DE102017207077A1

DE102017207077A1 - Verfahren zur Überwachung eines Antriebs eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017207077A1
Application number: DE102017207077.3A
Authority: DE
Inventors: Fabian Koerner; Johannes Schild
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-10-31
Also published as: CN108791310A; CN108791310B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Antriebs eines Fahrzeugs, wobei ein von einer Antriebssteuereinheit vorgegebener Bewegungsparameter mit einem gemessenen Bewegungsparameter verglichen wird und ausgehend von dem Vergleich eine Fehlfunktion des Antriebs erkannt wird.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind autonome Flurförderzeuge bekannt. Beim Betrieb von autonomen Flurförderzeugen ist es aus verschiedenen Gründen erforderlich, die Geschwindigkeit dieser Fahrzeuge sicher zu kennen. Die tatsächliche Ist-Geschwindigkeit der Fahrzeuge darf dabei nicht höher als eine gemessene Geschwindigkeit plus einer Toleranz sein. Da die Geschwindigkeitsinformation sicherheitsrelevant ist, muss die Geschwindigkeitsinformation einem Sicherheitslevel PLr d genügen. Zum sicheren Messen der Geschwindigkeit eines Rades mit Drehzahlgebern an den Rädern sind bisher zwei Methoden bekannt.
Eine Möglichkeit stellt die Verwendung eines gemäß ISO 13849 entwickelten eigensicheren Drehzahlgebers dar. Ein solcher Drehzahlgeber hat üblicherweise intern eine Redundanz. Sichere Übertragungsmechanismen wurden unter Anwendung spezieller Methoden entwickelt. Solche Drehzahlgeber sind aufwändig und teuer. Eine weitere Möglichkeit stellt die Verwendung zweier redundanter Drehzahlgeber und eine Plausibilisierung der Signale der beiden Drehzahlgeber in einer abgesicherten Steuerung dar.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeit von autonomen Flurförderzeugen haben den Nachteil, dass entweder zwei Drehzahlgeber oder ein teurer Drehzahlgeber mit interner Redundanz verwendet werden müssen. Es besteht daher Bedarf, ein Verfahren zur Überwachung eines Antriebs eines Fahrzeugs, insbesondere eines autonomen Flurförderzeugs bereitzustellen, das eine sichere Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs sicherstellt, ohne die Kosten für redundante Drehzahlerfassung zu verursachen.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zur Überwachung eines Antriebs eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein von einer Antriebssteuereinheit vorgegebener Bewegungsparameter mit einem gemessenen Bewegungsparameter verglichen wird und ausgehend von dem Vergleich eine Fehlfunktion des Antriebs erkannt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Bewegungsparameter um eine Drehzahl einer rotierenden Komponente des Antriebs oder eine aus der Drehzahl abgeleitete Größe handelt. Eine rotierende Komponente des Antriebs kann dabei insbesondere eine von einem Motor angetriebene Achse oder ein mit einer angetriebenen Achse drehfest verbundenes Rad darstellen.
Vorteilhaft ist, dass der Vergleich von einer eigensicheren Überwachungseinheit durchgeführt wird. Eine Überwachungseinheit ist insbesondere dann als eigensicher zu bezeichnen, wenn sie entsprechend der Anforderungen der ISO 13849 entwickelt wurde. In vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei der eigensicheren Überwachungseinheit um eine physikalisch von der Antriebssteuereinheit getrennte Komponente. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei der eigensicheren Überwachungseinheit und der Antriebssteuereinheit um zwei nicht direkt miteinander verbundene Recheneinheiten, so dass sichergestellt ist, dass eine Ausgangsgröße in der Überwachungseinheit keine Eingangsgröße der Antriebssteuereinheit darstellt. Somit können Fehler mit gemeinsamer Ursache, sogenannte Common-Cause-Failures, die sowohl die Antreibssteuereinheit als auch die Überwachungseinheit betreffen, ausgeschlossen werden.
Vorteilhaft ist, dass eine Ist-Drehzahl der rotierenden Komponente des Antriebs von einem Drehzahlsensor erfasst wird und ausgehend von einem Signal des Drehzahlsensors der gemessene Bewegungsparameter ermittelt wird. Bei dem gemessenen Bewegungsparameter kann es sich dabei insbesondere um eine Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs handeln.
Vorteilhaft ist, dass der vorgegebene Bewegungsparameter von einer Systemsteuerung vorgegeben wird und der vorgegebene Bewegungsparameter an die Antriebssteuereinheit und die Überwachungseinheit übermittelt wird. Bei der Systemsteuerung kann es sich dabei insbesondere um eine Recheneinheit handeln, die sowohl von der Überwachungseinheit als auch von der Antriebssteuereinheit verschieden ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung stellen die Systemsteuerung und die Antriebssteuereinheit jeweils einen Softwareblock oder einen Hardwarebereich innerhalb einer gemeinsamen Recheneinheit dar. Vorteilhafter Weise ist die Systemsteuerung aber in jeder Ausführungsform der Erfindung von der Überwachungseinheit getrennt, so dass sichergestellt ist, dass es sich bei der Überwachungseinheit nicht um einen Teil der Systemsteuerung handelt.
Vorteilhaft ist, dass der Vergleich des vorgegebenen Bewegungsparameters und des gemessenen Bewegungsparameters eine Fehlerentprellung umfasst. Bei der Fehlerentprellung kann es sich insbesondere um eine unter dem Namen Leaky Bucket bekannte Integralentprellung handeln. Dabei wird eine Regelabweichung, die eine Differenz des vorgegebenen Bewegungsparameters und des gemessenen Bewegungsparameters darstellt, laufend aufintegriert. Der Betrag des so entstehenden Integralwertes wird mit einer festen Rate verringert. Erreicht der Betrag des Integralwertes einen Schwellwert, wird eine Fehlerreaktion ausgelöst. Alternativ kann die Fehlerentprellung dadurch realisiert werden, dass die Differenz des vorgegebenen Bewegungsparameters und des gemessenen Bewegungsparameters oder der Betrag dieser Differenz für einen vorgebbaren Zeitraum oberhalb eines vorgebbaren Schwellwerts liegen müssen.
Vorteilhaft ist außerdem eine Vorrichtung, eingerichtet, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Vorteilhaft ist außerdem ein Computerprogrammprodukt, das eingerichtet ist oder durch Kompilieren eingerichtet wird, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
Vorteilhaft sind außerdem ein Speichermedium, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist sowie eine Steuereinheit, die das erfindungsgemäße Speichermedium umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet insbesondere Anwendung zur Überwachung eines Antriebs eines autonomen Flurförderzeugs.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Figurenliste

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das zur Durchführung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs (10), das zur Durchführung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Bei dem Fahrzeug (10) handelt es sich insbesondere um ein autonomes Flurföderzeug. Das Fahrzeug (10) umfasst einen Antrieb, der wiederum einen Motor (12), eine mit dem Motor in Verbindung stehende Achse (11) sowie ein durch die Achse (11) angetriebenes Rad umfasst. Der Antrieb umfasst ferner eine Antriebssteuereinheit (13) sowie weitere nicht dargestellte Komponenten. Bei der Achse (11) handelt es sich um eine rotierende Komponente des Antriebs.
Das Fahrzeug (10) umfasst eine Systemsteuerung (14), die wiederum einen Speicher (15) umfasst sowie eine Überwachungseinheit (17) und einen Drehzahlsensor (16). Der Drehzahlsensor (16) ist derart an der Achse (11), also an einer rotierenden Komponente des Antriebs, angebracht, dass er die Drehzahl der Achse (11) erfasst und ein die Drehzahl der Achse (11) repräsentierendes Signal an die Überwachungseinheit (17) übermittelt. Die Überwachungseinheit (17) steht über eine Signalleitung mit der Systemsteuerung (14) in Verbindung. Die Systemsteuerung (14) steht über eine Signalleitung mit der Antriebssteuereinheit (13) in Verbindung, die wiederum über eine Signalleitung mit dem Motor (12) in Verbindung steht, so dass die Antriebssteuereinheit (13) den Motor (12) mit einem vorgegebenen Bewegungsparameter beaufschlagen kann.
Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im Folgenden beschrieben werden. Die Systemsteuerung (14) gibt einen Bewegungsparameter, beispielsweise in Form einer Soll-Geschwindigkeit oder einer Soll-Drehzahl, vor und übermittelt den vorgegebenen Bewegungsparameter an die Antriebssteuereinheit (13). Die Antriebssteuereinheit (13) steuert entsprechend dem vorgegebenen Bewegungsparameter den Motor (12) an, so dass dieser die Achse (11) und somit das mit der Achse (11) verbundene Rad in Drehbewegung versetzt. Die Drehbewegung in der Achse (11) wird vom Drehzahlsensor (16) erfasst. Der Drehzahlsensor erfasst somit eine Ist-Drehzahl einer rotierenden Komponente des Antriebs, nämlich der Achse (11). Ausgehend vom Signal des Drehzahlsensors (16) wird durch die Überwachungseinheit (17) ein gemessener Bewegungsparameter, insbesondere eine gemessene Drehzahl der Achse (11), ermittelt. Die Systemsteuerung (14) leitet den vorgegebenen Bewegungsparameter an die Überwachungseinheit (17) weiter. In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Überwachungseinheit (17) Kenntnis von dem vorgegebenen Bewegungsparameter (11) erlangt, indem sie die Übertragung des vorgegebenen Bewegungsparameters von der Systemsteuerung (14) an die Antriebssteuereinheit (13) mitliest. In der Überwachungseinheit (17) findet nun ein Vergleich des vorgegebenen Bewegungsparameters mit dem gemessenen Bewegungsparameter statt. Insbesondere wird hier eine Drehzahlanforderung, also eine Soll-Drehzahl, mit einer gemessenen Drehzahl verglichen.
Zur Fehlerentprellung kann dabei vorgesehen sein, den Betrag der Differenz zwischen vorgegebenem Bewegungsparameter und gemessenem Bewegungsparameter, also zwischen Soll-Drehzahl und gemessener Drehzahl, aufzuintegrieren und den Integralwert laufend um einen vorgebbaren Wert zu verringern. Überschreitet der Integralwert trotz der laufenden Verringerung einen vorgebbaren Schwellwert, wird eine Fehlerreaktion, beispielsweise ein Abschalten des Motors (12), ausgelöst.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist von Bedeutung, dass das Signal des Drehzahlsensors (16) nicht als Eingangsgröße für die Antriebssteuereinheit (13) verwendet wird, da die Antriebssteuereinheit (13) und der Drehzahlsensor (16) ausreichend gegen Fehler mit gemeinsamer Ursache, sogenannte Common-Cause-Failures, abgesichert sein müssen. Da der Vergleich von gemessener Drehzahl und der Soll-Drehzahl in der Überwachungseinheit (17) stattfindet, bei der es sich insbesondere um eine eigensichere Überwachungseinheit handelt, liegt mit dem vorgestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens eine sichere Methode zur Überwachung des Antriebs des Fahrzeugs (10) vor.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Antriebs eines Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass ein von einer Antriebssteuereinheit (13) vorgegebener Bewegungsparameter mit einem gemessenen Bewegungsparameter verglichen wird und ausgehend von dem Vergleich eine Fehlfunktion des Antriebs erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bewegungsparameter um eine Drehzahl einer rotierenden Komponente (11) des Antriebs oder eine aus der Drehzahl abgeleitete Größe handelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich von einer eigensicheren Überwachungseinheit (17) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3 in Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ist-Drehzahl der rotierenden Komponente (11) des Antriebs von einem Drehzahlsensor (16) erfasst wird und ausgehend von einem Signal des Drehzahlsensors (16) der gemessene Bewegungsparameter ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Bewegungsparameter von einer Systemsteuerung (14) vorgegeben wird und der vorgegebene Bewegungsparameter an die Antriebssteuereinheit (13) und die Überwachungseinheit (17) übermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich des vorgegebenen Bewegungsparameters und des gemessenen Bewegungsparameters eine Fehlerentprellung umfasst.
Vorrichtung, eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.
Computerprogrammprodukt, das eingerichtet ist oder durch Kompilieren eingerichtet wird, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.
Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 8 gespeichert ist.
Steuereinheit, die das Speichermedium nach Anspruch 9 umfasst.