DE112019004377T5

DE112019004377T5 - Verfahren und Steuervorrichtung zum Konfigurieren eines Fahrzeugs

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Publication number: DE112019004377T5
Application number: DE112019004377.3T
Authority: DE
Inventors: André Claesson; Linus Ährlig; Robert Sjödin; Sami Teppola; Mikko Kallio; Tomas Skeppström; Morgan Colling
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2021-07-01
Also published as: CN112805212A; WO2020076207A1; SE542584C2; CN112805212B; SE1851215A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft Techniken im Zusammenhang mit Fahrzeugen und ein Verfahren zum Konfigurieren eines Fahrzeugs 1. Insbesondere betrifft das Verfahren das Umkonfigurieren eines Slave-Antriebsmoduls des Fahrzeugs, um als Master-Antriebsmodul betrieben zu werden, und das Umkonfigurieren des Master-Antriebsmoduls, um als Slave-Antriebsmodul betrieben zu werden, wenn ein Fehlerzustand in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls bestimmt wird. Gemäß einer ersten Ausgestaltung betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Konfigurieren eines Fahrzeugs, das zumindest zwei Antriebsmodule umfasst, die zum autonomen Betrieb als unabhängige Antriebsmodule konfiguriert sind. Eines der zumindest zwei Antriebsmodule ist dazu konfiguriert, als Master-Antriebsmodul betrieben zu werden, und die anderen sind dazu konfiguriert, als Slave-Antriebsmodule betrieben zu werden. Das Verfahren umfasst das Überwachen S1 einer Funktionalität des Master-Antriebsmoduls und, bei Bestimmen S2 eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls, das Umkonfigurieren S4 eines der Slave-Antriebsmodule für den Betrieb als Master-Antriebsmodul und das Umkonfigurieren des Master-Antriebsmoduls für den Betrieb als Slave-Antriebsmodul. Die Offenbarung betrifft auch eine entsprechende Steuervorrichtung, ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Techniken im Zusammenhang mit Fahrzeugen und ein Verfahren zum Konfigurieren eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft das Verfahren das Umkonfigurieren eines Slave-Antriebsmoduls des Fahrzeugs, um als Master-Antriebsmodul betrieben zu werden, und das Umkonfigurieren des Master-Antriebsmoduls, um als Slave-Antriebsmodul betrieben zu werden, wenn ein Fehlerzustand in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls bestimmt wird. Die Offenbarung betrifft auch eine entsprechende Steuervorrichtung, ein Fahrzeug mit der Steuervorrichtung, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
Hintergrund
Moderne Fahrzeuge werden typischerweise für einen bestimmten Zweck hergestellt, z.B. wird ein Bus für den Transport von Personen und wird ein LKW für den Transport von Waren hergestellt. Solche Fahrzeuge werden üblicherweise in einer Fabrik hergestellt und komplett montiert, oder sie können in einer Fabrik teilmontiert und bei einem Karosseriehersteller endmontiert werden. Sobald das Fahrzeug zusammengebaut ist, kann das Fahrzeug für den jeweiligen Zweck verwendet werden. So kann ein Bus als Bus und ein Müllwagen als Müllwagen verwendet werden. Es werden also unterschiedliche Fahrzeuge für unterschiedliche Zwecke benötigt, was einem Spediteur einen großen Fuhrpark auferlegen kann und dadurch sehr kostspielig wird.
Es gibt z.B. bekannte Lösungen, bei denen ein LKW durch den Austausch eines Betonmischers gegen eine Ladefläche umgerüstet werden kann. Dadurch wird die Flexibilität erhöht und es können zwei unterschiedliche Funktionen mit einem einzigen Fahrzeug realisiert werden. Auch das Dokument US 2018 / 0 129 958 A1 offenbart ein modulares Elektrofahrzeug mit austauschbaren Fahrzeugbaugruppenmodulen. Dadurch kann der Anwender das Fahrzeug für unterschiedliche Anwendungen zerlegen und wieder zusammenbauen. In Zukunft könnte jedoch eine Weiterentwicklung hin zu noch flexibleren und sichereren Fahrzeuglösungen erforderlich sein, um die unterschiedlichen kundenseitigen Fahrzeuganforderungen auf kosteneffiziente Weise zu erfüllen.
Zusammenfassung
Es ist ein Ziel der Offenbarung, eine Lösung zur Verwendung in einem modularen Fahrzeug bereitzustellen, die einen ausfallsicheren Betrieb des modularen Fahrzeugs ermöglicht. Insbesondere soll der Betrieb des modularen Fahrzeugs auch dann gewährleistet sein, wenn ein Fehlerzustand in der Funktionalität eines Antriebsmoduls, wie z.B. eines Master-Antriebsmoduls des modularen Fahrzeugs, auftritt.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Konfigurieren eines Fahrzeugs, das zumindest zwei Antriebsmodule umfasst, die zum autonomen Betrieb als unabhängige Antriebsmodule konfiguriert sind. Eines der zumindest zwei Antriebsmodule ist konfiguriert, um als Master-Antriebsmodul betrieben zu werden, und die anderen sind konfiguriert, um als Slave-Antriebsmodule betrieben zu werden. Das Verfahren umfasst das Überwachen einer Funktionalität des Master-Antriebsmoduls und, bei Bestimmen eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls, das Umkonfigurieren eines der Slave-Antriebsmodule zum Betrieb als Master-Antriebsmodul und das Umkonfigurieren des Master-Antriebsmoduls zum Betrieb als Slave-Antriebsmodul. Dadurch ist der Betrieb des Fahrzeugs auch bei einem Defekt des Master-Antriebsmoduls gewährleistet.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen ein Bestimmen des Fehlerzustands durch Vergleichen von Fahrparametern, die vom Master-Antriebsmodul berechnet und/oder bestimmt wurden, mit Referenzdaten. Dadurch kann das autonome Fahren, das durch das Master-Antriebsmodul gesteuert wird, überwacht werden. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Fahrparameter zumindest einen der Parameter Antriebsmoment, Lenkwinkel, Radaufhängung und einen Spannungspegel. Wenn diese Parameter also nicht-schlüssige Werte aufweisen, wird ein neues Master-Modul ausgewiesen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Referenzdaten entsprechende Fahrparameter, die von einem der Slave-Antriebsmodule berechnet und/oder bestimmt werden. Dadurch wird ein internes Sicherheitssystem mit Redundanz erreicht.
In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Antriebsmodule Räder, wobei das Umkonfigurieren ein Konfigurieren der Räder eines Slave-Antriebsmoduls umfasst, um die Fahrfähigkeit nicht zu beeinträchtigen. Dadurch wird ein Fehler im Mastermodul das Fahrverhalten nicht beeinflussen, wenn ein neues Mastermodul ausgewiesen wird.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen ein Empfangen eines Fehlerbefehls oder das Erfassen eines Softwarefehlers oder eines Kommunikationsfehlers, der auf einen Fehlerzustand hinweist. Daher wird ein Fehler in der Software des Master-Antriebsmoduls von dem vorgeschlagenen Verfahren behandelt.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen eines Fehlerzustands ein Erfassen von zumindest einem der folgenden Punkte: eine defekte Sicherung, ein fehlender Herzschlag, ein Hardwarefehler, ein anomaler Spannungspegel, ein anomaler Batterieladepegel und ein Kommunikationsfehler. Daher wird ein Fehler in der Hardware des Master-Antriebsmoduls von dem vorgeschlagenen Verfahren behandelt.
In einigen Ausführungsbeispielen wird der Fehlerzustand von einer Steuervorrichtung eines der Antriebsmodule erfasst, und das Verfahren umfasst ein Empfangen einer Bestätigung zur Umkonfiguration des Master-Antriebsmoduls durch das Antriebsmodul, das den Fehler erkennt, von einer Off-Board-Steuervorrichtung. Dadurch wird die Sicherheit erhöht, da das Umkonfigurieren von der Off-Board-Einheit genehmigt werden muss.
In einigen Ausführungsbeispielen werden das Bestimmen und das Umkonfigurieren durch das Master-Antriebsmodul oder in einem Off-Board-System durchgeführt, wobei das Umkonfigurieren das Anweisen an eines der Slave-Antriebsmodule umfasst, ein Master-Antriebsmodul zu werden.
In einigen Ausführungsbeispielen werden das Bestimmen und das Umkonfigurieren von einem der Slave-Antriebsmodule durchgeführt, wobei das Umkonfigurieren umfasst, dass das Slave-Antriebsmodul die Steuerung vom Master-Antriebsmodul übernimmt. So kann der Betrieb des Fahrzeugs auch dann sichergestellt werden, wenn das Master-Antriebsmodul gar nicht arbeitet.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung betrifft die Offenbarung eine entsprechende Steuervorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Fahrzeug zu steuern, die umfasst: zumindest zwei Antriebsmodule, die konfiguriert sind, um als unabhängige Antriebsmodule autonom betrieben zu werden. Eines der zumindest zwei Antriebsmodule ist dazu eingerichtet, als Master-Antriebsmodul betrieben zu werden und die anderen sind dazu eingerichtet, als Slave-Antriebsmodule betrieben zu werden. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um eine Funktionalität des Master-Antriebsmoduls zu überwachen und, bei Bestimmen eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls, eines der Slave-Antriebsmodule umzukonfigurieren, um als Master-Antriebsmodul zu arbeiten, und das Master-Antriebsmodul umzukonfigurieren, um als Slave-Antriebsmodul zu arbeiten.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung betrifft die Offenbarung ein Fahrzeug, das die Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung umfasst.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung betrifft die Offenbarung ein Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung des Programms durch einen Computer den Computer veranlassen, das Verfahren gemäß der ersten Ausgestaltung auszuführen.
Gemäß einer fünften Ausgestaltung betrifft die Offenbarung ein computerlesbares Medium, das Anweisungen enthält, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer veranlassen, das Verfahren gemäß der ersten Ausgestaltung auszuführen.
Figurenliste
Es zeigen:

1 einen Satz von Modulen, ein aus dem Satz von Modulen zusammengesetztes Fahrzeug und ein Offboard-System;
2a - 2c schematisch ein Antriebsmodul in einer Seitenansicht, einer Frontansicht und in einer Draufsicht;
3 ein Antriebsmodul in einer Seitenansicht schematisch ausführlicher;
4 die Kommunikation zwischen Steuervorrichtungen eines modularen Fahrzeugs;
5 eine beispielhafte Implementierung einer Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausgestaltung; und
7 ein Verfahren zum Konfigurieren einer Fahrzeugvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung.

Ausführliche Beschreibung
Eine Möglichkeit, die unterschiedlichen kundenseitigen Fahrzeuganforderungen auf flexible und kosteneffiziente Weise zu erfüllen, ist die Verwendung eines modularisierten Fahrzeugs, das aus einem Satz von Modulen zusammengesetzt ist. Ein solches modularisiertes Fahrzeug, im Folgenden als modulares Fahrzeug bezeichnet, wird typischerweise beim Kunden vor Ort zusammengebaut, der Kunde kann also einen Satz von Modulen von einem Hersteller erwerben. Das modulare Fahrzeug kann leicht zusammengebaut und neu zusammengebaut werden, um z.B. einen bestimmten Auftrag zu erfüllen.
Ein modulares Fahrzeug wird z.B. aus Funktionsmodulen zur Durchführung einer bestimmten Funktion (z.B. Tragen einer Last) und Antriebsmodulen, die zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet werden, zusammengesetzt. Jedes Antriebsmodul umfasst typischerweise ein individuelles Antriebssystem und eine individuelle Energiespeichervorrichtung, wie z.B. eine Batterie.
Damit die Module gemeinsam als ein einziges modulares Fahrzeug agieren können, muss die Steuerung der Antriebsmodule in irgendeiner Weise koordiniert werden. Daher wird eines der Antriebsmodule als Master-Antriebsmodul und das/die anderen(n) Slave-Antriebsmodule als Slave-Antriebsmodul(e) ausgewiesen. Das bedeutet, dass das Master-Antriebsmodul bestimmt, wie das Fahrzeug gesteuert werden soll, um einen bestimmten Auftrag oder eine bestimmte Funktion auszuführen. Das Master-Antriebsmodul weist die Slave-Antriebsmodule an, indem es z.B. Befehle an die Slave-Antriebsmodule sendet. Ein Fehler oder eine andere Funktionsstörung des Master-Antriebsmoduls kann jedoch für das Fahrzeug und den Auftrag fatal sein. So kann z.B. ein Softwarefehler im Master-Antriebsmodul dazu führen, dass sich alle Slave-Antriebsmodule ebenfalls regelwidrig verhalten, da sie vom Master-Antriebsmodul gesteuert werden.
Daher wird hier ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Master-Antriebsmodul ständig überwacht wird und bei dem ein anderes Antriebsmodul zum Master-Antriebsmodul ernannt wird, wenn ein Fehler erfasst wird. Zum Beispiel kommunizieren das Master-Antriebsmodul und das/die Slave-Antriebsmodul(e) miteinander und überwachen sich gegenseitig, und wenn ein Slave-Antriebsmodul bestimmt, dass das Master-Antriebsmodul nicht ordnungsgemäß funktioniert, dann übernimmt das Slave-Antriebsmodul und wird zum Master-Antriebsmodul. Alternativ kann das Master-Antriebsmodul selbst bestimmen, dass ein Fehler vorliegt, und das Slave-Antriebsmodul auffordern, zu übernehmen und zum Master-Antriebsmodul zu werden. Alternativ kann ein Off-Board-System bestimmen, dass das Master-Antriebsmodul nicht funktioniert und daraufhin ein Slave-Antriebsmodul anweisen, zum Master-Antriebsmodul zu werden. Auf diese Weise wird ein sicherer Betrieb des Fahrzeugs gewährleistet.
Zum besseren Verständnis der vorgeschlagenen Technik wird nun das Konzept des Zusammenbaus eines Fahrzeugs aus Modulen anhand des Ausführungsbeispiels von 1 beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel für ein System 400, das einen Satz von Modulen 20 zum Zusammenbau eines Fahrzeugs 1 umfasst. Ein Offboard-System, hier als erste Steuervorrichtung 100 bezeichnet, und ein Beispiel für ein zusammengebautes Fahrzeug 1 sind ebenfalls gezeigt. Der Satz von Modulen 20 umfasst eine Vielzahl von Antriebsmodulen 30 und eine Vielzahl von Funktionsmodulen 40.
Die Hauptfunktion der Antriebsmodule 30 ist typischerweise der Antrieb (z.B. Antreiben, Lenken und Bremsen) eines Fahrzeugs 1. Die Antriebsmodule 30 umfassen ein Paar Räder 37 und sind für einen autonomen Betrieb konfiguriert. Die Funktionsmodule sind konfiguriert, um eine bestimmte Funktion auszuführen, wie z.B. das Tragen einer Last, z.B. von Waren oder Personen. Jedes Modul 30, 40 in dem Satz von Modulen 20 umfasst zumindest eine Schnittstelle 50, die lösbar mit einer entsprechenden Schnittstelle 50 eines anderen Moduls 30, 40 verbindbar ist.
Durch die Kombination von Antriebsmodulen 30 und Funktionsmodulen 40 können unterschiedliche Fahrzeugtypen 1 realisiert werden. Manche Fahrzeuge 1 benötigen zwei oder mehr Antriebsmodule 30 und manche Fahrzeuge 1 benötigen nur ein Antriebsmodul 30, abhängig von der baulichen Konfiguration des Funktionsmoduls 40. Jedes Antriebsmodul 30 umfasst eine Steuervorrichtung, hier als zweite Steuervorrichtung 200 bezeichnet, und kann somit mit einer Steuerzentrale oder einem Off-Board-System, also der ersten Steuervorrichtung 100, kommunizieren. Da die Antriebsmodule 30 mittels der zweiten Steuervorrichtungen 200 als unabhängig angetriebene Einheiten konfiguriert werden können, können die Antriebsmodule 30 ohne manuellen Aufwand mit dem oder den Funktionsmodul(en) 40 verbunden bzw. von diesem/diesen getrennt werden.
Das Prinzip des Zusammenbaus eines Fahrzeugs 1 aus den Modulen 30, 40 wird nun beschrieben. Ein Bediener kann von einem Kunden einen Auftrag zum Transport von Waren von einem Ort zu einem anderen erhalten. Der Bediener gibt die Informationen über den Auftrag über eine Benutzeroberfläche, wie z.B. einen Touchscreen oder ähnliches, in die erste Steuervorrichtung 100 ein. Es sei darauf hingewiesen, dass dies nur ein Beispiel ist und der empfangene Auftrag automatisch übersetzt und/oder in die erste Steuervorrichtung 100 eingegeben werden kann. Die erste Steuervorrichtung 100 bestimmt dann, welche Funktion auszuführen ist und damit, welcher Fahrzeugtyp 1 zur Erfüllung des Auftrags erforderlich ist. In diesem Beispiel kann das benötigte Fahrzeug 1 ein LKW sein. Die erste Steuervorrichtung 100 wählt aus, welche Module 30, 40 für den gewünschten LKW verwendet werden sollen. Die Auswahl des Fahrzeugtyps 1 und der Module 30, 40, die für die Erfüllung des Auftrags erforderlich sind, kann beispielsweise auf der Grundlage von Informationen über die Waren, die zu fahrende Strecke und/oder den geografischen Standort erfolgen. Die erste Steuervorrichtung 100 wandelt dann den Auftrag in einen Befehl für ein oder zwei ausgewählte Antriebsmodule 30 um, um sich physisch und elektrisch mit dem ausgewählten Funktionsmodul 40 zu verbinden. In diesem Beispiel besteht das Fahrzeug 1 aus zwei Antriebsmodulen. Die zweiten Steuervorrichtungen 200 der Antriebsmodule 30 empfangen jeweils den Befehl und wandeln den Befehl in Steuersignale für das jeweilige Antriebsmodul 30 um. Dadurch werden die Antriebsmodule 30 derart gesteuert, dass sie sich physisch und elektrisch mit dem Funktionsmodul 40 verbinden. Die Steuerung des Antriebsmoduls 30 zur Verbindung mit einem Funktionsmodul 40 kann die Steuerung des Antriebsmoduls 30 zur Erkennung der Position des ausgewählten Funktionsmoduls 40 und zur Bewegung zu dieser Position umfassen. Die Position des ausgewählten Funktionsmoduls 40 kann auf der Grundlage von Informationen bestimmt werden, die in dem Befehl zum Verbinden des Antriebsmoduls 30 mit dem Funktionsmodul 40 empfangen werden. Alternativ wird der Befehl zum Verbinden des Antriebsmoduls 30 und des Funktionsmoduls 40 sowohl an das Antriebsmodul 30 als auch an das Funktionsmodul 40 übertragen, wodurch sich das Funktionsmodul 40 auf die Verbindung vorbereitet und beginnt, ein Signal zu senden. Das Antriebsmodul 30 kann dann anhand dieses gesendeten Signals die Position des Funktionsmoduls bestimmen. Die Antriebsmodule 30 werden somit autonom betrieben, um das ausgewählte Funktionsmodul 40 zu finden und sich mit diesem Funktionsmodul 40 zu verbinden. Die zumindest eine Sensoreinrichtung 60, die an den Antriebsmodulen 30 und/oder dem Funktionsmodul 40 angeordnet ist, kann ausgebildet sein, um zu erfassen, wann die physische und/oder elektrische Verbindung erfolgt ist. Die zumindest eine Sensoreinrichtung 60 kann ein Signal an die zweite Steuervorrichtung 200 senden, das anzeigt, dass die Verbindung(en) erfolgt ist (sind). Basierend auf dem Signal von der zumindest einen Sensorvorrichtung 60 kann die zweite Steuervorrichtung 200 ein Verifizierungssignal an die erste Steuervorrichtung 100 zur Verifizierung der Verbindung(en) senden. Die erste Steuervorrichtung 100 kann dann eine eindeutige Fahrzeugidentität für das zusammengebaute Fahrzeug 1 erzeugen. Ein Fahrzeug 1 wurde somit zusammengebaut und das Fahrzeug 1 ist bereit, den Auftrag zu erfüllen. Die erzeugte eindeutige Fahrzeugidentität kann dann in einer Datenbank oder einem Datensatz gespeichert werden, der mit dem Offboard-System, d.h. der ersten Steuervorrichtung 100, assoziiert ist. Die erzeugte eindeutige Fahrzeugidentität kann auch an die Module 30, 40 des Fahrzeugs 1 übertragen werden. Die eindeutige Fahrzeugidentität kann optional von einem oder mehreren der Module 30, 40 des Fahrzeugs 1 angezeigt werden
2a - 2c zeigen schematisch ein Antriebsmodul 30 in einer Seitenansicht, einer Vorderansicht und in einer Draufsicht, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Antriebsmodul 30 umfasst eine Karosserie 38. Die Räder 37 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten des Antriebsmoduls 30 angeordnet. Die Karosserie 38 kann eine erste und eine zweite Seite 31, 32 aufweisen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen. Die Karosserie 38 kann eine dritte und eine vierte Seite 33, 34 aufweisen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen, wobei die dritte Seite 33 und die vierte Seite 34 sich senkrecht zu der ersten und der zweiten Seite 31, 32 erstrecken können. Die Karosserie 38 kann auch eine fünfte und eine sechste Seite 35, 36 aufweisen, die in entgegengesetzte Richtungen weisen. Die fünfte und die sechste Seite 35, 36 können sich senkrecht zu der ersten und der zweiten Seite 31, 32 und der dritten und vierten Seite 33, 34 erstrecken. Die erste und die zweite Seite 31, 32 können als Seitenflächen bezeichnet werden. Die dritte und vierte Seite 33, 34 können als Vorder- bzw. Rückseite bezeichnet werden. Die fünfte Seite 35 kann als Oberseite und die sechste Seite 36 kann als Unterseite bezeichnet werden. Die Seiten 31, 32, 33, 34, 35, 36 können jeweils eine flache oder gekrümmte Form aufweisen und mit Einbuchtungen und Überständen versehen sein. Anstelle der vorstehend beschriebenen senkrechten Erstreckung der Seiten 31, 32, 33, 34, 35, 36 können die Seiten 31, 32, 33, 34, 35, 36 in einem beliebigen Winkel zueinander verlaufen.
In 3 ist ein Antriebsmodul 30 in einer Seitenansicht schematisch näher gezeigt. Das Antriebsmodul 30 umfasst zumindest ein (nur ein einzelnes gezeigtes) Antriebssystem 91, eine Energiespeichervorrichtung 70, eine Schnittstelle 50, zumindest einen Sensor 39 und eine zweite Steuervorrichtung 200.
Das/Die Antriebssystem(e) 91 umfasst/umfassen z.B. (eine) elektrische Maschine(n), die mit den Rädern 37 verbunden ist/sind. In einigen Ausführungsbeispielen wird jedes Rad 37 einzeln von seiner eigenen elektrischen Maschine angetrieben. Die elektrische(n) Maschine(n) kann (können) auch als Generator(en) arbeiten und beim Abbremsen der Räder 37 elektrische Energie erzeugen. Somit ist das Antriebssystem typischerweise das primäre Bremssystem des Fahrzeugs 1.
Da das System mit Bremsfunktionalität jedoch in manchen Situationen unzureichend sein oder aus irgendeinem Grund ausfallen kann, ist ein zweites Bremssystem erforderlich. Dieses sekundäre Bremssystem wird hier als Bremssystem bezeichnet. Das Bremssystem umfasst z.B. Standard-Scheibenbremsen und elektromechanische Aktuatoren, die eine zuverlässige Stromversorgung benötigen.
Die Energiespeichervorrichtung 70 ist konfiguriert, um das Antriebssystem 91 mit Energie zu versorgen. Die Energiespeichervorrichtung 70 ist z.B. eine elektrische Batterie, die mit elektrischer Energie nachgeladen werden kann.
Der zumindest eine Sensor 39 ist konfiguriert, um Daten über das Antriebsmodul 30 und seine Umgebung zu liefern. Zum Beispiel ist der zumindest eine Sensor 39 konfiguriert, um Sicherungen, Spannungspegel, Batterieladestände und die Kommunikation mit anderen Modulen zu überwachen. Die Sensoren 39 können auch die Lenkung und/oder die Radaufhängung im Antriebsmodul 30 überwachen.
Die zweite Steuervorrichtung 200 ist konfiguriert, um das Antriebsmodul 30 als eigenständig angetriebene Einheit zu betreiben. Das Antriebsmodul 30 kann sich ohne eine extern angetriebene Einheit, wie z.B. ein Zugfahrzeug, selbst transportieren. Das Antriebsmodul 30 kann sich mit Hilfe des zumindest einen Antriebssystems 91 selbst transportieren. Das Antriebsmodul 30 kann für einen autonomen Betrieb konfiguriert sein. Somit kann die zweite Steuervorrichtung 200 konfiguriert sein, um den Betrieb des Antriebsmoduls 30 zu steuern. Die zweite Steuervorrichtung 200 kann konfiguriert sein, um Steuersignale an die verschiedenen Systeme und Komponenten des Antriebsmoduls 30 zu übertragen, um beispielsweise die Lenkung und den Antrieb des Antriebsmoduls 30 zu steuern. Die zweite Steuervorrichtung 200 kann konfiguriert sein, um das Antriebsmodul 30 basierend auf empfangenen Befehlen autonom zu betreiben. Die zweite Steuervorrichtung 200 kann also konfiguriert sein, um Befehle von einem entfernten Off-Board-System, d.h. der ersten Steuervorrichtung 100, zu empfangen und die Befehle in Steuersignale zum Steuern der verschiedenen Systeme und Komponenten des Antriebsmoduls 30 umzuwandeln. Die zweite Steuervorrichtung 200 kann auch konfiguriert sein, um Daten über das Antriebsmodul 30 und seine Umgebung von dem zumindest einen Sensor 39 zu empfangen und basierend auf diesen Daten das Antriebsmodul 30 zu steuern. Der Sensor kann konfiguriert sein, um den Betrieb zu überwachen und Fehler in verschiedenen Teilen des Antriebsmoduls 30 zu erfassen. Beispielsweise können Sensoren im Antriebssystem 91, im Bremssystem, in der Energiespeichervorrichtung 70, im Lenksystem und/oder in der Radaufhängung (nicht gezeigt) usw. angeordnet sein. Die zweite Steuervorrichtung 200 wird im Zusammenhang mit 5 näher beschrieben.
Das Antriebsmodul 30 kann so ausgebildet sein, dass es entweder mit einem zweiten Antriebsmodul 30 und/oder einem Funktionsmodul 40 lösbar verbunden werden kann, um ein zusammengebautes Fahrzeug 1 zu bilden. Zumindest eine der Seiten 31, 32, 33, 34, 35, 36 des Antriebsmoduls 30 kann somit eine Form aufweisen, die es ermöglicht, das Antriebsmodul 30 lösbar mit dem zweiten Antriebsmodul 30 und/oder dem Funktionsmodul 40 zu verbinden.
Die zumindest eine Schnittstelle 50 des Antriebsmoduls 30 ist konfiguriert, um das Antriebsmodul 30 mit einem zweiten Antriebsmodul 30 und/oder einem Funktionsmodul 40 physisch zu verbinden. Die Schnittstelle(n) 50 des Antriebsmoduls 30 kann/können lösbar mit einer entsprechenden Schnittstelle 50 eines zweiten Antriebsmoduls 30 und/oder eines Funktionsmoduls 40 verbindbar sein.
In 1 sind die Antriebsmodule 30 mit nur einer Schnittstelle 50, an einer Seite des Antriebsmoduls 30, gezeigt. Es ist jedoch ersichtlich, dass jedes Antriebsmodul 30 eine Vielzahl von Schnittstellen 50 zur lösbaren Verbindung mit anderen Modulen 40 aufweisen kann. Die Schnittstelle(n) 50 der Antriebsmodule 30 kann/können auf unterschiedlichen Seiten des Antriebsmoduls 30 angeordnet sein und somit eine Verbindung mit anderen Modulen 30, 40 auf mehreren Seiten des Antriebsmoduls 30 ermöglichen. Die Schnittstellen 50 an den Antriebsmodulen 30 bzw. den Funktionsmodulen 40 sind an entsprechenden Positionen angeordnet, um eine Verbindung zwischen den Modulen 30, 40 zu ermöglichen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 des Antriebsmoduls 30 konfiguriert, um mit einer weiteren Steuervorrichtung, z.B. einer Steuervorrichtung 300 eines Funktionsmoduls 40, das Teil desselben Fahrzeugs 1 ist, zu kommunizieren. Ein Funktionsmodul 40 kann also eine Steuervorrichtung umfassen, die als dritte Steuervorrichtung 300 bezeichnet wird. In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 des Antriebsmoduls 30 konfiguriert, um mit der ersten Steuervorrichtung 100 zu kommunizieren. Dies ist in 4 gezeigt, wo die gestrichelten Linien die Kommunikation zwischen den Steuervorrichtungen 100, 200, 300 illustrieren. Diese Kommunikation kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die zumindest zwei Schnittstellen 50 elektrische Schnittstellen, die eingerichtet sind, um elektrische Energie und/oder elektrische Signale zwischen dem Antriebsmodul 30 und einem anderen Modul, z.B. einem Funktionsmodul 40, mit dem das Antriebsmodul verbunden ist, zu übertragen.
Die elektrische Schnittstelle 50 kann eine drahtgebundene Schnittstelle oder eine drahtlose Schnittstelle 50 sein, wie z.B. eine leitfähige Schnittstelle 50. Mit anderen Worten, können durch die elektrische Verbindung des Antriebsmoduls 30 und des Funktionsmoduls 40 die Module 30, 40 untereinander Strom übertragen und Informationen austauschen. Das Antriebsmodul 30 kann z.B. Teile des Funktionsmoduls 40 steuern, wie das Öffnen und Schließen von Türen, Heizung und Kühlung. Elektrischer Strom und/oder elektrische Signale können/kann auch über ein Modul an ein weiteres Modul übertragen werden. Mit anderen Worten kann ein Antriebsmodul 30 des modularen Fahrzeugs 1 elektrischen Strom und/oder elektrische Signale über ein Funktionsmodul 40 und weiter zu einem anderen Antriebsmodul desselben Fahrzeugs 1 übertragen, wie durch die Verbindung 51 in 1 gezeigt ist. Die Verbindung 51 umfasst also z.B. zumindest eines von einem Kabel, einem Bus oder einer elektrischen Leitung.
In einigen Ausführungsbeispielen wird die Kommunikation zwischen den Modulen 30, 40 mittels drahtloser Fernkommunikation, z.B. Funkkommunikation, realisiert. Die drahtlose Kommunikation kann direkt zwischen den Modulen oder über das Off-Board-System (d.h. die erste Steuervorrichtung 100) erfolgen. Die Module 30, 40 eines zusammengebauten Fahrzeugs können miteinander und/oder mit der ersten Steuervorrichtung über 4G, 5G, V2V („Vehicle to Vehicle“), Wi-Fi oder andere drahtlose Kommunikationseinrichtungen kommunizieren.
In einigen Ausführungsbeispielen ist das Antriebsmodul 30 mit einer Registrierungsnummer assoziiert. Das Antriebsmodul 30 kann dabei als eigenständiges Fahrzeug betrachtet werden. In dem Fall, in dem ein zusammengebautes Fahrzeug 1 zwei Antriebsmodule umfasst, ist jedem Antriebsmodul eine eigene Registrierungsnummer ausgewiesen. Die erste Steuervorrichtung 100 kann bestimmen, welches der Antriebsmodule 30 seine Registrierungsnummer anzeigen (oder angeben) soll. Wenn das zusammengebaute Fahrzeug 1 zwei Antriebsmodule umfasst, kann die erste Steuervorrichtung 100 ein Antriebsmodul als Master-Antriebsmodul und das andere als Slave-Antriebsmodul bestimmen. Typischerweise wird dem Master-Antriebsmodul befohlen, seine Registrierungsnummer zu melden, und das Slave-Antriebsmodul zeigt seine Registrierungsnummer nicht an. Die erste Steuervorrichtung 100 kann daher Anweisungen bezüglich der Registrierungsnummer der Master-Antriebsmodule an die zweiten Steuervorrichtungen 200 von einem oder mehreren der anderen Antriebsmodule 30 im Satz der Module 20 übertragen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Steuervorrichtung 100 konfiguriert, um eine Konfiguration und Operationen für ein zusammengebautes Fahrzeug 1 auf der Grundlage eines von dem zusammengebauten Fahrzeug 1 auszuführenden Auftrags (oder Funktion) zu bestimmen und die bestimmte Konfiguration an eine zweite Steuervorrichtung 300 zu übertragen, die zu einem Master-Antriebsmodul ernannt wird. Das Master-Antriebsmodul steuert dann den Betrieb des Fahrzeugs 1 während der Durchführung des Auftrags.
Die vorgeschlagene Lösung wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, wird in dieser Offenbarung ein Verfahren zum Konfigurieren eines Fahrzeugs 1, wie das in 1 bis 4 gezeigte Fahrzeug 1, vorgeschlagen.
Auch wenn hier auf das in 1 bis 3 gezeigte Fahrzeug 1 Bezug genommen wird, ist ersichtlich, dass das vorgeschlagene Verfahren zum Steuern eines beliebigen Fahrzeugs verwendet werden kann, das zumindest zwei Antriebsmodule umfasst, die konfiguriert sind, um autonom als unabhängige Antriebsmodule betrieben zu werden, wobei eines der zumindest zwei Antriebsmodule konfiguriert ist, um als Master-Antriebsmodul zu fungieren, und das andere (oder die anderen) konfiguriert ist (sind), um als Slave-Antriebsmodule zu fungieren.
Das Verfahren kann als Computerprogramm implementiert werden, das Anweisungen umfasst, die, wenn das Programm von einem Computer (z.B. einem Prozessor in einer zweiten Steuervorrichtung 200 (5)) ausgeführt wird, den Computer veranlassen, das Verfahren auszuführen. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist das Computerprogramm in einem computerlesbaren Medium (z.B. einem Speicher oder einer Compact Disc) gespeichert, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung durch einen Computer den Computer veranlassen, das Verfahren auszuführen.
Das vorgeschlagene Verfahren wird nun beschrieben, während es von einer zweiten Steuervorrichtung 200 eines Slave-Antriebsmoduls oder eines Master-Antriebsmoduls des Fahrzeugs 1 ausgeführt wird. Es ist jedoch ersichtlich, dass das Verfahren alternativ, zumindest teilweise, in der ersten Steuervorrichtung 100 oder der dritten Steuervorrichtung 300 des Fahrzeugs implementiert werden kann oder die Implementierung auf eine oder alle der Steuervorrichtungen 100, 200, 300 verteilt werden kann.
Das Verfahren wird typischerweise kontinuierlich oder periodisch während des normalen Fahrzeugbetriebs durchgeführt. Das Verfahren umfasst das Überwachen S1 einer Funktionalität des Master-Antriebsmoduls. Funktionalität ist z.B. Fahrfunktionalität, physische Eigenschaften, Softwarefunktionalität usw. Genauer gesagt betrifft die Funktionalität die Fähigkeit des Master-Antriebsmoduls, seine Aufgaben zu erfüllen, z.B. Aufgaben im Zusammenhang mit der Durchführung eines Auftrags. Mit anderen Worten, wird die Funktionalität des Master-Antriebsmoduls während des Betriebs überwacht. Dies kann auf viele verschiedene Arten geschehen, z.B. durch Überwachen der Hardware, der Software oder des Antriebs, wie aus den folgenden Beispielen ersichtlich wird.
Wenn bei der Überwachung ein Fehler bestimmt wird, dann wird das Master-Antriebsmodul „ausgetauscht“ und ein anderes Master-Antriebsmodul ernannt oder ausgewiesen. Mit anderen Worten, umfasst das Verfahren ferner, dass bei Bestimmen S2 eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls eines der Slave-Antriebsmodule zum Betrieb als Master-Antriebsmodul umkonfiguriert S4 wird und das Master-Antriebsmodul zum Betrieb als Slave-Antriebsmodul umkonfiguriert wird.
Verschiedene Beispiele für das Überwachen S1 und das Bestimmen S2 eines Fehlerzustands in der Funktionalität werden nun näher beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Möglichkeiten des Überwachens S1 und des Bestimmens S2 zur Erhöhung der Sicherheit kombiniert werden können.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die überwachte Funktionalität die Funktionalität eines Prozessors und eines Betriebssystems des Master-Antriebsmoduls. Mit anderen Worten, in einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen S2 das Empfangen S4 eines Fehlerbefehls oder Erfassen eines Softwarefehlers, der auf einen Fehlerzustand hinweist. Das Master-Antriebsmodul kann z.B. Fehlerbefehle an die Slave-Module senden, wenn ein Softwarefehler oder ein Kommunikationsfehler in der zweiten Steuervorrichtung 200 des Master-Antriebsmoduls erfasst wird. Ein Beispiel für einen Softwarefehler ist das Ablaufen eines Wachhundzeitgebers („watchdog timer“), der ein System des Master-Antriebsmoduls überwacht, z.B. ein Batteriesystem, ein autonomes Fahrsystem, ein Antriebssystem usw. Ein Wachhundzeitgeber ist ein elektronischer Zeitgeber, der zur Erkennung (und Wiederherstellung) von Computerfehlfunktionen verwendet wird. Während des normalen Betriebs setzt der Computer den Wachhundzeitgeber regelmäßig zurück, um zu verhindern, dass er abläuft oder „ausläuft“. Wenn der Computer aufgrund eines Hardware- oder Programmfehlers den Wachhund nicht zurücksetzen kann, läuft der Zeitgeber ab und erzeugt ein Timeout-Signal. Das Timeout-Signal kann als Hinweis auf einen Fehlerzustand im entsprechenden System dienen.
Darüber hinaus wird ein „Herzschlag“, der periodisch vom Master-Antriebsmodul an die Slave-Antriebsmodule (und/oder das Off-Board-System) übertragen wird, in einigen Ausführungsbeispielen kontinuierlich von dem/den Slave-Antriebsmodul(en) überwacht, um sicherzustellen, dass das Master-Antriebsmodul lebt. Ein fehlender Herzschlag kann darauf hinweisen, dass ein Softwarefehler im Master-Antriebsmodul vorliegt oder dass die Kommunikation zwischen dem Master-Antriebsmodul und dem Slave-Antriebsmodul unterbrochen ist. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen S2 eines Fehlerzustands das Erfassen eines fehlenden Herzschlags oder eines Kommunikationsfehlers.
Alternativ oder zusätzlich werden auch Hardware-Eigenschaften des Master-Antriebsmoduls 1 überwacht. Beispiele für zu überwachende Hardware sind die Batterie, die Lenkung, die Radaufhängung, der Motor usw. Einige Hardwarefehler können durch dedizierte Sensoren 39 im Master-Antriebsmodul überwacht werden, die typischerweise während des Betriebs des Fahrzeugs 1 überwacht werden. So können z.B. interne Spannungen, interne Ströme über oder unter einem bestimmten Schwellenwert z.B. ein Hinweis auf einen Hardwarefehler im Master-Antriebsmodul sein. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Master-Antriebsmodul eine Nachricht an die Slave-Antriebsmodule senden, die über einen solchen Fehler informiert. Alternativ kann sich das Master-Antriebsmodul neu konfigurieren, wenn ein Hardware-Fehler erfasst wird. Mit anderen Worten, in einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bestimmen S2 eines Fehlerzustands das Erfassen anomaler Sensordaten, einer defekten Sicherung, eines anomalen Spannungspegels, eines Fehlers in der Radaufhängung oder eines anomalen Batterieladezustands.
Eine weitere Möglichkeit ist das Überwachen des autonomen Fahrens des Fahrzeugs 1, das vom Master-Antriebsmodul gesteuert wird. Beim Betrieb eines modularen Fahrzeugs empfängt das Master-Antriebsmodul typischerweise einen zu erfüllenden Auftrag und bestimmt dann, wie das Fahrzeug 1 gefahren werden soll, um den Auftrag auszuführen. Zum Beispiel werden Fahrparameter für den Auftrag, wie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das Antriebsmoment und/oder die Lenkung, vom Master-Antriebsmodul bestimmt. Diese Fahrparameter können mit Referenzdaten verglichen werden. In einigen Ausführungsbeispielen sind die Referenzdaten statisch. Zum Beispiel kann ein Fahrverhalten, das signifikant von den Referenzfahrparametern oder den aus einem mathematischen Modell bestimmten Fahrparametern abweicht, ein Hinweis auf einen Fehler sein. Auch ein anomales (z.B. ruckartiges oder unregelmäßiges) Fahrverhalten könnte ein Hinweis darauf sein, dass ein Fehler vorliegt. Mit anderen Worten, umfasst in einigen Ausführungsbeispielen das Bestimmen S2 ein Bestimmen des Fehlerzustands durch Vergleichen von Fahrparametern, die vom Master-Antriebsmodul berechnet und/oder bestimmt wurden, mit Referenzdaten.
Die Referenzdaten können alternativ auch dynamisch sein, d.h. sie können z.B. vom Master-Antriebsmodul anhand des aktuellen Auftrags bestimmt werden. Wenn das Fahrzeug 1 z.B. eine sehr kurze Strecke zurücklegen soll, dann wäre eine hohe Geschwindigkeit oder ein hohes Antriebsmoment verdächtig. Zum Beispiel sollte die Geschwindigkeit beim Umstellen der Module 30, 40 zum Zusammenbau des modularen Fahrzeugs 10 km/h nicht überschreiten.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, Referenzdaten zu erlangen, indem man das Slave-Antriebsmodul die gleichen oder ähnliche Schätzungen oder Berechnungen wie das Antriebsmodul durchführen lässt. Da das Master-Antriebsmodul und die Slave-Antriebsmodule typischerweise die gleichen oder ähnliche Fähigkeiten haben, besteht eine Möglichkeit darin, auch die Slave-Antriebsmodule, wie das Fahrzeug 1 zur Erfüllung des Auftrags zu fahren ist, zumindest teilweise bestimmen zu lassen. Man kann dann die von den verschiedenen Antriebsmodulen 30 durchgeführten Berechnungen vergleichen. Mit anderen Worten, in einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Referenzdaten entsprechende Fahrparameter, die von einem der Slave-Antriebsmodule berechnet und/oder bestimmt werden. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren auch das Erlangen S0 der Referenzdaten von dem Slave-Antriebsmodul. Die erste Steuervorrichtung 100 bzw. das Master-Antriebsmodul erhält z.B. Fahrparameter von einem oder mehreren Slave-Antriebsmodulen. Abweichungen zwischen diesen Berechnungen können dann ein Hinweis auf einen Fehler sein. Alternativ kann das Master-Antriebsmodul Antriebsparameter oder andere Berechnungen an das Slave-Antriebsmodul senden, um diese mit Referenzdaten im Slave-Antriebsmodul zu vergleichen.
Wenn ein neues Master-Antriebsmodul ernannt wird, wird das alte Antriebsmodul als Slave-Antriebsmodul ausgewiesen. Da jedoch ein möglicher Fehler im alten Slave-Antriebsmodul vorhanden ist, können weitere Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass der Fehler das Fahren des Fahrzeugs nicht beeinträchtigt. Eine Möglichkeit besteht darin, die Räder des alten Master-Antriebsmoduls zu zentrieren oder auszukuppeln, um sicherzustellen, dass die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs nicht durch den Fehler beeinträchtigt wird. Mit anderen Worten, in einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Antriebsmodule Räder 37 und das Umkonfigurieren umfasst das Konfigurieren der Räder eines Slave-Antriebsmoduls, um die Fahrfähigkeit nicht zu beeinträchtigen. Wenn das Verfahren im Master-Antriebsmodul durchgeführt wird, dann kann das Master-Antriebsmodul diese Umkonfiguration durchführen, wenn es die Steuerung an ein Slave-Antriebsmodul übergibt. Wenn das Verfahren in einem Slave-Antriebsmodul oder im Off-Board-System durchgeführt wird, dann umfasst das Umkonfigurieren das Anweisen an das alte Master-Antriebsmodul, das jetzt ein Slave-Antriebsmodul ist, seine Räder so zu konfigurieren, dass die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs 1 nicht oder zumindest so wenig wie möglich beeinträchtigt wird. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass das Antriebsmodul seine Räder konfiguriert, um sich in einer „neutralen“ Position, z.B. geradeaus, zu befinden, anstatt die Räder so zu konfigurieren, als ob das Antriebsmodul ein Master-Antriebsmodul gewesen wäre. Das Umkonfigurieren kann entweder direkt durch die Hardware ausgelöst werden, z.B. durch einen Aktor, der durch einen Druckverlust in einem hydraulischen Steuerungssystem oder einen Stromausfall in einem elektrischen Steuerungssystem ausgelöst wird. Eine Option bestünde darin, die Software so zu konfigurieren, dass die Räder beim Erfassen eines Fehlerzustands zentriert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann das vorgeschlagene Verfahren in verschiedenen Teilen des Systems 400 durchgeführt werden. In einigen Ausführungsbeispielen wird der Fehlerzustand durch eine Steuervorrichtung 200 eines der Antriebsmodule 30 (d.h. einer zweiten Steuervorrichtung 200) erfasst, z.B. in einem Slave-Antriebsmodul. Das Umkonfigurieren S4 umfasst dann, dass das Slave-Antriebsmodul die Steuerung vom Master-Antriebsmodul übernimmt. Das Umkonfigurieren umfasst z.B. das Anweisen an das Master-Antriebsmodul, die Steuerung abzugeben. Typischerweise wird auch das Off-Board-System darüber informiert, welches Antriebsmodul das neue Master-Antriebsmodul ist.
Es ist jedoch, z.B. aus Sicherheitsgründen, nicht immer erwünscht, dass das Slave-Antriebsmodul die Berechtigung hat, ohne Bestätigung einer anderen Einheit zu übernehmen. Daher kann eine Freigabe von z.B. dem Off-Board-System (d.h. der ersten Steuervorrichtung 100) erforderlich sein. Wenn also ein Slave-Antriebsmodul einen Fehlerzustand in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls bestimmt, kann es eine Anfrage an die erste Steuervorrichtung 100 senden, um zu übernehmen und das Master-Antriebsmodul zu werden. Mit anderen Worten, in einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ein Empfangen S3 durch das Antriebsmodul 30 von einer externen Steuervorrichtung, das den Fehler bestimmt, einer Bestätigung, um das Master-Antriebsmodul neu zu konfigurieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Slave-Antriebsmodul die erste Steuervorrichtung auffordert, ein neues Master-Antriebsmodul auszuweisen, wenn ein Fehler im Master-Antriebsmodul erfasst wird.
Das vorgeschlagene Verfahren kann alternativ auch von einem Off-Board-System durchgeführt werden, d.h. von der ersten Steuervorrichtung 100. Das Überwachen S1 umfasst dann typischerweise das Empfangen von Informationen von den Antriebsmodulen 30 (oder genauer gesagt von den zweiten Steuervorrichtungen 200 der Antriebsmodule 30). Beispielsweise können die Antriebsmodule Informationen über Fehlerbefehle an die erste Steuervorrichtung 100 senden und die erste Steuervorrichtung 100 über einen der oben genannten Fehlerzustände informieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass zwischen der ersten Steuervorrichtung 100 und der zweiten Steuervorrichtung 200 des Master-Antriebsmoduls des Fahrzeugs 1 eine kontinuierliche Kommunikation besteht, wie z.B. ein Herzschlag. Wenn der Herzschlag für eine bestimmte Zeitspanne unterbrochen wird, dann kann das Off-Board-System ein neues Master-Antriebsmodul konfigurieren, um zu versuchen, die Kommunikation wiederherzustellen. Mit anderen Worten, kann ein neues Master-Antriebsmodul ernannt werden, wenn die Kommunikation unterbrochen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Off-Board-System die vom Master-Antriebsmodul durchgeführten Berechnungen und die Referenzdaten in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben vergleicht.
In einigen Ausführungsbeispielen wird das Bestimmen S2 und das Umkonfigurieren S4 durch das Master-Antriebsmodul oder in einem Off-Board-System durchgeführt. Dann kann die Entscheidung ohne Bestätigung getroffen werden. Genauer gesagt, kann das Master-Antriebsmodul oder das Off-Board-System einfach einem der Slave-Antriebsmodule mitteilen, dass das eine Slave-Antriebsmodul nun das Master-Antriebsmodul ist. Mit anderen Worten, umfasst in einigen Ausführungsbeispielen das Umkonfigurieren das Anweisen an eines der Slave-Antriebsmodule, ein Master-Antriebsmodul zu werden. Wenn das Umkonfigurieren durch das Master-Antriebsmodul durchgeführt wird, wird das Off-Board-System typischerweise darüber informiert, dass nun ein neues Master-Antriebsmodul ernannt wurde.
Die vorgeschlagene Lösung ist auf alle Arten von Straßenfahrzeugen anwendbar. Die Offenbarung kann jedoch schwere Fahrzeuge, wie Busse, Lastwagen usw. betreffen. Insbesondere kann die vorliegende Offenbarung Fahrzeuge für den Einsatz auf öffentlichen Straßen betreffen.
Unter Bezugnahme auf 5 wird eine beispielhafte Implementierung einer Steuervorrichtung gezeigt, die zur Umsetzung des vorgeschlagenen Verfahrens konfiguriert ist. In diesem Beispiel ist die Steuervorrichtung als eine zweite Steuervorrichtung 200 für den Einsatz in einem Fahrzeug 1, wie dem in 1 bis 3 beschriebenen modularen Fahrzeug, ausgebildet. Die zweite Steuervorrichtung ist entweder ein Slave-Antriebsmodul oder ein Master-Antriebsmodul.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 eine „Einheit“ in einem funktionalen Sinne. In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 also eine Steueranordnung, die mehrere physische Steuervorrichtungen umfasst, die gemeinsam arbeiten. Die zweite Steuervorrichtung 200 umfasst Hardware und Software. Die Hardware umfasst im Wesentlichen verschiedene elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte („Printed Circuit Board“, PCB). Die wichtigste dieser Komponenten ist typischerweise ein Prozessor 210 zusammen mit einem Speicher 220.
Die zweite Steuervorrichtung 200 umfasst auch eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen 230, über die die zweite Steuervorrichtung 200 mit anderen Modulen 30, 40 des modularen Fahrzeugs 1 oder anderer Fahrzeuge kommunizieren kann. Die Kommunikation zwischen den Modulen kann, wie vorstehend beschrieben, drahtlos, leitfähig oder drahtgebunden erfolgen. Die drahtgebundene Kommunikation kann über Standardprotokolle wie Controller Area
Netzwerk, CAN, erfolgen. CAN ist ein robuster Fahrzeugbus-Standard, der entwickelt wurde, um Mikrocontrollern und Vorrichtungen in Anwendungen ohne Host-Computer zu ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Die drahtlose Kommunikation zwischen den Modulen kann über ein beliebiges Kurzstrecken-Kommunikationsprotokoll wie Bluetooth oder 802.11 realisiert werden.
Die eine oder mehreren Kommunikationsschnittstellen 230 ist oder sind auch konfiguriert, um eine drahtlose Kommunikation mit der ersten Steuervorrichtung 100, d.h. mit dem Off-Board-System, zu ermöglichen. Die drahtlose Kommunikation zwischen der zweiten Steuervorrichtung 200 und der ersten Steuervorrichtung wird z.B. über 4G, 5G, V2V („Vehicle to Vehicle“) oder jedes andere geeignete drahtlose Kommunikationsprotokoll realisiert.
Die zweite Steuervorrichtung 200, oder genauer gesagt der Prozessor 210 der zweiten Steuervorrichtung 200, ist konfiguriert, um die zweite Steuervorrichtung 200 zu veranlassen, alle Ausgestaltungen des vorstehend und nachstehend beschriebenen Verfahrens auszuführen. Dies geschieht typischerweise durch Ausführen von Computerprogrammcode, der im Speicher 220 im Prozessor 210 der zweiten Steuervorrichtung 200 gespeichert ist.
Insbesondere ist die zweite Steuervorrichtung 200 konfiguriert, um eine Funktionalität des Master-Antriebsmoduls zu überwachen. Wenn das Verfahren durch das Slave-Antriebsmodul durchgeführt wird, bedeutet dies, dass z.B. Fahrdaten, Sensordaten, ein Herzschlag, ein Fehlerbefehl oder andere relevante Daten vom Master-Antriebsmodul unter Verwendung der Kommunikationsschnittstelle 230 empfangen werden.
Die zweite Steuervorrichtung 200 ist ferner konfiguriert, um bei Bestimmen eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls eines der Slave-Antriebsmodule so umzukonfigurieren, dass es als Master-Antriebsmodul arbeitet, und das Master-Antriebsmodul so umzukonfigurieren, dass es als Slave-Antriebsmodul arbeitet.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung konfiguriert, um den Fehlerzustand durch Vergleichen der vom Master-Antriebsmodul berechneten und/oder bestimmten Fahrparameter mit Referenzdaten zu bestimmen. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Fahrparameter zumindest einen der Parameter Antriebsmoment, Lenkwinkel, Radaufhängung und Spannungspegel. In einigen Ausführungsbeispielen umfassen die Referenzdaten entsprechende Fahrparameter, die von einem der Slave-Antriebsmodule berechnet und/oder bestimmt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 konfiguriert, um die Räder eines Slave-Antriebsmoduls zu konfigurieren, um die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs 1 nicht zu beeinträchtigen. Wenn das Verfahren vom Master-Antriebsmodul durchgeführt wird, bedeutet dies, dass eine Anweisung an das Slave-Antriebsmodul unter Verwendung der Kommunikationsschnittstelle 230 gesendet wird.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 konfiguriert, um den Fehlerzustand auf der Grundlage eines empfangenen Fehlerbefehls oder der Erkennung eines fehlenden Herzschlags, eines Kommunikationsfehlers oder eines anderen Softwarefehlers zu bestimmen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 konfiguriert, um zumindest eines der folgenden Merkmale zu erfassen (oder zu bestimmen): anomale Sensordaten, eine defekte Sicherung, ein anomaler Spannungspegel, ein anomaler Batterieladepegel oder ein anderer Hardwarefehler.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 konfiguriert, um eine Bestätigung zur Umkonfiguration des Master-Antriebsmoduls von einem fahrzeugunabhängigen System zu erhalten.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 im Slave-Antriebsmodul 30 umfasst und die zweite Steuervorrichtung ist konfiguriert, um die Steuerung vom Master-Antriebsmodul zu übernehmen.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Steuervorrichtung 200 im Master-Antriebsmodul 30 umfasst, und die zweite Steuervorrichtung ist konfiguriert, um eines der Slave-Antriebsmodule anzuweisen, um ein Master-Antriebsmodul zu werden.
In einigen Ausführungsbeispielen betrifft diese Offenbarung ein Fahrzeug 1, das zumindest zwei Antriebsmodule 30 umfasst, die konfiguriert sind, um als unabhängige Antriebsmodule 30 autonom betrieben zu werden. Eines der zumindest zwei Antriebsmodule ist konfiguriert, um als Master-Antriebsmodul betrieben zu werden, und die anderen sind konfiguriert, um als Slave-Antriebsmodule betrieben zu werden, wobei die zweite Steuervorrichtung konfiguriert ist. Das Fahrzeug 1 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 200, die konfiguriert ist, um eine oder alle Ausgestaltungen des in 7 gezeigten Verfahrens (zumindest teilweise) auszuführen.
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuervorrichtung gezeigt, die konfiguriert ist, um das vorgeschlagene Verfahren zu implementieren. In diesem Beispiel ist das Steuervorrichtung als eine erste Steuervorrichtung 100, d.h. in einem Off-Board-System, ausgeführt.
In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Steuervorrichtung 100 eine „Einheit“ im funktionalen Sinne. In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Steuervorrichtung 100 also eine Steueranordnung, die mehrere physische Steuervorrichtungen umfasst, die gemeinsam arbeiten. Die erste Steuervorrichtung 100 umfasst Hardware und Software. Die Hardware umfasst im Wesentlichen verschiedene elektronische Komponenten auf einer Leiterplatte („Printed Circuit Board“, PCB). Die wichtigste dieser Komponenten ist typischerweise ein Prozessor 110 zusammen mit einem Speicher 120.
Die erste Steuervorrichtung 100 umfasst auch eine Kommunikationsschnittstelle 130, die es der ersten Steuervorrichtung 100 ermöglicht, mit den Modulen 30, 40 des modularen Fahrzeugs 1 und mit anderen externen Einheiten, wie Verkehrssystemen, usw. zu kommunizieren. Die Kommunikationsschnittstelle 130 ermöglicht z.B. eine Internetverbindung. Die Kommunikation der ersten Steuervorrichtung 100 ist z.B. über das Internetprotokoll, IP, realisiert.
Die erste Steuervorrichtung 100, oder genauer gesagt der Prozessor 110 der ersten Steuervorrichtung 100, ist konfiguriert, um die erste Steuervorrichtung 100 zu veranlassen, alle Ausgestaltungen des vorstehend und nachstehenden beschriebenen Verfahrens auszuführen. Dies geschieht typischerweise durch Ausführen von Computerprogrammcode, der im Speicher 120 im Prozessor 110 der ersten Steuervorrichtung 100 gespeichert ist.
Insbesondere ist in einigen Ausführungsbeispielen die erste Steuervorrichtung 100 konfiguriert, um eine Funktionalität des Master-Antriebsmoduls zu überwachen und bei Bestimmen eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls eines der Slave-Antriebsmodule so umzukonfigurieren, dass es als Master-Antriebsmodul arbeitet und das Master-Antriebsmodul so umzukonfigurieren, dass es als Slave-Antriebsmodul arbeitet. Genauer gesagt sendet die erste Steuervorrichtung 100 eine Anweisung an eines der Antriebsmodule (oder genauer gesagt an eine zweite Steuervorrichtung 200 eines der Antriebsmodule 30), z.B. an ein neues Antriebsmodul des Fahrzeugs 1, um sich als Master-Antriebsmodul umzukonfigurieren. In einigen Ausführungsbeispielen ist die erste Steuervorrichtung 100 auch konfiguriert, um die anderen Antriebsmodule 200 über den Wechsel des Master-Antriebsmoduls zu informieren.
Das Überwachen und das Bestimmen eines Fehlerzustandes erfolgen dann in ähnlicher Weise wie bei der zweiten Steuervorrichtung 200, mit dem Unterschied, dass die erste Steuervorrichtung 100 die erforderlichen Daten von den Master- und Slave-Modulen über die Kommunikationsschnittstelle 130 empfangen muss.
Die Terminologie, die in der Beschreibung der in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen verwendet wird, ist nicht als Einschränkung des beschriebenen Verfahrens, der Steuerungsanordnung oder des Computerprogramms zu verstehen. Es können verschiedene Änderungen, Ersetzungen und/oder Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind, abgewichen wird.
Der Begriff „oder“, wie er hier verwendet wird, ist als mathematisches ODER, d.h. als einschließende Disjunktion zu interpretieren; nicht als mathematisches exklusives ODER (XOR), sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Darüber hinaus sind die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ als „zumindest ein/e“ zu interpretieren und können somit auch eine Vielzahl gleichartiger Funktionseinheiten umfassen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Es versteht sich weiter, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „einschließlich“ und/oder „enthaltend“ das Vorhandensein der genannten Merkmale, Maßnahmen, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Maßnahmen, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Eine einzelne Einheit wie z.B. ein Prozessor kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen aufgeführter Elemente erfüllen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2018/0129958 A1 [0003]

Claims

Verfahren, das von einer Steuervorrichtung (100, 200) zum Konfigurieren eines Fahrzeugs (1) durchgeführt wird, das zumindest zwei Antriebsmodule (30) umfasst, die konfiguriert sind, um als unabhängige Antriebsmodule (30) autonom betrieben werden, wobei eines der zumindest zwei Antriebsmodule konfiguriert ist, um als Master-Antriebsmodul zu arbeiten, und die anderen konfiguriert sind, um als Slave-Antriebsmodule zu arbeiten, wobei das Verfahren umfasst: - Überwachen (S1) einer Funktionalität des Master-Antriebsmoduls, und bei Bestimmen (S2) eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls: - Umkonfigurieren (S4) eines der Slave-Antriebsmodule zum Betrieb als ein Master-Antriebsmodul und Umkonfigurieren des Master-Antriebsmoduls zum Betrieb als ein Slave-Antriebsmodul.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen (S2) ein Bestimmen des Fehlerzustands durch Vergleichen von durch das Master-Antriebsmodul berechneten und/oder bestimmten Fahrparametern mit Referenzdaten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Fahrparameter zumindest einen der Parameter Antriebsmoment, Lenkwinkel, Radaufhängung und Spannungspegel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Referenzdaten entsprechende Fahrparameter umfassen, die von einem der Slave-Antriebsmodule berechnet und/oder bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebsmodul Räder (37) umfasst und wobei das Umkonfigurieren das Konfigurieren der Räder eines Slave-Antriebsmoduls umfasst, um die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs (1) nicht zu beeinflussen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (S2) ein Empfangen eines Fehlerbefehls oder ein Erfassen eines fehlenden Herzschlags, eines Kommunikationsfehlers oder eines anderen Softwarefehlers umfasst, der auf einen Fehlerzustand hinweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (S2) eines Fehlerzustands ein Erfassen von zumindest einem der folgenden Punkte umfasst: anomale Sensordaten, eine defekte Sicherung, ein anomaler Spannungspegel, ein anomaler Batterieladepegel oder ein anderer Hardwarefehler.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fehlerzustand von einer Steuervorrichtung (200) eines der Antriebsmodule (30) erfasst wird, und wobei das Verfahren umfasst: - Empfangen (S3) einer Bestätigung zur Umkonfiguration des Master-Antriebsmoduls durch das den Fehler erfassende Antriebsmodul (30) von einer externen Steuervorrichtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (S2) und das Umkonfigurieren (S4) durch das Master-Antriebsmodul oder in einem Off-Board-System durchgeführt werden, und wobei das Umkonfigurieren das Anweisen eines der Slave-Antriebsmodule umfasst, ein Master-Antriebsmodul zu werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen (S2) und das Umkonfigurieren (S4) von einem der Slave-Antriebsmodule durchgeführt werden und wobei das Umkonfigurieren umfasst, dass das Slave-Antriebsmodul die Steuerung von dem Master-Antriebsmodul übernimmt.
Steuervorrichtung (100, 200), die konfiguriert ist, um ein Fahrzeug (1) zu steuern, das zumindest zwei Antriebsmodule (30) umfasst, die zum autonomen Betrieb als unabhängige Antriebsmodule (30) konfiguriert sind, wobei eines der zumindest zwei Antriebsmodule zum Betrieb als Master-Antriebsmodul und die anderen zum Betrieb als Slave-Antriebsmodule konfiguriert sind, wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um - eine Funktionalität des Master-Antriebsmoduls zu überwachen und, bei Bestimmen eines Fehlerzustands in der Funktionalität des Master-Antriebsmoduls: - eines der Slave-Antriebsmodule zum Betrieb als ein Master-Antriebsmodul umzukonfigurieren und das Master-Antriebsmodul zum Betrieb als ein Slave-Antriebsmodul umzukonfigurieren.
Steuervorrichtung (100, 200) nach Anspruch 11, wobei die Steuerungsvorrichtung konfiguriert ist, um den Fehlerzustand durch Vergleichen der durch das Master-Antriebsmodul berechneten und/oder bestimmten Fahrparameter mit Referenzdaten zu bestimmen.
Steuervorrichtung (100, 200) nach Anspruch 12, wobei der Antriebsparameter zumindest einen der Parameter Antriebsmoment, Lenkwinkel, Radaufhängung und Spannungspegel umfasst.
Steuervorrichtung (100, 200) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Referenzdaten entsprechende Fahrparameter umfassen, die von einem der Slave-Antriebsmodule berechnet und/oder bestimmt werden.
Steuervorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Steuervorrichtung (100, 200) konfiguriert ist, um die Räder eines Slave-Antriebsmoduls zu konfigurieren, um die Fahrfähigkeit des Fahrzeugs (1) nicht zu beeinträchtigen.
Steuervorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Steuervorrichtung (100, 200) konfiguriert ist, um den Fehlerzustand basierend auf einem empfangenen Fehlerbefehl oder dem Erfassen eines fehlenden Herzschlags, eines Kommunikationsfehlers oder eines anderen Softwarefehlers zu bestimmen.
Steuervorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Steuervorrichtung (100, 200) konfiguriert ist, um zumindest eines der folgenden Merkmale zu erfassen: anomale Sensordaten, eine defekte Sicherung, einen anomalen Spannungspegel, einen anomalen Batterieladepegel oder einen anderen Hardwarefehler.
Steuervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Steuervorrichtung (200) in einem des einen oder der mehreren Antriebsmodule umfasst ist und wobei die Steuervorrichtung (200) konfiguriert ist, um eine Bestätigung zur Umkonfiguration des Master-Antriebsmoduls von einem Off-Board-System zu erhalten.
Steuervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die Steuervorrichtung (200) in dem Slave-Antriebsmodul (30) umfasst ist und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um die Steuerung von dem Master-Antriebsmodul zu übernehmen.
Steuervorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Steuervorrichtung (100, 200) in dem Master-Antriebsmodul (30) oder in einem Off-Board-System enthalten ist, und wobei die Steuervorrichtung konfiguriert ist, um eines der Slave-Antriebsmodule anzuweisen, ein Master-Antriebsmodul zu werden.
Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die bei Ausführung des Programms auf einer Steuervorrichtung die Steuervorrichtung veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Computerlesbares Speichermedium, das Befehle umfasst, die bei Ausführung durch eine Steuervorrichtung die Steuervorrichtung veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
Fahrzeug (1), das die Steuervorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 11 bis 19 umfasst.