CN109689447B - 用于无驾驶员地操作商用车的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在受限区域中无驾驶员地操作商用车(10)的系统。该商用车(10)允许自主运行模式并包括电气动驻车制动系统(157)，所述电气动驻车制动系统构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开所述驻车制动系统(157)和在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动。该系统包括控制模块(110)和移交模块(120)。所述控制模块(110)构造为用于将有效的自主控制信号输出给所述电气动驻车制动系统(157)并且无驾驶员地控制所述商用车(10)。所述移交模块(120)构造为用于将所述商用车(10)的控制从驾驶员移交给所述控制模块(110)。

Description

用于无驾驶员地操作商用车的系统
技术领域
本发明涉及一种用于无驾驶员地操作商用车的系统和方法，并且尤其涉及一种用于在受限区域中自主运行的商用车架构。
背景技术
尽管许多未解决的问题常常还不能实现安全运行，但是运输车辆或其他商用车的自主运行越来越受到关注。然而在可以使干扰影响保持很小并且车辆速度受限的区域中简化了基本问题的技术复杂性。虽然已能够实现商用车的无驾驶员操作的一些应用，但是还存在对自动化或半自动化操作的进一步需求，尤其是对可以执行这种操作的环境的进一步需求。
此外，在使用商用车的情况下，运输时间和驾驶员工作时间的充分利用是车队效率的重要因素。运输的主要部分典型地发生在具有标准化规则的公共道路上，这些标准化规则通常不代表对驾驶员的高要求。但是，当在以下特定区域中利用商用车时会出现问题：在所述特定的区域中环境独特、空间受限、但是尽管如此仍需实施通常对驾驶员提出高要求的特定操作。此外，当驾驶员在特定的、与提高的困难相关的并因此需要更多时间的非标准化区域中执行操作时，车队的效率会降低或者事故数量会增加。
为了确保在车辆自主运行期间的高度安全性，需要始终能够将车辆置于安全状态中。车辆在任何情况下都不应该不受控地运动。
迄今已知的解决方案不足以在商用车在受限区域中的自主行驶方式情况下实现高度安全性。因此，存在对用于操作商用车的其他系统的需求。
发明内容
通过本发明的用于操作商用车的系统、商用车和方法解决上述问题中的至少一部分。进一步的有利实施方式限定了本发明的扩展方案。
本发明涉及一种用于在受限区域中无驾驶员地操作商用车的系统。该商用车允许自主运行模式并包括电气动驻车制动器，所述电气动驻车制动器构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开驻车制动器并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动。该系统包括控制模块和移交模块，所述控制模块构造为用于将有效的自主控制信号输出给电气动驻车制动器并且无驾驶员地控制商用车，所述移交模块构造为用于将商用车的控制从驾驶员移交给控制模块。
术语“操作”应包括否则由驾驶员实施的所有活动并例如包括驾驶、转向、制动和加速。术语“无驾驶员”尤其意味着驾驶员不存在于车辆中。
在本发明的范畴内，受限区域应包括以下所有区域：在所述区域中存在这样的规章，使得例如执行访问控制(Zugangskontrolle)(例如对于人员而言)并且存在关于车辆运动方面的限制。因此，受限区域尤其应包括例如装载场、装载站和卸载站、渡轮，飞机，船舶，铁路运输装置等区域。可选地，入口和出口可以位于相同的地点处或者仅为上道口(Zufahrt)的不同行车道。
可选地，该系统进一步包括检验模块，该检验模块构造为用于确定在商用车中是否存在驾驶员。移交模块则构造为用于只有在检验模块已确定在商用车中不存在驾驶员时才将商用车的控制移交给控制模块。这例如可以是对于受限区域必须满足的条件。
电气动驻车制动器可以具有以下部件：用于激活自主运行模式的双稳态阀和在稳定状态下当不存在有效控制信号时自动启动紧急制动的单稳态阀。在这种情况下，移交模块可以与双稳态阀耦合，以便在将商用车的控制从驾驶员移交给控制模块时将双稳态阀切换到自主运行模式。该阀例如可以由驾驶员操纵。此外，控制模块可以构造为用于将有效的自主控制信号传送给单稳态阀，以便将单稳态阀置于防止商用车紧急制动的非稳定状态中。如果由于任何一种原因自主控制信号消失，那么自动地使单稳态阀转换到稳定状态中并启动紧急制动。
可选地，移交模块可以为商用车的驾驶员提供接口，以便触发移交。在此，可以操纵双稳态阀。
商用车可以具有以下部件中的至少一个：转矩控制的附加转向装置、通信控制装置、位置确定装置、环境传感器装置和电子挂车制动系统。可选地，控制模块则可以构造为用于检查各个部件的功能准备情况并且基于检验来接管商用车的控制或者输出自主控制信号。
本发明还涉及一种商用车，其具有如前所述的系统，并且所述系统可具有所说的部件。
另一实施例涉及一种系统，该系统适用于商用车辆和/或车辆组合，其中，所述车辆包括电气动行车制动器、电气动驻车制动器、叠加转矩转向装置，通信控制单元和自主行驶控制单元(例如控制模块)并且尤其在限制驶入和驶出的受限区域中自主地被操作。在车辆中不存在驾驶员。通过在功能故障的情况下紧急激活驻车制动器来确保车辆的安全状态。
如果驻车制动器允许双稳态操作模式和另外的单稳态操作模式，那么该系统能够在公共道路上以稳定的行驶模式(例如具有停用的驻车制动器)运行驻车制动器作为双稳态操作模式的一部分。如已经所说那样，可以通过单稳态操作模式确保驻车制动系统的紧急制动。
此外，在该系统中可以通过在封闭或受限的区域中在正常的自主行驶模式中激活自主控制信号来避免或抑制驻车制动系统的紧急制动。此外，在该系统中可以通过在单稳态操作模式中停用控制信号来确保驻车制动系统的紧急制动。
本发明的实施例提供以下优点：有效地利用运输时间和驾驶员的工作时间，并且同时降低在受限区域中发生事故的可能性，在所述受限区域中在车辆上实施特定动作。除了使商用车运动之外，这些动作例如还包括商用车的装载和卸载、维护、加油、清洁或也包括通过外部装置(例如在渡轮、火车或飞机上)运输商用车。
根据实施例，驾驶员不必需存在于商用车中。也就是说，驾驶员不需要或不允许存在于商用车中。从而可以实现，尽可能少的人员位于受限区域中并且因此实现高度安全性。否则由驾驶员执行的动作被自主车辆运动系统代替或者实施。
本发明还涉及一种用于在受限区域中无驾驶员地操作商用车的方法。商用车允许自主运行模式并且包括电气动驻车制动系统，所述电气动驻车制动系统构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开驻车制动系统并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动。该方法包括以下步骤：
-将商用车的控制从商用车的驾驶员移交给控制模块；
-将有效的自主控制信号输出给电气动驻车制动系统；和
-无驾驶员地使商用车运动。
该方法也可以以指令的形式在软件中或计算机程序产品上实现或存储，其中，当所述方法在处理器(例如车辆控制单元之一)上运行时，存储的指令能够使根据该方法的步骤实施。因此，本发明也涉及一种具有存储在其上的软件代码(软件指令)的计算机程序产品，所述软件代码构造为用于当其由处理单元实施时实施上述方法之一。处理单元可以是任何形式的计算机或控制单元，并且也可以包括所描述的控制模块或警告模块控制系统，所述警告模块控制系统具有能够实施软件代码的相应微处理器。
由不同实施例的以下详细说明和附图更好地理解本发明的实施例，然而，这些实施例不应理解为将本公开文本局限在特定的实施方式上而是仅用于解释和理解。
附图说明
图1示出用于在受限区域中操作商用车的系统；
图2示出商用车或者车辆组合的示例性系统架构；
图3示出用于在受限区域中无驾驶员地使商用车运动的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个实施例的系统，所述系统适用于在受限区域中无驾驶员地操作商用车10。商用车10允许自主运行模式并且包括电气动驻车制动器157，所述电气动驻车制动器构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开驻车制动器157并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动。该系统包括控制模块110和移交模块120。该控制模块110构造为用于将有效的自主控制信号输出给电气动驻车制动器157并且无驾驶员地控制商用车10。移交模块120构造为用于将商用车10的控制从驾驶员移交给控制模块110。
为了确保在低速时无驾驶员地操作商用车，商用车因此包括以下架构，在失效或运行故障的情况下所述架构自动启动安全机构。根据实施例，使商用车在任何功能故障的情况下自动停止。为此，可以设置相应的探测模块，所述探测模块适用于确定功能故障。在探测到功能故障时，这些探测模块可以促使控制模块110不输出有效的自主控制信号。这些实施例通过电气动驻车制动器实现上述情况，所述电气动驻车制动器(即，在发生故障时)实施紧急停止并因此确保安全状态。
图2示出商用车10，20的示例性系统架构，所述商用车可以被用于封闭或受限的区域以进行无驾驶员的操作。商用车包括牵引机10和挂车20。牵引机10配备有电气动行车制动器151，所述电气动行车制动器能够由脚踏制动模块(FBM)152控制。脚踏制动模块(FBM)152的制动指令由中央制动控制单元(EBS ECU)153处理，所述中央制动控制单元操控电气动制动模块154。最后，为车轮制动促动器155供给相应的制动压力，以便实现期望的制动效果。
此外，牵引机10包括挂车控制模块156，所述挂车控制模块操控挂车20的制动系统。牵引机10的系统还包括特定的电气动驻车制动系统(EPB)157。该系统例如可构造为调制器并允许双稳态操作模式。电气动驻车制动系统157还包括单稳态操作模式，在没有以有效的方式操控驻车制动器(即没有施加有效的自主控制信号)时激活所述单稳态操作模式，因此这导致车辆停止。该单稳态操作模式例如可以被用于在封闭或受限的区域、例如装载场上无驾驶员地操作车辆。
为了防止车辆在正常的自主运行期间停止，所述电气动驻车制动系统157构造为用于，防止停用单稳态操作模式，只要施加了有效的自主控制信号。这可以通过相应的阀实现，所述阀调节制动促动器上的气动压力。因此，根据实施例，只有当没有施加有效的自主控制信号(例如由于错误、电流中断或任何其它故障)时才由电气动驻车制动系统157实施紧急停止。为此，如已经提及的那样可以设置探测模块，所述探测模块探测潜在故障并且基于此防止输出有效的自主控制信号。
此外，牵引机10的系统包括转向模块158，所述转向模块158构造为用于在无驾驶员的状态下执行转向运动。这例如可以通过将非对称的转矩施加到转向轮上来实现。车辆还包括用于示例性柴油发动机控制装置的发动机控制单元(EDC)159或用于电驱动机的类似控制单元。此外，牵引机10示例性地包括用于监控传输系统(TC，transmission control：传输控制)，所述传输系统构造为用于也在无驾驶员的运行方式中控制离合器和/或变速器。
可选地，牵引机10包括用于远程信息处理系统(Telematiksystem)的电子控制单元162。这能够可选地与位置传感器163耦合，以便(例如在利用GPS信息的情况下)提供车辆的位置信息。为此，例如标准GPS或差分GPS可以被用于高精位置。该控制单元162也可以包括自主车辆与移动设备之间的通信单元164，驾驶员或受限区域的运营者可选地具有所述移动设备，以便与车辆通信或传输数据(例如路线信息)。
最后，牵引机10的系统包括自动化行驶控制单元(ADAS)165，所述自动化行驶控制单元接收一个或多个传感器的信号，所述传感器能够进行环境探测。这种传感器例如可以包括雷达单元、摄像机、激光雷达传感器(LiDAR)或超声波传感器或者上述传感器的组合。该行驶控制单元165处理并监控商用车10或者商用车10与挂车20的组合在受限区域中的完全无驾驶员操作。此外，该控制单元165可以操控或监控车辆10的不同促动器。其中例如包括转向装置、行车制动器、驻车制动器、机器切换单元。控制模块110例如可以是该行驶控制单元165的一部分。控制模块110例如可以通过行驶控制单元165(或另一控制单元)中的软件实现，其中，所安装的软件提供控制模块110的相应功能。移交模块120也可以通过安装在现有控制单元中的软件实现。
挂车20包括挂车电子制动系统(TEBS)211，所述挂车电子制动系统由牵引机10的制动系统的挂车控制模块156操控并且操纵挂车20的制动促动器255。此外，挂车20包括ADAS控制单元212，所述控制单元例如构造为用于收集、预处理环境传感器的信号并将它们发送至牵引机10的ADAS 163，以便在那里从中得出相应的结论。
因此，图2公开一种用于由牵引机10和挂车20构成的商用车组合的架构，所述架构适用于在低速时在封闭或受限的区域中的自主行驶。
图3示出用于在受限区域中无驾驶员地使商用车10运动(或操作)的方法的流程图。商用车10允许自主运行模式并且包括电气动驻车制动系统157，所述电气动驻车制动系统构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开驻车制动系统157并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动。该方法包括以下步骤：
-将商用车10的控制从商用车10的驾驶员移交S110给控制模块110；
-将有效的自主控制信号输出S120给电气动驻车制动系统157；和
-在没有驾驶员的情况下使商用车10运动S130。
该方法或该方法的至少一部分也可以由计算机实现，即该方法可以由指令实现，所述指令存储在存储介质上并且能够当其在处理器上运行时实施该方法的步骤。指令典型地包括一个或多个指令，这些指令可以以不同的类型存储在(具有处理器的)控制单元中的或外围的不同介质上，当这些指令被控制单元读取和实施时，所述指令促使控制单元实施为了实施根据本发明的方法所需要的功能、功能性和操作。
在说明书、实施方式和附图中公开的本发明特征既可以单独地又可以以任何组合对于实现本发明而言是重要的。
附图标记列表
10 牵引机
20 挂车
110 控制模块
120 移交模块
130 检验模块
151 电气动行车制动器(EPB)
152 脚踏制动模块(FBM)
153 中央制动控制单元(EBS ECU)
154 电气动制动模块
155,255 车轮制动促动器
156 挂车控制模块
157 电气动驻车制动系统(EPB)
158 转向模块
159 发动机控制单元(EDC)
161 用于监控传输系统的控制单元(TC)
162 电子控制单元
163 位置传感器
164 通信单元
165 行驶控制单元(ADAS)
211 挂车电子制动系统(TEBS)
212 ADAS控制单元(挂车)。

Claims (8)

1.一种用于在受限区域中无驾驶员地操作商用车(10)的系统，其中，所述商用车(10)允许自主运行模式并具有电气动驻车制动系统(157)，所述电气动驻车制动系统构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开所述驻车制动系统(157)并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动，其特征在于，包括：
控制模块(110)，该控制模块构造为用于将所述有效的自主控制信号输出给所述电气动驻车制动系统(157)并且无驾驶员地控制所述商用车(10)，其中，通过停用所述自主控制信号来确保所述驻车制动系统(157)的紧急制动；和
移交模块(120)，该移交模块构造为用于将所述商用车(10)的控制从驾驶员移交给所述控制模块(110)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：
检验模块(130)，该检验模块构造为用于确定在所述商用车(10)中是否存在驾驶员，
其中，所述移交模块(120)构造为用于只有在所述检验模块(130)已确定在所述商用车中不存在驾驶员时才将所述商用车(10)的控制移交给所述控制模块(110)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电气动驻车制动系统(157)具有以下部件：用于激活自主运行模式的双稳态阀和在稳定状态下当不存在有效的控制信号时自动地启动紧急制动的单稳态阀，其特征在于，
所述移交模块(120)与所述双稳态阀耦合，以便在将所述商用车(6)的控制从驾驶员移交给所述控制模块(110)时将所述双稳态阀切换到自主运行模式，和
所述控制模块(110)构造为用于将所述有效的自主控制信号传送给所述单稳态阀，以便将所述单稳态阀置于防止所述商用车紧急制动的非稳定状态中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述移交模块(120)为所述商用车(10)的驾驶员提供接口，以便触发移交。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述商用车(10)具有以下部件中的至少一个：转矩控制的附加转向装置、通信控制装置、位置确定装置、环境传感器装置和电子挂车制动系统，
其特征在于，所述控制模块(110)构造为用于检查所述商用车(10)的所述部件的功能准备情况并且基于该检查来接管所述商用车的控制，以便无驾驶员地控制所述商用车(10)。
6.一种商用车，其具有电气动驻车制动系统(157)，所述电气动驻车制动系统构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开所述驻车制动系统(157)并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动，
其特征在于，包括根据权利要求1至5中任一项所述的系统。
7.一种用于在受限区域中无驾驶员地操作商用车(10)的方法，其中，所述商用车(10)允许自主运行模式并且具有电气动驻车制动系统(157)，所述电气动驻车制动系统构造为用于在存在有效的自主控制信号时松开所述驻车制动系统(157)并且在没有施加有效的自主控制信号时启动自动紧急制动，其特征在于，包括以下步骤：
将所述商用车(10)的控制从所述商用车(10)的驾驶员移交(S110)给控制模块(110)；
将所述有效的自主控制信号输出(S120)给所述电气动驻车制动系统(157)；
在没有驾驶员的情况下使所述商用车(10)运动(S130)，
其中，所述方法借助根据权利要求1至5之一所述的系统来实施。
8.一种机器可读的存储介质，在其上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品具有存储在其上的软件，所述软件构造为用于当所述软件在数据处理单元上实施时实施根据权利要求7所述的方法。
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