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Diese Offenbarung bezieht sich auf einen kooperativen Fahrzeugbetrieb und insbesondere auf das kooperative Fahren im erweiterten Fahrerassistenzsystem-Modus.
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Ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Pkw, ein Lkw, ein sportliches Nutzfahrzeug, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder andere geeignete Transportmittel, schließt in der Regel ein Lenksystem ein, wie beispielsweise eine elektronische Servolenkung (EPS), ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW), ein hydraulisches Lenksystem oder ein anderes geeignetes Lenksystem. Das Lenksystem eines solchen Fahrzeugs steuert typischerweise verschiedene Aspekte der Fahrzeuglenkung, einschließlich des Bereitstellens einer Lenkhilfe für den Fahrer des Fahrzeugs, der Steuerung lenkbarer Räder des Fahrzeugs und dergleichen.
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Zunehmend schließen solche Fahrzeuge erweiterte Fahrerassistenzsysteme ein oder verwenden diese, die (z. B. autonom oder halb autonom) einen oder mehrere Fahrzeugvorgänge, wie Fahrzeuglenkung und/oder einem anderen Fahrzeugvorgang, unterstützen. Unter gewissen Bedingungen können der Fahrer des Fahrzeugs und das erweiterte Fahrerassistenzsystem solche Fahrzeugvorgänge kooperativ durchführen.
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DE 10 2019 214 446 A1 offenbart eine Steuerung eines Lenksystems eines Fahrzeugs, wobei in Abhängigkeit eines sensorisch erfassten Fahrerhandmoments ein Fahrerkorrekturlenkwinkel bestimmt wird, welcher einem Assistenzlenkwinkel überlagert wird, zum Bestimmen eines Solllenkwinkels als Eingangsgröße eines Lenkwinkelreglers zum Steuern einer Straßenradposition.
DE 10 2022 001 121 B3 offenbart ein Lenksystem, bei welchem die Stellgröße eines Fahrerassistenzsystems mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert wird, wobei der Gewichtungsfaktor basierend auf einem Handradmoment bestimmt.
DE 10 2014 226 781 A1 lehrt das Bestimmen eines kooperativen Sollwerts durch Addieren eines gewichteten Sollwerts eines automatisierten Lenkbetriebs und eines gewichteten Sollwerts eines manuellen Lenkbetriebs, wobei der Sollwert des manuellen Lenkbetriebs basierend auf einem Lenkmoment bestimmt wird und wobei die Gewichtungsfaktoren in Abhängigkeit eines gewünschten Automatisierungsgrads des Lenkbetriebs bestimmt werden.
DE 10 2014 107 194 A1 lehrt, dass während eines autonomen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs ein Fahrereingriff des Fahrers in das Lenkmittel ermittelt wird, und dass eine Überlagerungslenkung derart betrieben wird, dass eine Kopplung zwischen einem Lenkmittelwinkel und einem in das Lenkgetriebe eingebrachten Winkel in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrereingriff mittels einer Skalierung eingestellt wird.
DE 10 2018 200 327 A1 offenbart ein Verfahren zum Einstellen eines Unterstützungsgrads eines Fahrerassistenzsystems, wobei ein Fahrereingriff das Fahrerassistenzsystem deaktiviert, falls die Intensität des Fahrereingriffs einen Grenzwert überschreitet.
US 2024 / 0 375 706 A1 und
DE 10 2023 113 044 B3 offenbaren ein Verfahren zum kooperativen Betrieb eines Fahrzeugs, bei dem ein Sollwinkel vom Lenkrad und vom autonomen Lenksystem verglichen werden. Ist die Abweichung zwischen beiden gering, wird das Lenkrad durch ein berechnetes Motordrehmoment basierend auf einer Positions- und Drehmomentregelung automatisch gesteuert.
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein verbessertes System zum Steuern eines Lenksystems zum kooperativen Betrieb eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes Verfahren und einen entsprechenden Prozessor zur Ausführung des Verfahrens bereitzustellen.
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Vorstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und durch einen Prozessor mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf den kooperativen Fahrzeugbetrieb zwischen einem Fahrer und einem erweiterten Fahrerassistenzsystem (ADAS).
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Die Erfindung betrifft ein System nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 5 und einen Prozessor nach Anspruch 9.
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Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, der beigefügten Ansprüche und der begleitenden Figuren offenbart.
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Die Offenbarung wird am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale der Zeichnungen nach gängiger Praxis nicht maßstabsgetreu sind. Im Gegenteil, die Dimensionen der verschiedenen Merkmale werden aus Gründen der Übersichtlichkeit willkürlich erweitert oder reduziert.
- 1A veranschaulicht im Allgemeinen ein Fahrzeug nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
- 1B veranschaulicht im Allgemeinen einen Controller nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
- 2 veranschaulicht im Allgemeinen ein Beispiel für eine Zahnstangen- oder RWA-Controller und einen Säulen- oder Handradaktuator (HWA)Controller eines Lenksystems, der so konfiguriert ist, dass er die ADAS-Außerkraftsetzungstechniken nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung implementiert.
- 3 veranschaulicht allgemein einen beispielhaften Skalenwert gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das im Allgemeinen ein ADAS-Außerkraftsetzungsverfahren von nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Die folgende Diskussion bezieht sich auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt sein können, sollten die offenbarten Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, interpretiert oder anderweitig verwendet werden. Darüber hinaus wird ein Fachmann verstehen, dass die folgende Beschreibung einen breiten Anwendungsbereich hat und die Erörterung einer Ausführungsform nur als Beispiel für diese Ausführungsform gedacht ist und nicht bedeutet, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
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Wie beschrieben, schließt ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Pkw, ein Lkw, ein sportliches Nutzfahrzeug, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder andere geeignete Transportmittel, typischerweise ein Lenksystem ein, wie beispielsweise ein elektronisches Servolenksystem (EPS-System), ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW)-Lenksystem, ein hydraulisches Lenksystem oder ein anderes geeignetes Lenksystem. Das Lenksystem eines solchen Fahrzeugs steuert typischerweise verschiedene Aspekte der Fahrzeuglenkung, einschließlich das Bereitstellen einer Lenkhilfe für den Fahrer des Fahrzeugs, die Steuerung lenkbarer Räder des Fahrzeugs und dergleichen.
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Einige Fahrzeuge schließen ein erweitertes Fahrerassistenzsystem (ADAS) ein oder verwenden dieses, das (z. B. autonom oder halbautonom) einen oder mehrere Fahrzeugvorgänge, wie Fahrzeuglenkung und/oder einen anderen Fahrzeugvorgang, unterstützt. Unter gewissen Bedingungen können der Fahrer des Fahrzeugs und das erweiterte Fahrerassistenzsystem solche Fahrzeugvorgänge kooperativ durchführen.
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SbW-Lenksysteme, die ADAS-Merkmale implementieren, können verschiedene Fahrmodi einschließen, wie manuelle Fahr-, kooperative Fahr- und autonome Fahrmodi. Im manuellen Fahrmodus folgt ein Straßenradaktuator (RWA) nur einem Positionsbefehl nur von einem Handradaktuator (HWA) (z. B. einem Lenkrad) und der Fahrer allein steuert die Lenkung. Im kooperativen Fahrmodus reagiert der RWA auf Positionsbefehle sowohl von dem HWA als auch vom ADAS (z. B. für ADAS-Techniken des Level 2 und einige ADAS-Techniken des Level 3). Im autonomen Fahrmodus reagiert der RWA nur auf einen Positionsbefehl vom ADAS (z. B. für ADAS-Techniken des Level 3 und höher).
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Im kooperativen Fahrmodus kann die manuelle Steuerung (d. h. durch den Fahrer) unter verschiedenen Bedingungen die ADAS-Steuerung außer Kraft setzen. Wenn zum Beispiel eine vom Fahrer auf den HWA ausgeübte Kraft zunimmt, reagiert der RWA stärker auf den Positionsbefehl vom HWA und reagiert weniger auf das ADAS (d. h. die RWA-Steuerung wird vom ADAS auf den Fahrer/HWA „skaliert“). In einigen Beispielen kann ein Übergang von der ADAS-Steuerung zur HWA-Steuerung (d. h. ein Außerkraftsetzen des ADAS) auf diese Weise eine plötzliche „sprunghafte“ Änderung der Fahrzeugdynamik oder des Lenkaufwands herbeiführen, ein unbeabsichtigtes Außerkraftsetzen des ADAS herbeiführen und/oder zu einem verzögerten Außerkraftsetzen des ADAS führen.
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Dementsprechend sind ADAS-Außerkraftsetzungssysteme und -verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung dazu konfiguriert, die Fahrzeug- und Lenkdynamik während der ADAS-Außerkraftsetzung und der Übergänge zwischen ADAS- und HWA-Steuerung des RWA zu verbessern. Zum Beispiel kann bei einigen Steuerschemata ein einen Drehmomentschwellenwert überschreitendes Torsionsstab- (Tbar) oder Handraddrehmoment bewirken, dass ADAS außer Kraft gesetzt wird, was wiederum zu einer sprunghaften Änderung der Lateralbewegung des Fahrzeugs führen kann. Systeme und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung skalieren die RWA-Positionssteuerung basierend auf dem Tbar-Drehmoment. Als ein Beispiel wird das Tbar-Drehmoment verwendet, um einen RackPosRef-Skalenwert für die RWA-Positionssteuerung zu berechnen. Dementsprechend erfolgt die Außerkraftsetzung nicht abrupt, wenn das Tbar-Drehmoment einen Drehmomentschwellenwert überschreitet, sondern allmählich mit zunehmendem Tbar-Drehmoment, um eine plötzliche sprunghafte Änderung von RackPosRef zu verhindern. In anderen Beispielen wird die HWA-Positionssteuerung ferner modifiziert, um die Außerkraftsetzungszeit von ADAS zu verbessern, und es wird auch eine Flankensteilheitssteuerung auf den Skalenwert angewendet, um schnelle laterale Bewegungen des Fahrzeugs zu vermeiden.
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1A veranschaulicht im Allgemeinen ein Fahrzeug 10 den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Fahrzeug einschließen, wie beispielsweise einen Pkw, einen Lkw, ein sportliches Nutzfahrzeug, einen Mini-Van, einen Crossover, jedes andere Personenfahrzeug, jedes geeignete Nutzfahrzeug oder jedes andere geeignete Fahrzeug. Das Fahrzeug 10 ist zwar als Personenfahrzeug mit Rädern und für den Einsatz auf Straßen veranschaulicht, die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können jedoch auch auf andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge, Boote, Züge, Drohnen oder andere geeignete Fahrzeuge, angewendet werden.
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Das Fahrzeug 10 schließt eine Fahrzeugkarosserie 12 und eine Haube 14 ein. Ein Fahrgastraum 18 wird mindestens teilweise von der Fahrzeugkarosserie 12 begrenzt. Ein anderer Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 12 definiert einen Motorraum 20. Die Haube 14 kann beweglich an einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 12 angebracht sein, sodass die Haube 14 den Zugang zum Motorraum 20 bereitstellt, wenn sich die Haube 14 in einer ersten oder offenen Position befindet und die Haube 14 den Motorraum 20 abdeckt, wenn sich die Haube 14 in einer zweiten oder geschlossenen Position befindet. In einigen Ausführungsformen kann der Motorraum 20 im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, anders als es allgemein veranschaulicht ist.
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Der Fahrgastraum 18 kann hinter dem Motorraum 20 angeordnet sein, kann aber in Ausführungsformen, bei denen der Motorraum 20 im hinteren Abschnitt des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, auch vor dem Motorraum 20 angeordnet sein. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Antriebssystem einschließen, einschließlich eines Verbrennungsmotors, eines oder mehrerer Elektromotoren (z. B. ein Elektrofahrzeug), einer oder mehrerer Brennstoffzellen, eines Hybridantriebs (z. B. ein Hybridfahrzeug), der eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor, einem oder mehreren Elektromotoren und/oder einem anderen geeigneten Antriebssystem umfasst.
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In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Otto- oder Benzinmotor, wie beispielsweise einen Fremdzündungsmotor, einschließen. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Dieselmotor einschließen, wie beispielsweise einen Kompressionszündungsmotor. Der Motorraum 20 beherbergt und/oder umschließt mindestens einige Komponenten des Antriebssystems des Fahrzeugs 10. Zusätzlich oder alternativ sind im Fahrgastraum 18 des Fahrzeugs 10 Antriebssteuerungen wie ein Gasaktuator (z. B. ein Gaspedal), ein Bremsaktuator (z. B. ein Bremspedal), ein Handrad und andere solche Komponenten angeordnet. Die Antriebssteuerungen können von einem Bediener des Fahrzeugs 10 betätigt oder gesteuert werden und können direkt mit entsprechenden Komponenten des Antriebssystems verbunden sein, wie beispielsweise einer Drosselklappe, einer Bremse, einer Fahrzeugachse, einem Fahrzeuggetriebe und dergleichen. In einigen Ausführungsformen können die Antriebssteuerungen Signale an einen Fahrzeugcomputer übermitteln (z. B. Drive by Wire), der wiederum die entsprechende Komponente des Antriebssystems steuern kann. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 also ein autonomes Fahrzeug sein.
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In einigen Ausführungsformen schließt das Fahrzeug 10 ein Getriebe ein, das über ein Schwungrad oder eine Kupplung oder eine Fluidkupplung mit einer Kurbelwelle verbunden ist. In einigen Ausführungsformen schließt das Getriebe ein Handschaltgetriebe ein. In einigen Ausführungsformen schließt das Getriebe ein Automatikgetriebe ein. Das Fahrzeug 10 kann im Falle eines Verbrennungsmotors oder eines Hybridfahrzeugs einen oder mehrere Kolben einschließen, die mit der Kurbelwelle zusammenarbeiten, um eine Kraft zu erzeugen, die über das Getriebe auf eine oder mehrere Achsen übertragen wird, die die Räder 22 drehen. Wenn das Fahrzeug 10 einen oder mehrere Elektromotoren einschließt, stellt eine Fahrzeugbatterie und/oder eine Brennstoffzelle Energie für die Elektromotoren bereit, um die Räder 22 zu drehen.
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Das Fahrzeug 10 kann automatische Fahrzeugantriebssysteme einschließen, wie beispielsweise einen Geschwindigkeitsregler, einen adaptiven Geschwindigkeitsregler, eine automatische Bremssteuerung, andere automatische Fahrzeugantriebssysteme oder eine Kombination davon. Das Fahrzeug 10 kann ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug oder ein anderer geeigneter Fahrzeugtyp sein. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale einschließen als die im Allgemeinen hier veranschaulichten und/oder offenbarten.
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In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 eine Ethernet-Komponente 24, einen Controller Area Network (CAN) Bus 26, eine Media Oriented System Transport Component (MOST) 28, eine FlexRay-Komponente 30 (z. B. ein Brake-by-Wire-System u.ä.) und eine Locla Interconnect Network Component (LIN) 32 einschließen. Das Fahrzeug 10 kann den CAN-Bus 26, den MOST 28, die FlexRay-Komponente 30, den LIN 32, andere geeignete Netzwerke oder Kommunikationssysteme oder eine Kombination davon verwenden, um verschiedene Informationen von zum Beispiel Sensoren innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs an zum Beispiel verschiedene Prozessoren oder Controller innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs zu übertragen. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale einschließen als die im Allgemeinen hier veranschaulichten und/oder offenbarten.
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In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 ein Lenksystem, wie beispielsweise ein EPS-System, ein Steering-by-Wire-Lenksystem (das z. B. einen oder mehrere Controller einschließen oder mit ihnen kommunizieren kann, die Komponenten des Lenksystems ohne die Verwendung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Handrad und den Rädern 22 des Fahrzeugs 10 steuern), ein hydraulisches Lenksystem (das z. B. einen magnetischen Aktuator einschließen kann, der in eine Ventilbaugruppe des hydraulischen Lenksystems eingebaut ist) oder ein anderes geeignetes Lenksystem umfassen.
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Das Lenksystem kann ein Steuerungssystem oder einen Steuerungsmechanismus, ein Regelungssystem oder einen Regelungsmechanismus oder eine Kombination davon einschließen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es verschiedene Eingaben empfängt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Handradposition, ein Eingangsdrehmoment, eine oder mehrere Straßenradpositionen, andere geeignete Eingaben oder Informationen oder eine Kombination davon.
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Zusätzlich oder alternativ können die Eingaben ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motorgeschwindigkeit, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen geschätzten Motordrehmomentbefehl, eine andere geeignete Eingabe oder eine Kombination davon einschließen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es eine Lenkfunktion und/oder eine Steuerung des Fahrzeugs 10 bereitstellt. Zum Beispiel kann das Lenksystem auf der Grundlage der verschiedenen Eingaben ein Hilfsdrehmoment erzeugen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es einen Motor des Lenksystems unter Verwendung des Unterstützungsmoments selektiv steuert, um dem Fahrer des Fahrzeugs 10 eine Lenkunterstützung bereitzustellen.
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In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Controller, wie Controller 100, einschließen, wie allgemein in 1B veranschaulicht. Der Controller 100 kann einem Lenksystem-Controller entsprechen. Der Controller 100 kann jeden geeigneten Controller einschließen, wie eine elektronische Steuereinheit oder einen anderen geeigneten Controller. Der Controller 100 kann so konfiguriert sein, dass er beispielsweise die verschiedenen Funktionen des Lenksystems und/oder verschiedene Funktionen des Fahrzeugs 10 steuert. Der Controller 100 kann einen Prozessor 102 und einen Speicher 104 einschließen. Der Prozessor 102 kann jeden geeigneten Prozessor einschließen, wie die hierin beschriebenen. Zusätzlich oder alternativ kann der Controller 100 eine beliebige Anzahl von Prozessoren einschließen, zusätzlich oder abweichend vom Prozessor 102. Der Speicher 104 kann eine einzelne Platte oder eine Vielzahl von Platten (z. B. Festplatten) umfassen und schließt ein Speicherverwaltungsmodul ein, das eine oder mehrere Partitionen innerhalb des Speichers 104 verwaltet. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 104 einen Flash-Speicher, einen Halbleiterspeicher (Solid State Speicher) oder dergleichen einschließen. Der Speicher 104 kann einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) oder eine Kombination davon einschließen. Der Speicher 104 kann Anweisungen einschließen, die, wenn sie von dem Prozessor 102 ausgeführt werden, den Prozessor 102 veranlassen, mindestens verschiedene Aspekte des Fahrzeugs 10 zu steuern. Zusätzlich oder alternativ kann der Speicher 104 Anweisungen einschließen, die, wenn sie vom Prozessor 102 ausgeführt werden, den Prozessor 102 veranlassen, Funktionen durchzuführen, die mit den hier beschriebenen Systemen und Verfahren verbunden sind.
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Der Controller 100 kann ein oder mehrere Signale von verschiedenen Messvorrichtungen oder Sensoren 106 empfangen, die erfasste oder gemessene Eigenschaften des Fahrzeugs 10 anzeigen. Die Sensoren 106 können alle geeigneten Sensoren, Messvorrichtungen und/oder andere geeignete Mechanismen einschließen. Die Sensoren 106 können zum Beispiel einen oder mehrere Drehmomentsensoren oder -vorrichtungen, einen oder mehrere Handradpositionssensoren oder -vorrichtungen, einen oder mehrere Motorpositionssensoren oder -vorrichtungen, einen oder mehrere Positionssensoren oder -vorrichtungen, andere geeignete Sensoren oder Vorrichtungen oder eine Kombination davon einschließen. Das eine oder die mehreren Signale können ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motorgeschwindigkeit, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, andere geeignete Informationen oder eine Kombination davon anzeigen.
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2 veranschaulicht ein Beispiel für einen Zahnstangen- oder RWA-Controller 200 und einen Säulen- oder Handradaktuator (HWA)Controller 204 eines Lenksystems, das so konfiguriert ist, dass es die Techniken zur ADAS-Außerkraftsetzung nach der vorliegenden Offenbarung implementiert. Zum Beispiel ist der HWA-Controller 204 so konfiguriert, dass er einen Motordrehmomentbefehl für den Handradaktuator (HWA) basierend auf einer geschätzten Zahnstangenkraft (z. B. einem geschätzten Zahnstangenkraftsignal), die von dem RWA-Controller 200 empfangen wird, und einem oder mehreren anderen Eingangssignalen (z. B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Handradposition und Handradgeschwindigkeit) erzeugt. Der RWA-Controller 200 ist konfiguriert, um die geschätzte Zahnstangenkraft basierend auf einer tatsächlichen Zahnstangenposition (z. B. einem Signal, das die tatsächliche Zahnstangenposition angibt) und einem Zahnstangenpositionsreferenzwert oder -signal (z. B. einer Zahnstangenpositionsreferenz, die eine Zielzahnstangenposition angibt) zu bestimmen. Die Controller 200 und 204 können einem oder mehreren Lenksystem-Controllern entsprechen, von diesen implementiert werden usw.
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Als ein Beispiel schließt der HWA-Controller 204 einen Referenzdrehmomentrechner 208 ein, der so konfiguriert ist, dass er ein Referenzdrehmoment (Tref) basierend auf der geschätzten Zahnstangenkraft und dem einen oder mehreren anderen Eingangssignalen berechnet. Zum Beispiel entspricht das Referenzdrehmoment einer Summe verschiedener Eingaben/Messungen wie Kraftaufwand, Hysterese, Rücklaufkorrektur, Rückhubsdämpfung, Einrastung usw. Ein Drehmomentregler 212 (z. B. PID) ist so konfiguriert, dass er den Motordrehmomentbefehl erzeugt und ausgibt, der mindestens zum Teil auf einem Tbar-Drehmoment und dem Referenzdrehmoment basiert. Der Motordrehmomentbefehl wird als Steuersignal bereitgestellt, um einen Motor des Handradaktuators zu steuern.
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Die geschätzte Zahnstangenkraft entspricht einem Zielwert für den Motordrehmomentbefehl. Dementsprechend ist die geschätzte Zahnstangenkraft (und jeder geschätzte Versatz oder Fehler der Zahnstangenkraft) ein entscheidender Faktor, um die vom Motor des Handradaktuators bereitgestellte Kraft zu bestimmen.
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In einigen Beispielen kann der HWA-Controller 204 ferner ein C-Faktor-Nachschlagemodul 216 und einen Zahnstangenpositionsreferenzrechner 220 einschließen. Der Zahnstangenpositionsreferenzrechner 220 ist beispielsweise so konfiguriert, dass er die Zahnstangenpositionsreferenz basierend auf einem C-Faktor erzeugt, der vom C-Faktor-Nachschlagemodul 216 empfangen wird. Der C-Faktor kann basierend auf einem Handradwinkel („HwAg“) bestimmt werden, der der Eingabe des Fahrers entspricht (z. B. ein Handradwinkel, der die über das Handrad vermittelte Absicht des Fahrers anzeigt).
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In einigen Beispielen kann der HWA-Controller 204 ferner einen Säulenpositions-Controller 218 einschließen. Der Säulenpositions-Controller 218 ist konfiguriert, um den HWA so zu steuern, dass er der Bewegung des RWA folgt. Mit anderen Worten kann der Säulenpositions-Controller 218 die Drehung des HWA so steuern, dass sie der Bewegung des RWA entspricht. Als ein Beispiel implementiert der Säulenpositions-Controller 218 einen PID-Regler. Der Säulenpositions-Controller 218 kann auf Eingaben reagieren, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Handradposition/-winkel, Zahnstangenpositionsreferenz und Messsignale usw. Ein Referenzdrehmoment kann teilweise basierend auf einer Ausgabe des Säulenpositions-Controllers 218 berechnet werden.
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Der RWA-Controller 200 schließt eine Zahnstangenpositions-Controller 224 (z. B. einen PID-Zahnstangenpositionsregler) ein, der so konfiguriert ist, dass er ein oder mehrere Zahnstangenpositionssteuersignale basierend auf der tatsächlichen Zahnstangenposition und der Zahnstangenpositionsreferenz erzeugt (z. B. basierend auf einer Differenz zwischen der tatsächlichen Zahnstangenposition und der Zahnstangenpositionsreferenz). Die Signale des Zahnstangenpositions-Controllers können beispielsweise Signale für die Geschwindigkeit des Zahnstangenmotors und den Motordrehmomentbefehl (z. B. für das vom Fahrer aufgebrachte Drehmoment) einschließen, sind aber nicht darauf beschränkt. Auf diese Art und Weise wird die Zahnstangenposition so gesteuert bzw. geregelt, dass sie der Absicht des Fahrers folgt (wie durch die Zahnstangenpositionsreferenz angegeben).
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Ein Zahnstangenkraftprädiktor 228 erzeugt die geschätzte Zahnstangenkraft basierend auf den Ausgaben des Zahnstangenpositions-Controllers 224 (z. B. basierend auf einer Funktion der Zahnstangenmotorgeschwindigkeit, dem Drehmomentbefehl des Zahnstangenmotors usw.). In verschiedenen Beispielen kann die geschätzte Zahnstangenkraft basierend auf dem vom Fahrer auf das Handrad ausgeübten Drehmoment berechnet werden (wie durch den Drehmomentbefehl des Zahnstangenmotors, verschiedene Sensorsignale usw. angezeigt).
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Beispielsweise kann bei der RWA-Positionssteuerung das Zahnstangenpositionsreferenzsignal („RackPosRef“) basierend auf einem Positionsfehler („PosErr“) zwischen einem ADAS-Zahnstangenpositionsreferenzwert oder -signal („ADASRackPosRef“) und HWA-Positionsreferenzwert, z.B. einem HWA-Zahnstangenpositionsreferenzwert oder -signal („HWARackPosRef“), berechnet werden. Umgekehrt basiert die Steuerung der HWA-Position auf einer Positionsabweichung zwischen der HWA-Position und der RWA-Position, sodass das Handrad so gesteuert werden kann, dass es sich in einer Art und Weise dreht, die mit der Drehung des Rades im Betrieb mit losgelassenen Händen übereinstimmt. Für die HWA-Drehmomentsteuerung wird die Ausgabe des Säulenpositions-Controllers 218 zum Referenzdrehmoment addiert und ein endgültiges Handraddrehmoment wird durch den Drehmomentregler 212 gesteuert bzw. geregelt.
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Im kooperativen Fahrmodus kann die manuelle Steuerung die ADAS-Steuerung außer Kraft setzen, wenn die vom Fahrer auf den HWA ausgeübte Kraft (z. B. Tbar-Drehmoment) zunimmt. In einem Beispiel „skaliert“ die RWA-Steuerung vom ADAS zum Fahrer/HWA. In einigen Beispielen kann ein Übergang von der ADAS-Steuerung zur HWA-Steuerung eine plötzliche „sprunghafte“ Änderung der Fahrzeugdynamik oder des Lenkaufwands herbeiführen, ein unbeabsichtigtes Außerkraftsetzen des ADAS herbeiführen und/oder zu einem verzögerten Außerkraftsetzen des ADAS führen. Zum Beispiel kann die RWA-Steuerung als Reaktion darauf, dass das Tbar-Drehmoment einen Schwellenwert erreicht, von ADAS zu HWA wechseln (d. h. ADAS wird außer Kraft gesetzt, wenn das Tbar-Drehmoment den Schwellenwert erreicht). Ein Übergang zur HWA-Steuerung auf diese Weise führt jedoch dazu, dass ein derzeitiges Tbar-Drehmoment (d. h. das Tbar-Drehmoment, das den Schwellenwert erreicht oder überschritten hat) an den RWA-Steuermechanismus angelegt wird, was eine sprunghafte Änderung (z. B. einen abrupten Anstieg) der lateralen Bewegung herbeiführen kann. Als ein weiteres Beispiel wird ADAS als Reaktion auf einen Fehler zwischen dem HWA-Zahnstangenpositionsreferenzsignal und dem ADAS-Zahnstangenpositionsreferenzsignal, das einen Schwellenwert überschreitet, außer Kraft gesetzt. Mit anderen Worten kann, da das HWA-Zahnstangenpositionsreferenzsignal angibt, dass der Fahrer Kraft auf das Handrad ausübt, das ADAS als Reaktion darauf außer Kraft gesetzt werden, dass sich das HWA-Zahnstangenpositionsreferenzsignal erheblich vom ADAS-Zahnstangenpositionsreferenzsignal unterscheidet (d. h. der Fahrer übernimmt die Lenkung vom ADAS).
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Der HWA-Controller 204 (oder in einigen Beispielen der RWA-Controller 200) nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung schließt einen ADAS-Außerkraftsetzungs-Controller 232 ein. Der ADAS-Außerkraftsetzungs-Controller 232 ist konfiguriert, um den Übergang von der ADAS-Steuerung zur HWA-Steuerung basierend auf dem Tbar-Drehmoment zu steuern. Anstatt jedoch als Reaktion auf das Erreichen eines Schwellenwerts durch das Tbar-Drehmoment einfach zur HWA-Steuerung überzugehen, berechnet der ADAS-Außerkraftsetzungs-Controller 232 eine Skala oder einen Skalenwert basierend auf dem Tbar-Drehmoment und geht basierend auf dem Tbar-Drehmoment und des Skalenwerts von der ADAS-Steuerung zur HWA-Steuerung über.
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Zum Beispiel beinhaltet die RWA-Positionssteuerung (wie durch den Zahnstangenpositions-Controller 224 implementiert), die basierend auf dem Zahnstangenpositionsreferenzsignal durchgeführt wird, den Skalenwert, wie nachstehend ausführlicher beschrieben. Als ein Beispiel wird die RWA-Position, z.B. das Zahnstangenpositionsreferenzsignal („RWARackPosRef“), wie folgt berechnet:
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Wie in 3 gezeigt, nimmt ein beispielhafter Skalenwert 300 ab, wenn das Tbar-Drehmoment zunimmt. In anderen Beispielen erhöht sich der Skalenwert 300, wenn das Tbar-Drehmoment zunimmt. In einigen Beispielen (wie gezeigt) hat der Skalenwert 300 einen konstanten oder im Wesentlichen konstanten (d. h. nicht abnehmenden) Bereich 304. Zum Beispiel kann der Skalenwert 300 relativ konstant sein, wenn das Tbar-Drehmoment gering ist, und beginnt, zu sinken, wenn das Tbar-Drehmoment einen ersten Schwellenwert überschreitet, wie bei 308 gezeigt. Eine Abnahmerate des Skalenwerts 300 und/oder ein zweiter Schwellenwert können so ausgewählt werden, dass der zweite Schwellenwert für das Tbar-Drehmoment einem Drehmoment entspricht, bei dem der Skalenwert 300 0 erreicht, wie bei 312 gezeigt. Wenn dementsprechend der Übergang von der ADAS-Steuerung zur HWA-Steuerung abgeschlossen ist (d. h. als Reaktion darauf, dass das Tbar-Drehmoment den zweiten Schwellenwert erreicht), ist der ADASRackPosRef-Term in Gleichung 1 bereits auf Null reduziert (aufgrund der Multiplikation mit einem Skalenwert von Null oder nahezu Null), während der HWARackPosRef-Term mit ungefähr eins multipliziert wird und eine sprunghafte Änderung vermieden wird. Mit anderen Worten wird, wenn die vom Fahrer auf das Handrad ausgeübte Kraft (Tbar-Drehmoment) zunimmt, nimmt der Beitrag von HWARackPosRef zu, während der Beitrag von ADASRackPosRef abnimmt, wodurch jede sprunghafte Änderung beseitigt wird, wenn das Tbar-Drehmoment schließlich den zweiten Schwellenwert überschreitet.
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Umgekehrt kann die HWA-Positionssteuerung auf einem Fehler zwischen HWARackPosRef und ADASRackPosRef basieren. Dementsprechend wird das Handraddrehmoment fortfahren zuzunehmen, wenn der Fehler zwischen HWARackPosRef und ADASRackPosRef zunimmt. In einigen Beispielen kann dem Säulenpositions-Controller 218 ein Handradgeschwindigkeitsdämpfungsfaktor bereitgestellt werden (z. B. zur Ausgabe des Säulenpositions-Controllers 218 hinzugefügt werden), um ein Überschießen des Handrads beim Übergang zur HWA-Steuerung zu vermeiden. In ähnlicher Weise kann dem Säulenpositions-Controller 218 ein Flankensteilheitssteuerfaktor bereitgestellt werden, um sprunghafte Änderungen (z. B. schnelle laterale Bewegung) des Handraddrehmoments bei ADAS-Außerkraftsetzung zu vermeiden.
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4 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein ADAS-Außerkraftsetzungsverfahren 400 nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Beispielsweise sind eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, Prozessoren oder Verarbeitungsvorrichtungen usw. so konfiguriert, dass sie Anweisungen zur Implementierung des Verfahrens 400 ausführen, wie einer oder mehrere der Prozessoren der hier beschriebenen Systeme (z. B. eine Rechenvorrichtung oder -prozessor eines Fahrzeugs, der so konfiguriert ist, dass er die Controller 200, 204 usw. implementiert). Einer oder mehrere der unten beschriebenen Schritte des Verfahrens 400 können in einigen Beispielen übersprungen oder ausgelassen werden, und/oder einer oder mehrere der Schritte können in einer anderen Reihenfolge als beschrieben durchgeführt werden.
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Bei 404 schließt das Verfahren 400 den Betrieb eines Fahrzeugs in einem kooperativen Fahrmodus ein, in dem der RWA auf Positionsbefehle sowohl von dem HWA (d. h. dem Fahrer) als auch dem ADAS reagiert. Bei 408 schließt das Verfahren 400 den Empfang verschiedener Eingaben (z. B. Signale, Messungen usw.) ein, die zum Steuern der RWA-Position nach den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung wie hierin beschrieben verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Tbar-Drehmoment, das ADAS-Zahnstangenpositionsreferenzsignal und das HWA-Zahnstangenpositionsreferenzsignal.
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Bei 412 schließt das Verfahren 400 das Bestimmen, ob das Tbar-Drehmoment einen Schwellenwert erreicht hat (z. B. größer oder gleich dem Schwellenwert ist, größer als der Schwellenwert usw.) ein. Falls ja, geht das Verfahren 400 zu 416. Falls nein, geht das Verfahren 400 zu 420. Bei 416 geht das Verfahren 400 zur HWA-Steuerung der RWA-Zahnstangenposition über, wie hierin beschrieben.
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Bei 420 schließt das Verfahren 400 das Erhalten eines Skalenwerts basierend auf den verschiedenen Eingaben (z. B. basierend auf dem Tbar-Drehmoment) ein. Als ein Beispiel kann der Skalenwert unter Verwendung einer Nachschlagetabelle erhalten werden, die Tbar-Drehmomentwerte mit Skalenwerten korreliert. Als ein weiteres Beispiel kann der Skalenwert unter Verwendung einer Formel oder Gleichung erhalten werden, die zum Berechnen von Skalenwerten unter Verwendung von Tbar-Drehmomentwerten als Eingaben konfiguriert ist.
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Bei 424 schließt das Verfahren 400 das Erhalten einer RWA-Position, z.B. eine RWA-Zahnstangenposition, basierend auf dem Skalenwert ein. Zum Beispiel wird die RWA-Zahnstangenposition gemäß RWARackPosRef = SCALE * ADASRackPosRef + (1-SCALE) * HWARackPosRef erhalten, wie hierin beschrieben.
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Bei 428 schließt das Verfahren 400 das Steuern der RWA-Zahnstangenposition basierend auf der bei 424 erhaltenen RWA-Zahnstangenposition ein.
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Die obigen Ausführungen sollen die Prinzipien und verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Zahlreiche Variationen und Modifikationen werden dem Fachmann einleuchten, sobald er die obige Offenbarung vollständig verstanden hat. Es ist beabsichtigt, die folgenden Ansprüche so auszulegen, dass sie alle derartigen Variationen und Modifikationen einschließen.
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Das Wort „Beispiel“ wird hier verwendet, um als Beispiel, Fall oder Veranschaulichung zu dienen. Jeder Aspekt oder jedes Design, das hier als „Beispiel“ beschrieben wird, ist nicht notwendigerweise als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Designs zu verstehen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „Beispiel“ dazu dienen, Konzepte auf konkrete Art und Weise darzustellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ ein inklusives „oder“ anstelle eines exklusiven „oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar hervorgeht, soll „X enthält A oder B“ eine der natürlichen inklusiven Permutationen bedeuten. Das heißt, wenn X A einschließt; X B einschließt; oder X sowohl A als auch B einschließt, dann ist „X schließt A oder B ein“ in jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollten die Artikel „ein“, „eine“ und „eines“, wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „eine oder mehrere“ bedeuten, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben oder aus dem Kontext geht eindeutig hervor, dass sie sich auf eine Singularform beziehen. Darüber hinaus bedeutet die Verwendung des Begriffs „eine (Artikel) Implementierung“ oder „eine (Zahlwort) Implementierung“ nicht, dass es sich um dieselbe Ausführungsform oder Implementierung handelt, es sei denn, sie wird als solche beschrieben.
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Implementierungen der hier beschriebenen Systeme, Algorithmen, Verfahren, Anweisungen usw. können in Hardware, Software oder einer beliebigen Kombination davon realisiert werden. Die Hardware kann zum Beispiel Computer, Intellectual Property Cores (IP-Kerne), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare Logik-Arrays, optische Prozessoren, programmierbare Logiksteuerungen, Mikrocode, Mikrocontroller, Server, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder jede andere geeignete Schaltung einschließen. In den Ansprüchen ist der Begriff „Prozessor“ so zu verstehen, dass er jede der vorstehenden Hardware umfasst, entweder einzeln oder in Kombination. Die Begriffe „Signal“ und „Daten“ werden austauschbar verwendet.
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Wie hierin verwendet, kann der Begriff Modul eine verpackte funktionale Hardwareeinheit einschließen, die für die Verwendung mit anderen Komponenten konzipiert ist, eine Reihe von Anweisungen, die von einem Controller (z. B. einem Prozessor, der Software oder Firmware ausführt) ausgeführt werden können, eine Verarbeitungsschaltlogik, die so konfiguriert ist, dass sie eine bestimmte Funktion durchführt, und eine in sich geschlossene Hardware- oder Softwarekomponente, die eine Schnittstelle zu einem größeren System bildet. Ein Modul kann beispielsweise einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate Array (FPGA), einen Schaltkreis, einen digitalen Logikschaltkreis, einen analogen Schaltkreis, eine Kombination aus diskreten Schaltkreisen, Gattern und anderen Arten von Hardware oder eine Kombination davon einschließen. In anderen Ausführungsformen kann ein Modul einen Speicher einschließen, der Anweisungen speichert, die von einem Controller ausgeführt werden können, um ein Merkmal des Moduls zu implementieren.
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Ferner können die hier beschriebenen Systeme beispielsweise mit Hilfe eines Allzweckcomputers oder eines Allzweckprozessors mit einem Computerprogramm implementiert werden, das bei seiner Ausführung eines der hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen und/oder Anweisungen ausführt. Zusätzlich oder alternativ kann zum Beispiel ein spezieller Computer/Prozessor verwendet werden, der andere Hardware zur Ausführung der hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen oder Anweisungen enthält.
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Ferner können alle oder ein Teil der Implementierungen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das beispielsweise von einem computernutzbaren oder computerlesbaren Medium zugänglich ist. Ein computernutzbares oder computerlesbares Medium kann jede Vorrichtung sein, die zum Beispiel das Programm für die Verwendung durch oder in Verbindung mit einem beliebigen Prozessor greifbar enthalten, speichern, kommunizieren oder transportieren kann. Das Medium kann zum Beispiel eine elektronische, magnetische, optische, elektromagnetische oder eine Halbleitervorrichtung sein. Andere geeignete Medien sind ebenfalls erhältlich.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen, Implementierungen und Aspekte wurden beschrieben, um ein einfaches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen und schränken die vorliegende Erfindung nicht ein. Vielmehr soll die Erfindung verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen umfassen, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind, wobei der Anwendungsbereich so weit wie möglich auszulegen ist, um alle Modifikationen und gleichwertigen Strukturen einzuschließen, die gesetzlich zulässig sind.