DE102022116727A1 - Safety arrangement for a gas supply system for providing a vehicle containing gaseous fuel, in particular commercial vehicle, security method, computer program and/or computer-readable medium, vehicle, in particular commercial vehicle - Google Patents
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Abstract
Sicherheitsanordnung (100) für ein ein Gasbereitstellungssystem (160) zum Bereitstellen eines gasförmigen Brennstoffs (161) aufweisendes Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), umfassend: eine Eingabeschnittstelle (110), ein Risikobewertungsmodul (120), und eine Ausgabeschnittstelle (130), wobei die Eingabeschnittstelle (110) zum Empfangen (310) von Eingabedaten (111) eingerichtet ist, wobei die Eingabedaten (111) durch einen Sensor (140) erfasste Sensordaten (111a) und/oder durch ein Fahrassistenzsystem (141) übermittelte Funktionsdaten (111b) und/oder fahrzeugbezogene Statusdaten (111c) umfassen, die Ausgabeschnittstelle (130) zum Übermitteln (330) eines Ausgabesignals (131) an eine Steuerungsvorrichtung (151) zur Steuerung des Gasbereitstellungssystems (160) eingerichtet ist, und wobei das Risikobewertungsmodul (120) dazu eingerichtet ist, anhand der Eingabedaten (111) eine ein zukünftiges Sicherheitsrisiko betreffende Risikogröße (121) zu ermitteln und das Ausgabesignal (131) in Abhängigkeit von der Risikogröße (121) zu bestimmen.Safety arrangement (100) for a vehicle (200a), in particular commercial vehicle (200b), having a gas supply system (160) for providing a gaseous fuel (161), comprising: an input interface (110), a risk assessment module (120), and an output interface (130 ), wherein the input interface (110) is set up to receive (310) input data (111), the input data (111) being sensor data (111a) recorded by a sensor (140) and/or functional data (111a) transmitted by a driving assistance system (141). 111b) and/or vehicle-related status data (111c), the output interface (130) is set up to transmit (330) an output signal (131) to a control device (151) for controlling the gas supply system (160), and wherein the risk assessment module (120) is set up to use the input data (111) to determine a risk variable (121) relating to a future security risk and to determine the output signal (131) depending on the risk variable (121).
Description
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsanordnung für ein ein Gasbereitstellungssystem zum Bereitstellen eines gasförmigen Brennstoffs aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Sicherheitsverfahren, ein Computerprogramm und/oder ein computerlesbares Medium, und ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.The invention relates to a safety arrangement for a vehicle, in particular a commercial vehicle, which has a gas supply system for providing a gaseous fuel. The invention further relates to a security method, a computer program and/or a computer-readable medium, and a vehicle, in particular a commercial vehicle.
Gasförmige Brennstoffe sind in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, einsetzbar, um durch eine Reaktion und optional eine weitere Energieumwandlung Energie des Brennstoffs in mechanische Energie zur Fortbewegung des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, umzuwandeln. Eine Umwandlung eines gasförmigen Brennstoffs kann insbesondere eine Oxidation umfassen, bei der thermische Energie erzeugt wird, wobei die thermische Energie weiter in mechanische Energie umgewandelt wird. Eine derartige Umwandlung erfolgt bei einem Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschinen zur Verbrennung von insbesondere Autogas (Liquified Petroleum Gas, LPG), Flüssigerdgas (Liquified Natural Gas, LNG) und/oder komprimierten Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG) als Brennstoff. Alternativ oder zusätzlich kann eine Umwandlung des gasförmigen Brennstoffs eine elektrochemische Reaktion umfassen. Eine derartige Umwandlung erfolgt bei einem Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Brennstoffzelle zur Umwandlung von insbesondere Wasserstoff, Methanol, Butan und/oder Erdgas als Brennstoff. Der gasförmige Brennstoff kann dabei in einer flüssigen und/oder gasförmigen Phase in einer mit dem Gasbereitstellungssystem fluidisch verbindbaren oder von dem Gasbereitstellungssystem umfassten Gasspeichervorrichtung fahrzeugseitig gespeichert sein.Gaseous fuels can be used in vehicles, in particular commercial vehicles, in order to convert energy from the fuel into mechanical energy for moving the vehicle, in particular commercial vehicles, through a reaction and optionally a further energy conversion. A conversion of a gaseous fuel may in particular include an oxidation in which thermal energy is generated, the thermal energy being further converted into mechanical energy. Such a conversion takes place in a vehicle, in particular a commercial vehicle, with an internal combustion engine for burning, in particular, autogas (liquefied petroleum gas, LPG), liquefied natural gas (liquefied natural gas, LNG) and/or compressed natural gas (compressed natural gas, CNG) as fuel. Alternatively or additionally, conversion of the gaseous fuel may include an electrochemical reaction. Such a conversion takes place in a vehicle, in particular a commercial vehicle, with a fuel cell for converting in particular hydrogen, methanol, butane and/or natural gas as fuel. The gaseous fuel can be stored on the vehicle side in a liquid and/or gaseous phase in a gas storage device that can be fluidly connected to the gas supply system or is included in the gas supply system.
Ein gasförmiger Brennstoff ist somit für den Betrieb von Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, einsetzbar. Ein gasförmiger Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, ist leicht entflammbar. Kommt es zu einem Unfall mit einem derartigen Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, kann der Brennstoff beziehungsweise das Gas austreten und sich möglicherweise entzünden. Durch austretenden Brennstoff und eine mögliche Entzündung des Brennstoffs kann ein Sicherheitsrisiko entstehen.A gaseous fuel can therefore be used to operate vehicles, especially commercial vehicles. A gaseous fuel, especially hydrogen, is highly flammable. If an accident occurs with such a vehicle, especially a commercial vehicle, the fuel or gas can escape and possibly ignite. Escaping fuel and possible ignition of the fuel can pose a safety risk.
Aus dem Stand der Technik sind Anwendungen und Techniken bekannt, um die Wasserstoffversorgung auszuschalten und so Sicherheitsrisiken zu verringern.Applications and techniques are known from the prior art for switching off the hydrogen supply and thus reducing safety risks.
Damit sind Sicherheitsmaßnahmen direkt nach einem Unfall, beispielsweise ausgelöst durch ein Airbag-Signal und/oder durch ein Spannungssignal, bekannt. Derartige Sicherheitsmaßnahmen greifen jedoch beispielsweise erst nach einem Auftreten einer Leckage ein. Damit bleibt jedoch die Möglichkeit, dass ein Brennstoff beziehungsweise Wasserstoff in der Zeit zwischen dem Auftreten der Leckage, beispielsweise bei einem Unfall, und dem Eingreifen der Sicherheitsmaßnahme austritt. Ferner ist es möglich, dass nach einem Unfall benötigte Ventile und Aktuatoren zum Ergreifen der Sicherheitsmaßnahmen nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren, um beispielsweise eine Brennstoffzufuhr abzustellen. Somit bleibt ein Restrisiko bestehen.This means that safety measures immediately after an accident, for example triggered by an airbag signal and/or by a voltage signal, are known. However, such safety measures only take effect, for example, after a leak occurs. However, this leaves the possibility that a fuel or hydrogen will escape in the time between the occurrence of the leak, for example in an accident, and the intervention of the safety measure. Furthermore, it is possible that valves and actuators are required to take the safety measure after an accident took no longer function properly, for example to turn off a fuel supply. A residual risk therefore remains.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern und eine verbesserte Sicherheitsanordnung bereitzustellen, die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere kann die Aufgabe sein, die Sicherheit eines ein Gasbereitstellungssystem umfassenden Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, weiter zu verbessern.The invention is therefore based on the object of enriching the prior art and providing an improved security arrangement that overcomes the disadvantages of the prior art. In particular, the task may be to further improve the safety of a vehicle comprising a gas supply system, in particular a commercial vehicle.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.The task is solved by a method according to claim 1 and the subjects according to the further independent claims. The subclaims indicate preferred developments of the invention.
Gemäß der Erfindung wird eine Sicherheitsanordnung für ein ein Gasbereitstellungssystem zum Bereitstellen eines gasförmigen Brennstoffs aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Die Sicherheitsanordnung umfasst eine Eingabeschnittstelle, ein Risikobewertungsmodul, und eine Ausgabeschnittstelle, wobei die Eingabeschnittstelle zum Empfangen von Eingabedaten eingerichtet ist, wobei die Eingabedaten durch einen Sensor erfasste Sensordaten und/oder durch ein Fahrassistenzsystem übermittelte Funktionsdaten und/oder fahrzeugbezogene Statusdaten umfassen, die Ausgabeschnittstelle zum Übermitteln eines Ausgabesignals an eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Gasbereitstellungssystems eingerichtet ist, und wobei das Risikobewertungsmodul dazu eingerichtet ist, anhand der Eingabedaten eine ein zukünftiges Sicherheitsrisiko betreffende Risikogröße zu ermitteln und das Ausgabesignal in Abhängigkeit von der Risikogröße zu bestimmen.According to the invention, a safety arrangement is provided for a vehicle, in particular a commercial vehicle, which has a gas supply system for providing a gaseous fuel. The safety arrangement comprises an input interface, a risk assessment module, and an output interface, wherein the input interface is set up to receive input data, the input data comprising sensor data detected by a sensor and/or functional data transmitted by a driving assistance system and/or vehicle-related status data, the output interface for transmitting an output signal to a control device for controlling the gas supply system is set up, and wherein the risk assessment module is set up to use the input data to determine a risk size relating to a future security risk and to determine the output signal depending on the risk size.
Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Das Fahrzeug ist ein Fahrzeug mit einer Brennstoffzelle und/oder ein sogenanntes Gasfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine zur Verbrennung des gasförmigen Brennstoffs , womit wegen der Verwendung des gasförmigen Brennstoffs Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen sein können. Das Fahrzeug umfasst die Sicherheitsanordnung, die dazu eingerichtet ist, über die Ausgabeschnittstelle ein Ausgabesignal an die Steuerungsvorrichtung zu übermitteln, um eine Sicherheitsmaßnahme zu ergreifen beziehungsweise zu veranlassen. Die Steuerungsvorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, das Gasbereitstellungssystem und/oder eine Komponente des Gasbereitstellungssystems zu steuern.The vehicle, in particular a commercial vehicle, is referred to below as a vehicle. The vehicle is a vehicle with a fuel cell and/or a so-called gas vehicle with an internal combustion engine for burning the gaseous fuel, which means that safety measures may have to be taken due to the use of the gaseous fuel. The vehicle includes the safety arrangement, which is set up to transmit an output signal to the control device via the output interface in order to take or initiate a safety measure. The control device is set up to control the gas supply system and/or a component of the gas supply system.
Die Eingabedaten umfassen Sensordaten, die durch einen oder mehrere fahrzeugseitigen Sensoren erfasst worden sind und an die Eingabeschnittstelle der Sicherheitsanordnung zur Weiterverarbeitung durch das Risikobewertungsmodul übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich umfassen die Eingabedaten Funktionsdaten und/oder Statusdaten, die durch ein fahrzeugseitiges Fahrerassistenzsystem erfasst, empfangen bzw. bestimmt worden sind und an die Eingabeschnittstelle der Sicherheitsanordnung zur Weiterverarbeitung durch das Risikobewertungsmodul übermittelt werden.The input data includes sensor data that has been recorded by one or more vehicle-mounted sensors and is transmitted to the input interface of the security arrangement for further processing by the risk assessment module. Alternatively or additionally, the input data includes functional data and/or status data that has been recorded, received or determined by a vehicle-mounted driver assistance system and is transmitted to the input interface of the safety arrangement for further processing by the risk assessment module.
Dabei wurde erkannt, dass es durch fahrzeugseitig vorhandene beziehungsweise abrufbare Daten möglich ist, kritische beziehungsweise sicherheitsrelevante Fahrsituationen bereits beispielsweise vor einem Unfall zu erkennen und dementsprechend einzugreifen. Dafür ist das Risikobewertungsmodul dazu eingerichtet, durch die Eingabeschnittstelle die Eingabedaten zu empfangen und anhand der Eingabedaten die Risikogröße zu ermitteln. Die Risikogröße kann dabei eine Zahl beziehungsweise einen numerischen Wert und/oder eine boolesche Größe umfassen, die angibt, ob ein Sicherheitsrisiko besteht und/oder wie groß ein Sicherheitsrisiko ist. Dabei beschreibt das zukünftige Sicherheitsrisiko ein Sicherheitsrisiko, dass sich zu einem oder mehreren Zeitpunkten nach dem Erfassen der Sensordaten, der Funktionsdaten und/oder der Zustandsdaten aus den zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt erfassten Sensordaten, Funktionsdaten und/oder Zustandsdaten ergeben kann, ohne dass gegenwärtig ein sicherheitsrelevanter Zustand, wie beispielsweise eine Leckage und/oder unkontrollierter Ausritt von Gas, vorliegt.It was recognized that data available or available on the vehicle makes it possible to recognize critical or safety-relevant driving situations, for example before an accident, and to intervene accordingly. For this purpose, the risk assessment module is set up to receive the input data through the input interface and to determine the risk size based on the input data. The risk size can include a number or a numerical value and/or a Boolean size that indicates whether a security risk exists and/or how big a security risk is. The future security risk describes a security risk that can arise at one or more points in time after the sensor data, the functional data and/or the status data have been acquired from the sensor data, the functional data and/or the status data acquired at a current point in time, without there currently being a security-relevant one Condition, such as a leak and/or uncontrolled release of gas, exists.
Die Risikogröße betrifft das Sicherheitsrisiko in einem durch die Eingabedaten charakterisierbaren gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs, in einem durch die Eingabedaten prognostizierbaren zukünftigen Zustand und/oder in einem durch die Eingabedaten prognostizierbaren zukünftige Szenario, in dem sich das Fahrzeug befindet. Der Zustand kann dabei das Fahrzeug einschließlich technischer Merkmale, Parameter und Gegebenheiten des Fahrzeugs als solches charakterisieren und das Szenario kann die Fahrsituation des Fahrzeugs, einschließlich einem Umfeld und/oder einem Verkehr in dem Umfeld des Fahrzeugs, charakterisieren. Anhand der Eingabedaten kann das Risikobewertungsmodul optional eine den oder die Zeitpunkte betreffende Prognose des Zustands und/oder des Szenarios durchführen, um die Risikogröße zu ermitteln.The risk size relates to the safety risk in a current state of the vehicle that can be characterized by the input data, in a future state that can be predicted by the input data and / or in a future scenario in which the vehicle is located that can be predicted by the input data. The condition can characterize the vehicle as such, including technical features, parameters and conditions of the vehicle, and the scenario can characterize the driving situation of the vehicle, including an environment and/or traffic in the area surrounding the vehicle. Based on the input data, the risk assessment module can optionally carry out a forecast of the state and/or the scenario relating to the point in time(s) in order to determine the risk size.
Damit ist es möglich, dass eine Auswertung vorhandener Daten genutzt wird, um eine Sicherheitsmaßnahme prädiktiv zu ergreifen, beispielsweise bereits vor einem möglichen Unfall. Damit kann prädiktiv beispielsweise eine Wasserstoffversorgung ausgeschaltet und/oder ein Brennstoffzellensystem evakuiert werden. Gleiches gilt für andere Gasfahrzeuge, bei denen ein prädiktives Ausschalten einer Brennstoffversorgung und/oder eine Evakuierung des Gasbereitstellungssystems durchführbar ist. Damit kann weniger Brennstoff entweichen und die Sicherheit des Fahrzeugs wird verbessert. Da in einem Brennstoffzellenfahrzeug typischerweise eine Pufferbatterie vorhanden ist, kann das Fahrzeug trotz einem Ausschalten der Wasserstoffversorgung und somit der Brennstoffzelle bewegt werden. Gleiches gilt für Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicle, HEV), die eine Brennkraftmaschine zur Verbrennung des gasförmigen Brennstoffs und einen elektrischen Antrieb aufweisen. Durch das prädiktive Ausschalten kann die Pufferbatterie sogar entlastet werden und es bleibt mehr Puffer für elektrische Bremseingriffe durch einen zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb des Fahrzeugs, womit ein feineres Regeln als bei einer Reibbremse ermöglicht ist.This makes it possible to use an evaluation of existing data to take a predictive safety measure, for example before a possible accident. This allows, for example, a hydrogen supply to be switched off and/or a fuel cell system to be evacuated in a predictive manner. The same applies to other gas vehicles where a predictive switch-off th of a fuel supply and/or an evacuation of the gas supply system can be carried out. This means less fuel can escape and the safety of the vehicle is improved. Since a fuel cell vehicle typically has a backup battery, the vehicle can be moved despite the hydrogen supply and thus the fuel cell being switched off. The same applies to hybrid electric vehicles (Hybrid Electric Vehicle, HEV), which have an internal combustion engine for burning the gaseous fuel and an electric drive. By switching off predictively, the buffer battery can even be relieved and there is more buffer for electrical braking interventions by an electric drive of the vehicle that is set up for regenerative braking, which enables finer control than with a friction brake.
Vorzugsweise ist das Risikobewertungsmodul dazu eingerichtet, das Ausgabesignal anhand einer die Risikogröße betreffenden Schwellwertbedingung zu bestimmen. Beispielsweise kann das Ausgabesignal derart bestimmt werden, dass eine Sicherheitsmaßnahme durch die Steuerungsvorrichtung ausgelöst wird, wenn die Risikogröße der Schwellwertbedingung genügt, oder umgekehrt. Dabei kann die Risikogröße mit einem die Schwellwertbedingung definierenden Schwellwert verglichen werden. Wenn die Risikogröße beispielsweise unterhalb des Schwellwert ist, kann daraus geschlossen werden, dass kein oder nur ein geringes Sicherheitsrisiko besteht und möglicherweise keine Sicherheitsmaßnahme zu veranlassen ist. Anderenfalls, wenn die Risikogröße oberhalb des Schwellwerts ist, kann daraus geschlossen werden, dass ein Sicherheitsrisiko besteht und eine Sicherheitsmaßnahme zu veranlassen ist. Damit ist eine zuverlässige Klassifizierung der Risikogröße möglich, um wohldefiniert anzugeben, ob eine Sicherheitsmaßnahme zu veranlassen ist oder nicht. Optional kann das Ausgabesignal anhand einer Mehrzahl von Schwellwertbedingungen bestimmt werden. Damit ist es möglich, dass die Risikogröße beispielsweise gestaffelt mit verschiedenen Schwellwert verglichen wird, um verschiedene, beispielsweise gestaffelte Sicherheitsmaßnahmen veranlassen zu können.Preferably, the risk assessment module is set up to determine the output signal based on a threshold condition relating to the risk size. For example, the output signal can be determined such that a safety measure is triggered by the control device if the risk size satisfies the threshold condition, or vice versa. The risk size can be compared with a threshold value defining the threshold condition. For example, if the risk size is below the threshold value, it can be concluded that there is little or no security risk and possibly no security measure needs to be taken. Otherwise, if the risk size is above the threshold value, it can be concluded that a security risk exists and a security measure must be taken. This makes it possible to reliably classify the risk size in order to indicate in a well-defined manner whether a security measure should be taken or not. Optionally, the output signal can be determined based on a plurality of threshold conditions. This makes it possible for the risk size to be compared, for example, in a staggered manner with different threshold values in order to be able to initiate different, for example staggered, security measures.
Vorzugsweise umfasst die Risikogröße eine Summe von die Eingabedaten betreffenden Summanden. Dabei kann die Risikogröße effektiv durch verschiedene Eingabedaten charakterisiert werden. Jeder der Summanden kann dabei eine von den Sensordaten, den Funktionsdaten und/oder den Statusdaten betreffen. Beispielsweise kann ein Summand Sensordaten als Bilddaten betreffen, ein anderer Summand kann Funktionsdaten als Daten eines Bremsregelsystem betreffen und so weiter.Preferably, the risk size comprises a sum of summands relating to the input data. The risk size can be effectively characterized using various input data. Each of the summands can relate to one of the sensor data, the functional data and/or the status data. For example, one summand can relate to sensor data as image data, another summand can relate to functional data as data from a brake control system and so on.
Vorzugsweise ist die Summe eine gewichtete Summe. Mit anderen Worten können die Summanden gewichtet sein, um verschiedenen Eingabedaten verschieden zu wichten und um die Risikogröße differenziert ermitteln zu können. Dafür wird eine Summe berechnet, bei der die Summanden zum Berechnen der Summe gewichtet sind, also einen als Gewicht bezeichneten Faktor aufweisen.Preferably the sum is a weighted sum. In other words, the summands can be weighted in order to give different weights to different input data and to be able to determine the risk size in a differentiated manner. To do this, a sum is calculated in which the addends are weighted to calculate the sum, i.e. have a factor called weight.
Vorzugsweise ist das Risikobewertungsmodul dazu eingerichtet, das Ausgabesignal anhand einer einen der Summanden betreffenden Schwellwertbedingung zu bestimmen. Damit kann der Summand individuell berücksichtigt werden und so zu einer Sicherheitsmaßnahme führen. Beispielsweise kann durch die den Summanden betreffende Schwellwertbedingung eine Sicherheitsmaßnahme ausgelöst werden, wenn die den Summanden betreffende Schwellwertbedingung erfüllt ist, obwohl die Risikogröße möglicherweise nicht die Schwellwertbedingung für die Risikogröße erfüllt.Preferably, the risk assessment module is set up to determine the output signal based on a threshold condition relating to one of the summands. This means that the summand can be taken into account individually and thus lead to a security measure. For example, the summand threshold condition may trigger a security action if the summand threshold condition is met, even though the risk magnitude may not meet the risk magnitude threshold condition.
Vorzugsweise umfassen die Sensordaten einen Knickwinkel zwischen einer Zugmaschine und einem Anhänger, mehrere Räder des Fahrzeugs betreffende Drehzahlen, eine Gierrate, einen Neigungswinkel, einen Lenkwinkel, eine Beschleunigung, eine Mehrzahl von verschiedene Fahrwerkselemente betreffende Drücke, und/oder ein Pedalbetätigungssignal. Anhand der zuvor genannten Größe ist insbesondere ein Ist-Zustand des Fahrzeugs und/oder eine Dynamik beziehungsweise eine zeitliche Änderung des Zustands des Fahrzeugs charakterisierbar. Die Dynamik der Sensordaten ist durch ein wiederholtes Erfassen der Sensordaten und/oder ein Auswerten einer Zeitreihe der Sensordaten ermittelbar. Anhand der Dynamik des Fahrzeugs kann von dem Ist-Zustand des Fahrzeugs auf einen zukünftigen Zustand des Fahrzeugs geschlossen werden. Der Ist-Zustand, die Dynamik und/oder der zukünftige Zustand des Fahrzeugs kann ausgewertet werden, um die Risikogröße zu ermitteln. Die zuvor genannten Sensordaten umfassen Sensordaten, die ohnehin von dem Fahrzeug typischerweise erfasst werden und somit ohnehin präsent sind. Damit ist eine spezielle Anpassung von Sensoren entbehrlich, um die Risikogröße zu ermitteln. Dabei ist der Knickwinkel nur für mehrgliedrige Fahrzeuge relevant. Alle anderen genannten Sensordaten sind auch für eingliedrige Fahrzeuge relevant.The sensor data preferably includes an articulation angle between a tractor and a trailer, speeds affecting several wheels of the vehicle, a yaw rate, an inclination angle, a steering angle, an acceleration, a plurality of pressures relating to different chassis elements, and / or a pedal actuation signal. In particular, an actual state of the vehicle and/or a dynamic or a temporal change in the state of the vehicle can be characterized using the aforementioned variable. The dynamics of the sensor data can be determined by repeatedly recording the sensor data and/or evaluating a time series of the sensor data. Based on the dynamics of the vehicle, conclusions can be drawn from the current state of the vehicle to a future state of the vehicle. The current state, the dynamics and/or the future state of the vehicle can be evaluated to determine the risk size. The aforementioned sensor data includes sensor data that is typically recorded by the vehicle anyway and is therefore present anyway. This means that there is no need for special adaptation of sensors to determine the risk size. The articulation angle is only relevant for multi-section vehicles. All other sensor data mentioned are also relevant for single-unit vehicles.
Vorzugsweise umfassen die Sensordaten Bilddaten und/oder Abstandsdaten. Anhand der Bilddaten und/oder der Abstandsdaten ist die Dynamik des Fahrzeugs sowie ein Geschehen in einer Umgebung des Fahrzeugs ermittelbar, was ein besonders effektives und zuverlässiges Ermitteln der Risikogröße ermöglicht. Die Bild- und/oder Abstandsdaten können beispielsweise verwendet werden, um einen Stau zu prognostizieren, den sich das Fahrzeug annähert. Die Bilddaten können zusätzlich oder alternativ fahrzeuginterne Gegebenheiten betreffen, beispielsweise eine Müdigkeit und/oder Aufmerksamkeit eines Fahrers und/oder eine Überwachung der Ladung des Fahrzeugs.The sensor data preferably includes image data and/or distance data. Based on the image data and/or the distance data, the dynamics of the vehicle and events in the vehicle's surroundings can be determined, which enables a particularly effective and reliable determination of the risk size. The image and/or distance data can be used, for example, to predict a traffic jam that the vehicle will encounter approximated. The image data can additionally or alternatively relate to conditions internal to the vehicle, for example fatigue and/or attention of a driver and/or monitoring of the vehicle's load.
Vorzugsweise umfassen die Funktionsdaten und/oder Statusdaten ein Notbremssignal, ein Ausweichmanöversignal und/oder ein Fehlersignal. Aus Funktionsdaten eines Fahrassistenzsystems kann beispielsweise auf Events bzw. Eingriffe des Fahrassistenzsystems in das Betreiben des Fahrzeugs und somit auf ein mögliches Risiko geschlossen werden. Insbesondere kann durch ein Fahrassistenzsystems eine Notbremsung und/oder ein Ausweichmanöver veranlasst werden, die typischerweise veranlasst werden, um ein Sicherheitsrisiko zu minimieren. Das Fehlersignal kann eine Information über die Funktionsfähigkeit des Fahrzeugs und/oder einer Komponente des Fahrzeugs umfassen.Preferably, the functional data and/or status data include an emergency brake signal, an evasive maneuver signal and/or an error signal. Functional data from a driving assistance system can, for example, be used to draw conclusions about events or interventions by the driving assistance system in the operation of the vehicle and thus about a possible risk. In particular, a driving assistance system can initiate emergency braking and/or an evasive maneuver, which are typically initiated to minimize a safety risk. The error signal can include information about the functionality of the vehicle and/or a component of the vehicle.
Vorzugsweise ist das Risikobewertungsmodul dazu eingerichtet, das Ausgabesignal derart zu bestimmen, dass die Steuerungsvorrichtung ein Betreiben einer Ventilsteuerung, einer Pumpensteuerung und/oder einer Kompressorsteuerung des Gasbereitstellungssystems veranlasst. Damit ist ein effektives Ergreifen von Sicherheitsmaßnahmen wie ein Steuern eines Ventils durch die Ventilsteuerung, einer Pumpe durch die Pumpensteuerung und/oder eines Kompressors durch die Kompressorsteuerung erzielbar, um zu erreichen, dass möglichst viel Brennstoff aus dem Gasbereitstellungssystem gezielt abgeführt werden kann und so nicht unkontrolliert in eine Umgebung gelangt. Somit kann die Menge von Brennstoff in dem Gasbereitstellungssystem beziehungsweise Leitungen reduziert werden und/oder das Gasbereitstellungssystem beziehungsweise Leitungen können gespült werden.Preferably, the risk assessment module is set up to determine the output signal in such a way that the control device causes a valve control, a pump control and/or a compressor control of the gas supply system to be operated. This makes it possible to effectively take safety measures such as controlling a valve through the valve control, a pump through the pump control and/or a compressor through the compressor control in order to ensure that as much fuel as possible can be removed from the gas supply system in a targeted manner and not in an uncontrolled manner enters an environment. The amount of fuel in the gas supply system or lines can thus be reduced and/or the gas supply system or lines can be flushed.
Vorzugsweise ist die Sicherheitsanordnung eine Sicherheitsanordnung für ein eine Brennstoffzelle aufweisendes Fahrzeug. Damit ist die Sicherheitsanordnung für ein Brennstoffzellenfahrzeug eingerichtet. Wegen der chemischen Eigenschaften von insbesondere Wasserstoff kann das Risikobewertungsmodul bei einem Brennstoffzellenfahrzeug ein konservativeres Ermitteln der Risikogröße durchführen als bei einem anderen Gasfahrzeug, um eine geeignete Sicherheitsmaßnahme treffen zu können.Preferably, the safety arrangement is a safety arrangement for a vehicle having a fuel cell. This sets up the safety arrangement for a fuel cell vehicle. Because of the chemical properties of hydrogen in particular, the risk assessment module can carry out a more conservative determination of the risk size for a fuel cell vehicle than for another gas vehicle in order to be able to take a suitable safety measure.
Vorzugsweise ist das Risikobewertungsmodul dazu eingerichtet, das Ausgabesignal zum Abschalten der Brennstoffzelle zu bestimmen. Das Ausgabesignal kann derart bestimmt werden, um die Brennstoffzelle auszuschalten und so die Wasserstoffzufuhr rechtzeitig zu unterbinden, um eine geeignete Sicherheitsmaßnahme zu treffen.Preferably, the risk assessment module is set up to determine the output signal for switching off the fuel cell. The output signal can be determined in such a way as to switch off the fuel cell and thus stop the hydrogen supply in time to take an appropriate safety measure.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Sicherheitsverfahren für ein ein Gasbereitstellungssystem zum Bereitstellen eines gasförmigen Brennstoffs aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Sicherheitsverfahren weist auf: Empfangen von Eingabedaten, wobei die Eingabedaten durch einen Sensor erfasste Sensordaten, durch ein Fahrassistenzsystem übermittelte Funktionsdaten und/oder fahrzeugbezogene Statusdaten umfassen; Ermitteln einer ein zukünftiges Sicherheitsrisiko betreffenden Risikogröße und Bestimmen eines Ausgabesignals in Abhängigkeit von der Risikogröße; und Übermitteln eines Ausgabesignals an eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Gasbereitstellungssystems. Das Sicherheitsverfahren kann einen oder mehrere weitere Schritte umfassen und/oder Merkmale aufweisen, die den als optional und/oder vorteilhaft beschriebenen Merkmalen der Sicherheitsanordnung entsprechen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.According to one aspect of the invention, a safety method is provided for a vehicle, in particular a commercial vehicle, having a gas supply system for providing a gaseous fuel. The security method comprises: receiving input data, wherein the input data includes sensor data detected by a sensor, functional data transmitted by a driving assistance system and/or vehicle-related status data; Determining a risk size relating to a future security risk and determining an output signal depending on the risk size; and transmitting an output signal to a control device for controlling the gas delivery system. The security method can include one or more further steps and/or have features that correspond to the features of the security arrangement described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder ein computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium umfassen Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß der Erfindung und/oder Schritte davon durchzuführen. Optional umfasst das Computerprogramm und/oder das computerlesbare Medium Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, die als vorteilhaft oder optional beschriebenen Verfahrensschritte durchzuführen, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.According to one aspect of the invention, a computer program and/or a computer-readable medium is provided. The computer program and/or the computer-readable medium comprise instructions which, when the program or instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention and/or steps thereof. Optionally, the computer program and/or the computer-readable medium includes commands which, when the program or commands are executed by a computer, cause the computer to carry out the method steps described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend eine Sicherheitsanordnung gemäß der Erfindung, ein Gasbereitstellungssystem zum Bereitstellen eines gasförmigen Brennstoffs und eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des Gasbereitstellungssystems bereitgestellt. Optional umfasst die Sicherheitsanordnung ein als vorteilhaft oder optional beschriebenes Merkmal, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.According to one aspect of the invention, a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided, comprising a safety arrangement according to the invention, a gas supply system for providing a gaseous fuel and a control device for controlling the gas supply system. Optionally, the security arrangement includes a feature described as advantageous or optional in order to achieve an associated technical effect.
Vorzugsweise ist das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein mehrgliedriges Fahrzeug, ein Zugfahrzeug eines mehrgliedrigen Fahrzeugs und/oder ein Anhänger. Dabei können Daten zum Ermitteln der Risikogröße aus dem Zugfahrzeug und/oder dem Anhänger an das Risikobewertungsmodul übermittelt werden, um gefährliche Situationen bereits im Vorfeld effektiv zu bestimmen.Preferably, the vehicle, in particular a commercial vehicle, is a multi-part vehicle, a towing vehicle of a multi-part vehicle and/or a trailer. Data to determine the risk size from the towing vehicle and/or the trailer can be transmitted to the risk assessment module in order to effectively determine dangerous situations in advance.
Vorzugsweise weist das Fahrzeug ein Bremssystem auf und die Sicherheitsanordnung und/oder das Risikobewertungsmodul ist ein Teil des Bremssystems. Optional ist die Sicherheitsanordnung und/oder das Risikobewertungsmodul von einem zugfahrzeugseitigen Bremssystem umfasst. Alternativ oder zusätzlich umfasst ein anhängerseitiges Anhänger-Bremssystem die Sicherheitsanordnung und/oder das Risikobewertungsmodul. Ferner kann die Sicherheitsanordnung und/oder das Risikobewertung Modul von einem anderen fahrzeugseitigen Steuergerät umfasst sein. Beispielsweise kann die Sicherheitsanordnung und/oder das Risikobewertung von der Steuerungsvorrichtung umfasst sein, womit das Übermitteln des Ausgabesignals innerhalb der Steuerungsvorrichtung erfolgt. Alternativ kann die Sicherheitsanordnung und/oder das Risikobewertungsmodul von einem dedizierten anhängerseitigen Steuergerät umfasst sein.The vehicle preferably has a braking system and the safety arrangement and/or the risk assessment module is part of the braking system. Optionally, the safety arrangement and/or the risk assessment module is comprised of a braking system on the towing vehicle. Alternatively or additionally, a trailer-side trailer braking system includes the safety arrangement and/or the risk assessment module. Furthermore, the safety arrangement and/or the risk assessment module can be included in another vehicle-side control unit. For example, the safety arrangement and/or the risk assessment can be included in the control device, whereby the output signal is transmitted within the control device. Alternatively, the safety arrangement and/or the risk assessment module can be included in a dedicated trailer-side control unit.
Vorzugsweise weist das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, eine Brennstoffzelle auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, das Ausgabesignal auszuwerten und/oder weiter zu verarbeiten, um die Brennstoffzelle auszuschalten und/oder Komponenten der Brennstoffzelle und/oder des Gasbereitstellungssystems zu steuern und/oder zu regeln. Damit ist der Brennstoff Wasserstoff. Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ist ein sogenannten Brennstoffzellenfahrzeug. Die Steuerungsvorrichtung ist dabei von der Brennstoffzelle umfasst und/oder mit der Brennstoffzelle beziehungsweise einer Komponente der Brennstoffzelle verbindbar, um die Brennstoffzelle beziehungsweise die Komponente zu steuern, zu regeln und/oder auszuschalten.The vehicle, in particular a commercial vehicle, preferably has a fuel cell, wherein the control device is set up to evaluate and/or further process the output signal in order to switch off the fuel cell and/or control and/or close components of the fuel cell and/or the gas supply system regulate. The fuel is therefore hydrogen. The vehicle, in particular a commercial vehicle, is a so-called fuel cell vehicle. The control device is comprised by the fuel cell and/or can be connected to the fuel cell or a component of the fuel cell in order to control, regulate and/or switch off the fuel cell or the component.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines mehrgliedrigen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung einer Sicherheitsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und -
4 einen schematischen Ablaufplan eines Sicherheitsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 a schematic representation of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention; -
2 a schematic representation of a multi-unit vehicle according to an embodiment of the invention; -
3 a schematic representation of a security arrangement according to an embodiment of the invention; and -
4 a schematic flowchart of a security method according to an embodiment of the invention.
Das Fahrzeug 200a, 200b ist dazu eingerichtet, dass mit Bezug zu
Das Gasbereitstellungssystems 160, die Steuerungsvorrichtung 151 und das Durchführen von Sicherheitsmaßnahmen ist mit Bezug zu
Die Sicherheitsanordnung 100 umfasst eine Eingabeschnittstelle 110, ein Risikobewertungsmodul 120 und eine Ausgabeschnittstelle 130. Die Sicherheitsanordnung 100 und das Risikobewertungsmodul 120 ist von dem Bremssystem 250 umfasst. Mit anderen Worten kann ein Steuergerät des Bremssystems 250 das Risikobewertungsmodul 120 aufweisen.The
Die Eingabeschnittstelle 110 ist zum Empfangen 310 von Eingabedaten 111 eingerichtet. Die Eingabedaten 111 sind so durch das Risikobewertungsmodul 120 verarbeitbar und/oder auswertbar.The
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst einen Sensor 140 und ein Fahrassistenzsystem 141. In einer nicht gezeigten Ausführungsform umfasst das Fahrzeug 200a, 200b eine Mehrzahl von Sensoren 140 beziehungsweise Sensorvorrichtungen. Der Sensor 140 ist dazu eingerichtet, Sensordaten 111a zu erfassen. Der Sensor 140 ist mit der Eingabeschnittstelle 110 verbunden, um die Sensordaten 111a als Eingabedaten 111 an die Eingabeschnittstelle 110 und somit zur Sicherheitsanordnung 100 zur Verarbeitung durch das Risikobewertungsmodul 120 zu übermitteln. Damit umfassen die Eingabedaten 111 durch den fahrzeugseitigen Sensor 140 erfasste Sensordaten 111 a. Über die Eingabeschnittstelle 110 ist der Sensor 140 direkt an das Risikobewertungsmodul 120 angeschlossen.The
Die Sensordaten 111a umfassen einen Knickwinkel 215 zwischen einer Zugmaschine 210 und einem Anhänger 220, mehrere Räder 230 des Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, betreffende Drehzahlen 231 und/oder Drehzahldifferenzen, einen Lenkwinkel 237, eine Beschleunigung 238 und eine Mehrzahl von verschiedene Fahrwerkselemente 240 betreffende Drücke 241 (siehe jeweils auch
Die Sensordaten 111 a umfassen ein Pedalbetätigungssignal 239. Dafür kann der Sensor 140 einen Pedalbetätigungssensor (nicht gezeigt) umfassen. Über die Auswertung des Bremspedals, genauer über das Pedalbetätigungssignal 239 beziehungsweise die zeitliche Entwicklung des Pedalbetätigungssignals 239, kann eine Notbremsung erkannt werden. Wird das Bremspedal sehr schnell, also oberhalb eines Pedalbetätigungs-Schwellwerts und/oder vollständig betätigt wird eine Notbremsung erkannt. Dieses Signal kann genutzt werden, um eine Sicherheitsmaßnahme zu veranlassen.The
Die Sensordaten 111a umfassen eine Gierrate 235 und einen Neigungswinkel 236. Dafür kann der Sensor 140 einen Gierratensensor und einen Neigungswinkelsensor umfassen (je nicht gezeigt). Anhand der Gierrate 235 und des Neigungswinkels 236 kann ein „Aufschaukeln“ des Fahrzeugs 200a, 200b beziehungsweise eines mehrgliedrigen Fahrzeugs 200c (siehe
Die Sensordaten 111 a umfassen Bilddaten 112 und Abstandsdaten 113. Dafür weist der Sensor 140 einen Bildsensor (nicht gezeigt) und eine Abstandssensor (nicht gezeigt) auf. Der Sensor 140 umfasst beispielsweise eine Kameravorrichtung, eine LIDAR-Vorrichtung, eine Radar-Vorrichtung und/oder eine Ultraschall-Abstandssensorvorrichtung.The
Das Fahrassistenzsystem 141 ist dazu eingerichtet, eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen durchzuführen, eine Betätigung des Fahrzeugs 200a, 200b zu überwachen und/oder von einem zweiten Fahrzeug und/oder von einem Infrastrukturelement (je nicht gezeigt) Daten zu empfangen. Beim Durchführen einer Fahrzeugfunktionen generiert das Fahrassistenzsystem 141 Funktionsdaten 111b, die die Fahrzeugfunktion beziehungsweise das Durchführen der Fahrzeugfunktion charakterisieren. Beispielsweise generiert das Fahrassistenzsystem 141 bei einem Eingriff in die Betätigung des Bremssystems 250 entsprechende Funktionsdaten 111 b. Das Fahrassistenzsystem 141 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 200a, 200b und/oder ein Betreiben des Fahrzeugs 200a, 200b betreffende Statusdaten 111c zu bestimmen. Beispielsweise betreffen die Statusdaten 111c die Funktionsfähigkeit und/oder Funktionalität des Fahrzeugs 200a, 200b. Die Funktionsdaten 111b und die Statusdaten 111c können alternativ oder zusätzlich den empfangenen Daten entsprechen und/oder unter Berücksichtigung der empfangenen Daten ermittelt werden.The driving
Die Funktionsdaten 111b und die Statusdaten 111 c können ein Notbremssignal 114, ein Ausweichmanöversignal 115 und ein Fehlersignal 116 umfassen.The
Das Notbremssignal 114 (engl. emergency brake request) kann auf Grundlage des Sensors 140 erkannt und ermittelt werden. Wenn beispielsweise ein Stau, auf den das Fahrzeug 200a, 200b auffährt, in der Umgebung des Fahrzeugs 200a, 200b erkannt wird, kann eine automatische Notbremsung durch das Fahrassistenzsystem 141 durchgeführt werden und entsprechende Funktionsdaten 111b generiert und an die Eingabeschnittstelle 110 übermitteln werden.The emergency brake request 114 can be recognized and determined based on the
Das Ausweichmanöversignal 115 wird durch das Fahrassistenzsystem 141 bezüglich eines Durchführens eines automatischen Ausweichmanövers generiert (sog. evasive manouver assist), beispielsweise wenn ein Aufprall durch eine Notbremsung nicht oder kaum verhindert werden kann.The evasive maneuver signal 115 is generated by the driving
Ein Fehlersignal 116 liegt beispielsweise vor, wenn eine Fahrzeugfehlfunktion, beispielsweise ein Lenkausfall auftritt. Dann kann das Fahrassistenzsystem 141 das Fahrzeug 200a, 200b sicher auf beispielsweise einen Standstreifen bringt (sog. rescue lane assist). Das Fehlersignal 116 kann insbesondere unabhängig von einer Fahrdynamik des Fahrzeugs 200a, 200b sein und auf einer Fahrzeugfehlfunktion basieren, die ein wesentliches Sicherheitsrisiko darstellt. Gibt beispielsweise eine Lenkung des Fahrzeugs 200a, 200b ein Fehlersignal 116 aus, beispielsweise ein Timeout auf einem CAN-Bus, kann durch das Bremssystem 250 mittels eines negativen Lenkrollhalbmessers gelenkt werden.An error signal 116 is present, for example, if a vehicle malfunction occurs, for example a steering failure. Then the driving
Das Fahrassistenzsystems 141 ist mit der Eingabeschnittstelle 110 verbunden, um die Funktionsdaten 111b und die fahrzeugbezogenen Statusdaten 111c an die Eingabeschnittstelle 110 und somit zur Sicherheitsanordnung 100 zur Verarbeitung durch das Risikobewertungsmodul 120 zu übermitteln. Damit umfassen die Eingabedaten 111 durch das Fahrassistenzsystem 141 übermittelte Funktionsdaten 111b und fahrzeugbezogene Statusdaten 111c.The driving
Der Sensor 140 und das Fahrassistenzsystem 141 sind miteinander verbunden (nicht gezeigt), damit Sensordaten 111 an das Fahrassistenzsystem 141 zum Ermitteln von einer Funktion des Fahrassistenzsystem 141 übermitteln werden können.The
Das Risikobewertungsmodul 120 ist zum Bestimmen eines Ausgabesignals 131 unter Berücksichtigung der Eingabedaten 111 eingerichtet. Dazu ist das Risikobewertungsmodul 120 dazu eingerichtet, anhand der Eingabedaten 111 eine ein zukünftiges Sicherheitsrisiko betreffende Risikogröße 121 zu ermitteln und das Ausgabesignal 131 in Abhängigkeit von der Risikogröße 121 zu bestimmen. Dafür umfasst das Risikobewertungsmodul 120 einen nichtgezeigten Prozessor zur Datenverarbeitung und einen nichtgezeigten Speicher zum Zwischenspeichern und/oder Speichern von Daten. Zum Ermitteln 320 der das zukünftige Sicherheitsrisiko betreffenden Risikogröße 121 bewertet das Risikobewertungsmodul 120 einen Zustand und/oder ein Szenario des Fahrzeugs 200a, 200b anhand der zu einem gegenwärtigen Zeitpunkt erfassten Eingabedaten 111. Der Zustand charakterisiert das Fahrzeug 200a, 200b einschließlich technischer Merkmale, Parameter und Gegebenheiten des Fahrzeugs 200a, 200b als solches anhand der Eingabedaten 111 und das Szenario charakterisiert die Fahrsituation des Fahrzeugs 200a, 200b anhand der Eingabedaten. Optional führt das Risikobewertungsmodul 120 eine Prognose beziehungsweise eine Vorausschau einer zeitlichen Entwicklung eines Zustands des Fahrzeugs 200a, 200b und/oder eines Szenarios durch, um die Risikogröße 121 zu ermitteln.The
Die Risikogröße 121 kann auch als Risikofaktor bezeichnet werden und betrifft ein potentielles Risiko für das Fahrzeug 200a, 200b und/oder ein Betreiben des Fahrzeugs 200a, 200b, ohne dass gegenwärtig ein gegenwärtig ein sicherheitsrelevanter Zustand, wie beispielsweise eine Leckage und/oder unkontrollierter Ausritt von Gas, vorliegt. Insbesondere betrifft die Risikogröße 121 das Risiko, dass Brennstoff 161 unkontrolliert austritt. Die Risikogröße 121 ist beispielsweise ein numerischer Wert, der anhand der Eingabedaten 111 durch das Risikobewertungsmodul 120 ermittelt wird.The risk variable 121 can also be referred to as a risk factor and relates to a potential risk for the
Das Ausgabesignal 131 wird in Abhängigkeit von der Risikogröße 121 durch das Risikobewertungsmodul 120 bestimmt. Dabei kann der Wert der Risikogröße 121 das Ausgabesignal 131 derart beeinflussen, dass bei einer bestimmten Risikogröße 121 keine Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden müssen und bei einer anderen bestimmten Risikogröße 121 Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden müssen. Die jeweilige Risikogröße 121 ist dabei durch eine Schwellwertbedingung 122 bestimmt. The
Dabei können die zutreffenden Sicherheitsmaßnahmen von dem Wert der Risikogröße 121 und/oder des Ausgabesignals 131 abhängen.The applicable security measures can depend on the value of the risk variable 121 and/or the
Das Risikobewertungsmodul 120 ist dazu eingerichtet, das Ausgabesignal 131 anhand der die Risikogröße 121 betreffenden Schwellwertbedingung 122 zu bestimmen. Die Schwellwertbedingung 122 umfasst einen die Risikogröße 121 betreffenden Schwellwert. Beim Bestimmen des Ausgabesignals 131 prüft das Risikobewertungsmodul 120, ob die Risikogröße 121 der Schwellwertbedingung 122 genügt, also ob die Risikogröße 121 größer oder kleiner als der Schwellwert ist. Der Schwellwert kann je nach Art des Fahrzeuges 200a, 200b verschieden sein. Beispielsweise kann der Schwellwert bei einem Fahrzeug 200a, 200b mit einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) größer als bei einem Fahrzeug 200a, 200b mit einer Brennstoffzelle 150 und/oder einem Hybridelektrofahrzeug sein, um eine Sicherheitsmaßnahme zu veranlassen. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass ein Fahrzeug 200a, 200b mit nur einer Brennkraftmaschine möglicherweise keinen elektrischen Energiespeicher, also keine Batterie, aufweist, der als Energiepuffer für einen elektrischen Antrieb dienen kann. In Abhängigkeit davon, ob die Risikogröße 121 der Schwellwertbedingung genügt, also die Risikogröße 121 größer oder kleiner als der Schwellwert ist, wird das Ausgabesignal 131 dementsprechend bestimmt (siehe auch
Die Risikogröße 121 umfasst eine Summe 123 von die Eingabedaten 111 betreffenden Summanden 124. Dabei kann die Summe 123 beispielsweise je einen der genannten Sensordaten 111a, der Funktionsdaten 111b und/oder der Fehlerdaten 111c entsprechenden Summanden 124 aufweisen. Die Summanden 124 können dabei verschieden gewichtet werden, um den Eingabedaten 111 beim Ermitteln der Risikogröße 121 verschiedenes Gewicht zu verleihen; mit anderen Worten, um die Eingabedaten 111 differenziert beim Ermitteln der Risikogröße 121 berücksichtigen zu können.The risk variable 121 comprises a sum 123 of summands 124 relating to the
Das Risikobewertungsmodul 120 ist dazu eingerichtet, das Ausgabesignal 131 anhand einer einen der Summanden 124 betreffenden Schwellwertbedingung 122' zu bestimmen. Die Risikogröße 121 wird im Risikobewertungsmodul 120 für jeden Sensor 140 beziehungsweise für jede Sensorbaugruppe und für das Fahrassistenzsystem 141 ermittelt. D.h. über eine feste oder variable Zuweisung der jeweiligen Eingabedaten 111 zu entsprechenden Schwellwerten 122' findet die Ermittlung der Risikogröße 121 statt. Beispielsweise, wenn ein Neigungssensor einen Neigungswert von 20% ermittelt, weist ein die Neigung betreffender Summand 124 einen Wert zwischen 15 % und 25 % beziehungsweise zwischen 0,15 und 0,25 auf. Daraus wird auf ein erhöhtes Risiko geschlossen, womit die Risikogröße 121 auf 0,2 gesetzt wird. Je kleiner die Risikogröße 121, desto gefährlicher die Situation. Daraus folgt für den Neigungssensor eine Sicherheit 0,8 mit der Berechnung: Sicherheit = (1 - Risikogröße 121). Je größer der Wert der Sicherheit, desto gefährlicher die Situation. Die Berechnungsmethode erfolgt bei den anderen Sensoren 140, Sensorbaugruppen und dem Fahrassistenzsystem 141 analog.The
Die Risikogröße 121, die Schwellwertbedingung 122, die Summanden 124, die Summe 123 und die die Summanden 124 betreffende Schwellwertbedingungen 122' sind in dem Risikobewertungsmodul 120 verarbeitbar, speicherbar und/oder abrufbar, wie durch eine Box mit einer gestrichelten Linie schematisch illustriert.The risk variable 121, the threshold condition 122, the summands 124, the sum 123 and the threshold value conditions 122' relating to the summands 124 can be processed, stored and/or retrieved in the
Das Ausgabesignal 131 wird in Abhängigkeit von der Risikogröße 121 ermittelt. Die Ausgabeschnittstelle 130 ist zum Übermitteln 330 des Ausgabesignals 131 an die fahrzeugseitige Steuerungsvorrichtung 151 eingerichtet. Dafür ist die Ausgabeschnittstelle 130 mit der Steuerungsvorrichtung 151 verbunden. Das Risikobewertungsmodul 120 und somit die Sicherheitsanordnung 100 ist dazu eingerichtet, über die Ausgabeschnittstelle 130 das Ausgabesignal 131 an die Steuerungsvorrichtung 151 zu übermitteln. Das Ausgabesignal 131 beim Empfangen des Ausgabesignals 131 durch die Steuerungsvorrichtung 151 eine Sicherheitsmaßnahme auslösen (siehe auch
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst eine nicht gezeigte Energiespeichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie. Mit anderen Worten umfasst das Fahrzeug 200a, 200b eine Pufferbatterie, die auch bei ausgeschalteter Brennstoffzelle 150 genug Energie für ein gefahrloses Anhalten beispielsweise auf einem Standstreifen bereitstellt. The
Das mehrgliedrige Fahrzeug 200c gemäß
Wie in
Der Anhänger 220 umfasst mehrere schematisch gezeigte Räder 230, mehrere Fahrwerkselemente 240 und ein Anhänger-Bremssystem 255. Das Anhänger-Bremssystem 255 ist insbesondere ein elektrisches Bremssystem (Trailer-EBS, EBS).The
Jedem der Räder 230 ist ein Raddrehzahlsensor (nicht gezeigt) zugeordnet. Jeder der Raddrehzahlsensoren ist zum Erfassen einer Drehzahl 231 des jeweiligen Rades 230 eingerichtet. Damit kann insbesondere auch eine Geschwindigkeit ermittelt werden. Die Drehzahl 231 kann über einen Fahrzeugbus, beispielsweise einen CAN-Bus, an die Sicherheitsanordnung 100 übermitteln werden. Die Sicherheitsanordnung 100 kann aus den Drehzahlen 231 Drehzahldifferenzen ermitteln, um auf eine Stabilität des Fahrzeugs 200a, 200b schließen zu können. Damit kann eine potentiell sicherheitsrelevante Situation möglicherweise frühzeitig erkannt werden, wenn das Fahrzeug 200a, 200b beispielsweise eine sich verschlechternde Stabilität aufweist.A wheel speed sensor (not shown) is assigned to each of the
Mehrere Räder 230 des mehrgliedrigen Fahrzeugs 200c können durch eine fahrzeugseitige Lenkvorrichtung (nicht gezeigt) lenkbar sein. Eine Lenkung ist durch einen schematisch gezeigten und durch einen Sensor 140 erfassbaren Lenkwinkel 237 charakterisiert. Kommt es zu einer sicherheitsrelevanten Situation kann vorher eine „hastige“ Lenkbewegungen erfolgen. Durch den Lenkwinkelsensor können die Lenkbewegungen, also eine zeitliche Entwicklung beziehungsweise Dynamik des Lenkwinkels, ausgewertet werden. Ist die Lenkfrequenz, mit der sich der Lenkwinkel 237 ändert, oberhalb eines Lenkfrequenz-Schwellwerts, beispielsweise höher als im Durchschnitt, kann auf eine bevorstehende kritische Situation geschlossen werden. Hierbei wird der Lenkwinkel 237 über die Zeit ausgewertet. Insbesondere bei der Definition des Lenkfrequenz-Schwellwerts können fahrerspezifische und/oder historische Daten berücksichtigt werden.
Das mehrgliedrige Fahrzeug 200c weist eine Mehrzahl von Fahrwerkselementen 240 auf. Ein Zustand eines der Fahrwerkselemente 240 ist insbesondere durch einen hydraulischen und/oder pneumatischen Druck 241 charakterisierbar. Die Fahrwerkselementen 240 sind beispielsweise hydraulische und/oder pneumatische Federungs- und/oder Dämpfungselemente. Der Druck 241 kann beispielsweise durch einen Sensor 140 erfasst und über einen Fahrzeugbus, beispielsweise den CAN-Bus, an die Sicherheitsanordnung 100 übermitteln werden. Die Drücke 241 und deren Dynamik können Aufschluss über ein Aufschaukeln und somit eine sicherheitsrelevante Situation geben.The
Das mehrgliedrige Fahrzeug 200c weist einen nicht gezeigten Knickwinkelsensor auf. Der Knickwinkelsensor ist dazu eingerichtet, einen Knickwinkel 215, der sich zwischen dem Zugfahrzeug 210 und dem Anhänger 220 ergibt, zu ermitteln. Der Knickwinkel 215 ist ein Winkel, der beispielsweise eine Differenz zwischen der Ausrichtung des Zugfahrzeugs 210 und der Ausrichtung des Anhängers 215 beschreibt. Durch das Auslesen einer Drehbewegung des Knickwinkelsensors zwischen Zugfahrzeug 210 und Anhänger 220 kann frühzeitig ein Aufschwingen des Gespanns beziehungsweise mehrgliedrigen Fahrzeugs 200c erkannt werden. Der Knickwinkel 215 beziehungsweise dessen Dynamik können als Eingabedaten 111 in die Risikogröße 121 einfließen. Weiterhin kann ebenfalls ein Einknicken, also ein Überschreiten eines Knickwinkel-Schwellwerts, erkannt werden. Der Knickwinkel 215 kann zusammen mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 200a, 200b, 200c betrachtet werden, um die Risikogröße 121 zu ermitteln. Große Knickwinkel 215 zwischen dem Zugfahrzeug 210 und dem Anhänger 240 sind beim Rangieren normal, daraus entsteht keine Gefahr. Fährt das mehrgliedrige Fahrzeug 200c jedoch mit einer Geschwindigkeit oberhalb einer Schwellgeschwindigkeit von bspw. 20 km/h und der Knickwinkel 215 beträgt bspw. über 45° zum Lot kann von einer Sicherheitsrelevanten Situation ausgegangen werden. Dies kann insbesondere bei Drehschemelanhängern der Fall sein. Hier kann es dazu kommen, dass der Drehschemel und damit die Zugdeichsel einknicken. Wird das mehrgliedrige Fahrzeug 200c beispielsweise auf glattem Untergrund gebremst und das mehrgliedrige Fahrzeug 200c nicht gestreckt gehalten werden, folgt hieraus eine unsichere Situation. Alternativ oder zusätzlich, kann ein Schlingern auch aus der Differenz der Rad-Drehzahlen 231 erkannt werden. Fängt bspw. der Anhänger 210 das Schlingern an, stimmen die gemessenen Drehzahlen 231 des Anhängers 210 nicht mehr mit den Drehzahlen 231 der Räder 230 des Zugfahrzeugs 210 überein.The
Der Sensor 140 und das Fahrassistenzsystem 141 übermitteln Sensordaten 111a, Funktionsdaten 111b und Statusdaten 111c an das Bremssystem 250 und an das Anhänger-Bremssystem 255. Dabei sind die von dem Sensor 140 und dem Fahrassistenzsystem 141 an das Bremssystem 250 übermittelten Sensordaten 111a, Funktionsdaten 111b und Statusdaten 111c Eingabedaten 111 für die von dem Bremssystem 250 umfasste Sicherheitsanordnung 100. Das Anhänger-Bremssystem 255 kann die von dem Sensor 140 und dem Fahrassistenzsystem 141 übermittelten Sensordaten 111a, Funktionsdaten 111b und Statusdaten 111c verarbeiten und/oder mit anhängerseitig erfassten und/oder ermittelten Daten aufbereiten und als Eingabedaten 111 an die von dem Bremssystem 250 umfasste Sicherheitsanordnung 100 übermitteln. Umgekehrt kann das Anhänger-Bremssystem 255 eine Austauschinformation 117 von dem Bremssystem 250 empfangen. Ein oder mehrere Sensoren 140 können jeweils in der Zugmaschine 210 und/oder dem Anhänger 220 verbaut sein.The
Die Sicherheitsanordnung 100 und das davon umfasste Risikobewertungsmodul 120 (nicht gezeigt) ermittelt das Ausgabesignal 131 und übermittelt das Ausgabesignal 131 an die Steuerungsvorrichtung 151. Stellt das Risikobewertungsmodul 121 fest, dass ein zu hohes Risiko vorliegt, wird ein Warnsignal an die Steuerungsvorrichtung 151 (fuel cell controller) als Ausgabesignal 131 ausgegeben. Die Steuerungsvorrichtung 151 ist dazu eingerichtet, das Ausgabesignal 131 auszuwerten und/oder weiter zu verarbeiten, um Komponenten der Brennstoffzelle 150 und/oder des Gasbereitstellungssystems 160 zu steuern und/oder zu regeln, um eine oder mehrere dem Ausgabesignal 131 entsprechende Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen und so ein Risiko zu minimieren. Die Steuerungsvorrichtung 151 ist dazu eingerichtet, die Brennstoffzelle 150, das Gasbereitstellungssystems 160, Komponenten der Brennstoffzelle 150 und/oder Komponenten des Gasbereitstellungssystems 160 herunterzufahren beziehungsweise auszuschalten. Dazu umfasst das Gasbereitstellungssystems 160 eine Ventilsteuerung 152, eine Pumpensteuerung 153 und eine Kompressorsteuerung 154.The
Die Steuerungsvorrichtung 151 ist mit der Ventilsteuerung 152, der Pumpensteuerung 153 und der Kompressorsteuerung 154 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 151 ist zum Bestimmen eines jeweiligen Steuersignals 132 zum Steuern der Ventilsteuerung 152, der Pumpensteuerung 153 und der Kompressorsteuerung 154 anhand des von der Sicherheitsanordnung 100 empfangenen Ausgabesignals 131 eingerichtet. Durch das jeweilige Steuersignal 132 kann eine Sicherheitsmaßnahme veranlasst werden.The control device 151 is connected to the
Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 151 eine Erhöhung einer Drehzahl eines von der Kompressorsteuerung 154 gesteuerten Kompressors veranlassen und gleichzeitig ein Schließen eines durch die Ventilsteuerung 152 steuerbares shut-off-Ventils veranlassen. Damit wird vermieden, dass Brennstoff 161 in einer Leitung der Brennstoffzelle 150 verbleibt, denn in dem Fall steigt eine Sauerstoffzufuhr während die Brennstoffzufuhr gestoppt ist. Daraus ergibt sich eine „Evakuierung“ der Brennstoffzelle 150. Eine Rezirkulationspumpe kann durch die Pumpensteuerung 153 ausgeschaltet werden. Diese sorgt beispielsweise bei einem Brennstoffzellenfahrzeug dafür, dass unverbrauchter Wasserstoff aus dem Anodenabgas wieder in die Brennstoffzelle 150 gelangt statt in den Abgastrakt. Durch das Abschalten gelangt der nicht verbrauchte Wasserstoff in die Umgebung. Die Konzentration ist hierbei so gering, dass keine Gefahr für die Umgebung besteht.For example, the control device 151 can cause an increase in the speed of a compressor controlled by the
In einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform kann die Sicherheitsanordnung 100 und/oder das Risikobewertungsmodul 120 von dem Anhänger-Bremssystem 255 umfasst sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sicherheitsanordnung 100 und/oder das Risikobewertungsmodul 120 von der Steuerungsvorrichtung 151 bzw. dem Brennstoffzellencontroller und/oder der Kompressorsteuerung 154 beziehungsweise einer Leistungselektronik des Brennstoffzellenkompressors umfasst sein.In another embodiment, not shown, the
Das Verfahren 300 weist folgenden Schritte auf: Empfangen 310 von Eingabedaten 111, wobei die Eingabedaten 111 durch einen Sensor 140 erfasste Sensordaten 111a und/oder durch ein Fahrassistenzsystem 141 übermittelte Funktionsdaten 111b und/oder fahrzeugbezogene Statusdaten 111c umfassen.The
Es erfolgt ein Ermitteln 320 einer ein zukünftiges Sicherheitsrisiko betreffenden Risikogröße 121 und Bestimmen eines Ausgabesignals 131 in Abhängigkeit von der Risikogröße 121.A risk variable 121 relating to a future security risk is determined 320 and an
Es erfolgt ein Übermitteln 330 eines Ausgabesignals 131 an eine Steuerungsvorrichtung 151 zur Steuerung des Gasbereitstellungssystems 160.An
Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):Reference symbols (part of the description):
- 100100
- SicherheitsanordnungSecurity arrangement
- 110110
- EingabeschnittstelleInput interface
- 111111
- EingabedatenInput data
- 111a111a
- SensordatenSensor data
- 111b111b
- FunktionsdatenFunctional data
- 111c111c
- StatusdatenStatus data
- 112112
- BilddatenImage data
- 113113
- AbstandsdatenDistance data
- 114114
- NotbremssignalEmergency brake signal
- 115115
- AusweichmanöversignalEvasive maneuver signal
- 116116
- FehlersignalError signal
- 117117
- AustauschinformationExchange information
- 120120
- RisikobewertungsmodulRisk assessment module
- 121121
- RisikogrößeRisk size
- 122122
- SchwellwertbedingungThreshold condition
- 122'122'
- SchwellwertbedingungThreshold condition
- 123123
- Summetotal
- 124124
- Summandsummand
- 130130
- AusgabeschnittstelleOutput interface
- 131131
- AusgabesignalOutput signal
- 132132
- SteuersignalControl signal
- 140140
- Sensorsensor
- 141141
- Fahrassistenzsystem Driving assistance system
- 150150
- BrennstoffzelleFuel cell
- 151151
- SteuerungsvorrichtungControl device
- 152152
- VentilsteuerungValve control
- 153153
- PumpensteuerungPump control
- 154154
- Kompressorsteuerung Compressor control
- 160160
- GasbereitstellungssystemGas delivery system
- 161161
- Brennstofffuel
- 162162
- Brennstoffleitung Fuel line
- 200a200a
- Fahrzeugvehicle
- 200b200b
- NutzfahrzeugCommercial vehicle
- 200c200c
- mehrgliedriges Fahrzeugmulti-part vehicle
- 210210
- Zugmaschinetractor
- 215215
- KnickwinkelBend angle
- 220220
- AnhängerTrailer
- 230230
- Radwheel
- 231231
- Drehzahlnumber of revolutions
- 235235
- GierrateYaw rate
- 236236
- NeigungswinkelAngle of inclination
- 237237
- LenkwinkelSteering angle
- 238238
- Beschleunigungacceleration
- 239239
- PedalbetätigungssignalPedal operation signal
- 240240
- FahrwerkselementChassis element
- 241241
- DruckPressure
- 250250
- BremssystemBraking system
- 255255
- Anhänger-Bremssystem Trailer braking system
- 300300
- SicherheitsverfahrenSecurity procedures
- 310310
- EmpfangenReceived
- 320320
- ErmittelnDetermine
- 330330
- ÜbermittelnTo transfer
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 20200119378 A1 [0005]US 20200119378 A1 [0005]
- KR 20050042662 A [0006]KR 20050042662 A [0006]
- DE 102015222219 A1 [0007]DE 102015222219 A1 [0007]
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Applications Claiming Priority (1)
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2022
- 2022-07-05 DE DE102022116727.5A patent/DE102022116727A1/en active Pending
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