DE102012002823A1 - Control device for vehicle e.g. motor car, has control units that are provided to actuate steering system and brake system of vehicle respectively in two different operating modes - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer derartigen Steuerungseinrichtung.The present invention relates to a control device for a vehicle. The invention further relates to a vehicle with such a control device.
Herkömmliche Steuerungseinrichtungen, mittels derer die Fahrdynamik eines Fahrzeugs sowohl gesteuert als auch geregelt werden kann, sind unter dem Begriff ”elektronisches Stabilitätsprogramm” (ESP) bekannt und bezeichnen ein Fahrerassistenzsystem, das durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder dem Ausbrechen des Fahrzeugs entgegenwirkt. Unter dem Begriff ”Electric Power Steering” (EPS) ist eine Steuerungseinrichtung in Form einer elektrischen Servolenkung bekannt, die eine Lenkradbetätigung durch den Fahrer des Fahrzeugs hydraulisch oder elektronisch verstärkt.Conventional control devices by means of which the driving dynamics of a vehicle can both be controlled and regulated are known by the term "electronic stability program" (ESP) and designate a driver assistance system which counteracts the breaking away of the vehicle by deliberate braking of individual wheels. The term "Electric Power Steering" (EPS), a control device in the form of an electric power steering is known, which amplifies a steering wheel operation by the driver of the vehicle hydraulically or electronically.
Die
Die
In modernen Fahrzeugen kommen derartige Steuerungseinrichtungen auch in Zusammenhang mit einem sogenannten Autonomie-Betriebszustand des Fahrzeugs zum Einsatz, in welchem die Steuerung des Fahrzeugs teilweise, weitgehend oder sogar vollständig ohne Einwirkung eines Fahrers des Fahrzeugs erfolgen kann. Ein derartiger autonomer Betriebszustand kann beispielsweise bei der Erprobung von Fahrerassistenzsystemen in einem Fahrzeug im Zusammenhang mit komplexen oder gefährlichen Verkehrssituationen zum Einsatz kommen. Des Weiteren eignet sich der autonome Betriebsmodus bei Versuchen mit sogenannten ”Fahrer-Dummies” bei der Durchführung von sogenannten ”Misuse”-Versuchen. Auch eignet sich der autonome Betriebsmodus für die Durchführung von Crash-Tests und bei der Schlechtwegeerprobung.In modern vehicles, such control devices are also used in connection with a so-called autonomous operating state of the vehicle, in which the control of the vehicle can take place partially, largely or even completely without the intervention of a driver of the vehicle. Such an autonomous operating state can be used, for example, in the testing of driver assistance systems in a vehicle in connection with complex or dangerous traffic situations. Furthermore, the autonomous operating mode is suitable for experiments with so-called "driver dummies" in the implementation of so-called "misuse" experiments. The autonomous operating mode is also suitable for carrying out crash tests and for bad road testing.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform einer Steuerungseinrichtung, insbesondere im Zusammenhang mit einem autonomen Betriebszustand eines eine solche Steuerungseinrichtung verwendenden Fahrzeugs, bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an improved embodiment of a control device, in particular in connection with an autonomous operating state of a vehicle using such a control device.
Oben genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Steuerungseinrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The above object is achieved by a control device according to the independent claim 1. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung derart, dass die erste und/oder zweite Steuerungseinheit das Lenksystem bzw. das Bremssystem des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Auftreten einer Fehlfunktion in der ersten oder/und zweiten Steuerungseinheit, in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Steuerungseinrichtung ansteuert, kann die Flexibilität von durch die Steuerungseinrichtung bereitgestellten Funktionalitäten für einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs verbessert werden. Ferner kann die Betriebssicherheit des Fahrzeugs in Verbindung mit einem autonomen Betrieb des Fahrzeugs verbessert werden, insbesondere dann, wenn in der Steuerungseinrichtung bei der Steuerung des Fahrzeugs Fehler auftreten.Due to the design of the control device according to the invention such that the first and / or second control unit controls the steering system or the braking system of the vehicle, in particular in the event of a malfunction in the first and / or second control unit, depending on the operating state of the control device can the flexibility of functionalities provided by the controller for autonomous operation of the vehicle can be improved. Furthermore, the operational safety of the vehicle can be improved in conjunction with an autonomous operation of the vehicle, in particular if errors occur in the control device in the control of the vehicle.
In einer weiterbildenden Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in einem ersten Betriebszustand ein autonomes Fahren des Fahrzeugs im sog. ”End of Line”-Bereich der Fahrzeugherstellung, beispielsweise bei Verbrauchsmessungen o. ä. realisiert ist. In einem zweiten Betriebszustand kann vorgesehen sein, dass ein stabiles Befahren von Trajektorien durch das Fahrzeug sichergestellt wird, beispielsweise im Zusammenhang mit Testfahrten zur Sensor-Evaluierung, mit Crashtests, oder mit sog. Stabilen Misuse-Versuchen. In einem dritten Betriebszustand kann vorgesehen sein, dass von der Steuerungseinrichtung zusätzliche Informationen, welche durch ein Assistenzsystem im Zusammenhang mit einer Umgebungs-Erkennung bereitgestellt werden, für die Ansteuerung der ersten oder/und zweiten Steuerungseinheit verwendet werden. Dies kann beispielsweise im Zusammenhang mit der Erkennung von Hindernissen auf einer von dem Fahrzeug zu befahrenden Straße durch das Assistenzsystem erfolgen. Insbesondere ist vorstellbar, dass die Steuerungseinrichtung im dritten Betriebszustand selbstständig ein Ausweichmanöver durch geeignetes Ansteuern der ersten oder/und zweiten Steuerungseinheit durchführt.In a further embodiment, provision can be made for autonomous driving of the vehicle to be realized in the so-called "end-of-line" area of vehicle production, for example in consumption measurements or the like, in a first operating state. In a second operating state can be provided that a stable driving of trajectories is ensured by the vehicle, for example in connection with test drives for sensor evaluation, with crash tests, or with so-called. Steady misuse attempts. In a third operating state it can be provided that additional information, which is provided by an assistance system in connection with an environmental recognition, is used by the control device for the activation of the first and / or second control unit. This can be done, for example, in connection with the detection of obstacles on a road to be traveled by the vehicle by the assistance system. In particular, it is conceivable that the control device automatically performs an evasive maneuver in the third operating state by suitable activation of the first and / or second control unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Umschaltvorrichtung mit einem externen Eingabesystem verbindbar sein zum Umschalten zwischen den wenigstens zwei Betriebszuständen, und kann die Steuerungseinrichtung ferner eine Authentifizierungseinheit umfassen zum Authentifizieren des externen Eingabesystems. Auf diese Weise kann ein besonders betriebssicherer externer Zugriff auf die Steuerungseinrichtung realisiert werden. In a preferred embodiment, the switching device may be connectable to an external input system for switching between the at least two operating states, and the controller may further comprise an authentication unit for authenticating the external input system. In this way, a particularly reliable external access to the control device can be realized.
Vorzugsweise kann die erste Steuerungseinheit eine Vorrichtung zum dynamischen Regeln einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder/und einer Motordrehzahl einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs umfassen, oder/und kann die zweite Steuerungseinheit eine Vorrichtung zum Unterstützen einer Fahrzeug-Lenkung umfassen.Preferably, the first control unit may comprise a device for dynamically controlling a speed of the vehicle and / or an engine speed of an internal combustion engine of the vehicle, and / or the second control unit may comprise a device for assisting vehicle steering.
In einer weiterbildenden oder auch alternativen Ausführungsform, welche bereits als solche für sich schutzfähig ist, kann der erste Betriebszustand ein Zustand sein, in welchem das zu steuernde Fahrzeug ohne einen das Fahrzeug steuernden Fahrer betrieben wird, und kann der zweite Betriebszustand ein Zustand sein, in welchem das zu steuernde Fahrzeug mit einem das Fahrzeug steuernden Fahrer betrieben wird. Auf diese Weise können insbesondere mit dem Brems- bzw. Lenk-Verhalten in Zusammenhang stehende Funktionalitäten im Hinblick auf einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs mit bzw. ohne Fahrer optimiert werden.In a further or alternative embodiment, which is already protectable as such, the first operating state may be a state in which the vehicle to be controlled is operated without a driver controlling the vehicle, and the second operating state may be a state in which the vehicle to be controlled is operated by a driver controlling the vehicle. In this way, functionalities associated in particular with the braking or steering behavior can be optimized with regard to autonomous operation of the vehicle with or without driver.
Zum Zwecke der weiteren Verbesserung der Betriebssicherheit des Fahrzeugs kann die erste Steuerungseinheit das Lenksystem derart ansteuern, dass das Fahrzeug unter Ausführung einer definierten Lenkstrategie gelenkt wird, oder/und kann die zweite Steuerungseinheit das Bremssystem dann derart ansteuern, dass das Fahrzeug, insbesondere bis zum vollständigen Stillstand, abgebremst wird.For the purpose of further improving the operational safety of the vehicle, the first control unit can control the steering system such that the vehicle is steered under execution of a defined steering strategy, and / or the second control unit can then control the braking system such that the vehicle, in particular to the full Standstill, is slowed down.
In einer weiterbildenden Ausführungsform kann die definierte Lenkstrategie wenigstens eine der folgenden Unter-Strategien umfassen:
- – Beibehalten eines momentanen Lenkwinkels,
- – Rückführen eines momentanen Lenkwinkels, insbesondere über einen vorbestimmten Rückführungs-Zeitraum, auf einen Nullwert.
- Maintaining a current steering angle,
- - Returning a current steering angle, in particular over a predetermined feedback period, to a zero value.
Dies stellt die Überführung eines in einem fahrerlosen Betriebszustand betriebenen Fahrzeugs bei Auftreten einer Fehlfunktion in einen betriebssicheren Zustand sicher.This ensures the transfer of a vehicle operated in a driverless operating state in the event of a malfunction in a fail-safe state.
In weiteren Varianten können in der Steuerungseinrichtung weitere Betriebszustände vorgesehen sein, derart, dass hinsichtlich eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs für verschiedene Anwendungen verschiedene Funktionalitäten bereitgestellt werden. So kann ein weiterer Betriebszustand besonders für einen autonomen Betrieb des Fahrzeugs ohne Lenkeingriffe optimiert sein, beispielsweise wenn Rollversuche vor der Auslieferung des Fahrzeugs an einen Kunden auf einer sog. Fahrzeug-Rolle durchgeführt werden sollen, insbesondere wenn mittels derartiger Versuche ein Kraftstoff-Verbrauch des Fahrzeugs bestimmt werden soll.In further variants, further operating states may be provided in the control device, such that different functionalities are provided for different applications with regard to an autonomous operation of the vehicle. Thus, a further operating state can be optimized especially for autonomous operation of the vehicle without steering interventions, for example when rolling tests are to be carried out before delivery of the vehicle to a customer on a so-called vehicle roll, in particular if such attempts result in fuel consumption of the vehicle should be determined.
Mittels einer derartigen Ausbildung der Steuerungseinrichtung wird erreicht, dass gleichzeitig sowohl eine hohe Funktionalität im Hinblick auf einen teilautonomen oder sogar vollautonomen Betrieb des zu steuernden Fahrzeugs als auch die Erfüllung hoher Sicherheitsanforderungen sichergestellt sind, insbesondere im Zusammenhang mit Fehlfunktionen bei der teil- oder vollautonomen Steuerung des Fahrzeugs, so dass von einem derart gesteuerten Fahrzeug kein Sicherheitsrisiko ausgeht, und zwar weder für einen Fahrer des Fahrzeugs noch für weitere Verkehrsteilnehmer.By means of such a design of the control device is achieved that at the same time both a high functionality in terms of a partially autonomous or even fully autonomous operation of the vehicle to be controlled and the fulfillment of high security requirements are ensured, especially in connection with malfunction in the partially or fully autonomous control of Vehicle, so that poses no security risk of such a controlled vehicle, neither for a driver of the vehicle nor for other road users.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, umfassend ein Bremssystem zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs, ein Lenksystem zum Einstellen einer Fortbewegungs-richtung des Kraftfahrzeugs, und eine mit einem oder mehreren der oben genannten Merkmale.The invention further relates to a vehicle, comprising a braking system for braking the motor vehicle, a steering system for adjusting a direction of travel of the motor vehicle, and one with one or more of the above features.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:In each case show schematically:
In der
Die Steuerungseinrichtung
Die erste Steuerungseinheit
Die erste und zweite Steuerungseinheit
In dem ersten Betriebszustand (I) unterstützen die erste bzw. zweite Steuerungseinheit
In einer alternativen Variante des Ausführungsbeispiels kann die Steuerungseinrichtung genau zwei Betriebszustände, und zwar einen ersten (I) und einen zweiten (II) Betriebszustand, aufweisen. Dabei ist der erste Betriebszustand (I) ein Zustand, in welchem das zu steuernde Fahrzeug ohne einen Fahrer betrieben wird, und ist der zweite Betriebszustand (II) ein Zustand, in welchem das zu steuernde Fahrzeug mit einem Fahrer betrieben wird. Die erste oder/und zweite Steuerungseinheit
Für den Fall, dass sich die Steuerungseinrichtung bei Auftreten einer Fehlfunktion in der ersten Steuerungseinheit
- a) Beibehalten eines momentanen Lenkwinkels, und
- b) Rückführen eines momentanen Lenkwinkels, insbesondere über einen vorbestimmten Rückführungs-Zeitraum, auf einen Nullwert. Für den entsprechenden Fall, dass sich die Steuerungseinrichtung bei Auftreten einer Fehlfunktion in der zweiten Steuerungseinheit
3 in dem ersten Betriebszustand (I) befindet, steuert die erste Steuerungseinheit3 das Bremssystem 4 derart an, dass das Fahrzeug, insbesondere bis zum vollständigen Stillstand, abgebremst wird.
- a) maintaining a current steering angle, and
- b) returning a current steering angle, in particular over a predetermined feedback period, to a zero value. For the corresponding case that the control device in the event of a malfunction in the second control unit
3 in the first operating state (I), the first control unit controls3 thebrake system 4 such that the vehicle is braked, in particular until it is completely stopped.
Wie in der Darstellung der
In dem flüchtigen Datenspeicher
Mittels derartiger Parameter-Daten kann also festgelegt werden, welche Funktionalitäten bzgl. eines autonomen Betriebs des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand der Steuerungseinrichtung
Das Umschalten des Betriebszustands durch die Umschaltvorrichtung
Für den Fall, dass die geänderten Parameter-Daten nicht mehr innerhalb der zulässigen Grenzen für die Parameter-Daten liegen, können diese in einer Variante des Ausführungsbeispiels wieder auf ursprüngliche Default-Werte zurückgesetzt oder an die zulässigen Grenzwerte angepasst werden. Auf diese Weise kann eine hohe Betriebssicherheit des Fahrzeugs erzielt werden.In the event that the changed parameter data are no longer within the permissible limits for the parameter data, they can be reset in a variant of the embodiment to original default values or adapted to the permissible limits. In this way, a high reliability of the vehicle can be achieved.
In einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels ist vorstellbar, dass über die Verbindung des externen Eingabesystems
Eine derartige Variante ist insbesondere für Erprobungsfahrten des Fahrzeugs interessant, wenn dieses sich noch in der Entwicklungsphase befindet und beispielsweise im Zusammenhang mit Crashtests o. ä. ohne Fahrer quasi ”ferngesteuert” werden soll. Für den Fall, dass im Zusammenhang mit einer derartigen ”Fernsteuerung” des Fahrzeugs Parameter-Daten in dem Datenspeicher
In der
Dazu wird in einem ersten Schritt
Im Falle einer erfolgreichen Authentifizierung kann der Betriebszustand durch die Umschaltvorrichtung
In einem Schritt
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