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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, ein Fahrzeugsteuerungsverfahren sowie ein Fahrzeug.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung eine verbesserte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, ein verbessertes Fahrzeugsteuerungsverfahren sowie ein verbessertes Fahrzeug bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung, umfassend eine Steuerungseinheit, einen ersten Aktuator und eine Überwachungseinheit, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, ein erstes Steuerungssignal an den ersten Aktuator bereitzustellen und ein erstes Steuerungsreferenzsignal an die Überwachungseinheit bereitzustellen, wobei der erste Aktuator ausgebildet ist, sich in Abhängigkeit des ersten Steuerungssignals zu betätigen und ein erstes Betätigungssignal an die Überwachungseinheit bereitzustellen, und wobei die Überwachungseinheit ausgebildet ist, das erste Betätigungssignal mit dem ersten Steuerungsreferenzsignal zu vergleichen und ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn das erste Betätigungssignal von dem ersten Steuerungsreferenzsignal abweicht.
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Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung umfasst zunächst eine Steuerungseinheit und einen ersten Aktuator. Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die einen oder mehrere technische Bereiche eines Fahrzeugs, insbesondere eines autonomen Fahrzeugs steuern kann. Ein Aktuator ist dabei ein Bedienelement, das einen Bereich oder Teilbereich des Fahrzeugs steuern kann. Dazu ist der Aktuator ausgebildet sich in Abhängigkeit eines elektrischen Stroms, einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Signals zu bewegen. Beispielsweise wandelt der Aktuator ein Steuerungssignal in eine Bewegung um. Ein Aktuator in einem Fahrzeug kann beispielsweise ein Stellglied sein, das einen Lenkeinschlag auf ein Steuerungssignal von der Steuerungseinheit hin einstellt.
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Die Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, ein erstes Steuerungssignal an den ersten Aktuator bereitzustellen und der erste Aktuator ist ausgebildet, sich in Abhängigkeit des ersten Steuerungssignals zu betätigen. Dazu ist die Steuerungseinheit über eine erste Steuerungsleitung mit dem ersten Aktuator verbunden und der Aktuator führt nach Empfang des Steuerungssignals eine Betätigung, wie beispielsweise eine Bewegung, d.h. eine Veränderung eines Lenkeinschlages aus, wobei die Betätigung dem ersten Steuerungssignal entspricht. Das bedeutet, dass wenn beispielsweise das erste Steuerungssignal auf einen Lenkeinschlag von 30° hinweist oder diesem entspricht, der Aktuator einen Lenkeinschlag von 30° bewirkt bzw. ausführt.
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Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung umfasst weiter eine Überwachungseinheit, wobei die Steuerungseinheit weiter dazu ausgebildet ist, ein erstes Steuerungsreferenzsignal an die Überwachungseinheit bereitzustellen. Dazu ist die Steuerungseinheit über eine Referenzleitung mit der Überwachungseinheit verbunden. Das erste Steuerungsreferenzsignal ist dabei ein Signal, das dem ersten Steuerungssignal ähnlich oder gleich ist.
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Der erste Aktuator ist weiter ausgebildet, ein erstes Betätigungssignal an die Überwachungseinheit bereitzustellen. Dazu ist der erste Aktuator über eine erste Überwachungsleitung mit der Überwachungseinheit verbunden. Das Betätigungssignal ist ein Signal, das die tatsächliche Betätigung des Aktuators abbildet oder widerspiegelt. Der erste Aktuator kann weiter ausgebildet sein, das erste Betätigungssignal über die erste Steuerungsleitung auch der Steuerungseinheit bereitzustellen.
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Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, nach Empfang des ersten Betätigungssignals und des ersten Steuerungsreferenzsignals die beiden Signale zu vergleichen. Die Überwachungseinheit ist weiter dazu ausgebildet, ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn das erste Betätigungssignal von dem ersten Steuerungsreferenzsignal abweicht. Ein Fehlersignal ist ein Signal, das auf einen Fehler, insbesondere einen Fehler des ersten Aktuators hinweist. Insbesondere ist die Überwachungseinheit ausgebildet, ein Fehlersignal auszugeben, wenn das erste Betätigungssignal um einen vorbestimmten Schwellwert von dem Steuerungsreferenzsignal abweicht. Der vorbestimmte Schwellwert kann beispielsweise 1%, 5% oder 10% betragen oder einen absoluten Wert betragen.
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Diese Fahrzeugsteuerungsvorrichtung hat den Vorteil, dass sie besonders zuverlässig ist. Durch das Vorsehen einer Überwachungseinheit, die unabhängig von der Steuerungseinheit die Betätigung des Aktuators überwacht und gegebenenfalls ein Fehlersignal ausgibt, wird so ermöglicht, dass auch eine Störung zwischen der Steuerungseinheit und dem Aktuator nicht dazu führt, dass die Betätigung des Aktuators nicht überwacht werden kann.
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Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die Überwachungseinheit weiter ausgebildet ist, das Fehlersignal an die Steuerungseinheit bereitzustellen und wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, ein Notsteuerungssignal an den ersten Aktuator in Reaktion auf das Fehlersignal bereitzustellen.
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Um das Fehlersignal an die Steuerungseinheit bereitzustellen, ist die Überwachungseinheit über eine Rückmeldungsleitung mit der Steuerungsleitung verbunden. Die Rückmeldungsleitung kann von der Referenzleitung verschieden sein oder damit gleich sein.
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Die Steuerungseinheit ist weiter ausgebildet, ein Notsteuerungssignal an den ersten Aktuator bereitzustellen, nachdem sie das Fehlersignal von der Überwachungseinheit empfangen hat. Ein Notsteuerungssignal ist beispielsweise ein Steuerungssignal, das nur eine bestimmte Betätigung des Aktuators bewirkt. Für das Beispiel des Lenkeinschlags bedeutet das Notsteuerungssignal, dass beispielsweise Lenkeinschläge über einem vorbestimmten Wert nicht mehr umfasst sind.
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Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sie besonders sicher ist. Insbesondere ist es durch die Überwachung der Überwachungseinheit somit möglich, Fehler eines Aktuators früh zu erkennen und die Steuerungseinheit darauf hinzuweisen, sodass Betriebszustände, die möglicherweise zu weiteren Fehlern oder einem Ausfall führen könnten, vermieden werden.
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Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass sie weiter einen zweiten Aktuator umfasst, wobei die Steuerungseinheit weiter ausgebildet ist, ein zweites Steuerungssignal an den zweiten Aktuator bereitzustellen und ein zweites Steuerungsreferenzsignal an die Überwachungseinheit bereitzustellen, wobei der zweite Aktuator ausgebildet ist, sich in Abhängigkeit des zweiten Steuerungssignals zu betätigen und ein zweites Betätigungssignal an die Überwachungseinheit bereitzustellen, und wobei die Überwachungseinheit weiter ausgebildet ist, das zweite Betätigungssignal mit dem zweiten Steuerungsreferenzsignal zu vergleichen und ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn das zweite Betätigungssignal von dem zweiten Steuerungsreferenzsignal abweicht.
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Der zweiten Aktuator ist dabei beispielsweise ein Stellglied, das eine Beschleunigung auf ein Steuerungssignal von der Steuerungseinheit hin einstellt. Dazu ist die Steuerungseinheit über eine zweite Steuerungsleitung mit dem zweiten Aktuator verbunden. In Bezug auf das Beispiel der Beschleunigung kann das zweite Steuerungssignal beispielsweise auf eine Beschleunigung von 0,1g hinweisen oder auf einen Leistungs- oder Endgeschwindigkeitswert, der angelegt oder erreicht werden soll.
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Ebenso ist der zweite Aktuator mit der Überwachungseinheit über eine zweite Überwachungsleitung verbunden und stellt darüber der Überwachungseinheit das zweite Betätigungssignal bereit. Ebenso kann der zweite Aktuator der Steuerungseinheit das Betätigungssignal über die zweite Steuerungsleitung bereitstellen.
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Die Steuerungseinheit stellt der Überwachungseinheit das zweite Steuerungsreferenzsignal über die Referenzleitung bereit, wobei das zweite Steuerungsreferenzsignal dabei analog zu dem ersten Steuerungsreferenzsignal ein Signal ist, das dem zweiten Steuerungssignal ähnlich oder gleich ist.
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Die Überwachungseinheit ist dazu ausgebildet, nach Empfang des zweiten Betätigungssignals und des zweiten Steuerungsreferenzsignals die beiden Signale zu vergleichen und ein Fehlersignal bereitzustellen, wenn das die beiden Signale voneinander abweichen, analog zu dem ersten Betätigungssignal und dem ersten Steueru ngsreferenzsig nal.
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Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sie besonders effizient ist. Dadurch, dass eine Überwachungseinheit zwei oder gegebenenfalls auch mehr Aktuatoren überwacht und diese Überwachungsergebnisse der Steuerungseinheit bereitstellt, kann so eine besonders schlanke Fahrzeugsteuerungsvorrichtung bereitgestellt werden.
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Die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung kann dadurch weitergebildet werden, dass die Überwachungseinheit weiter ausgebildet ist, das Fehlersignal an die Steuerungseinheit bereitzustellen und wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, ein Notsteuerungssignal an den zweiten Aktuator in Reaktion auf das Fehlersignal bereitzustellen.
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Das Bereitstellen des Fehlersignals und das Bereitstellen des Notsteuerungssignals erfolgt dabei analog zu dem oben beschriebenen ersten Aktuator. Für das Beispiel der Beschleunigung bedeutet das Notsteuerungssignal, dass beispielsweise Beschleunigungen über einem vorbestimmten Wert nicht mehr umfasst sind.
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Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass sie besonders sicher ist. Insbesondere kann somit ein globaler Notfallmodus eingeleitet werden.
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Sämtliche Leitungen können dabei als bidirektionale Leitungen ausgebildet sein. Ein Bereitstellen eines Signals bedeutet entweder ein aktives Bereitstellen, d.h. ein Senden durch die jeweilige Einheit oder Aktuator, oder ein passives Bereitstellen, d.h. ein Ausgeben durch die jeweilige Einheit oder Aktuator auf Anfrage einer anderen Einheit oder Aktuators. Das Signal kann dabei zusätzlich zur reinen Signalinformation auch Informationen über den Empfänger enthalten, beispielsweise den jeweiligen Aktuator.
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Teile oder sämtliche der oben beschriebenen Vorrichtung und Einheiten können dabei vollständig aus Software, vollständig aus Hardware oder aus Hard- und Software ausgestaltet sein, beispielsweise mit einem oder mehreren Mikroprozessoren und davon auszuführendem Code.
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Die Eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Fahrzeugsteuerungsverfahren, umfassend die Schritte Bereitstellen eines ersten Steuerungssignals an einen ersten Aktuator durch eine Steuerungseinheit, Bereitstellen eines ersten Steuerungsreferenzsignals an eine Überwachungseinheit durch die Steuerungseinheit, Betätigen des ersten Aktuators in Abhängigkeit des ersten Steuerungssignals, Bereitstellen eines ersten Betätigungssignals an die Überwachungseinheit durch den ersten Aktuator, und Vergleichen des ersten Betätigungssignals mit dem ersten Steuerungsreferenzsignal und Bereitstellen eines Fehlersignals, wenn das erste Betätigungssignal von dem ersten Steuerungsreferenzsignal abweicht durch die Überwachungseinheit.
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Das Fahrzeugsteuerungsverfahren dadurch weitergebildet werden, dass das Bereitstellen des Fehlersignals ein Bereitstellen des Fehlersignals an die Steuerungseinheit umfasst und das Fahrzeugsteuerungsverfahren weiter den Schritt umfasst Bereitstellen eines Notsteuerungssignals an den ersten Aktuator durch die Steuerungseinheit in Reaktion auf das Fehlersignal.
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Das Fahrzeugsteuerungsverfahren dadurch weitergebildet werden, dass es weiter die Schritte Bereitstellen eines zweiten Steuerungssignals an einen zweiten Aktuator durch die Steuerungseinheit, Bereitstellen eines zweiten Steuerungsreferenzsignals an die Überwachungseinheit durch die Steuerungseinheit, Betätigen des zweiten Aktuators in Abhängigkeit des zweiten Steuerungssignals, Bereitstellen eines zweiten Betätigungssignals an die Überwachungseinheit durch den zweiten Aktuator und Vergleichen des zweiten Betätigungssignals mit dem zweiten Steuerungsreferenzsignal und Bereitstellen eines Fehlersignals, wenn das zweite Betätigungssignal von dem zweiten Steuerungsreferenzsignal abweicht durch die Überwachungseinheit umfasst.
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Das Fahrzeugsteuerungsverfahren dadurch weitergebildet werden, dass das Bereitstellen des Fehlersignals ein Bereitstellen des Fehlersignals an die Steuerungseinheit umfasst und das Fahrzeugsteuerungsverfahren weiter den Schritt Bereitstellen eines Notsteuerungssignals an den zweiten Aktuator durch die Steuerungseinheit in Reaktion auf das Fehlersignal umfasst.
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Einzelne oben beschrieben Schritte des Fahrzeugsteuerungsverfahren können dabei gleichzeitig oder direkt nacheinander erfolgen. Beispielsweise kann das Bereitstellen des Steuerungssignals und des Steuerungsreferenzsignals gleichzeitig oder quasigleichzeitig erfolgen oder auch in umgekehrter Reihenfolge.
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Andere Schritte des Fahrzeugsteuerungsverfahrens können dabei erst eine Erledigung eines vorhergehenden Schritts erfordern. Beispielsweise kann der Schritt des Betätigens des Aktuators erst nach dem Schritt des Bereitstellens des Steuerungssignals erfolgen. Ebenso kann der Schritt des Bereitstellens des ersten Betätigungssignals erst nach dem Schritt des Betätigen des ersten Aktuators erfolgen. Auch kann der Schritt des Vergleichens erst nach dem Schritt des Bereitstellen des Betätigungssignals erfolgen.
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Das Fahrzeugsteuerungsverfahren oder Teilschritte davon können dabei periodisch wiederholt oder kontinuierlich ausgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren, wenn das Betätigungssignal nicht von dem Steuerungsreferenzsignal abweicht, erneut von vorne mit dem Schritt des Bereitstellens des Steuerungssignals an den Aktuator beginnen. Dies ist der Normalbetrieb, der keinen Eingriff oder Notfallbetrieb erfordert.
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Es versteht sich, dass Teilschritte oder das gesamte Fahrzeugsteuerungsverfahren durch die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung ausgeführt werden können.
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Die Eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Fahrzeug, umfassend eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung nach einer oben genannten Ausführungsformen.
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Bezüglich der Vorteile des Fahrzeugsteuerungsverfahrens und des Fahrzeugs sowie deren Ausgestaltungen wird zusätzlich auf die oben genannten Vorteile der Fahrzeugsteuerungsvorrichtung und deren Ausgestaltungen verwiesen.
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Aspekte werden nun anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben, in den 1 eine Ausführungsform einer Fahrzeugsteuerungsvorrichtung zeigt. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Merkmale.
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1 zeigt eine Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1, umfassend eine Steuerungseinheit 10, eine Überwachungseinheit 100, einen ersten Aktuator 110, einen zweiten Aktuator 120 sowie einen dritten Aktuator 130. Es versteht sich, das die Fahrzeugsteuerungsvorrichtung 1 beliebig viele Aktuatoren umfassen kann.
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Die Steuerungseinheit 10 ist über eine erste Steuerungsleitung 101 mit dem ersten Aktuator 110, über eine zweite Steuerungsleitung 102 mit dem zweiten Aktuator 120 und über eine dritte Steuerungsleitung 103 mit dem dritten Aktuator 130 verbunden.
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Die Überwachungseinheit 100 ist über eine erste Überwachungsleitung 111 mit dem ersten Aktuator 110, über eine zweite Überwachungsleitung 112 mit dem zweiten Aktuator 120 und über eine dritte Überwachungsleitung 113 mit dem dritten Aktuator 130 verbunden.
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Darüber hinaus ist die Steuerungseinheit 10 mit der Überwachungseinheit 100 über eine Referenzleitung 11 und eine Rückmeldungsleitung 12 verbunden. Die Referenzleitung 11 und die Rückmeldungsleitung 12 sind hier als unterschiedliche, insbesondere voneinander beabstandete Leitungen dargestellt. Alternativ können die Referenzleitung 11 und die Rückmeldungsleitung 12 aber auch durch eine gemeinsame Leitung ausgebildet sein.
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Die Steuerungseinheit 10 ist dabei ausgebildet Steuerungssignale über die Steuerungsleitungen 101, 102, 103 an die jeweiligen Aktuatoren 110, 120, 130 bereitzustellen. Die Aktuatoren 110, 120 130 sind ausgebildet, Betätigungssignale über die Überwachungsleitungen 111, 112, 113 an die Überwachungseinheit 100 und über die Steuerungsleitungen 101, 102, 103 an die Steuerungseinheit 10 bereitzustellen.
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Die Steuerungseinheit ist weiter ausgebildet, über die Referenzleitung 11 Steuerungsreferenzsignale, die den Steuerungssignalen entsprechen, an die Überwachungseinheit 100 bereitzustellen.
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Die Überwachungseinheit 100 ist ausgebildet, die Betätigungssignale von den Aktuatoren 110, 120, 130 mit dazu korrespondierenden Steuerungsreferenzsignalen zu vergleichen. Wenn ein Betätigungssignal von einem Steuerungsreferenzsignal über einen vorbestimmten Wert abweicht, ist die Überwachungseinheit 100 dazu ausgebildet ein Fehlersignal an die Steuerungseinheit 10 über die Rückmeldungsleitung 12 bereitzustellen. Die Steuerungseinheit 10 kann daraufhin ein Notsteuerungssignal an den betreffenden Aktuator 110, 120, 130 bereitstellen, von dem das abweichende Betätigungssignal empfangen wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugsteuerungsvorrichtung
- 10
- Steuerungseinheit
- 11
- Referenzleitung
- 12
- Rückmeldungsleitung
- 100
- Überwachungseinheit
- 101
- erste Steuerungsleitung
- 102
- zweite Steuerungsleitung
- 103
- dritte Steuerungsleitung
- 110
- erster Aktuator
- 111
- erste Überwachungsleitung
- 112
- zweite Überwachungsleitung
- 113
- dritte Überwachungsleitung
- 120
- zweiter Aktuator
- 130
- dritter Aktuator
