DE102016214248A1

DE102016214248A1 - Black Box für automatisiertes Fahren

Info

Publication number: DE102016214248A1
Application number: DE102016214248.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Flinspach
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-08-02
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-02-08

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur automatisierten Steuerung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, vom Kraftfahrzeug Größen entgegenzunehmen, auf Basis der entgegengenommenen Größen eine Notsituation zu erkennen, bei erkannter Notsituation zumindest Teile von Steuerbefehlen des Fahrers und/oder eines Fahrerassistenzsystems zu unterdrücken und durch eigene Steuerbefehle an das Kraftfahrzeug zu ersetzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur automatisierten Steuerung eines Kraftfahrzeugs.
Heutige Kraftfahrzeuge umfassen häufig eine Vielzahl von elektronischen Steuervorrichtungen, die einen Fahrerwunsch ermitteln. Zumindest basierend auf dem ermittelten Fahrerwunsch werden dann Ansteuerprofile für Aktoren berechnet, die wiederrum einen, dem Fahrerwunsch im Wesentlichen entsprechenden Effekt auf das Kraftfahrzeug haben. Dieses Prinzip wird häufig als „x-by-wire“ bezeichnet und findet beispielsweise beim elektronischen Fahrpedal, bei der elektronischen Lenkung oder bei der elektronischen Bremse Anwendung.
Erst der Einsatz von „x-by-wire“ Technologie hat den heutzutage weit verbreiteten Einsatz von fortgeschrittenen Fahrerassistenzsystem wie Abstandsregeltempomaten möglich gemacht.
Auch für die nächsten Stufen der Automatisierung von Kraftfahrzeugen, dem teil- und/oder vollautomatisierten Betrieb, stellt „x-by-wire“ eine notwendige Voraussetzung dar, wobei beim teil-, beziehungsweise vollautomatisierten Fahren fortgeschrittene Fahrerassistenzsysteme zumindest zeitweise die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs übernehmen.
Eine große Herausforderung stellt hierbei die Klärung der Schuldfrage bei Unfällen dar. Beispielsweise ist einerseits zurzeit noch nicht abzusehen, wie sich weltweit das Haftungsrisiko bei Unfällen zwischen Fahrzeuginsasse, Fahrzeughalter und Fahrzeughersteller aufteilen wird.
Andererseits ist aktuell auch die Frage ungeklärt, wie sich die Schuldfrage und somit das Haftungsrisiko bei Unfällen ganz ohne menschliches Zutun klären lässt. Offen ist beispielsweise die Frage nach dem Schuldigen bei einer Kollision von zwei vollautomatisierten Fahrzeugen.
Der Unfallhergang wird dabei wesentlich von der Steuerlogik der Fahrerassistenzsysteme der am Unfall beteiligten Kraftfahrzeuge beeinflusst. Es ist dabei sehr wahrscheinlich, dass verschiedene Modelle von Kraftfahrzeugen unterschiedliche Steuerlogiken besitzen werden, da diese von unterschiedlichen Kraftfahrzeugherstellern, Zulieferern oder Entwicklern erstellt werden können.
Zur Verdeutlichung des Problems dient das stark vereinfachte Beispiel, dass zwei vollautomatisierte Fahrzeuge sich frontal aufeinander zu bewegen. Eines der Fahrzeuge weicht gemäß seiner Steuerlogik nach links aus während das andere Fahrzeug, seiner eigenen Steuerlogik folgend, nach rechts ausweicht. Somit tritt trotz hoch entwickelter Fahrerassistenzsysteme ein Unfall ein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung anzugeben, die die beschriebene Problematik zumindest mindert.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur automatisierten Steuerung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, vom Kraftfahrzeug Größen entgegenzunehmen.
Bei diesen Größen kann es sich insbesondere um Größen handeln, die Fahrerassistenzsysteme zur Steuerung der Längs- und/oder Querführung eines Fahrzeugs benötigen.
Außerdem kann diese Schnittstelle vom Kraftfahrzeug zur Steuervorrichtung mittels gesetzlicher Vorgaben und/oder Standards genormt sein. Eine solche Normung bringt den Vorteil mit sich, dass die Steuervorrichtung Fahrzeug- und herstellerübergreifend eingesetzt werden kann.
Des Weiteren ist die Steuervorrichtung eingerichtet, auf Basis der entgegen genommenen Größen eine Notsituation zu erkennen.
Bei diesen Notsituationen kann es sich beispielsweise um Kollisionen mit anderen Fahrzeugen, Menschen oder Tieren handeln. Hierfür sind bereits konkrete Verfahren bekannt, die mittels Sensorik die Fahrzeugumgebung auswerten.
Auf Grundlage dieser Sensorinformationen kann ein Modell der Fahrzeugumgebung erstellt werden, in dem beispielsweise zukünftige Bewegungen von weiteren Verkehrsteilnehmern vorhergesagt werden können.
Durch einen Vergleich der geplanten Fahrtrajektorie des eigenen Fahrzeugs mit den zukünftigen Bewegungen der weiteren Verkehrsteilnehmer können beispielsweise Notsituationen erkannt werden.
Zur eindeutigen Klärung von Haftungsfragen ist es vorteilhaft, auch die Algorithmen zu Erkennung von Notsituationen mittels Gesetzen oder Normierung einheitlich zu gestalten.
Zusätzlich ist die Steuervorrichtung eingerichtet, bei erkannter Notsituation zumindest Teile von Steuerbefehlen des Fahrers und/oder eines Fahrerassistenzsystems zu unterdrücken und durch eigene Steuerbefehle an das Kraftfahrzeug zu ersetzen.
Das Unterdrücken der Steuerbefehle des Fahrers und/oder eines Fahrerassistenzsystems kann dabei auf verschiedene Arten umgesetzt werden. Beispielsweise können die Steuervorrichtungen der relevanten Aktoren wie Antrieb, Lenkung oder Bremsen derart gestaltet sein, dass sie zuverlässig die Steuerbefehle von der zum aktuellen Zeitpunkt korrekten Quelle auswählen können.
Alternativ kann beispielsweise auch ein zentraler Auswahlmechanismus implementiert werden, der sicherstellt, dass nur Steuerbefehle von jeweils einer Quelle an die Steuervorrichtungen der relevanten Aktoren verschickt werden. Hierfür eignen sich beispielsweise Techniken wie die aus FlexRay bekannten Bus Guardians.
Das Erzeugen von eigenen Steuerbefehlen durch die Steuervorrichtung kann, analog zur Erkennung einer Notsituation, auf Grundlage der der Steuervorrichtung bereit gestellten Größen erfolgen.
Die dafür notwendigen Algorithmen können grundsätzlich den Algorithmen ähneln, die von anderen Fahrerassistenzsystemen zur Berechnung von Steuerbefehlen genutzt werden. Allerdings bietet es sich auch hierfür an, die Algorithmen mittels gesetzlicher Vorgaben und/oder Standards zu normen, um ein Fahrzeug- und Herstellerübergreifendes Fahrzeugverhalten in Notsituationen sicherzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, zumindest eine der folgenden Größen vom Fahrzeug entgegenzunehmen:

– Fahrzeuggeschwindigkeit
– Fahrzeugposition
– Modell des Fahrzeugumfelds
– Modell des Straßenverlaufs
– Daten eines Navigationssystems
– Fahrzeugtrajektorie
– Geschwindigkeit eines anderen Fahrzeugs
– Position eines anderen Fahrzeugs
– Richtungsvektor der Bewegung eines anderen Fahrzeugs

Diese Größen können sowohl zur Erkennung von Notsituationen, als auch zur Erzeugung von Steuerbefehlen für die Aktoren des Fahrzeugs verwendet werden.
Grundsätzlich sind darüber hinaus weitere Größen denkbar, die das Erkennen von Notsituationen und/oder die Erzeugung von Steuerbefehlen für die Aktoren des Fahrzeugs ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, zumindest einen der folgenden Steuerbefehle an das Fahrzeug zu übermitteln:

– Stellgeschwindigkeit für Lenkwinkel
– Soll-Wert für Fahrzeugverzögerung
– Soll-Wert für Fahrzeugbeschleunigung

Diese Größen bilden die Grundlage für die automatisierte Steuerung des Kraftfahrzeugs. Darüber hinaus sind weitere Größen denkbar, die ebenfalls zur automatisierten Steuerung des Kraftfahrzeugs genutzt werden können. Moderne Aktoren von Kraftfahrzeugen erwarten beispielsweise eine Vielzahl von Eingangssignalen, um eine sehr feingliedrige Steuerung und/oder Regelung der Aktoren zu ermöglichen.
Es ist denkbar, dass die Steuervorrichtung zumindest Teile dieser notwendigen Signale erzeugt und versendet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, um mit anderen Fahrzeugen zu kommunizieren und in Abhängigkeit der dabei übertragenen Informationen eine Notsituation zu erkennen und/oder Steuerbefehle für das eigene Fahrzeug zu bestimmen und/oder andere Fahrzeuge über einen eventuell eintretenden oder bereits eingetretenen Unfall zu informieren.
Diese Kommunikation kann dabei mittels bekannter Technologien aus den Bereichen Mobilfunk oder Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation realisiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
1 ein Kraftfahrzeug mit beispielhaften, für den Einsatz der Steuervorrichtung geeigneten Komponenten mit einer inaktiven Steuervorrichtung;
2 ein Kraftfahrzeug mit beispielhaften, für den Einsatz der Steuervorrichtung geeigneten Komponenten mit einer aktiven Steuervorrichtung;
3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit beispielhaften, für den Einsatz der Steuervorrichtung A geeigneten Komponenten mit einer inaktiven Steuervorrichtung A.
Die Räder E der Vorderachse D sind dabei mit einem Stellmotor C verbunden, der dazu eingerichtet ist, einen Lenkwinkel einzustellen. Die Steuerung des Stellmotors C erfolgt über die Steuereinheit B.
Die Räder E der Hinterachse H sind mit einem Verbrennungsmotor G verbunden, der dazu eingerichtet ist, ein Antriebsmoment zu stellen. Die Steuerung des Verbrennungsmotors G erfolgt über die Steuereinheit F.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung A ist ebenfalls mit dem Stellmotor C und dem Verbrennungsmotor G verbunden.
Dabei sind die Aktoren des Stellmotors C und des Verbrennungsmotors G derart gestaltet, dass sie Steuerbefehle der Steuereinheiten B und F ignorieren, wenn sie Steuerbefehle von der Steuervorrichtung A erhalten.
2 zeigt ein Kraftfahrzeug mit beispielhaften, für den Einsatz der Steuervorrichtung A geeigneten Komponenten mit einer aktiven Steuervorrichtung A. Das beispielhafte Kraftfahrzeug besteht dabei aus den gleichen Komponenten wie das beispielhafte Kraftfahrzeug in 1.
Der Unterschied besteht darin, dass in 2 die Steuervorrichtung A aktiv ist und deshalb die Steuerbefehle der Steuereinheiten B und F vom Stellmotor C und dem Verbrennungsmotor G nicht berücksichtigt werden. Stattdessen werden die Steuerbefehle der Steuervorrichtung A vom Stellmotor C und dem Verbrennungsmotor G umgesetzt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
In Schritt 100 nimmt die Steuervorrichtung A Eingangsgrößen vom Kraftfahrzeug entgegen. Dabei kann es sich beispielsweise um die Position und Geschwindigkeit des Fahrzeugs und weiterer Verkehrsteilnehmer handeln.
In Schritt 110 wird auf Basis der in Schritt 100 entgegen genommenen Größen eine Notsituation erkannt. Hierfür können beispielsweise die Trajektorie des eigenen Fahrzeugs mit den Trajektorien von anderen Verkehrsteilnehmern verglichen werden, um Schnittpunkte und somit mögliche Kollisionen zu identifizieren.
Bei Erkennen einer Notsituation in Schritt 110 kann die Steuervorrichtung A Steuerbefehle des Fahrers unterdrücken. Hierfür kann beispielsweise, wie in 1 und 2 dargestellt, die Steuervorrichtung A direkt mit dem Stellmotor C der Lenkung und dem Verbrennungsmotor G verbunden sein.
In Schritt 130 erzeugt die Steuervorrichtung A auf Basis der in Schritt 100 entgegen genommenen Größen selbst Steuerbefehle für den Stellmotor C der Lenkung und den Verbrennungsmotor G, um das Fahrzeug in einer definierten Art zu steuern.

Claims

Steuervorrichtung (A) zur automatisierten Steuerung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuervorrichtung (A) eingerichtet ist, vom Kraftfahrzeug Größen entgegenzunehmen (100), auf Basis der entgegengenommenen Größen eine Notsituation zu erkennen (110), bei erkannter Notsituation zumindest Teile von Steuerbefehlen des Fahrers und/oder eines Fahrerassistenzsystems (C, G) zu unterdrücken (120) und durch eigene Steuerbefehle an das Kraftfahrzeug zu ersetzen (130).
Steuervorrichtung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (A) eingerichtet ist, zumindest eine der folgenden Größen vom Fahrzeug entgegenzunehmen (100): – Fahrzeuggeschwindigkeit – Fahrzeugposition – Modell des Fahrzeugumfelds – Modell des Straßenverlaufs – Daten eines Navigationssystems – Fahrzeugtrajektorie – Geschwindigkeit eines anderen Fahrzeugs – Position eines anderen Fahrzeugs – Richtungsvektor der Bewegung eines anderen Fahrzeugs
Steuervorrichtung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (A) eingerichtet ist, zumindest einen der folgenden Steuerbefehle an das Fahrzeug zu übermitteln (130): – Stellgeschwindigkeit für Lenkwinkel – Soll-Wert für Fahrzeugverzögerung – Soll-Wert für Fahrzeugbeschleunigung
Steuervorrichtung (A) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuervorrichtung (A) eingerichtet ist, um mit anderen Fahrzeugen zu kommunizieren und in Abhängigkeit von den dabei übertragenen Informationen – eine Notsituation zu erkennen (110), – Steuerbefehle für das eigene Fahrzeug zu bestimmen (130), oder – andere Fahrzeuge über einen eventuell eintretenden oder bereits eingetretenen Unfall zu informieren.