DE102020102847B4 - Emergency braking device for an autonomous vehicle and method for braking an autonomous vehicle - Google Patents

Emergency braking device for an autonomous vehicle and method for braking an autonomous vehicle Download PDF

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Abstract

Eine Notbremseinrichtung (20) für ein autonomes Fahrzeug mit einer Steuereinrichtung (12), wobei das Fahrzeug eine Bremsvorrichtung (10, 38, 40) aufweist, die mittels eines in einem Drucksystem (14) aufgebauten hydraulischen und/oder pneumatischen Drucks lösbar ist, weist eine Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50) zum Abbau des Drucks auf, wobei die Notbremseinrichtung (20) eine Auslöseeinrichtung (24) zum Überwachen wenigstens eines Parameters, der eine Fehlfunktion anzeigt, und zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50) aufgrund eines Ergebnisses des Überwachens aufweist. Ein Verfahren zum Notbremsen eines autonomen Fahrzeugs weist die Schritte Überwachen wenigstens eines Parameters einer Vorrichtung und/oder Einrichtung des autonomen Fahrzeugs; Entscheiden, aufgrund des überwachten Parameters, ob die Steuereinrichtung (14) Bremsvorgänge einleiten kann und Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50), wenn entschieden wird, dass die Steuereinrichtung (14) keine Bremsvorgänge einleiten kann, auf.

Figure DE102020102847B4_0000
An emergency braking device (20) for an autonomous vehicle with a control device (12), the vehicle having a braking device (10, 38, 40) which can be released by means of a hydraulic and/or pneumatic pressure built up in a pressure system (14). a venting device (22, 48, 50) for reducing the pressure, the emergency braking device (20) having a triggering device (24) for monitoring at least one parameter that indicates a malfunction and for triggering the venting device (22, 48, 50) on the basis of a result of the monitoring. A method for emergency braking of an autonomous vehicle has the steps of monitoring at least one parameter of a device and/or device of the autonomous vehicle; Deciding, based on the monitored parameter, whether the control device (14) can initiate braking and triggering the venting device (22, 48, 50) if it is decided that the control device (14) cannot initiate braking.
Figure DE102020102847B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Notbremseinrichtung für ein autonomes Fahrzeug, das eine Steuereinrichtung aufweist. Des Weiteren weist das Fahrzeug eine Bremsvorrichtung auf, die mittels eines in einem Drucksystem aufgebauten hydraulischen und/oder pneumatischen Drucks lösbar ist.The invention relates to an emergency braking device for an autonomous vehicle that has a control device. Furthermore, the vehicle has a braking device that can be released by means of a hydraulic and/or pneumatic pressure built up in a pressure system.

Insbesondere bei Nutzfahrzeugen und Schienenfahrzeugen weisen derartige Bremsvorrichtungen eine Federspeicherbremse auf.In commercial vehicles and rail vehicles in particular, such braking devices have a spring-loaded brake.

Bremssysteme von Fahrzeugen sind gewöhnlich so ausgestaltet, dass sie sowohl von einem Fahrer des Fahrzeugs als auch gegebenenfalls von Assistenzsystemen betätigt werden können. Auch bei einem Ausfall eines Assistenzsystems kann der Fahrer des Fahrzeugs das Bremssystem mittels eines Bedienelements betätigen und das Fahrzeug dadurch bremsen. Diese Redundanz erhöht die Sicherheit des Fahrzeugs bei einem Ausfall von Systemen.Vehicle braking systems are usually designed in such a way that they can be actuated both by a driver of the vehicle and, if necessary, by assistance systems. Even if an assistance system fails, the driver of the vehicle can actuate the braking system using an operating element and thereby brake the vehicle. This redundancy increases the safety of the vehicle in the event of a system failure.

Autonome Fahrzeuge sollen hingegen keine oder nur noch wenige Bedienelemente aufweisen. Die Steuereinrichtung übernimmt alle Funktionen des Fahrers, soweit sie die Fahrt des Fahrzeugs betreffen. In einem derartigen Fahrzeug sind keine Bedienelemente mehr für die Bedienung des Bremssystems durch den Fahrer vorhanden. Bei einem Ausfall oder einer Fehlfunktion der Steuereinrichtung kann der Fahrer nicht mehr in die Funktion des Fahrzeugs eingreifen. Selbst wenn Bedienelemente zum Bremsen vorhanden sind ist nicht sichergestellt, dass ein nicht an den Steuerungsvorgängen des Fahrzeugs beteiligter Fahrgast eine Fehlfunktion erkennen und rechtzeitig eingreifen könnte.Autonomous vehicles, on the other hand, should have no or only a few operating elements. The control device takes over all functions of the driver as far as they relate to driving the vehicle. In such a vehicle, there are no longer any controls for the driver to operate the brake system. If the control device fails or malfunctions, the driver can no longer intervene in the function of the vehicle. Even if controls for braking are available, there is no guarantee that a passenger who is not involved in the control processes of the vehicle will be able to detect a malfunction and intervene in good time.

Die Druckschriften DE 101 46 770 A1 und DE 10 2012 025 400 A1 offenbaren jeweils eine Bremsanlage mit einer Notbremseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The pamphlets DE 101 46 770 A1 and DE 10 2012 025 400 A1 each disclose a braking system with an emergency braking device with the features according to the preamble of claim 1.

Vor diesem Hintergrund hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die Sicherheit eines autonomen Fahrzeugs zu verbessern.Against this background, the present invention has the task of improving the safety of an autonomous vehicle.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is solved by the features of claims 1 and 6. Further advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Notbremseinrichtung für ein autonomes Fahrzeug mit einer Steuereinrichtung vorgeschlagen. Das Fahrzeug weist eine Bremsvorrichtung auf, die mittels eines in einem Drucksystem aufgebauten hydraulischen und/oder pneumatischen Drucks lösbar ist. Die Notbremseinrichtung weist eine Entlüftungseinrichtung zum Abbau des Drucks, sowie eine Auslöseeinrichtung zum Überwachen wenigstens eines Parameters, der eine Fehlfunktion anzeigt, und zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung aufgrund eines Ergebnisses des Überwachens, auf.To solve the problem, an emergency braking device for an autonomous vehicle with a control device is proposed. The vehicle has a braking device that can be released by means of a hydraulic and/or pneumatic pressure built up in a pressure system. The emergency braking device has a venting device for reducing the pressure and a triggering device for monitoring at least one parameter that indicates a malfunction and for triggering the venting device on the basis of a result of the monitoring.

Dies bewirkt, dass, wenn der Parameter dies anzeigt, die Entlüftungsvorrichtung ausgelöst wird. Die Entlüftungsvorrichtung entlüftet daraufhin das Drucksystem und somit auch die Bremsvorrichtung. Da die Bremsvorrichtung nur gelöst ist, wenn sie Druck aus dem Drucksystem empfängt, beginnt die Bremsvorrichtung bei diesem Druckabbau zu bremsen. Somit wird eine Bremsung eingeleitet, wenn eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung erkannt wurde.This causes the venting device to be triggered when the parameter indicates so. The venting device then vents the pressure system and thus also the braking device. Since the braking device is only released when it receives pressure from the pressure system, the braking device begins to brake at this pressure reduction. Braking is thus initiated when a malfunction of the control device has been detected.

Daraus ergibt sich der Vorteil, dass ein autonomes Fahrzeug auch dann gebremst wird, wenn die Steuereinrichtung aufgrund einer Fehlfunktion nicht mehr dazu in der Lage ist, eine Bremsung einzuleiten.This results in the advantage that an autonomous vehicle is also braked when the control device is no longer able to initiate braking due to a malfunction.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Entlüftungseinrichtung eine Ventileinrichtung auf, die mit dem Drucksystem verbunden ist und die zum Abbau des Drucks geöffnet werden kann.In a further advantageous embodiment, the ventilation device has a valve device which is connected to the pressure system and which can be opened to reduce the pressure.

Ventileinrichtungen sind vielfach bekannt und zuverlässig sowie kostengünstig herstellbar. Nachdem ein mittels einer derartigen Ventileinrichtung eingeleiteter Bremsvorgang abgeschlossen ist, kann die Ventileinrichtung wieder verschlossen werden und das Drucksystem erneut befüllt werden. Ebenso ist es bekannt, Ventileinrichtungen auf vielfältige Weise zu steuern, beispielsweise elektrisch oder mit Druck.Valve devices are widely known and can be produced reliably and inexpensively. After a braking process initiated by means of such a valve device is completed, the valve device can be closed again and the pressure system can be refilled. It is also known to control valve devices in a variety of ways, for example electrically or with pressure.

Erfindungsgemäß weist die Entlüftungsvorrichtung eine pyrotechnische Einrichtung auf, durch die ein Abschnitt des Drucksystems zerstörbar ist, um den Druck abzubauen.According to the invention, the venting device has a pyrotechnic device, by means of which a section of the pressure system can be destroyed in order to reduce the pressure.

Eine pyrotechnische Einrichtung hat den Vorteil, dass sie lediglich einen kurzen Zündungsimpuls benötigt, um eine Entlüftung des Drucksystems und der Bremsvorrichtung zu erreichen. Dadurch ist gewährleistet, dass auch bei einer eventuell schnell nach Erkennen einer Fehlfunktion der Steuereinrichtung erfolgenden Zerstörung der Auslöseeinrichtung zuverlässig ein Bremsvorgang eingeleitet wird.A pyrotechnic device has the advantage that it only requires a short ignition pulse in order to vent the pressure system and the braking device. This ensures that a braking process is reliably initiated even if the triggering device is destroyed quickly after a malfunction of the control device is detected.

Gemäß der Erfindung weist die Entlüftungsvorrichtung eine mechanische Energiespeichereinrichtung auf, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Sollbruchabschnittsdurchbruchseinrichtung aufweist, mittels derer ein Sollbruchabschnitt des Drucksystems zum Abbau des Drucks durchtrennbar ist. Die Sollbruchabschnittsdurchbruchseinrichtung ist zum Betrieb mit einer in der Energiespeichereinrichtung gespeicherten Energie ausgebildet.According to the invention, the venting device has a mechanical energy storage device, the energy storage device having a predetermined breaking section breakthrough device, by means of which a predetermined breaking section of the pressure system can be severed to reduce the pressure. The predetermined breaking section breakthrough device is designed to operate with energy stored in the energy storage device.

Ähnlich der pyrotechnischen Einrichtung ist es hiermit möglich, nach dem Auslösen einen von der Auslöseeinrichtung unabhängig funktionierenden Bremsvorgang einzuleiten. Darüber hinaus sind mechanische Energiespeicher einfach zu handhaben und kostengünstig herzustellen.Similar to the pyrotechnic device, it is hereby possible, after the triggering, to initiate a braking process that functions independently of the triggering device. In addition, mechanical energy stores are easy to handle and inexpensive to manufacture.

Weiterhin weist die Entlüftungseinrichtung erfindungsgemäß eine Durchflussverzögerungseinrichtung auf, mittels derer der Abbau des Drucks verlangsambar ist.Furthermore, according to the invention, the venting device has a flow delay device, by means of which the reduction in pressure can be slowed down.

Dadurch wird der Druck in dem Drucksystem nicht unmittelbar vollständig abgebaut, sondern langsam über einen definierbaren Zeitraum hinweg. Somit tritt auch die Bremswirkung nicht unmittelbar vollständig ein. Das Fahrzeug wird also zunächst verzögert und dann erst vollständig gebremst. Dadurch wird einem Blockieren des oder der gebremsten Räder des Fahrzeugs entgegengewirkt.As a result, the pressure in the pressure system is not completely reduced immediately, but rather slowly over a definable period of time. Thus, the braking effect does not occur completely immediately. The vehicle is therefore first decelerated and only then fully braked. This counteracts locking of the braked wheel or wheels of the vehicle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Parameter eine elektrische Spannung und die Auslöseeinrichtung zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung, wenn die Spannung einen erlaubten Bereich verlässt, eingerichtet.In a further advantageous embodiment, the parameter is an electrical voltage and the triggering device is set up to trigger the venting device when the voltage leaves a permitted range.

Somit kann vorteilhaft beispielsweise eine Betriebsspannung einer Einrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise der Steuereinrichtung, überprüft werden. Fällt die Betriebsspannung so stark, dass sie den für die Steuereinrichtung erlaubten Bereich verlässt, so bewirkt die Auslöseeinrichtung ein Auslösen der Entlüftungseinrichtung. Bei einem Ausfall einer Betriebsspannung wird so das Fahrzeug automatisch gebremst.Thus, for example, an operating voltage of a device of the vehicle, for example the control device, can advantageously be checked. If the operating voltage drops so much that it leaves the range permitted for the control device, the triggering device triggers the venting device. In the event of an operating voltage failure, the vehicle is automatically braked.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Parameter von einem Empfang eines Auslösesignals bestimmt. Die Auslöseeinrichtung weist einen Eingang zum Empfang des Auslösesignals auf und ist zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung, wenn das Auslösesignal empfangen wird, eingerichtet.In a further advantageous embodiment, the parameter is determined by receipt of a triggering signal. The triggering device has an input for receiving the triggering signal and is set up to trigger the venting device when the triggering signal is received.

Sofern andere Einrichtungen und/oder Vorrichtungen des Fahrzeugs eine Fehlfunktion erkennen, die einen Notbremsvorgang nötig macht, kann dies dem Eingang in Form eines Auslösesignals übermittelt und so die Notbremseinrichtung ausgelöst werden.If other devices and/or devices of the vehicle detect a malfunction that makes emergency braking necessary, this can be transmitted to the input in the form of a trigger signal and the emergency braking device can thus be triggered.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Parameter ein Funktionsparameter einer Einrichtung des autonomen Fahrzeugs. Die Auslöseeinrichtung ist zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung, wenn der Funktionsparameter einen vorbestimmten Bereich verlässt, eingerichtet.In a further advantageous embodiment, the parameter is a functional parameter of a device of the autonomous vehicle. The triggering device is set up to trigger the venting device when the functional parameter leaves a predetermined range.

Dadurch wird eine Notbremsung ausgelöst, wenn bestimmte Vorrichtungen und/oder Einrichtungen, deren Funktion geprüft wird, diese Funktion nicht mehr oder nicht in ausreichendem Maß bereitstellen.As a result, emergency braking is triggered when certain devices and/or facilities whose function is being tested no longer provide this function or do not provide it to a sufficient extent.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Notbremsen eines autonomen Fahrzeugs mit den oben genannten Merkmalen gelöst, das die folgenden Schritte aufweist: Überwachen wenigstens eines Parameters einer Vorrichtung und/oder Einrichtung des autonomen Fahrzeugs; Entscheiden, aufgrund des überwachten Parameters, ob die Steuereinrichtung Bremsvorgänge einleiten kann und Auslösen der Entlüftungseinrichtung, wenn entschieden wird, dass die Steuereinrichtung keine Bremsvorgänge einleiten kann.The object is also achieved by a method for emergency braking of an autonomous vehicle with the features mentioned above, which has the following steps: monitoring at least one parameter of a device and/or facility of the autonomous vehicle; Deciding, on the basis of the monitored parameter, whether the control device can initiate braking processes and triggering the venting device if it is decided that the control device cannot initiate braking processes.

Sobald eine für einen regulären Bremsvorgang notwendige Vorrichtung und/oder Einrichtung ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann, wird also eine Notbremsung eingeleitet.As soon as a device and/or device required for a regular braking process can no longer fulfill its function, emergency braking is initiated.

Weitere Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung sind aus den beigefügten Figuren ersichtlich, die Erfindungsformen der Erfindung lediglich schematisch zeigen. Es zeigen im Einzelnen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Notbremseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Notbremseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Drucksystems mit einer Notbremseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Drucksystems mit einer Notbremseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
Further features and embodiments of the invention can be seen from the accompanying figures, which only schematically show forms of the invention. They show in detail:
  • 1 a schematic representation of an emergency braking device according to a first embodiment of the invention;
  • 2 a schematic representation of an emergency braking device according to a second embodiment of the invention;
  • 3 a schematic representation of a pressure system with an emergency braking device according to a third embodiment of the invention and
  • 4 a schematic representation of a pressure system with an emergency braking device according to a fourth embodiment of the invention.

1 zeigt eine Bremsvorrichtung 10 eines autonomen Fahrzeugs mit einer Notbremseinrichtung 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Bremsvorrichtung 10 ist als Federspeicherbremse ausgestaltet. Bei einer Federspeicherbremse werden Bremsbeläge mittels einer mechanischen Feder an eine Bremsscheibe oder Bremstrommel gedrückt. Um die Federspeicherbremse zu lösen, muss daher eine Kraft aufgewendet werden. Diese Kraft wird hier mittels eines Pneumatikzylinders ausgeübt, der mittels eines Drucksystems 14 mit einem pneumatischen Druck beaufschlagt wird, wodurch die Bremsvorrichtung 10 gelöst wird. Das Drucksystem 14 kann auch so gesteuert werden, dass es keinen pneumatischen Druck in den Pneumatikzylinder einleitet. In diesem Fall wirkt der Kraft der mechanischen Feder keine andere Kraft entgegen, so dass die Bremsbeläge an die Bremsscheibe oder Bremstrommel gedrückt werden. 1 shows a braking device 10 of an autonomous vehicle with an emergency braking device 20 according to an embodiment of the invention. The braking device 10 is designed as a spring brake. With a spring-loaded brake, brake linings are pressed against a brake disc or brake drum by means of a mechanical spring. Force must therefore be applied in order to release the spring-loaded brake. This force is exerted here by means of a pneumatic cylinder, which by means of a pressure system 14 with a pneumatic pressure is applied, whereby the braking device 10 is released. The pressure system 14 can also be controlled so that it does not introduce pneumatic pressure into the pneumatic cylinder. In this case, no other force counteracts the force of the mechanical spring, so that the brake pads are pressed against the brake disc or brake drum.

Das autonome Fahrzeug weist eine Steuereinrichtung 12 auf, die das Fahrzeug autonom steuert. Die Steuereinrichtung 12 ist dazu eingerichtet, Einrichtungen des Fahrzeugs autonom, insbesondere zum Beschleunigen, Abbremsen und Lenken, zu steuern. Das Fahrzeug weist keinen Fahrerplatz und auch keine Bedienelemente auf, mittels derer ein Fahrgast die Bremsvorrichtung 10 auslösen könnte.The autonomous vehicle has a control device 12 that controls the vehicle autonomously. The control device 12 is set up to autonomously control devices of the vehicle, in particular for accelerating, braking and steering. The vehicle does not have a driver's seat and also no operating elements by means of which a passenger could trigger the braking device 10 .

Die Steuereinrichtung 12 weist eine Stromversorgung 16 auf, die eine elektrische Energieversorgung mit einer Betriebsspannung von 5 V für die Steuereinrichtung 12 bereitstellt. Sobald die Betriebsspannung unter 4,6 V fällt, ist eine fehlerfreie Funktion der Steuereinrichtung 12 nicht mehr gewährleistet. Das bedeutet, dass gegebenenfalls nötige Bremsvorgänge nicht zuverlässig ausgelöst werden. Da das Fahrzeug keine Bedienelemente zum Auslösen der Bremsvorrichtung 10 aufweist, kann auch kein Fahrgast des Fahrzeugs einen derartigen Bremsvorgang auslösen.The control device 12 has a power supply 16 which provides an electrical energy supply with an operating voltage of 5 V for the control device 12 . As soon as the operating voltage falls below 4.6 V, error-free functioning of the control device 12 can no longer be guaranteed. This means that any necessary braking processes are not reliably triggered. Since the vehicle has no controls for triggering the braking device 10, no passenger in the vehicle can trigger such a braking process.

Um in dieser Situation eine zuverlässige kontrollierte Bremsung auszulösen, weist das Fahrzeug die Notbremseinrichtung 20 auf. Die Notbremseinrichtung 20 weist eine Entlüftungseinrichtung 22 auf, die an dem Drucksystem 14 angeordnet ist. Die Entlüftungseinrichtung 22 entlüftet, wenn sie ausgelöst wird, das Drucksystem 14 und die Bremsvorrichtung 10. Dadurch wird das Fahrzeug zwangsweise gebremst.In order to trigger reliable, controlled braking in this situation, the vehicle has the emergency braking device 20 . The emergency braking device 20 has a ventilation device 22 which is arranged on the pressure system 14 . The venting device 22, when triggered, vents the pressure system 14 and the braking device 10. This applies forced braking to the vehicle.

Die Entlüftung des Drucksystems 14 geschieht dadurch, dass einem in dem Drucksystem 14 enthaltenen Druckmittel eine Öffnung bereitgestellt wird, durch die es aus dem Drucksystem 14 entweichen kann. Durch das Entweichen des Druckmittels wird der Druck in dem Drucksystem 14 abgebaut. Das entweichende Druckmittel kann zur späteren Rückführung in das Drucksystem 14 gegebenenfalls aufgefangen werden.The pressure system 14 is vented in that a pressure medium contained in the pressure system 14 is provided with an opening through which it can escape from the pressure system 14 . The pressure in the pressure system 14 is reduced as a result of the pressure medium escaping. The escaping pressure medium can optionally be collected for later return to the pressure system 14 .

Um einen Zeitpunkt bestimmen zu können, in dem die Entlüftungseinrichtung 22 zum Erzwingen eines derartigen Bremsvorgangs ausgelöst werden soll, weist die Notbremseinrichtung 20 eine mit der Entlüftungseinrichtung 22 verbundene Auslöseeinrichtung 24 auf, die einen Parameter überwacht und, wenn der Parameter einen vorher definierten Bereich verlässt, die Entlüftungseinrichtung 22 auslöst.In order to be able to determine a point in time at which venting device 22 is to be triggered to force such a braking operation, emergency braking device 20 has a triggering device 24 connected to venting device 22, which monitors a parameter and, if the parameter leaves a previously defined range, the venting device 22 triggers.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Auslöseeinrichtung 24 mit der Stromversorgung 16 verbunden und überwacht als Parameter die Betriebsspannung mittels einer Messeinrichtung. Die Messeinrichtung misst mehrmals pro Sekunde die Betriebsspannung der Stromversorgung 16 und gibt die gemessene Betriebsspannung an eine Entscheidungseinrichtung weiter. Die Entscheidungseinrichtung vergleicht die gemessene Betriebsspannung mit dem vorher definierten Grenzwert von 4,6 V. Wenn die Entscheidungseinrichtung erkennt, dass die gemessene Betriebsspannung den Grenzwert unterschreitet, dann entscheidet sie, dass eine fehlerfreie Funktion der Steuereinrichtung 12 nicht mehr gewährleistet ist und dass die Steuereinrichtung 12 keine Bremsvorgänge mehr einleiten kann. Aufgrund dieser Entscheidung löst die Auslöseeinrichtung 24 die Entlüftungseinrichtung 22 aus und bewirkt so, wie oben beschrieben, einen zwangsweisen Bremsvorgang des Fahrzeugs.In the present embodiment, the triggering device 24 is connected to the power supply 16 and monitors the operating voltage as a parameter using a measuring device. The measuring device measures the operating voltage of the power supply 16 several times per second and forwards the measured operating voltage to a decision device. The decision device compares the measured operating voltage with the previously defined limit value of 4.6 V. If the decision device detects that the measured operating voltage falls below the limit value, it decides that error-free functioning of the control device 12 can no longer be guaranteed and that the control device 12 can no longer initiate braking processes. Based on this decision, the triggering device 24 triggers the venting device 22 and, as described above, causes the vehicle to be forced to brake.

Die Messeinrichtung und die Entscheidungseinrichtung sind in der vorliegenden Ausführungsform als Teile eines Computers ausgebildet. Zur Weitergabe der gemessenen Betriebsspannung erzeugt die Messeinrichtung also einen digitalen Wert, welcher die Betriebsspannung der Stromversorgung 16 wiedergibt.In the present embodiment, the measuring device and the decision device are designed as parts of a computer. In order to pass on the measured operating voltage, the measuring device thus generates a digital value which reflects the operating voltage of the power supply 16 .

In weiteren Ausführungsformen kann statt einer digitalen Messeinrichtung eine beliebige andere Einrichtung zum Überwachen der Betriebsspannung verwendet werden, beispielsweise eine analoge Vergleichseinrichtung, beispielsweise ein Operationsverstärker oder Komparator, der zum Vergleichen der Betriebsspannung mit einer Referenzspannung eingerichtet ist.In further embodiments, instead of a digital measuring device, any other device for monitoring the operating voltage can be used, for example an analog comparison device, for example an operational amplifier or comparator, which is set up for comparing the operating voltage with a reference voltage.

In weiteren Ausführungsformen können die Betriebsspannung und der Grenzwert einen beliebigen anderen Wert annehmen. Oft verwendete Betriebsspannungen von Bordnetzen in Fahrzeugen sind beispielsweise 12 V und 24 V. Der Grenzwert kann beispielsweise 10 % oder 15 % unter der Betriebsspannung liegen.In further embodiments, the operating voltage and the limit value can assume any other value. Frequently used operating voltages of vehicle electrical systems are, for example, 12 V and 24 V. The limit value can be 10% or 15% below the operating voltage, for example.

2 zeigt eine Bremsvorrichtung 10 eines autonomen Fahrzeugs mit einer Notbremseinrichtung 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform stimmt teilweise mit der Ausführungsform von 1 überein. Daher wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen. 2 shows a braking device 10 of an autonomous vehicle with an emergency braking device 20 according to a further embodiment of the invention. This embodiment agrees in part with the embodiment of FIG 1 match. Therefore, only the differences between the two embodiments will be discussed below.

Die Auslöseeinrichtung 24 ist mittels einer Steuerleitung 26 mit einer Kommunikationsschnittstelle der Steuereinheit 12 verbunden. Mittels der Steuerleitung 26 kann die Auslöseeinrichtung 24 mit der Steuereinheit 12 kommunizieren. Dazu werden Nachrichten zwischen der Auslöseeinrichtung 24 und der Steuereinheit 12 ausgetauscht. Die Auslöseeinrichtung 24 weist zur Überwachung der Funktion der Steuereinheit 12 eine Zeitnehmereinrichtung auf. Mittels der Zeitnehmereinrichtung misst die Auslöseeinrichtung 24 eine Antwortzeit, die zwischen der Übermittlung einer Nachricht von der Auslöseeinrichtung 24 zu der Steuereinheit 12 und einer dazugehörigen Antwort der Steuereinheit 12 an die Auslöseeinrichtung 24 vergeht. Die Auslöseeinrichtung 24 übermittelt mehrmals pro Sekunde eine derartige Nachricht an die Steuereinheit 12 und misst die Antwortzeit. Die Antwortzeit gibt einen Aufschluss über die Funktion der Steuereinheit 12 und bildet somit einen Funktionsparameter.The triggering device 24 is connected to a communication interface of the control unit 12 by means of a control line 26 . by means of The triggering device 24 can communicate with the control unit 12 via the control line 26 . For this purpose, messages are exchanged between the triggering device 24 and the control unit 12 . The triggering device 24 has a timer device for monitoring the function of the control unit 12 . The triggering device 24 uses the timer device to measure a response time that elapses between the transmission of a message from the triggering device 24 to the control unit 12 and an associated response from the control unit 12 to the triggering device 24 . The triggering device 24 transmits such a message to the control unit 12 several times per second and measures the response time. The response time provides information about the function of the control unit 12 and thus forms a function parameter.

Wenn die Antwortzeit einen vorher festgelegten Grenzwert überschreitet, dann löst die Auslöseeinrichtung 24 die Entlüftungseinrichtung 22 aus und bewirkt so einen zwangsweisen Bremsvorgang des Fahrzeugs.If the response time exceeds a predetermined limit value, then the triggering device 24 triggers the venting device 22 and thus causes the vehicle to be forced to brake.

In weiteren Ausführungsformen kann die Auslöseeinrichtung 24 beispielsweise andere Verarbeitungseinheiten auf einen Ausfall überwachen. Darüber hinaus kann die Auslöseeinrichtung 24 einen Eingang aufweisen, der zum Empfang eines Auslösesignals geeignet ist. Bei Empfang eines derartigen Auslösesignals löst die Auslöseeinrichtung 24 die Entlüftungseinrichtung 22 aus. Damit ist es beispielsweise möglich, Messeinrichtungen und/oder Entscheidungseinrichtungen an einem anderen Ort in dem Fahrzeug anzuordnen und von diesen erzeugte Auslösesignale, beispielsweise mittels einer Signalleitung und/oder einer Steuerleitung, an eine in der Nähe des Drucksystems 14 und/oder der Bremsvorrichtung 10 angeordnete Notbremseinrichtung 20 zu übermitteln.In further embodiments, the triggering device 24 can, for example, monitor other processing units for a failure. In addition, the triggering device 24 can have an input which is suitable for receiving a triggering signal. When such a triggering signal is received, the triggering device 24 triggers the venting device 22 . This makes it possible, for example, to arrange measuring devices and/or decision-making devices at a different location in the vehicle and to transmit triggering signals generated by them, for example by means of a signal line and/or a control line, to a system arranged in the vicinity of pressure system 14 and/or braking device 10 Emergency braking device 20 to transmit.

In einer weiteren Ausführungsform kann die Auslöseeinrichtung 24 mehrere Eingänge aufweisen, die zum Empfang eines Auslösesignals geeignet sind, wobei die Auslöseeinrichtung 24 die Entlüftungseinrichtung 22 beim Empfang eines Auslösesignals auf einem beliebigen Eingang auslöst. Alternativ kann es auch erwünscht sein, dass beispielsweise mehrere Auslösesignale auf einem oder mehreren Eingängen empfangen werden müssen, damit die Auslöseeinrichtung 24 die Entlüftungseinrichtung 22 auslöst.In another embodiment, the triggering device 24 may have multiple inputs suitable for receiving a triggering signal, with the triggering device 24 triggering the venting device 22 upon receipt of a triggering signal on any one of the inputs. Alternatively, it can also be desirable that, for example, a plurality of triggering signals have to be received on one or more inputs so that the triggering device 24 triggers the venting device 22 .

3 zeigt einen Teil eines Drucksystems 14 mit einem Kompressor 32, einem Lufttrockner 34 sowie einem Vierkreisschutzventil 36. Es ist lediglich der Teil des Drucksystems 14 dargestellt, der zum Betrieb einer ersten Bremsvorrichtung 38 und einer zweiten Bremsvorrichtung 40 verwendet wird. Das Drucksystem 14 weist ein Rückschlagventil 42, ein Handbremsventil 44 und eine als Relaisventil ausgebildete Ventileinrichtung 46 auf. Die Bremsvorrichtungen 38 und 40 sind jeweils als Federspeicherbremse ausgebildet. 3 shows part of a pressure system 14 with a compressor 32, an air dryer 34 and a four-circuit protection valve 36. Only the part of the pressure system 14 that is used to operate a first braking device 38 and a second braking device 40 is shown. The pressure system 14 has a check valve 42, a hand brake valve 44 and a valve device 46 designed as a relay valve. The braking devices 38 and 40 are each designed as a spring brake.

Das Relaisventil 46 weist eine Entlüftungseinrichtung 22 auf, die mittels einer Auslöseeinrichtung 24 auslösbar ist. Wenn die Entlüftungseinrichtung 22 ausgelöst wird, dann öffnet sich das Relaisventil 46 und entlüftet das Drucksystem 14 und die Bremsvorrichtungen 38 und 40. Das Relaisventil 46 entlüftet das Drucksystem 14 nicht mit der maximal möglichen Geschwindigkeit, sondern weist eine Durchflussverzögerungseinrichtung in Form einer Drosseleinrichtung auf, mittels derer ein Druckmittel mit reduzierter Geschwindigkeit aus dem Drucksystem 14 ausgeleitet wird. Somit bewirkt ein Auslösen der Entlüftungseinrichtung 22 keinen abrupten Bremsvorgang. Stattdessen wird die Bremskraft über einen vorgegebenen Zeitraum graduell aufgebaut. Das Fahrzeug wird zunächst verzögert und erst anschließend vollständig gebremst. Dadurch kann ein Blockieren der gebremsten Räder verzögert oder, im günstigsten Fall, ganz vermieden werden.The relay valve 46 has a ventilation device 22 which can be triggered by means of a triggering device 24 . When the venting device 22 is triggered, the relay valve 46 opens and vents the pressure system 14 and the braking devices 38 and 40. The relay valve 46 does not vent the pressure system 14 at the maximum possible speed, but has a flow delay device in the form of a throttle device, by means of which a pressure medium is discharged from the pressure system 14 at reduced speed. Thus, triggering the venting device 22 does not cause an abrupt braking process. Instead, the braking force is built up gradually over a predetermined period of time. The vehicle is first decelerated and only then fully braked. As a result, locking of the braked wheels can be delayed or, in the best case, avoided completely.

4 zeigt einen Teil des Drucksystems 14 eines autonomen Fahrzeugs mit einer Notbremseinrichtung 20 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform stimmt teilweise mit der Ausführungsform von 3 überein. Daher wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen. 4 shows part of the pressure system 14 of an autonomous vehicle with an emergency braking device 20 according to a further embodiment of the invention. This embodiment agrees in part with the embodiment of FIG 3 match. Therefore, only the differences between the two embodiments will be discussed below.

Ein Anschluss der ersten Bremsvorrichtung 38 an das Drucksystem 14 weist eine erste Entlüftungseinrichtung 48 auf. Ein Anschluss der zweiten Bremsvorrichtung 40 an das Drucksystem 14 weist eine zweite Entlüftungseinrichtung 50 auf. Die Entlüftungseinrichtungen 48, 50 sind mit einer Auslöseeinrichtung 24 verbunden.A connection of the first braking device 38 to the pressure system 14 has a first ventilation device 48 . A connection of the second braking device 40 to the pressure system 14 has a second ventilation device 50 . The venting devices 48 , 50 are connected to a triggering device 24 .

Jede der Entlüftungseinrichtungen 48, 50 weist eine pyrotechnische Einrichtung auf, die beim Auslösen mittels der Auslöseeinrichtung 24 das Drucksystem 14 aufsprengt, wonach das Drucksystem 14 und insbesondere die Bremsvorrichtungen 38, 40 entlüftet werden.Each of the venting devices 48, 50 has a pyrotechnic device which, when triggered by means of the triggering device 24, bursts open the pressure system 14, after which the pressure system 14 and in particular the braking devices 38, 40 are vented.

Auch die Entlüftungseinrichtung 48, 50 weisen jeweils eine Drosseleinrichtung auf, um einen abrupten Bremsvorgang, bei dem die Räder des Fahrzeugs blockieren könnten, zu vermeiden.The venting devices 48, 50 also each have a throttle device in order to avoid an abrupt braking process in which the wheels of the vehicle could lock.

In weiteren Ausführungsformen kann als Durchflussverzögerungseinrichtung eine Reduzierung, eine Verengung oder eine sonstige Dämpfungseinrichtung in die Entlüftungseinrichtung 22, 48, 50 integriert werden.In further embodiments, a reduction, a constriction or another damping device can be integrated into the ventilation device 22, 48, 50 as a flow delay device.

Ein gemeinsamer Erfindungsgedanke aller Ausführungsformen ist es, dass die Auslöseeinrichtung nach Erkennen eines Zustands, in dem durch das autonome Fahrzeug keine Steuerung der Bremsvorrichtung mehr möglich oder zu erwarten ist, die Entlüftungseinrichtung und dadurch einen Bremsvorgang der Bremsvorrichtung auslöst.A common inventive idea of all embodiments is that the triggering device, after detecting a state in which the autonomous vehicle is no longer able or expected to control the braking device, triggers the venting device and thus triggers a braking process of the braking device.

In weiteren Ausführungsformen kann das Fahrzeug insbesondere ein Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Omnibus, oder ein Schienenfahrzeug sein.In further embodiments, the vehicle can be a commercial vehicle, for example a truck or a bus, or a rail vehicle.

In weiteren Ausführungsformen kann der Parameter, der von der Auslöseeinrichtung überwacht wird, so gewählt werden, dass er eine beliebige Fehlfunktion, die zu einem Ausfall der regulären, von der Steuereinrichtung ausgelösten Bremsfunktion führen würde, anzeigt. Ein Parameter zeigt eine derartige Fehlfunktion dann an, wenn sein Wert eine korrekte Funktion der Steuereinrichtung nicht mehr zulässt. Beispielsweise kann, wie oben beschrieben, als Parameter eine Betriebsspannung der Steuereinrichtung gewählt werden. Fällt die Betriebsspannung der Steuereinrichtung unter einen bestimmten, vorher bekannten Wert, dann kann die Steuereinrichtung nicht mehr korrekt funktionieren und es muss eine Notbremsung ausgelöst werden.In other embodiments, the parameter monitored by the triggering device can be selected to indicate any malfunction that would result in failure of the regular braking function triggered by the controller. A parameter indicates such a malfunction when its value no longer allows the control device to function correctly. For example, as described above, an operating voltage of the control device can be selected as a parameter. If the operating voltage of the control device falls below a specific, previously known value, then the control device can no longer function correctly and emergency braking must be triggered.

In weiteren Ausführungsformen kann die Entlüftungseinrichtung 22 und/oder die Auslöseeinrichtung 24 in bestehende Einrichtungen der Bremsvorrichtung 10 und/oder des Drucksystems 14 integriert sein oder als separate Einrichtung einer bestehenden Bremsvorrichtung 10 und/oder einem bestehenden Drucksystem 14 hinzugefügt werden.In further embodiments, the venting device 22 and/or the triggering device 24 can be integrated into existing devices of the braking device 10 and/or the pressure system 14 or can be added as a separate device to an existing braking device 10 and/or an existing pressure system 14 .

Die Erfindung erlaubt es, beispielsweise bei einem Ausfall der Steuereinrichtung 12 oder einer beliebigen anderen Verarbeitungseinrichtung der Betriebsbremse, eine Verzögerung und ein Feststellen eines Fahrzeugs herbeizuführen. Dadurch werden Unfallrisiken bei einem derartigen Ausfall verringert und deren Folgen gemindert.The invention makes it possible, for example in the event of a failure of the control device 12 or any other processing device of the service brake, to bring about a deceleration and a locking of a vehicle. This reduces the risk of accidents in the event of such a failure and mitigates their consequences.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Bremsvorrichtungbraking device
1212
Steuereinrichtungcontrol device
1414
Drucksystemprinting system
1616
Stromversorgungpower supply
2020
Notbremseinrichtungemergency braking device
2222
Entlüftungseinrichtungventilation device
2424
Auslöseeinrichtungrelease device
2626
Steuerleitungcontrol line
3232
Kompressorcompressor
3434
Lufttrocknerair dryer
3636
Vierkreisschutzventilfour-circuit protection valve
3838
erste Bremsvorrichtungfirst braking device
4040
zweite Bremsvorrichtungsecond braking device
4242
Rückschlagventilcheck valve
4444
Handbremsventilhandbrake valve
4646
Relaisventil (Ventileinrichtung)relay valve (valve device)
4848
erste Entlüftungseinrichtungfirst ventilation device
5050
zweite Entlüftungseinrichtungsecond ventilation device

Claims (6)

Notbremseinrichtung (20) für ein autonomes Fahrzeug mit einer Steuereinrichtung (12), wobei das Fahrzeug eine Bremsvorrichtung (10, 38, 40) aufweist, die mittels eines in einem Drucksystem (14) aufgebauten hydraulischen und/oder pneumatischen Drucks lösbar ist, wobei die Notbremseinrichtung (20) eine Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50) zum Abbau des Drucks aufweist und wobei die Notbremseinrichtung (20) eine Auslöseeinrichtung (24) zum Überwachen wenigstens eines Parameters, der eine Fehlfunktion anzeigt, und zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50) aufgrund eines Ergebnisses des Überwachens aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die Notbremseinrichtung (20) eine pyrotechnische Einrichtung aufweist, durch die ein Abschnitt des Drucksystems (14) zerstörbar ist, um den Druck abzubauen, und/oder eine mechanische Energiespeichereinrichtung aufweist, wobei die Energiespeichereinrichtung eine Sollbruchabschnittsdurchbruchseinrichtung aufweist, mittels derer ein Sollbruchabschnitt des Drucksystems (14) zum Abbau des Drucks durchtrennbar ist und wobei die Sollbruchabschnittsdurchbruchseinrichtung zum Betrieb mit einer in der Energiespeichereinrichtung gespeicherten Energie ausgebildet ist, und/oder eine Durchflussverzögerungseinrichtung aufweist, mittels derer der Abbau des Drucks verlangsambar ist.Emergency braking device (20) for an autonomous vehicle with a control device (12), the vehicle having a braking device (10, 38, 40) which can be released by means of a hydraulic and/or pneumatic pressure built up in a pressure system (14), the The emergency braking device (20) has a venting device (22, 48, 50) for reducing the pressure, and the emergency braking device (20) has a triggering device (24) for monitoring at least one parameter that indicates a malfunction and for triggering the venting device (22, 48 , 50) based on a result of monitoring, characterized in that the emergency braking device (20) has a pyrotechnic device by which a section of the pressure system (14) can be destroyed in order to reduce the pressure, and/or has a mechanical energy storage device, wherein the energy storage device has a predetermined breaking section breakthrough device, by means of which a predetermined breaking section of the pressure system (14) can be severed in order to reduce the pressure, and wherein the predetermined breaking section breakthrough device is designed to operate with energy stored in the energy storage device, and/or has a flow delay device, by means of which the reduction in pressure can be slowed down. Notbremseinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50) eine Ventileinrichtung (46) aufweist, die mit dem Drucksystem (14) verbunden ist und die zum Abbau des Drucks geöffnet werden kann.Emergency braking device according to claim 1 , characterized in that the ventilation device (22, 48, 50) has a valve device (46) which is connected to the pressure system (14) and which can be opened to reduce the pressure. Notbremseinrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Parameter eine elektrische Spannung ist und wobei die Auslöseeinrichtung (24) zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50), wenn die Spannung einen erlaubten Bereich verlässt, eingerichtet ist.Emergency braking device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one parameter is an electrical voltage and the triggering device (24) for triggering the venting device (22, 48, 50) when the voltage leaves an allowable range. Notbremseinrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Parameter von einem Empfang eines Auslösesignals bestimmt ist, die Auslöseeinrichtung (24) einen Eingang zum Empfang des Auslösesignals aufweist und wobei die Auslöseeinrichtung zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50) bei Empfang des Auslösesignals eingerichtet ist.Emergency braking device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one parameter is determined by receipt of a triggering signal, the triggering device (24) has an input for receiving the triggering signal and the triggering device for triggering the venting device (22, 48, 50). Reception of the trigger signal is set up. Notbremseinrichtung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Parameter ein Funktionsparameter einer Einrichtung des autonomen Fahrzeugs ist und wobei die Auslöseeinrichtung (24) zum Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50), wenn der Funktionsparameter einen vorbestimmten Bereich verlässt, eingerichtet ist.Emergency braking device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one parameter is a functional parameter of a device of the autonomous vehicle and wherein the triggering device (24) is set up to trigger the venting device (22, 48, 50) when the functional parameter leaves a predetermined range is. Verfahren zum Notbremsen eines autonomen Fahrzeugs gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: Überwachen wenigstens eines Parameters einer Vorrichtung und/oder Einrichtung des autonomen Fahrzeugs; Entscheiden, aufgrund des überwachten Parameters, ob die Steuereinrichtung (14) Bremsvorgänge einleiten kann, Auslösen der Entlüftungseinrichtung (22, 48, 50), wenn entschieden wird, dass die Steuereinrichtung (12) keine Bremsvorgänge einleiten kann, durch Zerstören des Abschnitts des Drucksystems (14) durch eine pyrotechnische Einrichtung, und/oder Durchtrennen des Sollbruchabschnitts des Drucksystems (14) zum Abbau des Drucks mittels der Sollbruchabschnittsdurchbruchseinrichtung der Energiespeichereinrichtung, und/oder mit Verlangsamen des Druckabbaus beim Entlüften.Method for emergency braking of an autonomous vehicle according to one of the preceding claims, characterized by the steps: monitoring at least one parameter of a device and/or device of the autonomous vehicle; Decide, on the basis of the monitored parameter, whether the control device (14) can initiate braking processes, triggering the venting device (22, 48, 50) if it is decided that the control device (12) cannot initiate braking processes, by destroying the section of the pressure system ( 14) by a pyrotechnic device, and/or severing the predetermined breaking section of the pressure system (14) to reduce the pressure by means of the predetermined breaking section breakthrough device of the energy storage device, and/or slowing down the pressure reduction during venting.
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