DE102021206145A1 - Method for braking an autonomous motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug ein erstes Bremssystem (14), ein zweites redundantes Bremssystem (26) und eine Parkbremse (38) aufweist, und das erste und das zweite Bremssystem (14, 26) über eine Hauptsteuereinheit (18) und die Parkbremse (38) über eine Parkbremssteuereinheit (34) angesteuert werden. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Ausgeben eines Signals an die Parkbremse (38) zur Bremsung des Kraftfahrzeugs für den Fall, dass die Parkbremssteuereinheit (34) ein Bremssignal von der Hauptsteuereinheit (18) erhält, wenn die Hauptsteuereinheit (18) einen Ausfall des ersten und zweiten Bremssystems (14, 26) detektiert, oder eine periodisch ausgegebene Zustandsmeldung des ersten und zweiten Bremssystems (14, 26) und/oder der Hauptsteuereinheit (18) an die Parkbremssteuereinheit (34), eine Fehlermeldung beinhaltet, oder eine solche Zustandsmeldung unterbleibt. The invention relates to a method for braking an autonomously driving motor vehicle, the motor vehicle having a first braking system (14), a second redundant braking system (26) and a parking brake (38), and the first and the second braking system (14, 26) via a main control unit (18) and the parking brake (38) are controlled via a parking brake control unit (34). The method comprises the steps of outputting a signal to the parking brake (38) for braking the motor vehicle in the event that the parking brake control unit (34) receives a braking signal from the main control unit (18) when the main control unit (18) reports a failure of the first and second brake system (14, 26) is detected, or a periodically output status report from the first and second brake system (14, 26) and/or the main control unit (18) to the parking brake control unit (34) contains an error message, or such a status report is omitted.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Bremsen eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The present invention relates to a method for braking an autonomously driving motor vehicle and a device for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
Bei einem zumindest teilweise autonomen Fahrzeug muss das Bremssystem für ein autonomes Bremsen ausgelegt sein. Je nach Systemausprägung muss das Bremssystem im Fehlerfall Bremsaufgaben weiterhin wahrnehmen können und das Fahrzeug automatisch sicher zum Stillstand bringen. Dazu kann das Bremssystem mit einem Primär-Bremssystem sowie einem sekundären, redundanten Bremssystem ausgebildet sein. Im normalen Fahrbetrieb ist das Primär-Bremssystem aktiviert, das die Fahrzeugrad-Bremse ansteuert.In an at least partially autonomous vehicle, the braking system must be designed for autonomous braking. Depending on the system characteristics, the braking system must be able to continue performing braking tasks in the event of a fault and automatically and safely bring the vehicle to a standstill. For this purpose, the braking system can be designed with a primary braking system and a secondary, redundant braking system. During normal driving, the primary braking system is activated, which controls the vehicle wheel brake.
Die
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren anzugeben, mit welchem die Sicherheit des Bremsvorgangs eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs erhöht wird.The object on which the invention is based is to specify a method with which the safety of the braking process of an autonomously driving motor vehicle is increased.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 6. The dependent claims refer back to advantageous developments of the invention.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die Erfindung gibt ein Verfahren zum Bremsen eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs an. Das Kraftfahrzeug weist ein erstes Bremssystem, ein zweites redundantes Bremssystem und eine Parkbremse auf, wobei das erste und das zweite Bremssystem über eine Hauptsteuereinheit und die Parkbremse über eine Parkbremssteuereinheit angesteuert werden. Das Verfahren umfasst die Schritte des Ausgebens eines Signals an die Parkbremse zur Bremsung des Kraftfahrzeugs für den Fall, dass die Parkbremssteuereinheit ein Bremssignal von der Hauptsteuereinheit erhält, wenn die Hauptsteuereinheit einen Ausfall des ersten und zweiten Bremssystems detektiert, oder eine periodisch ausgegebene Zustandsmeldung des ersten und zweiten Bremssystems und/oder der Hauptsteuereinheit an die Parkbremssteuereinheit, eine Fehlermeldung beinhaltet, oder eine solche Zustandsmeldung unterbleibt.The invention specifies a method for braking an autonomously driving motor vehicle. The motor vehicle has a first brake system, a second redundant brake system and a parking brake, the first and the second brake system being controlled via a main control unit and the parking brake being controlled via a parking brake control unit. The method comprises the steps of outputting a signal to the parking brake for braking the motor vehicle in the event that the parking brake control unit receives a braking signal from the main control unit when the main control unit detects a failure of the first and second brake system, or a periodically output status report of the first and second brake system and/or the main control unit to the parking brake control unit, contains an error message, or such a status report is omitted.
Unter einem autonom fahrenden Kraftfahrzeug werden Automatisierungsgrade von einem automatisierten Fahren (SAE Level 3) bis zu einem vollautomatisierten Fahren (SAE Level 5) verstanden. Dadurch fährt das Kraftfahrzeug zumindest teilweise ohne eine Überwachung. Im Gegensatz zu dem ersten und zweiten Bremssystem, wird die Parkbremse in der Regel nicht im normalen Fahrbetrieb, sondern zum Bremsen des Kraftfahrzeugs während des Parkvorgangs genutzt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Parkbremse jedoch als Notfallbremse genutzt, um das Kraftfahrzeug in den Stillstand zu bremsen, wenn eine Bremsung über das erste und zweite Bremssystem nicht mehr möglich ist.An autonomously driving motor vehicle is understood to mean degrees of automation from automated driving (SAE Level 3) to fully automated driving (SAE Level 5). As a result, the motor vehicle drives at least partially without being monitored. In contrast to the first and second braking system, the parking brake is generally not used during normal driving, but to brake the motor vehicle during the parking process. In the method according to the invention, however, the parking brake is used as an emergency brake in order to brake the motor vehicle to a standstill when braking via the first and second braking system is no longer possible.
Damit die Parkbremssteuereinheit frühzeitig über einen Fehler beider Bremseinrichtungen informiert wird, erhält diese in kurzen Abstände eine Zustandsmeldung der Bremssysteme, in welcher angegeben ist, ob die Bremssysteme funktionsfähig sind oder nicht. Falls keine Meldung ausgegeben wird, geht die Parkbremssteuereinheit davon aus, dass die Bremssysteme einen Fehler aufweisen, die eine Ausgabe einer Zustandsmeldung unmöglich macht. Dementsprechend wird auch in diesem Fall eine Bremsung durch die Parkbremse eingeleitet.In order for the parking brake control unit to be informed at an early stage of a fault in both braking devices, it receives a status report from the braking systems at short intervals, which states whether the braking systems are functional or not. If no message is issued, the parking brake control unit assumes that the brake systems have an error that makes it impossible to issue a status message. Accordingly, braking by the parking brake is also initiated in this case.
Durch das Verfahren wird somit sichergestellt, dass auch bei einem Ausfall beider Bremssysteme das Kraftfahrzeug wenigstens in den Stillstand gebremst werden kann. Durch ein solches Verfahren wird somit die Sicherheit eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs erhöht.The method thus ensures that even if both brake systems fail, the motor vehicle can at least be braked to a standstill. Such a method thus increases the safety of an autonomously driving motor vehicle.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung gibt die Hauptsteuereinheit oder die Parkbremssteuereinheit ein Signal zum Durchführen einer zyklischen Einbremsung der Parkbremse aus. Unter einer zyklischen Einbremsung wird verstanden, dass die Parkbremse in bestimmten Abständen geöffnet und geschlossen wird. Dadurch wird vermieden, dass die von der Parkbremse gebremste Hinterachse blockiert. Ein Ausbrechen des Kraftfahrzeugs wird dadurch verhindert. Die Sicherheit eines solchen Verfahrens wird dementsprechend erhöht.In a preferred embodiment of the invention, the main control unit or the parking brake control unit emits a signal to carry out cyclic braking of the parking brake. Cyclic braking means that the parking brake is opened and closed at specific intervals. This prevents the rear axle braked by the parking brake from locking. This prevents the motor vehicle from swerving. The security of such a method is increased accordingly.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Parkbremse über ein zu dem ersten und zweiten Bremssystem separates Stromnetz mit Strom versorgt. Unter einem separaten Stromnetz wird verstanden, dass über dieses Stromnetz weder das erste noch das zweite Bremssystem mit Strom versorgt wird. Dadurch fällt die Parkbremse nicht aus, wenn die Stromversorgung des ersten und zweiten Bremssystems ausfällt. Ein Fehler in einem Stromnetz führt somit nicht dazu, dass keine Bremse zur Verfügung bleibt. Die Sicherheit wird dadurch erhöht.In a further preferred embodiment of the invention, the parking brake is supplied with power via a power supply system that is separate from the first and second brake system. A separate power grid means that neither the first nor the second brake system is supplied with power via this power grid. This causes the Park falls do not slow down if the power supply to the first and second braking systems fails. A fault in a power supply system does not mean that no brake remains available. This increases security.
Vorzugsweise wird das Kraftfahrzeug bis in den Stillstand abgebremst. Da die Parkbremse nicht die Funktionsfähigkeit des ersten und zweiten Bremssystems aufweist, und kein weiteres funktionsfähiges Bremssystem zur Verfügung steht, kann durch eine solche Bremsung die Fahrt sicher beendet werden.The motor vehicle is preferably braked until it comes to a standstill. Since the parking brake does not have the functional capability of the first and second braking system and no further functional braking system is available, the journey can be safely ended by braking in this way.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Zustandsmeldung alle 20-80 ms ausgegeben. Besonders bevorzugt wird die Zustandsmeldung alle 10-70 ms ausgegeben. Die Zustandsmeldung wird dementsprechend mit einer relativ hohen Frequenz übermittelt. Die Zeit zwischen dem Ausfall des ersten und zweiten Bremssystems und einer eingeleiteten Notbremsung kann somit gering gehalten werden. Eine gefährliche ungebremste Situation wird dadurch vermieden, so dass das Verfahren eine hohe Sicherheit für das autonome Kraftfahrzeug bietet.In an advantageous development, the status report is issued every 20-80 ms. The status report is particularly preferably output every 10-70 ms. The status message is accordingly transmitted at a relatively high frequency. The time between the failure of the first and second braking system and an initiated emergency braking can thus be kept short. A dangerous unbraked situation is thereby avoided, so that the method offers a high level of safety for the autonomous motor vehicle.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zusätzlich durch eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gelöst. Die Vorrichtung umfasst dabei ein erstes Bremssystem, über welches eine Bremse des autonomen Kraftfahrzeugs ansteuerbar ist, ein zweites Bremssystem, welches redundant zu dem ersten Bremssystem zur Ansteuerung der Bremse vorgesehen ist, eine Parkbremse, zum Bremsen des Kraftfahrzeugs in einem Parkzustand, eine Parkbremssteuereinheit, über welche die Parkbremse angesteuert ist, und welche über eine Brems-Kommunikationsverbindung mit dem ersten und dem zweiten Bremssystem verbunden ist, und eine Hauptsteuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Bremssystem als auch mit der Parkbremssteuereinheit über eine Steuereinheit-Kommunikationsverbindung verbunden ist.The object on which the invention is based is additionally achieved by a device for carrying out the method. The device includes a first brake system, via which a brake of the autonomous motor vehicle can be controlled, a second brake system, which is provided redundantly to the first brake system for controlling the brake, a parking brake, for braking the motor vehicle in a parked state, a parking brake control unit, via which the parking brake is controlled and which is connected to the first and the second brake system via a brake communication link, and a main control unit which is connected to the first and the second brake system and to the parking brake control unit via a control unit communication link.
Ebenso wie das erste und das zweite Bremssystem über die Hauptsteuereinheit angesteuert werden, wird die Parkbremse über die Parkbremssteuereinheit gesteuert. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Ausfall der Hauptsteuereinheit die Parkbremse weiterhin ansteuerbar bleibt. Vorzugsweise wird die Brems-Kommunikationsverbindung und die Steuereinheit-Kommunikationsverbindung durch eine Busleitungen gebildet.Just as the first and the second brake system are controlled via the main control unit, the parking brake is controlled via the parking brake control unit. This has the advantage that if the main control unit fails, the parking brake can still be controlled. The brake communication connection and the control unit communication connection are preferably formed by a bus line.
Gemäß der Erfindung ist die Parkbremssteuereinheit sowohl mit der Hauptsteuereinheit als auch mit jedem Bremssystem verbunden. Dies hat den Vorteil, dass auch nach Ausfall der Hauptsteuereinheit, der Zustand der Bremssysteme, der Parkbremssteuereinheit übermittelt werden kann. Ebenso kann der Zustand nach Ausfall der Bremssysteme über die Hauptsteuereinheit übermittelt werden, so dass eine Redundanz geschaffen wird, durch welche die Sicherheit einer solchen Vorrichtung erhöht wird.According to the invention, the parking brake control unit is connected both to the main control unit and to each braking system. This has the advantage that even after failure of the main control unit, the status of the brake systems can be transmitted to the parking brake control unit. Likewise, the status after failure of the brake systems can be transmitted via the main control unit, so that a redundancy is created, through which the security of such a device is increased.
Vorteilhafterweise ist eine Stromversorgung der Parkbremse, unabhängig von einer Stromversorgung des ersten Bremssystems und/oder des zweiten Bremssystems. Ein Ausfall der Stromversorgung des ersten und/oder zweiten Bremssystems führt dadurch nicht zu einem Ausfall der Parkbremse. Dementsprechend wird damit eine hohe Ausfallsicherheit sichergestellt.A power supply for the parking brake is advantageously independent of a power supply for the first brake system and/or the second brake system. A failure of the power supply of the first and/or second brake system does not result in a failure of the parking brake. Accordingly, this ensures a high level of reliability.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Steuereinheit-Kommunikationsverbindung zwischen Parkbremssteuereinheit und Hauptsteuereinheit über eine von dem ersten und zweiten Bremssystem unabhängige Busleitung gebildet. Die bedeutet, dass die Signale von den Bremssystemen und die Signale zwischen Parkbremssteuereinheit und Hauptsteuereinheit über einen anderen Bus laufen. Dadurch wird vermieden, dass bei einem Ausfall eines Buses weiterhin Zustandsmeldungen an die Parkbremssteuereinheit übermittelt werden können. Die Busleitungen sind dementsprechend ebenfalls redundant ausgelegt, so dass die Sicherheit vor einem Totalausfall des Systems erhöht ist.In a further advantageous embodiment, the control unit communication link between the parking brake control unit and the main control unit is formed via a bus line that is independent of the first and second brake systems. This means that the signals from the braking systems and the signals between the parking brake control unit and the main control unit run over a different bus. This avoids status messages being able to continue to be transmitted to the parking brake control unit in the event of a bus failure. Accordingly, the bus lines are also designed redundantly, so that the security against a total failure of the system is increased.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist die Stromversorgung des ersten Bremssystems und des zweiten Bremssystems unterschiedlich. Eine Verwendung von verschiedenen Stromversorgungen für die beiden Bremssysteme hat den Vorteil, dass bei einem Ausfall einer Stromversorgung, wenigstens eines der Bremssysteme weiterhin einsatzfähig bleibt. Auch hiermit wird das System vor einem Ausfall geschützt.According to an expedient embodiment, the power supply of the first braking system and the second braking system is different. Using different power supplies for the two braking systems has the advantage that if one power supply fails, at least one of the braking systems remains operational. This also protects the system from failure.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 Erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
3 Zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 Embodiment of a device for carrying out the method according to the invention, -
2 First embodiment of the method according to the invention, and -
3 Second embodiment of the method according to the invention.
In
Parallel zu dem ersten Bremssystem 14 ist ein zweites Bremssystem 26 vorgesehen. Das zweite Bremssystem 26 ist ein zum ersten Bremssystem 14 redundantes System. Mit dem zweiten Bremssystem 26 können die Bremsen ebenso zum Bremsen angesteuert werden. Das zweite Bremssystem 26 ist in gleicher Weise über eine Busleitung 12 mit der Hauptsteuereinheit 18 verbunden. Über diese Hauptsteuereinheit 18 wird ein Bremsbefehl an das zweite Bremssystem 26 ausgegeben. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Bremssystem 26 mit einem zweiten Stromnetz 30 verbunden. Über dieses Stromnetz 30 wird das zweite Bremssystem 26 mit Strom versorgt. Das zweite Stromnetz 30 ist dabei unabhängig vom ersten Stromnetz 22, um einen Ausfall beider Bremssystem 22, 26, bei Ausfall eines gemeinsamen Stromnetzes zu vermeiden.A
Die Vorrichtung 10 weist zusätzlich eine Parkbremssteuereinheit 34 auf, welche mit einer Parkbremse 38 verbunden ist, die das Kraftfahrzeug in einem Parkzustand bremst. Die Parkbremssteuereinheit 34 ist mit dem ersten Bremssystem 14 und dem zweiten Bremssystem 26 über eine Brems-Kommunikationsverbindung 40 verbunden. Zusätzlich ist die Parkbremssteuereinheit 34 über eine Steuereinheit-Kommunikationsverbindung 41 mit der Hauptsteuereinheit 18 verbunden. In dem Ausführungsbeispiel sind die Brems-Kommunikationsverbindung 40, die Steuereinheit-Kommunikationsverbindung 41 und die Busleitungen 12 unabhängig voneinander, so dass bei Ausfall eines Buses, die anderen Verbindungen weiterhin funktionsfähig bleiben.The
Die Parkbremse 38 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem dritten Stromnetz 42 verbunden. Das dritte Stromnetz 42 ist dabei unabhängig von dem ersten und zweiten Stromnetz 22, 26, so dass bei einem Ausfall des ersten und zweiten Stromnetzes 22, 26, die Parkbremse 38 weiterhin aktivierbar bleibt.In this exemplary embodiment, the
In
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