DE102013020177A1 - Motor car, has sensor systems actuated by main control unit in nominal operating mode, and replacement control unit controlling sensor systems if mistake arises in main control unit in emergency operation state - Google Patents

Motor car, has sensor systems actuated by main control unit in nominal operating mode, and replacement control unit controlling sensor systems if mistake arises in main control unit in emergency operation state Download PDF

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Abstract

The motor car (1) has sensor systems (2, 3) provided with a main control unit (7a) that is cooperated above a main attachment part. The sensor systems comprises a replacement control unit (7b) that is cooperated above a replacement attachment part that is arranged independent of the main control unit. The sensor systems are actuated by the main control unit in a nominal operating mode. The replacement control unit controls the sensor systems if error arises in the main control unit in an emergency operation mode.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a motor vehicle.

Moderne Kraftfahrzeug werden in zunehmendem Maße mit Sensorsystemen ausgestattet, die verschiedenartige, die momentane Umgebung des Kraftfahrzeugs charakterisierende Umgebungsinformationen erzeugen, so dass diese bei der Steuerung bzw. Bedienung des Kraftfahrzeugs durch dessen Fahrer verwendet werden können. Derartige Sensorsysteme sind seit geraumer Zeit auch zentraler Bestandteil moderner Fahrerassistenzsysteme. Ein solches Assistenzsystem mag etwa dazu dienen, den Fahrer bei der Hinderniserkennung zu unterstützen oder im Gefahrenfall ein automatisches Bremsmanöver einzuleiten. Bei den verwendeten Sensorsystemen handelt es sich in der Regel um sogenannte passive Systeme, die Umgebungssignale empfangen und auswerten, ohne selbst aktiv Signale zu erzeugen. Ein prominenter Vertreter eines solchen Sensor-Typs ist etwa eine herkömmliche Kamera, die bei geeigneter Anbringung außen am Kraftfahrzeug ein Bild des Fahrzeugvorfeldes im optischen oder nicht-optischen Wellenlängenbereich aufzuzeichnen vermag. Demgegenüber sind Radarsensoren, die aktiv Radarstrahlen und erzeugen und diese nach erfolgter Reflexion an Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs detektieren auswerten, der Gruppe der aktiven Sensoren zuzuordnen.Modern motor vehicles are increasingly being equipped with sensor systems which generate various environmental information characterizing the current environment of the motor vehicle, so that these can be used in the control or operation of the motor vehicle by its driver. Such sensor systems have also been a central component of modern driver assistance systems for quite some time. Such an assistance system may serve, for example, to assist the driver in detecting the obstacle or to initiate an automatic braking maneuver in the event of danger. As a rule, the sensor systems used are so-called passive systems which receive and evaluate ambient signals without actively generating signals themselves. A prominent representative of such a type of sensor is, for example, a conventional camera which, with suitable attachment on the outside of the motor vehicle, can record an image of the vehicle apron in the optical or non-optical wavelength range. In contrast, radar sensors that actively generate and detect radar beams and detect them after reflection on objects in the surroundings of the vehicle are assigned to the group of active sensors.

Die oben vorgestellten Sensorsysteme spielen nun bei der Entwicklung von sogenannten autonomen Kraftfahrzeugen eine zentrale Rolle. Als autonomes Fahrzeug bezeichnet man in Fachkreisen der Fahrzeugtechnik ein Fahrzeug, welches ohne menschliche Unterstützung – also ausschließlich basierend auf den von den Sensorsystemen zur Verfügung gestellten Umgebungsinformationen – zu navigieren vermag. Eine bedeutsame Vorstufe für die Realisierung solcher autonomer Fahrzeuge stellen Kraftfahrzeuge dar, die einen teilautonomen Betrieb gestatten. Im teilautonomen Betrieb werden wesentliche Funktionen zur Steuerung des Kraftfahrzeug von der im Fahrzeug verbauten Steuerungseinheit übernommen, welche die von den genannten Sensorsystemen zur Verfügung gestellten Informationen auswertet und bei der selbständigen Ansteuerung verschiedener Systeme des Fahrzeugs wie etwa dessen Lenkung oder Bremsen – unabhängig oder im Zusammenspiel mit dem Fahrer – berücksichtigt.The above-presented sensor systems now play a central role in the development of so-called autonomous motor vehicles. An autonomous vehicle is referred to in specialist circles of vehicle technology as a vehicle which is able to navigate without human assistance - that is, based solely on the environmental information provided by the sensor systems. An important preliminary stage for the realization of such autonomous vehicles are motor vehicles which permit a semi-autonomous operation. In semi-autonomous operation, essential functions for controlling the motor vehicle are taken over by the control unit installed in the vehicle, which evaluates the information provided by the sensor systems provided and in the autonomous control of various systems of the vehicle such as the steering or brakes - independently or in conjunction with the driver - considered.

Als problematisch beim teilautonomen Betrieb des Kraftfahrzeugs erweist sich indes, dass der Ausfall bereits eines der Sensorsysteme die Fähigkeit der Steuerungseinheit, das Fahrzeug teilautonom zu steuern, erheblich zu mindern vermag. Dies gilt in besonderem Maße für den Fall, dass in der Steuerungseinheit selbst ein Fehlerzustand eintritt oder dieses gar vollständig ausfällt.However, proving problematic in semi-autonomous operation of the motor vehicle is that the failure of one of the sensor systems is able to significantly reduce the ability of the control unit to control the vehicle in a partially autonomous manner. This applies in particular to the case in which a fault condition occurs in the control unit itself or even fails completely.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine verbesserte Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, welches insbesondere einen wenigstens teilautonomen Betrieb mit gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen erhöhter Betriebssicherheit erlaubt.The invention therefore has the object to provide an improved embodiment of a motor vehicle, which in particular allows at least partially autonomous operation with respect to conventional motor vehicles increased reliability.

Die genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The above objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, ein Kraftfahrzeug sowohl in Bezug auf die verwendeten Sensorsysteme als auch hinsichtlich der mit diesen zusammenwirkenden Steuerungseinheit mit einer gewissen Redundanz auszustatten, so dass das Fahrzeug im Fehlerfall im Sensorsystem oder in der Steuerungseinheit in einer Art Notbetrieb zumindest mit eingeschränkter Funktionalität weiter betrieben werden kann. Dies gilt in besonderem Maße, wenn das Kraftfahrzeug für einen teilautonomen oder gar vollständig autonomen Fahrbetrieb ausgelegt ist.The basic idea of the invention is accordingly to provide a motor vehicle with a certain redundancy both in relation to the sensor systems used and in terms of the control unit cooperating therewith, so that the vehicle continues to operate in a kind of emergency operation, at least with limited functionality, in the event of a fault in the sensor system or in the control unit can be operated. This is particularly true when the motor vehicle is designed for a partially autonomous or even completely autonomous driving operation.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug ist daher mit einem ersten und wenigstens einem zweiten Sensorsystem versehen, welche die Umgebung des Fahrzeugs charakterisierende Umgebungsinformationen erzeugen. Das erste Sensorsystem, erzeugt dabei erste Umgebungsinformationen, das zweite Sensorsystem zweite Umgebungsinformationen. Solche Umgebungsinformationen können beispielsweise ein Bild der Fahrzeugumgebung sein, welches von einem der beiden Sensorsysteme – in diesem Fall eine optische Kamera – aufgezeichnet wurde. Bei der zweiten Umgebungsinformation kann es sich etwa um Radarsignale eines Radarsystems – dem zweiten Sensorsystem – handeln, welche Rückschlüsse auf etwaig in Fahrtrichtung vorhandene Hindernisse zulässt.A motor vehicle according to the invention is therefore provided with a first and at least one second sensor system which generate environmental information characterizing the environment of the vehicle. The first sensor system generates first environmental information, the second sensor system generates second environmental information. Such environmental information may be, for example, an image of the vehicle environment which has been recorded by one of the two sensor systems - in this case an optical camera. The second environment information can be, for example, radar signals of a radar system-the second sensor system-which allows conclusions to be drawn about any obstacles present in the direction of travel.

Erfindungsgemäß sind nun die wenigstens zwei Sensorsysteme derart konfiguriert, dass die ersten und zweiten Umgebungsinformationen wenigstens teilweise überlappen. Unter einem solchen Überlapp ist zu verstehen, dass die beim Ausfall eines bestimmten Sensorsystems nicht mehr zur Verfügung stehenden Umgebungsinformationen wenigstens teilweise noch vom anderen, intakten Sensorsystem geliefert werden können. Ein solcher Ansatz lässt dich etwa durch Verwendung zweier Kameras realisieren, deren optisches Sichtfeld einen gemeinsamen Überlappungsbereich aufweist. Die gewünschte Überlappung von Umgebungsinformationen lässt sich aber auch bei der Verwendung verschiedenartiger Sensorsysteme verwirklichen, etwa indem das Vorfeld des Kraftfahrzeugs sowohl mittels einer Kamera – also einem der Kategorie der passiven Sensoren zugeordneten Sensorsystem – als auch mit Hilfe eines Radarsensor – einem aktiven Sensor – überwacht wird.According to the invention, the at least two sensor systems are now configured such that the first and second environmental information overlap at least partially. Such an overlap is to be understood as meaning that the environment information which is no longer available in the event of the failure of a particular sensor system can at least partly still be supplied by the other, intact sensor system. Such an approach can be realized by using two cameras whose optical field of view has a common overlap area. The desired overlap of environmental information can also be realized when using different types of sensor systems, such as by the front of the motor vehicle both by means of a camera - ie a sensor system associated with the category of passive sensors - as is also monitored by means of a radar sensor - an active sensor.

Um auch die – gerade hinsichtlich sicherheitsrelevanter Aspekte – hinsichtlich des Auftretens von Fehlerzuständen besonders kritische Steuerungseinheit zur Ansteuerung der Sensorsysteme mit der gewünschten Relevanz auszustatten, umfasst das hier vorgeschlagene Kraftfahrzeug nicht nur eine einzige Steuerungseinheit, sondern eine zusätzliche, zweite Steuerungseinheit, welches als Backup-System für die Erste herangezogen werden kann. Im folgenden Zusammenhang wird eine der beiden Steuerungseinheiten als Hauptsteuerungseinheit, die andere als Ersatzsteuerungseinheit bezeichnet.In order to equip the control unit, which is particularly critical with regard to safety-relevant aspects, for controlling the sensor systems with the desired relevance, the motor vehicle proposed here comprises not only a single control unit but also an additional, second control unit, which serves as a backup system can be used for the first. In the following context, one of the two control units is referred to as a main control unit, the other as a replacement control unit.

Beide Steuerungseinheiten sind unabhängig voneinander über entsprechende Anbindungen, die Haupt- bzw. Ersatz-Anbindung mit den im Fahrzeug vorhandenen Sensorsystemen kommunikationsverbunden. Unter dem Begriff „Anbindung” sind dabei jedwede Mittel zur elektrischen oder elektronischen Kommunikation – etwa ein im Fahrzeugbau übliches Bussystem in Form eines CAN- oder FlexRay-Bussystems – der beiden Steuerungseinheiten mit den Sensorsystemen gefasst. In einem ersten Szenario kann jede der beiden Steuerungseinheiten jeweils mit allen Sensorsystemen verbunden sein; alternativ kann aber auch daran gedacht sein, dass bestimmte Sensorsysteme nur mit einer der beiden Steuerungseinheiten verbunden wird; in diesem Fall ist es jedoch zwingend erforderlich, die beiden Steuerungseinheiten zu vernetzten, und zwar beispielsweise mittels einer Ethernet-Verbindung.Both control units are independently connected via appropriate connections, the main or replacement connection with the existing sensor systems in the vehicle communication. The term "connection" means any means for electrical or electronic communication - such as a usual in vehicle bus system in the form of a CAN or FlexRay bus system - the two control units with the sensor systems. In a first scenario, each of the two control units may each be connected to all sensor systems; Alternatively, however, it may also be thought that certain sensor systems are connected to only one of the two control units; In this case, however, it is absolutely necessary to network the two control units, for example by means of an Ethernet connection.

Welches der beiden Steuerungseinheiten nun die aktive Kontrolle über die Sensorsysteme übernimmt, hängt vom aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ab: In einem nominellen Betriebszustand, in welchem alle Sensorsysteme, die Haupt-Anbindung und auch die Hauptsteuerungseinheit fehlerfrei arbeiten, ist wenigstens die Hauptsteuerungseinheit aktiv und steuert die Sensorsysteme an. Dies schließt jedoch nicht aus, dass Haupt- und Ersatzsteuerungseinheit simultan aktiv sein können, d. h. beide Einheiten können insbesondere die Auswertung der von den Sensorsystemen gelieferten Umgebungsinformationen übernehmen. Die Sensorsysteme werden also entweder ausschließlich von der Hauptsteuerungseinheit oder, alternativ dazu, von der Haupt- und der Ersatzsteuereinheit gemeinsam angesteuert.Which of the two control units now takes active control of the sensor systems depends on the current operating state of the motor vehicle: In a nominal operating state, in which all sensor systems, the main connection and also the main control unit operate faultlessly, at least the main control unit is active and controls the Sensor systems on. However, this does not exclude that main and backup control units can be active simultaneously, i. H. Both units can in particular take over the evaluation of the environmental information supplied by the sensor systems. The sensor systems are therefore controlled either exclusively by the main control unit or, alternatively, by the main and the spare control unit together.

Durch eine in modernen Kraftfahrzeugen serienmäßig vorhandene, kommunikative Kopplung der Hauptsteuerungseinheit mit weiteren Aktiv-Komponenten zur Steuerung des Kraftfahrzeugs, etwa dessen Lenkung oder auch dessen Bremssystem, können die Steuerungseinheiten direkt auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs Einfluss nehmen, etwa indem sie selbsttätig eine Notbremsung einleiteten, wenn vom Sensorsystem ein gefährliches Hindernis im Fahrzeug-Vorfeld gemeldet wurde.By a standard existing in modern motor vehicles, communicative coupling of the main control unit with other active components for controlling the motor vehicle, such as the steering or its braking system, the control units can directly influence the performance of the motor vehicle, such as by automatically initiating emergency braking, if the sensor system has reported a dangerous obstacle in the vehicle apron.

Für den Fall, dass in wenigstens einem Sensorsystem oder in wenigstens einer der Anbindungen der Sensorsysteme an die Steuerungseinheiten ein Fehler – beispielsweise eine Unterbrechung der Stromversorgung, ein elektrischer Kurzschluss oder ein Software-Fehler – auftritt, wird das Kraftfahrzeug in einen Notbetriebszustand umgeschaltet. Dennoch kann die Kontrolle über die Sensorsysteme bei der nominell arbeitenden Hauptsteuerungseinheit – optional in Kombination mit der Ersatzsteuerungseinheit – verbleiben.In the event that in at least one sensor system or in at least one of the connections of the sensor systems to the control units an error - such as an interruption of the power supply, an electrical short circuit or a software error - occurs, the motor vehicle is switched to an emergency operating state. Nevertheless, control of the sensor systems may remain with the nominal master control unit, optionally in combination with the replacement control unit.

Für den Fall, dass in der Hauptsteuerungseinheit selbst ein Fehlerzustand auftritt und diese ihre funktionsgemäße Bestimmung nicht mehr zu erfüllen vermag, werden die besagten Steuerungsaufgaben von der Ersatzsteuerungseinheit übernommen. Dieser Zustand der beiden Steuerungseinheiten – die Hauptsteuerungseinheit ist fehlerbedingt inaktiv, die Ersatzsteuerungseinheit arbeitet nominell – fällt unter den oben definierten Notbetriebszustand.In the event that in the main control unit itself an error condition occurs and this is no longer able to fulfill their functional purpose, the said control tasks are taken over by the substitute control unit. This state of the two control units - the main control unit is inactive due to the error, the replacement control unit operates nominally - falls under the emergency operating state defined above.

Das hier vorgestellte Kraftfahrzeug erlaubt also aufgrund seiner redundanten Konfiguration seiner Sensorsysteme und seiner Steuerungseinheiten einschließlich deren redundanter Kommunikationsverbindungen untereinander im Fehlerfall das vorübergehende Umschalten in einen zumindest eingeschränkten, gleichwohl jedoch in jedem Falle für die Fahrzeuginsassen sicherheitsunkritischen Notbetrieb.The motor vehicle presented here thus allows due to its redundant configuration of its sensor systems and its control units including their redundant communication links with each other in case of failure, the temporary switching to an at least limited, however, in any case for the vehicle occupants safety-critical emergency operation.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung, bei welcher das Kraftfahrzeug mit einem von den beiden Steuerungseinheiten steuerbaren Lenkungs- und/oder Brems- und oder Antriebssystem ausgestattet ist, können die beiden Steuerungseinheiten derart konfiguriert sein, dass im Notbetriebszustand die vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels des Lenkungs- und/oder Brems- und/oder Antriebssystems möglichen Fahrmanöver gegenüber dem nominellen Betriebszustand reduziert sind.In an advantageous development in which the motor vehicle is equipped with a controllable by the two control units steering and / or braking and or drive system, the two control units can be configured such that in the emergency operating state by the driver of the motor vehicle by means of the steering and / or braking and / or drive system possible maneuvers are reduced compared to the nominal operating state.

Im Hinblick auf die auch im hier vorgestellten, redundant konfigurierten Kraftfahrzeug im Notbetriebszustand eintretende Minderung der von den Sensorsystemen bereitgestellten Funktionalität empfiehlt es sich, das Kraftfahrzeug derart zu konfigurieren, dass es nach einem Umschalten in den Notbetriebszustand von der aktiven Steuerungseinheit automatisch bis zum vollständigen Stillstand abgebremst wird.With regard to the reduction of the functionality provided by the sensor systems in the redundant configured motor vehicle presented here, it is advisable to configure the motor vehicle so that it automatically decelerates to full standstill after switching to the emergency operating state of the active control unit becomes.

Die Redundanz des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs lässt sich nochmals deutlich erhöhen, indem für die beiden Steuerungseinheiten jeweils autonome elektrische Energieversorgungseinheiten – beispielsweise in Form zweier unabhängig voneinander verdrahteter wiederaufladbarer Batterien – zum Versorgen der Steuerungseinheiten mit elektrischer Energie vorgesehen sind. Der Ausfall einer der beiden Energieversorgungseinheiten hat in diesem Fall nicht automatische einen vollständigen Ausfall beider Steuerungseinheiten zur Folge.The redundancy of the motor vehicle according to the invention can be significantly increased again by each of the two control units autonomous electrical power supply units - for example in the form of two independently wired rechargeable batteries - are provided for supplying the control units with electrical energy. The failure of one of the two power supply units does not automatically result in a complete failure of both control units in this case.

Der vorangehend vorgestellte Gedanke einer autonomen Energieversorgung der beiden Steuerungseinheiten lässt sich auch auf die im Kraftfahrzeug vorhandenen Sensorsysteme übertragen, indem jedes Sensorsystem zur Energieversorgung elektrisch mit den beide autonomen Energieversorgungseinheiten von Haupt- und Ersatzsteuerungseinheit verbunden ist. Alternativ dazu ist ein Szenario vorstellbar, bei welchem wenigstens zwei unterschiedliche Sensorsysteme mit unterschiedlichen Energieversorgungseinheiten verbunden werden.The above-presented idea of an autonomous power supply of the two control units can also be transferred to the existing in the motor vehicle sensor systems by each sensor system for power supply is electrically connected to the two autonomous power supply units of main and spare control unit. Alternatively, a scenario is conceivable in which at least two different sensor systems are connected to different power supply units.

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.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

Es zeigen, jeweils schematisch:It show, each schematically:

1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer grobschematischen Darstellung in einer Draufsicht, 1 an inventive motor vehicle in a rough schematic representation in a plan view,

2 eine schaltplanartige Darstellung verschiedener Komponenten des Kraftfahrzeugs der 1, 2 a schematic diagram of various components of the motor vehicle of 1 .

3 eine Variante der in der 2 gezeigten Verschaltung. 3 a variant of in the 2 shown interconnection.

1 illustriert ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 grobschematisch und in einer Draufsicht. 1 illustrates a motor vehicle according to the invention 1 roughly schematic and in a top view.

Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein erstes Sensorsystem 2 mit mehreren Radarsensoren 2a–2d sowie ein zweites Sensorsystem 3 mit mehreren optischen Kameras 3a–3d. Beide Systeme 2, 3 werden primär zur Hinderniserkennung im Umfeld des vom Kraftfahrzeug 1 befahrenen Fahrbahnabschnitts 6 verwendet und unterstützen folglich einen teilautonomen Betrieb des Kraftfahrzeugs 1. Besagter teilautonomer Betrieb wird im nominellen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 1 von einer Hauptsteuerungseinheit 7a bewältigt. Im Falle eines teilweisen oder vollständigen Ausfalls der Hauptsteuerungseinheit 7a kann diese Funktion die redundante, also mit identischer oder reduzierter Funktionalität ausgestattete Ersatzsteuerungseinheit 7b übernehmen.The car 1 includes a first sensor system 2 with several radar sensors 2a - 2d and a second sensor system 3 with several optical cameras 3a - 3d , Both systems 2 . 3 are primarily for obstacle detection in the environment of the motor vehicle 1 traveled road section 6 used and therefore support a semi-autonomous operation of the motor vehicle 1 , Said teilautonomer operation is in the nominal driving operation of the motor vehicle 1 from a main control unit 7a overcome. In the case of a partial or complete failure of the main control unit 7a This function can be the redundant, ie with identical or reduced functionality equipped spare control unit 7b take.

Für beide Steuerungseinheiten 7a, 7b sind jeweils autonome elektrische Energieversorgungseinheiten 12a, 12b in Form zweier separat – entweder mit der Hauptsteuerungseinheit 7a oder mit der Ersatzsteuerungseinheit 7b verdrahteter wiederaufladbarer Batterien – zum unabhängigen Versorgen der beiden Steuerungseinheiten 7a, 7b mit elektrischer Energie vorgesehen. Der Ausfall einer der beiden Energieversorgungseinheiten 12a, 12b hat also nicht automatisch einen gleichzeitigen Ausfall beider Steuerungseinheiten 7a, 7b zur Folge. Auch die beiden Sensorsysteme 2, 3 können zur Energieversorgung elektrisch jeweils mit beiden autonomen Energieversorgungseinheiten 12a, 12b verbunden sein.For both control units 7a . 7b each are autonomous electrical power units 12a . 12b in the form of two separately - either with the main control unit 7a or with the replacement control unit 7b wired rechargeable batteries - for independent supply of the two control units 7a . 7b provided with electrical energy. The failure of one of the two power supply units 12a . 12b So does not automatically have a simultaneous failure of both control units 7a . 7b result. Also the two sensor systems 2 . 3 can be used to power each electrical with both autonomous power units 12a . 12b be connected.

Die Hauptsteuerungseinheit 7a ist über ein im Folgenden als Haupt-Anbindung bezeichnetes Kommunikationssystem, etwa ein Bussystem in Form eines CAN- oder LIN-Busses mit allen Sensoren 2a–2d, 3a–3d der beiden im Kraftfahrzeug 1 verbauten Sensorsysteme 2, 3 verbunden. Dieses Szenario ist in 2 detailliert dargestellt, welche schaltplanartig die Kommunikationsverbindungen zwischen den Steuerungseinheiten 7a, 7b und den Sensorsystemen 2a, 2b darstellt. 2 zeigt auch, dass demnach auch die Ersatzsteuerungseinheit 7b über ein im Folgenden als Ersatz-Anbindung bezeichnetes Kommunikationssystem mit allen Sensoren 2a–2d, 3a–3d der beiden im Kraftfahrzeug 1 verbauten Sensorsysteme 2, 3 verbunden ist.The main control unit 7a is a communication system referred to below as the main connection, such as a bus system in the form of a CAN or LIN bus with all sensors 2a - 2d . 3a - 3d the two in the vehicle 1 installed sensor systems 2 . 3 connected. This scenario is in 2 shown in detail, which schematics the communication links between the control units 7a . 7b and the sensor systems 2a . 2 B represents. 2 also shows that accordingly, the replacement control unit 7b via a communication system referred to below as a replacement connection with all sensors 2a - 2d . 3a - 3d the two in the vehicle 1 installed sensor systems 2 . 3 connected is.

1 lässt sich nunmehr entnehmen, dass das erste Sensorsystem 2a erste Umgebungsinformationen U1 in Form von Radarsignalen erzeugt, die u. a. auch Informationen hinsichtlich etwaig im Umfeld des Kraftfahrzeugs vorhandene Hindernisse beinhalten, und übermittelt diese über die Hauptanbindung 8a an die Hauptsteuerungseinheit 7a. Diese Informationen werden von jenen des zweiten Sensorsystems 3 ergänzt, welche mehrere optische Kamerabilder besagter Umgebung erzeugen, die wiederum ebenfalls der Hinderniserkennung dienen mögen. Ein im Vorfeld 5 des Kraftfahrzeug 1 gegenwärtiges Hindernis 4 wird von beiden Sensorsystemen 2, 3 erkannt, d. h. die Umgebungsinformationen U1, U2 der beiden Sensorsysteme 2, 3 überlappen und erzeugen somit redundanter Information – nämlich jene, dass sich im Vorfeld 5 ein Hindernis befindet, welches mit dem Fahrzeug 1 zu kollidieren droht. 1 can now be seen that the first sensor system 2a generates first environmental information U1 in the form of radar signals, including, among other things, information regarding any obstacles present in the environment of the motor vehicle, and transmits them via the main connection 8a to the main control unit 7a , This information will be from those of the second sensor system 3 complemented, which generate several optical camera images of said environment, which in turn may also serve the obstacle detection. One in advance 5 of the motor vehicle 1 current obstacle 4 is from both sensor systems 2 . 3 detected, ie the environmental information U1, U2 of the two sensor systems 2 . 3 overlap and thus generate redundant information - namely, that in advance 5 there is an obstacle with the vehicle 1 threatens to collide.

Beim teilweisen oder vollständigen Ausfall etwa des ersten Sensorsystems 2 können die für den teilautonomen Fahrbetrieb nicht mehr zur Verfügung stehenden Umgebungsinformationen U1 wenigstens teilweise von den Sensoren 3a–3d des zweiten Sensorsystems in Form der überlappenden Umgebungsinformationen U2 kompensiert werden. Im Beispielszenario würde dies bedeuten, dass die Radarsensoren 2a–2d ausfallbedingt keine Hindernisinformationen bereitstellen, wohl aber die optischen Kameras 3a–3d.In the case of partial or complete failure of, for example, the first sensor system 2 For example, the environment information U1, which is no longer available for the partially autonomous driving operation, can be at least partially supplied by the sensors 3a - 3d of the second sensor system in the form of overlapping environment information U2. In the example scenario, this would mean that the radar sensors 2a - 2d due to the lack of obstacle information, but the optical cameras 3a - 3d ,

Welche der beiden Steuerungseinheiten 7a, 7b die aktive Kontrolle über die beiden Sensorsysteme 2, 3 übernimmt, hängt vom aktuellen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs ab:
Im nominellen Betriebszustand, in welchem beide Sensorsysteme 2, 3, die Haupt-Anbindung 8a und auch die Hauptsteuerungseinheit 7a, fehlerfrei – also nominell – arbeiten, werden die Sensoren 2a–2d, 3a–3d der beiden Sensorsysteme 2, 3 von der Hauptsteuerungseinheit 7a angesteuert, d. h. dieses Einheit 7a übernimmt insbesondere die Auswertung der von den Sensorsystemen 2, 3 gelieferten Umgebungsinformationen U1, U2.Which of the two control units 7a . 7b the active control of the two sensor systems 2 . 3 takes over depends on the current operating condition of the motor vehicle:
In the nominal operating state, in which both sensor systems 2 . 3 , the main connection 8a and also the main control unit 7a , error-free - so nominal - work, the sensors are 2a - 2d . 3a - 3d the two sensor systems 2 . 3 from the main control unit 7a controlled, ie this unit 7a in particular takes over the evaluation of the sensor systems 2 . 3 supplied environment information U1, U2.

Durch eine in modernen Kraftfahrzeugen serienmäßig vorhandene, kommunikative Kopplung der Steuerungseinheiten 7a, 7b mit weiteren Aktiv-Komponenten zur Steuerung des Kraftfahrzeugs 1, etwa dessen Lenkung 9, dessen Bremssystem 10 oder auch dessen Antriebssystem 11 (vgl. 2), können die Steuerungseinheiten 7a, 7b direkt auf das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs 1 Einfluss nehmen, beispielsweise indem sie eine Notbremsung einleiten, wenn von einem Sensorsystem 2, 3 ein Hindernis im Vorfeld 5 detektiert wurde.By a standard in modern motor vehicles, communicative coupling of the control units 7a . 7b with further active components for controlling the motor vehicle 1 such as steering 9 , its brake system 10 or its drive system 11 (see. 2 ), the control units 7a . 7b directly to the driving behavior of the motor vehicle 1 Influence, for example, by initiating an emergency braking, if by a sensor system 2 . 3 an obstacle in the run-up 5 was detected.

Für den Fall, dass in wenigstens einem Sensorsystem 2, 3 oder in wenigstens einer der Anbindungen 8a, 8b der Sensorsysteme 2, 3 an die Steuerungseinheiten 7a, 7b ein Fehler – beispielsweise eine Unterbrechung der Stromversorgung, ein elektrischer Kurzschluss oder ein Software-Fehler – auftritt, so befindet sich das Kraftfahrzeug 1 in einem Notbetriebszustand, wobei die Ansteuerung der Sensorsysteme 2, 3 dennoch bei der Hauptsteuerungseinheit 7a verbleibt. Lediglich für den Fall, dass in der Hauptsteuerungseinheit 7a selbst ein Fehlerzustand auftritt oder diese sogar vollständig ausfällt, werden die besagten Steuerungsaufgaben im Notbetriebszustand von der Ersatzsteuerungseinheit 7b übernommen.In the event that in at least one sensor system 2 . 3 or in at least one of the connections 8a . 8b the sensor systems 2 . 3 to the control units 7a . 7b an error - for example, an interruption of the power supply, an electrical short circuit or a software error - occurs, so is the motor vehicle 1 in an emergency operating state, wherein the control of the sensor systems 2 . 3 nevertheless at the main control unit 7a remains. Only in the event that in the main control unit 7a Even if a fault condition occurs or even fails completely, the said control tasks in the emergency operating state of the replacement control unit 7b accepted.

Sobald sich das Kraftfahrzeug 1 im Notbetriebszustand befindet, reduziert die Haupt- bzw. Ersatzsteuerungseinheit 7a, 7b durch entsprechende Ansteuerung des Lenkungssystems 9, des Bremssystems 10 und des Antriebssystems 11 die vom Fahrer des Kraftfahrzeugs steuerbaren Fahrmanöver gegenüber dem nominellen Betriebszustand.As soon as the motor vehicle 1 in emergency mode, reduces the main or spare control unit 7a . 7b by appropriate control of the steering system 9 , the brake system 10 and the drive system 11 the driving maneuver controllable by the driver of the motor vehicle compared to the nominal operating state.

3 illustriert nun eine Variante der in der 2 gezeigten Schaltungsanordnung. Im Beispiel der 3 steht das erste Sensorsystem 2 nur mit der Hauptsteuerungseinheit 7a und das zweite Sensorsystem 3 ausschließlich mit der Ersatzsteuerungseinheit 7b in Kommunikationsverbindung. Die erfindungsgemäß erforderliche Verbindung zwischen dem ersten Sensorsystem 2 und der Hauptsteuerungseinheit 7a bzw. zwischen dem zweiten Sensorsystem 3 und der Ersatzsteuerungseinheit 7b erfolgt im Beispiel der 3 über ein dem Fachmann im Fachbereich Informatik geläufiges, sog. ”geswitchtes” Netzwerk, welches einen in der Hauptsteuerungseinheit 7a vorgesehenen ersten Switch 13a, einen in der Ersatzsteuerungseinheit 7b vorgesehenen zweiten Switch 13b und eine die Switches 13a, 13b verbindenden Ethernet-Verbindung 14. 3 now illustrates a variant of the in the 2 shown circuit arrangement. In the example of 3 stands the first sensor system 2 only with the main control unit 7a and the second sensor system 3 exclusively with the replacement control unit 7b in communication connection. The invention required connection between the first sensor system 2 and the main control unit 7a or between the second sensor system 3 and the replacement control unit 7b takes place in the example of 3 via a so-called "switched" network which is familiar to a person skilled in the field of computer science and which has one in the main control unit 7a provided first switch 13a , one in the replacement control unit 7b provided second switch 13b and one of the switches 13a . 13b connecting Ethernet connection 14 ,

Claims (5)

Kraftfahrzeug (1), – mit einem ersten Sensorsystem (2), mittels welchem die Umgebung des Kraftfahrzeugs (1) charakterisierende erste Umgebungsinformationen (U1) erzeugbar sind, – mit wenigstens einem zweiten Sensorsystem (3), mittels welchem die Umgebung des Kraftfahrzeugs charakterisierende zweite Umgebungsinformationen (U2) erzeugbar sind, – wobei die wenigstens zwei Sensorsysteme (2, 3) derart ausgebildet sind, dass die ersten und zweiten Umgebungsinformationen (U1, U2) wenigstens teilweise überlappen, – mit einer mit wenigstens einem Sensorsystem (2, 3) über eine Haupt-Anbindung (8a) zusammenwirkenden Hauptsteuerungseinheit (7a), – mit einer mit wenigstens einem Sensorsystem (2, 3) über eine Ersatz-Anbindung (8b) unabhängig von der Hauptsteuerungseinheit (7a) zusammenwirkenden Ersatzsteuerungseinheit (7b), – wobei das Kraftfahrzeug (1) über einen nominellen Betriebszustand, in welchem alle Sensorsysteme (2, 3), die Hauptanbindung (8a) und die Hauptsteuerungseinheit (7a) fehlerfrei arbeiten, und über einen Notbetriebszustand, in welchem in wenigstens einem Sensorsystem (2, 3) oder in einer der beiden Steuerungseinheiten (7a, 7b) oder in einer der beiden Anbindungen (8a, 8b) ein Fehler auftritt, verfügt, – wobei im nominellen Betriebszustand die Sensorsysteme (2, 3) wenigstens von der Hauptsteuerungseinheit (7a) angesteuert werden, und im Notbetriebszustand, falls der Fehler in der Hauptsteuerungseinheit (7a) auftritt, die Ersatzsteuerungseinheit (7b) die Ansteuerung der Sensorsysteme (2, 3) übernimmt.Motor vehicle ( 1 ), - with a first sensor system ( 2 ), by means of which the environment of the motor vehicle ( 1 ) characterizing first environment information (U1) can be generated, - with at least one second sensor system ( 3 ), by means of which the surroundings of the motor vehicle characterizing second environment information (U2) can be generated, - wherein the at least two sensor systems ( 2 . 3 ) are formed such that the first and second environmental information (U1, U2) at least partially overlap, - with one with at least one sensor system ( 2 . 3 ) via a main connection ( 8a ) cooperating main control unit ( 7a ), - with at least one sensor system ( 2 . 3 ) via a replacement connection ( 8b ) independent of the main control unit ( 7a ) cooperating replacement control unit ( 7b ), - wherein the motor vehicle ( 1 ) over a nominal operating state in which all sensor systems ( 2 . 3 ), the main connection ( 8a ) and the main control unit ( 7a ) operate error-free, and an emergency operating state in which in at least one sensor system ( 2 . 3 ) or in one of the two control units ( 7a . 7b ) or in one of the two connections ( 8a . 8b ) an error occurs, has, - whereby in the nominal operating state, the sensor systems ( 2 . 3 ) at least from the main control unit ( 7a ) and in the emergency mode, if the fault in the main control unit ( 7a ), the replacement control unit ( 7b ) the control of the sensor systems ( 2 . 3 ) takes over. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kraftfahrzeug (1) ein von den beiden Steuerungseinheiten (7a, 7b) steuerbares Lenkungs-, Brems- und Antriebssystem (9, 10, 11) zum Einstellen der Fahrtrichtung bzw. zum Abbremsen/Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (1) aufweist, – im Notbetriebszustand die vom Fahrer des Kraftfahrzeugs (1) mittels des Lenkungssystems (9) und/oder Bremssystems (10) und/oder Antriebssystems (11) möglichen Fahrmanöver gegenüber dem nominellen Betriebszustand reduziert sind.Motor vehicle according to claim 1, characterized in that - the car ( 1 ) one of the two control units ( 7a . 7b ) controllable steering, braking and drive system ( 9 . 10 . 11 ) for adjusting the direction of travel or for decelerating / accelerating the motor vehicle ( 1 ), - in the emergency operating state, that of the driver of the motor vehicle ( 1 ) by means of the steering system ( 9 ) and / or braking system ( 10 ) and / or drive system ( 11 ) possible driving maneuvers are reduced compared to the nominal operating state. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) derart konfiguriert ist, dass es nach dem Umschalten in den Notbetriebszustand von der gerade aktiven Steuerungseinheit (7a, 7b) automatisch bis zum vollständigen Stillstand abgebremst wird.Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the motor vehicle ( 1 ) is configured such that, after switching to the emergency operating state, it is activated by the currently active control unit ( 7a . 7b ) is automatically decelerated to a complete stop. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die beiden Steuerungseinheiten (7a, 7b) jeweils individuelle elektrische Energieversorgungseinheiten (12a, 12b) zum individuellen Versorgen der Steuerungseinheiten (7a, 7b) mit elektrischer Energie vorgesehen sind.Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that for the two control units ( 7a . 7b ) individual electrical energy supply units ( 12a . 12b ) for individually supplying the control units ( 7a . 7b ) are provided with electrical energy. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Sensorsystem (2, 3) zur Energieversorgung elektrisch mit den beiden individuellen Energieversorgungseinheiten (12a, 12b) verbunden ist.Motor vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that each sensor system ( 2 . 3 ) for power supply electrically with the two individual power supply units ( 12a . 12b ) connected is.
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