WO2005000624A1 - Rückwärtsfahrsteuerungssystem für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2005000624A1
WO2005000624A1 PCT/EP2004/006835 EP2004006835W WO2005000624A1 WO 2005000624 A1 WO2005000624 A1 WO 2005000624A1 EP 2004006835 W EP2004006835 W EP 2004006835W WO 2005000624 A1 WO2005000624 A1 WO 2005000624A1
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WO
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driver
unit
control device
drive train
manual
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/006835
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English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten HÄMMERLING
Harro Heilmann
Andreas Schwarzhaupt
Gernot Spiegelberg
Armin Sulzmann
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Filing date
Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00—Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/10—Automatic or semi-automatic parking aid systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00—Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/08—Driving in reverse

Definitions

  • the invention relates to a reverse drive control system for a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.
  • a control system is known, for example, from W098 / 36956 for a motor vehicle, the drive train of which has an electronically controllable brake system.
  • a brake system comprises a manual control element, namely a brake pedal, which can be operated manually by a vehicle driver and which generates driver request signals on the output side depending on its actuation.
  • the manual control element that is to say the brake pedal, is assigned a setpoint generator which converts the actuating path of the brake pedal and / or the actuating force into the driver's request signals.
  • a control unit is provided which actuates the brake system in dependence on the driver's request signals on the input side.
  • the brake system has a corresponding actuator for each wheel brake.
  • actuators can be controlled by the control unit in the desired manner.
  • Such an electronically controllable brake system works without a direct mechanical or hydraulic operative connection between the brake pedal and the individual wheel brakes. The coupling takes place exclusively through the electrical signals, so that one can also speak of a break-by-wire system here.
  • a control system for motor vehicles is known from DE 196 48 943 AI, the drive train being optionally controllable manually and automatically.
  • a central tax institution device controls automatic driving.
  • a switchover unit can be used to switch between manual and automatic driving.
  • the motor vehicle runs automatically on a road and can be switched back to manual driving operation and vice versa in the area of a destination intersection. An automatic lane change is also described.
  • DE 100 17 279 AI describes a system for automatic follow-up guidance in motor vehicles.
  • a motor vehicle in traffic jam automatically follows the previous motor vehicle at the appropriate distance.
  • the present invention deals with the problem of specifying an improved embodiment for a reverse drive control system of the type mentioned at the outset, which in particular increases the utility value of the motor vehicle equipped with it.
  • the invention is based on the general idea of integrating a reversing control device into the control system, which is provided per se for a vehicle with an electronically controllable drive train, and to couple this with an additional control device, with the aid of which driver requests can also be input into the control system are, whereby an automated driving operation for the motor vehicle can be implemented.
  • the present invention thus uses components of a control system which is provided for controlling an electronically controllable drive train, but not for control a single electronically controllable component of a drive train, which can also have conventional components with hydraulic and / or mechanical coupling.
  • an electronically controllable drive train at least between the brake system, drive unit and steering system there is no mechanical or hydraulic forced coupling between the cockpit-side control elements (for example steering wheel, accelerator pedal, brake pedal) and the respective drive train component.
  • the driver can use an operating device which includes the operating elements (for example steering wheel, accelerator pedal, brake pedal) to enter driver requests which are converted into a motion vector by the operating device.
  • This motion vector can then be converted by the control device into control signals which are fed to the individual components of the electronically controllable drive train via a bus system.
  • a control system is known in principle, for example from DE 100 32 179 AI, so that reference can be made to this document in this regard, the content of which is hereby incorporated into the disclosure content of the present invention by express reference.
  • the switchover unit in automated driving operation can forward the driver request signals of the manual operating element to the central control device, which in automated driving operation monitors the presence of an admissible manual driver intervention based on the incoming driver request signals of the manual operating element and, in the case of manual driver intervention, the driver request signals of the manual control element instead of the driver's request signals of the motion vector forwards to the switching unit.
  • the central control device can take into account a manual braking command that is stronger than the current, automatically generated braking command, while, for example, a manual acceleration command that is stronger than the automatically generated acceleration command can be ignored.
  • the drive train can also have a plurality of electrically controllable components, each of which is assigned a manual control element, a control unit and a switchover unit, the central control device then being assigned to all these drive train components together and the motion vectors for all of these powertrain components include respective driver request signals. Accordingly, it is possible with the aid of the invention to operate a vehicle whose drive train comprises separate, separate X-by-wire systems, such as break-by-wire, steer-by-wire, for example, such as an electronically controllable drive train whose components are networked with each other.
  • the switchover unit can be integrated into the central control device in terms of hardware or implemented in software.
  • the conversion of a conventional control system into the control system according to the invention is additionally simplified.
  • FIG. 1 and 2 greatly simplified schematic diagrams of a control system according to the invention in various embodiments.
  • a drive train 1 of a motor vehicle (not shown), in particular a truck, is equipped, for example, with two electronically controllable components, namely a brake system 2 and a drive unit 3.
  • the drive train 1 is symbolized here by a frame drawn with a broken line and, in other embodiments, can contain only one or more than two such electronically controllable components.
  • Other electronically controllable drive train components are, for example, a steering system, a transmission and a level control device.
  • the vehicle also includes a control system 4 according to the invention, which has a manual control element 5, G and a control device 7, 8 for each electronically controllable component 2, 3.
  • a vehicle driver can manually enter a driver request that is to be implemented by the respective drive train component 2, 3.
  • the manual control element assigned to the brake system 2 corresponds to a brake pedal 5 which is equipped with a corresponding sensor 9.
  • the brake pedal 5 can convert manual driver requests on the input side with the aid of the sensor system 9 into electronic driver request signals FW on the output side.
  • the manual control element of the drive unit 3 which is designed as an accelerator pedal 6.
  • This accelerator pedal 6 uses an appropriate sensor system 10 to provide the driver's request entered by the driver on the output side as the driver's request signal FW.
  • the control units 7, 8 are now designed in such a way that they in turn convert incoming driver request signals FW into control signals and feed these corresponding actuators (not shown here) to the respective drive train component 2, 3, which process the control signals and thereby the original driver request at the respective one Implement powertrain components 2, 3.
  • the control system 4 is now also equipped with a central operating device 11 and with a central control device 12, a switchover unit 13 and 14 being additionally provided for each electronically controllable drive train component 2, 3.
  • the central operating device 11 is designed such that it generates movement vectors BV on the output side when the motor vehicle is being driven automatically. These movement vectors BV each contain driver requests for the individual drive train components 2, 3 in a suitable, generally standardized form.
  • the central operating device 11 can, for example, be an additional vehicle-fixed unit for inputting the driver's wishes.
  • the vehicle contains additional pedals for a driving instructor.
  • the vehicle can be equipped with a tracking device that enables the vehicle to follow a lane marking.
  • a tracking device can record the lane marking with at least one camera and generate movement vectors BV which result in the vehicle following the lane marking when the movement vectors BV in the drive train 1 are processed.
  • the drive train 1 then expediently comprises an electronically controllable steering system.
  • the central operating device 11 can also be a unit remote from the vehicle for inputting the driver's wishes, such as a remote control device, with the aid of which driver requests can be combined to form a motion vector BV outside the respective vehicle.
  • a corresponding transmitter-receiver arrangement is then provided, via which the central control device 12 fixed to the vehicle communicates with the remote control device 11 remote from the vehicle.
  • the central control device 11 can additionally or alternatively also be formed by a reversing aid device which, when the vehicle is reversing, modifies the movement vectors BV or the driver's request signals FW in such a way that the driver of the vehicle is considerably simplified when reversing.
  • a reversing aid device which, when the vehicle is reversing, modifies the movement vectors BV or the driver's request signals FW in such a way that the driver of the vehicle is considerably simplified when reversing.
  • This is particularly advantageous for vehicles that are usually operated as a combination, such as a semi-trailer with a trailer or a two-part combination of tractor and trailer.
  • reversing is extremely difficult due to the given kinematic coupling, which can be significantly simplified with the aid of such a reversing aid device 11.
  • the central operating device 11 can also include a path calculation device, which calculates, for example from actual values and target values for a position and position of the vehicle, a sequence of motion vectors BV which convert the vehicle into the target position and into the target position when it is processed become.
  • a path calculation device works together with a position and position determination device, which makes it possible to determine the actual position and the actual position of the vehicle.
  • a position and position determination device can comprise a camera which detects the immediate surroundings of the vehicle and compares it with stored images and can thereby recognize a known surroundings in order to determine the current position and position of the vehicle.
  • a position and position determination device can include a satellite navigation receiver and a readable compass.
  • the motion vectors BV generated by the central operating device 11, which is basically of any design, are transmitted to the central control device 12 via a corresponding data line 15, which can in particular be a bus or a bus system.
  • the central control device 12 can now read from the incoming motion vectors BV the information contained in the respective motion vector BV for the individual drive train components 2, 3 of the drive train 1, that is to say the driver's requests, and readable driver request signals FW for the respective drive train component 2, 3 to generate.
  • the motion vectors BV are a standardized bus protocol, while the driver request signals are formed by pulse-width-modulated signals.
  • the switching units 13, 14 are each interposed in the operative connection between the manual control element 5 or 6 and the associated control unit 7 or 8 in the transmission path of the driver's wish signals FW. This means that the respective manual control element 5, 6 is therefore not direct, but indirect via the respective switching unit 13, 14 with the associated control unit 7, 8 connected. Furthermore, each switchover unit 13, 14 is coupled to the central control device 12, whereby a transmission of the driver's request signals FW between the central control device 12 and the switchover units 13, 14 is possible. In addition, the switching units 13, 14 are each switchable between normal driving and automated driving.
  • the vehicle driver can operate the manual operating elements 5, 6 in the usual manner in order to enter his driver's wishes into the control system 4.
  • the switching units 13, 14 forward the driver request signals FW coming from the associated manual control element 5 or 6 directly to the associated control unit 7 or 8.
  • the central control device 12 can be deactivated in this normal driving operation.
  • the switchover units 13, 14 are expediently designed such that they automatically enable manual driving operation in the event of a failure of the central control device 12, that is to say if the central control device 12 is missing or is deactivated or has no current. This means that the switchover units 13, 14 have a fallback position which simply passes the incoming driver request signals FW to the associated control unit 7, 8.
  • the switchover units 13, 14 can be designed such that they transmit driver request signals FW, which are generated by the manual control elements 5, 6, to the central control device 12 in the automated driving mode.
  • the central control device 12 can analyze the incoming driver request signals FW of the operating elements 5, 6 in automated driving mode. However, it is in particular possible to monitor the presence of a permitted manual driver intervention. This enables the driver to bring the vehicle to a standstill, even in automated driving, if his braking request is recognized as a permissible manual driver intervention.
  • the central control device 12 then forwards the driver request signal FW generated by the respective manual control element 5 or 12 via the associated switchover unit 13, 14 to the respective control device 7, 8.
  • the central operating device 12 can recognize driver request signals FW, which are generated by the accelerator pedal 6, as permissible depending on predetermined boundary conditions and accordingly forward them to the associated control device 8 or reject them as impermissible and subsequently ignore them.
  • the central control device 12 in such a way that it can detect operating errors by the vehicle driver during normal driving.
  • the switchover units 13, 14 are designed such that they also transmit the driver request signals FW of the manual control elements 5, 6 to the central control device 12 in normal driving operation.
  • the switching units 13, 14 are designed as separate components. In contrast to this, the switching units 13, 14 in the embodiment according to FIG. 2 are integrated into the central control device 12 by hardware or implemented in software in the central control device 12.

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Abstract

Um die Funktionalität des Steuerungssystems (4) zu verbessern, ist eine zentrale Bedieneinrichtung (1l) vorgesehen, die bei einem automatisierten Fahrbetrieb Bewegungsvektor (BV) generiert, die für die Antriebsstrang-Komponente (2, 3) vorgesehene Fahrerwünsche enthalten, wobei eine zentrale Steuereinrichtung (12) aus Bewegungsvektoren (BV) für die jeweilige Antriebsstrang-Komponente (2, 3) lesbare Fahrerwunschsignale (FW) generiert. Jeder Antriebsstrang-Komponente (2, 3) ist eine Umschalteinheit (13, 14) zugeordnet, die in einem normalen Fahrbetrieb die Fahrerwunschsignale (FW) des Bedienelements (5, 6) direkt an das Steuergerät (7, 8) weiterleitet und in einem automatisierten Fahrbetrieb die Fahrerwunschsignale (FW) der Steuereinrichtung (12) an das Steuergerät (7, 8) weiterleitet.

Description

RÜCKWÄHRTSFAHRST^EUERUNGSSYSTEM FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Rückwärtsfahr-Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein Steuerungssystem ist beispielsweise aus der W098/36956 für ein Kraftfahrzeug bekannt, dessen Antriebsstrang eine e- lektronisch ansteuerbare Bremsanlage aufweist . Eine derartige Bremsanlage umfasst ein manuelles Bedienelement, nämlich ein Bremspedal, das von einem Fahrzeugführer manuell betätigbar ist und das in Abhängigkeit seiner Betätigung ausgangsseitige Fahrerwunschsignale erzeugt. Zu diesem Zweck ist dem manuellen Bedienelement, also dem Bremspedal, ein Sollwertgeber zugeordnet, der den Stellweg des Bremspedals und/oder die Betätigungskraft in die Fahrerwunschsignale umwandelt. Des Weiteren ist ein Steuergerät vorgesehen, das in Abhängigkeit ein- gangsseitiger Fahrerwunschsignale die Bremsanlage betätigt. Zu diesem Zweck besitzt die Bremsanlage für jede Radbremse einen entsprechenden Aktor. Diese Aktoren können vom Steuergerät in der jeweils gewünschten Weise angesteuert werden können. Eine derartige, elektronisch ansteuerbare Bremsanlage arbeitet ohne direkte mechanische bzw. hydraulische Wirkverbindung zwischen Bremspedal und den einzelnen Radbremsen. Die Kopplung erfolgt ausschließlich durch die elektrischen Signale, so dass hier auch von einem Break-by-Wire-System gesprochen werden kann.
Aus der DE 196 48 943 AI ist ein Steuerungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei der Antriebsstrang wahlweise manuell und automatisch ansteuerbar ist. Eine zentrale Steuereinrich- tung steuert den automatischen Fahrbetrieb. Über eine Umschalteinheit kann zwischen dem manuellen und automatischen Fahrbetrieb umgeschaltet werden. Das Kraftfahrzeug fährt gemäß Ausführungsbeispiel automatisch auf einer Straße und kann im Bereich einer Zielkreuzung wieder in den manuellen Fahrbetrieb und umgekehrt geschaltet werden. Auch ein automatischer Fahrspurwechsel ist beschrieben.
Die DE 100 17 279 AI beschreibt ein System zur automatischen Folgeführung bei Kraftfahrzeugen. Hierbei folgt ein Kraftfahrzeug im Stau dem vorhergehenden Kraftfahrzeug automatisch mit dem entsprechenden Abstand.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Rückwärtsfahr-Steuerungssystem der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere den Gebrauchswert des damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs erhöht .
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst . Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in das Steuerungssystem eine Rückfahr-Steuereinrichtung zu integrieren, die an sich für ein Fahrzeug mit einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang vorgesehen ist, und diese mit einer zusätzlichen Bedieneinrichtung zu koppeln, mit deren Hilfe ebenfalls Fahrerwünsche in das Steuerungssystem eingebbar sind, wodurch insgesamt ein automatisierter Fahrbetrieb für das Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Die vorliegende Erfindung greift somit auf Komponenten eines Steuerungssystems zurück, das zur Steuerung eines elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrangs vorgesehen ist, nicht jedoch zur Steuerung einer einzelnen elektronisch ansteuerbaren Komponente eines Antriebsstrangs, der im Übrigen konventionelle Komponenten mit hydraulischer und/oder mechanischer Kopplung aufweisen kann.
Bei einem elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang besteht zumindest zwischen Bremsanlage, Antriebsaggregat und Lenkungsanlage keine mechanische bzw. hydraulische Zwangskopplung zwischen den cockpitseitigen Bedienelementen (zum Beispiel Lenkrad, Gaspedal, Bremspedal) und der jeweiligen An- triebsstran -Komponente . Der Fahrer kann über eine Bedieneinrichtung, welche die Bedienelemente (zum Beispiel Lenkrad, Gaspedal, Bremspedal) umfasst, Fahrerwünsche eingeben, die von der Bedieneinrichtung in einen Bewegungsvektor umgewandelt werden. Dieser Bewegungsvektor kann dann von der Steuereinrichtung in Steuersignale umgewandelt werden, die über ein Bussystem den einzelnen Komponenten des elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrangs zugeführt werden. Ein derartiges Steuerungssystem ist beispielsweise aus der DE 100 32 179 AI grundsätzlich bekannt, so dass diesbezüglich auf diese Druckschrift verwiesen werden kann, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird.
Die Adaption von Teilen eines Steuerungssystems, das für einen elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang vorgesehen ist, in ein gattungsgemäßes Steuerungssystem, das einen Antriebsstrang mit einer oder mehreren, jeweils für sich elektronisch ansteuerbaren Komponenten ausgestattet ist, erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe einer Umschalteinheit, die in einem Normalbetrieb die Fahrerwunschsignale des manuellen Bedienelements direkt an das Steuergerät weiterleitet und in einem automatisierten Fahrbetrieb die Fahrerwunschsignale der zentralen Steuereinrichtung an das Steuergerät weiterleitet. Durch die Erfindung ist es somit möglich, ohne größeren Eingriff in die jeweilige Antriebsstrang-Komponente des Fahrzeugs einen automatisierten Fahrbetrieb zu realisieren, was für verschiedene Anwendungsformen vorteilhaft sein kann. Beispielsweise kann ein automatisierter Fahrbetrieb für eine Fernsteuerung des jeweiligen Fahrzeugs, zum Beispiel in einem automatisierten Speditionshof durchgeführt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Umschalteinheit im automatisierten Fahrbetrieb die Fahrerwunschsignale des manuellen Betriebselements an die zentrale Steuereinrichtung weiterleiten, wobei diese im automatisierten Fahrbetrieb anhand der eingehenden Fahrerwunschsignale des manuellen Bedienelements das Vorliegen eines zulässigen manuellen Fahrereingriffs überwacht und im Falle eines manuellen Fahrereingriffs die Fahrerwunschsignale des manuellen Bedienelements anstelle der Fahrerwunschsignale des Bewegungsvektors an die Umschalteinheit weiterleitet. Hierdurch ist es dem Fahrzeugführer nach wie vor möglich, das Fahrzeug auch im automatisierten Fahrbetrieb zu kontrollieren. Beispielsweise kann die zentrale Steuereinrichtung einen manuellen Bremsbefehl, der stärker ist als der aktuelle, automatisiert erzeugte Bremsbefehl, berücksichtigen, während zum Beispiel ein manueller Beschleunigungsbefehl, der stärker ist als der automatisiert erzeugte Beschleunigungsbefehl, ignoriert werden kann.
Damit ist klar, dass bei einer Weiterbildung der Antriebsstrang auch mehrere elektrisch ansteuerbare Komponenten aufweisen kann, denen jeweils ein manuelles Bedienelement, ein Steuergerät und eine Umschalteinheit zugeordnet ist, wobei die zentrale Steuereinrichtung dann all diesen Antriebs- strang-Komponenten gemeinsam zugeordnet ist und die Bewegungsvektoren für all diese Antriebsstrang-Komponenten die jeweiligen Fahrerwunschsignale umfassen. Dementsprechend ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, ein Fahrzeug, dessen Antriebsstrang voneinander unabhängige, separate X-by-Wire- Stysteme, wie zum Beispiel Break-by-Wire, Steer-by-Wire, umfasst, wie einen elektronisch ansteuerbaren Antriebsstrang zu betreiben, dessen Komponenten miteinander vernetzt sind.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann die Umschalteinheit in die zentrale Steuereinrichtung hardwaremäßig integriert oder softwaremäßig implementiert sein. Der Umbau eines konventionellen Steuerungssystems in das erfindungsgemäße Steuerungssystem wird dadurch zusätzlich vereinfacht.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 und 2 stark vereinfachte Prinzipdarstellungen eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems bei verschiedenen Ausführungsformen. Entsprechend den Fig. 1 und 2 ist ein Antriebsstrang 1 eines im Übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, beispielsweise mit zwei elektronisch ansteuerbaren Komponenten, nämlich einer Bremsanlage 2 und einem Antriebsaggregat 3, ausgestattet. Der Antriebsstrang 1 ist hier durch einen mit unterbrochener Linie gezeichneten Rahmen symbolisiert und kann bei anderen Ausführungsformen nur eine einzige oder aber mehr als zwei solche elektronisch ansteuerbare Komponenten enthalten. Andere elektronisch ansteuerbare Antriebsstrang-Komponenten sind beispielsweise eine Lenkungsanlage, ein Getriebe sowie eine Niveauregulierungseinrichtung.
Das Fahrzeug umfasst außerdem ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem 4, das für jede elektronisch ansteuerbare Komponente 2, 3 ein manuelles Bedienelement 5, G sowie ein Steuergerät 7, 8 aufweist. An den manuellen Bedienelementen 5, 6 kann ein Fahrzeugführer durch manuelle Betätigung einen Fahrerwunsch eingeben, der von der jeweiligen Antriebsstrang- Komponente 2, 3 umgesetzt werden soll. Beispielsweise entspricht das der Bremsanlage 2 zugeordnete manuelle Bedienelement einem Bremspedal 5, das mit einer entsprechenden Senso- rik 9 ausgestattet ist. Hierdurch kann das Bremspedal 5 ein- gangsseitige manuelle Fahrerwünsche mit Hilfe der Sensorik 9 in ausgangsseitige elektronische Fahrerwunschsignale FW umwandeln. Entsprechendes gilt dann auch für das als Gaspedal 6 ausgebildete manuelle Bedienelement des Antriebsaggregats 3. Dieses Gaspedal 6 stellt mit Hilfe einer entsprechenden Sensorik 10 den vom Fahrer eingegebenen Fahrerwunsch ausgangs- seitig als Fahrerwunschsignal FW bereit. Die Steuergeräte 7, 8 sind nun so ausgestaltet, dass sie eingehende Fahrerwunschsignale FW ihrerseits wieder in Steuersignale umwandeln und diese entsprechenden, hier nicht gezeigten Aktoren der jeweiligen Antriebsstrang-Komponente 2, 3 zuleiten, welche die Steuersignale abarbeiten und dadurch den ursprünglichen Fahrerwunsch an der jeweiligen Antriebsstrang- Komponente 2, 3 umsetzen.
Das erfindungsgemäße Steuerungssystem 4 ist nun außerdem mit einer zentralen Bedieneinrichtung 11 sowie mit einer zentralen Steuereinrichtung 12 ausgestattet, wobei zusätzlich für jede elektronisch ansteuerbare Antriebsstrang-Komponente 2, 3 eine Umschalteinheit 13 bzw. 14 vorgesehen ist. Die zentrale Bedieneinrichtung 11 ist so ausgestaltet, dass sie bei einem automatisierten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ausgangsseitig Bewegungsvektoren BV generiert . Diese Bewegungsvektoren BV enthalten für die einzelnen Antriebsstrang-Komponenten 2, 3 jeweils Fahrerwünsche in einer geeigneten, in der Regel standardisierten Form.
Bei der zentralen Bedieneinrichtung 11 kann es sich beispielsweise um eine zusätzliche fahrzeugfeste Einheit zur Fahrerwunscheingabe handeln. Zum Beispiel enthält das Fahrzeug eine zusätzliche Pedalerie für einen Fahrlehrer.
Ebenso kann das Fahrzeug mit einer Spurfolgeeinrichtung ausgestattet sein, die es dem Fahrzeug ermöglicht, einer Fahrbahnmarkierung zu folgen. Eine solche Spurfolgeeinrichtung kann mit wenigstens einer Kamera die Fahrbahnmarkierung erfassen und Bewegungsvektoren BV generieren, die dazu führen, dass das Fahrzeug der Fahrbahnmarkierung folgt, wenn die Bewegungsvektoren BV im Antriebsstrang 1 abgearbeitet werden. Zweckmäßig umfasst der Antriebsstrang 1 dann eine elektronisch ansteuerbare Lenkungsanläge . Alternativ oder zusätzlich kann die zentrale Bedieneinrichtung 11 auch eine fahrzeugferne Einheit zur Fahrerwunscheingabe sein, wie zum Beispiel eine Fernsteuereinrichtung, mit deren Hilfe außerhalb des jeweiligen Fahrzeugs Fahrerwünsche zu einem Bewegungsvektor BV zusammengesetzt werden können. Bei einer solchen Ausführungsform ist dann eine entsprechende Sender-Empfänger-Anordnung vorgesehen, über welche die fahrzeugfeste zentrale Steuereinrichtung 12 mit der fahrzeugfernen Fernsteuereinrichtung 11 kommuniziert.
Die zentrale Bedieneinrichtung 11 kann zusätzlich oder alternativ auch durch eine Rückfahrhilfeeinrichtung gebildet sein, die beim Rückwärtsfahren des Fahrzeugs die Bewegungsvektoren BV oder die Fahrerwunschsignale FW so modifiziert, dass sich für den Fahrzeugführer eine erhebliche Vereinfachung für das Rückwärtsfahren ergibt. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen von Vorteil, die in der Regel als Gespanne betrieben werden, wie zum Beispiel ein Sattelschlepper mit Auflieger oder ein zweigliedriges Gespann aus Zugmaschine und Anhänger. Bei Gespannen gestaltet sich das Rückwärtsfahren aufgrund der gegebenen kinematischen Kopplung äußerst schwierig, was mit Hilfe einer solchen Rückfahrhilfeeinrichtung 11 deutlich vereinfacht werden kann.
Zusätzlich oder alternativ kann die zentrale Bedieneinrichtung 11 auch eine Bahnberechnungseinrichtung umfassen, die beispielsweise aus Istwerten und Sollwerten für eine Lage und Position des Fahrzeugs eine Abfolge von Bewegungsvektoren BV berechnet, die das Fahrzeug in die Solllage und in die Soll- position überführen, wenn sie abgearbeitet werden. Eine solche Bahnberechnungseinrichtung arbeitet mit einer Lage- und Positionsbestimmungseinrichtung zusammen, die es ermöglicht, die Istlage und die Istposition des Fahrzeugs zu ermitteln. Beispielsweise kann eine solche Lage- und Positionsbestimmungseinrichtung eine Kamera umfassen, welche die unmittelbare Umgebung des Fahrzeugs erfasst und mit gespeicherten Bildern vergleicht und dadurch eine bekannte Umgebung erkennen kann, um so die aktuelle Lage und Position des Fahrzeugs zu ermitteln. Ebenso kann eine Lage- und Positionsbestimmungs- einrichtung einen Satellitennavigationsempfänger sowie einen auslesbaren Kompass umfassen. Ein derartiges System ist beispielsweise in der DE 100 31 244 AI näher erläutert, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung eingefügt wird.
Die von der grundsätzlich beliebig ausgestalteten zentralen Bedieneinrichtung 11 generierten Bewegungsvektoren BV werden über eine entsprechende Datenleitung 15, die insbesondere ein Bus oder ein Bussystem sein kann, an die zentrale Steuereinrichtung 12 übermittelt. Die zentrale Steuereinrichtung 12 kann nun aus den eingehenden Bewegungsvektoren BV die für die einzelnen Antriebsstrang-Komponenten 2, 3 des Antriebsstrangs 1 im jeweiligen Bewegungsvektor BV enthaltenen Informationen, also die Fahrerwünsche, herauslesen und daraus für die jeweilige Antriebsstrang-Komponente 2, 3 lesbare Fahrerwunschsignale FW generieren. Beispielsweise handelt es sich bei den Bewegungsvektoren BV um ein standardisiertes Busprotokoll, während die Fahrerwunschsignale durch pulsweitenmodulierte Signale gebildet sind.
Die Umschalteinheiten 13, 14 sind jeweils in die Wirkverbindung zwischen manuellem Bedienelement 5 bzw. 6 und zugehörigem Steuergerät 7 bzw. 8 in den Übertragungspfad der Fahrer- wunsσhsignale FW zwischengeschaltet. Das heißt, das jeweilige manuelle Bedienelement 5, 6 ist somit nicht direkt, sondern indirekt über die jeweilige Umschalteinheit 13, 14 mit dem zugehörigen Steuergerät 7, 8 verbunden. Des Weiteren ist jede Umschalteinheit 13, 14 mit der zentralen Steuereinrichtung 12 gekoppelt, wodurch eine Übertragung der Fahrerwunschsignale FW zwischen der zentralen Steuereinrichtung 12 und den Umschalteinheiten 13, 14 möglich ist. Außerdem sind die Umschalteinheiten 13, 14 jeweils zwischen einem normalen Fahrbetrieb und einem automatisierten Fahrbetrieb umschaltbar.
Im normalen Fahrbetrieb kann der Fahrzeugführer die manuellen Bedienelemente 5, 6 in der üblichen Weise betätigen, um seine Fahrerwünsche in das Steuerungssystem 4 einzugeben. Im normalen Fahrbetrieb leiten die Umschalteinheiten 13, 14 die vom zugehörigen manuellen Bedienelement 5 bzw. 6 eingehenden Fahrerwunschsignale FW direkt an das zugehörige Steuergerät 7 bzw. 8 weiter. In diesem normalen Fahrbetrieb kann die zentrale Steuereinrichtung 12 deaktiviert sein.
Bei aktivierter zentraler Steuereinrichtung 12 kann nun ein automatisierter Fahrbetrieb für das jeweilige Fahrzeug realisiert werden. In diesem automatisierten Fahrbetrieb leiten die Umschalteinheiten 13, 14 nicht mehr die von den manuellen Bedienelementen 5, 6 sondern die von der zentralen Steuereinrichtung 12 generierten Fahrerwunschsignale FW an die jeweiligen Steuergeräte 7, 8 weiter. Das bedeutet, dass der Antriebsstrang 1 bzw. dessen elektronisch ansteuerbaren Komponenten 2, 3 nicht mehr in Abhängigkeit der zugehörigen manuellen Bedienelemente 5, 6 sondern statt dessen in Abhängigkeit der zentralen Bedieneinrichtung 11 betätigt werden. Bei der hier gezeigten Ausführungsformen ist es somit zum Beispiel möglich, mit Hilfe einer als Fernbedieneinrichtung ausgestalteten zentralen Bedieneinrichtung 11 das Antriebsaggregat 3 und die Bremsanlage 2 fernzusteuern. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sind die Umschalteinheiten 13, 14 zweckmäßig so ausgestaltet, dass sie bei Ausfall der zentralen Steuereinrichtung 12, also bei fehlender oder deaktivierter oder stromloser zentraler Steuereinrichtung 12 , selbsttätig den manuellen Fahrbetrieb ermöglichen. Das bedeutet, die Umschalteinheiten 13, 14 besitzen eine Rückfallposition, welche die eingehenden Fahrerwunschsignale FW einfach zum zugehörigen Steuergerät 7, 8 durchleitet.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung können die Umschalteinheiten 13, 14 so gestaltet werden, dass sie im automatisierten Fahrbetrieb Fahrerwunschsignale FW, die von den manuellen Bedienelementen 5, 6 generiert werden, an die zentrale Steuereinrichtung 12 weiterleiten. Die zentrale Steuereinrichtung 12 kann im automatisierten Fahrbetrieb die eingehenden Fahrerwunschsignale FW der Bedienelemente 5, 6 analysieren. Jedoch ist es insbesondere möglich, das Vorliegen eines zulässigen manuellen Fahrereingriffs zu überwachen. Dem Fahrzeug- führer wird es dadurch ermöglicht, auch beim automatisierten Fahrbetrieb das Fahrzeug willkürlich zum Stillstand zu bringen, wenn sein Bremswunsch als zulässiger manueller Fahreingriff erkannt wird. Die zentrale Steuereinrichtung 12 leitet dann das vom jeweiligen manuellen Bedienelement 5 bzw. 12 generierte Fahrerwunschsignal FW über die zugehörige Umschalteinheit 13, 14 zur jeweiligen Steuereinrichtung 7, 8 weiter. Ebenso kann die zentrale Bedieneinrichtung 12 Fahrerwunschsignale FW, die vom Gaspedal 6 erzeugt werden, in Abhängigkeit vorbestimmter Randbedingungen als zulässig erkennen und entsprechend an das zugehörige Steuergerät 8 weiterleiten o- der als unzulässig verwerfen und in der Folge ignorieren.
Des Weiteren ist es möglich, die zentrale Steuereinrichtung 12 so auszugestalten, dass sie im normalen Fahrbetrieb Bedienfehler des Fahrzeugführers erkennen kann. Zu diesem Zweck sind die Umschalteinheiten 13, 14 so ausgebildet, dass sie im normalen F hrbetrieb die Fahrerwunschsignale FW der manuellen Bedienelemente 5, 6 zusätzlich auch an die zentrale Bedieneinrichtung 12 übertragen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind die Umschalteinheiten 13, 14 als separate Bauteile ausgebildet. Im Unterschied dazu sind die Umschalteinheiten 13, 14 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 hardwaremäßig in die zentrale Steuereinrichtung 12 integriert bzw. softwaremäßig in die zentrale Steuereinrichtung 12 implementiert .

Claims

Patentansprüche
1. Rückwärtsfahr-Steuerungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Rückfahrhilfeeinrichtung, welche den Fahrer beim Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeugs unterstützt, wobei das Steuerungssystem folgendes aufweist : - einen Antriebsstrang (1) mit Lenkungsanläge, Bremsanlage (2) und Antriebsaggregat (3) , - ein einer Antriebsstrang-Komponente (2, 3) zugeordnetes manuellen Bedienelement (13, 14) , das von einem Fahrzeugführer manuell betätigbar ist und das in Abhängigkeit zu seiner Betätigung ausgangsseitige Fahrerwunschsignale (FW) erzeugt, - ein der Antriebsstrang-Komponente (2, 3) zugeordnetes Steuergerät (7, 8) , das in Abhängigkeit eingangsseiti- ger Fahrerwunschsignale (FW) die jeweilige Antriebs- Strang-Komponente (2, 3) betätigt, - eine zentrale Bedieneinrichtung (12) , die bei einem automatisierten Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs ausgangs- seitig Bewegungsvektoren (BV) generiert, die für die Antriebsstrang-Komponente (2, 3) vorgesehene Fahrerwünsche enthält, - eine zentrale Steuereinrichtung (12) , die aus eingangs- seitigen Bewegungsvektoren (BV) für die jeweilige Antriebsstrang-Komponente (2, 3) lesbare ausgangsseitige Fahrerwunschsignale (FW) generiert, - eine Umschalteinheit (13, 14), über die das manuelle Bedienelement (5, 6) mit dem Steuergerät (7, 8) verbunden ist, die mit der zentralen Steuereinrichtung (12) gekoppelt ist und die zwischen einem normalen Fahrbe- trieb und einem automatisierten Fahrbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass - eine Bahnberechnungseinrichtung, die aus Istwerten und Sollwerten für Lage und Position des Kraftfahrzeuges eine zur Solllage und Sollposition führende Abfolge von Bewegungsvektoren (BV) berechnet, - die Umschalteinheit (13, 14) im normalen Rückwärts- Fahrbetrieb die Fahrerwunschsignale (FW) des manuellen Bedienelements (5, 6) direkt an das Steuergerät (7, 8) weiterleitet, - die Umschalteinheit (13, 14) im automatisierten Rückwärts-Fahrbetrieb die Fahrerwunschsignale (FW) der zentralen Steuereinrichtung (12) an das Steuergerät (7, 8) weiterleitet, - die zentrale Steuereinrichtung (12) im automatisierten Fahrbetrieb anhand der eingehenden Fahrerwunschsignale (FW) des manuellen Bedienelements (5, 6) das Vorliegen eines zulässigen manuellen Fahrereingriffs überwacht, - die zentrale Steuereinrichtung (12) im automatisierten Fahrbetrieb im Falle eines manuellen Fahrereingriffs die Fahrerwunschsignale (FW) des manuellen Bedienelements (5, 6) anstelle der Fahrerwunschsignale (FW) des Bewegungsvektors (BV) an die Umschalteinheit (13, 14) weiterleitet .
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zentrale Steuereinrichtung (12) im manuellen Fahrbetrieb deaktiviert ist.
3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Umschalteinheit (13, 14) so ausgebildet ist, dass sie bei Ausfall der zentralen Steuereinrichtung (12) selbsttätig den manuellen Fahrbetrieb ermöglicht.
4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fahrerwunschsignal (FW) ein pulsweitenmodulier- tes Signal ist.
5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Bewegungsvektor (BV) ein Busprotokoll ist .
6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - dass der Antriebsstrang (1) mehrere elektrisch ansteuerbare Komponenten (2, 3) aufweist, denen jeweils ein manuelles Bedienelement (5, 6), ein Steuergerät (7, 8) und eine Umschalteinheit (13, 14) zugeordnet ist, - dass die zentrale Steuereinrichtung (12) mehreren Antriebsstrang-Komponenten (2, 3) gemeinsam zugeordnet ist, - dass die Bewegungsvektoren (BV) für die der zentralen Steuereinrichtung (12) zugeordneten Antriebsstrang- Komponenten (2, 3) vorgesehene Fahrerwünsche enthalten.
7. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Umschalteinheit (13, 14) in die zentrale Steuerungseinrichtung (12) softwaremäßig implementiert und/oder hardwaremäßig integriert ist.
8. Steuerungs System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zentrale Bedieneinrichtung (11) wenigstens ein Mitglied aus folgender Gruppe aufweist:
- eine fahrzeugfeste Einheit zur Fahrerwunscheingabe,
- eine fahrzeugferne Einheit zur Fahrerwunscheingabe,
- eine Fernsteuereinrichtung zur ferngesteuerten Betätigung des Kraftfahrzeugs,
- eine Rückfahrhilfeeinrichtung, die beim Rückwärtsfahren des Kraftfahrzeugs die Fahrerwunschsignale (FW) und/oder die Bewegungsvektoren (BV) modifiziert,
- eine Spurfolgeeinrichtung, die es dem Fahrzeug ermöglicht, einer Fahrbahnmarkierung zu folgen.
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