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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Kraftfahrzeugs und eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, um das Verfahren zumindest teilweise auszuführen. Ferner wird ein automatisiertes Kraftfahrzeug mit der Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen. Zusätzlich oder alternativ wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen.
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Eine Erkennung bzw. ein Feststellen eines Vorliegens einer Fehlfunktion eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs ist in der
DE 10 2020 206 879 A1 beschrieben. Die
DE 10 2020 206 879 A1 betrifft eine verstaubare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenkstange, die zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbar ist, eine Sensoreinheit zum Messen der Verstellposition der Lenkstange und eine elektronische Steuereinheit, wobei die Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, einen Fehlerfall in der Verstellbewegung der Lenkstange zu erkennen und bei einem erkannten Fehlerfall zumindest eine entsprechende Fehlermeldung an die Steuereinheit zu senden.
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Ferner sind aus dem Stand der Technik sog. Drive-by-Wire-Systeme bekannt. Drive-by-Wire (kurz DbW) ist die Bezeichnung für (zumindest partielles) Fahren oder Steuern von Fahrzeugen ohne mechanische Kraftübertragung der Bedienelemente zu den entsprechenden Stellelementen, wie etwa Drosselklappen. Das Drive-by-Wire-Konzept umfasst dabei zumindest ein oder mehrere der „X-by-Wire“- Systeme wie etwa Brake-by-Wire (Bremssteuerung), Shift-by-Wire-Systeme (Getriebesteuerung) und Steer-by-Wire (Lenkung).
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Entsprechend dem Namen bestehen bei Drive-by-Wire-Systemen keine mechanischen Verbindungen von Bedienelement zu gesteuertem Stellelement. Die Steuerung von Funktionen geschieht über elektrische Leitungen und Servomotoren bzw. elektromechanische Aktoren. Es kann zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führen, wenn keine energieintensiven hydraulischen oder mechanischen Systeme betrieben werden müssen.
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Die neuere Entwicklung im Kraftfahrzeugbau tendiert dazu, so viele Fahrerbefehle wie möglich ausschließlich elektrisch weiterzuleiten. Herausfordernd kann jedoch bei diesen Systemen eine Fehlfunktion, wie beispielsweise ein Ausfall der elektrischen Versorgung, sein, welche ggf. zu einer Unlenkbarkeit oder einem Bremsversagen führen könnte.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Danach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Kraftfahrzeugs gelöst.
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Bei dem Verfahren kann es sich um ein computer-implementiertes Verfahren handeln, d.h. einer, mehrere oder alle Schritte des Verfahrens können zumindest teilweise von einem Computer bzw. einer Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden.
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Das Verfahren umfasst ein Feststellen eines Vorliegens einer Fehlfunktion eines Drive-by-Wire-Systems des automatisierten Kraftfahrzeugs.
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Unter einer Fehlfunktion kann eine Abweichung einer tatsächlich vom Drive-by-Wire-System ausgeführten Aktion, also des Ist-Zustands, von dem von einem Nutzer des Drive-by-Wire-Systems vorgegebenen Zustand, also dem Soll-Zustand, verstanden werden, wobei die Abweichung über eine regel- bzw- steuerungsbedingte Abweichung hinaus geht. Die Fehlfunktion kann insbesondere bei der Sensierung einer Fahrereingabe und/oder einer Weiterleitung dieser an den jeweiligen Aktor auftreten.
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Das Verfahren umfasst ferner eine (automatische) Übernahme einer Quer- und/oder Längsführung des automatisierten Kraftfahrzeugs durch ein Fahrassistenzsystem, wenn eine vorbestimmte Aktivierungsbedingung des Fahrassistenzsystems erfüllt ist.
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Mit anderen Worten, wenn eine Fehlfunktion bei den Eingabegeräten oder der Verarbeitung eines Drive-by-Wire-Systems des automatisierten Kraftfahrzeugs festgestellt wird, dann übernimmt das Kraftfahrzeug automatisiert die Quer- und/oder Längsführung, sodass die Fehlfunktion des Drive-by-Wire-Systems ausgeglichen bzw. übergangen werden kann.
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Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen des oben beschriebenen Verfahrens im Detail erläutert.
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Das Verfahren kann ein Überprüfen umfassen, ob die vorbestimmte Aktivierungsbedingung des Fahrassistenzsystems bzw. des Assistenzsystems erfüllt ist.
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Dazu kann beispielsweise eine ODD (Operational Design Domain) des Fahrassistenzsystems genutzt werden. Die ODD ist eine Beschreibung der spezifischen Betriebsbedingungen, unter denen das automatisierte Fahrsystem bzw. Fahrassistenzsystem ordnungsgemäß funktionieren soll, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Straßentypen, Geschwindigkeitsbereich, Umweltbedingungen (Wetter, Tages-/Nachtzeit usw.), geltende Verkehrsgesetze und -vorschriften und andere Gebietsbeschränkungen.
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Die Übernahme der Längsführung des automatisierten Kraftfahrzeugs kann ein Abbremsen des automatisierten Kraftfahrzeugs umfassen. Denkbar ist dabei, dass zunächst weiter die aktuelle Geschwindigkeit gehalten wird bzw. wird je nach Funktionsauslegung so automatisiert angepasst wird, dass ein Abstand zum Vorderfahrzeug gehalten wird. Dies kann solange erfolgen, bis z.B. eine sichere Anhaltemöglichkeit vom System erkannt wird (wie z.B. ein Autobahnparkplatz).
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Das Abbremsen des automatisierten Kraftfahrzeugs kann solange erfolgen, bis sich das automatisierte Kraftfahrzeug im Stillstand befindet.
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Das heißt, die Übernahme der Längsführung kann einen aktiven Eingriff in die Längsführung des Kraftfahrzeugs umfassen.
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Die Übernahme der Querführung des automatisierten Kraftfahrzeugs kann ein Beibehalten der Spur und/oder ein Lenken des Kraftfahrzeugs an einen Straßenrand, beispielsweise auf einen Standstreifen, umfassen. Das heißt, analog zur Längsregelung, kann die Querführung kurzfristig zum Anhalten des Kraftfahrzeugs genutzt werden oder längerfristig, um dieses beispielsweise in der Spur zu halten und ggf. anschließend an den Straßenrand zu lenken.
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Das heißt, die Übernahme der Querführung kann analog zur Übernahme der Längsführung einen aktiven Eingriff in die Querführung des Kraftfahrzeugs umfassen.
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Das Drive-by-Wire-System kann ein Steer-by-Wire-System und/oder ein Brake-by-Wire-System umfassen.
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Unter Steer-by-Wire (wörtlich: Lenken per Kabel) kann ein System verstanden werden, bei dem ein Lenkbefehl von einem Sensor (insbesondere dem Lenkrad) über eines oder mehrere Steuergeräte ausschließlich elektrisch zum elektromechanischen Aktor, der den Lenkbefehl ausführt, weitergeleitet wird. Es besteht bei einem solchen System keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern.
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Brake-by-Wire (wörtlich: Bremsen per Kabel) umschreibt ein Bremssystem, in dem die Betätigungs- und Stelleinrichtungen voneinander mechanisch entkoppelt sind. Im konventionellen hydraulischen Bremssystem ist die Betätigungseinrichtung das Bremspedal und die Übertragungs- und Stelleinrichtung die Hydraulik. Hierbei wird zwischen der elektrohydraulischen Bremse, elektropneumatischen Bremse (bei LKW) und der elektromechanischen Bremse unterschieden. In Brake-by-Wire Systemen wird die Kopplung zwischen Betätigungseinrichtung und Bremse ausschließlich durch eine Signalübertragung hergestellt.
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Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine konkrete Ausgestaltung bezogen, die nachfolgend als für die Offenbarung nicht einschränkend beschrieben ist, wie folgt zusammenfassen: Fahrzeuge werden zunehmend mit Systemen zur Automatisierung von Fahraufgaben ausgestattet (Fahrerassistenzsysteme, SAE L2, L3 und L4 automatisierte Fahrfunktionen). Weiterhin nehmen by-Wire Systeme bei Fahrerbedienelementen einen immer größeren Teil ein, angefangen bei Fahrpedalen, aber auch Bremse und Lenkung. Diese neuen Systeme können zum einen ausfallen, zum anderen aber auch diese Ausfälle kompensieren. Insbesondere können die by-Wire-Systeme als Bedienelemente für den Fahrer ausfallen. Beispielsweise umfassen die Steer-by-Wire-Systeme einmal die Lenkaktuatorik, um die Räder zu lenken bzw. zu bewegen, aber auch die Sensierung der Lenkbewegung, welche vom Fahrer vorgegeben wird (und ggf. eine Haptikvorgabe). Bei Ausfall dieser Sensierungseinheit gibt es ggf. mittels des Steer-by-Wire Systems keine Möglichkeit mehr, das Fahrzeug in Querrichtung zu steuern. Gleiches gilt mutatis mutandis für ein Brake-by-Wire-System, bei welchem dies mit dem Bremspedal auftreten könnte. Daher wird vorgeschlagen, dass bei Ausfall z.B. der Lenkradwinkelsensierung oder Bremspedalstellung ein automatisiertes Fahrzeug im Fehlerfall automatisch die Kontrolle übernimmt, wenn sich das Fahrzeug in einer Umgebung (ODD) befindet, in der die jeweils benötigte automatisierte Fahrfunktion genutzt werden kann. Denkbar ist, dass die automatisierte Fahrfunktion das Fahrzeug in einen sicheren Stillstand, z.B. am Standstreifen, bringt. Zusätzlich oder alternativ können Fahrzeuge, welche nur mit einer Assistenzfunktion ausgestattet sind, diese Funktion automatisch aktivieren. Eigentlich nicht dafür gedacht, sollte diese Funktion allerdings ein deutlich geringeres Risiko für den Fahrer bedeuten, als überhaupt keine Kontrolle mehr über das Fahrzeug zu haben. Dabei ist beispielhaft folgende Situation denkbar: Das Fahrzeug ist mit einem Autobahnpiloten ausgestattet, d.h. wenn diese Funktion aktiv ist, kann sich der Fahrer anderen Aufgaben widmen und muss nicht aktiv die Fahraufgabe (Dynamic Driving Task, DDT) übernehmen. Weiterhin ist das Fahrzeug mit einem Steer-by-Wire-System ausgestattet. Kommt es nun auf der Autobahn zu einem Fehler in der Lenkwinkelsensorik und wird dieser erkannt, kann automatisch ohne Eingabe des Fahrers die Autobahnpilotfunktion aktiviert werden, damit das Fahrzeug nicht unkontrolliert weiter fährt.
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Ferner wird ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise aus- bzw. durchzuführen, bereitgestellt.
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Ein Programmcode des Computerprogramms kann in einem beliebigen Code vorliegen, insbesondere in einem Code, der für Steuerungen von Kraftfahrzeugen geeignet ist.
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Das oben mit Bezug zum Verfahren Beschriebene gilt analog auch für das Computerprogramm und umgekehrt.
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Ferner wird eine Datenverarbeitungsvorrichtung, z.B. ein Steuergerät, für ein automatisiertes Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung bzw. das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise aus- bzw. durchzuführen.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann Teil eines Fahrassistenzsystems sein oder dieses darstellen. Bei der Datenverarbeitungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektronische Steuereinheit (engl. ECU = electronic control unit) handeln. Das elektronische Steuergerät kann eine intelligente prozessor-gesteuerte Einheit sein, die z.B. über ein Central Gateway (CGW) mit anderen Modulen kommunizieren kann und die ggf. über Feldbusse, wie den CAN-Bus, LIN-Bus, MOST-Bus und FlexRay oder über Automotive-Ethernet, z.B. zusammen mit Telematiksteuergeräten das Fahrzeugbordnetz bilden kann. Denkbar ist, dass das Steuergerät für das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs relevante Funktionen, wie die Motorsteuerung, die Kraftübertragung, das Bremssystem und/oder das Reifendruck-Kontrollsystem, steuert. Außerdem können Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise ein Parkassistent, eine angepasste Geschwindigkeitsregelung (ACC, engl. Adaptive Cruise Control), ein Spurhalteassistent, ein Spurwechselassistent, eine Verkehrszeichenerkennung, eine Lichtsignalerkennung, ein Anfahrassistent, ein Nachtsichtassistent und/oder ein Kreuzungsassistent, von dem Steuergerät gesteuert werden.
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Das oben mit Bezug zum Verfahren und zum Computerprogramm Beschriebene gilt analog auch für die Datenverarbeitungsvorrichtung und umgekehrt.
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Ferner wird ein automatisiertes Kraftfahrzeug, umfassend die oben beschriebene Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt.
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Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, oder ein Nutzfahrzeug, wie einen Lastkraftwagen, handeln.
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Das Kraftfahrzeug kann ausgestaltet sein, um eine Längsführung und/oder eine Querführung bei einem automatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise zu übernehmen.
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Das automatisierte Fahren kann so erfolgen, dass die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs (weitgehend) autonom erfolgt. Das automatisierte Fahren kann zumindest teilweise und/oder zeitweise durch die Datenverarbeitungsvorrichtung gesteuert werden.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 1 sein, d.h. bestimmte Fahrerassistenzsysteme aufweisen, die den Fahrer bei der Fahrzeugbedienung unterstützen, wie beispielsweise der Abstandsregeltempomat (ACC).
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 2 sein, d.h. so teilautomatisiert sein, dass Funktionen wie automatisches Einparken, Spurhalten bzw. Querführung, allgemeine Längsführung, Beschleunigen und/oder Abbremsen von Fahrerassistenzsystemen übernommen werden.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 3 sein, d.h. so bedingungsautomatisiert, dass der Fahrer das System Fahrzeug nicht durchgehend überwachen muss. Das Kraftfahrzeug führt selbstständig Funktionen wie das Auslösen des Blinkers, Spurwechsel und/oder Spurhalten durch. Der Fahrer kann sich anderen Dingen zuwenden, wird aber bei Bedarf innerhalb einer Vorwarnzeit vom System aufgefordert die Führung zu übernehmen.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 4 sein, d.h. so hochautomatisiert, dass die Führung des Fahrzeugs dauerhaft vom System Fahrzeug übernommen wird. Werden die Fahraufgaben vom System nicht mehr bewältigt, kann der Fahrer aufgefordert werden, die Führung zu übernehmen.
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Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 5 sein, d.h. so vollautomatisiert, dass der Fahrer zum Erfüllen der Fahraufgabe nicht erforderlich ist. Außer dem Festlegen des Ziels und dem Starten des Systems ist kein menschliches Eingreifen erforderlich.
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Das oben mit Bezug zum Verfahren, zur Datenverarbeitungsvorrichtung und zum Computerprogramm Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Ferner wird ein computerlesbares Medium, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, bereitgestellt. Das computerlesbare Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise auszuführen.
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Das heißt, es kann ein computerlesbares Medium bereitgestellt werden, das ein oben definiertes Computerprogramm umfasst. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein beliebiges digitales Datenspeichergerät handeln, wie zum Beispiel einen USB-Stick, eine Festplatte, eine CD-ROM, eine SD-Karte oder eine SSD-Karte.
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Das Computerprogramm muss nicht zwingend auf einem solchen computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, um dem Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt zu werden, sondern kann auch über das Internet oder anderweitig extern bezogen werden.
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Das oben mit Bezug zum Verfahren, zur Datenverarbeitungsvorrichtung, zum Computerprogramm und zum automatisierten Kraftfahrzeug Beschriebene gilt analog auch für das computerlesbare Medium und umgekehrt.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben.
- 1 zeigt schematisch ein automatisiertes Kraftfahrzeug, das ausgestaltet ist, um ein offenbarungsgemäßes Verfahren zum Betreiben des automatisierten Kraftfahrzeugs auszuführen bzw. durchzuführen, und
- 2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.
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Das in 1 dargestellte automatisierte Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Drive-by-Wire-System 2 (z.B. ein Steer-by-Wire-System und/oder ein Brake-by-Wire-System), eine Steuereinheit 3 und ein Fahrassistenzsystem 4.
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Das Kraftfahrzeug 1 ist unter Verwendung der oben beschriebenen Einheiten 2 - 4 ausgestaltet, um das Verfahren zum Betreiben des automatisierten Kraftfahrzeugs 1 auszuführen, dessen Ablaufdiagramm in 2 dargestellt ist.
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Wie sich aus 2 ergibt, weist das Verfahren im Wesentlichen vier Schritte S1 - S4 auf.
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In einem ersten Schritt S1 des Verfahrens erfolgt mittels der Steuereinheit 3 ein Feststellen eines Vorliegens einer Fehlfunktion des Drive-by-Wire-Systems 2.
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In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens erfolgt mittels der Steuereinheit 2 ein Überprüfen, ob die vorbestimmte Aktivierungsbedingung des Fahrassistenzsystems 4 erfüllt ist.
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In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens erfolgt ein Ausgeben eines Steuersignals, hier eines Aktivierungssignals, von der Steuereinheit 3 an das Fahrassistenzsystem 4, wenn das Überprüfen in dem zweiten Schritt S2 ergibt, dass die vorbestimmte Aktivierungsbedingung des Fahrassistenzsystems 4 erfüllt ist.
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In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens erfolgt mittels des durch das in dem dritten Schritt S3 ausgegebene Steuersignal aktivierte Fahrassistenzsystem 4 eine Übernahme einer Quer- und einer Längsführung des automatisierten Kraftfahrzeugs 1.
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Die Übernahme der Längsführung des automatisierten Kraftfahrzeugs kann dabei ein Abbremsen des automatisierten Kraftfahrzeugs 1 und ein Lenken des automatisierten Kraftfahrzeugs 1 an einen Straßenrand umfassen. Dies kann beispielsweise so lange erfolgen, bis sich das automatisierte Kraftfahrzeug 1 im Stillstand auf einem Seitenstreifen befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Drive-by-Wire-System
- 3
- Steuereinheit
- 4
- Fahrassistenzsystem
- S1 - S4
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020206879 A1 [0002]
