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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie ein Computerprogramm.
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Stand der Technik
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Fahrerassistenzsysteme als solche sind bekannt. Sie umfassen in der Regel einen Umfeldsensor, welcher ein Fahrzeugumfeld sensorisch erfassen kann. Basierend auf den entsprechenden Umfeldsensordaten bilden die Fahrerassistenzsysteme Steuersignale, welche direkt an ein Steuergerät für ein Stellsystem des Fahrzeugs gesendet werden. Wenn das Fahrzeug mehrere Fahrerassistenzsysteme aufweist, so ist jedes der Fahrerassistenzsysteme mittels einer eigenen Signalleitung mit dem Steuergerät des Stellsystems verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen, welche eine einfachere Vernetzung von Umfeldsensoren von Fahrerassistenzsystemen mit Steuergeräten von Stellsystemen des Fahrzeugs ermöglichen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, ein entsprechendes System zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes Computerprogramm bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst ein Signalverwaltungsmodul, welches mehrere Sensorschnittstellen aufweist. An den Sensorschnittstellen können insbesondere Umfeldsensoren angeschlossen bzw. angekoppelt werden. Diese Umfeldsensoren sind vorzugsweise zum sensorischen Erfassen eines Fahrzeugumfelds ausgebildet. Ferner umfasst das Signalverwaltungsmodul mehrere Stellerschnittstellen, an welchen Steuergeräte von Stellsystemen des Fahrzeugs angeschlossen bzw. angekoppelt werden können. Das Signalverwaltungsmodul ist insbesondere ausgebildet, abhängig von Sensorsignalen der Umfeldsensoren Steuersignale an die Steuergeräte zu senden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt. Hierbei werden Sensorsignale von Umfeldsensoren zum sensorischen Erfassen eines Fahrzeugumfelds mittels eines Signalverwaltungsmoduls empfangen. Abhängig von den Sensorsignalen sendet das Signalverwaltungsmodul Steuersignale an Steuergeräte von Stellsystemen des Fahrzeugs.
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Nach noch einem Aspekt wird ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt. Das System umfasst die Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs, wobei an den Sensorschnittstellen jeweils ein Sensor, insbesondere mehrere Sensoren, und an den Stellerschnittstellen jeweils ein Steuergerät, insbesondere mehrere Steuergeräte, eines Stellsystems angekoppelt sind bzw. angeschlossen sind.
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Nach noch einem Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Ausführung des Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, vorzugsweise einem Signalverwaltungsmodul, ausgeführt wird.
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Die Erfindung umfasst also den Gedanken, zwischen den Umfeldsensoren von Fahrerassistenzsystemen eines Fahrzeugs und Steuergeräten der Stellsysteme des Fahrzeugs ein Signalverwaltungsmodul zwischenzuschalten. Das heißt also insbesondere, dass die Umfeldsensoren nicht mehr direkt mit den Steuergeräten der Stellsysteme verbunden sind, sondern stattdessen mit dem Signalverwaltungsmodul. Dieses empfängt dann als zentrale Instanz die Sensorsignale der Umfeldsensoren. Abhängig von den Sensorsignalen werden Steuersignale an die Steuergeräte gesendet. Das Signalverwaltungsmodul verwaltet insofern in vorteilhafter Weise die ihm bereitgestellten Sensorsignale und kann diese beispielsweise nach vorbestimmten Regeln an die Steuergeräte der Stellsysteme analog zu einem Router weiterleiten bzw. senden.
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Dadurch also, dass die Umfeldsensoren nun nicht mehr jeweils einzeln mit den Steuergeräten verbunden sind, wird eine entsprechende Vernetzung in vorteilhafter Weise vereinfacht und weniger komplex, insofern nun lediglich eine Datenleitung bzw. Signalleitung zwischen dem Signalverwaltungsmodul und dem Steuergerät benötigt wird im Vergleich zu mehreren Signalleitungen gemäß dem Stand der Technik zwischen den Umfeldsensoren der verschiedenen Fahrerassistenzsysteme und jeweils einem Steuergerät des Stellsystems.
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Ein Stellsystem im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet insbesondere ein System, welches in einen Fahrzeugbetrieb und/oder eine Fahrzeugführung eingreifen kann. Ein Stellsystem kann beispielsweise ein Lenkungssystem, insbesondere ein elektrisches Servolenkungssystem, sein. Ein Stellsystem kann beispielsweise auch ein Triebstrangsystem sein. Ein Stellsystem kann vorzugsweise ein Fahrdynamikregelungssystem sein, was auch als elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) bekannt ist. Ein Stellsystem kann beispielsweise auch ein Antiblockiersystem oder ein Antriebsschlupfregelungssystem sein. Ein Stellsystem kann beispielsweise ein Bremssystem oder ein Antriebssystem des Fahrzeugs sein. Ein Stellsystem bezeichnet also insbesondere ein System, welches sich gerichtete Anforderungen an eine Fahrzeugbewegung wie beispielsweise eine Beschleunigung, ein Bremsen und/oder ein Lenken umsetzt, um das Fahrzeug entsprechend zu führen.
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Ein Steuergerät im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch als eine Steuerung bezeichnet werden und kann insbesondere in Hardware und/oder in Software ausgeführt sein. Solche Steuerungen steuern insbesondere die an sie angeschlossenen Stellsysteme des Fahrzeugs, wobei dieses Steuern insbesondere in Abhängigkeit von den Steuersignalen des Signalverwaltungsmoduls durchgeführt wird.
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Sensorsignale der Umfeldsensoren im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen insbesondere Umfeldsensordaten, welche dem sensorisch erfassten Fahrzeugumfeld entsprechen. Solche Umfeldsensordaten können insbesondere auch als Fahrzeugumfelddaten bezeichnet werden und umfassen insbesondere Informationen über das Fahrzeugumfeld. Solche Informationen können beispielsweise physische Objekte betreffen. Ein physisches Objekt kann beispielsweise ein anderes Fahrzeug, ein Fußgänger, ein Verkehrszeichen, eine Signalanlage oder Begrenzungspfosten der Straße sein. Insbesondere umfassen die Fahrzeugumfelddaten physische Merkmale bzw. Eigenschaften der Straße wie beispielsweise eine Straßenbreite, eine Fahrbahnbreite, Kurvenradien und/oder Abfahrten. Insbesondere sind bei stationären physischen Objekten auch die jeweilige Position und Abmaßungen in den Fahrzeugumfelddaten gespeichert. Fahrzeugumfelddaten können insbesondere auch Informationen über aktuelle Gegebenheiten umfassen, wie beispielsweise, dass sich an der entsprechenden Position eine Baustelle mit veränderten Straßeneigenschaften befindet. Fahrzeugumfelddaten können insbesondere auch Fahrbahnspurdaten umfassen, welche beispielsweise die Information über eine Fahrbahnlinienfarbe umfassen. Fahrzeugumfelddaten im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen insbesondere Bilder und/oder Videos. Den Fahrzeugumfelddaten ist insbesondere eine entsprechende Position zugeordnet, welche insbesondere mittels eines Global-Positioning-System(GPS)-Sensors bestimmt werden kann.
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Umfeldsensoren im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Radarsensoren, Videosensoren, insbesondere Videosensoren einer Stereo-Kamera oder eines Umfeldkamerasystems zum bildlichen Erfassen eines 360°-Umfelds des Fahrzeugs, oder Ultraschallsensoren umfassen. Umfeldsensoren können beispielsweise Lidar-Sensoren, Flugzeitsensoren und/oder ein Fotomischdetektoren, auf englisch auch Photonic Mixing Device-(PMD)-Sensoren genannt, umfassen. Ein PMD-Sensor kann insbesondere als ein Bildsensor in TOF-Kameras verwendet werden, wobei TOF für „Time of Flight“ steht, und auf Lichtlaufzeitverfahren basiert. Bei der Videokamera kann es sich insbesondere um eine Stereovideokamera handeln.
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Nach einer Ausführungsform ist eine Kommunikationsschnittstelle für ein Kommunikationssystem vorgesehen. Das Kommunikationssystem ist insbesondere dafür ausgebildet, Umfeldsensordaten zu empfangen, welche einem Fahrzeugumfeld entsprechen und extern von dem Fahrzeug ausgesandt wurden. Solche Umfeldsensordaten können insbesondere als externe Umfeldsensordaten bezeichnet werden. Insofern können die Umfeldsensordaten, welche mittels der Umfeldsensoren des Fahrzeugs selber gebildet sind, als interne Umfeldsensordaten bezeichnet werden. Die im Zusammenhang mit den internen Umfeldsensordaten gemachten Ausführungen gelten analog für die externen Umfeldsensordaten.
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Das Signalverwaltungsmodul ist insbesondere ausgebildet, die Steuersignale abhängig von den externen Umfeldsensordaten zu bilden und an die Steuergeräte zu senden. Das Vorsehen einer solchen Kommunikationsschnittstelle ermöglicht es also in vorteilhafter Weise, ein Kommunikationssystem an das Signalverwaltungsmodul anzuschließen bzw. anzukoppeln, so dass für die Bildung und Berechnung von den Steuersignalen noch weitere externe Umfeldsensordaten verwendet werden können. Solche externen Umfeldsensordaten können beispielsweise mittels externer Umfeldsensoren von weiteren Fahrzeugen gebildet werden. Eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und den weiteren Fahrzeugen kann insbesondere mittels des Car2Car-Kommunikationsverfahrens durchgeführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die externen Umfeldsensordaten mittels Umfeldsensoren gebildet werden, welche an einer feststehenden Infrastruktur wie beispielsweise einem Gebäude oder einem Verkehrszeichen oder einer Brücke angeordnet sind. Eine entsprechende Kommunikation kann dann beispielsweise mittels des Car2I-Kommunikationsverfahrens durchgeführt werden. Hierbei steht das "I" für den englischen Begriff „Infrastructure“.
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In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Kommunikationssystem anstelle oder zusätzlich zu den externen Umfeldsensordaten noch andere Daten empfängt, die für eine Berechnung einer Fahrzeugführungsstrategie relevant sind. Solche Daten können beispielsweise Navigationsdaten oder Verkehrsdaten, beispielsweise Staudaten, umfassen.
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In einer anderen Ausführungsform ist eine Energieverwaltungsschnittstelle vorgesehen, an welche ein Energieverwaltungsmodul angeschlossen bzw. angekoppelt werden kann. Ein solches Energieverwaltungsmodul ist insbesondere dafür ausgebildet, eine für einen Fahrzeugbetrieb zur Verfügung stehende Energie zu verwalten. Das Energieverwaltungsmodul ist vorzugsweise eingerichtet, weitere Steuersignale für die Steuergeräte in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Energie zu bilden. Das Signalverwaltungsmodul ist vorzugsweise ausgebildet, die Steuersignale abhängig von den weiteren Steuersignalen zu bilden und an die Steuergeräte zu senden. Durch das Vorsehen der Energieverwaltungsschnittstelle ist es also in vorteilhafter Weise ermöglicht, ein Energieverwaltungsmodul mit dem Signalverwaltungsmodul zu verbinden, so dass bei der Berechnung und Bildung der Steuersignale für die Stellsysteme die für den Fahrzeugbetrieb zur Verfügung stehende Energie berücksichtigt werden kann. Mit Energie ist hier insbesondere eine elektrische Energie gemeint. Vorzugsweise kann eine zur Verfügung stehende Energie einer Treibstoffmenge entsprechen. Dadurch also, dass in vorteilhafter Weise die zur Verfügung stehende Energie für einen Betrieb der Stellsysteme berücksichtigt wird, können diese effizienter und effektiver betrieben werden. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass bestimmte Stellsysteme nur eingeschränkt oder gar nicht betrieben werden, wenn die für den Fahrzeugbetrieb zur Verfügung stehende Energie, also beispielsweise wenn ein Ladungszustand einer Batterie zu niedrig ist und/oder wenn beispielsweise eine Treibstoffmenge nicht ausreicht, um beispielsweise gleichzeitig noch ein vorbestimmtes Fahrzeugziel zu erreichen, kleiner ist als ein vorbestimmter Wert. So kann beispielsweise bei einem niedrigen Ladezustand einer Traktionsbatterie eine Leistung für ein Vortriebssystem oder auch für andere Stellsysteme mit einem hohen Energiebedarf beschränkt werden.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Signalverwaltungsmodul ausgebildet ist, bei einer kritischen Fahrsituation die mittels des Energieverwaltungsmoduls vorgegebenen Beschränkungen hinsichtlich eines Betriebs der Stellsysteme zu übersteuern bzw. außer Kraft zu setzen. Eine solche kritische Fahrsituation kann beispielsweise eine Notbremsung zur Unfallvermeidung oder Unfallschwereminderung sein. Eine Unfallvermeidung, eine Unfallschwereminderung und eine Stabilisierung des Fahrzeugs können vorzugsweise eine höhere Priorität aufweisen als eine Energieverwaltung. Das heißt also insbesondere, dass die weiteren Steuersignale des Energieverwaltungsmoduls mit einer niedrigeren Priorität versehen werden im Vergleich zu den Steuersignalen des Signalverwaltungsmoduls. Die Steuersignale des Signalverwaltungsmoduls werden also bevorzugt zu den Steuergeräten gesendet. Insbesondere werden die Steuersignale des Signalverwaltungsmoduls im Notfall bevorzugt zu den Steuergeräten gesendet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Signalverwaltungsmodul ein Fahrzeugumfeldmodul zum Bereitstellen eines Fahrzeugumfeldmodells. Das Signalverwaltungsmodul umfasst insbesondere ein Fahrzeugbewegungsmodul zum Bereitstellen der Steuersignale in Abhängigkeit des Fahrzeugumfeldmodells. Das heißt also insbesondere, dass ein architekturelle Trennung zwischen einem Fahrzeugumfeldmodul, welches ein Fahrzeugumfeldmodell berechnet und entsprechend bereitstellt, und einem Fahrzeugbewegungsmodul, welches basierend auf dem Fahrzeugumfeldmodell die Steuersignale berechnet und bereitstellt, vorgesehen sein kann. Diese Trennung weist insbesondere den Vorteil auf, dass ein solches Signalverwaltungsmodul besonders einfach überprüft und gewartet werden kann. Weiterhin kann insbesondere ein solches Signalverwaltungsmodul auch in einer Vielzahl von unterschiedlichen Fahrzeugen eingesetzt werden, insofern das Fahrzeugumfeldmodul ein universelles, fahrzeugunabhängiges, Fahrzeugumfeldmodell bereitstellen kann, wohingegen die fahrzeug- und stellerabhängigen Eigenschaften im fahrzeugabhängigen Fahrzeugbewegungsmodul implementiert bzw. gekapselt sind. Eine solche Trennung weist insbesondere den Vorteil auf, dass eine Integration in jeweils einem Steuergerät bzw. einer Steuerung ermöglicht ist. Beispielsweise kann das Fahrzeugumfeldmodul in ein Umfeldsensorsteuergerät integriert sein. Beispielsweise kann das Fahrzeugbewegungsmodul in ein ESP-Steuergerät integriert sein.
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Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Signalverwaltungsmodul in ein Steuergerät bzw. einer Steuerung des Fahrzeugs integriert ist. Bei einem solchen Steuergerät kann es sich beispielsweise um ein Umfeldsensorsteuergerät handeln. Beispielsweise kann das Steuergerät ein Radar-Steuergerät, ein Video-Steuergerät oder ein ESP-Steuergerät sein.
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In einer anderen Ausführungsform sind dem Fahrzeugumfeldmodell die mehreren Sensorschnittstellen zugeordnet. Beispielsweise sind dem Fahrzeugbewegungsmodul die mehreren Stellerschnittstellen zugeordnet. Das heißt also insbesondere, dass das Fahrzeugumfeldmodul die Sensorsignale der Umfeldsensoren empfängt. Basierend auf den empfangenen Sensorsignalen berechnet das Fahrzeugumfeldmodul ein Fahrzeugumfeld und stellt es dem Fahrzeugbewegungsmodul bereit. Hierfür weist das Fahrzeugumfeldmodul und das Fahrzeugbewegungsmodul insbesondere geeignete Schnittstellen auf, mittels welcher die entsprechenden Daten entsprechend dem Fahrzeugumfeldmodell übertragen werden können. Die Steuergeräte der Stellsysteme sind mit dem Fahrzeugbewegungsmodul mittels der Stellerschnittstellen verbunden. Das heißt also insbesondere, dass das Fahrzeugbewegungsmodul basierend auf dem bereitgestellten Fahrzeugumfeldmodell und bestimmten Anforderungen an eine Fahrzeugbewegung bzw. eine Fahrzeugführung Steuersignale bildet und an die Steuergeräte der Stellsysteme sendet.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform melden die Steuergeräte eine Statusmeldung an das Signalverwaltungsmodul zurück, nachdem die Steuergeräte die Steuersignale empfangen haben. Das heißt also insbesondere, dass die Steuergeräte die Statusmeldung an das Signalverwaltungsmodul senden. Eine solche Statusmeldung kann beispielsweise eine Stellerverfügbarkeit und/oder eine Stellreserve umfassen. Das Signalverwaltungsmodul kann insofern in vorteilhafter Weise basierend auf dem Status der Stellsysteme entsprechend die Steuersignale bilden und hierbei insbesondere eine Stellerverfügbarkeit und/oder eine Stellreserve berücksichtigen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs,
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2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs,
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3 ein System zum Betreiben eines Fahrzeugs,
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4 ein weiteres System zum Betreiben eines Fahrzeugs und
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5 ein anderes System zum Betreiben eines Fahrzeugs.
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Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt eine Vorrichtung 101 zum Betreiben eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Die Vorrichtung 101 umfasst ein Signalverwaltungsmodul 103, welches mehrere Sensorschnittstellen 105 umfasst. An den Sensorschnittstellen 105 können Umfeldsensoren zum sensorischen Erfassen eines Fahrzeugumfelds angeschlossen bzw. angekoppelt werden. Das heißt also insbesondere, dass es mittels der Sensorschnittstellen 105 ermöglicht ist, die mittels der Umfeldsensoren bereitgestellten Sensorsignale dem Signalverwaltungsmodul 103 zur Verfügung zu stellen.
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Das Signalverwaltungsmodul 103 umfasst ferner mehrere Stellerschnittstellen 107 für Steuergeräte (nicht gezeigt) von Stellsystemen (nicht gezeigt) des Fahrzeugs. Das heißt also insbesondere, dass an den Stellerschnittstellen 107 die Steuergeräte bzw. Steuerungen der Stellsysteme des Fahrzeugs angeschlossen bzw. angekoppelt werden können. Somit können in vorteilhafter Weise insbesondere Steuersignale, welche mittels des Signalverwaltungsmoduls 103 gebildet werden, an die einzelnen Steuergeräte der Stellsysteme gesendet werden. Hierbei ist das Signalverwaltungsmodul 103 insbesondere dafür ausgebildet, abhängig von den Sensorsignalen die Steuersignale insbesondere zu bilden und an die Steuergeräte zu senden.
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Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Signalverwaltungsmodul 103 vier Sensorschnittstellen 105 und vier Stellerschnittstellen 107 auf. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können auch mehr oder weniger als vier Sensorschnittstellen 105 respektive vier Stellerschnittstellen 107 vorgesehen sein.
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Dadurch, dass zwischen den Umfeldsensoren und den Steuergeräten der Stellsysteme ein Signalverwaltungsmodul als übergeordnete Instanz zwischengeschaltet ist, entfällt die Notwendigkeit zwischen jedem einzelnen Umfeldsensor eine separate Daten- bzw. Signalleitung zu den Steuergeräten der Stellsysteme zu bilden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise insbesondere eine Vernetzung von Umfeldsensoren und Steuergeräten von Stellsystemen erheblich vereinfacht und somit insbesondere weniger fehleranfällig.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs. In einem Schritt 201 werden Sensorsignale von Umfeldsensoren zum sensorischen Erfassen eines Fahrzeugumfelds mittels eines Signalverwaltungsmoduls empfangen. Gemäß einem Schritt 203 sendet das Signalverwaltungsmodul abhängig von den Sensorsignalen Steuersignale an Steuergeräte von Stellsystemen des Fahrzeugs. Das heißt also insbesondere, dass die Sensorsignale der Umfeldsensoren nicht direkt zu den Steuergeräten der Stellsysteme geleitet werden, sondern zunächst an ein Signalverwaltungsmodul gesendet werden. Dieses Signalverwaltungsmodul ist zwischen den Umfeldsensoren und den Steuergeräten geschaltet. Abhängig von den Sensorsignalen sendet dann das Signalverwaltungsmodul entsprechend Steuersignale an die einzelnen Steuergeräte. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensorsignale direkt an die Steuergeräte weitergeleitet werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei mehreren Sensorsignalen diese nach vorbestimmten Regeln analog zu einem Router an die Steuergeräte weitergeleitet bzw. gesendet werden.
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3 zeigt ein System 301 zum Betreiben eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Das System 301 umfasst eine Vorrichtung 303 zum Betreiben eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung 303 weist ein Signalverwaltungsmodul 305 auf umfassend mehrere Sensorschnittstellen 307 sowie mehrere Stellerschnittstellen 309. An den Sensorschnittstellen 307 ist jeweils ein Umfeldsensor 311 angekoppelt bzw. angeschlossen. An den Stellerschnittstellen 309 ist jeweils ein Steuergerät 313 eines Stellsystems des Fahrzeugs angekoppelt bzw. angeschlossen.
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Die Umfeldsensoren 311 erfassen ein Fahrzeugumfeld und senden entsprechende Sensorsignale bzw. Umfeldsensordaten über die Sensorschnittstelle 307 an das Signalverwaltungsmodul 305.
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Abhängig von diesen Sensorsignalen bildet das Signalverwaltungsmodul 305 entsprechende Steuersignale für die Steuergeräte 313. Diese Steuersignale werden über die Stellerschnittstellen 309 an die Steuergeräte 313 gesendet. Entsprechend den Steuersignalen steuern dann die Steuergeräte 313 die entsprechenden Stellsysteme.
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4 zeigt ein weiteres System 401 zum Betreiben eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Das System 401 umfasst eine Vorrichtung 403 zum Betreiben eines Fahrzeugs aufweisend ein Signalverwaltungsmodul 405.
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Das Signalverwaltungsmodul 405 ist ähnlich dem Verwaltungsmodul 103 gemäß 1 und dem Signalverwaltungsmodul 305 gemäß 3 gebildet. Zusätzlich umfasst das Signalverwaltungsmodul 405 eine Kommunikationsschnittstelle 407, an welcher ein Kommunikationssystem 409 angekoppelt bzw. angeschlossen ist. Mittels des Kommunikationssystems 409 ist es insbesondere ermöglicht, externe Umfeldsensordaten bzw. allgemein externe Daten von weiteren Fahrzeugen und/oder von einer Infrastruktur zu empfangen.
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Das Signalverwaltungsmodul 405 weist ferner eine Navigationsschnittstelle 411 auf, an welcher ein Navigationssystem 413 angekoppelt ist, welches insbesondere eine digitale Karte umfasst. Die entsprechenden Navigationsdaten des Navigationssystems 413 können somit in vorteilhafter Weise ebenfalls dem Signalverwaltungsmodul 405 zur Verfügung gestellt werden.
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Das Signalverwaltungsmodul 405 umfasst ferner eine Energieverwaltungsschnittstelle 415, an welcher ein Energieverwaltungsmodul 417 angeschlossen bzw. angekoppelt ist. Das Energieverwaltungsmodul 417 empfängt insbesondere Navigationsdaten des Navigationssystems 413 und kann basierend auf einer für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stehende Energie sowie der Navigationsdaten weitere Steuersignale für die Steuergeräte 313 der Stellsysteme bilden. Diese weiteren Steuersignale werden mittels der Energieverwaltungsschnittstelle 415 dem Signalverwaltungsmodul 405 zur Verfügung gestellt und werden nicht direkt den Steuergeräten 313 zur Verfügung gestellt.
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Das Signalverwaltungsmodul 305 empfängt also Umfeldsensordaten bzw. Sensorsignale der Umfeldsensoren 311, externe Umfeldsensordaten von weiteren Fahrzeugen und/oder einer Infrastruktur, Navigationsdaten des Navigationssystems 413 und weitere Steuersignale des Energieverwaltungsmoduls 417. Basierend auf diesen Daten bzw. Signalen bildet und berechnet dann das Signalverwaltungsmodul 405 entsprechende Steuersignale, welche mittels der Stellerschnittstellen 309 an die Steuergeräte 313 gesendet werden. Diese steuern dann entsprechend der Steuersignale die einzelnen Stellsysteme des Fahrzeugs.
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Das heißt also insbesondere, dass sämtliche Daten, welche für eine Fahrzeugführung relevant sein können, zunächst von dem Signalverwaltungsmodul 405 als Zentralinstanz gesammelt werden. Dieses gibt dann entsprechende Steuersignale an die einzelnen Steuergeräte 313 der Stellsysteme aus, um hierüber die einzelnen Stellsysteme zu betreiben.
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5 zeigt ein anderes System 501 zum Betreiben eines Fahrzeugs. Das System 501 umfasst eine Vorrichtung 503 zum Betreiben eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung 503 umfasst ein Signalverwaltungsmodul 505.
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Das Signalverwaltungsmodul 505 umfasst ein Fahrzeugbewegungsmodul 507 und ein Fahrzeugumfeldmodul 509. Das Fahrzeugumfeldmodul 509 empfängt Sensorsignale bzw. Umfeldsensordaten von Umfeldsensoren 511. Der Übersicht halber sind diese Umfeldsensordaten in 5 symbolisch mittels eines Rechtecks mit dem Bezugszeichen 511 gekennzeichnet.
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Ferner ist ein Energieverwaltungsmodul 513 gebildet, welches über eine entsprechende hier nicht gezeigte Energieverwaltungsschnittstelle mit dem Fahrzeugbewegungsmodul 507 gekoppelt bzw. verbunden ist. Das Energieverwaltungsmodul 513 empfängt Daten einer Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515, welches wiederum Daten eines Navigationssystems 517 empfängt umfassend eine digitale Karte. Die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 berechnet insbesondere ein Fahrzeugumfeld basierend auf den mittels des Navigationssystems 517 bereitgestellten Navigationsdaten. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 noch Daten von anderen Umfeldsensoren von anderen Fahrzeugen bzw. einer Infrastruktur erhält. Diese Daten werden dem Energieverwaltungsmodul 513 bereitgestellt, welches entsprechend weitere Steuersignale bildet und mittels der hier nicht gezeigten Energieverwaltungsschnittstelle dem Fahrzeugbewegungsmodul 507 zur Verfügung stellt. Die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 kann auch als ein elektronischer Horizont bezeichnet werden, da sie insbesondere ein Fernfeld, beispielsweise ab etwa 300 m bezogen auf das Fahrzeug, des Fahrzeugumfelds berechnet. Die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 ist insbesondere eingerichtet, basierend auf den ihr zur Verfügung gestellten Daten eine Fahrzeugroute zu berechnen.
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Die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 stellt das entsprechend berechnete Fahrzeugumfeld ebenfalls dem Fahrzeugumfeldmodul 509 zur Verfügung. Basierend auf den Sensorsignalen und dem berechneten Fahrzeugumfeld berechnet dann das Fahrzeugumfeldmodul 509 ein Fahrzeugumfeldmodell, was hier auch als ein erweitertes Fahrzeugumfeldmodell bezeichnet werden kann. Dieses erweiterte Modell wird über geeignete Schnittstellen dem Fahrzeugbewegungsmodul 507 zur Verfügung gestellt, welches entsprechend Steuersignale bildet und an Steuergeräte von Stellsystemen des Fahrzeugs ausgibt. Die mehreren Steuergeräte sind hier symbolisch mittels eines Rechtecks mit dem Bezugszeichen 519 gekennzeichnet.
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Weiterhin kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Energieverwaltungsmodul 513 Informationen über einen Energiehaushalt, insbesondere über eine zur Verfügung stehende Energie, des Fahrzeugs an die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 übermittelt, so dass diese in vorteilhafter Weise eine momentane Fahrzeugroute bzw. Navigationsroute des Fahrzeugs entsprechend anpasst und/oder optimiert. Vorzugsweise übermittelt die Fahrzeugumfeldberechnungseinrichtung 515 digitale Karten, beispielsweise Topologiedaten, GPS-Daten, Daten externer Fahrzeuge und/oder externer Infrastrukturen an das Energieverwaltungsmodul 513, so dass dieses vorzugsweise in vorteilhafter Weise diese Informationen bei einer Reichweitenberechnung berücksichtigen kann.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Energieverwaltungsmodul 513 über die Energieverwaltungsschnittstelle Begrenzungen und/oder Stellreserven an das Fahrzeugbewegungsmodul 507 übermittelt. Solche Stellreserven können beispielsweise Stellreserven beim Rekuperieren und/oder eine Begrenzung einer Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Energieverwaltungsmodul 513 über eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle Informationen über einen Energiehaushalt und/oder Fahranweisungen und/oder Fahrempfehlungen für eine Fahrzeugsteuerung bzw. Fahrzeugführung an einen Fahrer ausgibt bzw. bereitstellt, beispielsweise mittels eines Bildschirms.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform können die Schnittstellen zu den Umfeldsensoren entweder auf Merkmalsebene, beispielsweise erkannte Kanten bei Video, oder Objektebene, beispielsweise erkanntes Fahrzeug bei Radar oder Video, ausgebildet sein.
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Für die Schnittstellen zu den Stellsystemen können vorzugsweise folgende Einflussgrößen auf eine Fahrzeugbewegung vorgesehen sein.
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Insbesondere kann eine Längskraft Fx bei Aufträgen bzw. Anfragen zum Beschleunigen oder Verzögern als Einflussgröße vorgesehen sein. Bei einem Auftrag bzw. Anfrage für eine Beschleunigung wird ein Motorantriebssystem und/oder Getriebesystem als Stellsystem gesteuert. Bei einem Auftrag für eine Verzögerung wird insbesondere ein ESP und/oder ein Motorantriebssystem und/oder Getriebesystem als Stellsystem über ein entsprechendes Motorschleppmoment und/oder eine Rekuperationsbremsung bei Elektrofahrzeugen gesteuert.
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Insbesondere kann als Einflussgröße auch ein Gier-Moment Mz bei Aufträgen bzw. Anfragen zur Änderung der Fahrtrichtung als Einflussgröße vorgesehen sein. Hierbei können über das ESP einseitige Bremseingriffe vorgenommen werden. Über eine elektronische Servolenkung auch EPS genannt, kann über einen nachgeschalteten Lenkmomentregler das angeforderte Gier-Moment in eine Lenkmomentanforderung umgewandelt werden.
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Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die entsprechenden Berechnungen in den einzelnen Komponenten des Systems 501 intern in der jeweiligen Komponente selber durchgeführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die entsprechenden Berechnungen extern von dem Fahrzeug durchgeführt werden, beispielsweise mittels eines externen Servers. Vorzugsweise kann eine Kombination aus interner und externer Berechnung, also sowohl im System 501 als auch im externen Server, vorgesehen sein. Eine entsprechende Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem externen Server kann beispielsweise mittels des WLAN-Kommunikationsverfahrens und/oder des long term evolution(lte)-Kommunikationsverfahrens durchgeführt werden.
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Zusammenfassend ist es mittels des erfindungsgemäßen Signalverwaltungsmoduls ermöglicht, eine standardisierte, auf verschiedene Systemkonfigurationen (Umfeldsensoren, Steller) angepasste Struktur bereitzustellen, bei der sich die Variantenvielfalt einer wachsenden Zahl von Fahrerassistenzfunktionen in vorteilhafter Weise beherrschen lässt.
