DE112017003392T5

DE112017003392T5 - Steuergerät für ein fahrzeugsystem

Info

Publication number: DE112017003392T5
Application number: DE112017003392.6T
Authority: DE
Inventors: Jon PARR; Jan Prins
Original assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Current assignee: Jaguar Land Rover Ltd
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2019-03-21
Also published as: GB2552011B; GB201611808D0; GB2552011A; WO2018007170A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät zum Schätzen der Traktion 60, 160. Das Steuergerät 60, 160 umfasst ein Überwachungsmodul 66, das Drehmomentwerte überwacht; ein Bestimmungsmodul 68, das durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während des Fahrens auf einer Oberfläche einen maximalen Drehmomentwert 100 bestimmt, wobei der maximale Drehmomentwert 100 das Drehmoment unmittelbar vor einem Radschlupf ist; ein Vorhersagemodul 70, das basierend auf dem maximalen Drehmomentwert 100 einen Traktionsschwellenwert 102 vorhersagt; und ein Steuermodul 72, das ein Signal den Traktionsschwellenwert 102 angebendes Signal ausgibt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuergerät für ein Fahrzeugsystem und ein Verfahren zum Betreiben desselben, insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Steuergerät und ein Verfahren zum Schätzen der Traktion eines Fahrzeugs. Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches das Steuergerät umfasst, und Verfahren.
STAND DER TECHNIK
Ein Fahrzeug umfasst einen Motor, der mit einem Getriebesystem gekoppelt ist, das wiederum über eine Antriebswelle mit zwei oder vier „angetriebenen“ Rädern gekoppelt ist. Kraft und Drehmoment vom Motor werden über das Getriebesystem und die Antriebswelle auf jedes der „angetriebenen“ Räder übertragen. Im Fall eines Elektrofahrzeugs (electric vehicle - EV) befinden sich für den Antrieb Motoren an den Rädern.
Abhängig vom Terrain, auf dem ein Fahrzeug sich befindet, können hohe Drehmomente der „angetriebenen“ Räder mehr sein, als die Oberfläche vertragen kann. In derartigen Fällen drehen die „angetriebenen“ Räder auf der Oberfläche durch. Ein besonderes Problem tritt auf Oberflächen mit geringer Reibung, wie etwa nassem Gras, auf, wo ein Radschlupf eine Beschädigung der Oberfläche verursachen kann und das Rad Traktion verliert.
Allgemein reagiert ein Fahrzeug, wenn die Radschlupfereignisse erkannt werden, durch Realisieren einer oder mehrerer Strategien, wie etwa Anlegen einer Bremskraft, Wegnehmen von Gas oder Ändern des Motoransprechprofils. Diese Regelreaktionen sind reaktiv und erfolgen für eine begrenzte Zeitdauer. Diese Reaktionen müssen möglicherweise wiederholt erfolgen. Die Wiederholung von Radschlupfereignissen und Fahrzeugreaktionsmuster liefert keine zufrieden stellenden Ergebnisse, da weitere Radschlupfereignisse und Beschädigungen der Oberfläche, auf der das Fahrzeug gefahren wird, unvermeidbar sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Stand der Technik weiter zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät zum Schätzen der Traktion eines Fahrzeugs bereitgestellt, das Folgendes umfasst: ein Überwachungsmodul, das Raddrehmomentwerte überwacht; ein Bestimmungsmodul zum Bestimmen maximaler Drehmomentwerte durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während des Fahrens auf einer Oberfläche, wobei die maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind; ein Vorhersagemodul, das basierend auf den maximalen Drehmomentwerten einen Traktionsschwellenwert vorhersagt; und ein Steuermodul, das ein den Traktionsschwellenwert angebendes Signal ausgibt.
Auf diese Weise ist das Fahrzeug in der Lage, durch Überwachen der maximalen Drehmomentwerte, die auf einer Oberfläche während des Fahrens auf einer Oberfläche gesammelt werden, und Vorhersagen eines Traktionsschwellenwertes einen bevorstehenden Radschlupf zu erkennen und ein eine Traktionsregelung angebendes Signal vor dem Radschlupf auszugeben, so dass Traktion und/oder Drehmoment entsprechend kommuniziert werden, statt eine Anforderung bezüglich Traktion und/oder Drehmoment nach dem Auftreten von Radschlupf zu kommunizieren. Diese Verhinderung eines Radschlupfes stellt eine bessere Lösung bereit als eine reaktive Herangehensweise nach einem Radschlupfereignis, denn so wird eine Beeinträchtigung der Oberfläche, auf der das Fahrzeug in Betrieb ist, die wahrscheinlich der Fall ist, wenn Radschlupf bereits aufgetreten ist, verhindert. Eine völlig intakte Fahroberfläche würde bedeuten, dass ein Auftreten weiterer Radschlupfereignisse weniger wahrscheinlich ist, und so eine Beeinträchtigung der Oberfläche und ein Hineingeraten eines Fahrzeugs in extremere Bedingungen verhindern.
Das Vorhersagemodul, das den Traktionsschwellenwert vorhersagt, kann ein Berechnen der Wahrscheinlichkeit von Radschlupf unter Verwendung eines Parametermodells dieser empirischen Daten umfassen. Auf diese Weise werden für eine bessere Genauigkeit historische Daten und eine zurückliegende Aufzeichnung eines Erkennens und Überwachens des Drehmomentwertes berücksichtigt. Auch ein probabilistisches Modell kann Parameter in Abhängigkeit von verfügbaren Daten verwenden, was das Modell robuster macht.
Das Steuermodul kann in Reaktion auf einen aktuellen Drehmomentwert, der den Traktionsschwellenwert überschreitet, ein eine Traktionsanforderung angebendes Signal ausgeben. Auf diese Weise ist das Fahrzeug in der Lage, durch Überwachen, ob der aktuelle Drehmomentwert einen vorhergesagten Traktionsschwellenwert überschreitet, einen bevorstehenden Radschlupf zu erkennen und Traktion und/oder Drehmoment entsprechend anzufordern, statt Traktion und/oder Drehmoment nach dem Auftreten von Radschlupf anzufordern. Diese Verhinderung eines Radschlupfes stellt eine bessere Lösung bereit als eine reaktive Herangehensweise nach einem Radschlupfereignis, denn so wird eine Beeinträchtigung der Oberfläche, auf der das Fahrzeug in Betrieb ist, die wahrscheinlich der Fall ist, wenn Radschlupf bereits aufgetreten ist, verhindert. Eine völlig intakte Fahroberfläche würde bedeuten, dass ein Auftreten weiterer Radschlupfereignisse weniger wahrscheinlich ist, und so eine Beeinträchtigung der Oberfläche und ein Hineingeraten eines Fahrzeugs in extremere Bedingungen verhindern.
Die Traktionsanforderung kann an ein Traktionsregelsystem (Traction Control System-TCS) ausgegeben werden.
Das Steuergerät kann eine Fahrzeuganzeige umfassen.
Die Fahrzeuganzeige gestattet, dass ein Fahrer des Fahrzeugs einen Hinweis erhält, dass der vorhergesagte Traktionsschwellenwert überschritten wurde, so dass er auf ein überhöhtes Drehmoment des Fahrzeugs reagieren und ein Auftreten von Radschlupfereignissen verhindern kann.
Das Überwachungsmodul kann eine oder mehrere Fahrzeugbedingungen überwachen. Das Bestimmungsmodul kann einen oder mehrere maximale Drehmomentwerte bestimmen, die der oder jeder Fahrzeugbedingung zugeordnet sind.
Die Fahrzeugbedingung kann aus der folgenden Liste ausgewählt sein: Zeit, Datum, Wetter, Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, Position des Fahrzeugs, dynamischer oder statischer Zustand des Fahrzeugs, Höhe des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit und Dauer, für die das Fahrzeug sich an einer aktuellen Position befindet. Die Fahrzeugbedingung kann eine Konfiguration des Fahrzeugs sein, wie etwa eine aktuelle Einstellung des Fahrzeugs, ein Zustand des Fahrzeugs oder beliebige Faktoren, welche die Konfiguration und/oder den Zustand des Fahrzeugs beeinflussen könnten, wie etwa Umweltbedingungen.
Das Fahrzeug selbst und auch die Oberfläche, auf der das Fahrzeug in Betrieb ist, können sich aufgrund einer beliebigen der vorgenannten Bedingungen ändern. Beispielsweise ändert sich die Oberfläche, auf der das Fahrzeug in Betrieb ist, aufgrund der Position des Fahrzeugs. Das Fahrzeug kann sich in einer Position auf einem anderen Terrain mit anderen Oberflächenarten befinden als in einer anderen Position. Beispielsweise kann das Fahrzeug sich in einer Position auf Gras befinden und wird dann in eine andere auf Asphalt (Straße) bewegt. Terrain kann als Gras, Schotter, Schnee, Eis, Sand, Fels, Matsch und unbefestigte Spur erkannt werden. Das Fahrzeug kann sich auf dem gleichen Terrain, aber an Positionen mit unterschiedlichen Schlüpfrigkeitsgraden befinden. In einem anderen Beispiel kann die Tageszeit, das Datum oder das Wetter die Oberfläche beeinflussen, auf der das Fahrzeug in Betrieb ist, und folglich die Fahrzeugbedingung ändern. Durch Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes für eine bestimmte Bedingung kann das Fahrzeug dazu ausgestaltet werden, ein Auftreten von Radschlupf zu reduzieren oder zu verhindern. Auf diese Weise ist ein Auftreten von Radschlupf weniger wahrscheinlich als in einem Fall, wo ein Traktionsschwellenwert für alle Fahrzeugbedingungen angewendet wird.
Das Vorhersagemodul kann den Traktionsschwellenwert basierend auf einem oder mehreren maximalen Drehmomentwerten vorhersagen, die einem vorgegebenen Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung entsprechen. Beispielsweise basiert, wo die Fahrzeugbedingung die Position betrifft, der Traktionsschwellenwert auf einem oder mehreren maximalen Drehmomentwerten, die einem vorgegebenen Bereich von Positionen entsprechen.
Der vorgegebene Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung kann basierend auf der oder jeder aktuellen Fahrzeugbedingung bestimmt werden.
Ein Basieren des Traktionsschwellenwertes auf einem Bereich einer Fahrzeugbedingung basierend auf der aktuellen Fahrzeugbedingung ist vorteilhafter als ein Fall, wo der Traktionsschwellenwert auf jeder möglichen Fahrzeugbedingung, einschließlich Anomalien, wie etwa extreme Bedingungen, die den Traktionsschwellenwert verzerren könnten, basiert. Ein Bestimmen des Traktionsschwellenwertes auf diese Weise verbessert die Zuverlässigkeit des Systems zum Verhindern von Radschlupfereignissen weiter. Beispielsweise eliminiert oder minimiert, wo die Fahrzeugbedingung eine Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, oder eine zur aktuellen Fahrzeugposition führende Zeit ist, ein Vorliegen eines Bereichs des Traktionsschwellenwertes Anomalien, die aus einer streckenbasierten Oberflächenänderung resultieren.
Das Vorhersagemodul kann den Traktionsschwellenwert in Reaktion auf ein Überwachen maximaler Drehmomentwerte des Systems im Zuge seines Gebrauchs aktualisieren.
Ein Aktualisieren des Traktionsschwellenwertes, während das System in Gebrauch ist, stellt ein gewisses Maß an Rückmeldung bereit, um den durch das System erzeugten Traktionsschwellenwert zu optimieren, und macht so die Traktionsanforderung zuverlässiger.
Der Traktionsschwellenwert kann auf einem stochastischen Modell der maximalen Drehmomentwerte basieren.
Der Traktionsschwellenwert kann kleiner als oder gleich ein(em) vorgegebener/n Prozentsatz maximaler Drehmomentwerte sein.
Ein Einstellen des Transaktionsschwellenwertes auf kleiner als oder gleich ein(em) vorgegebener/n Prozentsatz ein Fahrzeug maximaler Drehmomentwerte gestattet, dass das System Anomalien herausfiltert. Diese Anomalien können durch einen oder mehrere verwendete Sensoren erzeugt werden, während sie in Betrieb sind. Der vorgegebene Prozentsatz kann gemäß einem beliebigen gewünschten Konfidenzniveau eingestellt sein, das der Konstrukteur des Fahrzeugs wünscht. Ein höherer Prozentsatz führt zu einer erhöhten Konfidenz, dass kein Radschlupf auftritt.
Der vorgegebene Prozentsatz maximaler Drehmomentwerte kann 95 % betragen.
Dass der vorgegebene Prozentsatz maximaler Drehmomentwerte 95 % beträgt, bedeutet, dass alle außer den extremsten Anomalien beim Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes berücksichtigt wurden.
Das Vorhersagemodul kann basierend auf einem Regressionsmodell ein Vorhersageband erzeugen. Das Vorhersageband kann für jede Bedingung einen minimalen Vorhersagewert und einen maximalen Vorhersagewert aufweisen. Der Traktionsschwellenwert kann kleiner als oder gleich dem minimalen Schwellenwert sein.
Wenn der Traktionsschwellenwert kleiner als der minimale Schwellenwert ist, führt dies, basierend auf denjenigen Vorkommnissen von Radschlupf, die in der Vergangenheit aufgetreten sind, zu einem spezifisch gewählten Maß an Gewissheit, dass kein Radschlupf auftritt.
Das Regressionsmodell kann dazu eingerichtet sein, das Vorhersageband auf Bedingungen außerhalb des Bereichs aufgezeichneter Bedingungen zu extrapolieren.
Ein Extrapolieren der Vorhersagebänder bedeutet, dass das Modell für Fahrzeugbedingungen außerhalb des Bereichs von Bedingungen, in denen das Fahrzeug in der Vergangenheit betrieben wurde, verwendet werden kann. Beispielsweise können maximale Drehmomentwerte eines Fahrzeugs, das beim Auftreten von Radschlupf bei relativ leichtem Regen betrieben wird, verwendet werden, um den Traktionsschwellenwert für stärkeren Regen an der gleichen Position vorherzusagen.
Das den Traktionsschwellenwert angebende Signal kann an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface - HMI) gesendet werden, und die Rückmeldung umfasst eines oder mehrere der Folgenden: visuelle Ausgabe, hörbare Ausgabe und/oder haptische Ausgabe. Auf diese Weise stellt das Fahrzeug seiner Bedienperson, einem Fahrer, eine Rückmeldung bereit, so dass der Fahrer eine informierte Entscheidung darüber treffen kann, wie das Fahrzeug zu betreiben ist, um Radschlupf zu vermeiden und das Fahrzeug störungsfrei zu fahren.
Das den Traktionsschwellenwert angebende Signal kann an eine Fahrzeugsteuereinheit gesendet werden, und die Rückmeldung umfasst eine Reduzierung der Motorleistung und/oder Modifikation des Fahrpedalkennfelds. Auf diese Weise kann das den Traktionsschwellenwert und/oder die Traktionsanforderung angebende Signal direkt an das/die relevante(n) Fahrzeugsystem/-untersysteme kommuniziert werden und so bewirkt werden, dass das Fahrzeug seine Einstellung automatisch ändert.
Das Steuergerät kann Daten senden und/oder empfangen; die Daten können aus der folgenden Liste ausgewählt sein: Drehmoment, maximaler Drehmomentwert und Fahrzeugbedingung.
Über das Kommunikationsmodul kann das Steuergerät Daten von anderen Orten, wie etwa einem zentralen Speicher, empfangen oder Daten an andere Orte senden, um ein robusteres Modell aufzubauen. Das Kommunikationsmodul kann dazu eingerichtet sein, Daten an andere Fahrzeuge und/oder einen Speicher zu senden und/oder von diesen zu empfangen.
In dem Fall, wo Daten an andere Fahrzeuge gesendet und von diesen empfangen werden, ermöglicht eine derartige Anordnung ein besseres Modellieren, da Fahrzeuge aus den empfangenen und durch die Steuergeräte einer Flotte von Fahrzeugen analysierten Daten lernen können. Alternativ kann es günstig sein, dass der Speicher von der verfügbaren Hardware und dem durch das Steuergerät und/oder das Kommunikationsmodul verwendeten Kommunikationsprotokoll abhängt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches das Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Schätzen der Traktion eines Fahrzeugs bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Überwachen von Drehmomentwerten; Bestimmen eines maximaler Drehmomentwerte durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während des Fahrens auf einer Oberfläche, wobei die maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind; Vorhersagen eines Traktionsschwellenwertes basierend auf dem maximalen Drehmomentwert; und Ausgeben eines den Traktionsschwellenwert angebenden Signals.
Das Verfahren kann umfassen, dass das Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes ein Berechnen der Wahrscheinlichkeit von Radschlupf unter Verwendung eines Parametermodells der empirischen Daten umfasst.
Das Verfahren kann in Reaktion auf einen aktuellen Drehmomentwert, der den Traktionsschwellenwert überschreitet, ein Ausgeben eines die Traktionsanforderung angebenden Signals umfassen.
Das Verfahren kann ein Überwachen einer oder mehrerer Fahrzeugbedingungen und ein Bestimmen eines oder mehrerer maximaler Drehmomentwerte, die der oder jeder Fahrzeugbedingung zugeordnet sind, umfassen.
Die Fahrzeugbedingung kann aus der folgenden Liste ausgewählt sein: Zeit, Datum, Wetter, Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, Position des Fahrzeugs, dynamischer oder statischer Zustand des Fahrzeugs, Höhe des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit und Dauer, für die das Fahrzeug sich an der aktuellen Position befindet.
Das Verfahren kann ein Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes basierend auf einem oder mehreren maximalen Drehmomentwerten umfassen, die einem vorgegebenen Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung entsprechen.
Der vorgegebene Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung kann basierend auf der oder jeder aktuellen Fahrzeugbedingung bestimmt werden.
Das Verfahren kann in Reaktion auf das Überwachen maximaler Drehmomentwerte des Systems im Zuge seines Gebrauchs ein Aktualisieren des Traktionsschwellenwertes umfassen.
Ein Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes kann ein Berechnen des Traktionsschwellenwertes dahingehend umfassen, dass er kleiner als oder gleich ein(em) vorgegebener/n Prozentsatz maximaler Drehmomentwerte ist.
Der vorgegebene Prozentsatz kann einstellbar sein. Der vorgegebene Prozentsatz kann 95 % betragen.
Das Verfahren kann Folgendes umfassen: Erzeugen eines Vorhersagebandes basierend auf einem Regressionsmodell, wobei das Vorhersageband einen minimalen Vorhersagewert und einen maximalen Vorhersagewert für jede Bedingung aufweist; und Bestimmen des Traktionsschwellenwertes so, dass er kleiner als oder gleich der/m minimale(n) Schwellenwert ist.
Das Verfahren kann ein Extrapolieren des Vorhersagebandes auf Bedingungen außerhalb des Bereichs von zum Aufbauen des Regressionsmodells verwendeten Bedingungen umfassen.
Das Verfahren kann ein Senden und/oder Empfangen von Daten an/von andere(n) Fahrzeuge(n) und/oder einen/m Speicher umfassen. Die Daten können aus der folgenden Liste ausgewählt sein: Drehmoment, maximaler Drehmomentwert und Fahrzeugbedingung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für das obenstehend Beschriebene bereitgestellt, wobei: das Mittel zum Empfangen eines oder mehrerer Signale, die jeweils einen Raddrehmomentwert angeben, Folgendes umfasst: einen elektronischen Prozessor, der einen elektrischen Eingang zum Empfangen des einen oder der mehreren Signale aufweist, die jeweils einen Raddrehmomentwert angeben; und eine elektronische Speichervorrichtung, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Anweisungen gespeichert sind, das Mittel zum Bestimmen - basierend auf dem/n Raddrehmomentwert(en) -, dass das Fahrzeug sich in einem Zustand unmittelbar vor einem Radschlupf befindet, und das Mittel zum Schätzen der Traktion durch Überwachen von Raddrehmomentwerten; Bestimmen maximaler Drehmomentwerte durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während eines Fahrens auf einer Oberfläche, wobei die maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind; und Vorhersagen eines Traktionsschwellenwertes basierend auf den maximalen Drehmomentwerten umfassen, dass der Prozessor dazu ausgestaltet ist, auf die Speichervorrichtung zuzugreifen und die darin gespeicherten Anweisungen auszuführen, so dass er dazu betriebsfähig ist, basierend auf dem/n Raddrehmomentwert(en) zu erkennen, dass das Fahrzeug sich in einem Zustand unmittelbar vor einem Radschlupf befindet; und eine Ausgabe eines den Traktionsschwellenwert angebenden Signals zu befehlen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium bereitgestellt, das computerausführbare Anweisungen zum Betreiben eines Steuergeräts eines Kraftfahrzeugs greifbar verkörpert, wobei die Anweisungen durch einen Fahrzeugprozessor ausführbar sind, um Vorgänge bereitzustellen, die Folgendes umfassen: Überwachen von Drehmomentwerten; Bestimmen eines maximaler Drehmomentwerte durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während des Fahrens auf einer Oberfläche, wobei die maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind; Vorhersagen eines Traktionsschwellenwertes basierend auf dem maximalen Drehmomentwert; und Ausgeben eines den Traktionsschwellenwert angebenden Signals.
Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere deren individuellen Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale gelten für alle Ausführungsformen, außer wenn diese Merkmale inkompatibel sind. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder in beliebiger Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder jeden neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Anspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.
Figurenliste
Eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:

1A eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs zeigt, das ein Steuergerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
1B eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs zeigt, das ein Steuergerät gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst;
1C ein sehr schematisches Diagramm eines Geschwindigkeitsregelsystems des Fahrzeugs von 1A ist;
2 ein Blockdiagramm des Steuergeräts von 1A und/oder 1B zeigt;
3 ein Blockdiagramm einer alternativen Ausführungsform des Systems von 2 zeigt;
4 eine grafische Darstellung eines Verfahrens zum Vorhersagen eines Transaktionsschwellenwertes unter Verwendung des Steuergeräts von 2 zeigt;
5 eine grafische Darstellung eines alternativen Verfahrens zum Bestimmen des Transaktionsschwellenwertes unter Verwendung des Steuergeräts von 2 zeigt;
6 eine grafische Darstellung eines Verfahrens zum Aktualisieren des Transaktionsschwellenwertes von 4, während das Steuergerät in Gebrauch ist zeigt;
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zeigt, das durch das Steuergerät der 1A und 1B genutzt wird; und
8 eine grafische Darstellung eines Fahrzeugs zeigt, welches das Steuergerät der 1A oder 1B umfasst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf 1A umfasst ein Fahrzeug 10 ein Fahrgestell 12 zum Tragen verschiedener Komponenten. Das Fahrzeug 10 ist dazu vorgesehen, für eine Verwendung im Gelände, d. h. für eine Verwendung auf Terrains, bei denen es sich nicht um normale Asphaltstraße handelt, sowie auf Straßen geeignet zu sein. Die verschiedenen Komponenten, die auf dem Fahrgestell 12 montiert sind, umfassen einen Motor 14, ein Getriebe 16, ein Verteilergetriebe 18, eine Gelenkwelle 22, eine vordere Antriebseinheit (Front Drive Unit - FDU) 24, eine vordere Antriebswelle 26, eine hintere Antriebseinheit (Rear Drive Unit - RDU) 30 und eine hintere Antriebswelle 28. Die vordere Antriebswelle 26 und die hintere Antriebswelle 28 sind in eine vordere fahrerseitige Antriebswelle 32, eine vordere beifahrerseitige Antriebswelle 34, eine hintere fahrerseitige Antriebswelle 36 und eine hintere beifahrerseitige Antriebswelle 38 unterteilt. Jede der vorgenannten Antriebswellen 32, 34, 36, 38 ist mit einem Rad verbunden. Dementsprechend sind vier Räder vorhanden, konkret ein vorderes fahrerseitiges Rad 40, ein vorderes beifahrerseitiges Rad 42, ein hinteres fahrerseitiges Rad 44 und ein hinteres beifahrerseitiges Rad 46.
Die Räder 40, 42, 44, 46 weisen jeweils eine entsprechende Bremse 40B, 42B, 44B, 46B auf. Jedem Rad 40, 42, 44, 46 des Fahrzeugs 10 sind jeweilige Drehzahlsensoren 40S, 42S, 44S, 46S zugeordnet. Die Sensoren 40S, 42S, 44S, 46S sind an einem Fahrgestell 12 des Fahrzeugs 10 montiert und dazu eingerichtet, eine Drehzahl des entsprechenden Rades zu messen.
Ein Steuersystem für das Fahrzeug umfasst ein zentrales Steuergerät 610 (1B), das als Fahrzeugsteuereinheit (vehicle control unit- VCU) 610 bezeichnet wird, das Antriebsstrangsteuergerät 611 und ein Bremsensteuergerät 613 (1C). Das Bremsensteuergerät ist ein Antiblockierbremssystem- (anti-lock braking system - ABS-) Steuergerät 613 und bildet einen Teil eines Bremssystems 622 (1B). Die VCU 610 empfängt mehrere Signale von verschiedenen an dem Fahrzeug 10 bereitgestellten Sensoren und Untersystemen (nicht gezeigt) und gibt solche an diese aus. Die VCU 610 umfasst ein Niedriggeschwindigkeitsbewegungs-(low-speed progress - LSP-)Steuersystem 612, das in 1C gezeigt ist, ein Stabilitätsregelsystem (stability control system - SCS) 614S, ein Traktionsregelsystem (traction control system - TCS) 78, ein Abstandsregelsystem 616 und ein Bergabfahrhilfe-(Hill Descent Control- HDC-)System 612HD. Das SCS 614S verbessert die Stabilität des Fahrzeugs 10, indem es einen Traktionsverlust erkennt und diesem entgegenwirkt. Wenn eine überhöhte Raddrehung erkannt wird, ist das TCS 78 dazu ausgestaltet, die Raddrehung durch Anlegen einer Bremskraft in Kombination mit einer Reduzierung des Antriebsstrangmoments zu reduzieren. In der gezeigten Ausführungsform sind das SCS 614S und das TCS 78 durch die VCU 610 umgesetzt. In einigen alternativen Ausführungsformen können das SCS 614S und/oder das TCS 78 durch das Bremsensteuergerät 613 umgesetzt sein. Ferner können alternativ das SCS 614S und/oder das TCS 78 durch separate Steuergeräte umgesetzt sein.
Mit Bezug auf 2 umfasst das Steuergerät zum Schätzen der Traktion 60 ein Überwachungsmodul 66, ein Bestimmungsmodul 68, ein Vorhersagemodul 70 und ein Steuermodul 72, die alle als elektronische Daten auf einer nichtflüchtigen Speicherkomponente einer Computereinheit bereitgestellt sind. Die Computereinheit umfasst auch einen Prozessor zum Ausführen jedes der vorgenannten Module 66, 68, 70, 72. In einer Ausführungsform sind diese Module in Reihe bereitgestellt, so dass das Überwachungsmodul 66 mit dem Bestimmungsmodul 68 verbunden ist, das mit dem Vorhersagemodul 70 verbunden ist, das mit dem Steuermodul 72 verbunden ist.
Das SCS 614S, das TCS 78, das ABS-Steuergerät 613 und das HDC-System 612HD stellen im Fall, dass ein Radschlupfereignis auftritt, Ausgaben bereit, die beispielsweise eine SCS-Aktivität, eine TCS-Aktivität, eine ABS-Aktivität, Bremseingriffe an einzelnen Rädern und Motordrehmomentanforderungen seitens der VCU 610 an den Motor 14 angeben. Jedes der vorgenannten Ereignisse gibt an, dass ein Radschlupfereignis aufgetreten ist. Andere Fahrzeuguntersysteme, wie etwa ein Rollstabilitätsregelsystem oder dergleichen, können ebenfalls vorhanden sein.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Raddrehzahlsignale durch die jeweiligen Rädern des Fahrzeugs 10 zugeordneten Raddrehzahlsensoren 40S, 42S, 44S, 46S erzeugt.
Die durch das ABS-Steuergerät 613 empfangenen Raddrehzahlsignale werden mit einem Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeitswert verglichen, der einer tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 über Grund entspricht. Somit wird das Maß an Schlupf eines gegebenen Laufrads als die Differenz zwischen der Geschwindigkeit eines gegebenen Rades 40, 42, 44, 46 und dem Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeitswert definiert. Das ABS-Steuergerät 613 ist dazu ausgestaltet, wenigstens teilweise basierend auf Messungen des Radschlupfes für ein gegebenes Maß an Drehmoment, mit dem ein Rad beaufschlagt wird, den Wert der Oberflächenreibung zu schätzen.
In Reaktion auf den Empfang des Oberflächenreibungssignals ist das Motorsteuergerät dazu ausgestaltet, das Maß an Drehmoment zu bestimmen, mit dem ein Antriebsrad des Fahrzeugs 10 beaufschlagt werden kann, bevor das Maß an Schlupf des Antriebsrads einen vorgeschriebenen Schlupfwert überschreitet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der vorgeschriebene Schlupfwert unter Berücksichtigung eines Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeitswertes bestimmt. Das heißt, der vorgeschriebene Schlupfwert ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig und nimmt typischerweise mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu, obwohl andere Anordnungen auch zweckdienlich sind.
Das Maß an Drehmoment wird durch das Motorsteuergerät durch Heranziehen einer Verweistabelle (look-up table - LUT) bestimmt, die Drehmomentwerte bezogen auf den vorgeschriebenen Schlupf bereitstellt. In einigen Ausführungsformen erhält das Motorsteuergerät den vorgeschriebene Schlupfwert auch unter Berücksichtigung des Fahrmodus, in dem das Fahrzeug 10 betrieben wird, Fahrmodus. In einigen Fahrmodi sind für eine gegebene Fahrzeuggeschwindigkeit größere Maße an Schlupf gestattet als in anderen Fahrmodi, und das Steuergerät ist dazu ausgestaltet, dies beim Bestimmen des vorgeschriebenen Schlupfwertes zu berücksichtigen. In einigen Ausführungsformen berücksichtigt das Motorsteuergerät auch ein Maß an Gewicht, das auf jedes Antriebsrad oder auf jede Antriebsmoment zum Antreiben des Fahrzeugs 10 liefernde Achse wirkt, beim Berechnen des Maßes an Drehmoment, mit dem ein(e) gegebene(s) Rad oder Achse 26, 28 beaufschlagt werden muss, um das vorgeschriebene Maß an Schlupf für diese(s) Rad oder Achse zu bewirken. Dies ist dadurch bedingt, dass das Maß an Drehmoment, mit dem ein Rad beaufschlagt werden kann, typischerweise mit zunehmendem Gewicht auf ein Rad für einen gegebenen Wert einer Oberflächen-mu zunimmt. Das Gewicht, das auf jede(s) Rad oder Achse 26, 28 wirkt, kann durch Heranziehen von Informationen bestimmt werden, die eine Gewichtsverteilung zwischen der Vorder- und Hinterachse 26, 28 angeben. Nach dem Bestimmen eines Schätzwertes des Maßes an Drehmoment, das erforderlich wäre, um zu bewirken, dass ein gegebenes Antriebsrad 40, 42, 44, 46 einen Schlupf in dem vorgeschriebenen Maß aufweist, berechnet das Motorsteuergerät ein spezifisches Maß an Drehmoment, das der Motor 14 aufbauen muss, um bei der momentanen Konfiguration des Kraftübertragungssystems an einem/r gegebenen Antriebsrad 40, 42, 44, 46 oder Achse 26, 28 das berechnete Maß an Drehmoment zu liefern. Daher wird das Maß an Drehmoment an einem gegebenen Antriebsrad durch das Motorsteuergerät oder durch ein Bremsensteuergerät, wie etwa ein ABS-Steuergerät, berechnet.
In einer anderen Ausführungsform kann das Getriebe eine genaue Drehmomentvorhersage für interne Komponenten erhalten, indem es das vorhergesagte eingehende Motordrehmoment hernimmt und dann das Übersetzungsverhältnis und den Übertragungsverlust berücksichtigt, um die Ausgabe des Getriebes vorherzusagen. Es ist möglich, unter Verwendung dieser Ausgabe und eines Differenzialverhältnisses das Drehmoment an dem Rad zu berechnen.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst jede der vorderen fahrerseitigen, vorderen beifahrerseitigen, hinteren fahrerseitigen und hinteren beifahrerseitigen Antriebswelle 32, 34, 36, 38 einen Drehmomentsensor, wie in 1B gezeigt. Konkret sind ein vorderer fahrerseitiger Drehmomentsensor 50, ein vorderer beifahrerseitiger Drehmomentsensor 52, ein hinterer fahrerseitiger Drehmomentsensor 54 und ein hinterer beifahrerseitiger Drehmomentsensor 56 vorhanden. Jeder der Drehmomentsensoren 50, 52, 54 und 56 ist mit einer Steuereinheit in Form eines Steuergeräts zum Schätzen der Traktion 60 verbunden. Das Steuergerät 60 ist über ein Netzwerk, wie etwa CAN oder Flexray, mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (human machine interface- HMI) 64 verbunden, die eine Anzeige umfasst. Die HMI 64 ist auf einem Armaturenbrett (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 installiert. Diese Drehmomentsensoren 50, 52, 54, 56 messen entsprechend das Maß an Drehmoment an jedem Rad 40, 42, 44, 46.
Das Überwachungsmodul 66 umfasst eine Eingabefunktion, um Signale von dem Motorsteuergerät und/oder Bremsensteuergerät, wie etwa dem ABS-Steuergerät 613, zu empfangen. In einer anderen Ausführungsform empfängt das Überwachungsmodul 66 Signale von dem/n Drehmomentsensor(en) 50, 52, 54, 56. Auf diese Weise ist das Überwachungsmodul 66 dazu eingerichtet, Drehmomentwerte, konkret den Rädern 40, 42, 44, 46 zugeordnete Drehmomentwerte, zu überwachen.
Die Eingabefunktion des Überwachungsmoduls 66 ist auch dazu eingerichtet, verschiedene Fahrzeugbedingungen betreffende Eingaben von anderen Sensoren 74 und Modulen zu empfangen. Diese Fahrzeugbedingungen umfassen Zeit, Datum, Wetter, Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, Position des Fahrzeugs, dynamischer oder statischer Zustand des Fahrzeugs, Höhe des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit und Zeit, die das Fahrzeug sich an der aktuellen Position befindet. Das Überwachungsmodul 66 ist somit dazu eingerichtet, eine oder mehrere dieser Fahrzeugbedingungen zu überwachen.
Die Funktionalität des Bestimmungsmoduls 68, des Vorhersagemoduls 70 und des Steuermoduls 72 werden nachstehend ausführlicher beschrieben. Zusammengefasst ist jedoch das Bestimmungsmodul 68 dazu eingerichtet, einen „maximalen Drehmomentwert“ zu bestimmen. Der maximale Drehmomentwert entspricht dem für jedes Rad unmittelbar vor dem Auftreten von Radschlupf berechneten Drehmomentwert. In einer anderen Ausführungsform entspricht der maximale Drehmomentwert dem an einem gegebenen Drehmomentsensor 50, 52, 54, 56 unmittelbar vor einem Radschlupf erfassten Drehmomentwert. Es wird deswegen der Drehmomentwert unmittelbar vor einem Radschlupf als der „maximale Drehmomentwert“ hergenommen, da das Auftreten von Radschlupf mit einer inhärenten Reduzierung des Drehmoments einhergeht.
Das Vorhersagemodul 70 ist dann dazu eingerichtet, basierend auf dem „maximalen Drehmomentwert“ einen „Traktionsschwellenwert“ vorherzusagen. Der Traktionsschwellenwert umfasst ein Berechnen der Wahrscheinlichkeit von Radschlupf unter Verwendung eines Parametermodells der empirischen Daten. Der „Traktionsschwellenwert“ ist ein Drehmomentwert, unter dem ein inhärentes Maß an Konfidenz gegeben ist, dass kein Radschlupf auftritt.
In der Statistik ist ein Parametermodell eine Familie von Verteilungen, die unter Verwendung einer finiten Anzahl von Parametern beschrieben werden kann. Diese Parameter werden üblicherweise so zusammengesammelt, dass sie einen einzigen k-dimensionalen Parametervektor θ = (θ1, θ2, ..., θk) bilden. Der „Traktionsschwellenwert“ könnte auf dem Maximalwert basieren, der in einer derartigen Parametermodellzusammenstellung gesammelt ist.
Das Steuermodul 72 gibt dann in Reaktion auf einen aktuellen Drehmomentwert, der durch ein Motorsteuergerät und/oder ein Bremsensteuergerät, wie etwa das ABS-Steuergerät 613, geschätzt wird, ein den Traktionsschwellenwert angebendes Signal und/oder ein eine „Traktionsanforderung“ 76 angebendes Signal aus. In einer anderen Ausführungsform wird bezüglich des aktuellen Drehmomentwertes durch einen Sensor 50, 52, 54, 56 erfasst, dass erden „Traktionsschwellenwert“ überschreitet. Das die „Traktionsanforderung“ 76 angebende Signal wird an ein Kommunikationsnetzwerk, wie etwa CAN oder Flexray, eines Fahrzeugs ausgegeben.
Das Traktionsregelsystem 78 ist nicht in der Definition des Traktionssystems 60 inbegriffen, sondern vielmehr ein anderes System innerhalb des gleichen Fahrzeugs 10. Diese Erfindung ist ein Teil der VCU 610 und könnte von Untersystemen der VCU getrennt oder ein Teil dieser sein. Beispielsweise kann das Steuergerät 60 ein Teil des TCS 78 oder des ABS 613 oder des SCS 614S sein.
Das die Traktionsanforderung angebende Signal wird an ein jeweiliges System innerhalb eines Fahrzeugs gesendet, um dem Fahrer eine direkte Rückmeldung bereitzustellen. Diese kann die Form einer haptischen, akustischen oder visuellen Rückmeldung annehmen. Beispielsweise kann wenigstens eines der Folgenden vorhanden sein: ein hörbarer Ton, ein visueller Hinweis auf einem Display der HMI 64, eine haptische Rückmeldung über ein Pedal oder ein Lenkrad. Dies ist keine vollständige Liste, und es kann eine andere Art oder eine Kombination von Rückmeldung(en) vorhanden sein, die dem Fahrer bereitgestellt wird.
In einer Ausführungsform ist die HMI 64 dazu eingerichtet, ausgehend von dem die Traktionsanforderung angebenden Signal dem Fahrer eine Warnung mit einem visuellen Hinweis anzuzeigen, der „Beschleunigung reduzieren“ oder „Geschwindigkeit reduzieren“ lautet. Ein Fahrer kann somit etwas unternehmen, um Radschlupf zu vermeiden, beispielsweise durch Wegnehmen von Gas, wenn die Warnung „Beschleunigung reduzieren“ oder „Geschwindigkeit reduzieren“ erscheint.
Alternativ oder zusätzlich wird das die Traktionsanforderung angebende Signal an ein System gesendet, das dem Fahrer eine feinere Regelung ermöglichen könnte. Beispielsweise kann ein Drosselklappenkennfeld derart modifiziert werden, dass die Pedaleingabe sanfter wäre, wenn die Eingabe des Fahrers weniger aggressiv sein muss, um ein Aufbrechen der Oberfläche zu vermeiden.
In einer Ausführungsform umfasst das Steuergerät 60 auch ein Kommunikationsmodul 80, das über eine Telematikeinheit innerhalb des Fahrzeugs auch Daten an eine Adresse außerhalb des Fahrzeugs 10 sendet und von dieser empfängt. Der Sendeempfänger kann Daten über ein elektromagnetisches Medium 82, wie etwa 3G, 4G oder sogar Wi-Fi, an die externe Adresse senden und von dieser empfangen.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Steuergerät 60 auch ein Kommunikationsmodul 80, wobei das Kommunikationsmodul 80 eine Hardwarekomponente in Form eines Sendeempfängers ist, der dazu eingerichtet ist, Daten an eine Adresse außerhalb des Fahrzeugs 10 zu senden und von dieser zu empfangen. Der Sendeempfänger kann Daten über ein elektromagnetisches Medium 82, wie etwa 3G, 4G oder sogar Wi-Fi, an die externe Adresse senden und von dieser empfangen.
Das Kommunikationsmodul 80 ist auch mit dem Bestimmungsmodul 68, dem Vorhersagemodul 70 sowie dem Steuermodul 72 verbunden. Die Kommunikation zwischen dem Kommunikationsmodul 80 und jedem dieser anderen jeweiligen Module 68, 70, 72 ist eine Zweiwegekommunikation. Alle Daten, die das Kommunikationsmodul 80 von einer externen Adresse empfängt, werden somit direkt jedem Modul 68, 70, 72 zugeleitet. In ähnlicher Weise können alle Ausgaben von diesen drei jeweiligen Modulen 68, 70, 72 durch das Kommunikationsmodul 80 erkannt und an die externe Adresse gesendet werden. Die Daten können Folgendes umfassen: Drehmoment, maximaler Drehmomentwert, Richtung, in die das Fahrzeug sich bewegt, Fahrzeugbedingung, Fahrzeugstandortdaten und andere Faktoren, die Auskunft über die Oberflächenbeschaffenheit geben können.
In dieser Ausführungsform kommuniziert das Kommunikationsmodul 80 mit einem zentralen Speicher 84 an einer Adresse außerhalb des Fahrzeugs 10. Der Speicher 84 umfasst eine oder mehrere Datenbanken zum Speichern von Daten, die Folgendes umfassen: Drehmoment, maximaler Drehmomentwert, Richtung, in die das Fahrzeug sich bewegt, Fahrzeugbedingung, Fahrzeugstandortdaten und andere Faktoren, die Auskunft über die Oberflächenbeschaffenheit geben können. Auf diese Weise können diese Parameter direkt von dem Fahrzeug 10 an den Speicher 84 gesendet werden, da das Kommunikationsmodul 80 die Ausgaben von jedem Modul 68, 70, 72 lesen kann. Andere Fahrzeuge können dann diese Rohdaten, die in dem Speicher 84 gespeichert sind, verwenden, um Informationen zu teilen und ein genaueres Modell zum Vorhersagen des „Traktionsschwellenwertes“ und der nachfolgenden Traktionsanforderung 76 aufzubauen. Zusätzlich dazu, dass unterschiedliche Steuergeräte 60 Daten teilen, können Daten, wie etwa aktuelle Wetterbedingungen, durch eine zentrale Bedienperson aus anderen Quellen in den Speicher des Fahrzeugs geladen werden. Fahrzeuge einer Flotte können somit über den zentralen Speicher 84 indirekt miteinander kommunizieren, um Informationen zu teilen, um genauere Modelle maximaler Drehmomentwerte und Traktionsschwellenwerte aufzubauen.
In 3 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt. Diejenigen Merkmale, die diese mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, sind als um 100 größer bezeichnet. Der Kürze halber sind/werden nicht alle Merkmale, die beiden Ausführungsformen gemeinsam sind, gezeigt und beschrieben.
Mit Bezug auf 3 kommuniziert das Steuergerät 160 nicht mit einem zentralen Speicher 84 (2). Stattdessen ist das Steuergerät 160 dazu eingerichtet, durch Kommunizieren über einen Cloud-Server 185 direkt mit anderen Steuergeräten 160 zu kommunizieren, die sich an anderen Fahrzeugen befinden.
Jede der ersten oder der zweiten Ausführungsform kann auf die gleiche Weise arbeiten, um einen „maximalen Drehmomentwert“ zu bestimmen und den „Traktionsschwellenwert“ und die „Traktionsanforderung“ angebende Signale zu erzeugen. Der Hauptunterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform ist die Art und Weise, auf die Daten zwischen mehreren Steuergeräten 60, 160 geteilt werden. Dementsprechend gelten die folgenden Beschreibungen von Betriebsverfahren für beide Ausführungsformen, werden aber der Kürze halber nur mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben.
Ein Verfahren zum Betreiben des Steuergeräts 60, 160 zum Schätzen der Traktion für ein Fahrzeug 60 wird am besten mit Bezug auf 4 beschrieben. Drehmomentwerte werden durch das Überwachungsmodul 766 (7) überwacht. Wenn Radschlupf, d. h. ein plötzlicher Drehmomentverlust an einem Rad, erkannt wird, wird der Drehmomentwert, der dem Radschlupf unmittelbar vorausgeht, als maximaler Drehmomentwert 100 aufgezeichnet. Der maximale Drehmomentwert 100 wird für eine spezifische Fahrzeugbedingung aufgezeichnet. Die Fahrzeugbedingung wird durch das Überwachungsmodul 66 ebenfalls kontinuierlich überwacht. Die Fahrzeugbedingung ist in diesem Fall die Entfernung, wie auf der X-Achse dargestellt. Die Entfernung entspricht der Entfernung von einer Startposition des Fahrzeugs, und die Entfernung kann durch eine als GPS-Koordinaten bereitgestellte aktuelle Fahrzeugposition ersetzt sein. Auf diese Weise wird der maximale Drehmomentwert für eine Fahrzeugbedingung, konkret die Position, bestimmt. Es ist möglich, eine andere Fahrzeugbedingung, wie etwa Wetterart, Tageszeit oder Fahrzeuggeschwindigkeit, dem maximalen Drehmomentwert zugeordnet aufzuzeichnen. Eine umfassendere Liste potenzieller Fahrzeugbedingungen umfasst Folgendes: Zeit, Datum, Wetter, Position des Fahrzeugs, dynamischer (d. h. das Fahrzeug fährt/bewegt sich) oder statischer (d. h. das Fahrzeug steht still) Zustand des Fahrzeugs, zurückgelegte Strecke, Höhe des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit und Zeit, die das Fahrzeug sich an der aktuellen Position befindet. Für Veranschaulichungszwecke wird dieses Verfahren zum Betreiben des Steuergeräts 60, 160 jedoch nur mit Bezug auf die Fahrzeugposition beschrieben.
Dann wird der „Traktionsschwellenwert“ vorhergesagt. Beim Bestimmen des „Traktionsschwellenwertes“ 768 muss zuerst eine Zusammenstellung maximaler Drehmomentwerte für einen weiten Bereich von Positionen aufgezeichnet werden. Das Steuergerät 60, 160 erhält und speichert während des Fahrens auf einer Oberfläche empirische Daten dieser maximalen Drehmomentwerte, wobei diese maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind. Diese maximalen Drehmomentwerte 100 werden dann gefiltert, um einen Bereich, R, maximaler Drehmomentwerte 100 zu erhalten. Der Filterprozess betrachtet die aktuelle Fahrzeugposition und wählt dann diejenigen maximalen Drehmomentwerte 100 aus, die für die aktuelle Position repräsentativ sind. Beispielsweise werden innerhalb des Bereichs, R, maximale Drehmomentwerte für Fahrzeugpositionen innerhalb von ±20 m von der aktuellen Position berücksichtigt. Die maximalen Drehmomentwerte 100 außerhalb des Bereichs, R, von ±20 m werden ignoriert. Auf diese Weise basiert das Vorhersagen des „Traktionsschwellenwertes“ 770 auf maximalen Drehmomentwerten, die einem vorgegebenen Bereich von Fahrzeugpositionen entsprechen, wobei der Bereich von Fahrzeugpositionen auf der aktuellen Fahrzeugposition basiert.
Momentane Achsdrehmomentwerte können berechnet werden, indem eine Echtzeit-Motordrehmomentausgabe, die durch das Motorsteuergerät bereitgestellt wird (genaue zu einem Kennfeld zusammengestellte Schätzungen), multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis und Differenzialverhältnissen, hergenommen wird, um die Achsdrehmomente vorherzusagen. Es kann angenommen werden, dass die Drehmomentaufteilung auf die Achsen für ein normales offenes Differenzial gleich ist, daher könnte das Achsdrehmoment durch 2 geteilt werden, um das Raddrehmoment vorherzusagen, welches das empirische Datenelement ist, das als ein Beispiel für das maximale Drehmoment 100 gesammelt werden kann. Es können andere Verfahren zur Raddrehmomentberechnung verwendet werden.
Die maximalen empirischen Drehmomentwerte 100 würden gesammelt und einer gegebenen Fahrzeugposition zugeordnet werden, die das Steuergerät verwenden könnte, um den Traktionsschwellenwert für diese Position einzustellen, wenn das Fahrzeug sich wieder an dergleichen Position befindet.
Dann werden die maximalen Drehmomentwerte 100 innerhalb des Bereichs, R, einer Verteilungskurve zugewiesen. Auf diese Weise basiert der „Traktionsschwellenwert“ auf einem stochastischen Modell der maximalen Drehmomentwerte 100. Das Vorhersagemodul 70 sagt einen Traktionsschwellenwert vorher, wobei dies ein Berechnen der Wahrscheinlichkeit von Radschlupf unter Verwendung eines Parametermodells der erhaltenen empirischen Daten umfasst. Der „Traktionsschwellenwert“ 102 wird als kleiner als ein vorgegebener Prozentsatz der maximalen Drehmomentwerte 100 innerhalb des Bereichs, R, berechnet. Der vorgegebene Prozentsatz wird auch Konfidenzband genannt. Ein Konfidenzband von 95 % würde ein hohes Konfidenzniveau ergeben, dass ein zukünftiger Radschlupf nicht auftreten würde, da 95 % der vorherigen maximalen Drehmomentwerte für ähnliche Fahrzeugpositionen größenmäßig höher sind als der aktuelle Drehmomentwert. Das Steuermodul 72 kann das den „Traktionsschwellenwert“ angebende Signal ausgeben. Dies kann für eine Weiterverarbeitung durch das Steuergerät 60, 160 oder durch ein beliebiges anderes Untersystem des Fahrzeugs 10 dienen. Auf diese Weise basiert die „Traktionsanforderung“ auf dem „maximalen Drehmomentwert“, der durch das Überwachungsmodul 68 (2) überwacht wird.
Wenn das Fahrzeug 10 angetrieben wird, überwacht das Überwachungsmodul 66 (2) von einem Motorsteuergerät und/oder Bremsensteuergerät, wie etwa dem ABS-Steuergerät 613, aus weiterhin Drehmomentwerte jedes Rades. In einer anderen Ausführungsform werden die Drehmomentwerte von jedem der Drehmomentsensoren 50, 52, 54, 56 überwacht. Das Steuermodul 72 umfasst einen Komparator, der die aktuellen Drehmomentwerte mit dem „Traktionsschwellenwert“ vergleicht. Wenn der aktuelle Drehmomentwert größer als oder gleich der/m „Traktionsschwellenwert“ ist, gibt das Steuermodul 72 das die „Traktionsanforderung“ 76 angebende Signal an ein Kommunikationsnetzwerk, wie etwa CAN oder Flexray, oder an ein Kommunikationsmodul aus.
Das ausgegebene Signal wird dann an eine Hochleistungs-Frontdisplay-(High Level Display Front- HLDF-)Einheit gesendet, und die HLDF-Einheit signalisiert der HMI 64, die „Traktionsanforderung“ als Warnung, beispielsweise „nicht mehr beschleunigen“, anzuzeigen. Alternativ kann die Warnung eine Warnung dahingehend sein, dass ein Radschlupfgrenzwert bald erreicht wird oder überschritten wurde. Die Warnung kann eines oder mehrere der Folgenden sein: visuelle, hörbare oder haptische Rückmeldung. Auf diese Weise versteht ein Fahrer, dass ein potenzielles Problem vorliegt, und reduziert die Fahrpedalanforderung. Auf diese Weise wird Radschlupf wahrscheinlich vermieden, während der Fahrer für das Betätigen des Fahrzeugs in Reaktion auf das empfangene, durch das Steuergerät ausgegebene Signal verantwortlich ist. Zu verhindern, dass Radschlupf auftritt, ist besser als auf ein Radschlupfereignis zu reagieren, weil so der Boden unter dem Fahrzeug nicht beschädigt wird.
In einer anderen Ausführungsform wird das ausgegebene Signal an die Fahrzeugsteuereinheit (vehicle control unit- VCU) gesendet, so dass das Fahrpedalkennfeld modifiziert werden kann, um eine erhöhte Empfindlichkeit bereitzustellen. Der Fahrer kann dann das Fahrpedal in der normalen Weise verwenden, während das Fahrzeug für den Unterschied bezüglich der Traktionsanforderung sorgt. Dies vermeidet das Aufbrechen des Bodens unter dem Fahrzeug, während der Fahrer nicht auf eine andere Weise handeln muss, um dem Radschlupfereignis zu begegnen.
In noch einer andere Ausführungsform wird das ausgegebene Signal an die Fahrzeugsteuereinheit (vehicle control unit- VCU) und an das Motorsteuergerät und das Antriebsstrangsteuergerät gesendet, so dass die Motorleistung reduziert wird und/oder das Getriebe dafür sorgt, dass das geforderte Differenzialgetriebe geändert wird, so dass das Aufbrechen der Oberfläche des Bodens verhindert wird.
Ein alternatives Verfahren zum Betreiben des Steuergeräts 60, 160 wird am besten mit Bezug auf 5 beschrieben. Drehmomentwerte werden durch das Überwachungsmodul 766 (7) überwacht. Wenn Radschlupf, d. h. ein plötzlicher Drehmomentverlust an einem Rad, erkannt wird, wird der Drehmomentwert, der dem Radschlupf unmittelbar vorausgeht, als maximaler Drehmomentwert 200 aufgezeichnet. Der maximale Drehmomentwert 200 wird für eine spezifische Fahrzeugbedingung aufgezeichnet und außerdem kontinuierlich durch das Überwachungsmodul 66 (2) überwacht. Die Fahrzeugbedingung ist in diesem Fall die Entfernung, wie auf der X-Achse aufgetragen. Die Entfernung ist die Entfernung von einer Startposition des Fahrzeugs, und die Entfernung kann durch eine aktuelle, als GPS-Koordinaten bereitgestellte Fahrzeugposition ersetzt sein. Auf diese Weise wird der maximale Drehmomentwert für eine Fahrzeugbedingung, konkret die Position, bestimmt. Es ist möglich, eine andere Fahrzeugbedingung, wie etwa Wetterart, Tageszeit oder Fahrzeuggeschwindigkeit, dem maximalen Drehmomentwert zugeordnet aufzuzeichnen. Eine umfassendere Liste potenzieller Fahrzeugbedingungen umfasst Folgendes: Zeit, Datum, Wetter, Position des Fahrzeugs, dynamischer oder statischer Zustand des Fahrzeugs (sich bewegend oder stillstehend), Höhe des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit und Zeit, die das Fahrzeug sich an der aktuellen Position befindet. Für Veranschaulichungszwecke wird dieses Verfahren zum Handhaben der Fahrzeugbedingung jedoch nur mit Bezug auf die Fahrzeugposition beschrieben.
Dann wird der „Traktionsschwellenwert“ vorhergesagt. Beim Bestimmen des „Traktionsschwellenwertes“ muss zuerst eine Zusammenstellung maximaler Drehmomentwerte für einen weiten Bereich von Positionen aufgezeichnet werden. Dann wird ein Regressionsmodell umgesetzt, um einen minimalen Vorhersagewert 210 und einen maximalen Vorhersagewert 212 zu erzeugen. Die Drehmomentdifferenz zwischen dem minimalen Vorhersagewert 210 und dem maximalen Vorhersagewert 212 ist ein Vorhersageband. Der minimale und maximale Vorhersagewert 210, 212 des Vorhersagebandes werden auf Entfernungen extrapoliert, die kleiner und größer sind als diejenigen Positionen, die zuvor überwacht wurden. Der „Traktionsschwellenwert“ 202 wird dann so berechnet, dass er niedriger ist als der minimale Vorhersagewert 212. Der minimale Vorhersagewert 212 ist über einen vollen Bereich von Positionswerten nicht konstant, da der maximale Drehmomentwert 200 empfindlich gegenüber der Entfernung ist. Dies ist dadurch bedingt, dass die Art des Terrains an einer Position anders ist als die Art des Terrains an einer anderen Position. Die Art des Terrains beeinflusst den maximalen Drehmomentwert 200, da Radschlupf leichter auf einer Art von Terrain auftritt als auf einer anderen.
Wenn das Fahrzeug 10 angetrieben wird, überwacht das Überwachungsmodul 66 (2) von einem Motorsteuergerät und/oder Bremsensteuergerät, wie etwa dem ABS-Steuergerät 613, aus weiterhin Drehmomentwerte jedes Rades. In einer anderen Ausführungsform stammen überwachte Drehmomentwerte von jedem der Drehmomentsensoren 50, 52, 54, 56. Das Steuermodul 72 (2) umfasst einen Komparator, der den aktuellen Drehmomentwert mit dem „Traktionsschwellenwert“ vergleicht. Der aktuelle Drehmomentwert wird mit dem „Traktionsschwellenwert“ an der aktuellen Position 214 des Fahrzeugs verglichen. Für einen aktuellen Drehmomentwert, der größer als oder gleich der/m „Traktionsschwellenwert“ ist, gibt das Steuermodul 72 das die „Traktionsanforderung“ 76 angebende Signal an ein Netzwerk, wie etwa CAN oder Flexray, oder das Kommunikationsmodul 80 aus. Das ausgegebene Signal wird dann an eine HLDF-Einheit gesendet. Die HLDF-Einheit signalisiert der HMI 64, die „Traktionsanforderung“ als Warnung, beispielsweise „nicht mehr beschleunigen“, anzuzeigen. Auf diese Weise versteht ein Fahrer, dass ein potenzielles Problem vorliegt, und reduziert die Fahrpedalanforderung. Auf diese Weise wird Radschlupf wahrscheinlich vermieden. Zu verhindern, dass Radschlupf auftritt, ist besser als auf ein Radschlupfereignis zu reagieren, weil so der Boden unter dem Fahrzeug nicht beschädigt wird.
Ein weiteres alternatives Verfahren zum Betreiben des Steuergeräts 60 wird am besten mit Bezug auf 6 beschrieben. Dieses weitere alternative Verfahren baut entweder auf das erste Verfahren von 4 oder das zweite Verfahren von 5 auf. Insbesondere wurde der „Traktionsschwellenwert“ 302 bereits basierend auf einer Zusammenstellung maximaler Drehmomentwerte 300 vorhergesagt.
Dann wird das Fahrzeug 10 wie üblich betrieben. Das Überwachungsmodul 66 (2) überwacht weiterhin weitere maximale Drehmomentwerte 300', auf die das Steuergerät 60 im Zuge seines Gebrauchs trifft. Da der „Traktionsschwellenwert“ 302 so vorhergesagt wird, dass er kleiner ist als die Mehrheit maximaler Drehmomentwerte 300, werden weitere maximale Drehmomentwerte 300' üblicherweise nur aufgezeichnet, wo andere Bedingungen, wie etwa die Witterung, das Terrain an einer gegebenen Position beeinflussen. Ein Szenario, wo ein weiterer maximaler Drehmomentwert 300' auftritt, wäre eines, wo ein Fahrzeug an einer bestimmten Position zum Stehen kommt. Das Fahrzeug wird dann für einen Zeitraum stehen gelassen. Das Fahrzeug wird dann aus dem Ruhezustand heraus weggefahren, wobei sich zu diesem Punkt andere Bedingungen geändert haben können, wie etwa starker Regen, während das Fahrzeug im Ruhezustand war. Diese weiteren aufgezeichneten maximalen Drehmomentwerte 300' werden durch das Vorhersagemodul 70 (2) verwendet, um den „Traktionsschwellenwert“ 302 zu aktualisieren.
Weitere alternative Verfahren und Abwandlungen des Systems werden als in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallend angesehen, ohne den Schutzbereich, wie durch die nachfolgenden Ansprüche angegeben, zu verlassen.

Claims

Steuergerät zum Schätzen der Traktion eines Fahrzeugs, Folgendes umfassend: ein Überwachungsmodul, das Raddrehmomentwerte überwacht; ein Bestimmungsmodul zum Bestimmen maximaler Drehmomentwerte durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während des Fahrens auf einer Oberfläche, wobei die maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind; ein Vorhersagemodul, das basierend auf den maximalen Drehmomentwerten einen Traktionsschwellenwert vorhersagt; und ein Steuermodul, das ein den Traktionsschwellenwert angebendes Signal ausgibt.
Steuergerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes durch das Vorhersagemodul ein Berechnen der Wahrscheinlichkeit von Radschlupf unter Verwendung eines Parametermodells der empirischen Daten umfasst.
Steuergerät für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuermodul in Reaktion auf einen aktuellen Drehmomentwert, der den Traktionsschwellenwert überschreitet, ein eine Traktionsanforderung angebendes Signal ausgibt.
Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Überwachungsmodul eine oder mehrere Fahrzeugbedingungen überwacht und das Bestimmungsmodul einen oder mehrere maximale Drehmomentwerte bestimmt, die der oder jeder Fahrzeugbedingung zugeordnet sind.
Steuergerät nach Anspruch 4, wobei die Fahrzeugbedingung aus der folgenden Liste ausgewählt ist: Zeit, Datum, Wetter, Strecke, die das Fahrzeug zurückgelegt hat, Position des Fahrzeugs, dynamischer oder statischer Zustand des Fahrzeugs, Höhe des Fahrzeugs, Fahrzeuggeschwindigkeit und Dauer, die das Fahrzeug sich an einer aktuellen Position befindet.
Steuergerät nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Vorhersagemodul den Traktionsschwellenwert basierend auf einem oder mehreren maximalen Drehmomentwerten vorhersagt, die einem vorgegebenen Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung entsprechen.
Steuergerät nach Anspruch 6, wobei der vorgegebene Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung basierend auf der oder jeder aktuellen Fahrzeugbedingung bestimmt wird.
Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Vorhersagemodul den Traktionsschwellenwert in Reaktion auf ein Überwachen maximaler Drehmomentwerte des Systems im Zuge seines Gebrauchs aktualisiert.
Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Traktionsschwellenwert auf einem stochastischen Modell der maximalen Drehmomentwerte basiert.
Steuergerät nach Anspruch 9, wobei der Traktionsschwellenwert kleiner als oder gleich ein(em) vorgegebener/n Prozentsatz maximaler Drehmomentwerte ist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das Vorhersagemodul basierend auf einem Regressionsmodell ein Vorhersageband erzeugt, wobei das Vorhersageband einen minimalen Vorhersagewert und einen maximalen Vorhersagewert für jede Bedingung aufweist, und der Traktionsschwellenwert so eingerichtet ist, dass er kleiner als oder gleich der/m minimale(n) Schwellenwert ist.
Steuergerät nach Anspruch 11, wobei das Regressionsmodell dazu eingerichtet ist, das Vorhersageband auf Bedingungen außerhalb des Bereichs von zum Aufbauen des Regressionsmodells verwendeten Bedingungen zu extrapolieren.
Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das den Traktionsschwellenwert angebendes Signal an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (Human Machine Interface - HMI) gesendet wird und die Rückmeldung eines oder mehrere der Folgenden umfasst: visuelle Ausgabe, hörbare Ausgabe und/oder haptische Ausgabe.
Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das den Traktionsschwellenwert angebende Signal an eine Fahrzeugsteuereinheit gesendet wird und die Rückmeldung eine Reduzierung der Motorleistung und/oder Modifikation des Fahrpedalkennfelds umfasst.
Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Steuergerät Daten an oder von andere(n) Fahrzeuge(n) und/oder einen/m Speicher sendet und/oder empfängt, wobei die Daten aus der folgenden Liste ausgewählt sind: Drehmoment, maximaler Drehmomentwert und Fahrzeugbedingung.
Fahrzeug, welches das Steuergerät nach einem vorhergehenden Anspruch umfasst.
Verfahren zum Schätzen der Traktion eines Fahrzeugs, Folgendes umfassend: Überwachen von Drehmomentwerten; Bestimmen eines maximaler Drehmomentwerte durch Erhalten und Speichern empirischer Daten während des Fahrens auf einer Oberfläche, wobei die maximalen Drehmomentwerte die Raddrehmomentwerte unmittelbar vor einem Radschlupf sind; Vorhersagen eines Traktionsschwellenwertes basierend auf dem maximalen Drehmomentwert; und Ausgeben eines den Traktionsschwellenwert angebenden Signals.
Verfahren nach Anspruch 17, Folgendes umfassend: Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes, umfassend ein Berechnen der Wahrscheinlichkeit von Radschlupf unter Verwendung eines Parametermodells der empirischen Daten.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, Folgendes umfassend: Ausgeben eines eine Traktionsanforderung angebenden Signals in Reaktion auf einen aktuellen Drehmomentwert, der den Traktionsschwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, Folgendes umfassend: Überwachen einer oder mehrerer Fahrzeugbedingungen; und Bestimmen eines oder mehrerer maximaler Drehmomentwerte, die der oder jeder Fahrzeugbedingung zugeordnet sind.
Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, Folgendes umfassend: Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes basierend auf einem oder mehreren maximalen Drehmomentwerten, die einem vorgegebenen Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 21,wobei der vorgegebene Bereich der oder jeder Fahrzeugbedingung basierend auf der oder jeder aktuellen Fahrzeugbedingung bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, Folgendes umfassend: Aktualisieren des Traktionsschwellenwertes in Reaktion auf ein Überwachen maximaler Drehmomentwerte des Systems im Zuge seines Gebrauchs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei das Vorhersagen des Traktionsschwellenwertes ein Berechnen des Traktionsschwellenwertes dahingehend umfasst, dass er kleiner als oder gleich ein(em) vorgegebener/n Prozentsatz maximaler Drehmomentwerte ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, Folgendes umfassend: Erzeugen eines Vorhersagebandes basierend auf einem Regressionsmodell, wobei das Vorhersageband einen minimalen Vorhersagewert und einen maximalen Vorhersagewert für jede Bedingung aufweist; und Bestimmen des Traktionsschwellenwertes, dass er kleiner als oder gleich der/m minimale(n) Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 25, Folgendes umfassend: Extrapolieren des Vorhersagebandes auf Bedingungen außerhalb des Bereichs von zum Aufbauen des Regressionsmodells verwendeten Bedingungen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, das ein Senden und/oder Empfangen von Daten an/von ein(em) anderes/n Fahrzeug und/oder einen/m Speicher umfasst.
Steuergerät, wie vorliegend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Wesentlichen beschrieben.
Fahrzeug, wie vorliegend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Wesentlichen beschrieben.
Verfahren zum Schätzen der Traktion eines Fahrzeugs, wie vorliegend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Wesentlichen beschrieben.