DE102016105916A1

DE102016105916A1 - Anhängerbogensteuerung und Modusmanagement mit Antriebsstrang- und Bremsenunterstützung

Info

Publication number: DE102016105916A1
Application number: DE102016105916.1A
Authority: DE
Inventors: Erick Michael Lavoie; Roger Arnold Trombley; Thomas Edward Pilutti; Nate Abram Rolfes; Michael Hafner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2016-10-06
Also published as: US20170174209A1; US20160288786A1; US9623859B2; US10279803B2

Abstract

Ein Rückfahrassistenzsystem für ein einen Anhänger rückwärts fahrendes Fahrzeug umfasst ein Bremsmodul und ein Drosselklappenmodul. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor aufweist und mit dem Bremsmodul und dem Drosselklappenmodul zum Implementieren eines Rückfahrmodus, der Detektieren eines nachteiligen Betriebszustands und dann Anpassen des Bremsmoduls und/oder des Drosselklappenmoduls umfasst, und Beenden des Rückfahrmodus, wenn der nachteilige Betriebszustand für einen Zeitraum detektiert wird, gekoppelt ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme zum Steuern von Fahrzeugparametern während der Fahrzeugführung eines Anhängers, wie z. B. bei einem Anhängerrückfahrassistenzsystem. Insbesondere werden verschiedene Systeme zum Steuern der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs während der Verwendung eines Anhängerrückfahrassistenzsystems offenbart.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Rückwärtsfahren eines Fahrzeugs beim Schleppen eines Anhängers kann für viele Fahrer eine Herausforderung darstellen, insbesondere für Fahrer, die in unregelmäßigen Abständen mit einem Anhänger oder mit verschiedenen Arten von Anhängern fahren. Systeme, die zum Unterstützen eines Fahrers beim Zurücksetzen eines Anhängers verwendet werden, können verschiedene Fahrzeugsysteme in dem Versuch steuern, die Geschwindigkeit des schleppenden Fahrzeugs unter einer Grenze zu halten, wo solche Systeme unzuverlässig werden, insbesondere beim Verhindern, dass sich der Anhänger einem Ausbrechwinkel oder dergleichen annähert. Weitere Fortschritte bei solchen Systemen können wünschenswert sein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Rückfahrassistenzsystem für ein einen Anhänger rückwärts fahrendes Fahrzeug ein Bremsmodul und ein Drosselklappenmodul. Das System umfasst ferner eine Steuerung, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor aufweist und mit dem Bremsmodul und dem Drosselklappenmodul zum Implementieren eines Rückfahrmodus, der Detektieren eines nachteiligen Betriebszustands und dann Anpassen des Bremsmoduls und/oder des Drosselklappenmoduls umfasst, und Beenden des Rückfahrmodus, wenn der nachteilige Betriebszustand für einen Zeitraum detektiert wird, gekoppelt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug ein Lenksystem, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor und ein Bremssystem. Das Fahrzeug umfasst ferner eine erste Steuerung, die mit dem Lenksystem zum Implementieren eines Rückfahrmodus zum Rückwärtsfahren eines Anhängers, der dahingehendes Steuern des Lenksystems, den Anhänger entlang einem Weg zu halten, umfasst, gekoppelt ist. Eine zweite Steuerung ist mit dem Geschwindigkeitsdetektor und dem Bremssystem gekoppelt und implementiert ein nichtlineares Proportional-Integral-Steuerschema zum dahingehenden Steuern des Bremssystems, eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellengeschwindigkeit zu halten. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Unterstützen des Rückwärtsfahrens eines Fahrzeugs mit einem Anhänger dahingehendes Steuern eines Lenkwinkels eines Lenksystems, den Anhänger entlang einem vom Benutzer ausgewählten Rückwärtsfahrbogenverlauf zu halten, während eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine überhöhte Geschwindigkeit hin überwacht wird. Das Verfahren umfasst ferner beim Detektieren einer überhöhten Geschwindigkeit Versuchen, eine Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bewirken, und nach Detektieren der überhöhten Geschwindigkeit für einen Zeitraum Beenden der Steuerung des Lenkwinkels.
Diese und andere Aspekte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von Fachleuten bei näherer Untersuchung der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der angehängten Zeichnungen verstanden und gewürdigt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems mit einer Lenkeingabevorrichtung, einer Bogensteuerung und einem Anhängerbremssystem darstellt;
2 ein Schemadiagramm, das die Geometrie eines Fahrzeugs und eines Anhängers mit einem überlagerten zweidimensionalen x-y-Koordinatensystem, das zur Bestimmung einer kinematischen Beziehung des Fahrzeugs und des Anhängers für das Anhängerrückfahrassistenzsystem verwendete Variablen identifiziert, gemäß einer Ausführungsform darstellt;
3 ein schematisches Blockdiagramm einer Bogensteuerung, dass die Rückkopplungsarchitektur und den Signalfluss der Bogensteuerung zeigt;
4 ein Schemadiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Kupplungswinkel und einem Lenkwinkel des Fahrzeugs zeigt, wie sie zum Bogen des Anhängers und einem Ausbrechwinkel in Beziehung steht;
5 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb eines Anhängerrückfahrassistenzsystems unter Verwendung einer Betriebsroutine zum Lenken eines Fahrzeugs, das einen Anhänger rücksetzt, bei normalisierter Steuerung des gewünschten Bogens gemäß einer Ausführungsform darstellt;
6 ein Flussdiagramm, das weitere Aspekte des Verfahrens zum Betreiben eines Anhängerrückfahrassistenzsystems, das Implementieren einer Geschwindigkeitsreduzierung und eines Warnprozesses umfasst, darstellt;
7 ein Flussdiagramm, das noch weitere Aspekte des Verfahrens zum Betreiben eines Anhängerrückfahrassistenzsystems, das Implementieren einer Reduzierung eines übermäßigen Anhängerwinkels und eines Warnprozesses umfasst, darstellt;
8 ein Blockdiagramm einer nichtlinearen Proportional-Integral-Steuerung, die zum Steuern der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs während eines Anhängerrückfahrassistenzbetriebs verwendet werden kann; und
9 ein Blockdiagramm, das das Zusammenwirken der Steuerung von 8 mit anderen Systemen im Fahrzeug zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN
Für die vorliegenden Beschreibungszwecke sollen sich die Begriffe ”oberer/e/es”, ”unterer/e/es”, ”rechter/e/es”, ”linker/e/es”, ”hinterer/e/es”, ”vorderer/e/es”, ”vertikaler/e/es”, ”horizontaler/e/es” und Ableitungen davon auf die vorliegende Erfindung, wie sie in 1 ausgerichtet ist, beziehen. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung verschiedene alternative Ausrichtungen einnehmen kann, es sei denn, es wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben. Weiterhin versteht sich, dass es sich bei den spezifischen Vorrichtungen und Verfahren, die in den angehängten Zeichnungen dargestellt werden und in der folgenden Beschreibung beschrieben werden, einfach um Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Konzepte handelt, die in den angehängten Ansprüchen definiert sind. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physikalische Eigenschaften in Bezug auf die hier offenbarten Ausführungsformen nicht als einschränkend anzusehen, es sei denn, in den Ansprüchen wird ausdrücklich Gegenteiliges angegeben.
Unter Bezugnahme auf 1–4 bezeichnet die Bezugszahl 10 allgemein ein Anhängerrückfahrassistenzsystem zum Steuern eines Zurücksetzwegs eines an einem Fahrzeug 14 befestigten Anhängers 12 durch Gestatten, dass ein Fahrer des Fahrzeugs 14 einen gewünschten Bogen 26 des Zurücksetzwegs des Anhängers 12 festlegt. Bei einer Ausführungsform lenkt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 das Fahrzeug 14 automatisch dahingehend, den Anhänger 12 auf dem gewünschten Bogen oder dem gewünschten Zurücksetzweg 26 zu führen, während ein Fahrer das Fahrpedal und das Bremspedal zum Steuern der Rückwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 14 verwendet. Das System 10 umfasst ferner eine Steuerung 28, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor 58 aufweist und mit dem Bremsmodul 72 des Fahrzeugs 14 und dem Drosselklappenmodul, das in einem Antriebsstrangsteuerungssystem 74 des Fahrzeugs 14 enthalten ist, gekoppelt ist. Allgemein implementiert die Steuerung 28 einen Rückfahrmodus, der Detektieren eines nachteiligen Betriebszustands und dann Anpassen des Bremsmoduls 72 und/oder des Drosselklappenmoduls des Antriebsstrangsteuerungssystems 74 umfasst. Die Steuerung 28 beendet des Weiteren den Rückfahrmodus, wenn der nachteilige Betriebszustand für einen Zeitraum detektiert wird. Bei einem Aspekt kann die allgemeine Steuerung 28 eine Anzahl von verschiedenen einzelnen Steuerungen umfassen. Eine solche einzelne Steuerung 204 kann in dem Geschwindigkeitsdetektor 58 und dem Bremssystem 72 enthalten und damit gekoppelt sein und kann ein nichtlineares Proportional-Integral-Steuerschema zum dahingehenden Steuern des Bremssystems, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellengeschwindigkeit zu halten, implementieren.
Bezüglich des allgemeinen Betriebs des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10, der im Systemdiagramm von 1 dargestellt wird, kann eine Lenkeingabevorrichtung 18, wie z. B. ein drehbarer Knopf 30, vorgesehen sein, so dass ein Fahrer den gewünschten Bogen K₂ des Anhängers 12 bereitstellen kann. So kann die Lenkeingabevorrichtung 18 zwischen mehreren Auswahlmöglichkeiten, wie z. B. aufeinanderfolgenden Drehpositionen eines Knopfs 30, die jeweils eine schrittweise Änderung des gewünschten Bogens 26 des Anhängers 12 bereitstellen, betreibbar sein. Unter Bezugnahme auf die Ausführungsform des in 1 gezeigten Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 empfängt das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 fahrzeug- und anhängerstatusbezogene Informationen von verschiedenen Sensoren und Vorrichtungen. Zu diesen Informationen zählen Positionierungsinformationen von einer Positionierungseinrichtung 56, die ein Global Positioning System (GPS) am Fahrzeug 14 oder eine handgeführte Einrichtung umfassen kann, um eine Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 auf Basis der Position der Positionierungseinrichtung 56 in Bezug auf den Anhänger 12 und/oder das Fahrzeug 14 zu bestimmen. Die Positionierungsvorrichtung 56 kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Koppelnavigationssystem zur Bestimmung der Koordinatenposition des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 in einem lokalisierten Koordinatensystem basierend auf mindestens Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel und Kupplungswinkel γ umfassen. Andere Fahrzeuginformationen, die vom Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 empfangen werden, können eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 von einem Geschwindigkeitssensor 58 und eine Gierrate des Fahrzeugs 14 von einem Gierratensensor 60 umfassen. Es wird in Betracht gezogen, dass bei zusätzlichen Ausführungsformen ein Kupplungswinkelsensor 44, ein Näherungssensor 45 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen Sensorsignale oder andere Informationen, wie z. B. aufeinanderfolgende Bilder des Anhängers 12, die die Steuerung des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 zur Bestimmung einer Angabe des Kupplungswinkels γ, wie z. B. einen Bereich von Kupplungswinkeln, mit verschiedenen Routinen verarbeiten kann, bereitstellen können.
Wie ferner in 1 gezeigt wird, steht eine Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 mit einem Servolenkungssystem 62 des Fahrzeugs 14 in Verbindung, um die lenkbaren Räder des Fahrzeugs 14 dahingehend zu betreiben, das Fahrzeug 14 so zu bewegen, dass der Anhänger 12 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Bogen 26 des Anhängers 12 reagiert. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Servolenkungssystem 62 ein elektrisches Servolenkungssystem (Electric Power-Assisted Steering, EPAS), das einen elektrischen Lenkmotor 66 zum Wenden der lenkbaren Räder 64 in einen Lenkwinkel basierend auf einem Lenkbefehl umfasst, wobei der Lenkwinkel von einem Lenkwinkelsensor 67 des Servolenkungssystems 62 erfasst werden kann. Der Lenkbefehl kann vom Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 für das autonome Lenken während eines Rückwärtsfahrmanövers bereitgestellt werden und kann alternativ manuell über eine Drehstellung (z. B. den Lenkradwinkel) eines Lenkrads bereitgestellt werden. In der dargestellten Ausführungsform ist das Lenkrad des Fahrzeugs 14 allerdings mechanisch mit den lenkbaren Rädern 64 des Fahrzeugs 14 gekoppelt, so dass sich das Lenkrad 68 gemeinsam mit den lenkbaren Rädern 64 bewegt, wodurch ein manueller Eingriff über das Lenkrad 68 während des autonomen Lenkens verhindert wird. Insbesondere ist ein Drehmomentsensor 70 am Servolenkungssystem 62 vorgesehen, der das Drehmoment am Lenkrad 68 erfasst, das nicht von der autonomen Steuerung des Lenkrads erwartet wird und somit einen manuellen Eingriff angibt, wobei das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 den Fahrer darauf hinweisen kann, den manuellen Eingriff über das Lenkrad einzustellen und/oder das autonome Lenken einzustellen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 führt das Servolenkungssystem 62 der Steuerung 28 des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 Informationen bezüglich einer Drehposition der lenkbaren Räder 64 des Fahrzeugs 14, darunter ein Lenkwinkel, zu. Die Steuerung 28 verarbeitet bei dem Ausführungsbeispiel den momentanen Lenkwinkel zusätzlich zu anderen das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 betreffenden Bedingungen dahingehend, den Anhänger 12 entlang dem gewünschten Bogen 26 zu führen. Es ist vorstellbar, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bei zusätzlichen Ausführungsformen eine integrierte Komponente des Servolenkungssystems 62 sein kann. Wie auch in 1 dargestellt wird, kann das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 auch mit der Steuerung 28 kommunizieren, um dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Bremsinformationen, wie z. B. Fahrzeugraddrehzahlen, zuzuführen und Bremsbefehle von der Steuerung 28 zu empfangen. Beispielsweise können Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen aus einzelnen von dem Bremssteuerungssystem 72 überwachten Raddrehzahlen bestimmt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann neben anderen vorstellbaren Mitteln auch von dem Antriebsstrangsteuerungssystem 74, dem Geschwindigkeitssensor 58 und der Positionierungsvorrichtung 56 bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen können auch individuelle Raddrehzahlen zur Bestimmung einer Fahrzeuggierrate verwendet werden, die dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 als Alternative oder zusätzlich zum Fahrzeuggierratensensor 60 bereitgestellt werden können. Das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 kann ferner dem Bremssteuerungssystem 72 Fahrzeugbremsinformationen zuführen, um eine Steuerung des Bremsens des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 durch das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zu gestatten. Beispielsweise kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bei einigen Ausführungsformen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 regulieren, wodurch die Möglichkeit eines Auftretens nicht akzeptabler Anhängerrückfahrzustände reduziert werden kann, wie im Folgenden weiter beschrieben wird. Beispiele nicht akzeptabler Anhängerrückfahrzustände umfassen unter anderem einen Zustand zu hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14, eine hohe Kupplungswinkelrate, Instabilität der Kupplungswinkeldynamik, einen berechneten theoretischen Ausbrechzustand (definiert durch einen maximalen Fahrzeuglenkwinkel, eine Deichsellänge, einen Radstand des Schleppfahrzeugs und eine effektive Anhängerlänge) oder eine Beschränkung des Ausbrechens durch physischen Kontakt (definiert durch eine Winkelverschiebungsgrenze bezüglich des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12) und dergleichen, wie auch im Folgenden weiter beschrieben wird. Es wird hier offenbart, dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 ein Warnsignal ausgeben kann, welches einer Benachrichtung über einen gegenwärtigen, bevorstehenden und/oder erwarteten inakzeptablen Anhängerrückfahrzustand entspricht.
Das in der in 1 dargestellten Ausführungsform gezeigte Antriebsstrangsteuerungssystem 74 kann auch zur Regulierung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeugs 14 während des Zurücksetzens des Anhängers 12 mit dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 zusammenwirken. Wie oben erwähnt wird, kann eine Regulierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 erforderlich sein, um die Möglichkeit des Auftretens nicht akzeptabler Anhängerrückfahrzustände, wie z. B. Ausbrechen und Instabilität der Anhängerwinkeldynamik, zu begrenzen. Genau wie bei Betrachtungen der Beziehung hoher Geschwindigkeit zu nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzuständen kann bzw. können auch eine starke Beschleunigung und hochdynamische Bogenanforderungen durch den Fahrer zu solchen nicht akzeptablen Anhängerrückfahrzuständen führen.
Wie ferner in 1 dargestellt wird, umfasst das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 eine Lenkeingabevorrichtung 18, die mit der Steuerung 28 verbunden ist, um eine Informationsübertragung dazwischen zu gestatten. Die Lenkeingabeeinrichtung 18 stellt dem Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Informationen bereit, die den gewünschten Zurücksetzverlaufsweg des Anhängers 12 definieren, so dass die Steuerung 28 Lenkbefehle verarbeitet und erzeugt. Beispielsweise kann die bewegliche Steuerungseingabevorrichtung ein drehbarer Knopf 30 sein, der um eine Drehachse, die sich durch eine obere Fläche oder Stirnseite des Knopfs 30 erstreckt, drehbar sein kann. Bei anderen Ausführungsformen kann der drehbare Knopf 30 um eine Drehachse, die sich im Wesentlichen parallel zu einer oberen Fläche oder Stirnfläche des drehbaren Knopfs 30 erstreckt, drehbar sein.
Unter weiterer Bezugnahme auf die in 1 gezeigte Ausführungsform ist die Steuerung 28 mit einem Mikroprozessor 84 konfiguriert, um Logik und Routinen zu verarbeiten, die in einem Speicher 86 gespeichert sind, der Informationen von dem Sensorsystem 16, darunter das Anhängersensormodul 20, der Kupplungswinkelsensor 44, die Lenkeingabevorrichtung 18, das Servolenkungssystem 62, das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72, das Anhängerbremssystem, das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 und andere Fahrzeugsensoren und -vorrichtungen, empfängt. Die Steuerung 28 kann Fahrzeuglenkinformationen und -befehle in Abhängigkeit von allen empfangenen Informationen oder eines Teils davon erzeugen. Danach können die Fahrzeuglenkinformationen und -befehle dem Servolenkungssystem 62 zum Beeinflussen des Lenkens des Fahrzeugs 14 bereitgestellt werden, um einen befohlenen Verlaufsweg für den Anhänger 12 zu erreichen. Die Steuerung 28 kann den Mikroprozessor 84 und/oder andere analoge und/oder digitale Schaltungen zum Verarbeiten einer oder mehrerer Routinen umfassen. Des Weiteren kann die Steuerung 28 den Speicher 86 zum Speichern einer oder mehrerer Routinen, darunter eine Kupplungswinkelschätzroutine 130, eine Betriebsroutine 132 und eine Bogenroutine 98, umfassen. Es versteht sich, dass die Steuerung 28 eine eigenständige eigens vorgesehene Steuerung sein kann oder eine mit anderen Steuerungsfunktionen integrierte gemeinsame Steuerung sein kann, wie z. B. mit dem Sensorsystem 16, dem Servolenkungssystem 62 und anderen vorstellbaren an Bord oder außerhalb befindlichen Fahrzeugsteuerungssystemen integriert.
Unter Bezugnahme auf 2 wird sich nun einer Erörterung von Fahrzeug- und Anhängerinformationen und -parametern zur Berechnung einer kinematischen Beziehung zwischen einem Bogen eines Verlaufswegs des Anhängers 12 und dem Lenkwinkel des Fahrzeugs 14, das den Anhänger 12 schleppt, die für ein gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriertes Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 wünschenswert sein kann, darunter bei einer Ausführungsform zur Verwendung durch eine Bogenroutine 98 der Steuerung 28, gewidmet.
Wie in 2 gezeigt wird, basiert die kinematische Beziehung für ein durch ein Fahrzeug 14 und einen Anhänger 12 definiertes System auf verschiedenen, zu dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12 gehörigen Parametern. Diese Parameter umfassen:

δ:: Lenkwinkel an den lenkbaren Vorderrädern des Fahrzeugs;
α:: Gierwinkel des Fahrzeugs;
β:: Gierwinkel des Anhängers;
γ:: Kupplungswinkel (γ = β – α);
W:: Radstand des Fahrzeugs;
L:: Deichsellänge zwischen dem Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs;
D:: Abstand (Anhängerlänge) zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers oder der effektiven Achse bei einem mehrachsigen Anhänger; und
r₂:: Bogenradius für den Anhänger.

In einem Beispiel kann eine kinematische Beziehung zwischen dem Bogenradius r₂ des Anhängerwegs am Mittelpunkt einer Achse des Anhängers 12, dem Lenkwinkel δ der lenkbaren Räder 64 des Fahrzeugs 14 und dem Kupplungswinkel γ in der nachstehend bereitgestellten Gleichung ausgedrückt werden. Somit kann, wenn der Kupplungswinkel γ bereitgestellt wird, der Bogen des Anhängerwegs κ₂ basierend auf Regelung des Lenkwinkels δ gesteuert werden (wobei β . die Anhängergierrate ist und η . die Anhängergeschwindigkeit ist).
Diese Beziehung kann zur Bereitstellung des Lenkwinkels δ in Abhängigkeit vom Bogen des Anhängerverlaufs κ₂ und des Kupplungswinkels γ ausgedrückt werden.
Dementsprechend sind für eine bestimmte Fahrzeug- und Anhängerkombination gewisse Parameter (z. B. D, W und L) der kinematischen Beziehung konstant und werden als bekannt angenommen. V ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und g ist die Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft. K ist ein geschwindigkeitsabhängiger Parameter, der, wenn er auf null gesetzt wird, die Berechnung des Lenkwinkels von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig macht. Zum Beispiel können fahrzeugspezifische Parameter der kinematischen Beziehung in einem elektronischen Steuersystem des Fahrzeugs 14 vordefiniert werden, und anhängerspezifische Parameter der kinematischen Beziehung können durch einen Fahrer des Fahrzeugs 14 eingegeben, anhand des erfassten Anhängerverhaltens als Reaktion auf Fahrzeuglenkbefehle bestimmt oder anderweitig anhand von Signalen, die vom Anhänger 12 bereitgestellt werden, bestimmt werden. Der Bogen des Anhängerverlaufs κ₂ kann aus der Fahrereingabe über die Lenkeingabeeinrichtung 18 bestimmt werden. Durch die Verwendung der Gleichung zum Bereitstellen des Lenkwinkels kann von der Bogenroutine 98 ein entsprechender Lenkbefehl zum Steuern des Servolenkungssystems 62 des Fahrzeugs 14 erzeugt werden.
Gemäß der Darstellung in 3 wird ein durch die Steuerung 28 implementierter Bogen in einem Steuersystem-Blockdiagramm dargestellt. Insbesondere ist das Eintreten in das Steuersystem eine Eingabe κ₂, die den gewünschten Bogen 26 des Anhängers 12, der dem Bogenregler 92 zugeführt wird, darstellt. Der Bogenregler 92 kann als eine statische Abbildung p(κ₂, δ) ausgedrückt werden, die bei einer Ausführungsform die folgende Gleichung ist:
wobei:

κ₂: den gewünschten Bogen des Anhängers 12 oder 1/r₂, der in 2 gezeigt wird, darstellt;
Δ: den Lenkwinkel darstellt;
L: den Abstand von der Hinterachse des Fahrzeugs 14 zum Kupplungsdrehpunkt darstellt;
D: den Abstand vom Kupplungsdrehpunkt zur Achse des Anhängers 12 darstellt; und
W: den Abstand von der Hinterachse zur Vorderachse des Fahrzeugs 14 darstellt.

Unter weiterer Bezugnahme auf 3 wird der Ausgabekupplungswinkel p(κ₂, δ) als das Bezugssignal γ_ref für das übrige Steuersystem bereitgestellt, obwohl der Wert des Lenkwinkels δ, der vom Bogenregler 92 verwendet wird, aus der nichtlinearen Funktion des Kupplungswinkelreglers 90 zurückgeführt wird. Es wird gezeigt, dass der Kupplungswinkelregler 90 Linearisierung der Rückkopplung zum Definieren eines Rückkopplungssteuergesetzes wie folgt verwendet:
Wie auch in 3 gezeigt wird, wird das Rückkopplungssteuergesetz g(u, γ, v) mit einer Proportional-Integral(PI)-Steuerung implementiert, wobei der Integralanteil den stationären Nachführfehler im Wesentlichen beseitigt. Insbesondere kann das in 3 dargestellte Steuersystem als die folgenden differential-algebraischen Gleichungen ausgedrückt werden:
Es wird in Betracht gezogen, dass die PI-Steuerung Verstärkungsterme auf Basis der Anhängerlänge D aufweisen kann, da kürzere Anhänger im Allgemeinen eine schnellere Dynamik aufweisen. Darüber hinaus kann der Kupplungswinkelregler 90 dazu konfiguriert sein, zu verhindern, dass der gewünschte Kupplungswinkel γ(d) einen Ausbrechwinkel γ(j), der von der Steuerung rechnerisch ermittelt oder anderweitig vom Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 bestimmt wird, wie hier ausführlicher offenbart wird, erreicht oder überschreitet.
Jetzt mit Bezug auf 4: In den veranschaulichten Ausführungsformen des offenbarten Gegenstands ist es wünschenswert, die Möglichkeit für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12, einen Ausbrechwinkel zu erreichen (d. h. dass das Fahrzeug/Anhänger-System einen Ausbrechzustand erreicht), zu begrenzen. Ein Ausbrechwinkel γ(j) bezieht sich auf einen Kupplungswinkel γ, der während des Zurücksetzens nicht durch die maximale Lenkeingabe für ein Fahrzeug überwunden werden kann, wie zum Beispiel, wenn die lenkbaren Vorderräder des Fahrzeugs 14 in einen maximalen gelenkten Winkel 6 mit einer maximalen Lenkwinkeländerungsrate bewegt werden. Der Ausbrechwinkel γ(j) ist eine Funktion eines maximalen Radwinkels für die lenkbaren Räder des Fahrzeugs 14, des Radstands W des Fahrzeugs 14, des Abstands L zwischen dem Kupplungspunkt und der Hinterachse des Fahrzeugs 14 und der Anhängerlänge D zwischen dem Kupplungspunkt und der Achse des Anhängers 12 oder der effektiven Achse, wenn der Anhänger 12 mehrere Achsen aufweist. Wenn der Kupplungswinkel γ für das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 den Ausbrechwinkel γ(j) erreicht oder überschreitet, kann das Fahrzeug 14 vorwärts gefahren werden, um den Kupplungswinkel γ zu reduzieren. Somit wird zur Beschränkung der Möglichkeit, dass ein Fahrzeug/Anhänger-System einen Ausbrechwinkel erreicht, bevorzugt, den Gierwinkel des Anhängers 12 zu steuern, während der Kupplungswinkel γ des Fahrzeug/Anhänger-Systems relativ klein gehalten wird.
Eine Darstellung eines kinematischen Modells des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 kann außerdem verwendet werden, um einen Ausbrechwinkel für die Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu bestimmen. Dementsprechend erfordert unter Bezugnahme auf 2 und 4 eine Lenkwinkelbegrenzung für die lenkbaren Vorderräder, dass der Kupplungswinkel γ nicht den Ausbrechwinkel γ(j) überschreiten kann, was auch als ein kritischer Kupplungswinkel γ bezeichnet wird. Mit der Einschränkung, dass der Kupplungswinkel γ den Ausbrechwinkel γ(j) nicht überschreiten kann, ist der Ausbrechwinkel γ(j) folglich der Kupplungswinkel γ, der eine kreisförmige Bewegung für das Fahrzeug/Anhänger-System aufrechterhält, wenn sich die lenkbaren Räder 64 in einem maximalen Lenkwinkel δ(max) befinden. Der Lenkwinkel für kreisförmige Bewegung mit dem Kupplungswinkel γ wird durch die folgende Gleichung definiert.
Die Lösung der obigen Gleichung für den Kupplungswinkel γ ermöglicht das Bestimmen des Ausbrechwinkels γ(j). Diese Lösung, die in der folgenden Gleichung gezeigt wird, kann bei der Implementierung der Anhängerrückfahrassistenzfunktionalität gemäß dem offenbarten Gegenstand zur Überwachung des Kupplungswinkels γ bezüglich des Ausbrechwinkels verwendet werden.
wobei: a = L²tan²δ(max) + W²; b = 2LDtan²δ(max); und c = D²tan²δ(max) – W².
Beim Rückwärtsfahren des Anhängers 12 kann es in einigen Fällen basierend auf gegenwärtigen Betriebsparametern des Fahrzeugs 14 in Kombination mit einem entsprechenden Kupplungswinkel γ zu einem Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, kommen. Dieser Zustand kann angezeigt werden, wenn bei Vorliegen eines bestimmten Kupplungswinkels γ ein oder mehrere spezifizierte Fahrzeugbetriebsschwellenwerte erreicht werden. Beispielsweise können, selbst wenn der bestimmte Kupplungswinkel γ nicht gegenwärtig beim Ausbrechwinkel für das Fahrzeug 14 und den befestigten Anhänger 12 liegt, bestimmte Fahrzeugbetriebsparameter zu einem schnellen (z. B. ungesteuerten) Übergang des Kupplungswinkels γ zum Ausbrechwinkel für einen gegenwärtigen angesteuerten Anhängerbogen führen und/oder können die Lenkbarkeit des Anhängers 12 aus dem Ausbrechwinkel heraus reduzieren. Ein Grund für einen Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, besteht darin, dass Anhängerbogensteuermechanismen (z. B. jene gemäß dem offenbarten Gegenstand) im Allgemeinen Lenkbefehle zu einem momentanen Zeitpunkt während des Zurücksetzens eines Anhängers 12 berechnen. Diese Berechnungen werden jedoch in der Regel keine Verzögerung im Lenksteuerungssystem des Fahrzeugs 14 (z. B. Verzögerung in einer EPAS-Lenksteuerung) berücksichtigen. Ein weiterer Grund für den Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, besteht darin, dass Anhängerbogensteuermechanismen bei relativ hohen Geschwindigkeiten und/oder relativ hoher Beschleunigung des Fahrzeugs 14 im Allgemeinen eine reduzierte Lenkempfindlichkeit und/oder Effizienz aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform können ein Ausbrechen bestimmende Informationen von der Steuerung 28 empfangen werden, zur Verarbeitung und um einen Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, der Fahrzeug-Anhänger-Kombination zu einem bestimmten Zeitpunkt (z. B. zum Zeitpunkt, zu dem die das Ausbrechen bestimmenden Informationen erfasst wurden) zu charakterisieren. Beispiele für das Ausbrechen bestimmende Informationen umfassen unter anderem einen geschätzten Kupplungswinkel γ charakterisierende Informationen, einen Übergangszustand des Fahrzeugfahrpedals charakterisierende Informationen, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 charakterisierende Informationen, eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs 14 charakterisierende Informationen, ein durch ein Bremssystem des Fahrzeugs 14 angelegtes Bremsmoment charakterisierende Informationen, ein an angetriebene Räder des Fahrzeugs 14 angelegtes Antriebsstrangdrehmoment charakterisierende Informationen und das Ausmaß und die Rate des vom Fahrer angeforderten Anhängerbogens charakterisierende Informationen. Dazu würden ein Ausbrechen bestimmende Informationen durchgängig überwacht, wie z. B. durch ein elektronisches Steuergerät (ECU), das die Anhängerrückfahrassistenz(TBA – Trailer Backup Assist)-Funktion durchführt. Nach dem Empfang der ein Ausbrechen bestimmenden Informationen kann eine Routine die ein Ausbrechen bestimmenden Informationen zur Bestimmung, ob die Fahrzeug-Anhänger-Kombination den Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt erreicht hat, verarbeiten. Das Ziel des Vorgangs der Beurteilung der ein Ausbrechen bestimmenden Informationen ist die Bestimmung, ob ein Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt gemäß der Definition durch die ein Ausbrechen bestimmenden Informationen erreicht wurde. Wenn bestimmt wird, dass ein Zustand, der ein Ausbrechen ermöglicht, zu dem bestimmten Zeitpunkt vorliegt, kann eine Routine des Weiteren eine zu implementierende treffende Gegenmaßnahme oder zu implementierende treffende Gegenmaßnahmen bestimmen. Entsprechend wird bei einigen Ausführungsformen eine treffende Gegenmaßnahme in Abhängigkeit von einem Parameter ausgewählt, der als eine Haupteinflussgröße des Zustands, der ein Ausbrechen ermöglicht, identifiziert wird. Bei anderen Ausführungsformen wird jedoch eine treffende Gegenmaßnahme als jene ausgewählt, die am ehesten ohne Weiteres zur Beseitigung des Zustands, der ein Ausbrechen ermöglicht, in der Lage ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann eine vordefinierte Gegenmaßnahme oder ein vordefinierter Satz Gegenmaßnahmen das bzw. die treffende(n) Gegenmaßnahme(n) sein.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 dargestellt und umfasst sowohl durch den Fahrer des Fahrzeugs 14 als auch durch das System 10 durchgeführte Handlungen, was allgemein als eine Ausführungsform der Betriebsroutine 132 (1) gezeigt wird. Bei Schritt 134 wird das Verfahren dadurch eingeleitet, dass der Fahrer das Fahrzeug in den Rückwärtsgang schaltet (wie z. B. nach dem Durchqueren eines Durchfahrwegs (PTP – Pull-Through Path)) und danach das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 aktiviert. Es wird in Betracht gezogen, dass dies auf verschiedene Weisen erfolgen kann, wie z. B. Treffen einer Auswahl auf dem Display 82 der Fahrzeug-MMS 80. Sobald das System 10 aktiviert ist, wählt der Fahrer bei Schritt 138 den gewünschten Fahrzeugbogen unter Verwendung einer Eingabevorrichtung, wie z. B. des Knopfs 30, aus, wie oben bezüglich 1 erörtert wird, während er bei Schritt 140 gleichzeitig die Längsbewegung (d. h. Geschwindigkeit) des Fahrzeugs 10 unter Verwendung der Drosselklappe 74 und der Bremsen 72 steuert. Allgemein führt das System 10 die Betriebsroutine 132 zur Bestimmung, ob der gewünschte Bogen bei Schritt 142 gefahrlos durchgeführt werden kann, was beispielsweise bei einer Ausführungsform bedeuten kann, dass der gewünschte Bogen den Kupplungswinkel γ unter dem Ausbrechwinkel γ(j) hält, aus. Wie im Weiteren weiter erörtert wird, veranlasst das System 10 das Fahrzeug 14 zum automatischen Lenken, wie z. B. durch die Steuerung des EPAS-Systems 62, um entweder den gewünschten Bogen oder einen modifizierten Bogen zu implementieren, von dem bestimmt wurde, dass er zum Verhindern eines Ausbrechzustands angemessen ist, was gemäß dem bezüglich 4 beschriebenen Prozess bestimmt werden kann.
Wie erwähnt wird, behält der Fahrer, während das System 10 das Fahrzeug 14 zum automatischen Lenken veranlasst, um einen angemessenen Bogen zu halten, die allgemeine Verantwortung für das Steuern der Längsbewegung des Fahrzeugs 14 unter Verwendung der Drosselklappe 74 und der Bremsen 72 (1). Anfangs bewirkt dies eine Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs 14. Mit der Beschleunigung des Fahrzeugs 14 ist es allgemein in der Verantwortung des Fahrers, bei Schritt 146 eine ausreichende Fahrzeuggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, bis die gewünschte Position erreicht ist (Schritt 148), basierend auf dem Bogen, entlang dem das System 10 das Fahrzeug 14 lenkt. Sobald das Fahrzeug 14 die gewünschte Positionierung erreicht, verlangsamt der Fahrer das Fahrzeug 14 durch Reduzieren der Drosselklappenstellung und Anlegen eines Bremsmoments bei Schritt 150, bevor das Fahrzeug 14 in die Parkstellung gebracht und das System 10 deaktiviert wird, wobei das System 10 an diesem Punkt die Steuerung des EPAS 62 abgibt (Schritt 150) und das Verfahren bei Schritt 152 endet.
Wie oben erwähnt wird, kann jedoch die Geschwindigkeit, mit der sich das Fahrzeug 14 fortbewegt, während das System 10 die Betriebsroutine 132 durchführt, die Fähigkeit des Systems 10, einen Ausbrechzustand oder einen anderen nachteiligen Zustand zu vermeiden, beeinflussen. Insbesondere kann die Dynamik der Gierrate des Anhängers 12 bezüglich der des Fahrzeugs 14 und entsprechend des Kupplungswinkels γ bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten bei einer Rate auftreten, die zu schnell für eine Reaktion des Systems 10, um einen Anstieg des Kupplungswinkels γ auf den oder über den Ausbrechwinkel γ(j) hinaus, ist, wie oben erläutert wird. Entsprechend kann es, wie oben erörtert wird, wünschenswert sein, dass das System 10, falls notwendig, zur Bestimmung, ob sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 bei einem Schwellenwert, bei dem das System 10 zur zuverlässigen Steuerung des Kupplungswinkels γ und zum dahingehenden Handeln, das Fahrzeug 14 zu verlangsamen, nicht in der Lage ist, befindet oder sich diesem annähert, in der Lage ist. Da das System 10 so konfiguriert ist, dass der Fahrer die allgemeine Kontrolle über die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 behält, während die Routine 132 durchgeführt wird, kann ein weiterer Eingriff durch das System 10 in Form einer Warnung des Fahrers über einen Zustand überhöhter Geschwindigkeit oder, falls notwendig, Deaktivieren des Systems 10 selbst wünschenswert sein.
Mit Bezug auf 6 wird schematisch eine Ausführungsform des Systems 10 dargestellt, bei der das System 10 dazu konfiguriert ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zu überwachen und als Reaktion darauf, dass sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwellenhöhe befindet, verschiedene Handlungen vorzunehmen, die dazu ausreichen, zu gestatten, dass das System 10 den Kupplungswinkel γ unter dem Ausbrechwinkel γ(j) hält. Das in 6 dargestellte und durch das System 10 durchgeführte allgemeine Schema kann beispielsweise in dem in 5 veranschaulichten Betriebsschema implementiert sein und beginnt allgemein, wenn das System 10 bei Schritt 136 aktiviert wird. Bei Schritt 136 beginnt das System 10 den Prozess des Lenkens des Fahrzeugs 14 entlang dem gewünschten Bogen, wie oben beschrieben wird, bei Schritt 160 durch Bestimmen der kinematischen Beziehung zwischen dem Anhänger 12 und dem Fahrzeug 14, an dem der Anhänger 12 befestigt ist. Zur Bestimmung der kinematischen Beziehung bei Schritt 162 werden verschiedene Parameter des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 erfasst, vom Fahrer eingegeben oder anderweitig bestimmt, so dass das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 Lenkbefehle für das Servolenkungssystem 62 gemäß dem gewünschten Bogen oder Zurücksetzweg 26 des Anhängers 12 erzeugen kann. Wie unter Bezugnahme auf 2–4 offenbart wird, umfassen die kinematischen Parameter zur Definition der kinematischen Beziehung neben anderen zuvor beschriebenen Variablen und Parametern eine Länge des Anhängers 12, einen Radstand des Fahrzeugs 14 und einen Abstand von einer Kupplungsverbindung zu einer Hinterachse des Fahrzeugs 14 und einen Kupplungswinkel γ zwischen dem Fahrzeug 14 und dem Anhänger 12. Entsprechend kann das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 nach der Bestimmung der kinematischen Beziehung bei Schritt 162 mit der Bestimmung eines aktuellen Kupplungswinkels γ durch Empfangen einer Eingabe von einem Sensor 44 (1) oder durch Durchführen einer Kupplungswinkelschätzungsroutine 130, die von dem System 10 unter Verwendung des Gierratensensors 25 des Anhängers 12, des Gierratensensors 60 des Fahrzeugs 14 neben anderen mit der kinematischen Beziehung in Zusammenhang stehenden Eingaben ausgeführt wird, fortfahren. Danach wird bei Schritt 164 der gewünschte Bogen von der Lenkeingabevorrichtung 18 empfangen, der bei Schritt 166 zur Erzeugung eines Lenkbefehls beispielsweise durch Verwenden der mit Bezug auf 3 oben beschriebenen Bogenroutine 98 basierend auf der kinematischen Beziehung und dem Kupplungswinkel γ verarbeitet wird. Danach kann das System 10 bei Schritt 168 den Lenkbefehl mit angemessener Ausgabe an das Servolenkungssystem 62 implementieren. Das System 10 kann die Schritte 162–168 solange, wie das Anhängerrückfahrassistenzsystem 10 aktiv bleibt (Schritt 170), weiter wiederholen.
Während das System 10 weiter den Kupplungswinkel und die Lenkeingabevorrichtung zum Erzeugen und Implementieren eines angemessenen Lenkbefehls in den Schritten 162–168 überwacht, kann das System 10 gleichzeitig auf eine Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei Schritt 172 überwachen, was unter Verwendung des Geschwindigkeitssensors 58 erfolgen kann. Das System 10 kann dann die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Schwellengeschwindigkeit vergleichen, um zu bestimmen, ob ein Eingriff erwünscht ist. Wie oben erörtert wird, kann die Schwellengeschwindigkeit eine Geschwindigkeit sein, bei der das System 10 in der Lage ist, einen Lenkbefehl zum Verhindern, dass sich der Kupplungswinkel γ dem Ausbrechwinkel γ(j) mit einer unkontrollierbaren Rate annähert, was unter anderem durch die Geschwindigkeit des Prozessors 84, das Ansprechverhalten des Servolenkungssystems 62 und insbesondere des elektrischen Lenkmotors 66 sowie die Länge L des Anhängers 12 beeinflusst werden kann, zu erzeugen und zu implementieren. Wie in 6 dargestellt wird, kann der Geschwindigkeitsschwellenwert bei Schritt 173A vorbestimmt und zum Zugriff durch Systeme 10 beim Durchführen eines Vergleichs der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Schwellengeschwindigkeit bei beispielsweise Schritt 174A gespeichert werden. Der vorbestimmte Geschwindigkeitsschwellenwert kann basierend auf den eben erwähnten Parametern geschätzt werden, während vorsichtshalber für eine kurze Anhängerlänge L geschätzt wird. Alternativ dazu kann eine Anzahl an vorbestimmten Geschwindigkeitschwellenwerten im Speicher gespeichert und basierend auf der Anhängerlänge L, die durch den Fahrer eingegeben werden kann, referenziert werden. Alternativ dazu kann bei Schritt 173B durch das System 10 ein spezifischer Schwellenwert basierend auf den Parametern des Fahrzeugs 14 und des Systems 10, die zuvor beschrieben wurden, sowie zusätzlichen Faktoren, die mit der Bestimmung eines Zustands, der ein Ausbrechen ermöglicht, in Zusammenhang stehen, wie oben mit Bezug auf 4 beschrieben wird, berechnet werden.
Entsprechend kann das System 10 bei Schritt 174A die bei Schritt 172 bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit entweder mit einer vorbestimmten oder berechneten Schwellengeschwindigkeit (Schritt 173A oder 173B) vergleichen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt, fährt das System 10 ohne Eingriff fort. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über der Schwellengeschwindigkeit liegt, kann das System 10 Handlungen vornehmen, wie z. B. durch Bewirken, dass das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 bei Schritt 176 die Motorleistung reduziert, was durch Einstellen der Drosselklappenstellung zur Verringerung der Leistung unter die durch die vom Fahrer angewiesene Stellung des Fahrpedals angeforderte erfolgen kann. Das System 10 kann weiter die Fahrzeuggeschwindigkeit überwachen, um bei Schritt 174B zu bestimmen, ob die bei Schritt 176 durchgeführte Handlung zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 unter die Schwellengeschwindigkeit ausreicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit an einem solchen Punkt auf unter die Schwellengeschwindigkeit reduziert wurde, kann das System 10 zum Normalbetrieb zurückkehren oder kann weiter bewirken, dass das Antriebsstrangsteuerungssystem 74 bei einer reduzierten Drosselklappenstellung betrieben wird, solange dies nötig ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit effektiv unter der Schwellengeschwindigkeit zu halten. Wenn das System 10 nach der Reduzierung der Motorleistung bei Schritt 176 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit noch immer über der Schwellengeschwindigkeit liegt, kann das System 10 bewirken, dass das Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 bei Schritt 178 die Fahrzeugbremsen betätigt, wodurch ein Bremsmoment an das Fahrzeug 14 angelegt wird, um weiter zu versuchen, die Fahrzeuggeschwindigkeit auf unter die Schwellengeschwindigkeit zu verlangsamen.
Wiederum kann das System 10 damit fortfahren, einen Betrieb des Fahrzeugs 14 mit einer reduzierten Motorleistung und mit betätigten Bremsen, solange dies zum effektiven Halten der Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit nötig ist, zu bewirken, kann das System 10 das Bremsmoment, einschließlich auf null, reduzieren und kann die Motorleistung wiederherstellen, wenn bestimmt wurde, dass kein weiterer Eingriff erforderlich ist. Wenn jedoch bestimmt wird, dass das Reduzieren der Motorleistung bei Schritt 176 und das Anlegen eines Bremsmoments bei Schritt 178 zum Absenken der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 auf unter die Schwellengeschwindigkeit nicht ausreicht, kann das System 10 weitere Maßnahmen ergreifen, darunter Warnen des Fahrers bei Schritt 180, darunter durch Anzeigen einer Warnnachricht auf dem Display 82 der Fahrzeug-MMS 80 oder durch Ausgeben eines hörbaren Tons, wie z. B. durch den Lautsprecher 81. Es wird zur Kenntnis genommen, dass die oben bei Schritt 176, 178 und 180 beschriebenen Handlungen bei verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen alternativen Reihenfolgen durchgeführt werden können, darunter zunächst Warnen des Fahrers vor dem Reduzieren der Motorleistung und dem Anlegen eines Bremsmoments. Bei weiteren alternativen Ausführungsformen kann das System 10 dazu konfiguriert sein, vor dem Reduzieren der Motorleistung ein Bremsmoment anzulegen. In jedem Fall kann eine bei Schritt 180 erfolgte Warnung dazu konfiguriert sein, den Fahrer zu benachrichtigen, dass die Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug 14 rückwärts fährt, zu hoch ist und dass eine Handlung des Fahrers, darunter Drosselklappenreduzierung und/oder Bremsenbetätigung, erforderlich ist.
Wenn das System 10 nachfolgend bestimmt, dass die durch das System bei Schritt 176, 178 und 180 durchgeführten Handlungen nicht ausgereicht haben, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 unter die Schwellenhöhe, einschließlich innerhalb eines vorbestimmten oder berechneten Zeitraums (z. B. 2 oder 3 Sekunden oder weniger, wenn das System 10 bestimmt, dass eine Kupplungswinkelrate γ nicht ausreichend hoch ist), zu reduzieren, kann das System 10 bei Schritt 180 deaktiviert werden, so dass das System 10 als Reaktion auf eine Eingabe von der Lenkeingabevorrichtung 18 keine weiteren Lenkbefehle implementiert (Schritt 168) und die Steuerung des Fahrzeugs 14 an den Fahrer über das Lenkrad übergibt. Solch eine Handlung kann von einer weiteren Nachricht, die auf dem Display 82 erscheint, begleitet werden. Die Deaktivierung des Anhängerrückfahrassistenzsystems 10 bei Schritt 180 kann vorteilhaft sein, wie z. B. in dem Fall, dass der Fahrer als Reaktion auf beispielsweise eine Notsituation die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 mit der Absicht, die volle Kontrolle des Fahrzeugs 14 wieder zu übernehmen, erhöht hat und gleichzeitig vergessen hat, das System 10 manuell auszuschalten.
Nun werden unter Bezugnahme auf 7 weitere zusätzliche Schritte für den durch das System 10 durchgeführten Prozess dargestellt, wobei als direkte Reaktion auf den detektierten oder geschätzten Kupplungswinkel γ jenen, die oben in 6 beschrieben werden, ähnliche Eingriffe durch das System 10 durchgeführt werden. Insbesondere kann das System 10, während das System Lenkbefehle als Reaktion auf die Bogenroutine 98 in Schritt 162–168 berechnet und implementiert, den bei Schritt 162 bestimmten Kupplungswinkel zusammen mit dem vorbestimmten oder berechneten Warnschwellenwert für den Anhängerwinkel γ, einem maximalen Lenkwinkel und einem absoluten maximalen Anhängerwinkel zur Bestimmung der verschiedenen Arten von Eingriffen, die gewünscht werden, verwenden. Insbesondere kann der maximale Anhängerlenkwinkel dem Ausbrechwinkel γ(j), der gemäß den mit Bezug auf 4 (Schritt 82) beschriebenen Betrachtungen und Berechnungen bestimmt werden kann, entsprechen, ferner kann bei Schritt 182 ein Warnschwellenwert γ(w) für den Kupplungswinkel γ aus einem Ausbrechwinkel γ(j) basierend auf einer vorbestimmten Berechnung bestimmt werden, die beispielsweise einen vorbestimmten Prozentsatz eines Ausbrechwinkels γ(j) (z. B. 75%) umfassen kann. Ein maximaler Anhängerwinkel γ(max) kann ein Kupplungswinkel γ sein, der einer Kollision mit der Seite des Fahrzeugs 14 unannehmbar nahe kommt. Da solch ein Winkel von sich auf das Fahrzeug 14 und den Anhänger 12 beziehenden Parametern abhängig sein kann, die nicht anderweitig in das System 10 eingegeben wurden, darunter die Form des Anhängers und die Form der Seiten des Fahrzeugs 14, ist eine Berechnung vom System 10 möglicherweise nicht leicht erhältlich. Entsprechend kann ein vorbestimmter, allgemein präventiver Kupplungswinkel γ im Speicher 86 gespeichert werden. Solch ein vorbestimmter maximaler Winkel γ(max) kann beispielsweise etwa 80° betragen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das System 10 einen Näherungssensor 45 entlang einer oder beider Seiten des Fahrzeugs 14, der die Gegenwart des Anhängers 12 entlang dem Fahrzeug 14 und ferner, gegebenenfalls, den Abstand des Anhängers 12 von solch einer Seite des Fahrzeugs 14 detektieren kann, umfassen oder anderweitig damit in Verbindung stehen. Beispiele solcher Sensoren umfassen Ultraschallsensoren, Infrarotsensoren, Kombinationen aus GPS-Einheiten oder dergleichen. Entsprechend kann solch eine Berechnung des maximalen Kupplungswinkels γ(max) nicht den tatsächlichen Kupplungswinkel γ betragen, sondern eher dadurch, dass sich der Anhänger 12 sehr nahe an einer Seite des Fahrzeugs 14 befindet, ableiten, dass solch ein maximaler Winkel erreicht wurde.
Wie in 7 gezeigt wird, ist das System 10 im Normalbetrieb, solange der Kupplungswinkel γ unter dem vorbestimmten oder berechneten Warnschwellenwert liegt (Schritt 184A). Nachdem der Kupplungswinkel γ den Warnschwellenwert gemäß der Bestimmung durch das System 10 überschritten hat, jedoch unter dem Ausbrechwinkel γ(j) bleibt, kann das System 10 bei Schritt 190 den Fahrer warnen, dass sich der Kupplungswinkel γ dem Ausbrechwinkel γ(j) annähert. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, dass das System 10, da die durch das System 10 bei Schritt 162–168 durchgeführten Schritte ausreichen, um den Kupplungswinkel γ unter dem Schwellenwinkel bei nicht überhöhter Fahrzeuggeschwindigkeit zu halten, zu solch einem Punkt durch Reduzieren der Drosselklappenstellung und Betätigen der Bremsen bei Schritt 192 durch Kommunizieren mit dem Antriebsstrangsteuerungssystem 74 bzw. dem Fahrzeugbremssteuerungssystem 72 eingreift. Solch ein Eingriff kann allmählich erfolgen, so dass der durch die Bogenroutine 98 durchgeführte Vorwärtsregelungsprozess weiter durchlaufen kann, wodurch gestattet wird, dass das System 10 bestimmt, ob solch eine Reduzierung ausreicht oder ob eine weitere erhöhte Reduzierung erwünscht ist. Im Allgemeinen sollte das System 10 wieder in der Lage sein, den Kupplungswinkel γ unter dem Schwellenwinkel zu halten, sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 auf eine akzeptable Höhe reduziert worden ist. Wenn entweder die bei Schritt 190 und 192 durchgeführten Handlungen nicht zur Reduzierung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 auf eine Höhe, bei der das System 10 den Kupplungswinkel γ unter der Schwellenhöhe halten kann, ausreichend sind oder ein anderer Faktor bewirkt, dass der Kupplungswinkel γ weiter ansteigt, detektiert das System 10 nachfolgend bei Schritt 188, dass der Kupplungswinkel γ den Ausbrechwinkel γ(j) erreicht hat, und kann entsprechend durch Deaktivieren der Anhängerrückfahrassistenz bei Schritt 196 und Anweisen des Fahrers bei Schritt 198, das Fahrzeug 14 vorwärts zu fahren, einschließlich durch eine Nachricht auf dem Display 18 und/oder einen hörbaren Hinweis über den Lautsprecher 81, eingreifen, wenn das System 10 entweder solch eine Warnung nicht ausreichend zeitnah ausgibt oder wenn die angemessene Fahrerhandlung nicht durchgeführt wird, kann das System 10 bei Schritt 188 detektieren, ob der Kupplungswinkel γ einen maximalen Anhängerwinkel γ(max) erreicht hat und kann den Fahrer bei Schritt 194 erneut warnen, bevor es die Drosselklappe (wie z. B. auf null) reduziert und ein Bremsmoment beispielsweise in einer maximalen sicheren Höhe in einem Versuch, das Fahrzeug 14 zu stoppen, anlegt. Des Weiteren kann das System 10 bei Schritt 202 zur gleichen Zeit des Reduzierens der Drosselklappe und des Betätigens der Bremsen bei Schritt 200 einen reduzierenden Lenkbefehl bestimmen und implementieren. Solch ein Lenkbefehl kann beinhalten, ein Drehen der lenkbaren Räder des Fahrzeugs 14 zu einem maximalen Lenkwinkel Δ(max) in eine Richtung gegenüber der Seite des Fahrzeugs 14, auf der der Anhänger 12 detektiert wird, zu bewirken. Solch ein Lenkbefehl kann ausreichen, um eine Bewegung des Fahrzeugs 14 vom Anhänger 12 weg zu bewirken, während sich das Fahrzeug 14 während der Zeit, in der das System 10 bei Schritt 200 versucht, das Fahrzeug 14 anzuhalten, weiter etwas nach hinten bewegt. Das letztendliche Anhalten des Fahrzeugs 14 kann ausreichen zu verhindern, dass der Anhänger 12 aufgrund der fortgeführten Bewegung des Fahrzeugs 14 nach hinten mit der Seite des Fahrzeugs 14 in Kontakt kommt. Nachfolgend kann das System 10 bei Schritt 196 deaktiviert werden und kann den Fahrer bei Schritt 198 anweisen, vorwärts zu fahren.
Nun wird mit Bezug auf 8 und 9 eine Steuerung 204 beschrieben, die in eine Ausführungsform des Systems 10 integriert sein kann, um die Fähigkeit des Systems 10, eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter oder bei einer oberen Geschwindigkeitsbegrenzung oder -grenze zu halten, zu unterstützen. Die Steuerung 204 kann ferner dazu in der Lage sein, diese Begrenzung in Echtzeit zu ändern, um verschiedenen Verwendungsfällen von Merkmalen des Systems 10 zu entsprechen. Die Struktur der Steuerung 204 kann asymptotische Nachführung und Störungsunterdrückung bezüglich Straßenneigung und Modellunbestimmtheit bereitstellen. Verschiedene Ausführungsformen der Steuerung 204, die im Folgenden weiter beschrieben werden, können einen derartigen Betrieb des Systems 10 gestatten, dass der Fahrer nicht länger das Primärmittel zum Aufrechterhalten der Geschwindigkeitssteuerung ist, wodurch gestattet wird, dass sich der Fahrer stattdessen auf die Steuerung des Bogens des Anhängers (wie z. B. durch die oben beschriebene Eingabevorrichtung 18) konzentriert, und entsprechend das Erfordernis einer automatischen Deaktivierung des Systems 10 gemäß den verschiedenen oben beschriebenen Modi auf ein Minimum reduziert wird. Bei solch einem System 10 ist der Fahrer noch immer verantwortlich dafür, das Fahrzeug und den Anhänger anzuhalten, sobald der Zielort erreicht ist, jedoch kann das System 10 während des Manövers gemäß einer Ausführungsform dazu in der Lage sein, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 zu halten, so dass der Anhänger 12 durch den Fahrer über die verschiedenen Manöver, die durchgeführt werden, hinweg einfacher zu steuern ist. Hier beschriebene Ausführungsformen des Systems 10, die eine Steuerung 204 enthalten, können auch dazu in der Lage sein, Störungen von Umweltrauschfaktoren, darunter Straßenneigungsvariationen, Variationen der Straßenoberflächen und Motorleerlaufbedingungen, zu unterdrücken. Darüber hinaus kann solch ein System 10 dazu in der Lage sein, vom Fahrer verursachte Störungen, wie z. B. Variationen bei der Drosselklappenbetätigung und Fahrzeugmanövern, zu unterdrücken. Zur Erzielung solch eines Systems 10 ist die Steuerung 204 dazu konfiguriert, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch die Verwendung des Bremssystems 72 des Fahrzeugs 14 zu halten, und kann mit einem Antriebsstrangdrehzahlbegrenzer im Antriebsstrangsteuerungssystem 74 zusammenarbeiten. Im Gegensatz zum Antriebsstrangdrehzahlbegrenzer ist der Bremsgeschwindigkeitsbegrenzer weiterhin auf Gefällen wirksam.
Im Allgemeinen ist die Steuerung 204 dazu in der Lage, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 während des Rückwärtsfahrens des Anhängers 12 bei einer Reihe von verschiedenen Anwendungsfällen zu regeln. Insbesondere begrenzt der Antriebsstrangdrehzahlbegrenzer des Antriebsstrangsteuerungssystems 74 (1) die U/min des Motors, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Antriebsstranggeschwindigkeitsbegrenzungsschwellenwert überschreitet, wenn der Fahrer das System 10 einsetzt und beginnt, den Anhängerzug durch Drücken auf die Drosselklappe rückwärts zu fahren. In dem Fall, dass das Fahrzeug weiter an Geschwindigkeit zunimmt, da es sich beispielsweise auf einem Gefälle befindet, so dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 den Bremsgeschwindigkeitsbegrenzungsschwellenwert überschreitet, sendet die Steuerung 204 wie in 13 gezeigt ein Signal an das Bremssystem 72, um die Fahrzeuggeschwindigkeit autonom zurück zum Bremsgeschwindigkeitsbegrenzungsschwellenwert zu bringen. In dem weiteren Fall fährt der Fahrer das Fahrzeug und den Anhänger weiter rückwärts, während der Bremsgeschwindigkeitsbegrenzer die Geschwindigkeit hält, und beginnt nachfolgend ein Lenkmanöver unter Verwendung des Systems 10. Der Bogen des Fahrzeugs 14 und des Anhängers 12 kann dazu führen, dass die Steuerung 204 die Geschwindigkeit des Fahrzeugs weiter auf eine variable Geschwindigkeitsgrenze, die auf dem Bogen basiert, reduziert, um eine maximale Leichtigkeit der Steuerung des Manövers für den Fahrer zu gestatten. Wenn der Fahrer mit dem Rückwärtsfahren des Anhängerzugs fortfährt, während die Trajektorie begradigt wird, kann die Steuerung 204 lösen, um zu gestatten, dass das Fahrzeug 14 für eine gerade Trajektorie wieder bis zum Bremsgeschwindigkeitsbegrenzungsschwellenwert an Geschwindigkeit zunimmt. Wenn die Geschwindigkeit überschritten wird, wird der Bremsgeschwindigkeitsbegrenzer erneut eingreifen. Wenn der gewünschte Zielort erreicht ist, schließt der Fahrer das Parkmanöver ab und betätigt die Bremsen, um das Fahrzeug zum Halt zu bringen.
Zur Erzielung solch einer Steuerung ist die Steuerung 204 dazu konfiguriert, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 auf eine nicht herkömmliche Art und Weise zu begrenzen. Insbesondere verfolgt die Steuerung 204 eine Ungleichmäßigkeit, anstatt lediglich das Fehlersignal auf ein Minimum zu reduzieren. Entsprechend verwendet die Steuerung 204 ein modifiziertes Proportional-Integral(PI)-Rückkopplungsschema anstatt einstellungswertiger Rückkopplung, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 stets und über Störungen hinweg, die Motorleerlauf, Drehmoment und Schwerkraft umfassen können, wenn sich das Fahrzeug 14 auf einer geneigten Straße befindet, unter der Bezugsgeschwindigkeit zu halten. Die Bezugsgeschwindigkeit kann bei einem Beispiel im Speicher 86 des Systems 10 gespeichert werden und kann durch die Steuerung 204 in Abhängigkeit von beispielsweise dem Kupplungswinkel γ angepasst werden, einschließlich eines Absenkens der Bezugsgeschwindigkeit, wenn bestimmt wird, dass sich der Kupplungswinkel γ dem Ausbrechwinkel γ(j) annähert. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Nachlaufproblem beinhaltet die durch die Steuerung 204 bereitgestellte Geschwindigkeitsbegrenzung eine Anlenkung eines Aktuators, die die Dynamik nur in einer einzigen Richtung beeinflussen kann, nämlich zur Verlangsamung des Fahrzeugs 14. Um die Lösung kundenfreundlicher zu gestalten, ist die Steuerung 204 dazu konfiguriert, das Fehlersignal auf ein Minimum zu reduzieren, wenn die Steuerung nicht null beträgt. Das bedeutet, dass die Steuerung 204 eine Optimierungsvorrichtung umfasst, um ||v_ref(t) – v(t)||, wenn τ_b ≠ 0, wobei τ_b das Ausgangsbremsmoment ist, auf ein Minimum zu reduzieren. In diesem Sinne versucht die Steuerung 204 nicht, das Fahrzeug 14 zu verlangsamen, es sei denn, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 14 nähert sich ausreichend nahe der Bezugsgeschwindigkeit v_ref oder V_ref(t) an.
Entsprechend wird ein rückkopplungsbasiertes Schema für die Steuerung 204 mit verschiedenen nichtlinearen Modifikationen verwendet. Die Steuerung 204 erzeugt das Steuerungssignal u(t), verwendet das Bezugssignal v_ref(t) und verwendet die Rückkopplungsmessung v(t), wobei das Fehlersignal als e(t) := v_ref – v(t) definiert ist. Ein asymmetrischer Sättigungsblock wird dem Ausgang der Steuerung wie folgt gegeben: τ_b = max{–u(t), 0}.
Dies impliziert, dass die Steuerung 204 niemals einen Befehl nach negativem Drehmoment anfordert. Aufgrund der Herausforderungen der Ungleichmäßigkeitsverfolgung ist ein Integrator in einer standardmäßigen PI-Steuerung aufgrund des Wind-up, während das Fehlersignal e(t) > 0, nicht effektiv. Zur ordnungsgemäßen Definition des nichtlinearen Integrators wird das arbiträre zeitlich variierende Signal x(t) berücksichtigt. Die logische Funktion
die implizit zur Definition der als Π(e(t)) angegebenen Integralsteuerung wie folgt verwendet wird: Π(e(t)) ≔ ∫ t / 0ψ(Π(e(τ), e(τ))dτ.
Die PI-Steuerung wird mit der Proportionalverstärkung K_p ≥ 0 und der Integralverstärkung K_i > 0 rekursiv wie folgt definiert: u(t) = K_pe(t) + K_iΠ(e(t)).
In 8 wird die Steuerung 204 in Blockform dargestellt, wobei die vorstehenden mathematischen Aussagen durch die dargestellten logischen Blöcke realisiert werden können. Insbesondere wird in 8 die PI-Steuerung 204 gezeigt, die den nichtlinearen Integrator 210 umfasst. Bei Block 212 definiert die Steuerung 204 die Integralsteuerung, die in den nichtlinearen Integrator 210 eingegeben wird. Die dem Steuerungssignal 222 folgenden Blöcke 220 sind verantwortlich für das Umwandeln der Einheiten von Verzögerung zu Bremsmoment τ_b und das Verhindern, dass negative Drehmomentanforderungen zur Bremssteuerung gesendet werden.
Das allgemein durchgängige Vorliegen einer Motorleerlaufkraft kann in manchen Fällen implizieren, dass die Bremsen durchweg aktiviert sind, um das Fahrzeug auf einer allgemein konstanten Geschwindigkeit zu halten. Dieser Leerlauf kann sich bei Steuerung mit offenem Regelkreis als problematisch erweisen, da er in Abhängigkeit von Witterungsbedingungen und dem Zustand des Motors abhängen kann. Somit wird das Fehlersignal gleich null sein, wenn das System 10 einen Nullwert oder einen positiven Wert in Block 212 eingibt. Die Implikation ist, dass der Integrator 210 dafür verantwortlich ist, eine korrekte Bremsmomenthöhe, die zum Halten der Fahrzeuggeschwindigkeit unter dem Bezugssignal erforderlich ist, zu berechnen. Gemäß den mathematischen Definitionen des nichtlinearen Integrators 210 in 8 ist der Integrator aktiv, wenn der Eingangsfehler negativ ist oder die Integratorausgabe negativ ist oder sein würde. Es versteht sich ferner, dass die Steuerungsverstärkungen K_p und K_i so gewählt werden, dass die Überschreitung v_max nicht überschreitet. Das bedeutet, dass v_ref(t) so gewählt werden muss, dass sie ausreichend weit unter v_max liegt, so dass die Steuerung 204 in der Lage ist, die Ungleichung v(t) < v_max unabhängig von den Störungseingängen, die Anwendung finden, wie z. B. steile Berge oder eine hohe Motorleerlaufkraft, aufrechtzuerhalten.
Die gewählte Befehlsschnittstelle ist Bremsmomentverzögerung, was bedeutet, dass keine Rückkopplung des Aktuators zur Fahrzeugdynamik, wie z. B. berechnete Geschwindigkeit oder Beschleunigung, erwartet wird. In einem Beispiel impliziert dies, dass die Steuerung eine Drehmomentschnittstelle ist, die keinen Versuch einer Anpassung basierend auf Straßenneigung unternehmen wird. Das bedeutet, dass Befehle als Bremsmoment τ_b gesendet werden, und in einem Beispiel kann der entsprechende Befehl bei der ABS-Pumpe angewendet werden. Somit können die Steuerungsverstärkungen K_i und K_p gemäß spezifischen Fahrzeug-Plattformen eingestellt werden. In einem Beispiel kann der Bremsbefehl ungefähr aller 20 Millisekunden über das CAN wiederholt ausgegeben werden.
Es versteht sich für den Durchschnittsfachmann, dass die Konstruktion der beschriebenen Erfindung und anderer Komponenten nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt ist. Andere Ausführungsbeispiele der hierin offenbarten Erfindung können aus den verschiedensten Materialien gebildet werden, es sei denn, es wird hier Gegenteiliges beschrieben.
Für Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet der Begriff ”gekoppelt” (in all seinen Formen, koppeln, Kopplung, gekoppelt usw.) allgemein das direkte oder indirekte Miteinanderverbinden von zwei Komponenten (elektrisch oder mechanisch). Solch eine Verbindung kann stationärer Art oder beweglicher Art sein. Solch eine Verbindung kann mit den beiden Komponenten (elektrisch oder mechanisch) und irgendwelchen zusätzlichen Zwischengliedern erreicht werden, die integral als ein einziger einstückiger Körper miteinander oder mit den beiden Komponenten geformt sind. Solch eine Verbindung kann dauerhafter Art oder lösbarer oder freigebbarer Art sein, wenn nicht anders angegeben.
Es ist auch wichtig anzumerken, dass die Konstruktion und die Anordnung der Elemente der Erfindung, wie sie aus den Ausführungsbeispielen hervorgehen, nur beispielhaft sind. In der vorliegenden Offenbarung wurden zwar nur einige wenige Ausführungsformen der vorliegenden Neuerungen ausführlich beschrieben, aber Fachleute, die diese Offenbarung lesen, sind sich ohne Weiteres der Tatsache bewusst, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Bezug auf Größe, Abmessungen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Parameterwerte, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Ausrichtungen usw.), ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen des dargelegten Gegenstands abzuweichen. Beispielsweise können Elemente, die als integral ausgebildet dargestellt sind, aus mehreren Teilen konstruiert sein, oder Elemente, die nach der Darstellung aus mehreren Teilen bestehen, können integral ausgebildet sein, die Funktion der Schnittstellen kann umgekehrt oder anderweitig verschieden sein, die Länge oder Breite der Strukturen und/oder Elemente oder Verbinder oder anderer Elemente des Systems können verschieden sein, die Art oder Anzahl von zwischen den Elementen bereitgestellten Verstellpositionen kann verschieden sein. Es ist anzumerken, dass die Elemente und/oder Anordnungen des Systems aus einem beliebigen einer großen Vielzahl von Materialien, die für ausreichende Stärke oder Haltbarkeit sorgen, und in beliebigen einer großen Vielzahl von Farben, Strukturen und Kombinationen konstruiert werden können. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen im Schutzbereich der vorliegenden Innovationen enthalten sein. Andere Substituierungen, Modifizierungen, Änderungen und Auslassungen können am Design, an den Betriebsbedingungen und an der Anordnung der gewünschten und anderer Ausführungsbeispiele vorgenommen werden, ohne den Erfindungsgedanken der vorliegenden Innovationen zu verlassen.
Es versteht sich, dass jegliche beschriebenen Prozesse oder Schritte innerhalb beschriebener Prozesse mit anderen offenbarten Prozessen oder Schritten kombiniert werden können, um Strukturen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die beispielhaften hier offenbarten Strukturen und Prozesse dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
Es versteht sich des Weiteren, dass an der oben genannten Struktur Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und weiterhin versteht es sich, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt werden sollen, es sei denn, diese Ansprüche geben ausdrücklich etwas anderes an.

Claims

Rückfahrassistenzsystem für ein einen Anhänger rückwärts fahrendes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Bremsmodul; ein Drosselklappenmodul; und eine Steuerung, die einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor umfasst und mit dem Bremsmodul und dem Drosselklappenmodul zu Folgendem gekoppelt ist: Implementieren eines Rückfahrmodus, der Detektieren eines nachteiligen Betriebszustands und dann Anpassen des Bremsmoduls und/oder des Drosselklappenmoduls umfasst; und Beenden des Rückfahrmodus, wenn der nachteilige Betriebszustand für einen Zeitraum detektiert wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung beim Detektieren des nachteiligen Betriebszustands im Rückfahrmodus einen Versuch unternimmt, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Anpassen des Bremsmoduls und/oder des Drosselklappenmoduls zu reduzieren.
System nach Anspruch 1, wobei: das Bremsmodul mit einem Bremssystem des Fahrzeugs gekoppelt ist; und Anpassen des Bremsmoduls Bewirken, dass das Bremsmodul ein durch das Bremssystem angelegtes Bremsmoment erhöht, umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei: das Drosselklappenmodul mit einer Drosselklappe des Fahrzeugs gekoppelt ist; und Anpassen des Drosselklappenmoduls Bewirken, dass das Drosselklappenmodul eine Stellung der Drosselklappe zur Reduzierung eines Ausgangs davon anpasst, umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei der nachteilige Betriebszustand eine überhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit ist, die basierend auf einer vorbestimmten Rückfahrschwellengeschwindigkeit detektiert wird.
System nach Anspruch 1, wobei: das System ferner einen Anhängerwinkelsensor umfasst, und der nachteilige Betriebszustand ein Anhängerschwellenwinkel ist, der basierend auf einem Eingang vom Anhängerwinkelsensor detektiert wird.
System nach Anspruch 6, wobei: das System im Rückfahrmodus eine Fahrerwarnung als Reaktion auf die Detektion des übermäßigen Anhängerwinkels erzeugt; und das System ferner den Rückfahrmodus beendet und bei Detektion eines maximalen Anhängerwinkels, der über dem Anhängerschwellenwinkel liegt, eine Fahreranweisung präsentiert.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung während des Beendens des Rückfahrmodus das Anpassen des Bremsmoduls und/oder des Drosselklappenmoduls herunterfährt.
System nach Anspruch 1, das ferner mindestens einen Objektsensor umfasst, der einer Seite des Fahrzeugs zugeordnet und mit der Steuerung gekoppelt ist, wobei: die Steuerung im Rückfahrmodus ferner das Bremsmodul und/oder das Drosselklappenmodul beim Detektieren des Anhängers innerhalb eines vorbestimmten Abstands zur Seite des Fahrzeugs anpasst.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Lenksystem; einen Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektor; ein Bremssystem; eine erste Steuerung, die mit dem Lenksystem zum Implementieren eines Rückfahrmodus zum Rückwärtsfahren eines Anhängers, der dahingehendes Steuern des Lenksystems, den Anhänger entlang einem Weg zu halten, umfasst, gekoppelt ist; und eine zweite Steuerung, die mit dem Geschwindigkeitsdetektor und dem Bremssystem gekoppelt ist und ein nichtlineares Proportional-Integral-Steuerschema zum dahingehenden Steuern des Bremssystems, eine Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Schwellengeschwindigkeit zu halten, implementiert.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die zweite Steuerung mit dem Bremssystem gekoppelt ist und basierend auf dem Proportional-Integral-Steuerschema eine Bremsmomentanforderung an das Bremssystem ausgibt.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die erste Steuerung die zweite Steuerung als Teil der Implementierung des Rückfahrmodus aktiviert.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die erste Steuerung ferner beim Detektieren eines nachteiligen Betriebszustands über einen Zeitraum hinweg den Rückfahrmodus beendet und die zweite Steuerung deaktiviert.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das Proportional-Integral-Steuerschema eine Integralverstärkung von null verwendet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer Bezugsgeschwindigkeit liegt, die weniger als die Schwellengeschwindigkeit beträgt.
Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei das Proportional-Integral-Steuerschema eine Integralsteuerung gemäß der folgenden Gleichung verwendet: Π(e(t)) ≔ ∫ t / 0ψ(Π(e(τ), e(τ))dτ. wobei:
Verfahren zum Unterstützen des Rückwärtsfahrens eines Fahrzeugs mit einem Anhänger, das Folgendes umfasst: dahingehendes Steuern eines Lenkwinkels eines Lenksystems, den Anhänger entlang einem vom Benutzer ausgewählten Rückwärtsfahrbogenverlauf zu halten, während eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf eine überhöhte Geschwindigkeit hin überwacht wird; beim Detektieren einer überhöhten Geschwindigkeit Versuchen, eine Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bewirken; und nach Detektieren der überhöhten Geschwindigkeit für einen Zeitraum Beenden der Steuerung des Lenkwinkels.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei Versuchen, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern, durch Betätigen eines Bremssystems des Fahrzeugs und/oder Verringern eines Drosselklappenausgangs des Fahrzeugs durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner nach Detektieren der überhöhten Geschwindigkeit für den Zeitraum Beenden des Versuchs, die Geschwindigkeit zu verringern, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die überhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf einer vorbestimmten Rückfahrschwellengeschwindigkeit detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei: die überhöhte Geschwindigkeit durch einen Vergleich der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Bezugsgeschwindigkeit detektiert wird; und Versuchen, eine Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bewirken, Implementieren eines nichtlinearen Proportional-Integral-Steuerschemas zum dahingehenden Steuern eines Bremssystems des Fahrzeugs, eine Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs der Bezugsgeschwindigkeit zu halten, umfasst.