DE102022104994A1

DE102022104994A1 - Funktionsgrenzen für die anforderung von drehmomenten basierend auf berechnungen neuronaler netze

Info

Publication number: DE102022104994A1
Application number: DE102022104994.9A
Authority: DE
Inventors: Tomasz Lukomski
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2022-09-22
Also published as: US11789412B2; US20220299947A1; CN115107867B; CN115107867A

Abstract

Verfahren zum Berechnen mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem. Das Verfahren umfasst das Empfangen mindestens einer Eingabe und das Übermitteln der mindestens einen Eingabe an ein künstliches neuronales Netz, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht. Das Verfahren umfasst auch das Empfangen der Hilfsdrehmomentgrenze, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht, von dem künstlichen neuronalen Netz und das Steuern mindestens eines Aspekts des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der am 22. März 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 63/164,200, die durch Bezugnahme hier vollständig mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf Funktionsgrenzen für Fahrzeugdrehmomentanforderungen und insbesondere auf Systeme und Verfahren für Funktionsgrenzen für Drehmomentanforderungen, die auf Berechnungen neuronaler Netze basieren.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug, wie z. B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sportnutzfahrzeug, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder andere geeignete Transportmittel, verfügt in der Regel über ein Lenksystem, wie z. B. ein elektronisches Servolenkungssystem (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 der Bereitstellung einer Lenkunterstützung für den Fahrer des Fahrzeugs, des Steuerns lenkbarer Räder des Fahrzeugs und dergleichen.
Das Lenksystem umfasst in der Regel verschiedene Drehmomentpfade zur Bereitstellung von Drehmoment für verschiedene Komponenten des Lenksystems. In der Regel enthält jeder Drehmomentpfad eine Firewall zur Bereitstellung von Funktionsdiagnosen und zum Schutz der Komponenten des Lenksystems vor fehlerhaften oder bösartigen Drehmomentbefehlen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Lenksysteme.
Ein Aspekt der offenbarten Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Berechnen mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem. Das Verfahren umfasst das Empfangen mindestens einer Eingabe und das Übermitteln der mindestens einen Eingabe an ein künstliches neuronales Netz, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht. Das Verfahren umfasst auch das Empfangen der Hilfsdrehmomentgrenze, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht, von dem künstlichen neuronalen Netz und das Steuern mindestens eines Aspekts des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze.
Ein weiterer Aspekt der offenbarten Ausführungsformen umfasst ein System zur Berechnung mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem. Das System umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: mindestens eine Eingabe zu empfangen; die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz zu übermitteln, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; von dem künstlichen neuronalen Netz die Hilfsdrehmomentgrenze zu empfangen, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; und mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze zu steuern.
Ein weiterer Aspekt der offenbarten Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zur Berechnung mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem. Die Vorrichtung umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: mindestens eine Eingabe zu empfangen, die mindestens eines von einem Handraddrehmoment, einem Handradwinkel, einer Motordrehzahl, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem geschätzten Motordrehmoment enthält; die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz zu übermitteln, das unter Verwendung von Daten trainiert wurde, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; von dem künstlichen neuronalen Netz die Hilfsdrehmomentgrenze zu empfangen, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; und mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze zu steuern.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Figuren offenbart.
Figurenliste
Die Offenbarung wird am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es wird betont, dass die verschiedenen Merkmale in den Zeichnungen gemäß gängiger Praxis nicht maßstabsgetreu sind. Im Gegenteil, die Abmessungen der verschiedenen Merkmale sind zur Verdeutlichung willkürlich vergrößert oder verkleinert.

1 zeigt allgemein ein Fahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
2A zeigt allgemein ein Lenksystem-Steuerungssystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
2B zeigt allgemein ein künstliches neuronales Netz gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
3 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein Verfahren zur Berechnung einer Hilfsdrehmomentgrenze gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Diskussion bezieht sich auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt sein können, sollten die offengelegten Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, interpretiert oder anderweitig verwendet werden. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass die folgende Beschreibung einen breiten Anwendungsbereich aufweist, und dass die Erörterung einer beliebigen Ausführungsform nur als beispielhaft für diese Ausführungsform gedacht ist und nicht andeuten soll, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Wie beschrieben umfasst ein Fahrzeug, wie z. B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sportnutzfahrzeug, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder andere geeignete Transportmittel, in der Regel ein Lenksystem, wie z. B. ein elektronisches Servolenkungssystem (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 der Bereitstellung einer Lenkhilfe für den Fahrer des Fahrzeugs, der Steuerung lenkbarer Räder des Fahrzeugs und dergleichen. Das Lenksystem umfasst in der Regel verschiedene Drehmomentpfade zur Bereitstellung von Drehmoment für verschiedene Komponenten des Lenksystems. Bei Lenksystemen mit offenem Regelkreis können die Drehmomentpfade beispielsweise einen Hilfsdrehmomentpfad, einen Dämpfungsdrehmomentpfad, einen Rücklaufdrehmomentpfad, einen Fahrwegende-Drehmomentpfad, andere geeignete Drehmomentpfade oder eine Kombination davon umfassen. Bei Lenksystemen mit geschlossenem Regelkreis kann das Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis einen globalen Begrenzer enthalten.
In der Regel enthält jeder Drehmomentpfad eine Firewall zur Bereitstellung von Funktionsdiagnosen und zum Schutz der Komponenten des Lenksystems vor fehlerhaften oder bösartigen Drehmomentbefehlen. Dazu muss möglicherweise jede Firewall separat eingestellt werden, was relativ zeitaufwändig sein kann und Expertenwissen erfordert. Bei Steuerungssystemen mit geschlossenem Regelkreis kann der globale Begrenzer relativ komplex und relativ schwierig einzustellen sein (z. B. weil der globale Begrenzer die Standardbetriebseigenschaften, die dynamischen Eigenschaften des Lenksystems und die Überlagerungsbefehle berücksichtigt). Außerdem oder alternativ kann die Einstellung solcher Firewalls anfällig für menschliche Fehler sein.
Dementsprechend können Systeme und Verfahren, wie die hier beschriebenen, die so konfiguriert sind, dass sie ein trainiertes künstliches neuronales Netz verwenden, um in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit eine Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment zu berechnen, wünschenswert sein. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen globalen Begrenzer aus einem künstlichen neuronalen Netz erzeugen, der automatisch auf alle Eingaben und Ausgaben des Lenksystems reagiert. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert werden, dass sie eine robuste und universelle Lösung für Steuerungs- und Regelungssysteme mit offenem oder geschlossenem Regelkreis bieten, die die Abstimmung der Firewall reduzieren oder eliminieren kann und die Notwendigkeit spezifischer Kenntnisse über das Lenksystem oder die Kalibrierung des Lenksystems reduzieren oder eliminieren kann.
In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie das künstliche neuronale Netz (das z. B. ein Deep-Learning-System, Modelle für maschinelles Lernen, künstliche Intelligenz, künstliche neuronale Netze und dergleichen umfassen kann) auf der Grundlage von Daten trainieren, die einer Vielzahl von aufgezeichneten (z. B., aufgenommenen, erfassten, gemessenen und ähnlichen) Fahrzeugmanövern (z. B. einschließlich Lenkmanövern und/oder anderen geeigneten Manövern) entsprechen, die alle Aspekte des Systemverhaltens (z. B. Rücklauf, Dämpfung, Fahrwegende, andere geeignete Aspekte und/oder Verhaltensweisen oder eine Kombination davon) berücksichtigen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert werden, dass das künstliche neuronale Netz offline trainiert und getestet wird (z. B. vor der Implementierung im Fahrzeug). In einigen Ausführungsformen kann das künstliche neuronale Netz ein sich selbst abstimmendes Netz enthalten (z. B. kann sich das Netz während der Trainingsverfahren selbst abstimmen), was die manuelle Abstimmung reduzieren oder eliminieren kann.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie verschiedene Systemeigenschaften messen (z. B. Handraddrehmoment, Motordrehzahl, geschätzter Motordrehmomentbefehl und dergleichen). Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die gemessenen Eigenschaften (z. B. als Eingaben) an das künstliche neuronale Netz weitergeben. Das künstliche neuronale Netz kann die Eingaben verarbeiten (z. B. einschließlich aller Fahrbedingungen und der Dynamik des Fahrzeugs) und einen endgültigen Begrenzungswert erzeugen.
In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie eine einzige Komponente (z. B. einen einzelnen Firewall-Mechanismus) für die Verwendung in Steuerungs- und Regelungssystemen mit offenem und geschlossenen Regelkreis bereitstellen, die eine Funktionsdiagnose und -begrenzung ohne spezifische Kenntnisse des Fahrzeugs oder der Fahrzeugabstimmung ermöglichen kann.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie mindestens eine Eingabe empfangen. Die mindestens eine Eingabe kann ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen geschätzten Motordrehmomentbefehl, eine andere geeignete Eingabe oder eine Kombination davon umfassen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz übermitteln. Das künstliche neuronale Netz kann so konfiguriert sein, dass es einen Grenzwert für das Hilfsdrehmoment berechnet, der einem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht. In einigen Ausführungsformen kann das künstliche neuronale Netz mit Daten trainiert werden, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie von dem künstlichen neuronalen Netz die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entsprechende Hilfsdrehmomentgrenze empfangen. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze steuern.
1 zeigt allgemein ein Fahrzeug 10 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Fahrzeug sein, wie z. B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sportnutzfahrzeug, ein Mini-Van, ein Crossover, ein beliebiges anderes Personenfahrzeug, ein beliebiges geeignetes Nutzfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenfahrzeug mit Rädern und zur Verwendung auf Straßen dargestellt ist, können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auch auf andere Fahrzeuge, wie Flugzeuge, Boote, Züge, Drohnen oder andere geeignete Fahrzeuge, angewendet werden.
Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 12 und eine Motorhaube 14. Ein Fahrgastraum 18 ist zumindest teilweise durch die Fahrzeugkarosserie 12 definiert. Ein anderer Teil der Fahrzeugkarosserie 12 definiert einen Motorraum 20. Die Motorhaube 14 kann beweglich an einem Teil der Fahrzeugkarosserie 12 angebracht sein, so dass die Motorhaube 14 Zugang zum Motorraum 20 gewährt, wenn sich die Motorhaube 14 in einer ersten oder offenen Position befindet, und die Motorhaube 14 den Motorraum 20 abdeckt, wenn sich die Motorhaube 14 in einer zweiten oder geschlossenen Position befindet. In einigen Ausführungsformen kann der Motorraum 20 an einem hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, anders als allgemein dargestellt ist.
Der Fahrgastraum 18 kann hinter dem Motorraum 20 angeordnet sein, kann aber auch vor dem Motorraum 20 angeordnet sein, wenn der Motorraum 20 im hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Antriebssystem umfassen, einschließlich eines Verbrennungsmotors, eines oder mehrerer Elektromotoren (z. B. eines Elektrofahrzeugs), einer oder mehrerer Brennstoffzellen, eines Hybridantriebssystems (z. B. eines Hybridfahrzeugs), das eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren umfasst, und/oder jedes andere geeignete Antriebssystem.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Benzinmotor, z. B. einen Fremdzündungsmotor, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Dieselmotor, wie z. B. einen Selbstzündungsmotor, enthalten. Der Motorraum 20 beherbergt und/oder umschließt zumindest einige Komponenten des Antriebssystems des Fahrzeugs 10. Zusätzlich oder alternativ sind im Fahrgastraum 18 des Fahrzeugs 10 Antriebsbedienelemente wie ein Gaspedal, ein Bremspedal, ein Lenkrad und andere derartige Komponenten angeordnet. Die Antriebsbedienelemente können von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 betätigt oder gesteuert werden und können direkt mit entsprechenden Komponenten des Antriebssystems verbunden sein, wie z. B. einer Drosselklappe, einer Bremse, einer Fahrzeugachse, einem Fahrzeuggetriebe und dergleichen. In einigen Ausführungsformen können die Antriebsbedienelemente Signale an einen Fahrzeugcomputer übermitteln (z. B. Drive-by-Wire), der seinerseits die entsprechende Antriebskomponente des Antriebssystems steuern kann. So kann das Fahrzeug 10 in einigen Ausführungsformen ein autonomes Fahrzeug sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 10 ein Getriebe, das über ein Schwungrad oder eine Kupplung oder eine Flüssigkeitskupplung mit einer Kurbelwelle verbunden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Getriebe ein Schaltgetriebe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Getriebe ein Automatikgetriebe. Das Fahrzeug 10 kann im Falle eines Verbrennungsmotors oder eines Hybridfahrzeugs einen oder mehrere Kolben umfassen, 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 umfasst, liefert eine Fahrzeugbatterie und/oder eine Brennstoffzelle den Elektromotoren Energie, um die Räder 22 zu drehen.
Das Fahrzeug 10 kann automatische Fahrzeugantriebssysteme enthalten, wie z. B. einen Tempomat, einen adaptiven Tempomat, 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 als die hier allgemein dargestellten und/oder offenbarten aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 eine Ethernet-Komponente 24, einen CAN-Bus (Controller Area Network-Bus) 26, eine MOST-Komponente (Media Oriented Systems Transport-Komponente) 28, eine FlexRay-Komponente 30 (z. B. ein Brake-by-Wire-System und dergleichen) und eine LIN-Komponente (Local Interconnect Network Komponente) 32 umfassen. Das Fahrzeug 10 kann den CAN-Bus 26, die MOST-Komponente 28, die FlexRay-Komponente 30, die LIN-Komponente 32, andere geeignete Netze oder Kommunikationssysteme oder eine Kombination davon verwenden, um verschiedene Informationen von z. B. Sensoren innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs an z. B. verschiedene Prozessoren oder Steuergeräte innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs zu übertragen. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale als die hier allgemein dargestellten und/oder offengelegten aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 ein Lenksystem umfassen, wie z. B. ein EPS-System, ein Steer-by-Wire-Lenksystem (das z. B. ein oder mehrere Steuergeräte umfassen 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 umfassen kann, der in eine Ventilbaugruppe des hydraulischen Lenksystems integriert ist) oder ein anderes geeignetes Lenksystem.
Das Lenksystem kann ein System oder einen Mechanismus zur Steuerung mit offenem Regelkreis, ein System oder einen Mechanismus zur Steuerung mit geschlossenem Regelkreis oder eine Kombination davon umfassen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es verschiedene Eingaben empfängt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Handradposition, ein Eingabedrehmoment, Positionen eines oder mehrerer Straßenräder, andere geeignete Eingaben oder Informationen oder eine Kombination davon.
Zusätzlich oder alternativ können die Eingaben ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen geschätzten Motordrehmomentbefehl, eine andere geeignete Eingabe oder eine Kombination davon umfassen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es eine Lenkfunktion und/oder Steuerung des Fahrzeugs 10 bereitstellt. So kann das Lenksystem beispielsweise ein Hilfsdrehmoment auf der Grundlage der verschiedenen Eingaben erzeugen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es einen Motor des Lenksystems unter Verwendung des Hilfsdrehmoments selektiv steuert, um dem Fahrer des Fahrzeugs 10 eine Lenkhilfe zu geben.
In einigen Ausführungsformen kann das Lenksystem ein Steuergerät für das Lenksystem umfassen, wie z. B. das Steuergerät 100, das allgemein in 2A dargestellt ist. Das Steuergerät 100 kann jedes geeignete Steuergerät umfassen. Das Steuergerät 100 kann so konfiguriert sein, dass es z. B. die verschiedenen Funktionen des Lenksystems steuert. Das Steuergerät 100 kann einen Prozessor 102 und einen Speicher 104 enthalten. Der Prozessor 102 kann ein beliebiger geeigneter Prozessor sein, wie er hier beschrieben ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 eine beliebige geeignete Anzahl von Prozessoren zusätzlich zum Prozessor 102 oder auch andere Prozessoren enthalten. Der Speicher 104 kann eine einzelne Platte oder eine Vielzahl von Platten (z. B. Festplatten) umfassen und enthält ein Speicherverwaltungsmodul, das eine oder mehrere Partitionen innerhalb des Speichers 104 verwaltet. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 104 einen Flash-Speicher, einen Halbleiterspeicher (Solid State) oder Ähnliches umfassen. Der Speicher 104 kann ein Random Access Memory (RAM), ein Read-Only Memory (ROM) oder eine Kombination davon sein. Der Speicher 104 kann Anweisungen enthalten, die, wenn sie von dem Prozessor 102 ausgeführt werden, den Prozessor 102 veranlassen, zumindest verschiedene Funktionen des Lenksystems zu steuern.
Das Steuergerät 100 kann ein oder mehrere Signale von verschiedenen Messgeräten oder Sensoren 106 empfangen, die erfasste oder gemessene Eigenschaften des Fahrzeugs 10 anzeigen. Die Sensoren 106 können alle geeigneten Sensoren, Messgeräte und/oder andere geeignete Mechanismen umfassen. Zum Beispiel können die Sensoren 106 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 umfassen. Das eine oder die mehreren Signale können ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, andere geeignete Informationen oder eine Kombination davon anzeigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 ein Motordrehmoment unter Verwendung des einen oder der mehreren Signale schätzen. In einigen Ausführungsformen erzeugt das Steuergerät 100 ein angefordertes Hilfsdrehmoment auf der Grundlage des einen oder der mehreren Signale. Das Hilfsdrehmoment kann einem Drehmomentbetrag entsprechen, der auf eine oder mehrere Komponenten des Lenksystems aufgebracht werden soll, um den Bediener z.B. beim Drehen des Handrads zu unterstützen. In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 das angeforderte Hilfsdrehmoment von einer oder mehreren verschiedenen Quellen innerhalb des Fahrzeugs 10 erhalten.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 mit einem künstlichen neuronalen Netz 200 kommunizieren. Das künstliche neuronale Netz 200 kann innerhalb des Fahrzeugs 10 angeordnet sein oder sich an einem entfernten Ort befinden (z. B. auf einem Computer, wie einem mobilen Computer oder einem anderen geeigneten Computer oder auf einem entfernten Server oder einem anderen geeigneten entfernten Computer). Das künstliche neuronale Netz 200 kann ein beliebiges geeignetes neuronales Netz umfassen und kann eine oder mehrere Schichten enthalten, wie z. B. die verborgenen Schichten, die allgemein in 2B dargestellt sind.
In einigen Ausführungsformen kann das künstliche neuronale Netz 200 das eine oder die mehreren Signale von den Sensoren 106 empfangen. Wie beschrieben, können das eine oder die mehreren Signale ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, andere geeignete Informationen oder eine Kombination davon anzeigen. Das künstliche neuronale Netz 200 kann von dem Steuergerät 100 oder einer anderen geeigneten Quelle das geschätzte Hilfsdrehmoment empfangen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 mindestens eine Eingabe empfangen. Die mindestens eine Eingabe kann ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen geschätzten Motordrehmomentbefehl, eine andere geeignete Eingabe oder eine Kombination davon umfassen. Das Steuergerät 100 kann die mindestens eine Eingabe an das künstliche neuronale Netz 200 übermitteln.
In einigen Ausführungsformen kann die mindestens eine Eingabe von den Sensoren 106 an das künstliche neuronale Netz 200 übermittelt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das künstliche neuronale Netz 200 das geschätzte Motordrehmoment von dem Steuergerät 100 oder einer anderen geeigneten Quelle erhalten. Das künstliche neuronale Netz 200 kann so konfiguriert sein, dass es eine Grenze für das Hilfsdrehmoment berechnet, die einem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht, das von dem Steuergerät 100 oder einer anderen geeigneten Quelle erzeugt wird. In einigen Ausführungsformen kann das künstliche neuronale Netz 200 mit Daten trainiert werden, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen, wie beschrieben.
Das Steuergerät 100 kann von dem künstlichen neuronalen Netz 200 die Grenze für das Hilfsdrehmoment empfangen, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht. Das Steuergerät 100 kann mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze steuern.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 die hier beschriebenen Verfahren ausführen. Die Verfahren, die hier so beschrieben sind, dass sie von dem Steuergerät 100 ausgeführt werden, sind jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen, und jede Art von Software, die auf einem Steuergerät oder einem Prozessor ausgeführt wird, kann die hier beschriebenen Verfahren ausführen, ohne vom Anwendungsbereich dieser Offenlegung abzuweichen. Beispielsweise kann ein Steuergerät, wie z. B. ein Prozessor, der Software in einem Computergerät ausführt, die hier beschriebenen Verfahren durchführen.
3 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein Verfahren 300 zur Berechnung der Hilfsdrehmomentgrenze gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt. Bei 302 empfängt das Verfahren 300 mindestens eine Eingabe. Zum Beispiel kann das Steuergerät 100 die mindestens eine Eingabe empfangen.
Bei 304 kann das Verfahren 300 die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz übermitteln. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 die mindestens eine Eingabe an das künstliche neuronale Netz 200 übermitteln. In einigen Ausführungsformen kann das künstliche neuronale Netz 200 die mindestens eine Eingabe von den Sensoren 106 oder einer anderen geeigneten Quelle empfangen.
Bei 306 empfängt das Verfahren 300 von dem künstlichen neuronalen Netz eine Hilfsdrehmomentgrenze, die einem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht. Zum Beispiel kann das Steuergerät 100 die Hilfsdrehmomentgrenze (z. B. wie beschrieben vom künstlichen neuronalen Netz 200 erzeugt), die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht, vom künstlichen neuronalen Netz 200 empfangen.
Bei 308 steuert das Verfahren 300 mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 den mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung zumindest des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze steuern.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Berechnen mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem das Empfangen mindestens einer Eingabe und das Übermitteln der mindestens einen Eingabe an ein künstliches neuronales Netz, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht. Das Verfahren umfasst auch das Empfangen der Hilfsdrehmomentgrenze, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht, von dem künstlichen neuronalen Netz, und das Steuern mindestens eines Aspekts des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze.
In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Eingabe ein Handraddrehmoment und/oder einen Handradwinkel und/oder eine Motordrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein geschätztes Motordrehmoment. In einigen Ausführungsformen wird das künstliche neuronale Netz anhand von Daten trainiert, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Daten, die dem einen oder den mehreren Lenkmanövern entsprechen, mindestens eines der folgenden Elemente: Rücklaufdrehmomentpfaddaten, Dämpfungsdrehmomentpfaddaten und Fahrwegende-Drehmomentpfaddaten. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steuerungssystem mit offenem Regelkreis. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein hydraulisches Lenksystem.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein System zum Berechnen mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen: mindestens eine Eingabe zu empfangen; die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz zu übermitteln, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; von dem künstlichen neuronalen Netz die Hilfsdrehmomentgrenze zu empfangen, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; und mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze zu steuern.
In einigen Ausführungsformen umfasst die mindestens eine Eingabe ein Handraddrehmoment und/oder einen Handradwinkel und/oder eine Motordrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein geschätztes Motordrehmoment. In einigen Ausführungsformen wird das künstliche neuronale Netz anhand von Daten trainiert, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Daten, die dem einen oder den mehreren Lenkmanövern entsprechen, mindestens eines der folgenden Elemente: Rücklaufdrehmomentpfaddaten, Dämpfungsdrehmomentpfaddaten und Fahrwegende-Drehmomentpfaddaten. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steuerungssystem mit offenem Regelkreis. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lenksystem ein hydraulisches Lenksystem.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zum Berechnen mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: mindestens eine Eingabe zu empfangen, die mindestens eines von einem Handraddrehmoment, einem Handradwinkel, einer Motordrehzahl, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem geschätzten Motordrehmoment enthält; die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz zu übermitteln, das unter Verwendung von Daten trainiert wurde, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; von dem künstlichen neuronalen Netz die Hilfsdrehmomentgrenze zu empfangen, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; und mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze zu steuern.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Daten, die dem einen oder den mehreren Lenkmanövern entsprechen, mindestens eines der folgenden Elemente: Rücklaufdrehmomentpfaddaten, Dämpfungsdrehmomentpfaddaten und Fahrwegende-Drehmomentpfaddaten.
Das Wort „Beispiel“ wird hier verwendet, um als Beispiel, Instanz oder Illustration zu dienen. Jeder hier als „Beispiel“ beschriebene Aspekt oder Entwurf ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Entwürfen zu verstehen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „Beispiel“ dazu dienen, Konzepte in einer konkreten Weise darzustellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ ein einschließendes „oder“ anstatt ein ausschließendes „oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, ist mit „X schließt A oder B ein“ jede der natürlichen, einschließenden Permutationen gemeint. 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 vorgenannten Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollten die Artikel „einer/eine/eines“, wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „ein 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. Außerdem ist die Verwendung des Begriffs „eine Implementierung“ oder „die eine Implementierung“ nicht gleichbedeutend mit derselben Ausführungsform oder Implementierung, es sei denn, sie wird als solche beschrieben.
Die hierin beschriebenen Systeme, Algorithmen, Verfahren, Anweisungen usw. können in Hardware, Software oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Die Hardware kann beispielsweise Computer, Kerne mit geistigem Eigentum (IP), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare Logikarrays, optische Prozessoren, programmierbare Logiksteuerungen, Mikrocode, Mikrocontroller, Server, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder jede andere geeignete Schaltung umfassen. In den Ansprüchen ist der Begriff „Prozessor“ so zu verstehen, dass er jede der vorgenannten Hardwareeinheiten entweder einzeln oder in Kombination umfasst. Die Begriffe „Signal“ und „Daten“ werden austauschbar verwendet.
Wie hierin verwendet, kann der Begriff Modul eine verpackte funktionale Hardwareeinheit umfassen, die für die Verwendung mit anderen Komponenten ausgelegt ist, einen Satz von Anweisungen, die von einem Controller (z. B. einem Prozessor, der Software oder Firmware ausführt) ausgeführt werden können, Verarbeitungsschaltungen, die für die Ausführung einer bestimmten Funktion konfiguriert sind, 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 Field Programmable Gate Array (FPGA), einen Schaltkreis, einen digitalen Logikschaltkreis, einen analogen Schaltkreis, eine Kombination aus diskreten Schaltkreisen, Gattern und anderen Arten von Hardware oder einer Kombination davon umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein Modul einen Speicher enthalten, in dem Anweisungen gespeichert sind, die von einem Steuergerät ausgeführt werden können, um ein Merkmal des Moduls zu implementieren.
In einem Aspekt können die hier beschriebenen Systeme ferner beispielsweise mit einem Allzweckcomputer oder einem Allzweckprozessor mit einem Computerprogramm implementiert werden, das bei seiner Ausführung die jeweiligen hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen und/oder Anweisungen ausführt. Zusätzlich oder alternativ kann z.B. ein spezieller Computer/Prozessor verwendet werden, der andere Hardware zur Ausführung der hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen oder Anweisungen enthalten kann.
Darüber hinaus können alle oder ein Teil der Implementierungen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das beispielsweise von einem computerverwendbaren oder computerlesbaren Medium zugänglich ist. Ein computerverwendbares oder computerlesbares Medium kann ein beliebiges Gerät sein, das z. B. das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem beliebigen Prozessor konkret enthalten, speichern, übermittein oder transportieren kann. Das Medium kann beispielsweise ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches oder ein Halbleitergerät sein. Andere geeignete Medien sind ebenfalls verfügbar.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen, Implementierungen und Aspekte wurden beschrieben, um ein einfaches Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen und schränken die vorliegende Offenbarung nicht ein. Im Gegenteil, die Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen, wobei der Anwendungsbereich so weit wie möglich auszulegen ist, um alle derartigen Modifikationen und äquivalenten Strukturen zu umfassen, die nach dem Gesetz zulässig sind.

Claims

Verfahren zur Berechnung mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen mindestens einer Eingabe; Übermitteln der mindestens einen Eingabe an ein künstliches neuronales Netz, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; Empfangen der Hilfsdrehmomentgrenze, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht, von dem künstlichen neuronalen Netz; und Steuern mindestens eines Aspekts des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Eingabe ein Handraddrehmoment und/oder einen Handradwinkel und/oder eine Motordrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein geschätztes Motordrehmoment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das künstliche neuronale Netz anhand von Daten trainiert wird, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Daten, die dem einen oder den mehreren Lenkmanövern entsprechen, mindestens eines der folgenden Elemente enthalten: Rücklaufdrehmomentpfaddaten, Dämpfungsdrehmomentpfaddaten und Fahrwegende-Drehmomentpfaddaten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ein Steuersystem mit offenem Regelkreis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Lenksystem ein hydraulisches Lenksystem umfasst.
System zur Berechnung mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem, wobei das System umfasst: einen Prozessor; und einen Speicher, der Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: mindestens eine Eingabe zu empfangen; die mindestens eine Eingabe an ein künstliches neuronales Netz zu übermitteln, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; von dem künstlichen neuronalen Netz die Hilfsdrehmomentgrenze zu empfangen, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; und mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze zu steuern.
System nach Anspruch 10, wobei die mindestens eine Eingabe ein Handraddrehmoment und/oder einen Handradwinkel und/oder eine Motordrehzahl und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder ein geschätztes Motordrehmoment umfasst.
System nach Anspruch 10, wobei das künstliche neuronale Netz anhand von Daten trainiert wird, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen.
System nach Anspruch 12, wobei die Daten, die dem einen oder den mehreren Lenkmanövern entsprechen, mindestens eines der folgenden Elemente enthalten: Rücklaufdrehmomentpfaddaten, Dämpfungsdrehmomentpfaddaten und Fahrwegende-Drehmomentpfaddaten.
System nach Anspruch 10, wobei das Lenksystem ein Steuersystem mit offenem Regelkreis umfasst.
System nach Anspruch 10, wobei das Lenksystem ein Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis umfasst.
Das System nach Anspruch 10, wobei das Lenksystem ein elektronisches Servolenkungssystem umfasst.
System nach Anspruch 10, wobei das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst.
System nach Anspruch 10, wobei das Lenksystem ein hydraulisches Lenksystem umfasst.
Vorrichtung zum Berechnen mindestens einer Funktionsgrenze für ein angefordertes Hilfsdrehmoment in einem Lenksystem, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Prozessor; und einen Speicher, der Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen: mindestens eine Eingabe zu empfangen, die mindestens eines der folgenden Elemente enthält: ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motordrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und ein geschätztes Motordrehmoment; Übermitteln der mindestens einen Eingabe an ein künstliches neuronales Netz, das unter Verwendung von Daten trainiert wurde, die einem oder mehreren Lenkmanövern entsprechen, wobei das künstliche neuronale Netz so konfiguriert ist, dass es eine Hilfsdrehmomentgrenze berechnet, die dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; von dem künstlichen neuronalen Netz die Hilfsdrehmomentgrenze zu empfangen, der dem angeforderten Hilfsdrehmoment entspricht; und mindestens einen Aspekt des Lenksystems unter Verwendung des angeforderten Hilfsdrehmoments und der Hilfsdrehmomentgrenze zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Daten, die dem einen oder den mehreren Lenkmanövern entsprechen, mindestens eines der folgenden Elemente enthalten: Rücklaufdrehmomentpfaddaten, Dämpfungsdrehmomentpfaddaten und Fahrwegende-Drehmomentpfaddaten.