DE102023126280A1

DE102023126280A1 - Verfahren und systeme zum schätzen gewichtsbezogener parameter von fahrzeugen

Info

Publication number: DE102023126280A1
Application number: DE102023126280.7A
Authority: DE
Inventors: Amin Habibnejad Korayem; Hasan Alper Hepguvendik; Mansoor Alghooneh; Joseph K. Moore
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2023-04-11
Filing date: 2023-09-27
Publication date: 2024-10-31
Anticipated expiration: 2043-09-28
Also published as: DE102023126280B4; CN118790265A; US20240343256A1; US12351192B2

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Schätzen von gewichtsbezogenen Parameterwerten eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System umfasst ein Sensorsystem, eine Anzeigevorrichtung und ein Steuergerät, die so konfiguriert ist, dass sie durch einen Prozessor von dem Sensorsystem statische Sensordaten, die erfasst werden, während das Fahrzeug steht und an einen Anhänger gekoppelt ist, und dynamische Sensordaten empfängt, während das Fahrzeug gefahren wird und nicht an den Anhänger gekoppelt ist, wobei die statischen Sensordaten einen einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs zugeordneten Durchbiegungswert umfassen, einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten bestimmt, die Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der dynamischen Sensordaten bestimmt, während das Fahrzeug steht, während das Fahrzeug steht, einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten abzuschätzen, eine Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten zu bestimmen, das Aufhängungsmodell zu aktualisieren, um der Verschlechterung des Aufhängungssystems Rechnung zu tragen, und den einen oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf der optischen Anzeige anzuzeigen.

Description

Das technische Gebiet bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeuge und von ihnen gezogene Anhänger und im Besonderen auf Systeme und Verfahren zum Schätzen verschiedener gewichtsbezogener Parameterwerte eines Fahrzeugs, das an einen Anhänger gekoppelt ist, während das Fahrzeug steht.
Beim Beladen und Ziehen eines Anhängers mit einem Fahrzeug können verschiedene gewichtsbezogene Parameterwerte von Nutzen sein. So können beispielsweise das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, die Stützlast und der Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Anhänger sicher beladen und an das Fahrzeug angekoppelt werden. Verschiedene moderne Fahrzeuge verfügen über Systeme, die in der Lage sind, einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte zu schätzen, um diese Aktivitäten zu unterstützen. Diese Systeme können jedoch aufgrund verschiedener fahrzeugspezifischer Aspekte im Laufe der Zeit an Genauigkeit verlieren. Beispielsweise stützen sich viele dieser Systeme auf Messungen der Aufhängungsverschiebung, um die gewichtsbezogenen Parameterwerte zu schätzen. Im Laufe der Zeit können verschiedene Komponenten des Aufhängungssystems des Fahrzeugs, wie zum Beispiel Stoßdämpfer, Federbeine, Federn, Buchsen und Kugelgelenke, durch die Beanspruchung beim Fahren, raue Wetterbedingungen und andere Faktoren abgenutzt oder beschädigt werden. Diese Abnutzung kann zu ungenauem Schätzen der gewichtsbezogenen Parameterwerte führen.
Dementsprechend ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, gewichtsbezogene Parameterwerte, die für das Beladen und Ziehen von Anhängern relevant sind, genau zu schätzen. Darüber hinaus ist es wünschenswert, genaue Ergebnisse dieser Systeme und Verfahren zu fördern, indem jegliche Verschlechterung der Aufhängung kompensiert wird. Darüber hinaus werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund deutlich.
BESCHREIBUNG
Es wird ein Verfahren zum Schätzen gewichtsbezogener Parameterwerte eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Empfangen von statischen Sensordaten von einem Sensorsystem des Fahrzeugs, die erfasst werden, während das Fahrzeug steht und an einen Anhänger gekoppelt ist, und von dynamischen Sensordaten, während das Fahrzeug gefahren wird und nicht an den Anhänger gekoppelt ist, wobei die statischen Sensordaten einen Durchbiegungswert umfassen, der einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs zugeordnet ist, ein Schätzen eines oder mehrerer gewichtsbezogener Parameterwerte mit einem Prozessor, der betriebsmäßig mit dem Sensorsystem gekoppelt ist und während das Fahrzeug steht, einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten schätzt, mit dem Prozessor eine Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten bestimmt, mit dem Prozessor das Aufhängungsmodell aktualisiert, um die Verschlechterung des Aufhängungssystems zu berücksichtigen, und den einen oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs anzeigt.
In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, einen Wert für die Stützlast des Anhängers und einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten.
In verschiedenen Ausführungsformen verwendet das Aufhängungsmodell eine nichtlineare Darstellung der Lastauslenkung mit variablen Schaltpunkten.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Schätzen eines statischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs mit dem Prozessor unter Verwendung des Aufhängungsmodells, ein Schätzen eines dynamischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs mit dem Prozessor unter Verwendung eines dynamischen Modells und der dynamischen Sensordaten, wobei die dynamischen Sensordaten einen Beschleunigungswert des Fahrzeugs umfassen, und das Bestimmen eines fusionierten geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs mit dem Prozessor durch Fusionieren des statischen geschätzten Gewichtswerts und des dynamischen geschätzten Gewichtswerts.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der Schritt des Bestimmens der Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung des Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs einen Vergleich des fusionierten geschätzten Gewichtswertes und des statischen geschätzten Gewichtswertes mit dem Prozessor.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren einen Empfang eines oder mehrerer gewichtsbezogener Werte, die direkt am Fahrzeug erfasst werden, vom Sensorsystem und ein Trainieren des dynamischen Modells mit dem Prozessor unter Verwendung des einen oder der mehreren gewichtsbezogenen Werte.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Empfangen eines ersten Längsbeschleunigungswerts des Fahrzeugs, eines ersten Antriebskraftwerts des Fahrzeugs und eines ersten Bremsdruckwerts des Fahrzeugs vom Sensorsystem, die alle zu einem ersten Zeitpunkt erfasst werden, während das Fahrzeug gefahren wird, ein Empfangen eines zweiten Längsbeschleunigungswerts des Fahrzeugs, eines zweiten Antriebskraftwerts des Fahrzeugs und eines zweiten Bremsdruckwerts des Fahrzeugs vom Sensorsystem, die alle zu einem zweiten Zeitpunkt erfasst werden, wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt gleich ist, während das Fahrzeug gefahren wird, und Schätzen des dynamischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs mit dem Prozessor unter Verwendung des dynamischen Modells und des ersten Längsbeschleunigungswerts, des ersten Antriebskraftwerts, des ersten Bremsdruckwerts, des zweiten Längsbeschleunigungswerts, des zweiten Antriebskraftwerts und des zweiten Bremsdruckwerts, wobei das dynamische Modell ein variationsbasiertes Fahrzeuglängsmodell umfasst.
In verschiedenen Ausführungsformen verwendet das variationsbasierte Fahrzeuglängsmodell nur eine Teilmenge der dynamischen Sensordaten, die gewonnen werden, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine Schwellengeschwindigkeit ist und während das Fahrzeug in gerader Vorwärtsrichtung fährt.
In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Empfangen von einem oder mehreren externen Gewichtswerten von dem Sensorsystem, die mit Objekten gekoppelt sind, die von dem Fahrzeug getrennt sind und von ihm getragen werden, wobei das dynamische Modell so konfiguriert ist, dass es den einen oder mehreren externen Gewichtswerten Rechnung trägt.
Es wird ein System zum Schätzen gewichtsbezogener Parameterwerte eines Fahrzeugs bereitgestellt. In einer Ausführungsform umfasst das System ein Sensorsystem mit einem oder mehreren Sensoren, die konfiguriert sind, messbare Bedingungen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs zu erfassen, eine Anzeigevorrichtung, die konfiguriert ist, eine visuelle Anzeige zu erzeugen, ein Steuergerät, das betriebsmäßig mit dem Sensorsystem und der Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, durch einen Prozessor: statische Sensordaten, die erfasst werden, während das Fahrzeug steht und an einen Anhänger gekoppelt ist, und dynamische Sensordaten, während das Fahrzeug gefahren wird und nicht an den Anhänger gekoppelt ist, von dem Sensorsystem zu empfangen, wobei die statischen Sensordaten einen Durchbiegungswert umfassen, der einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs zugeordnet ist, einen oder mehrere gewichtsbezogener Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten zu schätzen, während das Fahrzeug steht, eine Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten zum bestimmen, das Aufhängungsmodell zu aktualisieren, um die Verschlechterung des Aufhängungssystems zu berücksichtigen, den einen oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf der visuelle Anzeige anzuzeigen.
In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, einen Wert für die Stützlast des Anhängers und einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten.
In verschiedenen Ausführungsformen verwendet das Aufhängungsmodell eine nichtlineare Darstellung der Lastverformung mit variablen Schaltpunkten.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuergerät so konfiguriert, dass es durch den Prozessor einen statischen geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs unter Verwendung des Aufhängungsmodells schätzt, einen dynamischen geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs mit einem dynamischen Modell und den dynamischen Sensordaten schätzt, wobei die dynamischen Sensordaten einen Beschleunigungswert des Fahrzeugs enthalten, und einen fusionierten geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs durch Fusionieren des statischen geschätzten Gewichtswertes und des dynamischen geschätzten Gewichtswertes bestimmt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Modell zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs konfiguriert, den fusionierten geschätzten Gewichtswert und den statischen geschätzten Gewichtswert zu vergleichen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuergerät konfiguriert, durch den Prozessor einen oder mehrere gewichtsbezogene Werte, die direkt am Fahrzeug gemessen werden, vom Sensorsystem zu empfangen, und das dynamische Modell unter Verwendung des einen oder der mehreren gewichtsbezogenen Werte zu trainieren.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuergerät konfiguriert, durch den Prozessor einen ersten Längsbeschleunigungswert des Fahrzeugs, einen ersten Antriebskraftwert des Fahrzeugs und einen ersten Bremsdruckwert des Fahrzeugs, die alle zu einem ersten Zeitpunkt erfasst werden, von dem Sensorsystem zu empfangen, während das Fahrzeug gefahren wird, einen zweiten Längsbeschleunigungswert des Fahrzeugs, einen zweiten Antriebskraftwert des Fahrzeugs und einen zweiten Bremsdruckwert des Fahrzeugs, die alle zu einem zweiten Zeitpunkt erfasst werden, von dem Sensorsystem zu empfangen, wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt gleich ist, während das Fahrzeug gefahren wird, und den dynamischen geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Modells und des ersten Längsbeschleunigungswerts, des ersten Antriebskraftwerts, des ersten Bremsdruckwerts, des zweiten Längsbeschleunigungswerts, des zweiten Antriebskraftwerts und des zweiten Bremsdruckwerts zu schätzen, wobei das dynamische Modell ein variationsbasiertes Fahrzeuglängsmodell enthält.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das variationsbasierte Fahrzeuglängsmodell so konfiguriert, dass es nur eine Teilmenge der dynamischen Sensordaten verwendet, die gewonnen werden, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine Schwellengeschwindigkeit ist und während das Fahrzeug in einer geraden Vorwärtsrichtung fährt.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Steuergerät so konfiguriert, dass es durch den Prozessor vom Sensorsystem einen oder mehrere externe Gewichtswerte empfängt, die mit vom Fahrzeug getrennten und von ihm getragenen Objekten gekoppelt sind, und das dynamische Modell ist so konfiguriert, dass es den einen oder die mehreren externen Gewichtswerte berücksichtigt.
Es wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Karosserie, ein Aufhängungssystem, das konfiguriert ist, die Karosserie zu stützten, ein Sensorsystem mit einem oder mehreren Sensoren, die konfiguriert sind, messbare Bedingungen innerhalb und außerhalb der Karosserie zu erfassen, eine Anzeigevorrichtung, die konfiguriert ist, eine visuelle Anzeige zu erzeugen, ein Steuergerät, das betriebsmäßig mit dem Sensorsystem und der Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, durch einen Prozessor von dem Sensorsystem statische Sensordaten, die erfasst werden, während das Fahrzeug steht und an einen Anhänger gekoppelt ist, und dynamische Sensordaten zu empfangen, während das Fahrzeug gefahren wird und nicht an den Anhänger gekoppelt ist, wobei die statischen Sensordaten einen dem Aufhängungssystem zugeordneten Durchbiegungswert enthalten, während das Fahrzeug steht, einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten zu schätzen, eine Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten zu bestimmen, das Aufhängungsmodell zu aktualisieren, um der Verschlechterung des Aufhängungssystems Rechnung zu tragen, und den einen oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf der visuellen Anzeige anzuzeigen, wobei die gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeug, einen Wert für die Stützlast des Anhängers und einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Steuereinheit des Fahrzeugs konfiguriert, durch den Prozessor einen statischen geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs unter Verwendung des Aufhängungsmodells zu schätzen, einen dynamischen geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs mit einem dynamischen Modell und den dynamischen Sensordaten zu schätzen, wobei die dynamischen Sensordaten einen Beschleunigungswert des Fahrzeugs enthalten, und einen fusionierten geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs durch Fusionieren des statischen geschätzten Gewichtswertes und des dynamischen geschätzten Gewichtswertes zu bestimmen. Das Modell zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs ist konfiguriert, den fusionierten geschätzten Gewichtswert und den statischen geschätzten Gewichtswert zu vergleichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beispielhaften Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Ziffern gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 ist ein funktionelles Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das ein System zur Gewichtsschätzung gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält;
2 ist ein Datenflussdiagramm, das Elemente des Systems des Fahrzeugs von 1 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schätzen gewichtsbezogener Parameterwerte, wie es vom System des Fahrzeugs der 1 und 2 in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen durchgeführt wird; und
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Aktivierung eines dynamischen Fahrzeugmodells, wie es vom System des Fahrzeugs der 1 und 2 in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen durchgeführt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhaft und soll die Anwendung und den Gebrauch nicht einschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch ausdrückliche oder stillschweigende Theorien gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt sind. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Modul auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtung, einzeln oder in beliebiger Kombination, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam, dediziert oder als Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bieten.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können hier in Form von funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und verschiedenen Verarbeitungsschritten beschrieben werden. Solche Blockkomponenten können durch eine beliebige Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten realisiert werden, die zur Ausführung der angegebenen Funktionen konfiguriert sind. Beispielsweise kann eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verschiedene integrierte Schaltungskomponenten verwenden, zum Beispiel Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder Ähnliches, die eine Vielzahl von Funktionen unter der Kontrolle eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuergeräte ausführen können. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von Systemen verwendet werden können und dass die hier beschriebenen Systeme lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind.
Der Kürze halber werden konventionelle Techniken im Zusammenhang mit Signalverarbeitung, Datenübertragung, Signalisierung, Steuerung und anderen funktionellen Aspekten der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) hier nicht im Detail beschrieben. Darüber hinaus sollen die in den verschiedenen Abbildungen dargestellten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenlegung vorhanden sein können.
1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, die ein Gewichtsschätzungssystem 100 umfasst. Im Allgemeinen schätzt das System 100 einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte, die mit dem Fahrzeug 10 in einer Weise gekoppelt sind, dass sie eine Verschlechterung der Aufhängung im Laufe der Zeit kompensieren. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, einen Wert für die Stützlast des Anhängers und/oder einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, der auch als Bruttofahrzeuggewicht bezeichnet wird, auf eine Messung des Gesamtgewichts des Fahrzeugs 10 sowie externer, vom Fahrzeug 10 getrennter Objekte, die vom Fahrzeug 10 getragen werden, wie zum Beispiel Passagiere und Fracht. Der Wert der Stützlast, der auch als Stützlast bezeichnet wird, bezieht sich auf die statische Kraft, die eine Kupplungsvorrichtung (zum Beispiel die Stützlast) des Anhängers 13 auf das Fahrzeug 10 ausübt (zum Beispiel die Kupplungskugel). Der hier verwendete Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten bezieht sich auf die prozentuale Wiederherstellung einer Verringerung des auf eine Vorderachse des Fahrzeugs 10 verteilten Gewichts, die durch eine Lastverschiebung aufgrund eines vom Anhänger 13 auf die Kupplungsvorrichtung des Fahrzeugs 10 ausgeübten Gewichts (das heißt den Wert der Stützlast) verursacht wird.
In bestimmten Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 10 ein Automobil. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 eine beliebige aus einer Reihe von verschiedenen Arten von Automobilen sein, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein Sport Utility Vehicle (SUV), und kann Zweiradantrieb (2WD) (d.h. Hinterradantrieb oder Vorderradantrieb), Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD), und/oder verschiedene andere Arten von Fahrzeugen in bestimmten Ausführungsformen sein. Darüber hinaus kann das Fahrzeug 10 in verschiedenen Ausführungsformen auch eine beliebige Anzahl anderer Arten von mobilen Plattformen umfassen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 mit einem Anhänger 13 gekoppelt sein, der in der Lage ist, eine Last zu transportieren. Wie zu erkennen ist, kann der Anhänger 13 jede Art von ziehbarer Anwendung mit einem oder mehreren Rädern sein und ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform beschränkt. Das Fahrzeug 10 ist so konfiguriert, dass es über eine Verbindungsvorrichtung 11 mit dem Anhänger 13 gekoppelt und verbunden werden kann und so konfiguriert ist, dass es den Anhänger 13 zieht. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Verbindungsvorrichtung 11 eine Anhängerkupplung. In verschiedenen anderen Ausführungsformen umfasst die Verbindungsvorrichtung 11 eine oder mehrere andere Arten von Systemen, wie zum Beispiel einen Schwanenhals für einen Sattelauflieger und so weiter In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Verbindungsvorrichtung 11 ferner einen Kabelbaum, der so konfiguriert ist, dass er Strom- und/oder Kommunikationssignale zu und von Komponenten des Anhängers 13 überträgt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Beispielfahrzeug 10 im Allgemeinen ein Fahrgestell 12, einen Aufbau 14, Vorderräder 16 und Hinterräder 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Fahrgestell 12 angeordnet und umschließt im Wesentlichen Komponenten des Fahrzeugs 10. Die Karosserie 14 und das Fahrgestell 12 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 16-18 sind jeweils in der Nähe einer Ecke der Karosserie 14 drehbar mit dem Fahrgestell 12 gekoppelt.
Das Fahrzeug 10 umfasst ferner ein Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, ein Lenksystem 24, ein Bremssystem 26, ein Sensorsystem 28, ein Aktuatorsystem 30, mindestens eine Datenspeichereinrichtung 32, mindestens ein Steuergerät 34, ein Aufhängungssystem 50 und ein Anzeigesystem 52. Das Antriebssystem 20 umfasst einen Motor 21, beispielsweise einen benzin- oder dieselbetriebenen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor oder einen Hybridmotor.
Das Getriebesystem 22 ist so konfiguriert, dass es die Leistung des Antriebssystems 20 an die Räder 16-18 gemäß auswählbaren Geschwindigkeitsverhältnissen auf der Grundlage einer Bereichsauswahl überträgt, die von einer Mensch-Maschine-Schnittstelle empfangen wird, zum Beispiel einer Bereichsauswahleinrichtung (zum Beispiel Gangwahlschalter, Schalthebel, PRNDL und so weiter), die so konfiguriert ist, dass sie einen Betriebsbereich (zum Beispiel ein Übersetzungsverhältnis) auswählt.
Das Lenksystem 24 beeinflusst die Stellung der Räder 16-18. Obwohl zur Veranschaulichung ein Lenkrad 24a dargestellt ist, kann das Lenksystem 24 in einigen Ausführungsformen, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung in Betracht gezogen werden, kein Lenkrad enthalten.
Das Bremssystem 26 ist so konfiguriert, dass es ein Bremsmoment auf die Räder 16-18 ausübt. Das Bremssystem 26 kann in verschiedenen Ausführungsformen Reibungsbremsen, Seilzugbremsen, ein regeneratives Bremssystem, wie zum Beispiel eine elektrische Maschine, und/oder andere geeignete Bremssysteme umfassen. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug 10 ein Bremspedal 31, das vom Bediener aus einer gelösten Position in eine niedergedrückte Position bewegt werden kann, um das Bremssystem 26 zu aktivieren und das Bremsmoment aufzubringen.
Das Aufhängungssystem 50 verbindet den Rahmen mit den Rädern 16 und 18, zum Beispiel über Achsen, und ist so konfiguriert, dass es Stöße und Vibrationen von der Straße absorbiert und die Übertragung dieser Kräfte auf die Fahrzeugkarosserie und die Fahrgäste minimiert. Das Aufhängungssystem 50 kann verschiedene Komponenten umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Federn (zum Beispiel Schraubenfedern, Blattfedern, Torsionsstäbe und so weiter), Dämpfer (das heißt Stoßdämpfer), Stabilisatoren, Querlenker, Buchsen und so weiter typischerweise ist das Aufhängungssystem 50 an vier Stellen mit dem Rahmen gekoppelt, die jeweils an einer Ecke des Rahmens und/oder einem der Räder 16 und 18 liegen.
Das Anzeigesystem 52 kann verschiedene Komponenten umfassen, einschließlich eines Bildschirms, der für die Darstellung einer visuellen Anzeige konfiguriert ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Anzeigesystem 52 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) wie zum Beispiel eine Touchscreen-Anzeige enthalten.
Das Sensorsystem 28 umfasst eine oder mehrere Erfassungsvorrichtungen 40a-40n, die beobachtbare Bedingungen der äußeren Umgebung, der inneren Umgebung und/oder einen Status oder Zustand einer entsprechenden Komponente des Fahrzeugs 10 erfassen und einen solchen Zustand und/oder Status an andere Systeme des Fahrzeugs 10, wie zum Beispiel das Steuergerät 34, übermitteln. Es versteht sich, dass das Fahrzeug 10 eine beliebige Anzahl von Erfassungsvorrichtungen 40a-40n enthalten kann. Die Sensorvorrichtungen 40a-40n können unter anderem Trägheitsmesssensoren, Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren, Gewichtssensoren, Drehmomentsensoren, Raddrehzahlsensoren, Motordrehmomentsensoren, Aufhängungsdurchbiegungsmesssensoren, Ultraschallsensoren, Laserverschiebungssensoren, Infrarotlichtsensoren, Kamerasichtsensoren, Lenkradwinkelsensoren, Bremsdrucksensoren, Pedalstellungssensoren, Dehnungsmessstreifen, Sitzsensoren, Kraftstoffstandssensoren und so weiter umfassen.
Das Aktuatorsystem 30 umfasst eine oder mehrere Aktuatorvorrichtungen 42a-42n, die eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen steuern, wie zum Beispiel das Antriebssystem 20, das Getriebesystem 22, das Lenksystem 24 und das Bremssystem 26, ohne darauf beschränkt zu sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 auch innere und/oder äußere Fahrzeugmerkmale aufweisen, die in 1 nicht dargestellt sind, wie zum Beispiel verschiedene Türen, einen Kofferraum und Kabinenmerkmale, wie zum Beispiel Luft-, Musik-, Beleuchtungs-, Touchscreen-Anzeige-Komponenten und dergleichen.
Die Datenspeichereinrichtung 32 speichert Daten zur Steuerung des Fahrzeugs 10 und/oder seiner Systeme und Komponenten. Wie zu erkennen ist, kann die Datenspeichervorrichtung 32 Teil des Steuergeräts 34, getrennt vom Steuergerät 34 oder Teil des Steuergeräts 34 und Teil eines separaten Systems sein. Die Datenspeichervorrichtung 32 kann jede geeignete Art von Speichergerät sein, einschließlich verschiedener Arten von Direktzugriffsspeichern und/oder anderen Speichergeräten. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Datenspeichervorrichtung 32 ein Programmprodukt, von dem eine computerlesbare Speichervorrichtung ein Programm empfangen kann, das eine oder mehrere Ausführungsformen eines oder mehrerer Prozesse der vorliegenden Offenbarung ausführt, wie zum Beispiel die Schritte des Prozesses, die weiter unten in Verbindung mit den 3-7 erörtert werden. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann das Programmprodukt direkt in der Speichervorrichtung und/oder einer oder mehreren anderen Platten und/oder anderen Speichervorrichtungen gespeichert und/oder anderweitig darauf zugegriffen werden.
Das Steuergerät 34 umfasst mindestens einen Prozessor 44, einen Kommunikationsbus 45 und ein computerlesbares Speichergerät oder -medium 46. Der Prozessor 44 führt die Berechnungs- und Steuerfunktionen des Steuergeräts 34 aus. Der Prozessor 44 kann ein beliebiger kundenspezifischer oder handelsüblicher Prozessor sein, eine Zentraleinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), ein Hilfsprozessor unter mehreren Prozessoren, die dem Steuergerät 34 zugeordnet sind, ein Mikroprozessor auf Halbleiterbasis (in Form eines Mikrochips oder Chipsatzes), ein Makroprozessor, eine beliebige Kombination davon oder allgemein eine beliebige Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen. Die computerlesbaren Speichergeräte oder -medien 46 können flüchtige und nichtflüchtige Speicher im Festwertspeicher (ROM), im Direktzugriffsspeicher (RAM) und im Keep-Alive-Speicher (KAM) umfassen. KAM ist beispielsweise ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zur Speicherung verschiedener Betriebsvariablen verwendet werden kann, während der Prozessor 44 ausgeschaltet ist. Die computerlesbare(n) Speichervorrichtung(en) 46 kann/können unter Verwendung einer beliebigen Anzahl bekannter Speichervorrichtungen wie PROMs (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), EPROMs (elektrisch löschbare PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbare PROMs), Flash-Speicher oder anderer elektrischer, magnetischer, optischer oder kombinierter Speichervorrichtungen implementiert werden, die in der Lage sind, Daten zu speichern, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die vom Steuergerät 34 bei der Steuerung des Fahrzeugs 10 verwendet werden. Der Bus 45 dient der Übertragung von Programmen, Daten, Status und anderen Informationen oder Signalen zwischen den verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs 10. Der Bus 45 kann jedes geeignete physikalische oder logische Mittel zur Verbindung von Computersystemen und - komponenten sein. Dazu gehören unter anderem direkte, fest verdrahtete Verbindungen, Glasfasertechnik, Infrarot und drahtlose Bustechnologien.
Die Anweisungen können ein oder mehrere separate Programme umfassen, von denen jedes eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zur Implementierung logischer Funktionen enthält. Wenn die Anweisungen vom Prozessor 44 ausgeführt werden, empfangen und verarbeiten sie Signale vom Sensorsystem 28, führen Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durch und erzeugen Daten auf der Grundlage der Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen. Obwohl in 1 nur ein Steuergerät 34 dargestellt ist, können Ausführungsformen des Fahrzeugs 10 eine beliebige Anzahl von Steuergeräten 34 umfassen, die über ein beliebiges geeignetes Kommunikationsmedium oder eine Kombination von Kommunikationsmedien kommunizieren, die zusammenarbeiten, um die Sensorsignale zu verarbeiten, Logik, Berechnungen, Verfahren und/oder Algorithmen durchzuführen und Daten zu erzeugen.
Es ist einleuchtend, dass das Steuergerät 34 von der in 1 dargestellten Ausführungsform abweichen kann. Zum Beispiel kann das Steuergerät 34 mit einem oder mehreren entfernten Computersystemen und/oder anderen Steuersystemen gekoppelt sein oder diese anderweitig nutzen, zum Beispiel als Teil eines oder mehrerer der oben genannten Fahrzeuggeräte und -systeme. Während diese beispielhafte Ausführungsform im Zusammenhang mit einem voll betriebsmäßigen Computersystem beschrieben wird, wird der Fachmann erkennen, dass die Mechanismen der vorliegenden Offenbarung als ein Programmprodukt mit einer oder mehreren Arten von nicht-transitorischen, computerlesbaren, signaltragenden Medien verteilt werden können, die verwendet werden, um das Programm und seine Anweisungen zu speichern und seine Verteilung durchzuführen, wie z.B. ein nicht-transitorisches, computerlesbares Medium, das das Programm trägt und Computeranweisungen enthält, die darin gespeichert sind, um einen Computerprozessor (wie den Prozessor 44) zu veranlassen, das Programm durchzuführen und auszuführen. Ein solches Programmprodukt kann eine Vielzahl von Formen annehmen, und die vorliegende Offenbarung gilt gleichermaßen unabhängig von der besonderen Art des computerlesbaren signaltragenden Mediums, das zur Durchführung der Verteilung verwendet wird. Beispiele für signaltragende Medien sind beschreibbare Medien wie Disketten, Festplatten, Speicherkarten und optische Datenträger sowie Übertragungsmedien wie digitale und analoge Kommunikationsverbindungen. In bestimmten Ausführungsformen können auch Cloud-basierte Speicher und/oder andere Techniken verwendet werden. Es wird ebenfalls deutlich, dass sich das Computersystem des Steuergeräts 34 auch anderweitig von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheiden kann, zum Beispiel dadurch, dass das Computersystem des Steuergeräts 34 mit einem oder mehreren entfernten Computersystemen und/oder anderen Steuersystemen gekoppelt sein oder diese anderweitig nutzen kann.
Unter Bezugnahme auf 2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 veranschaulicht ein Datenflussdiagramm die Elemente des Gewichtsschätzungssystems 100 von 1 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen. Wie zu erkennen ist, können verschiedene Ausführungsformen des Systems 100 gemäß der vorliegenden Offenbarung eine beliebige Anzahl von Modulen enthalten, die in das Steuergerät 34 eingebettet sind und die kombiniert und/oder weiter unterteilt werden können, um die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren auf ähnliche Weise zu implementieren. Darüber hinaus können Eingaben in das System 100 von anderen Steuermodulen (nicht dargestellt), die mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt sind, empfangen werden und/oder von anderen Untermodulen (nicht dargestellt) innerhalb des Steuergeräts 34 bestimmt/modelliert werden. Darüber hinaus können die Eingaben auch einer Vorverarbeitung unterzogen werden, wie zum Beispiel Unterabtastung, Rauschunterdrückung, Normalisierung, Merkmalsextraktion, Reduzierung fehlender Daten und dergleichen. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das System 100 ein statisches Schätzungsmodul 110, ein dynamisches Schätzungsmodul 112, ein Fusionsmodul 120, ein Aufhängungsdurchhangsmodul 122 und ein Sättigungsmodul 124.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das statische Schätzmodul 110 als Eingabe Sensordaten 130, die vom Sensorsystem 28 erzeugt werden. Die Sensordaten 130 umfassen verschiedene Daten, die beobachtbare Bedingungen von Umgebungen innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs 10 anzeigen. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Sensordaten 130 statische Sensordaten, die während des Stillstands des Fahrzeugs 10 erfasst wurden. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Sensordaten 130 Durchbiegungsmessungen im Zusammenhang mit dem Aufhängungssystem 50.
Das statische Schätzmodul 110 schätzt gewichtsbezogene Parameterwerte für das Fahrzeug 10 auf der Grundlage der Sensordaten 130. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das statische Schätzmodul 110 ein Aufhängungsmodell, das so konfiguriert ist, dass es gewichtsbezogene Parameterwerte auf der Grundlage von Durchbiegungsmessungen im Zusammenhang mit dem Aufhängungssystem 50 schätzt. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeug, einen Wert für die Stützlast des Anhängers 13 und einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten. Das statische Schätzmodul 110 erzeugt statische Daten 132, die verschiedene Daten enthalten, die die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte angeben. In verschiedenen Ausführungsformen überträgt das statische Schätzmodul 110 die statischen Daten 132 an die Anzeigevorrichtung des Anzeigesystems 52, so dass die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte auf der visuellen Anzeige wiedergegeben werden.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das dynamische Schätzungsmodul 112 als Eingabe die vom Sensorsystem 28 erzeugten Sensordaten 130. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Sensordaten 130 dynamische Sensordaten, die, während das Fahrzeugs 10 gefahren wurde, erfasst wurden. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die Sensordaten 130 Messungen der Längsbeschleunigung, Antriebskraftmessungen und Bremsdruckmessungen.
Das dynamische Schätzmodul 112 führt auf der Grundlage der Sensordaten 130 Schätzungen von gewichtsbezogenen Parameterwerten durch, die mit dem Fahrzeug 10 gekoppelt sind. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das dynamische Schätzmodul 112 ein Fahrzeugmodell 114, verschiedene Bedingungen und Befähiger 116 und einen variationsbasierten Fahrzeugmassenschätzer 118. Das Fahrzeugmodell 114 kann ein Fahrzeuglängsmodell, ein Fahrzeugquermodell und/oder ein Fahrzeuglängs- und - quermodell umfassen, um die dynamischen gewichtsbezogenen Parameterschätzungen durchzuführen. In verschiedenen Ausführungsformen ist das dynamische Schätzungsmodul 112 so konfiguriert, dass es gewichtsbezogene Parameterwerte auf der Grundlage von Längsbeschleunigungsmessungen, Antriebskraftmessungen und Bremsdruckmessungen schätzt. In verschiedenen Ausführungsformen umfassen die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeug. Das dynamische Schätzmodul 112 erzeugt dynamische Daten 134, die verschiedene Daten enthalten, die die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte angeben.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das Fusionsmodul 120 als Eingabe die statischen Daten 132, die von dem statischen Schätzmodul 110 erzeugt wurden, und die dynamischen Daten 134, die von dem dynamischen Schätzmodul 112 erzeugt wurden. Das Fusionsmodul 120 führt einen Fusionsprozess durch, um die statischen Daten 132 und die dynamischen Daten 134 zu fusionieren. Das Fusionsmodul 120 kann verschiedene Fusionsverfahren verwenden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine einfache Mittelwertbildung von Werten, Bayes'sche Fusion, zeitbasierte Fusion und die Dempster-Shafter-Beweislehre. Das Fusionsmodul 120 erzeugt Fusionsdaten 136, die verschiedene Daten enthalten, die die fusionierten statischen Daten 132 und dynamischen Daten 134 angeben.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das Modul 122 für den Aufhängungsdurchhang als Eingabe die vom Modul 110 für das statische Schätzen erzeugten statischen Daten 132 und die vom Modul 120 für die Fusion erzeugten Fusionsdaten 136. Das Modul 122 für den Aufhängungsdurchhang führt eine Analyse der statischen Daten 132 und der Fusionsdaten 136 durch, um die Verschlechterung des Aufhängungssystems 50 abzuschätzen. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Modul 122 für das Durchhängen der Aufhängung einen Unterschied in der Durchbiegung der Aufhängung zwischen den statischen Daten 132 und den Fusionsdaten 136 bestimmen und einen Teil oder die gesamte Durchbiegungsdifferenz einer Verschlechterung der Aufhängung zuschreiben. Das Modul 122 für die Aufhängungsdurchbiegung erzeugt Aufhängungsdurchbiegungsdaten 138, die verschiedene Daten enthalten, die die geschätzte Verschlechterung des Aufhängungssystems 50 anzeigen, zum Beispiel einen Betrag der Durchbiegung, der mit der Verschlechterung im Laufe der Zeit gekoppelt ist.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das Sättigungsmodul 124 als Eingabe die vom Aufhängungsdurchhangsmodul 122 erzeugten Aufhängungsdurchhangsdaten 138. Das Sättigungsmodul 124 ist so konfiguriert, dass es bestimmt, ob und wann das statische Schätzmodul 110 unter Verwendung der Aufhängungsdurchhangdaten 138 aktualisiert werden sollte. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Sättigungsmodul 124 das statische Schätzmodul 110 periodisch aktualisieren, nachdem das Fahrzeug 10 eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt hat (zum Beispiel alle 2000 km). In verschiedenen Ausführungsformen kann das Sättigungsmodul 124 das statische Schätzmodul 110 periodisch aktualisieren, nachdem das Modul 122 für den Aufhängungsdurchhang ein vorbestimmtes Maß an Verschlechterung geschätzt hat (zum Beispiel alle 1 mm). Das Sättigungsmodul 124 erzeugt Sättigungsdaten 140, die verschiedene Daten enthalten, die darauf hinweisen, dass das statische Schätzmodul 110 aktualisiert werden sollte, sowie die zugehörigen Verschlechterungswerte, die in den Aufhängungsdurchhangdaten 138 enthalten sind. Wenn festgestellt wird, dass das statische Schätzungsmodul 110 aktualisiert werden sollte, kann das Sättigungsmodul 124 die Sättigungsdaten 140 an das statische Schätzungsmodul 110 übertragen.
Unter Bezugnahme auf 3 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1-2 stellt ein Flussdiagramm ein Verfahren 200 zum Schätzen verschiedener gewichtsbezogener Parameterwerte für das Fahrzeug 10 dar, wie es von dem Gewichtsschätzungssystem 100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen durchgeführt wird. Wie in Anbetracht der Offenbarung zu erkennen ist, ist die Reihenfolge der Abläufe innerhalb des Verfahrens 200 nicht auf die in 3 dargestellte sequentielle Ausführung beschränkt, sondern kann je nach Anwendbarkeit und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung in einer oder mehreren unterschiedlichen Reihenfolgen durchgeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 200 so geplant werden, dass es auf der Grundlage eines oder mehrerer vorbestimmter Ereignisse abläuft, und/oder es kann während des Betriebs des Fahrzeugs 10 kontinuierlich ablaufen.
In einem Beispiel kann das Verfahren 200 bei 210 beginnen. Bei 212 umfasst das Verfahren 200 den Empfang von statischen Sensordaten, die von dem Sensorsystem 28 des Fahrzeugs 10 erfasst werden, während das Fahrzeug 10 sowohl vor als auch nach dem Ankuppeln des Anhängers 13 steht, und von dynamischen Sensordaten, während das Fahrzeug 10 sowohl mit als auch ohne den angekuppelten Anhänger 13 gefahren wird. Die statischen Sensordaten umfassen einen Durchbiegungswert, der mit einem Aufhängungssystem (zum Beispiel dem Aufhängungssystem 50) des Fahrzeugs 10 gekoppelt ist. Der Durchbiegungswert kann eine gemessene Abmessung umfassen, die einen Unterschied in der Position einer Komponente des Aufhängungssystems 50 im beladenen und unbelasteten Zustand anzeigt. So kann beispielsweise eine Feder beim Ankuppeln des Anhängers 13 an das Fahrzeug 10 um ein bestimmtes Maß zusammengedrückt werden.
Bei 214 umfasst das Verfahren 200 das Schätzen eines oder mehrerer gewichtsbezogener Parameterwerte mit einem Prozessor (zum Beispiel dem Prozessor 44), der betriebsmäßig mit dem Sensorsystem 28 gekoppelt ist, während das Fahrzeug 10 steht, unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten. Beispielsweise kann ein Vergleich der Daten vor und nach dem Ankuppeln des Anhängers 13 an das Fahrzeug 10 verwendet werden, um die Stützlast des Anhängers zu schätzen. Bei 216 umfasst das Verfahren 200 das Bestimmen der Verschlechterung des Aufhängungssystems 50 im Laufe der Zeit mit dem Prozessor unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten. In verschiedenen Ausführungsformen können die dynamischen Sensordaten, die erhalten werden, während der Anhänger 13 an das Fahrzeug 10 gekoppelt ist, zum Schätzen der Last ohne „Haftgeräusche“ verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen können die dynamischen Sensordaten, die erhalten werden, während der Anhänger 13 nicht an das Fahrzeug 10 gekoppelt ist, zusammen mit dem Fusionsmodell zur Aktualisierung des Aufhängungsmodells verwendet werden. Bei 218 umfasst das Verfahren 200 das Aktualisieren des Aufhängungsmodells mit dem Prozessor, um die Verschlechterung des Aufhängungssystems 50 zu berücksichtigen. Bei 220 umfasst das Verfahren 200 die Anzeige des einen oder der mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf einer Anzeigevorrichtung (zum Beispiel der Anzeigevorrichtung des Anzeigesystems 52) des Fahrzeugs 10. Bei 222 kann das Verfahren 200 enden.
Unter Bezugnahme auf 4 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1-3 zeigt ein Flussdiagramm ein Verfahren 300 zum Filtern von Sensordaten, beispielsweise mit den Bedingungen und Befähigungsmerkmalen 116 von 2, für das Fahrzeug 10, wie es von dem Gewichtsschätzungssystem 100 gemäß beispielhaften Ausführungsformen durchgeführt wird. Während der Durchführung des Verfahrens 300 bestimmt das System 100, ob die Sensordaten unter bestimmten Bedingungen erfasst wurden, die mit verschiedenen vorprogrammierten Filterkriterien gekoppelt sind. Bei 310 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen, ob die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 größer als eine Schwellengeschwindigkeit war, als die Sensordaten erfasst wurden. Der Geschwindigkeitsschwellenwert kann beispielsweise 10 m/s betragen, und das Verfahren 300 kann alle Sensordaten ausschließen, die erfasst wurden, während das Fahrzeug 10 mit 10 m/s oder weniger unterwegs war.
Wenn bei 310 festgestellt wird, dass die Geschwindigkeit unter dem Geschwindigkeitsschwellenwert lag, fährt das Verfahren 300 fort, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu überwachen. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 über dem Geschwindigkeitsschwellenwert bei 310 lag, umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen eines Anfangsgewichts des Fahrzeugs bei 312. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 das Gewicht von externen Objekten (zum Beispiel den Inhalt eines Kraftstofftanks) bei 314 kompensieren. Bei 316 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen, ob ein Anhänger (zum Beispiel der Anhänger 13) an das Fahrzeug 10 gekoppelt ist. Wenn der Anhänger bei 316 an das Fahrzeug 10 gekoppelt ist, kehrt das Verfahren 300 bei 310 zur Überwachung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zurück.
Wenn der Anhänger nicht an das Fahrzeug 10 gekoppelt ist (316), umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen, ob das Fahrzeug 10 in einer geraden Vorwärtsrichtung fährt und beschleunigt (das heißt nicht abbremst). Wenn das Fahrzeug 10 nicht in einer geraden Vorwärtsrichtung fährt und beschleunigt (318), kehrt das Verfahren 300 zur Überwachung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zurück (310).
Wenn das Fahrzeug 10 in einer geraden Vorwärtsrichtung fährt und bei 318 beschleunigt, umfasst das Verfahren 300 das Speichern einer Vielzahl von erfassten Datenpunkten bei 319, die auf den vom Sensorsystem 28 erhaltenen Sensordaten basieren. Bei 320 umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen, ob eine Menge von bei 319 gespeicherten Datenpunkten einen minimalen Datenpunktschwellenwert überschreitet. Wenn die Datenpunkte der Sensordaten den minimalen Datenpunktschwellenwert bei 320 nicht überschreiten, kehrt das Verfahren 300 zur Überwachung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 bei 310 zurück und fährt fort, Sensordaten zu sammeln und die Menge der Datenpunkte davon zu überwachen. Wenn die Datenpunkte der Sensordaten den minimalen Datenpunktschwellenwert bei 320 überschreiten, umfasst das Verfahren 300 die Durchführung einer variationsbasierten Fahrzeuggewichtsschätzung, zum Beispiel mit dem variationsbasierten Fahrzeugmassenschätzer 118 von 2.
Insbesondere kann das Verfahren 300 weniger oder mehr Filterkriterien enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren 300 das Filtern der Sensordaten auf der Grundlage eines Neigungswinkels des Fahrzeugs 10, einer Neigung der Oberfläche, auf der das Fahrzeug 10 fährt, eines Status des Sensorsystems 28 und so weiter
In verschiedenen Ausführungsformen können die geschätzten gewichtsbezogenen Parameterwerte von verschiedenen autonomen und teilautonomen Fahrsystemen des Fahrzeugs 10 verwendet werden.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugmodell 114 das Erfassen dynamischer Sensordaten zu zwei separaten Zeitpunkten beinhalten, während das Fahrzeug 10 in gerader Vorwärtsrichtung und mit der gleichen Geschwindigkeit fährt. Die dynamischen Sensordaten, die zu diesen beiden Zeitpunkten erfasst werden, umfassen Messungen der Längsbeschleunigung, der Antriebskraft und des Bremsdrucks. Das Fahrzeugmodell 114 kann ein auf Längsvariationen basierendes Modell implementieren, um den Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs zu bestimmen, zum Beispiel unter Verwendung der folgenden Gleichung (1). $M (Δ a_{x}) = Δ F_{d r i v e} - K_{b} Δ P_{b},$
wo, $Δ a_{x} = a_{x_{A}} - a_{x_{B}}$
$Δ P_{b} = P_{b_{A}} - P_{b_{B}}$
wobei M das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, a_x die Fahrzeuglängsbeschleunigung, F_drive die Antriebskraft, K_b der pauschale Bremskoeffizient und P_b der Bremsdruck ist.
Der variationsbasierte Fahrzeugmassenschätzer 118 kann das Gesamtgewicht des Fahrzeugs (M) verwenden, das durch das auf Längsvariationen basierende Modell bestimmt wird, wobei beispielsweise die folgenden Gleichungen (2)-(5) verwendet werden.
Aus dem auf Längsschnittvariation basierenden Modell: $ϕ {\hat{M}}_{D} = Z$
Ausgangssignal Z: $Z = Δ F = {\begin{cases} - F_{b, B} - F_{d, A} A c c e l \to D e c e l \\ F_{b, B} + F_{d, A} D e c e l \to A c c e l \\ - F_{d, A} A c c e l \to C o a s t i n g \end{cases}$
Regressionssignal ϕ: $ϕ = Δ a_{x}$
Schätzungsverfahren (Rekursive kleinste Quadrate): $\begin{array}{l} {\hat{x}}_{k + 1} = {\hat{x}}_{k} + K_{k + 1} (Z_{k + 1} - ϕ_{k + 1} {\hat{x}}_{k}) \\ K_{k + 1} = \frac{P_{k} ϕ_{k + 1}}{λ + ϕ_{k + 1} P_{k} ϕ_{k + 1}} \\ P_{k + 1} = (1 - K_{k + 1} ϕ_{k + 1}) p_{k} / λ \end{array}$
Obwohl sich die obigen Beispiele auf dynamische Sensordaten beziehen, die zu zwei verschiedenen Zeitpunkten gewonnen wurden, können dieselben oder ähnliche Verfahren für dynamische Sensordaten verwendet werden, die zu mehreren Zeitpunkten gewonnen wurden.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren bieten verschiedene Vorteile für Fahrzeuge, die zum Ziehen von Anhängern konfiguriert sind. Insbesondere kann die Bereitstellung gewichtsbezogener Parameterwerte für den Fahrer die Sicherheit und Leichtigkeit des Beladens und Ziehens fördern. Beispielsweise fördert die Bereitstellung des Wertes für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs die ordnungsgemäße Beladung des Anhängers und kann ein wichtiger Faktor bei dem Bestimmen des Betriebs des Fahrzeugs sein. Ein weiteres Beispiel ist die Angabe des Wertes für die Stützlast des Anhängers, um die Beladung des Anhängers in einem sicheren Bereich zu halten. Insbesondere kann ein zu geringes Gewicht der Anhängerzunge dazu führen, dass der Anhänger während des Abschleppens von einer Seite zur anderen schwankt und schwer zu kontrollieren ist. Umgekehrt kann ein zu hohes Gewicht der Anhängerzunge zu einer Überlastung der Hinterreifen des Zugfahrzeugs führen und das hintere Ende des Fahrzeugs herumschieben, was sich möglicherweise negativ auf das Fahrverhalten auswirkt (zum Beispiel schlechtes Einlenken und Bremsen). Ein weiteres Beispiel: Die Angabe des Wertes für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten kann die richtige Verteilung des Gewichts auf die Achsen fördern. Darüber hinaus kann ein genaues Schätzen der gewichtsbezogenen Parameterwerte die Funktionalität verschiedener autonomer und teilautonomer Fahrsysteme und/oder die Optimierung der Leistungsverteilung in bestimmten Fahrzeugen fördern.
Obwohl in der vorangegangenen detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt wurde, sollte es gewürdigt werden, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr soll die vorstehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann einen praktischen Leitfaden für die Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen an die Hand geben. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und der Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren gesetzlichen Äquivalenten dargelegt ist, verlassen wird.

Claims

Verfahren zum Schätzen gewichtsbezogener Parameterwerte eines Fahrzeugs, das Verfahren umfassend: Empfangen, von einem Sensorsystem des Fahrzeugs, von statischen Sensordaten, die erfasst werden, während das Fahrzeug steht und an einen Anhänger gekoppelt ist, und von dynamischen Sensordaten, während das Fahrzeug gefahren wird und nicht an den Anhänger gekoppelt ist, wobei die statischen Sensordaten einen einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs zugeordneten Durchbiegungswert enthalten; Schätzen, mit einem Prozessor, der betriebsmäßig mit dem Sensorsystem gekoppelt ist, und während das Fahrzeug steht, eines oder mehrerer gewichtsbezogener Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten; Bestimmen, mit dem Prozessor, einer Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten; Aktualisieren, mit dem Prozessor, des Aufhängungsmodells, um der Verschlechterung des Aufhängungssystems Rechnung zu tragen; und Anzeigen des einen oder der mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, einen Wert für die Stützlast des Anhängers und einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Schätzen, mit dem Prozessor, eines statischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs unter Verwendung des Aufhängungsmodells; Schätzen, mit dem Prozessor, eines dynamischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs mit einem dynamischen Modell und den dynamischen Sensordaten, wobei die dynamischen Sensordaten einen Beschleunigungswert des Fahrzeugs enthalten; und Bestimmen, mit dem Prozessor, eines fusionierten geschätzten Gewichtswertes des Fahrzeugs durch Fusionieren des statischen geschätzten Gewichtswertes und des dynamischen geschätzten Gewichtswertes, wobei der Schritt des Bestimmens der Verschlechterung des Aufhängungssystems über die Zeit unter Verwendung des Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs den Vergleich des fusionierten geschätzten Gewichtswertes und des statischen geschätzten Gewichtswertes mit dem Prozessor umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Empfangen, vom Sensorsystem, eines oder mehrerer gewichtsbezogener Werte, die direkt am Fahrzeug erfasst werden; und Trainieren, mit dem Prozessor, des dynamischen Modells unter Verwendung des einen oder der mehreren gewichtsbezogenen Werte.
Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend: Empfangen, von dem Sensorsystem, eines ersten Längsbeschleunigungswerts des Fahrzeugs, eines ersten Antriebskraftwerts des Fahrzeugs und eines ersten Bremsdruckwerts des Fahrzeugs, die alle zu einem ersten Zeitpunkt erfasst werden, während das Fahrzeug gefahren wird; Empfangen, von dem Sensorsystem, eines zweiten Längsbeschleunigungswerts des Fahrzeugs, eines zweiten Antriebskraftwerts des Fahrzeugs und eines zweiten Bremsdruckwerts des Fahrzeugs, die alle zu einem zweiten Zeitpunkt erfasst werden, wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt gleich ist, während das Fahrzeug gefahren wird; und Schätzen, mit dem Prozessor, des dynamischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Modells und des ersten Längsbeschleunigungswerts, des ersten Antriebskraftwerts, des ersten Bremsdruckwerts, des zweiten Längsbeschleunigungswerts, des zweiten Antriebskraftwerts und des zweiten Bremsdruckwerts, wobei das dynamische Modell ein variationsbasiertes Fahrzeuglängsmodell umfasst, wobei das variationsbasierte Fahrzeuglängsmodell eine Teilmenge der dynamischen Sensordaten verwendet, die erhalten wird, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine Schwellengeschwindigkeit ist und während das Fahrzeug in einer geraden Vorwärtsrichtung fährt.
Ein System zum Schätzen gewichtsbezogener Parameterwerte eines Fahrzeugs, das System umfassend: ein Sensorsystem mit einem oder mehreren Sensoren, die konfiguriert sind, messbare Bedingungen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs zu erfassen; eine Anzeigevorrichtung, die konfiguriert ist, eine visuelle Anzeige zu erzeugen; und ein Steuergerät, das betriebsmäßig mit dem Sensorsystem und der Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, durch einen Prozessor: statische Sensordaten, die erfasst werden, während das Fahrzeug steht und an einen Anhänger gekoppelt ist, und dynamische Sensordaten, während das Fahrzeug gefahren wird und nicht an den Anhänger gekoppelt ist, von dem Sensorsystem zu empfangen, wobei die statischen Sensordaten einen Durchbiegungswert umfassen, der einem Aufhängungssystem des Fahrzeugs zugeordnet ist; einen oder mehrere gewichtsbezogene Parameterwerte unter Verwendung eines Aufhängungsmodells und der statischen Sensordaten zu schätzen, während das Fahrzeug steht; eine Verschlechterung des Aufhängungssystems im Laufe der Zeit unter Verwendung eines Modells zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs und der dynamischen Sensordaten zu bestimmen; das Aufhängungsmodell zu aktualisieren, um die Verschlechterung des Aufhängungssystems zu berücksichtigen; und den einen oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte auf der visuellen Anzeige anzuzeigen.
System nach Anspruch 6, wobei der eine oder die mehreren gewichtsbezogenen Parameterwerte einen Wert für das Gesamtgewicht des Fahrzeugs, einen Wert für die Stützlast des Anhängers und einen Wert für die Wiederherstellung der Vorderachslasten oder Hinterachslasten umfassen.
System nach Anspruch 6, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, durch den Prozessor: einen statischen geschätzten Gewichtswerts für das Gewicht des Fahrzeugs anhand des Aufhängungsmodells zu schätzen; einen dynamischen geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs mit einem dynamischen Modell und den dynamischen Sensordaten zu schätzen, wobei die dynamischen Sensordaten einen Beschleunigungswert des Fahrzeugs enthalten; und einen fusionierten geschätzten Gewichtswerts des Fahrzeugs durch Fusionieren des statischen geschätzten Gewichtswerts und des dynamischen geschätzten Gewichtswerts zu bestimmen, wobei das Modell zum Schätzen des Aufhängungsdurchhangs konfiguriert ist, den fusionierten geschätzten Gewichtswert und den statischen geschätzten Gewichtswert zu vergleichen.
System nach Anspruch 8, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, durch den Prozessor: einen oder mehrere gewichtsbezogene Werte, die direkt am Fahrzeug gemessen werden, von dem Sensorsystem zu empfangen; und das dynamische Modell unter Verwendung des einen oder der mehreren gewichtsbezogenen Werte zu trainieren.
System nach Anspruch 8, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, durch den Prozessor: einen ersten Längsbeschleunigungswert des Fahrzeugs, einen ersten Antriebskraftwert des Fahrzeugs und einen ersten Bremsdruckwerts des Fahrzeugs, die alle zu einem ersten Zeitpunkt, während das Fahrzeugs gefahren wird, erfasst werden, von dem Sensorsystem zu empfangen; einen zweiten Längsbeschleunigungswert des Fahrzeugs, einen zweiten Antriebskraftwert des Fahrzeugs und einen zweiten Bremsdruckwerts des Fahrzeugs, die alle zu einem zweiten Zeitpunkt erfasst werden, von dem Sensorsystem zu empfangen, wobei eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zum ersten Zeitpunkt und zum zweiten Zeitpunkt gleich ist, während das Fahrzeug gefahren wird; und den dynamischen geschätzten Gewichtswert des Fahrzeugs unter Verwendung des dynamischen Modells und des ersten Längsbeschleunigungswerts, des ersten Antriebskraftwerts, des ersten Bremsdruckwerts, des zweiten Längsbeschleunigungswerts, des zweiten Antriebskraftwerts und des zweiten Bremsdruckwerts zu schätzen, wobei das dynamische Modell ein variationsbasiertes Fahrzeuglängsmodell umfasst, wobei das variationsbasierte Fahrzeuglängsmodell konfiguriert ist, eine Teilmenge der dynamischen Sensordaten zu verwenden, die erhalten wird, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine Schwellengeschwindigkeit ist und während das Fahrzeug in einer geraden Vorwärtsrichtung fährt.