WO2017021401A1 - Verfahren und vorrichtung zum autonomen lenken eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2017021401A1
WO2017021401A1 PCT/EP2016/068413 EP2016068413W WO2017021401A1 WO 2017021401 A1 WO2017021401 A1 WO 2017021401A1 EP 2016068413 W EP2016068413 W EP 2016068413W WO 2017021401 A1 WO2017021401 A1 WO 2017021401A1
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vehicle
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braking
wheel
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PCT/EP2016/068413
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English (en)
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Inventor
Daniel THUM
Oliver Jundt
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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Publication date
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    • 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
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/1755—Brake regulation specially adapted to control the stability of the vehicle, e.g. taking into account yaw rate or transverse acceleration in a curve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D9/00—Steering deflectable wheels not otherwise provided for
    • B62D9/005—Emergency systems using brakes for steering
    • 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
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/402—Back-up

Definitions

  • the present invention relates to a method for the autonomous steering of a vehicle, to a corresponding device and to a corresponding computer program.
  • Driver assistance systems for passenger cars and trucks may have a function for the autonomous control of a steering system.
  • the control is usually done by means of electronic or hydraulic actuators.
  • the approach presented here provides a method for the autonomous steering of a vehicle which has a driver assistance system, at least one actuation device controllable by the driver assistance system for controlling a steering of the vehicle and at least one braking device for braking a wheel of the vehicle, the method comprising the following features :
  • a vehicle can be understood to mean a motor vehicle, in particular a commercial vehicle.
  • a vehicle may be understood to mean a vehicle combination comprising a plurality of vehicles, for example a towing vehicle and at least one trailer coupled to the towing vehicle.
  • a driver assistance system can be understood as a system for vehicle-dynamic stabilization of the vehicle.
  • the driver assistance system can be designed as a so-called self-steering system in order to autonomously steer the vehicle by means of the adjusting device.
  • An adjusting device may be understood to mean a device for changing a steering angle of the vehicle coupled to a steering of the vehicle.
  • a brake device may be, for example, a hydraulically or pneumatically actuated disc or drum brake.
  • the approach proposed here is based on the knowledge that a vehicle may have a function that makes it possible to autonomously make changes in direction even after failure of a steering system of the vehicle.
  • the function can thus act as an at least temporary fallback for the failed steering system.
  • the function may be designed such that the vehicle is able to autonomously approach a nearest emergency stop bay by means of a steering angle or path specification or to come to a safe stop on a hard shoulder. If the vehicle does not have a self-steering assistance system, the function can be used to carry out steering corrections for functions such as, for example, a lane departure warning system.
  • the function can be realized, for example, as a control system which serves to implement a direction change predetermined by an external system merely by using a braking system present in the vehicle.
  • wheel forces in a vehicle system can be implied by wheel-specific brake interventions.
  • a rotation rate information about a rate of rotation of the vehicle can be read.
  • a reference turning rate of the vehicle corresponding to the change in direction of travel can be determined.
  • the control signal may be provided using the yaw rate information and the reference yaw rate to decelerate the wheel such that the vehicle has the reference yaw rate.
  • a rotation rate can be understood as an angular velocity with which the vehicle rotates about an axis of a vehicle-fixed coordinate system.
  • the yaw rate may be a yaw rate.
  • the rate of rotation may represent a roll rate or pitch rate of the vehicle.
  • a reference rotational rate can be understood to mean a rotational rate at which the vehicle drives a curve corresponding to the given direction of travel change. This embodiment enables a reliable and resource-saving autonomous implementation of the direction of travel change.
  • the method may be provided with a step of determining a brake pressure using the rotation rate information and the reference rotation rate. Accordingly, in the providing step, the control signal may be provided to apply the brake pressure to the brake device.
  • a brake pressure may be understood to mean a pneumatic or hydraulic control pressure for controlling a brake application force of the brake device.
  • the brake pressure can be determined as a function of a difference between the rate of rotation and the reference rotational rate.
  • the control signal may be provided in the step of providing in consideration of a given tire, a predetermined load or a predetermined lift axle status of the vehicle.
  • a wheelbase a distance between a front and a rear axle of the vehicle can be understood.
  • the wheelbase may vary depending on the length of a trailer coupled to the vehicle.
  • Tires may be understood as a type or number of tires of the vehicle in contact with a road surface.
  • a load may be understood to mean a weight of the vehicle resulting from a current payload or a weight distribution in the vehicle resulting from the payload.
  • a lift axle status may be understood to mean a status that represents either a lowered or a raised lift axle of the vehicle. This embodiment ensures that the direction of travel change is implemented as accurately as possible with varying driving characteristics of the vehicle.
  • the step of reading in a priority information on a predetermined by a driver of the vehicle direction change is read.
  • the provision of the control signal can be suppressed if the change in direction predefined by the driving assistance system deviates from the direction of travel change predetermined by the driver.
  • the vehicle may have at least one further braking device for braking a further wheel of the vehicle.
  • at least one further control signal for controlling the further braking device can be provided using the direction information, if the operating state information represents the failure or at least the limited functionality of the adjusting device to further drive the vehicle by braking the other Steering wheel in the direction of the change of direction corresponding direction.
  • the other wheel may be a wheel opposite the wheel.
  • a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules which are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.
  • FIG. 1 a, 1 b are schematic representations of a vehicle with an apparatus for autonomous steering according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart of a method for autonomous steering according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS 1 a and 1 b show schematic representations of a vehicle 100 with an apparatus 102 for autonomous steering according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 100 here a truck, has an adjusting device 104 for setting a steering angle of the vehicle 100.
  • the adjusting device 104 is coupled to a steering system 106, which is shown schematically as a steering column.
  • a driver assistance system 108 is configured to autonomously steer the vehicle 100 by means of the adjusting device 104.
  • the driver assistance system 108 is further configured to provide direction information 110 that represents a change in a current direction of travel of the vehicle 100 that is to be implemented by the adjustment device 104 and determined by the driver assistance system 108.
  • the adjusting device 104 is designed to provide an operating state information 1 12 about a current operating state of the adjusting device 104.
  • the device 102 is designed to read in the direction information 1 10 and the operating state information 1 12.
  • the device 102 If the operating state information 12 represents a failure or a malfunction of the adjusting device 104, then the device 102 generates a control signal 1 14 in accordance with the change in direction represented by the driving direction information 110 and sends this to a braking device 1 18 of the vehicle coupled to a single wheel 16
  • the wheel 16 is a rear wheel of the vehicle 100.
  • the brake device 118 is configured to decelerate the wheel 16 using the control signal 14, thus changing the current direction of travel of the vehicle 100 effect, wherein the change corresponds to the change of direction detected by the driving assistance system 108.
  • the device 102 is configured to read in from a rotation rate sensor 120 of the vehicle 100 a rotation rate information 122 about a current rotation rate ⁇ of the vehicle 100, in this case a yaw rate, and from an external direction specification in the form of the direction information 1 10 a reference rotation rate Q R form, which corresponds to a required by the driver assistance system 108 cornering, ie a required to implement the direction of travel change angle of rotation about a yaw axis z of the vehicle 100 represents.
  • the rate of rotation ⁇ and the reference rotational rate Q R are schematically indicated in FIG. 1a by an arrow around the yaw axis z.
  • the device 102 uses the rotation rate information 122 and the reference rotation rate Q R, forms a difference between the reference rotation rate Q R and the measured rotation rate Q R. rate of the vehicle 100.
  • This difference serves as an input variable for a realized example as a component of the device 102 controller, which is designed to calculate a wheel-specific brake pressure for actuating the brake device 1 18 so that the reference nachinate and thus the required cornering is implemented ,
  • the control signal 1 14 provided by the device 102 serves to apply the calculated brake pressure to the brake device 1 18.
  • the controller is designed to limit the wheel-specific brake pressure so that the stability of the vehicle 100 is not impaired.
  • the device 102 is designed to receive priority information 124 about a direction of travel change predetermined by a driver of the vehicle 100 in addition to the direction information 110, the operating state information 12 and the rotation rate information 122 .
  • the priority information 124 may be provided by, for example, a steering wheel angle sensor for detecting a rotation angle of a steering wheel of the vehicle 100.
  • the device 102 is configured to permanently monitor an activity of the driver using the priority information 124 and to suppress an output of the control signal 14 when the driver-specified direction change deviates from the direction change determined by the driver assistance system 108. In this way, the priority of the driver's request is guaranteed, d. h., The driver has the ability to prevent ongoing intervention by the device 102.
  • the vehicle 100 has a further braking device 126, which is designed to brake a further wheel 128 of the vehicle 100 which is opposite the wheel 16.
  • the device 102 is designed to output in addition to the control signal 1 14 another control signal 130, which serves to control the further braking device 126.
  • the further wheel 128 may be disposed on the same vehicle side as the wheel 16.
  • FIG. 2 shows a flowchart of an autonomous steering method 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the method 200 for autonomously steering a vehicle with a driver assistance system, at least one actuatable by the driving assistance system control device for controlling a steering of the vehicle and at least one braking device for braking a wheel of the vehicle can be performed for example by a device as described above with reference to Figures 1 a and 1 b is described.
  • step 202 operating state information about an operating state of the adjusting device and travel direction information about a driving direction change of the vehicle predetermined by the driving assistance system are first read in a step 202.
  • step 202 may be performed continuously to permanently monitor the operating state of the actuator.
  • a control signal for controlling the driving direction information is output
  • the control signal which represents, for example, a certain brake pressure for actuating the brake device, serves to steer the vehicle by braking the wheel in a direction corresponding to the direction of travel change.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs (100), das ein Fahrassistenzsystem (108), zumindest eine durch das Fahrassistenzsystem (108) ansteuerbare Stellvorrichtung (104) zum Steuern einer Lenkung (106) des Fahrzeugs (100) und zumindest eine Bremseinrichtung (118) zum Bremsen eines Rads (116) des Fahrzeugs (100) aufweist. In dem Verfahren werden zunächst eine Betriebszustandsinformation (112) über einen Betriebszustand der Stellvorrichtung (104) und eine Fahrtrichtungsinformation (110) über eine durch das Fahrassistenzsystem (108) vorgegebene Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs (100) eingelesen. Wenn die Betriebszustandsinformation (1 12) einen Ausfall oder zumindest eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stellvorrichtung (104) repräsentiert, wird unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation (110) ein Steuersignal (114) zum Steuern der Bremseinrichtung (118) bereitgestellt, um das Fahrzeug (100) durch Abbremsen des Rads (116) in eine der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Richtung zu lenken.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs
Beschreibung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogramm.
Fahrassistenzsysteme für Personen- und Lastkraftwagen können eine Funktion zur auto- nomen Steuerung einer Lenkung aufweisen. Die Steuerung erfolgt in der Regel mittels elektronischer oder hydraulischer Stellvorrichtungen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs, durch eine entsprechende Vorrichtung sowie durch ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs, das ein Fahrassistenzsystem, zumindest eine durch das Fahrassistenzsystem ansteuerbare Stellvorrichtung zum Steuern einer Lenkung des Fahrzeugs und zumindest eine Bremseinrichtung zum Bremsen eines Rads des Fahrzeugs aufweist, wobei das Ver- fahren folgende Merkmale umfasst:
Einlesen einer Betriebszustandsinformation über einen Betriebszustand der Stellvorrichtung und einer Fahrtrichtungsinformation über eine durch das Fahrassistenzsystem vorgegebene Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs; und
Bereitstellen eines Steuersignals zum Steuern der Bremseinrichtung unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation, wenn die Betriebszustandsinformation einen Ausfall oder zumindest eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stellvorrichtung repräsentiert, um das Fahrzeug durch Abbremsen des Rads in eine der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Richtung zu lenken.
Unter einem Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, verstan- den werden. Ferner kann unter einem Fahrzeug eine Fahrzeugkombination aus mehreren Fahrzeugen verstanden werden, etwa aus einem Zugfahrzeug und zumindest einem mit dem Zugfahrzeug gekoppelten Anhänger. Unter einem Fahrassistenzsystem kann ein System zur fahrdynamischen Stabilisierung des Fahrzeugs verstanden werden. Das Fahrassistenzsystem kann als ein sogenanntes selbstlenkendes System ausgebildet sein, um das Fahrzeug mittels der Stellvorrichtung autonom zu lenken. Unter einer Stellvorrichtung kann eine mit einer Lenkung des Fahrzeugs gekoppelte Vorrichtung zum Ändern eines Lenkwinkels des Fahrzeugs verstanden werden. Eine Bremseinrichtung kann beispielsweise eine hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Scheiben- oder Trommelbremse sein.
Der hier vorgeschlagene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Fahrzeug eine Funktion aufweisen kann, die es ermöglicht, auch nach Ausfall eines Lenksystems des Fahrzeugs autonom Richtungsänderungen durchzuführen. Die Funktion kann so als eine zumindest temporäre Rückfallebene für das ausgefallene Lenksystem fungieren.
Beispielsweise kann die Funktion so ausgelegt sein, dass das Fahrzeug in der Lage ist, durch eine Lenkwinkel- oder Pfadvorgabe autonom eine nächstgelegene Nothaltebucht anzufahren oder auf einem Standstreifen sicher zum Stehen zu kommen. Weist das Fahrzeug kein selbstlenkendes Assistenzsystem auf, so können mittels der Funktion Lenkkorrekturen für Funktionen wie beispielsweise einen Spurhalteassistenten durchgeführt werden.
Die Funktion kann beispielsweise als ein Regelsystem realisiert sein, das dazu dient, ei- nen von einem externen System vorgegebenen Richtungswechsel lediglich unter Verwendung eines im Fahrzeug vorhandenen Bremssystems umzusetzen. Dabei können durch radindividuelle Bremseingriffe Lenkkräfte in ein Fahrzeugsystem impliziert werden.
Mithilfe einer solchen Regelfunktion kann ein Ausfall der Stellvorrichtung zum autonomen Lenken des Fahrzeugs mit nur geringem technischem und finanziellem Mehraufwand kompensiert werden und somit die Sicherheit der Funktionalität des autonomen Fahrens erhöht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Einlesens ferner eine Drehrateninfor- mation über eine Drehrate des Fahrzeugs eingelesen werden. In einem Schritt des Ermitteins kann unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation eine der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Referenzdrehrate des Fahrzeugs ermittelt werden. Im Schritt des Bereitstellens kann das Steuersignal unter Verwendung der Drehrateninformation und der Referenzdrehrate bereitgestellt werden, um das Rad derart abzubremsen, dass das Fahrzeug die Referenzdrehrate aufweist. Unter einer Drehrate kann eine Winkelgeschwindigkeit verstanden werden, mit der sich das Fahrzeug um eine Achse eines fahrzeugfesten Koordinatensystems dreht. Insbesondere kann es sich bei der Drehrate um eine Gierrate handeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Drehrate je nach Ausführungsform eine Rollrate oder eine Nickrate des Fahrzeugs repräsentieren. Unter einer Refe- renzdrehrate kann eine Drehrate verstanden werden, bei der das Fahrzeug eine der vorgegebenen Fahrtrichtungsänderung entsprechende Kurve fährt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine zuverlässige und ressourcensparende autonome Umsetzung der Fahrtrichtungsänderung. Das Verfahren kann mit einem Schritt des Bestimmens eines Bremsdrucks unter Verwendung der Drehrateninformation und der Referenzdrehrate vorgesehen sein. Entsprechend kann im Schritt des Bereitstellens das Steuersignal bereitgestellt werden, um die Bremseinrichtung mit dem Bremsdruck zu beaufschlagen. Unter einem Bremsdruck kann ein pneumatischer oder hydraulischer Steuerdruck zum Steuern einer Zuspannkraft der Bremseinrichtung verstanden werden. Beispielsweise kann der Bremsdruck in Abhängigkeit von einer Differenz aus der Drehrate und der Referenzdrehrate bestimmt werden. Dadurch wird eine unkomplizierte und effiziente Ansteuerung der Bremseinrichtung ermöglicht. Es ist ferner vorteilhaft, wenn im Schritt des Bereitstellens das Steuersignal unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Radstands bereitgestellt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuersignal im Schritt des Bereitstellens unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Bereifung, einer vorgegebenen Beladung oder eines vorgegebenen Liftachsenstatus des Fahrzeugs bereitgestellt werden. Unter einem Radstand kann ein Abstand zwischen einer vorderen und einer hinteren Achse des Fahrzeugs verstanden werden. Beispielsweise kann der Radstand je nach Länge eines mit dem Fahrzeug gekoppelten Anhängers variieren. Unter einer Bereifung kann eine Art oder eine Anzahl von mit einer Fahrbahn in Kontakt stehenden Reifen des Fahrzeugs verstanden werden. Unter einer Beladung kann ein sich aus einer aktuellen Zuladung ergebendes Gewicht des Fahrzeugs oder eine sich aus der Zuladung ergebende Gewichtsverteilung im Fahrzeug verstanden werden. Unter einem Liftachsenstatus kann ein Status verstanden werden, der entweder eine abgesenkte oder eine angehobene Liftachse des Fahrzeugs repräsentiert. Durch diese Ausführungsform ist sichergestellt, dass die Fahrtrichtungsänderung bei variierenden Fahreigenschaften des Fahrzeugs möglichst genau umgesetzt wird.
Von Vorteil ist auch, wenn im Schritt des Einlesens ferner eine Prioritätsinformation über eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs vorgegebene Fahrtrichtungsänderung eingelesen wird. Dabei kann im Schritt des Bereitstellens das Bereitstellen des Steuersignals unterdrückt werden, wenn die von dem Fahrassistenzsystem vorgegebene Fahrtrichtungsän- derung von der durch den Fahrer vorgegebenen Fahrtrichtungsänderung abweicht.
Dadurch wird eine prioritäre Behandlung von Fahrerwünschen bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs ermöglicht.
Das Fahrzeug kann zumindest eine weitere Bremseinrichtung zum Bremsen eines weite- ren Rads des Fahrzeugs aufweisen. Entsprechend kann gemäß einer weiteren Ausführungsform im Schritt des Bereitstellens zumindest ein weiteres Steuersignal zum Steuern der weiteren Bremseinrichtung unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation bereitgestellt werden, wenn die Betriebszustandsinformation den Ausfall oder zumindest die eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stellvorrichtung repräsentiert, um das Fahrzeug fer- ner durch Abbremsen des weiteren Rads in die der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Richtung zu lenken. Beispielsweise kann es sich bei dem weiteren Rad um ein dem Rad gegenüberliegendes Rad handeln. Dadurch kann das Fahrzeug mit einer Lenkbremse realisiert werden, die eine präzise und flexible Steuerung des Fahrzeugs in eine vorgegebene Fahrtrichtung ermöglicht.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremo- dule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a, 1 b schematische Darstellungen eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum autonomen Lenken gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung; und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum autonomen Lenken gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Die Figuren 1 a und 1 b zeigen schematische Darstellungen eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 zum autonomen Lenken gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Fahrzeug 100, hier ein Lastkraftwagen, weist eine Stellvorrichtung 104 zum Einstellen eines Lenkwinkels des Fahrzeugs 100 auf. Dazu ist die Stellvorrich- tung 104 mit einer schematisch als Lenksäule dargestellten Lenkung 106 gekoppelt. Ein Fahrassistenzsystem 108 ist ausgebildet, um das Fahrzeug 100 mittels der Stellvorrichtung 104 autonom zu lenken. Das Fahrassistenzsystem 108 ist ferner ausgebildet, um eine Fahrtrichtungsinformation 1 10 bereitzustellen, die eine durch das Fahrassistenzsystem 108 ermittelte, mittels der Stellvorrichtung 104 umzusetzende Änderung einer aktuellen Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 repräsentiert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Stellvorrichtung 104 ausgebildet, um eine Betriebszustandsinformation 1 12 über einen aktuellen Betriebszustand der Stellvorrichtung 104 bereitzustellen. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um die Fahrtrichtungsinformation 1 10 und die Betriebszustandsinformation 1 12 einzulesen. Repräsentiert die Betriebszustandsinformation 1 12 einen Ausfall oder ei- nen Defekt der Stellvorrichtung 104, so generiert die Vorrichtung 102 entsprechend der durch die Fahrtrichtungsinformation 1 10 repräsentierten Fahrtrichtungsänderung ein Steuersignal 1 14 und sendet dieses an eine mit einem einzelnen Rad 1 16 gekoppelte Bremseinrichtung 1 18 des Fahrzeugs 100. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei dem Rad 1 16 um ein Hinterrad des Fahrzeugs 100. Die Bremseinrichtung 1 18 ist ausgebildet, um das Rad 1 16 unter Verwendung des Steuersignals 1 14 abzubremsen und so eine Änderung der aktuellen Fahrtrichtung des Fahrzeugs 100 zu bewirken, wobei die Änderung der durch das Fahrassistenzsystem 108 ermittelten Fahrtrichtungsänderung entspricht.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 102 ausgebildet, um von einem Drehratensensor 120 des Fahrzeugs 100 eine Drehrateninformation 122 über eine aktuelle Drehrate Ω des Fahrzeugs 100, hier eine Gierrate, einzulesen und aus einer externen Richtungsvorgabe in Form der Fahrtrichtungsinformation 1 10 eine Referenzdrehrate QR zu bilden, die einer durch das Fahrassistenzsystem 108 geforderten Kurvenfahrt entspricht, d. h. einen zum Umsetzen der Fahrtrichtungsänderung erforderlichen Drehwinkel um eine Gierachse z des Fahrzeugs 100 repräsentiert. Die Drehrate Ω und die Referenzdrehrate QR, kurz Referenz genannt, sind in Fig. 1 a schematisch je mit einem Pfeil um die Gierachse z gekennzeichnet.
Die Vorrichtung 102 bildet unter Verwendung der Drehrateninformation 122 und der Refe- renzdrehrate QR eine Differenz aus der Referenzdrehrate QR und der gemessenen Dreh- rate des Fahrzeugs 100. Diese Differenz dient als Eingangsgröße für einen beispielsweise als Komponente der Vorrichtung 102 realisierten Regler, der ausgebildet ist, um einen radindividuellen Bremsdruck zur Betätigung der Bremseinrichtung 1 18 so zu berechnen, dass die Referenz nachgefahren und somit die geforderte Kurvenfahrt umgesetzt wird. Entsprechend dient das von der Vorrichtung 102 bereitgestellte Steuersignal 1 14 dazu, die Bremseinrichtung 1 18 mit dem berechneten Bremsdruck zu beaufschlagen. Optional ist der Regler ausgebildet, um den radindividuellen Bremsdruck so zu limitieren, dass die Stabilität des Fahrzeugs 100 nicht beeinträchtigt wird.
Gemäß dem in den Figuren 1 a und 1 b gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 102 ausgebildet, um zusätzlich zur Fahrtrichtungsinformation 1 10, zur Betriebszu- standsinformation 1 12 und zur Drehrateninformation 122 eine Prioritätsinformation 124 über eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 vorgegebene Fahrtrichtungsänderung zu empfangen. Die Prioritätsinformation 124 kann beispielsweise durch einen Lenkradwinkelsensor zum Erfassen eines Drehwinkels eines Lenkrads des Fahrzeugs 100 bereitgestellt sein. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um eine Aktivität des Fahrers unter Verwendung der Prioritätsinformation 124 permanent zu überwachen und ein Ausgeben des Steuersignals 1 14 zu unterdrücken, wenn die vom Fahrer vorgegebene Fahrtrichtungsänderung von der durch das Fahrassistenzsystem 108 ermittelten Fahrtrichtungsänderung abweicht. Auf diese Weise ist die Priorität des Fahrerwunsches gewährleistet, d. h., der Fahrer hat die Möglichkeit, laufende Eingriffe durch die Vorrichtung 102 zu unterbinden.
Wie anhand der in Fig. 1 b dargestellten Frontansicht des Fahrzeugs 100 zu erkennen, weist das Fahrzeug 100 eine weitere Bremseinrichtung 126 auf, die ausgebildet ist, um ein dem Rad 1 16 gegenüberliegendes weiteres Rad 128 des Fahrzeugs 100 abzubremsen. Analog zur vorangehend beschriebenen Ansteuerung der Bremseinrichtung 1 18 ist die Vorrichtung 102 ausgebildet, um zusätzlich zum Steuersignal 1 14 ein weiteres Steuersignal 130 auszugeben, das der Ansteuerung der weiteren Bremseinrichtung 126 dient. Durch eine individuelle Abbremsung der einander gegenüberliegenden Räder 1 18, 128 ist es beispielsweise möglich, das Fahrzeug 100 in entgegengesetzte Richtungen zu lenken, etwa um das Fahrzeug je nach Fahrbahnbeschaffenheit beim Umsetzen der geforderten Kurvenfahrt auf Kurs zu halten. Alternativ kann das weitere Rad 128 auf der gleichen Fahrzeugseite wie das Rad 1 16 angeordnet sein.
Die durch die Vorrichtung 102 ermittelten Kurvenradien können von mehreren Faktoren abhängen, die nicht allein fahrzeugspezifisch definiert sind, wie beispielsweise von einem Radstand, einer Bereifung, einer Beladung oder einem Liftachsstatus des Fahrzeugs 100. Daher kann der Regler der Vorrichtung 102 so ausgelegt sein, um auch bei variierenden Voraussetzungen optimale Kurvenvorgaben nachzubilden. Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum autonomen Lenken gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 200 zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs mit einem Fahrassistenzsystem, zumindest einer durch das Fahrassistenzsystem ansteuerbaren Stellvorrichtung zum Steuern einer Lenkung des Fahrzeugs und zumindest einer Bremseinrichtung zum Bremsen eines Rads des Fahr- zeugs kann beispielsweise von einer Vorrichtung durchgeführt werden, wie sie vorangehend anhand der Figuren 1 a und 1 b beschrieben ist. In dem Verfahren 200 wird in einem Schritt 202 zunächst eine Betriebszustandsinformation über einen Betriebszustand der Stellvorrichtung sowie eine Fahrtrichtungsinformation über eine durch das Fahrassistenzsystem vorgegebene Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs eingelesen. Beispielsweise kann der Schritt 202 fortlaufend durchgeführt werden, um den Betriebszustand der Stellvorrichtung permanent zu überwachen.
Repräsentiert die Betriebszustandsinformation einen Ausfall oder zumindest eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stellvorrichtung, so wird in einem Verfahrensschritt 204 unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation ein Steuersignal zum Steuern der
Bremseinrichtung bereitgestellt. Das Steuersignal, das beispielsweise einen bestimmten Bremsdruck zum Betätigen der Bremseinrichtung repräsentiert, dient dazu, das Fahrzeug durch Abbremsen des Rads in eine der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Richtung zu lenken.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden. Bezugszeichenliste
100 Fahrzeug
102 Vorrichtung zum autonomen Lenken
104 Stellvorrichtung
106 Lenkung
108 Fahrassistenzsystem
1 10 Fahrtrichtungsinformation
1 12 Betnebszustandsinformation
1 14 Steuersignal
1 16 Rad
1 18 Bremseinrichtung
120 Drehratensensor
122 Drehrateninformation
124 Prioritätsinformation
126 weitere Bremseinrichtung
128 weiteres Rad
130 weiteres Steuersignal
200 Verfahren zum autonomen Lenken
202 Schritt des Einlesens
204 Schritt des Bereitstellens

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (200) zum autonomen Lenken eines Fahrzeugs (100), das ein Fahrassistenzsystem (108), zumindest eine durch das Fahrassistenzsystem (108) ansteuerba- re Stellvorrichtung (104) zum Steuern einer Lenkung (106) des Fahrzeugs (100) und zumindest eine Bremseinrichtung (1 18) zum Bremsen eines Rads (1 16) des Fahrzeugs (100) aufweist, wobei das Verfahren (200) folgende Merkmale umfasst:
Einlesen (202) einer Betriebszustandsinformation (1 12) über einen Betriebszustand der Stellvorrichtung (104) und einer Fahrtrichtungsinformation (1 10) über eine durch das Fahrassistenzsystem (108) vorgegebene Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs (100); und
Bereitstellen (204) eines Steuersignals (1 14) zum Steuern der Bremseinrichtung (1 18) unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation (1 10), wenn die Betriebszustandsinformation (1 12) einen Ausfall oder zumindest eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stellvorrichtung (104) repräsentiert, um das Fahrzeug (100) durch Abbremsen des Rads (1 16) in eine der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Richtung zu lenken.
2. Verfahren (200) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (202) ferner eine Drehrateninformation (122) über eine Drehrate (Ω) des Fahrzeugs (100) eingelesen wird, wobei in einem Schritt des Ermitteins unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation (1 10) eine der Fahrtrichtungsänderung ent- sprechende Referenzdrehrate (QR) des Fahrzeugs (100) ermittelt wird, wobei im
Schritt des Bereitstellens (204) das Steuersignal (1 14) unter Verwendung der Drehrateninformation (122) und der Referenzdrehrate (QR) bereitgestellt wird, um das Rad (1 16) derart abzubremsen, dass das Fahrzeug (100) die Referenzdrehrate (QR) aufweist.
3. Verfahren (200) gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Schritt des Bestimmens eines Bremsdrucks unter Verwendung der Drehrateninformation (122) und der Referenzdrehrate (QR), wobei im Schritt des Bereitstellens (204) das Steuersignal (1 14) bereitgestellt wird, um die Bremseinrichtung (1 18) mit dem Bremsdruck zu be- aufschlagen.
Verfahren (200) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitstellens (204) das Steuersignal (1 14) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Radstands und/oder einer vorgegebenen Bereifung und/oder einer vorgegebenen Beladung und/oder eines vorgegebenen Liftachsenstatus des Fahrzeugs (100) bereitgestellt wird.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Einlesens (202) ferner eine Prioritätsinformation (124) über eine durch einen Fahrer des Fahrzeugs (100) vorgegebene Fahrtrichtungsänderung eingelesen wird, wobei im Schritt des Bereitstellens (204) das Bereitstellen des Steuersignals (1 14) unterdrückt wird, wenn die von dem Fahrassistenzsystem (108) vorgegebene Fahrtrichtungsänderung von der durch den Fahrer vorgegebenen Fahrtrichtungsänderung abweicht.
Verfahren (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Fahrzeug (100) zumindest eine weitere Bremseinrichtung (126) zum Bremsen eines weiteren Rads (128) des Fahrzeugs (100) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Bereitstellens (204) zumindest ein weiteres Steuersignal (130) zum Steuern der weiteren Bremseinrichtung (126) unter Verwendung der Fahrtrichtungsinformation (1 10) bereitgestellt wird, wenn die Betriebszustandsinformation (1 12) den Ausfall oder zumindest die eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Stellvorrichtung (104) repräsentiert, um das Fahrzeug (100) durch Abbremsen des weiteren Rads (128) in die der Fahrtrichtungsänderung entsprechende Richtung zu lenken.
Vorrichtung (102), die ausgebildet ist, um alle Schritte eines Verfahrens (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, alle Schritte eines Verfahrens (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
9. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 8.
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