DE102022211124A1 - Method for operating a steering system of a vehicle, steering system, computer program product and storage medium - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems (11) eines Fahrzeugs (10), wobei das Lenksystem (11) ein Steer-by-Wire-Modul (12) für einen Hauptlenkbetrieb des Fahrzeugs (10) und ein Steer-by-Brake-Modul (13) für einen Hilfslenkbetrieb des Fahrzeugs (10) umfasst, aufweisend: Überwachen eines Funktionsbetriebs des Steer-by-Wire-Moduls (12) während des Hauptlenkbetriebs, Erkennen eines Fehlerindikators für einen Fehler im Steer-by-Wire-Modul (12) während des Hauptlenkbetriebs, und Treffen wenigstens einer Vorbereitungsmaßnahme anhand des erkannten Fehlerindikators, für ein mögliches Durchführen des Hilfslenkbetriebs mittels des Steer-by-Brake-Moduls (13). Die Erfindung betrifft ferner ein Lenksystem (11) und ein Computerprogrammprodukt (14) zum Durchführen des Verfahrens sowie ein computerlesbares Speichermedium (15), auf welchem ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt (14) gespeichert ist. The present invention relates to a method for operating a steering system (11) of a vehicle (10), wherein the steering system (11) comprises a steer-by-wire module (12) for a main steering operation of the vehicle (10) and a steer-by-brake module (13) for an auxiliary steering operation of the vehicle (10), comprising: monitoring a functional operation of the steer-by-wire module (12) during the main steering operation, detecting an error indicator for an error in the steer-by-wire module (12) during the main steering operation, and taking at least one preparatory measure based on the detected error indicator for a possible implementation of the auxiliary steering operation by means of the steer-by-brake module (13). The invention further relates to a steering system (11) and a computer program product (14) for implementing the method, as well as a computer-readable storage medium (15) on which a computer program product (14) according to the invention is stored.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit einem Steer-by-Wire-Modul. Die Erfindung betrifft ferner ein Lenksystem und ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines solchen Verfahrens sowie ein Speichermedium, auf welchem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist.The present invention relates to a method for operating a steering system of a vehicle with a steer-by-wire module. The invention further relates to a steering system and a computer program product for carrying out such a method, as well as a storage medium on which such a computer program product is stored.
Bei Lenkungsfehlern und Lenkungsausfällen in Kraftfahrzeugen mit einer Steer-by-Wire-Lenkung kann ein Fahrzeug und insbesondere der Fahrer die Fähigkeit verlieren, die Position des Fahrzeugs translatorisch lateral zu verändern sowie rotatorisch durch eine Gierbewegung zu beeinflussen. Steer-by-Wire-Systeme sind aus verschiedenen Gründen dennoch ein vielversprechendes System für die Zukunft. Steer-by-Wire ermöglicht während einer vollautomatisierten Fahrt beispielsweise das Wegklappen und/oder Einziehen des Lenkrades. Hierdurch wird für den Fahrer, der während der vollautomatisierten Fahrt zum Passagier wird, mehr Platz für Aktivitäten geschaffen, wie beispielsweise Schlafen, Zeitung lesen und im Internet surfen. Ebenso werden durch das Wegklappen und Einziehen des Lenkrades neue Innenraumkonzepte, beispielsweise mit drehbaren Sitzen und ausklappbaren Tischen, ermöglicht. Zudem vermeidet die mechanische Entkopplung zwischen Lenkrad und Lenkaktuator eine ungewollte Falschbedienung während der vollautomatischen Fahrt. Selbst wenn das Lenkrad nicht weggeklappt oder eingezogen werden würde, führt eine versehentliche Auslenkung des Lenkrades nicht zu einer ungewollten Fahrzeugreaktion. Auch bei konventionellen Fahrzeugen ohne automatische Fahrfunktionen bietet Steer-by-Wire diverse Vorteile. Mittels Steer-by-Wire können beispielsweise Stabilisierungsfunktionen wie Seitenwind-Stabilisierung oder Gespann-Stabilisierung realisiert werden, da der Lenkeingriff vom Fahrer am Lenkrad nicht mehr wahrgenommen wird. Bei einem Ausweichassistenten kann der Fahrer mittels Steer-by-Wire im Notfall übersteuert werden.In the event of steering errors and steering failures in motor vehicles with steer-by-wire steering, a vehicle and in particular the driver can lose the ability to change the position of the vehicle laterally in a translational manner and to influence it rotationally by yaw. Steer-by-wire systems are nevertheless a promising system for the future for various reasons. For example, steer-by-wire enables the steering wheel to be folded away and/or retracted during a fully automated journey. This creates more space for the driver, who becomes a passenger during the fully automated journey, to do activities such as sleeping, reading the newspaper and surfing the Internet. Folding away and retracting the steering wheel also enables new interior concepts, for example with rotating seats and fold-out tables. In addition, the mechanical decoupling between the steering wheel and the steering actuator prevents unintentional incorrect operation during fully automated driving. Even if the steering wheel were not folded away or retracted, accidental deflection of the steering wheel would not lead to an unwanted vehicle reaction. Steer-by-wire also offers various advantages in conventional vehicles without automatic driving functions. For example, stabilization functions such as crosswind stabilization or trailer stabilization can be implemented using steer-by-wire, as the driver no longer notices the steering intervention at the steering wheel. With an evasive assistant, the driver can be overridden in an emergency using steer-by-wire.
Bei Steer-by-Wire-Systemen wird die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad, Lenksäulenmodul und Lenkgetriebe an der Achse aufgebrochen und durch eine redundante Datenleitung ersetzt. Die vom Fahrer verdrehte Lenksäule als mechanische Rückfallebene entfällt. Das die Querdynamik beeinflussende Gesamtsystem, in der Regel insbesondere die Lenkung, muss daher bestimmte Sicherheits- und Verfügbarkeitsanforderung erfüllen. Zur Erfüllung dieser Sicherheitsanforderung muss das Steer-by-Wire-System nach heutigem Stand der Technik und rechtlichen Vorgaben mindestens einfach redundant ausgelegt werden. Dies wird derzeit durch doppelte Wicklungen im Motor, ein doppelt vorgehaltenes Steuergerät, eine doppelte elektrische Energieversorgung sowie eine doppelte Datenkommunikation realisiert.In steer-by-wire systems, the mechanical connection between the steering wheel, steering column module and steering gear on the axle is broken and replaced by a redundant data line. The steering column, which is rotated by the driver, is no longer required as a mechanical fallback. The overall system that influences the lateral dynamics, usually the steering in particular, must therefore meet certain safety and availability requirements. In order to meet this safety requirement, the steer-by-wire system must be designed to be at least single redundant according to the current state of the art and legal requirements. This is currently achieved by double windings in the motor, a double control unit, a double electrical power supply and double data communication.
Bei aktuellen Steer-by-Wire-Systemen ist grundsätzlich eine doppelte Redundanz bzw. eine zweite Rückfallebene wünschenswert. Eine doppelte Redundanz könnte beispielsweise durch weitere Technik wie ein dreifach vorgehaltenes Steuergerät oder einen Motor mit dreifacher Wicklung, wie dies bereits in Flugzeugen verwendet wird, realisiert werden.In current steer-by-wire systems, double redundancy or a second fallback level is generally desirable. Double redundancy could be achieved, for example, by additional technology such as a triple control unit or a motor with triple winding, as is already used in aircraft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Betriebssicherheit für ein Steer-by-Wirebasiertes Lenksystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Lenksystems, insbesondere hinsichtlich einer erhöhten Betriebssicherheit, zu verbessern. Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, das Lenksystem gemäß Anspruch 8, das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 sowie das Speichermedium gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem, dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt, dem erfindungsgemäßen Speichermedium und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.The object of the present invention is to improve the operational reliability for a steer-by-wire-based steering system and a method for operating such a steering system, in particular with regard to increased operational reliability. The above object is solved by the patent claims. In particular, the above object is solved by the method according to claim 1, the steering system according to claim 8, the computer program product according to claim 9 and the storage medium according to
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren, zum Betreiben eines Lenksystems eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Lenksystem ein Steer-by-Wire-Modul für einen Hauptlenkbetrieb des Fahrzeugs und ein Steer-by-Brake-Modul für einen Hilfslenkbetrieb des Fahrzeugs umfasst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Überwachen eines Funktionsbetriebs des Steer-by-Wire-Moduls während des Hauptlenkbetriebs,
- - Erkennen eines Fehlerindikators für einen Fehler im Steer-by-Wire-Modul während des Hauptlenkbetriebs, und
- - Treffen wenigstens einer Vorbereitungsmaßnahme anhand des erkannten Fehlerindikators, für ein mögliches Durchführen des Hilfslenkbetriebs mittels des Steer-by-Brake-Moduls.
- - Monitoring a functional operation of the steer-by-wire module during the main steering operation,
- - Detecting a fault indicator for a fault in the steer-by-wire module during main steering operation, and
- - Taking at least one preparatory measure based on the detected error indicator for a possible implementation of the auxiliary steering operation by means of the steer-by-brake module.
Steer-by-Brake-Systeme bzw. entsprechende Module sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Steer-by-Brake wird bislang insbesondere für mehrachsige Nutzfahrzeuge wie LKW-Anhänger genutzt, um eine Kurvenfahrt des LKW-Anhängers mit reduziertem Reifenverschleiß zu ermöglichen. Steer-by-Brake ist für Nutzfahrzeuge insbesondere deshalb eine zielführende Lösung, da dort Fahrzeuge mit positivem Lenkrollradius über das Anbremsen der kurveninneren Räder an der Vorderachse effizient lenkbar sind. PKW können hingegen, je nach Auslegung, sowohl einen negativen als auch einen positiven Lenkrollradius haben. Bei einem negativen Lenkrollradius würde die Aktuierung der Lenkung das Giermoment aus der radselektiven Bremsung kompensieren. Eine Querführung nur durch radselektives Bremsen an der Vorderachse ist deshalb nicht immer ein zielführender Ansatz zum Lenken des PKW.Steer-by-brake systems and corresponding modules are generally known in the state of the art. Steer-by-brake is currently used in particular It is used primarily for multi-axle commercial vehicles such as truck trailers to enable the truck trailer to corner with reduced tire wear. Steer-by-Brake is a particularly effective solution for commercial vehicles because vehicles with a positive steering radius can be steered efficiently by braking the wheels on the inside of the curve on the front axle. Cars, on the other hand, can have both a negative and a positive steering radius, depending on the design. With a negative steering radius, the actuation of the steering would compensate for the yaw moment from the wheel-selective braking. Lateral guidance only through wheel-selective braking on the front axle is therefore not always an effective approach to steering the car.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde nun allerdings der spezifische Nutzen des Querführungspotential eines Steer-by-Brake-Moduls für eine weitere Rückfallebene in einem Steer-by-Wire-basierten Lenksystem erkannt. Das erfindungsgemäße Verfahren wurde nun dahingehend weiterentwickelt, dass nach dem Erkennen des ersten Fehlerindikators die wenigstens eine spezifische Vorbereitungsmaßnahme, also noch in einer ersten Rückfallebene, für den möglicherweise nötigen Hilfslenkbetrieb in der zweite Rückfallebene getroffen bzw. durchgeführt wird. Im Vergleich zu einem klassischen Lenkbetrieb sind mit einem Hilfslenkbetrieb mittels Steer-by-Brake nur eingeschränkte Lenkeingriffe möglich, die deshalb bislang nicht als geeignet für eine zweite Rückfallebene eines Hilfslenkbetriebs in Betracht gezogen wurden. Im Rahmen der Erfindung wurde nun jedoch herausgefunden, dass ein Steer-by-Brake-Lenkvorgang mit geeigneten Vorbereitungsmaßnahmen relativ effektiv umgesetzt werden kann. Das heißt, mit geeigneten Vorbereitungsmaßnahmen ist es im Fehlerfall und/oder bei einem Ausfall des Steer-by-Wire-Moduls möglich, eine ausreichende Steuerbarkeit des Fahrzeugs mittels des Steer-by-Brake-Moduls zu gewährleisten, um beispielsweise einen Unfall zu verhindern. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann folglich auf einfache Weise die Betriebssicherheit bei einem Steer-by-Wire-basierten Lenkbetrieb zuverlässig gewährleistet oder zumindest, im Vergleich zu bekannten Systemen, verbessert werden. Vorbereitungsmaßnahmen können insbesondere dahingehend getroffen werden, dass der Fahrer und/oder das Fahrzeug im Falle eines Ausfalls des Steer-by-Wire-Moduls nur möglichst kleine Lenkbewegungen benötigen, um die akute Gefahrensituation zu meistern. Müssen der Fahrer und/oder das Fahrzeug nur kleine Lenkwinkel stellen, können diese durch das Steer-by-Brake-Modul wirksam abgebildet werden. Auf diese Weise bleibt das Fahrzeug in der zweiten Rückfallebene beherrschbar.Within the scope of the present invention, however, the specific use of the lateral guidance potential of a steer-by-brake module for a further fallback level in a steer-by-wire-based steering system has now been recognized. The method according to the invention has now been further developed in such a way that after the first error indicator has been recognized, at least one specific preparatory measure is taken or carried out for the possibly necessary auxiliary steering operation in the second fallback level, i.e. still in a first fallback level. In comparison to a classic steering operation, only limited steering interventions are possible with an auxiliary steering operation using steer-by-brake, which has therefore not previously been considered suitable for a second fallback level of an auxiliary steering operation. Within the scope of the invention, however, it has now been found that a steer-by-brake steering process can be implemented relatively effectively with suitable preparatory measures. This means that with suitable preparatory measures, in the event of a fault and/or failure of the steer-by-wire module, it is possible to ensure sufficient controllability of the vehicle using the steer-by-brake module, for example to prevent an accident. The method according to the invention can therefore easily ensure operational safety in steer-by-wire-based steering mode or at least improve it compared to known systems. Preparatory measures can be taken in particular to ensure that the driver and/or the vehicle only need the smallest possible steering movements in the event of a failure of the steer-by-wire module in order to master the acute dangerous situation. If the driver and/or the vehicle only have to make small steering angles, these can be effectively represented by the steer-by-brake module. In this way, the vehicle remains controllable in the second fallback level.
Unter dem insbesondere mittels Steer-by-Brake-Modul durchführbaren Hilfslenkbetrieb kann ein Lenkbetrieb verstanden werden, der zusätzlich zum Hauptlenkbetrieb oder an Stelle des Hauptlenkbetriebs durchgeführt wird. Ist das Steer-by-Wire-Modul beispielsweise noch teilweise einsetzbar, kann das Steer-by-Brake-Modul unterstützend verwendet werden. Ist das Steer-by-Wire-Modul vollständig ausgefallen, sodass für den Fahrer beispielsweise keine Lenkbewegung des Fahrzeugs durch das Lenkrad mehr möglich ist, kann der Lenkbetrieb in Form des Hilfs- bzw. eines Notlenkbetriebs vollständig durch das Steer-by-Brake-Modul übernommen werden. Liegt nun ein mittels geeigneter Vorbereitungsmaßnahmen eingeleiteter beherrschbarer Fahrbetrieb vor, kann ein Unfall auf einfache und zugleich zuverlässige Weise verhindert werden.The auxiliary steering mode, which can be carried out in particular using the steer-by-brake module, can be understood as a steering mode that is carried out in addition to the main steering mode or instead of the main steering mode. If the steer-by-wire module can still be used partially, for example, the steer-by-brake module can be used as a support. If the steer-by-wire module has completely failed, so that the driver can no longer steer the vehicle using the steering wheel, for example, the steering mode can be taken over completely by the steer-by-brake module in the form of auxiliary or emergency steering mode. If controllable driving mode has been initiated using suitable preparatory measures, an accident can be prevented in a simple and reliable way.
Unter dem Fehlerindikator für einen Fehler kann ein Fehlerindikator für einen Fehler oder einen möglichen Fehler verstanden werden. Das heißt, durch den Fehlerindikator kann erkannt werden, ob das Steer-by-Wire-Modul einen Fehler bzw. eine Fehlfunktion aufweist, oder ob die Möglichkeit besteht, dass das Steer-by-Wire-Modul einen Fehler aufweist oder noch aufweisen wird. Das Erkennen des Fehlerindikators kann mittels einer geeigneten Erkennungseinheit des Lenksystems und/oder des Fahrzeugs durchgeführt werden. Eine solche Erkennungseinheit kann eine Sensorik zum Erkennen möglicher Fehler und/oder eine Recheneinheit zum Berechnen möglicher Fehler, insbesondere anhand von Daten, die durch die Sensorik ermittelt wurden, aufweisen. Die Sensorik kann Temperatursensoren, Drehzahlsensoren, Drehmomentsensoren, Winkelsensoren, Stromsensoren, Spannungssensoren und/oder Drucksensoren aufweisen. Die Recheneinheit kann ein Fahrzeugsteuergerät aufweisen oder als Teil des Fahrzeugsteuergerätes ausgestaltet sein. Die Recheneinheit kann in drahtgebundener und/oder drahtloser Signalverbindung mit den Sensoren stehen. Das Überwachen des Funktionsbetriebs kann mittels einer vergleichbaren Überwachungseinheit des Lenksystems und/oder des Fahrzeugs durchgeführt werden. Die Überwachungseinheit kann demnach eine geeignete Sensorik und eine geeignete Recheneinheit zum Durchführen der gewünschten Überwachung aufweisen.The error indicator for an error can be understood as an error indicator for an error or a possible error. This means that the error indicator can be used to detect whether the steer-by-wire module has an error or a malfunction, or whether there is a possibility that the steer-by-wire module has or will have an error. The error indicator can be detected using a suitable detection unit of the steering system and/or the vehicle. Such a detection unit can have a sensor system for detecting possible errors and/or a computing unit for calculating possible errors, in particular based on data determined by the sensor system. The sensor system can have temperature sensors, speed sensors, torque sensors, angle sensors, current sensors, voltage sensors and/or pressure sensors. The computing unit can have a vehicle control unit or be designed as part of the vehicle control unit. The computing unit can have a wired and/or wireless signal connection with the sensors. The monitoring of the functional operation can be carried out by means of a comparable monitoring unit of the steering system and/or the vehicle. The monitoring unit can therefore have suitable sensors and a suitable computing unit for carrying out the desired monitoring.
Das Treffen der wenigstens einen Vorbereitungsmaßnahme anhand des erkannten Fehlerindikators kann dahingehend verstanden werden, dass basierend auf dem erkannten Fehlerindikator wenigstens eine spezifische Vorbereitungsmaßnahme oder unterschiedliche spezifische Vorbereitungsmaßnahmen getroffen werden können, um gezielt das Durchführen des Hilfslenkbetriebs mittels Steer-by-Brake-Modul zu ermöglich oder zumindest zu verbessern. Das heißt, die Vorbereitungsmaßnahmen können unter Berücksichtigung des möglicherweise durchzuführenden Hilfslenkbetrieb getroffen werden, um den Hilfslenkbetrieb anschließend im Zweitfehlerfall bzw. bei Eintreten der zweiten Rückfallebene zum Vermeiden eines Unfalls möglichst effektiv durchführen zu können.Taking at least one preparatory measure based on the detected error indicator can be understood to mean that based on the detected error indicator, at least one specific preparatory measure or different specific preparatory measures can be taken in order to specifically enable or at least improve the implementation of the auxiliary steering operation by means of the steer-by-brake module. This means that the preparatory measures can be taken taking into account the possible Measures must be taken to ensure that the auxiliary steering operation can be carried out as effectively as possible in the event of a second fault or when the second fallback level occurs in order to avoid an accident.
Tritt ein Zweitfehlerfall ein, kann das Verfahren dahingehend weitergeführt werden, dass während des Hauptlenkbetrieb ein weiterer Fehlerindikator für einen weiteren Fehler im Steer-by-Wire-Modul erkannt wird und basierend auf dem weiteren Fehlerindikator der Hilfslenkbetrieb, insbesondere zum Schutz des Fahrzeugs und/oder der Fahrzeuginsassen, durchgeführt wird. Der Hilfslenkbetrieb kann auch in diesem Fall zusätzlich zum Hauptlenkbetrieb oder alternativ zum Hauptlenkbetrieb durchgeführt werden.If a second fault occurs, the method can be continued in such a way that during the main steering operation a further fault indicator for a further fault in the steer-by-wire module is detected and, based on the further fault indicator, the auxiliary steering operation is carried out, in particular to protect the vehicle and/or the vehicle occupants. In this case too, the auxiliary steering operation can be carried out in addition to the main steering operation or as an alternative to the main steering operation.
Das Steer-by-Wire-Modul und das Steer-by-Brake-Modul können als separate Lenkmodule bzw. Lenksysteme verstanden werden, wobei es möglich ist, dass die beiden Lenkmodule zumindest teilweise dieselben Funktionskomponenten aufweisen und/oder im Lenksystem nutzen.The steer-by-wire module and the steer-by-brake module can be understood as separate steering modules or steering systems, whereby it is possible that the two steering modules have at least some of the same functional components and/or use them in the steering system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Verfahren die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme getroffen wird, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt oder vorhersehbar eine Kurve fahren wird. Demnach ist es möglich, dass die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme nur dann getroffen wird, wenn eine aktive oder bevorstehende Kurvenfahrt des Fahrzeugs erkannt wird. Auf diese Weise kann das Verfahren besonders energieeffizient und bauteilschonend durchgeführt werden, da die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme lediglich in einem ausgewählten potenziellen Gefahrenfall bzw. in einem Fall mit einem tendenziell höheren Gefahrenpotential getroffen wird. Fährt das Fahrzeug auf einer geraden Straße, zusätzlich vielleicht noch mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit, und es ist nicht erkennbar, dass in absehbarer Zeit eine Kurvenfahrt bevorsteht, ist es womöglich nicht notwendig, das Steer-by-Brake-Modul stets in Alarmbereitschaft zu versetzen, nur um für den äußerst unwahrscheinlichen Fall eines Totalversagens des Steer-by-Wire-Moduls Millisekunden zum Verhindern eines möglichen Unfalls zu gewinnen. Um zu beurteilen, ob das Fahrzeug eine Kurve fährt oder vorhersehbar eine Kurven fahren wird, können das Lenksystem und/oder das Fahrzeug eine geeignete Sensorik und/oder eine geeignete Recheneinheit aufweisen, die den aktuellen und zukünftigen Fahrzustand und/oder die Fahrweise des Fahrzeugs, beispielsweise auf einer ermittelbaren Routenerkennung und/oder Routenvorhersage, ermitteln können.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for the at least one preparatory measure to be taken in a method when the vehicle is cornering or is predictably going to corner. Accordingly, it is possible for the at least one preparatory measure to be taken only when active or imminent cornering of the vehicle is detected. In this way, the method can be carried out in a particularly energy-efficient and component-friendly manner, since the at least one preparatory measure is only taken in a selected potentially dangerous case or in a case with a tendency towards higher danger potential. If the vehicle is driving on a straight road, perhaps at a relatively low speed, and it is not apparent that cornering is imminent in the foreseeable future, it may not be necessary to always put the steer-by-brake module on alert just to gain milliseconds to prevent a possible accident in the extremely unlikely event of a total failure of the steer-by-wire module. In order to assess whether the vehicle is cornering or will predictably corner, the steering system and/or the vehicle may have suitable sensors and/or a suitable computing unit that can determine the current and future driving state and/or driving style of the vehicle, for example based on a determinable route recognition and/or route prediction.
Ferner ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme das Erstellen einer Fahrbedingung umfasst, gemäß welcher das Fahrzeug nur in einem definierten inneren Fahrbahnbereich der Kurve fahren darf oder soll. Mit anderen Worten, anhand des erkannten Fehlerindikators kann eine Fahrbedingung erstellt werden, gemäß welcher das Fahrzeug möglichst weit innen in der Kurve fährt oder fahren soll. Inwiefern das Fahrzeug unter Berücksichtigung der erstellten Fahrbedingung fährt, gefahren wird oder fahren soll hängt davon ab, auf welche Weise das Fahrzeug bewegt wird. Handelt es sich beispielsweise um ein autonom fahrendes Fahrzeug, kann das Fahrzeug anhand der erstellten Fahrbedingung automatisch im gewünschten inneren Fahrbahnbereich gefahren werden bzw. fahren. Das Eingreifen eines menschlichen Fahrers kann in diesem Fall verhindert oder gar nicht erst ermöglicht werden. Wird das Fahrzeug von einem menschlichen Fahrer gefahren, kann diesem die erstellte Fahrbedingung beispielsweise in Form einer Fahranweisung oder eines Fahrvorschlags auf einem Bildschirm innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden, sodass sich der Fahrer möglichst daran hält und die Kurve nicht zu weit außen, sondern möglichst weit innen durchfährt. Durch das Erstellen der Fahrbedingung kann auf einfache Weise eine proaktive Reduzierung eines Lenkbedarfes für einen etwaigen Fehlerfall im Steer-by-Wire-Modul während einer Kurvenfahrt geschaffen werden. Fährt das Fahrzeug im inneren Bereich der Kurve, besteht bei einem möglichen Ausfall des Hauptlenkbetriebs ein relativ großer Spielraum zu einem Außenbereich der Kurve, wodurch ein möglicher Unfall auch mit einer relativ kleinen Lenkbewegung mittels des Steer-by-Brake-Moduls verhindert werden kann.Furthermore, it is possible that in a method according to the invention the at least one preparatory measure comprises the creation of a driving condition according to which the vehicle may or should only drive in a defined inner lane area of the curve. In other words, based on the detected error indicator, a driving condition can be created according to which the vehicle drives or should drive as far inside the curve as possible. The extent to which the vehicle drives, is driven or should drive taking into account the created driving condition depends on the way in which the vehicle is moved. If, for example, it is an autonomously driving vehicle, the vehicle can be driven or drive automatically in the desired inner lane area based on the created driving condition. In this case, the intervention of a human driver can be prevented or not even made possible. If the vehicle is driven by a human driver, the created driving condition can be displayed to him, for example in the form of a driving instruction or a driving suggestion on a screen inside the vehicle, so that the driver adheres to it as much as possible and does not drive too far outside the curve, but as far inside as possible. By creating the driving condition, a proactive reduction in the steering requirement can be easily achieved in the event of a fault in the steer-by-wire module during cornering. If the vehicle is driving in the inner area of the curve, there is a relatively large margin to the outer area of the curve in the event of a possible failure of the main steering operation, which means that a possible accident can be prevented even with a relatively small steering movement using the steer-by-brake module.
Weiterhin ist es bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme das Aufbauen einer Bremskraft im Steer-by-Brake-Modul zum möglichen Durchführen des Hilfslenkbetriebs umfasst. Unter dem Aufbauen einer Bremskraft kann insbesondere das vorsorgliche und/oder vorbereitende Aufbauen einer Bremskraft, insbesondere in Form eines Bremsdrucks, im Lenksystem und/oder im Fahrzeug verstanden werden, wobei die Bremskraft bzw. der Bremsdruck zum möglichst verzögerungsfreien Betätigen von Bremsen des Fahrzeugs bzw. zum möglichst verzögerungsfreien Durchführen des Hilfslenkbetriebs mittels Steer-by-Brake-Modul aufgebaut wird. Der Bremskraftaufbau nimmt im Fahrzeug eine bestimmte Zeit in Anspruch. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann erreicht werden, dass zumindest in bestimmten Fahrsituationen, in welchen die entsprechende Vorbereitungsmaßnahme in Form der vorsorglich aufgebauten Bremskraft getroffen wurde, diese Zeit möglichst kurz ist und/oder verkürzt wird. Mit anderen Worten, Totzeiten für das Einleiten eines Steer-by-Brake Eingriffes können verkürzt oder minimiert werden. Die Bremskraft kann dahingehend aufgebaut werden, dass ein Fluiddruck in einem Hydraulik-Bremssystem erhöht wird. Zur Verkürzung von Totzeiten ist es ferner möglich, dass beispielsweise bei einem Steer-by-Brake-Modul für elektromechanische Bremsen ein Luftspiel zwischen Bremse und Rad des Fahrzeugs als Vorbereitungsmaßnahme mechanisch verringert wird.Furthermore, in a method according to the present invention, it is possible for the at least one preparatory measure to include the build-up of a braking force in the steer-by-brake module for the possible implementation of the auxiliary steering operation. The build-up of a braking force can be understood in particular as the precautionary and/or preparatory build-up of a braking force, in particular in the form of a braking pressure, in the steering system and/or in the vehicle, wherein the braking force or the braking pressure is built up in order to actuate the vehicle's brakes as quickly as possible or to implement the auxiliary steering operation as quickly as possible by means of the steer-by-brake module. The build-up of braking force takes a certain amount of time in the vehicle. The method according to the invention can ensure that, at least in certain driving situations in which the corresponding preparatory measure in the form of the precautionary build-up of braking force was taken, this time is as short as possible and/or is shortened. In other words, dead times for initiating a steer-by-brake intervention can be shortened or minimized. The braking force can be built up by increasing the fluid pressure in a hydraulic braking system. To shorten dead times, it is also possible, for example in a steer-by-brake module for electromechanical brakes, to mechanically reduce the air gap between the brake and the wheel of the vehicle as a preparatory measure.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es außerdem möglich, dass die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme eine Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs, das Einstellen einer maximal möglichen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder das für einen Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbare Anzeigen einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst. Kleine Kurvenradien können bei niedrigen Geschwindigkeiten besser als bei hohen bzw. höheren Geschwindigkeiten umgesetzt werden. Das heißt, durch eine Geschwindigkeitsreduktion kann das Querführungspotential in einem Hilfslenkbetrieb mittels Steer-by-Brake-Modul erhöht werden. Die Geschwindigkeitsreduktion kann direkt nach dem Erkennen des Fehlerindikators eingeleitet werden, insbesondere wenn zusätzlich erkannt wird, dass das Fahrzeug eine Kurve fährt oder vorhersehbar eine Kurve fahren wird bzw. zeitnah in eine Kurve einfahren wird. Inwiefern die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme eine Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs, das Einstellen einer maximal möglichen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder das für einen Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbare Anzeigen einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs umfasst hängt davon ab, auf welche Weise das Fahrzeug bewegt wird und/oder welche Art von Fahrzeug bewegt wird. Handelt es sich beispielsweise um ein autonom fahrendes Fahrzeug das aktuell auch autonom bewegt wird, kann beispielsweise automatisch, insbesondere abhängig von Umgebungsbedingungen wie einem Straßenverlauf und/oder einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Geschwindigkeitsreduzierung durchgeführt werden. Das Verändern der Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen menschlichen Fahrer kann in diesem Fall verhindert oder gar nicht erst ermöglicht werden. Wird das Fahrzeug von einem menschlichen Fahrer gefahren, kann diesem eine empfohlene Höchstgeschwindigkeit auf einem Bildschirm innerhalb des Fahrzeugs angezeigt werden, sodass sich der Fahrer möglichst daran hält und das Fahrzeug entsprechend abbremst oder nicht über die empfohlene Höchstgeschwindigkeit beschleunigt.In a method according to the invention, it is also possible for the at least one preparatory measure to include a reduction in the speed of the vehicle, setting a maximum possible top speed of the vehicle and/or displaying a recommended top speed of the vehicle in a way that is perceptible to a driver of the vehicle. Small curve radii can be implemented better at low speeds than at high or higher speeds. This means that by reducing the speed, the lateral guidance potential in an auxiliary steering mode can be increased by means of a steer-by-brake module. The speed reduction can be initiated directly after the error indicator is detected, in particular if it is also detected that the vehicle is cornering or will predictably corner or will enter a corner in the near future. The extent to which the at least one preparatory measure includes a reduction in the speed of the vehicle, setting a maximum possible top speed of the vehicle and/or displaying a recommended top speed of the vehicle in a way that is perceptible to a driver of the vehicle depends on the manner in which the vehicle is being moved and/or the type of vehicle being moved. If, for example, it is an autonomously driving vehicle that is currently being driven autonomously, a reduction in speed can be carried out automatically, particularly depending on environmental conditions such as the course of the road and/or the current vehicle speed. In this case, changing the vehicle speed by a human driver can be prevented or not even made possible. If the vehicle is driven by a human driver, a recommended maximum speed can be displayed on a screen inside the vehicle so that the driver adheres to it as much as possible and brakes the vehicle accordingly or does not accelerate beyond the recommended maximum speed.
Darüber hinaus ist es bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme ein Ergänzen eines mittels Steer-by-Wire-Moduls durchgeführten Hauptlenkbetriebs durch einen mittels Steer-by-Brake-Modul durchgeführten Hilfslenkbetrieb umfasst. So kann beispielsweise bereits ohne Anzeichen eines Totalausfalls des Steer-by-Wire-Moduls bzw. des Hauptlenkbetriebs an einer Fahrzeugachse, beispielsweise durch Untersteuereingriffe, das Steer-by-Wire-Modul bei der Spurführung unterstützt werden. So kann das Steer-by-Brake-Modul das Steer-by-Wire-Modul beispielsweise bei einer Kurvenfahrt bei jeder Abweichung gegenüber einer durch den Fahrer vorgegebenen Trajektorie direkt und ohne Verzögerung unterstützen. Hilfreich ist dabei ferner, dass die Lenkung sich bei einem Ausfall eines Lenkungsstellers ohne dessen Stellkräfte erst „gerade Stellen“ muss. Mit dem Geradestellen der Lenkung kann die Unterstützung durch das Steer-by-Brake-Modul einrampen. Zur Verringerung einer Ansprechzeit bzw. Totzeit zwischen dem Ausfall des Steer-by-Wire-Moduls bzw. des Hauptlenkbetriebs und dem Eingriff des Steer-by-Brake-Moduls bzw. dem Start des Hilfslenkbetriebs kann ein Watchdog verwendet werden. Auf diese Weise kann bereits bei ersten Indizien für einen kritischen möglichen Fehler im Steer-by-Wire-Modul bzw. im Hauptlenkbetrieb eine erste Lenkunterstüzung mittels des Steer-by-Brake-Moduls realisiert werden.Furthermore, in a method according to the present invention, it is possible for the at least one preparatory measure to include supplementing a main steering operation carried out by means of a steer-by-wire module with an auxiliary steering operation carried out by means of a steer-by-brake module. For example, the steer-by-wire module can be supported in tracking even without any signs of a total failure of the steer-by-wire module or the main steering operation on a vehicle axle, for example due to understeering interventions. For example, when cornering, the steer-by-brake module can support the steer-by-wire module directly and without delay for any deviation from a trajectory specified by the driver. It is also helpful that if a steering actuator fails, the steering must first "straighten itself" without its actuating forces. When the steering is straightened, the support from the steer-by-brake module can ramp in. A watchdog can be used to reduce the response time or dead time between the failure of the steer-by-wire module or the main steering mode and the intervention of the steer-by-brake module or the start of the auxiliary steering mode. In this way, initial steering support can be implemented using the steer-by-brake module as soon as there are first indications of a critical possible error in the steer-by-wire module or the main steering mode.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die wenigstens eine Vorbereitungsmaßnahme abhängig von Umgebungsbedingungen in einer Umgebung des Fahrzeugs getroffen wird. So kann die Vorbereitungsmaßnahme beispielsweise abhängig davon getroffen werden, ob es regnet und die Fahrbahn nass ist, ob es schneit und die Fahrbahn entsprechend mit Schnee bedeckt sein könnte und/oder ob beispielsweise Nebel und dadurch eine entsprechend eingeschränkte Sicht erkannt werden. Unter den Umgebungsbedingungen können mithin insbesondere Witterungsverhältnisse, Lichtverhältnisse und/oder Fahrbahnverhältnisse verstanden werden. Unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen kann das möglicherweise einzusetzende Steer-by-Brake-Modul besonders effektiv betrieben bzw. verwendet werden.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for the at least one preparatory measure to be taken depending on the ambient conditions in the environment of the vehicle. For example, the preparatory measure can be taken depending on whether it is raining and the road is wet, whether it is snowing and the road could be covered with snow and/or whether, for example, fog and thus a correspondingly restricted visibility is detected. The ambient conditions can therefore be understood to mean, in particular, weather conditions, lighting conditions and/or road conditions. Taking the ambient conditions into account, the steer-by-brake module that may be used can be operated or used particularly effectively.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug, aufweisend ein Steer-by-Wire-Modul für einen Hauptlenkbetrieb und ein Steer-by-Brake-Modul für einen Hilfslenkbetrieb, wobei das Lenksystem konfiguriert und ausgestaltet ist zum:
- - Überwachen eines Funktionsbetriebs des Steer-by-Wire-Moduls während des Hauptlenkbetriebs,
- - Erkennen eines Fehlerindikators für einen möglichen Fehler im Steer-by-Wire-Modul während des Hauptlenkbetriebs, und
- - Treffen wenigstens einer Vorbereitungsmaßnahme anhand des erkannten Fehlerindikators zum möglichen Durchführen des Hilfslenkbetriebs mittels des Steer-by-Brake-Moduls.
- - Monitoring a functional operation of the steer-by-wire module during the main steering operation,
- - Detecting a fault indicator for a possible fault in the steer-by-wire module during main steering operation, and
- - Take at least one preparatory measure based on the identified error indicator to enable auxiliary steering operation to be carried out using the steer-by-brake module.
Damit bringt das erfindungsgemäße Lenksystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Thus, the steering system according to the invention brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the method according to the invention.
Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das Befehle umfasst, die bewirken, dass das vorstehend beschriebene Lenksystem die ebenfalls vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte ausführt und/oder dass in einem solchen Lenksystem die beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt werden. Ergänzend betrifft die Erfindung ein computerlesbares, insbesondere nichtflüchtige Speichermedium, auf dem ein solches Computerprogrammprodukt gespeichert ist.Furthermore, within the scope of the invention, a computer program product is proposed which comprises instructions which cause the steering system described above to carry out the method steps also described above and/or which cause the method steps described to be carried out in such a steering system. In addition, the invention relates to a computer-readable, in particular non-volatile storage medium on which such a computer program product is stored.
Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode in jeder geeigneten Programmiersprache und/oder Maschinensprache wie beispielsweise in JAVA, C++, C# und/oder Python implementiert sein. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, oder einem eingebauten Speicher/Prozessor abgespeichert sein. Der Anweisungscode kann einen Computer oder andere programmierbare Geräte wie ein Fahrzeugsteuergerät derart programmieren, dass die gewünschten Funktionen ausgeführt werden. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitgestellt werden und/oder sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, das heißt in Hardware oder in beliebig hybrider Form, das heißt mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden und/oder sein.The computer program product can be implemented as computer-readable instruction code in any suitable programming language and/or machine language such as JAVA, C++, C# and/or Python. The computer program product can be stored on a computer-readable storage medium such as a data disk, a removable drive, a volatile or non-volatile memory, or a built-in memory/processor. The instruction code can program a computer or other programmable devices such as a vehicle control unit in such a way that the desired functions are carried out. Furthermore, the computer program product can be and/or be provided in a network such as the Internet, from which it can be downloaded by a user if required. The computer program product can be and/or be implemented both by means of software and by means of one or more special electronic circuits, i.e. in hardware or in any hybrid form, i.e. by means of software components and hardware components.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention emerge from the following description of various embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All features and/or advantages arising from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in various combinations.
Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 ein Fahrzeug mit einem Lenksystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
2 ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogrammprodukt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und -
3 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
1 a vehicle with a steering system according to an embodiment of the present invention, -
2 a storage medium having stored thereon a computer program product according to an embodiment of the present invention, and -
3 a flow chart for explaining a method according to an embodiment of the present invention.
In
Die Vorbereitungsmaßnahmen können abhängig von der aktuellen Fahrsituation, beispielsweise abhängig von Umgebungsbedingungen in einer Umgebung des Fahrzeugs 10 unterschiedlich getroffen werden. Darüber hinaus können die Vorbereitungsmaßnahmen abhängig von der Art des Fahrzeugs 10 und auch abhängig von der aktuellen Fahrweise des Fahrzeugs 10, beispielsweise abhängig von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder abhängig von einer autonom oder menschlich geführten Fahrt, getroffen werden. Handelt es sich beispielsweise um ein autonom fahrendes Fahrzeug 10, können andere Vorbereitungsmaßnahmen getroffen werden als in einem Fahrzeug 10, das von einem menschlichen Fahrer gefahren wird.The preparatory measures can be taken differently depending on the current driving situation, for example depending on environmental conditions in the environment of the
Abhängig vom jeweiligen Einzelfall können die Vorbereitungsmaßnahmen das Erstellen einer Fahrbedingung umfassen, gemäß welcher das Fahrzeug 10 nur in einem definierten inneren Fahrbahnbereich der Kurve fahren darf oder fahren soll. Weiterhin können die Vorbereitungsmaßnahmen das Aufbauen einer Bremskraft im Steer-by-Brake-Modul 13 zum möglichen Durchführen des Hilfslenkbetriebs umfassen. Darüber hinaus können die Vorbereitungsmaßnahmen eine Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs 10, das Einstellen einer maximal möglichen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und/oder das für einen Fahrer des Fahrzeugs 10 wahrnehmbare Anzeigen einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 umfassen. Außerdem können die Vorbereitungsmaßnahmen ein Ergänzen eines mittels Steer-by-Wire-Moduls 12 durchgeführten Hauptlenkbetriebs durch einen mittels Steer-by-Brake-Modul 13 durchgeführten Hilfslenkbetrieb umfassen.Depending on the individual case, the preparatory measures can include creating a driving condition according to which the
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. Das heißt, die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden. So ist es beispielsweise möglich, dass, sofern die einem ursprünglich eingestellten Lenkwinkel entsprechende Querbeschleunigung bzw. Lenkwirkung durch das Steer-by-Brake-Modul 13 nicht mehr darstellbar ist, eine maximal mögliche Querführung des Fahrzeuges 10 mittels des Steer-by-Brake-Moduls 13 angestrebt bzw. durchgeführt wird. Gleichzeitig wird in diesem Fall, um die Unfallschwere zu minimieren, eine maximale Geschwindigkeitsreduktion mittels des Steer-by-Brake-Moduls 13 angestrebt bzw. durchgeführt. Je nach Achskonzept des Fahrzeugs 10 kann dabei eine maximale Querbeschleunigung unter erhöhtem Schlupf oder blockieren einzelner Räder erreicht werden, da die mit diesen Rädern dann gestellten Lenkwinkel keine Bedeutung mehr für die Fahrzeugführung haben und ausschließlich eine Verzögerungskraft wirkt. Je nach Achskonstruktion kann dadurch eine besonders große Querbeschleunigung erreicht werden.In addition to the embodiments shown, the invention allows for further design principles. This means that the invention should not be considered limited to the embodiments explained with reference to the figures. For example, if the lateral acceleration or steering effect corresponding to an originally set steering angle can no longer be represented by the steer-by-
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1111
- LenksystemSteering system
- 1212
- Steer-by-Wire-ModulSteer-by-wire module
- 1313
- Steer-by-Brake-ModulSteer-by-brake module
- 1414
- ComputerprogrammproduktComputer program product
- 1515
- SpeichermediumStorage medium
- 1616
- SteuergerätControl unit
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Legal Events
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