximal zulässigen Fahrzeuggeschwindigkeit V_max. Als weitere Fahrdynamikgrenzwerte 25 definiert die zweite Steuereinheit 5 einen maximal zulässigen Lenkwinkelgradient δ̇, eine maximal zulässige Lenkwinkelfrequenz 35, einen minimal zulässigen Kurvenradius R_min, eine maximal zulässige Fahrzeugbeschleunigung 37 und eine maximal zulässige Fahrzeugverzögerung 39. Basierend auf einem ermittelten Wankverhalten 38 des Nutzfahrzeugs, das von den dynamischen Eigenschaften umfasst ist, sowie basierend auf der Lage der Schwerpunkte 29, 31 in der Fahrzeughöhenrichtung R2 ermittelt die zweite Steuereinheit 5 als weiteren Fahrdynamikgrenzwert 25 auch eine maximal zulässige Querbeschleunigung 41 des Nutzfahrzeugs 200, die eingehalten werden muss, um ein Umkippen des Nutzfahrzeugs 200 zu verhindern.
• Die erste Steuereinheit 3 ist mit dem Steuersystemnetzwerk 7 verbunden und dazu ausgebildet, die von der zweiten Steuereinheit 5 bereitgestellten Fahrdynamikgrenzwerte 25 zu ermitteln (Ermitteln 318 in 4). Die erste Steuereinheit 3 ist, wie vorstehend bereits erläutert wurde, ein virtueller Fahrer 9, der die Trajektorie T für das Nutzfahrzeug 200 plant und Stellgrößen 11 ermittelt. Das Nutzfahrzeug 200 weist einen Umweltsensor 272 auf, der hier ein Radarsensor 274 ist. Der Radarsensor 274 erfasst eine vor dem Fahrzeug liegende Umwelt und stellt korrespondierende Umweltsignale S_E für den virtuellen Fahrer 9 bereit. Basierend auf den Umweltsignalen S_E führt der virtuelle Fahrer 9 eine Trajektorienplanung 320 (vgl. 4) zum Erhalten der Trajektorie T durch. In diesem Ausführungsbeispiel ermittelt der virtuelle Fahrer 9 während der Trajektorienplanung 320 zunächst den vom Nutzfahrzeug 200 zu befahrenden Fahrpfad.
• Anschließend ermittelt der virtuelle Fahrer 9 Stellgrößen 11 für die Fahrzeugaktuatoren 254 (Ermitteln 322 in 4), die zum Fahrpfad korrespondieren. Die erste Steuereinheit 3 ermittelt also Stellgrößen 11, die an den Fahrzeugaktuatoren 254 bereitgestellt werden müssen, damit das Nutzfahrzeug 200 den von der Trajektorie T umfassten Fahrpfad befährt. So ermittelt die erste Steuereinheit 3 als Stellgröße 11 einen zum Befahren einer Kurve benötigten Lenkwinkel δ. Der virtuelle Fahrer 9 verwendet die Fahrdynamikgrenzwerte 25 beim Ermitteln 222 der Stellgrößen 11. Die Stellgrößen 11 werden dabei so gewählt, dass weder die Stellgrößen 11 noch ein aus den Stellgrößen 11 resultierendes Fahrzeugverhalten des Nutzfahrzeugs 200 einen der Fahrdynamikgrenzwerte 25 verletzt.
• Beispielsweise wird eine zum Befahren des Pfads ermittelte Geschwindigkeitsstellgröße 43 für eine Motorsteuerung eines Motors (in den Figuren nicht dargestellt) derart von der ersten Steuereinheit 3 festgelegt, dass die maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit V_max beim Befahren der Trajektorie T nicht überschritten wird.
• Im Anschluss an das Ermitteln 22 stellt die erste Steuereinheit 3 die Stellgrößen 11 an der Aktuatorschnittstelle 13 bereit (Bereitstellen 324 in 4). Die Aktuatorschnittstelle 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Fahrzeugnetzwerk 258 verbunden, sodass die Stellgrößen 11 auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 bereitgestellt werden. Die Fahrzeugaktuatoren 254 ermitteln die Stellgrößen 11 vom Fahrzeugnetzwerk 258 und steuern das Nutzfahrzeug 200 entsprechend der Stellgrößen 11 (Steuern 326 in 4). So ermittelt die Lenksteuereinheit 240 als Stellgröße 11 den Lenkwinkel δ beziehungsweise ein den Lenkwinkel δ repräsentierendes Stellgrößensignal vom Fahrzeugnetzwerk 258. Die Lenksteuereinheit 240 verarbeitet die Stellgröße 11 und steuert einen korrespondierenden Stellstrom an den Stellmotor 242 aus, der daraufhin ein Einlenken der Vorderräder 226 um den Lenkwinkel δ bewirkt.
• Es soll verstanden werden, dass die Trajektorie T in diesem Ausführungsbeispiel sowohl den Fahrpfad als auch Fahrdynamikgrößen und/oder die Fahrdynamikgrößen charakterisierende Stellgrößen 11 umfasst. Wenn das Fahrzeugsteuersystem 1 hingegen eine Fahrerassistenzfunktion bereitstellt, muss keine Trajektorienplanung 320 erfolgen. So kann die Stellgröße 11 vorzugsweise auch ohne Planung eines Fahrpfads ermittelt werden, wenn das Fahrzeugsteuersystem 1 ein Abstandsregeltempomat ist, der lediglich eine Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit V des Nutzfahrzeugs 200 vornimmt. In diesem Fall kann die erste Steuereinheit 3 eine Stellgröße 11 für das Bremssystem 214 beispielsweise dann an der Aktuatorschnittstelle 13 bereitstellen, wenn ein vorgeschriebener Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug unterschritten wird.
• Die zweite Steuereinheit 5 ist dazu ausgebildet, die Signale S auf dem Fahrzeugnetzwerk 258, dem Anhängernetzwerk 260 und den privaten Netzwerken 256 zu überwachen. Eine Änderung 330 einer der Definition der Fahrdynamikgrenzwerte 25 zugrundeliegenden Charakteristik 15, 21 wird bei diesem Überwachen 328 der Signale S von der zweiten Steuereinheit 5 erkannt. Das Überwachen 328 erfolgt im Fahrzeugsteuerverfahren 300 gemäß 4 kontinuierlich, kann aber alternativ auch zyklisch von der zweiten Steuereinheit 5 wiederholt werden. In Antwort auf das Ermitteln einer Änderung 330 passt die zweite Steuereinheit 5 die Fahrdynamikgrenzwerte 25 an, indem diese das individualisierte Fahrzeugmodell 33 erneut generiert. Daraufhin wiederholt die zweite Steuereinheit 5 die Prädiktion 312, um dynamische Eigenschaften der nun geänderten gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration 17 zu ermitteln. Unter Verwendung der neu ermittelten dynamischen Eigenschaften passt die zweite Steuereinheit 5 die Fahrdynamikgrenzwerte 25 an und stellt diese erneut auf dem Steuersystemnetzwerk 7 bereit, sodass der virtuelle Fahrer 9 die angepassten Fahrdynamikgrenzwerte 25 bei der Trajektorienplanung 320 berücksichtigen kann. Das Überwachen 328 stellt vorliegend sicher, dass dem virtuellen Fahrer 9 stets aktuelle Fahrdynamikgrenzwerte 25 bereitgestellt werden.
• Der virtuelle Fahrer 9 stellt die im Rahmen der Trajektorienplanung 320 ermittelte Trajektorie T auf dem Steuersystemnetzwerk 7 bereit (Bereitstellen 332 in 4). Die zweite Steuereinheit 5 empfängt die Trajektorie T von dem Steuersystemnetzwerk 7 und ermittelt, ob die Trajektorie T einen der von der zweiten Steuereinheit 5 definierten Fahrdynamikgrenzwerte 25 verletzt (Ermitteln 334 in 4). Wenn die virtuelle Fahrer 9 aufgrund eines Fehlers eine Trajektorie T plant, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit V umfasst, die größer ist, als die von der zweiten Steuereinheit 5 als Fahrdynamikgrenzwert 25 definierte maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit V_max, dann wird dies von der zweiten Steuereinheit 5 ermittelt. In einem solchen Fall verletzt die Trajektorie T den Fahrdynamikgrenzwert 25, wodurch die Gefahr einer Instabilität des Nutzfahrzeugs 200 besteht. Da die zweite Steuereinheit 5 die Verletzung des Fahrdynamikgrenzwerts 25 durch die Trajektorie T erkennt, können jedoch geeignete Gegenmaßnahmen unternommen werden. So ist die zweite Steuereinheit 5 im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, den virtuellen Fahrer 9 dazu zu veranlassen, die Trajektorienplanung 320 unter Verwendung der Fahrdynamikgrenzwerte 25 erneut durchzuführen. Neben der Grenzwertdefinition übernimmt die zweite Steuereinheit 5 hier also eine zusätzliche Sicherheitsfunktion, indem diese aus einer fehlerhaften Trajektorie T resultierende Verletzungen des Fahrdynamikgrenzwerts 25 bereits vor deren Auftreten ermittelt.
• Die zweite Steuereinheit 5 ist ferner dazu ausgebildet, eine Verletzung eines der Fahrdynamikgrenzwerte 25 zu erkennen, die während des Betriebs des Nutzfahrzeugs 200 auftritt. Hierfür empfängt die zweite Steuereinheit 5 Signale S, die einen realen Fahrzustand 45 des Nutzfahrzeugs 200 zumindest teilweise repräsentieren (Empfangen 336 in 4). In diesem Ausführungsbeispiel umfassen die auf dem Bremssystemnetzwerk 221 bereitgestellten Bremssignale S_B Raddrehzahlsignale S_RPM, die eine Drehzahl der Vorderräder 226 des Zugfahrzeugs 204 repräsentieren. Die zweite Steuereinheit 5 empfängt die Raddrehzahlsignale S_RPM von dem Bremssystemnetzwerk 221 und ermittelt daraus die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V. Die den realen Fahrzustand 45 des Nutzfahrzeugs 200 repräsentierenden Signale S sind hier also die Raddrehzahlsignale S_RPM. In anderen Ausgestaltungen kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V aber auch unmittelbar auf einem der mit der zweiten Steuereinheit 5 verbundenen Netzwerke 256, 258, 260 bereitgestellt werden. Anschließend ermittelt die zweite Steuereinheit 5, ob die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V die als Fahrdynamikgrenzwert 25 definierte maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit V_max verletzt. In 4 ist dieser Schritt des Fahrzeugsteuerverfahrens 300 als Ermitteln 338, ob der zumindest eine Fahrdynamikgrenzwert 25 im realen Fahrzustand 45 verletzt wird, illustriert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt eine Verletzung des Fahrdynamikgrenzwerts 25 vor, wenn die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit V größer ist, als die maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit V_max.
• Die den realen Fahrzustand 45 des Nutzfahrzeugs 200 repräsentierenden Signale S umfassen hier ferner Stabilitätsregelsignale Ssc des Stabilitätsregelsystems 276, die beispielsweise eine Gierrate, eine Lenkwinkel und/oder eine Querbeschleunigung des Nutzfahrzeugs 200 repräsentieren. Die zweite Steuereinheit 5 ermittelt basierend auf den Stabilitätsregelsignalen Ssc, ob im realen Fahrzustand 45 ein weiterer Fahrdynamikgrenzwert 25 verletzt wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Lenkwinkel δ des Nutzfahrzeugs 200 einen als Fahrdynamikgrenzwert 25 definierten maximal zulässigen Lenkwinkel des Nutzfahrzeugs 200 verletzt oder zu einer Querbeschleunigung des Nutzfahrzeugs 200 führen würde, die einen Fahrdynamikgrenzwert 25 verletzt.
• Falls einer oder mehrere Fahrdynamikgrenzwerte 25 im realen Fahrzustand 45 verletzt werden, gibt die zweite Steuereinheit 5 ein Warnsignal 47 aus (Ausgeben 336 in 4). Das Warnsignal 47 wird hier von der zweiten Steuereinheit 5 sowohl auf dem Steuersystemnetzwerk 7 als auch auf einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 49 des Fahrzeugsteuersystems 1 ausgegeben. So kann der virtuelle Fahrer 9 das Warnsignal 47 von dem Steuersystemnetzwerk 7 empfangen und die Trajektorienplanung 320 erneut durchführen oder zumindest eine zum verletzten Fahrdynamikgrenzwert 25 korrespondierende Stellgröße 11 anpassen. Zusätzlich kann das an der Mensch-Maschine-Schnittstelle 49 des Fahrzeugsteuersystems 1 bereitgestellte Warnsignal 47 von einem menschlichen Fahrer oder einem Passagier des Nutzfahrzeugs 200 wahrgenommen werden. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 49 ist vorzugsweise eine Warnleuchte 51, die aufleuchtet, falls im realen Fahrzustand 45 ein Fahrdynamikgrenzwert 25 verletzt wird. Dies ermöglicht es einem menschlichen Fahrer oder Passagier, gegebenenfalls die Steuerung des Nutzfahrzeugs 200 vom virtuellen Fahrer 9 zu übernehmen, wenn im realen Fahrzustand 45 ein Fahrdynamikgrenzwert 25 überschritten wird und der virtuelle Fahrer 9 keine Anpassung der Trajektorie T oder der Stellgrößen 11 vornimmt.
• Das Nutzfahrzeug 200 weist ferner das Stabilitätsregelsystem 276 auf. Das Stabilitätsregelsystem 276 ist eine herkömmliche Electronic Stability Control 278 (kurz: ESC), die deutsch auch als Elektronische Stabilitätskontrolle bezeichnet wird. Das Stabilitätsregelsystem 276 kann in anderer Ausgestaltungen aber beispielsweise auch ein Antiblockiersystem oder eine Antriebsschlupfregelung sein. Das ESC 278 überwacht den realen Fahrzustand 45 des Nutzfahrzeugs 200 und greift in Extremsituationen stabilisierend ein. Eingriffsschwellen des ESC 278 sind hoch gewählt, sodass das ESC 278 erst beim Auftreten starker Instabilitäten des Nutzfahrzeugs 200 reaktiv eingreift. Hierfür stellt das ESC 278 auf dem Fahrzeugnetzwerk 258 ESC-Signale S_ESC bereit, die dann von den Fahrzeugaktuatoren 254 zum Stabilisieren des Nutzfahrzeugs 200 verwendet werden. Die zweite Steuereinheit 5 ist dazu ausgebildet, die ESC-Signale S_ESC zu erfassen und unter Verwendung der ESC-Signale S_ESC einen Eingriff des ESC 278 zu erkennen. In 4 ist dies als Erkennen 342 eines Eingriffs eines Stabilitätsregelsystems 276 illustriert, das unabhängig von den übrigen Schritten des Fahrzeugsteuerverfahrens 1 durchgeführt werden kann. Basierend auf dem erkannten Eingriff des ESC 278 beziehungsweise den ESC-Signalen S_ESC kann die zweite Steuereinheit 5 dynamische Beschränkungen des Nutzfahrzeugs 200 ableiten, die den Eingriff des ESC 278 verursacht haben. Beispielsweise kann die zweite Steuereinheit 5 eine Lenkanregung (bzw. eine zugehörige Lenkwinkelfrequenz) und/oder einen Bremseingriff an der Hinterachse 230 des Nutzfahrzeugs 200 ermitteln, die zu einem Übersteuern des Nutzfahrzeugs 200 geführt haben. Das Ergebnis des Ableitens 344 verwendet die zweite Steuereinheit 5 bei Definieren 314 des Fahrdynamikgrenzwerts 25. So wird die maximal zulässige Lenkwinkelfrequenz 35 von der zweiten Steuereinheit 5 hier zumindest kleiner definiert, als die das Übersteuern verursachende Lenkwinkelfrequenz.
• Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):

1

Fahrzeugsteuersystem

3

erste Steuereinheit

5

zweite Steuereinheit

7

Steuersystemnetzwerk

9

virtueller Fahrer

11

Stellgröße

13

Aktuatorschnittstelle

15

geometrische Charakteristik

17

gegenwärtige Fahrzeugkonfiguration

19

Liftstatus

21

Lastcharakteristik

23

Achslast

25

Fahrdynamikgrenzwert

27

Massenverteilung

29

erster Schwerpunkt

31

zweiter Schwerpunkt

33

individualisiertes Fahrzeugmodell

34

gegenwärtiger Reibschlussbeiwert

35

maximal zulässige Lenkwinkelfrequenz

37

maximal zulässige Fahrzeugbeschleunigung

38

Wankverhalten

39

maximal zulässige Fahrzeugverzögerung

41

maximal zulässige Querbeschleunigung

43

Geschwindigkeitsstellgröße

45

realer Fahrzustand

47

Warnsignal

49

Mensch-Maschine-Schnittstelle

51

Warnleuchte

200

Fahrzeug; Nutzfahrzeug

202

Fahrzeugzug

204

Zugfahrzeug

206

Anhängerfahrzeug

208

Deichsel

210

Kupplungspunkt

212

Fahrzeugsubsystem

214

Bremssystem

216

Zugfahrzeugbremssystem

218

Anhängerfahrzeugbremssystem

220

Bremssteuereinheit

221

Bremssystemnetzwerk

222

Bremsmodulator

224

Bremszylinder

226

Vorderrad

228

Vorderachse

229

Hinterrad

230

Hinterachse

231

Anhängerbremsmodulator

232

Liftachse

233

Anhängerbremssteuereinheit

234

Anhängerrad

235

Anhängerachse

236

Lenksystem

237

Anhängerbremssystemnetzwerk

238

elektronisch steuerbares Lenksystem

240

Lenksteuereinheit

241

Lenksystemnetzwerk

242

Stellmotor

244

elektronisch steuerbares Luftfedersystem

246

Luftfedersteuereinheit

248

Luftfeder

250

Drucksensor

252

Federsystemnetzwerk

254

Fahrzeugaktuator

256

privates Netzwerk

258

Fahrzeugnetzwerk

260

Anhängernetzwerk

262

Hauptsteuereinheit

264

erste Ladung

266

erste Ladefläche

268

zweite Ladung

270

zweite Ladefläche

271

Fahrbahn

272

Umweltsensor

274

Radarsensor

276

Stabilitätsregelsystem

278

ESC

300

Fahrzeugsteuerverfahren

302

Bereitstellen von Signalen

304

Ermitteln von geometrischen Charakteristika

306

Ermitteln von Lastcharakteristika

308

Approximieren einer Massenverteilung

310

Generieren eines individualisierten Fahrzeugmodells

312

Prädiktion dynamischer Eigenschaften

313

Approximieren eines gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts

314

Definieren zumindest eines Fahrdynamikgrenzwerts

316

Bereitstellen des Fahrdynamikgrenzwerts

318

Ermitteln des Fahrdynamikgrenzwerts durch die erste Steuereinheit

320

Trajektorienplanung

322

Ermitteln zumindest einer Stellgröße

324

Bereitstellen der Stellgröße an der Aktuatorschnittstelle

326

Steuern des Nutzfahrzeugs entsprechend der Stellgröße

328

Überwachen von Signalen

330

Änderung einer Charakteristik

332

Bereitstellen der Trajektorie auf dem Steuersystemnetzwerk

334

Ermitteln, ob die Trajektorie einen Fahrdynamikgrenzwert verletzt

336

Empfangen von einen realen Fahrzustand repräsentierenden Daten

338

Ermitteln, ob ein Fahrdynamikgrenzwert verletzt wird

340

Ausgeben eines Warnsignals

342

Erkennen eines

344

Ableiten dynamischer Beschränkungen

FB

Bremskraft

L11

Achsabstand

L12

Liftachsenabstand

L13

Kupplungsabstand

L21

Deichsellänge

L22

Anhängerradstand

m1

erste Masse

m2

zweite Masse

pAS

Luftfederdruck

pB

Bremsdruck

pBT

Anhängerbremsdruck

Rmin

minimal zulässiger Kurvenradius

R1

Fahrzeuglängsrichtung

R2

Fahrzeughöhenrichtung

S

Signal

SAS

Federdrucksignal

SB

Bremssignal

SE

Umweltsignal

SESC

ESC-Signal

SL

Achslastsignal

SS

Lenksignal

SSC

Stabilitätsregelsignal

ST

Anhängersignal

SV

Fahrzeugsignale

SW

Witterungssignale

T

Trajektorie

V

gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit

Vmax

maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit

δ

Lenkwinkel

δ̇̇

maximal zulässiger Lenkwinkelgradient

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 2013/0085639 A1 [0004]

Claims (19)

1. Fahrzeugsteuersystem (1) für ein Fahrzeug (200), wobei das Fahrzeug (200) ein Fahrzeugnetzwerk (258) und zumindest ein privates Netzwerk (256) aufweist, das Fahrzeugsteuersystem (1) aufweisend eine erste Steuereinheit (3), die dazu ausgebildet ist, zumindest eine Stellgröße (11) eines Fahrzeugaktuators (254) des Fahrzeugs (200) zu ermitteln und an einer Aktuatorschnittstelle (13) auszugeben, eine zweite Steuereinheit (5), die zum Empfangen von Signalen (S), die zwei oder mehr geometrische Charakteristika (15) und zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) des Fahrzeugs (200) umfassen, mit dem Fahrzeugnetzwerk (258) und dem privaten Netzwerk (256) verbindbar ist, und ein Steuersystemnetzwerk (7), das die erste Steuereinheit (3) und die zweite Steuereinheit (5) verbindet, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika (15) und der zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) einen Fahrdynamikgrenzwert (25) der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) zu definieren und den Fahrdynamikgrenzwert (25) auf dem Steuersystemnetzwerk (7) bereitzustellen, wobei die erste Steuereinheit (3) dazu ausgebildet ist, die Stellgröße (11) unter Verwendung des Fahrdynamikgrenzwerts (25) zu ermitteln.
2. Fahrzeugsteuersystem (1) nach Anspruch 1, wobei die zweite Steuereinheit (5) ferner dazu ausgebildet ist, unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika (15) und der zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) dynamische Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) zu prädizieren und den zumindest einen Fahrdynamikgrenzwert (25) basierend auf den prädizierten dynamischen Eigenschaften zu definieren.
3. Fahrzeugsteuersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Fahrdynamikgrenzwert (25) eine maximal zulässige Fahrzeuggeschwindigkeit (V_max), eine maximal zulässige Querbeschleunigung (41), eine maximal zulässige Fahrzeugbeschleunigung (37), eine maximal zulässige Fahrzeugverzögerung (39), ein maximal zulässiger Lenkwinkelgradient (δ̇), eine maximal zulässige Lenkwinkelfrequenz (35) oder ein minimal zulässiger Kurvenradius (R_min) des Fahrzeugs (200) ist.
4. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, die Signale (S) auf eine Änderung einer der Definition des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts (25) zugrundeliegenden Charakteristik (15, 21) zu überwachen und den Fahrdynamikgrenzwert (25) an die Änderung anzupassen.
5. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Steuereinheit (3) ein virtueller Fahrer (9) zum autonomen Steuern eines Fahrzeugs (200) ist, der dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie (T) zum Bewältigen einer Fahraufgabe des Fahrzeugs (200) zu planen.
6. Fahrzeugsteuersystem (1) nach Anspruch 5, wobei die erste Steuereinheit (3) dazu ausgebildet ist, die Trajektorie (T) auf dem Steuersystemnetzwerk (7) bereitzustellen, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, zu ermitteln, ob die Trajektorie (T) den Fahrdynamikgrenzwert (25) verletzt.
7. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 wobei die geometrischen Charakteristika (15) zumindest eine Anzahl der Achsen (228, 230, 232, 235) des Fahrzeugs (200) und einen Achsabstand (L₁₁, L₁₂) zwischen Achsen (228, 230, 232, 235) des Fahrzeugs (200) umfassen.
8. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, Signale (S) zu empfangen, die einen realen Fahrzustand (45) des Fahrzeugs (200) repräsentieren, und zu ermitteln, ob der zumindest eine Fahrdynamikgrenzwert (25) im realen Fahrzustand (45) verletzt wird.
9. Fahrzeugsteuersystem (1) nach Anspruch 8, wobei die zweite Steuereinheit (5) ferner dazu ausgebildet ist, ein Warnsignal (47) bereitzustellen, falls der Fahrdynamikgrenzwert (25) verletzt wird.
10. Fahrzeugsteuersystem (1) nach Anspruch 9, ferner aufweisend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (49) zum Ausgeben des bereitgestellten Warnsignals (47).
11. Fahrzeugsteuersystem nach Anspruch 9 oder 10, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, das Warnsignal (47) auf dem Steuersystemnetzwerk (7) bereitzustellen.
12. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das private Netzwerk (7) ein Bremssystemnetzwerk (221) ist.
13. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, während eines Betriebs des Fahrzeugs (200) Eingriffe eines Stabilitätsregelsystems (276), zu erkennen, und den Fahrdynamikgrenzwert (25) unter Verwendung von aus den Eingriffen des Stabilitätsregelsystems (276) ableitbaren dynamischen Beschränkungen des Fahrzeugs (200) zu definieren.
14. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, einen gegenwärtigen Reibschlussbeiwert (34) für das Fahrzeug (200) zu approximieren und den Fahrdynamikgrenzwert (25) unter Verwendung des gegenwärtigen Reibschlussbeiwerts (34) zu definieren.
15. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die zweite Steuereinheit (5) dazu ausgebildet ist, unter Berücksichtigung von Signalen, die das Wankverhalten (38) des Fahrzeugs (200) repräsentieren, eine Schwerpunkthöhe (H₁) des Fahrzeugs (200) zu ermitteln, und den Fahrdynamikgrenzwert (25) unter Verwendung der ermittelten Schwerpunkthöhe (H₁) zu definieren.
16. Fahrzeugsteuersystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Fahrzeug (200) ein Fahrzeugzug (202) mit einem Zugfahrzeug (204) und zumindest einem Anhängerfahrzeug (206) ist, und wobei die zweite Steuereinheit (5) zum Empfangen von Anhängersignalen (S_T), die eine geometrische Charakteristik (15) und/oder eine Lastcharakteristik (21) der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) des Fahrzeugs (200) umfassen, mit einem Anhängernetzwerk (260) des Fahrzeugs (200) verbindbar ist.
17. Fahrzeug (200), aufweisend einen oder mehrere Fahrzeugaktuatoren (254), ein Fahrzeugnetzwerk (258), ein privates Netzwerk (256) und ein Fahrzeugsteuersystem (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 16.
18. Fahrzeugsteuerverfahren (300) zum Steuern eines Fahrzeugs (200), umfassend die Schritte: - Bereitstellen (302) von Signalen (S), die zwei oder mehr geometrische Charakteristika (15) und zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) einer gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) des Fahrzeugs (200) umfassen auf einem Fahrzeugnetzwerk (258) und/oder privaten Netzwerk (256); - Definieren (314) zumindest eines Fahrdynamikgrenzwerts (25) für das Fahrzeug (200) unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika (15) und der zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) durch eine zweite Steuereinheit (5); - Bereitstellen (316) des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts (25) auf einem Steuersystemnetzwerk (7), das wenigstens die zweite Steuereinheit (5) mit einer ersten Steuereinheit (3) verbindet; - Ermitteln (318) des auf dem Steuersystemnetzwerk (7) bereitgestellten Fahrdynamikgrenzwerts (25) durch die erste Steuereinheit (3); und - Ermitteln (322) einer Stellgröße (11) eines Fahrzeugaktuators (254) des Fahrzeugs (200) durch die erste Steuereinheit (3) unter Verwendung des Fahrdynamikgrenzwerts (25).
19. Fahrzeugsteuerverfahren (300) nach Anspruch 18, wobei das Definieren (314) des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts (25) für das Fahrzeug (200) unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika (15) und der zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) durch die zweite Steuereinheit (5) umfasst: - Prädizieren (312) dynamischer Eigenschaften der gegenwärtigen Fahrzeugkonfiguration (17) unter Verwendung der zwei oder mehr geometrischen Charakteristika (15) und der zwei oder mehr Lastcharakteristika (21) durch die zweite Steuereinheit (5); und - Definieren (314) des zumindest einen Fahrdynamikgrenzwerts (25) basierend auf den prädizierten dynamischen Eigenschaften durch die zweite Steuereinheit (5).

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