DE102018008741A1

DE102018008741A1 - Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bei einem Lenksystemausfall

Info

Publication number: DE102018008741A1
Application number: DE102018008741.8A
Authority: DE
Inventors: Joseph D. Miller; Brian T. Murray
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2019-06-06
Also published as: US20190168803A1; CN109878572A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs zum Halten des Fahrzeugs auf einem gewünschten Kurs. Das Fahrzeug umfasst ein erstes Lenksystem zum Einschlagen eines linken und rechten Rads an einem ersten Ende des Fahrzeugs, ein zweites Lenksystem zum Einschlagen eines linken und rechten Rads an einem zweiten Ende des Fahrzeugs, Bremsen zum Abbremsen der Drehung der Räder und einen Lenkungssperrmechanismus. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, ob das erste Lenksystem gestört ist. Der Lenkungssperrmechanismus wird betätigt, um ein Einschlagen des linken und rechten Rads am ersten Ende des Fahrzeugs zu blockieren. Die Bremsen werden betätigt, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten. Das zweite Lenksystem wird betrieben, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft autonom betriebene Fahrzeuge und im Besonderen ein Verfahren zum Steuern eines autonom betriebenen Fahrzeugs bei einem Lenksystemausfall.
Hintergrund der Erfindung
Die Verbreitung von Fahrzeugen mit autonomen Fahreigenschaften nimmt schnell zu. Wenn das Lenksystem eines Fahrzeugs ausfällt, ist es erwünscht, einen Sicherungsmechanismus zu haben, der es dem Fahrzeug ermöglicht, einen gewünschten Kurs beizubehalten. Zu diesem Zweck sind autonom betriebene Fahrzeuge mit einem sekundären Lenksystem ausgestattet, das die Hinterräder lenkt, wenn das die Vorderräder lenkende primäre Lenksystem ausfällt.
Wenn dem sekundären Lenksystem die Aufgabe übertragen wird, das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten, ist es erwünscht, das primäre Lenksystem zu sperren (d.h. ein Einschlagen der Vorderräder zu verhindern). Eine Möglichkeit, eine Sperrung des primären Lenksystems zu erreichen, besteht darin, ein Feststellsystem bereitzustellen, das beispielsweise eine dem primären Lenksystem zugeordnete Lenkspindel feststellt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein autonom betriebenes Fahrzeug bei einem Ausfall des primären Lenksystems während Hoch-g-Situationen (z.B. wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt) aufgrund einer dem Feststellsystem zugeordneten Verzögerung von einem gewünschten Kurs abweichen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs zum Halten des Fahrzeugs auf einem gewünschten Kurs offenbart. Das Fahrzeug umfasst ein erstes Lenksystem zum Einschlagen eines linken und rechten Rads an einem ersten Ende des Fahrzeugs, ein zweites Lenksystem zum Einschlagen eines linken und rechten Rads an einem zweiten Ende des Fahrzeugs, Bremsen zum Abbremsen der Drehung der Räder und einen Lenkungssperrmechanismus. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen, ob das erste Lenksystem gestört ist. Der Lenkungssperrmechanismus wird betätigt, um ein Einschlagen des linken und rechten Rads am ersten Ende des Fahrzeugs zu blockieren. Die Bremsen werden betätigt, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten. Das zweite Lenksystem wird betrieben, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten.
Figurenliste
Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen rein beispielhaft beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs und
2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs aus 1 darstellt.

Genaue Beschreibung
In 1 ist ein Fahrzeug 10 mit autonomen Fahreigenschaften gezeigt. Das Fahrzeug 10 weist eine Vorderseite 15, eine Rückseite 20, eine linke Seite 23 und eine rechte Seite 25 auf. Wie in dieser Beschreibung verwendet, bezieht sich die Vorderseite 15 auf die Seite des Fahrzeugs 10, die vorauseilt, wenn das Fahrzeug in einem Vorwärtsgang fährt. Die Rückseite 20 bezieht sich auf die Seite des Fahrzeugs, die vorauseilt, wenn das Fahrzeug in einem Rückwärtsgang fährt. Die linke Seite 23 und die rechte Seite 25 sind in Bezug auf einen Fahrzeuginsassen definiert, der der Vorderseite 15 zugewandt im Fahrzeug 10 sitzt.
Das Fahrzeug 10 umfasst ein linkes Vorderrad 30, ein rechtes Vorderrad 35, ein linkes Hinterrad 40 und ein rechtes Hinterrad 45. Ein erstes Lenksystem 50 ist zum Einschlagen der Vorderräder 30, 35 bereitgestellt. Wie in dieser Beschreibung verwendet, bezieht sich das Einschlagen der Räder auf eine Anpassung der Ausrichtung der Räder zum Festlegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10, wenn das Fahrzeug in einem Vorwärts- oder Rückwärtsgang fährt. Das erste Lenksystem 50 kann durch eine Eingabeeinrichtung 55 (z.B. ein Lenkrad) gesteuert werden, die durch einen Bediener des Fahrzeugs 10 betätigt werden kann.
Ein zweites Lenksystem 60 ist zum Einschlagen der Hinterräder 40, 45 bereitgestellt. Es ist angedacht, auch das zweite Lenksystem 60 durch die Eingabeeinrichtung 55 zu steuern. Eine Lenksteuereinrichtung 65 steht mit dem ersten Lenksystem 50, dem zweiten Lenksystem 60 und der Eingabeeinrichtung 55 in Verbindung. Die Lenksteuereinrichtung 65 kann den Betrieb des ersten und zweiten Lenksystems 50, 60 überwachen, den Betrieb des ersten und zweiten Lenksystems steuern und den Betrieb der Eingabeeinrichtung 55 überwachen. Die Lenksteuereinrichtung 65 steht auch mit einem Lenkungssperrmechanismus 70 in Verbindung. Der Lenkungssperrmechanismus 70 ist betriebsfähig dafür ausgelegt ist, den Betrieb des ersten Lenksystems 50 zu sperren und dadurch ein Einschlagen der Vorderräder 30, 35 zu verhindern.
Eine linke Vorderradbremse 75, eine rechte Vorderradbremse 80, eine linke Hinterradbremse 85 und eine rechte Hinterradbremse 90 sind zum Abbremsen der Drehung des linken Vorderrads 30, des rechten Vorderrads 35, des linken Hinterrads 40 bzw. des rechten Hinterrads 45 bereitgestellt. Eine Bremssteuereinrichtung 95 steht mit den Bremsen 75, 80, 85, 90 in Verbindung. Die Bremssteuereinrichtung 95 kann die Bremsen 75, 80, 85, 90 in einem Fahrzeugbremsmodus und einem Fahrzeugkurvenmodus betätigen. Im Fahrzeugbremsmodus werden die Bremsen 75, 80, 85, 90 primär betätigt, um eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 10 abzubremsen. Im Fahrzeugkurvenmodus werden die Bremsen 70, 80, 85, 90 primär betätigt, um das Fahrzeug 10 nach links oder rechts zu bewegen. Es ist angedacht, die Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugbremsmodus und Fahrzeugkurvenmodus gleichzeitig zu betätigen (d.h. eine langsame Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 10 bei gleichzeitigem Bewegen des Fahrzeugs nach links oder rechts).
Wie Fachleuten auf dem Gebiet der Automobiltechnik bekannt ist, lässt sich der Fahrzeugkurvenmodus zum Betätigen der Bremsen auch als „differentielles Bremsen“ bezeichnen. Beim differentiellen Bremsen können die linke Vorder- und Hinterradbremse 75, 85 betätigt werden, um die Drehung des linken Vorder- bzw. Hinterrads 30, 40 abzubremsen, wodurch das Fahrzeug 10 veranlasst wird, nach links abzubiegen. Ebenso können die rechte Vorder- und Hinterradbremse 80, 90 betätigt werden, um die Drehung des rechten Vorder- bzw. Hinterrads 35, 45 abzubremsen, wodurch das Fahrzeug 10 veranlasst wird, nach rechts abzubiegen. Es ist angedacht, alle Bremsen 75, 80, 85, 90 zu betätigen und dabei weiterhin ein differentielles Bremsen einzusetzen. Beispielsweise können die linke Vorder- und Hinterradbremse 75, 85 stärker betätigt werden als die rechte Vorder- und Hinterradbremse 80, 90, wodurch die Drehung des linken Vorder- und Hinterrads 30, 40 schneller abgebremst wird als die Drehung des rechten Vorder- und Hinterrads 35, 45, wodurch das Fahrzeug 10 veranlasst wird, nach links abzubiegen. Als anderes Beispiel können die rechte Vorder- und Hinterradbremse 80, 90 stärker betätigt werden als die linke Vorder- und Hinterradbremse 75, 85, wodurch die Drehung des rechten Vorder- und Hinterrads 35, 45 schneller abgebremst wird als die Drehung des linken Vorder- und Hinterrads 30, 40, wodurch das Fahrzeug 10 veranlasst wird, nach rechts abzubiegen.
Die Lenksteuereinrichtung 65 und die Bremssteuereinrichtung 95 können Teil einer elektronischen Steuereinheit (ECU/Electronic Control Unit) 105 sein. Die ECU 105 kann die Kommunikation zwischen der Lenksteuereinrichtung 65 und der Bremssteuereinrichtung 95 erleichtern und überwachen. Die ECU 105 kann auch andere betriebliche Aspekte des Fahrzeugs 10 überwachen und/oder steuern. Die ECU 105 kann beispielsweise die autonomen Fahreigenschaften des Fahrzeugs 10 steuern. Es ist angedacht, die ECU 105 wegzulassen, wobei die Lenksteuereinrichtung 65 und die Bremssteuereinrichtung 95 in direkter Verbindung miteinander stehen können.
Ein Verfahren zum Steuern des Fahrzeugs ist in 2 gezeigt. Das Verfahren ist darauf gerichtet, bei einer Störung des ersten Lenksystems 50 das Fahrzeug auf einem gewünschten Kurs zu halten.
In Schritt 400 hält das erste Lenksystem 50 das Fahrzeug 10 in einem autonomen Fahrmodus auf dem gewünschten Kurs. In Schritt 500 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob das erste Lenksystem 50 gestört ist. Die Bestimmung kann beispielsweise durch die ECU 105 vorgenommen werden. Wie in dieser Beschreibung verwendet, bezieht sich eine Störung des ersten Lenksystems 50 auf Fälle, in denen das erste Lenksystem das Fahrzeug 10 nicht auf dem gewünschten Kurs halten kann. Wenn das erste Lenksystem 50 nicht gestört ist, kehrt das Verfahren in einer Schleife zu Schritt 500 zurück, um eine weitere Bestimmung vorzunehmen, ob das erste Lenksystem gestört ist.
Wenn das erste Lenksystem 50 gestört ist, geht das Verfahren zu Schritt 510 über und der Lenkungssperrmechanismus 70 wird betätigt, um das erste Lenksystem 50 zu sperren, um ein Einschlagen der Vorderräder 30, 35 zu verhindern. Dann betätigt die Bremssteuereinrichtung 95 in Schritt 520 die Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugkurvenmodus, um das Fahrzeug 10 auf einem gewünschten Kurs zu halten. Es ist angedacht, dass eine Betätigung des Lenkungssperrmechanismus 70 zum Sperren des ersten Lenksystems 50 und eine Betätigung der Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugkurvenmodus gleichzeitig stattfinden.
Als Nächstes wird in Schritt 530 eine Bestimmung vorgenommen, ob der Lenkungssperrmechanismus 70 das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems 50 abgeschlossen hat. Es versteht sich für Fachleute auf dem Gebiet der Automobiltechnik, dass es erwünscht sein kann, ein Einschlagen der Hinterräder 40, 45 zu verzögern, bis ein Einschlagen der Vorderräder 30, 35 verhindert wird (d.h. das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems 50 abgeschlossen ist). Wenn das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems 50 nicht abgeschlossen ist, kehrt das Verfahren in einer Schleife zu Schritt 530 zurück, um eine weitere Bestimmung vorzunehmen, ob das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems abgeschlossen ist.
Wenn das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems 50 abgeschlossen ist, geht das Verfahren zu Schritt 540 über und das zweite Lenksystem 60 wird betrieben, um das Fahrzeug 10 auf einem gewünschten Kurs zu halten. Es ist angedacht, die Bestimmung, ob der Lenkungssperrmechanismus 70 das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems 50 abgeschlossen hat, wegzulassen. In diesem Fall würden ein Betrieb des zweiten Lenksystems 60 und eine Betätigung der Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugkurvenmodus sofort nach der Betätigung des Lenkungssperrmechanismus 70 zum gleichzeitigen Sperren des ersten Lenksystems 50 unabhängig davon, ob das Verfahren zum Sperren des ersten Lenksystems abgeschlossen ist, zeitgleich stattfinden.
In Schritt 550 wird eine Bestimmung vorgenommen, ob der Betrieb des zweiten Lenksystems 60 alleine das Fahrzeug 10 auf dem gewünschten Kurs halten kann. Wenn das zweite Lenksystem 60 alleine das Fahrzeug 10 nicht auf dem gewünschten Kurs halten kann, kehrt das Verfahren in einer Schleife zu Schritt 550 zurück, um eine weitere Bestimmung vorzunehmen, ob der Betrieb des zweiten Lenksystems alleine das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs halten kann. Somit sind sowohl der Betrieb des zweiten Lenksystems 60 als auch die Betätigung der Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugkurvenmodus dafür verantwortlich, das Fahrzeug 10 auf dem gewünschten Kurs zu halten.
Wenn das zweite Lenksystem 60 alleine das Fahrzeug 10 auf dem gewünschten Kurs halten kann, geht das Verfahren zu Schritt 560 über und die Betätigung der Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugkurvenmodus wird beendet. Somit ist ausschließlich der Betrieb des zweiten Lenksystems 60 dafür verantwortlich, das Fahrzeug 10 auf dem gewünschten Kurs zu halten. Das Verfahren endet mit Schritt 570. In Schritt 580 wird das Fahrzeug 10 weiterhin im autonomen Fahrmodus betrieben, wobei das zweite Lenksystem 60 das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs hält. Es ist angedacht, die Bestimmung, ob der Betrieb des zweiten Lenksystems 60 alleine das Fahrzeug 10 auf dem gewünschten Kurs halten kann, wegzulassen. In diesem Fall würde bei einer Störung des ersten Lenksystems 50 das Halten des Fahrzeugs 10 auf dem gewünschten Kurs im autonomen Fahrmodus nach Beendigung des Verfahrens in Schritt 570 über einen Tandembetrieb des zweiten Lenksystems 60 und der Bremsen 75, 80, 85, 90 im Fahrzeugkurvenmodus fortgesetzt werden.
Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen sind für Fachleute auf dem Gebiet aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich. Es kann beispielsweise bei einer Bestimmung, dass das erste Lenksystem 50 gestört ist, an einen Bediener des Fahrzeugs 10 eine Warnung abgegeben werden, dass eine Fahrzeugwartung nötigt ist. Als anderes Beispiel kann das Fahrzeug 10 dafür programmiert werden, bei einer Bestimmung, dass das erste Lenksystem 50 gestört ist, an den Straßenrand zu fahren und anzuhalten. Als weiteres Beispiel kann bei einer Bestimmung, dass der Bediener des Fahrzeugs 10 versucht, das Fahrzeug durch die Eingabeeinrichtung 55 zu steuern, der autonome Fahrmodus abgebrochen werden. Die vorstehend aufgeführten Verbesserungen, Änderungen und Modifikationen sowie weitere Verbesserungen, Änderungen und Modifikation, die nicht eigens aufgezählt sind, liegen im Rahmen des Könnens eines Fachmanns und sollen durch die angefügten Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs zum Halten des Fahrzeugs auf einem gewünschten Kurs, wobei das Fahrzeug ein erstes Lenksystem zum Einschlagen eines linken und rechten Rads an einem ersten Ende des Fahrzeugs, ein zweites Lenksystem zum Einschlagen eines linken und rechten Rads an einem zweiten Ende des Fahrzeugs, Bremsen zum Abbremsen der Drehung der Räder und einen Lenkungssperrmechanismus umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Bestimmen, ob das erste Lenksystem gestört ist, - Betätigen des Lenkungssperrmechanismus, um ein Einschlagen des linken und rechten Rads am ersten Ende des Fahrzeugs zu blockieren, - Betätigen der Bremsen, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten, und - Betreiben des zweiten Lenksystems, um das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs zu halten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Betätigens des Lenkungssperrmechanismus und des Betätigens der Bremsen zeitgleich stattfinden.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte umfasst: - Bestimmen, ob der Lenkungssperrmechanismus das Sperren des Betriebs des ersten Lenksystems abgeschlossen hat, und - Verzögern des Betriebs des zweiten Lenksystems, bis bestimmt wird, dass der Lenkungssperrmechanismus das Sperren des Betriebs des ersten Lenksystems abgeschlossen hat.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte umfasst: - Bestimmen, ob der Betrieb des zweiten Lenksystems alleine das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs halten kann, und - Beenden der Betätigung der Bremsen in Antwort auf eine Bestimmung, dass der Betrieb des zweiten Lenksystems alleine das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs halten kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens, ob das erste Lenksystem gestört ist, eine Bewertung umfasst, ob das Fahrzeug auf dem gewünschten Kurs gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Betätigens des Lenkungssperrmechanismus und des Betätigens der Bremsen in Antwort auf eine Bestimmung durchgeführt werden, dass das erste Lenksystem gestört ist.