WO2020216658A1 - Situationsabhängige steuerung von fahrzeugsensoren und/oder komponenten - Google Patents

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WO2020216658A1
WO2020216658A1 PCT/EP2020/060568 EP2020060568W WO2020216658A1 WO 2020216658 A1 WO2020216658 A1 WO 2020216658A1 EP 2020060568 W EP2020060568 W EP 2020060568W WO 2020216658 A1 WO2020216658 A1 WO 2020216658A1
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control device
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Marlon Ramon EWERT
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9324—Alternative operation using ultrasonic waves

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling sensors or
  • Components of a vehicle by a control unit, a control unit and a computer program Components of a vehicle by a control unit, a control unit and a computer program.
  • vehicles with automated driving functions can be operated autonomously and without a driver.
  • the vehicle can, for example, automatically follow the course of the road, independently recognize other road users or obstacles and the
  • the environment sensors are for example for the
  • the sensor data of the environment sensors can be evaluated and, for example, objects in the vicinity of the vehicle can be recognized.
  • the sensor data influence a trajectory planning of the vehicle and thus also a subsequent one
  • the environment sensors for such automated driving functions are diverse and redundant. For example, a fully automated Vehicle have up to forty environment sensors. Because of the
  • the environment sensors can have a detrimental effect on the range of electrically powered vehicles during operation.
  • the object on which the invention is based can be seen in proposing a method for reducing an energy requirement of a vehicle, in particular of a vehicle that can be operated in an automated manner.
  • Measurements or components of a vehicle provided by a control unit.
  • measurement data are received and evaluated from at least one sensor in the vehicle.
  • a traffic situation in which the vehicle is located is determined using measurement data. In a further step it depends on the determined
  • a control device is provided, the control device being set up to carry out the method.
  • a computer program which comprises instructions that are used when executing the
  • Computer program by a computer or a control device cause the latter to carry out the method according to the invention.
  • the control unit can preferably be installed in a vehicle.
  • the vehicle can be assisted, partially automated, highly automated and / or fully automated or driverless in accordance with the BASt standard.
  • the at least one sensor can be part of an environment sensor system or at least one sensor of the vehicle.
  • the at least one sensor can be a LIDAR sensor, radar sensor, ultrasonic sensor, camera sensor and the like.
  • the at least one sensor can be a temperature sensor and / or a sensor of an engine control or
  • the at least one sensor can also represent a part, a group of the environment sensor system or the entire environment sensor system.
  • the at least one component can be configured as a control device, a control unit, actuators, motors, electronic components, lighting means, airbag sensors, airbag control units and the like.
  • the need for sensors can be determined, which is necessary for the safe control and navigation of the vehicle within the traffic situation or through the traffic situation.
  • part of the environment sensors or other sensors of the vehicle can be deactivated or put into a standby mode when they are not needed.
  • sensors that have been deactivated or switched to standby mode can be reactivated if this is necessary to cope with the traffic situation.
  • the energy consumption of the vehicle for operating the sensors and / or components can be reduced.
  • the method can in particular increase the range of electrically driven vehicles, since the sensors and components of the vehicle are partially switched off or can be switched to standby mode.
  • the sensors and / or components of the vehicle can preferably be used by the control device as a function of the situation.
  • the at least one sensor and / or the at least one component can also be switched to standby mode or
  • the sensors and / or components of an automatically operated and / or electrically powered vehicle can preferably be switched on or off as required in order to reduce the power consumption of the vehicle
  • a vehicle that can be operated automatically is approaching an intersection with a traffic light system in front of the vehicle being switched to red and the vehicle cannot continue driving, but in front of the traffic light system
  • a vehicle that can be operated automatically is operated on a free motorway.
  • a vehicle that can be operated automatically is operated in an urban area.
  • a vehicle that can be operated automatically is operated in ideal or bad weather.
  • an intelligent algorithm for the connection and / or disconnection of, for example, can be used on the control device
  • Environment sensors or control devices can be implemented. This algorithm is able, based on a current driving scenario such as a traffic light switch or a parking maneuver, to deactivate or activate certain environment sensors or control devices or to activate them
  • the intelligent algorithm for the connection and / or disconnection of environmental sensors can be implemented as a neural network or as an artificial intelligence.
  • the intelligent algorithm can have parameters from the surroundings of the vehicle as input variables.
  • Such parameters can, for example, a traffic light circuit and Traffic light phase duration, position of other road users relative to the vehicle, a vehicle speed, a vehicle position in a GNSS coordinate system or world coordinate system and / or your own
  • the intelligent algorithm can determine the state of environment sensors as output variables, with an output vector corresponding to the number of environment sensors of the vehicle.
  • the output vector can be the currently desired sensor state of at least one sensor.
  • the desired sensor state can for example be a
  • Standby mode or standby mode a deactivation, or a
  • the intelligent algorithm can be learned for as many scenarios or traffic situations as possible and applied to the vehicle.
  • the method and the control device can result in the following advantages in particular:
  • Control devices and other vehicle components for example when the vehicle is at a standstill or in advance of or afterwards, the energy consumption of the vehicle can be reduced,
  • the energy of the vehicle can also be reduced.
  • the service life of the at least one sensor can also be increased.
  • the service life of sensors with electromechanical components such as LIDAR sensors with mechanical rotation units, can be increased.
  • Traffic situation an intersection lying ahead in the direction of travel, a traffic light system lying ahead in the direction of travel, a traffic jam, an initiated one
  • Traffic situation or a scenario can be determined or assigned to a traffic situation from a predefined list of traffic situations.
  • the impaired sensors can also be switched off.
  • adverse conditions can include rain,
  • the impaired sensors can preferably be deactivated, since the measured values determined have a high degree of inaccuracy and / or are of little significance.
  • redundant sensors of the vehicle can also be deactivated under optimal conditions, since sufficient accuracy can already be achieved with individual sensors.
  • a traffic jam situation can be recognized as a traffic situation, for example, on the basis of the vehicle speed, which is additionally or alternatively coupled to a highly precise vehicle position on a so-called feature map.
  • the vehicle can be on a motorway, it has a low vehicle speed.
  • the vehicle If the vehicle is in an urban area with a relatively high volume of traffic, some of the vehicle's sensors can be activated or deactivated. With low traffic you can
  • certain sensors are put into standby mode if the vehicle speed is low.
  • An example of this would be a long range radar, which is of little use in an urban area, while it is used on a motorway with a higher priority.
  • environment sensors which are required for reliable detection of the vehicle environment in all weather conditions, but which are redundantly available in good weather, can be deactivated.
  • the vehicle's control unit which can switch the sensors on or off, recognizes the weather situation and switches the sensors on or off.
  • bad weather for example, all available environmental sensors can be switched on.
  • the at least one sensor and / or component is deactivated by the control unit as soon as the vehicle stops, the at least one sensor and / or component being activated by the
  • Control unit is activated when the vehicle continues to drive. As soon as the vehicle comes to a standstill, the surroundings sensors are completely or partially deactivated. Alternatively or additionally, the environment sensors and / or components can be put into a sleep mode or into a standby mode. In this way, the electrical energy, for example a drive battery, is saved when the vehicle is at a standstill. Those sensors and / or components can remain in an awake state or activated state which are necessary for the detection of the switching of the traffic light system to "green" or for the detection of the continuation of the journey ahead
  • the vehicle's surroundings sensors are switched on gradually or completely, depending on the vehicle speed, so that the vehicle can continue to drive in a highly automated manner.
  • the environment sensors of the vehicle are activated or deactivated depending on the vehicle speed.
  • ultrasonic sensors can be used at low vehicle speeds.
  • radar sensors With increasing vehicle speed, radar sensors, and
  • Camera sensors and / or LIDAR sensors are used.
  • the at least one sensor and / or component is activated when the vehicle is at a standstill or when a
  • Initiation of a braking process deactivated or switched to standby mode deactivate the at least one sensor of the Vehicle either as soon as the vehicle has come to a standstill and comes to a standstill, or even before the vehicle comes to a standstill can be initiated by the control unit.
  • the vehicle can be stopped, for example, via a vehicle wheel speed sensor, acceleration sensors, via a static position detection of a GNSS position of the vehicle and / or via a static position detection of a car-to-X-based position of the
  • Vehicle can be determined.
  • the at least one sensor can also be put into standby mode.
  • the at least one sensor can be operated with a lower data rate or with a lower sampling rate.
  • LIDAR sensor When using a LIDAR sensor, it can be operated at a traffic light system with a lower speed or number of vibrations.
  • the surroundings of the vehicle can be scanned at extended time intervals when the vehicle is stationary in order to save the electrical energy required to operate the sensor.
  • the sampling rate of the at least one sensor can be increased or decreased depending on the vehicle speed.
  • a traffic light system that is ahead in the direction of travel and switched to "red” is detected as a traffic situation, the vehicle can approach this intersection.
  • the vehicle recognizes this status of the traffic light system either by evaluating measurement data from its own environment sensors or via a Car-to-X communication link to the traffic light system. Approaching the traffic light system can take place at a reduced speed, whereby the vehicle comes to a stop in good time in front of the traffic light system.
  • the traffic light system is switched to “red”, the vehicle sensors that are not required for braking the vehicle to a standstill at the traffic light system or in the vehicle queue at the traffic light system can already be partially switched off.
  • the sensors of the vehicle for the detection of following traffic and optionally the sensors for the detection of side traffic can be switched off, while the sensors for the lane keeping or for the detection road users ahead and for the detection of the distance to the road users ahead continue to be supplied with electrical energy and operated until the vehicle comes to a standstill.
  • the at least one sensor and / or component is dependent on the traffic situation and / or
  • Deactivated in a predictive manner or switched to standby mode Predictive deactivation of environment sensors is possible, for example, by deactivating the side and rear environment sensors of the vehicle 50 m in front of the traffic light system and only the forward-facing environment sensors or an environment sensor facing forward in the direction of travel continue to be operated in order to safely enter the vehicle Bringing to a standstill and detecting the distance to vehicles in front or to the traffic lights or a stop line.
  • the vehicle's control unit can determine to what extent the vehicle's surroundings sensors are required in the corresponding situation to ensure the automated driving function is safe
  • corresponding lateral environment sensors are put into standby mode or operated with a lower sampling rate or completely deactivated until the vehicle overtakes another road user or is overtaken by another road user.
  • the corresponding overtaking maneuvers can be recognized via the front or rear sensors of the vehicle when the other road user approaches, with the corresponding lateral environment sensors in this case from the
  • Standby mode can be reactivated.
  • only certain environment sensors of the vehicle can remain activated while the further environment sensors, such as a long range radar, which is not required, can be put into a sleep mode.
  • all sensors except for at least one position sensor are deactivated at a distance in front of a stopping position of the vehicle ahead, the vehicle using measurement data from the at least one position sensor and / or via a
  • Communication connection received measurement data is controlled until a standstill at the stop position.
  • the at least one position sensor of the vehicle can be, for example, a VMPS (Vehicle Motion and Position Sensor). With the help of the VMP sensor, the vehicle can be operated automatically, whereby the vehicle position can be precisely determined based on navigation satellite data such as GPS, GLONASS, Beidou or Galileo.
  • VMPS Vehicle Motion and Position Sensor
  • the environment sensors can already be deactivated at a defined distance up to the stopping position of the vehicle, with the vehicle then only being controlled to a safe standstill via a highly accurate GNSS-based position or a Car-to-X-based position.
  • a distance to a stationary vehicle at a traffic light with a forward-facing vehicle can be used
  • the Environment sensor can be detected with high accuracy. This distance is then temporarily stored and the vehicle's surroundings sensors are deactivated or put into standby mode.
  • the cached distance can be decremented precisely with the help of the highly precise position change of the vehicle from the GNSS sensor or from the transit time of Car-to-X communication signals until the distance minus a tolerance is approximately zero, for example 1 m, and the vehicle is in the Was brought to a standstill.
  • Due to the predictive deactivation of the surroundings sensors the vehicle is in an autonomous sailing mode in which the surroundings sensors, or some of the surroundings sensors, are deactivated and the vehicle can only be brought to a standstill by means of a highly precise change in position and a known distance to road users ahead can. This way you can save more when the electrical energy is consumed by the vehicle sensors.
  • the vehicle can exchange highly accurate position data with the other road user and based on this
  • Changes in position carry out its trajectory planning. Not all of the vehicle's surroundings sensors are necessary for planning this trajectory, so that certain surroundings sensors can be switched off or put into sleep mode.
  • environment sensors include, for example, redundant environment sensors.
  • a connection or disconnection of environment sensors can be made possible directly via an infrastructure device, in that the infrastructure device transmits certain commands to automatically operated vehicles in an area. This allows a required
  • Minimum performance can be ensured in a certain traffic situation, in a certain area or in a certain weather condition.
  • control device accesses measurement data from a reduced number of activated sensors for starting the vehicle over a starting route and / or for accelerating to a target speed. For example, after the traffic light switches to "green", the vehicle's environment sensors are switched off
  • the environment sensors pointing forwards and backwards can be started first.
  • Further environment sensors of the vehicle such as laterally directed environment sensors, can also only be activated after a journey of 25-100m, for example. This is possible because there are usually no overtaking maneuvers at the traffic lights and the vehicle usually follows its lane for the first few meters.
  • the control unit activates the environmental sensors in traffic jams.
  • sensors and / or components are deactivated and / or moved in one
  • Components step by step This can preferably be carried out as a function of a distance covered, the vehicle speed, the surroundings and / or the traffic situation.
  • the vehicle can be controlled via a highly precise GNSS position or via a Car-to-X based position of the vehicle in the lane. The precise regulation of the
  • Vehicle can be moved over an acceleration distance of 50 m, for example. During this time, the corresponding environment sensors can be started up gradually. The main environment sensors and then the redundant environment sensors of the vehicle can be started first. In this way, even more electrical energy can be saved in city operation, since the environment sensors are switched to an activated state as late as possible after the vehicle starts moving again.
  • the at least one deactivated sensor and / or component is based on by the control device
  • the at least one deactivated sensor is activated in advance. This enables the environment sensors to be switched on in advance. For example, the vehicle can detect a switchover of the traffic light phase from “red” to “green” and activate the environment sensors immediately. At least one camera sensor can remain activated in order to recognize the traffic light switching and to be able to start the other surroundings sensors.
  • the traffic light circuit can also be exchanged via the Car-to-X communication link between the vehicle and a traffic infrastructure. In this case, certain or all of the environment sensors can be started shortly before the traffic lights switch. This has the advantage that certain environment sensors are already started when the traffic light reaches its green phase and the vehicle wants to drive off.
  • the at least one component is designed as a control unit and is deactivated or switched to a standstill of the vehicle, an initiated standstill or in advance
  • Standby mode shifted As a result, not only can the deactivation or partial shutdown of environment sensors be carried out when the vehicle is at a standstill or shortly before, but the method can also be applied to other sensors and control units of the vehicle.
  • airbag sensors can be deactivated using the method when the vehicle is at a standstill or in advance, since they are only required from a certain vehicle speed of, for example, 20 km / h. If it is obvious that the vehicle is coming to a standstill due to a red traffic light, the airbag sensors can be switched to standby mode or deactivated when the speed drops below, for example, 20 km / h.
  • control units and control units of the vehicle can be set to standby mode or deactivated in advance using the method.
  • the airbag control device can also be deactivated in a predictive manner or at least for the duration of the red light phase, or below a speed of, for example, 20 km / h.
  • a control unit for supplying the drives with power or an engine control unit can also be put into standby mode, with the vehicle being kept in lane using the highly precise vehicle position only via active actuators until it comes to a standstill.
  • Certain control units can, however, remain active as they are required for calculating the actuator controls or changing the position of the vehicle.
  • These include the vehicle central control device for calculating the vehicle trajectory and, for example, a localization control device, which based on GNSS signals or measurement data or Car-to-X communication signals
  • the at least one sensor and / or component which has been put into standby mode is supplied with electrical energy by at least one internal capacitor, internal battery and / or by a vehicle-side energy supply.
  • the Surrounding sensors or control devices have electrical capacities. These capacities can buffer electrical energy for a certain bridging time. This is particularly useful when the environment sensor is only put into standby mode, but the supply line to the environment sensor is not supplied with electrical energy for power-saving purposes. The environment sensor is thus in one
  • Stand-by mode and is fed from the electrical capacitance of the environment sensor. If the environment sensor is started from the standby mode from the outside via a wake-up command, the normal supply of the environment sensor takes place with the main supply, for example from the vehicle battery. In this way, an environment sensor can be put into standby mode without it being completely shut down.
  • the environment sensor can also be used in standby mode via the
  • Supply line are fed, with the electrical capacity is dispensed with.
  • the at least one sensor and / or the at least one control device are deactivated by receiving at least one control command, the at least one deactivated sensor and / or the at least one deactivated control device being put into an active operating state by receiving at least one control command .
  • Control units are shut down completely, provided they receive the control command from outside or from the control unit and are not put into a standby mode.
  • This procedure is advantageous if the environment sensors do not have any electrical capacitances to bridge the non-supply with electrical energy.
  • the environment sensors can be shut down using the control command from the control device and restarted using the control command, for example via a communication line. In this way, the entire supply energy of the environment sensors can be saved while the environment sensors are deactivated. A prerequisite for this, however, is that the environment sensors can be quickly extracted from a
  • the at least one sensor is activated, deactivated and / or put into standby mode as a function of the performance of a trajectory planning and / or a deviation of an actual position from a setpoint position.
  • the connection and disconnection of the vehicle's surroundings sensors can be regulated based on a currently available performance of the trajectory planning or the control of the vehicle tractor doors or the automated driving function.
  • a trajectory actually traveled by the vehicle is determined, for example using a highly precise GNSS position, and compared with a pre-planned target trajectory.
  • additional environment sensors can be activated or switched on to increase performance. Otherwise, the number of currently used sensors can be reduced by a cyclical determination of the current performance for the automated driving function in order to save the electrical energy required for operating the environmental sensors.
  • Acceleration of the vehicle can be activated.
  • Switching the environment sensors into standby mode can be linked to an automatic start / stop system that is already in the vehicle. It will
  • Vehicle operated in a manual mode can thereby be a
  • Vehicle standstill or continued travel can be reliably detected in order to switch the sensors on or off. Deactivating the environment sensors before the vehicle comes to a standstill can, for example, also be linked to the vehicle's “coasting” or braking of the vehicle.
  • the artificial intelligence can be coupled to a feature map.
  • certain environment sensors of the vehicle can be deactivated depending on the current vehicle position. For example, imaging sensors in residential areas can be deactivated on one side of the vehicle to ensure data protection for pedestrians and residents. This is possible because the vehicle travels slowly in residential areas and the performance for automated driving is also possible without these sensors.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement for illustrating a method according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic diagram to illustrate the method according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement 1 for
  • the arrangement 1 has a vehicle 4 which is approaching a traffic light system 6.
  • the vehicle 4 is a vehicle that can be operated in a highly automated manner.
  • the traffic light system 6 can transmit information and data to the vehicle 4 via a car-to-X communication link 8.
  • the communication link 8 is based, for example, on wireless data transmission, such as WLAN, radio, GSM, LTE, UMTS, 5G and the like.
  • a switching state of the traffic light system 6 can be provided to the vehicle 4 via the communication connection 8.
  • the vehicle 4 has a control device 10.
  • the control unit 10 is
  • the control device 10 can receive and evaluate the measurement data from the environment sensors 12, 13, 14, 15.
  • the environment sensors 12, 13, 14, 15 are used to monitor and scan a vehicle environment A.
  • the control device 10 can communicate with further control units 16 of the vehicle 4, for example airbag control units, and activate or deactivate them.
  • the environment sensors 12, 13, 14, 15 can be used as radar sensors 15,
  • the camera sensor 12 is directed forward in the direction of travel F.
  • the ultrasonic sensor 13 is oriented against the direction of travel F, the LIDAR sensor 14 and the radar sensor 15 are directed sideways
  • the vehicle 4 also has a position sensor 18 which can determine GNSS positions of the vehicle 4 and forward them to the control device 10.
  • the LIDAR sensor 12 has an internal energy store 19, which is designed as a capacitor. As a result, the camera sensor 12 can be operated at a reduced scanning rate or at least one rotation despite the interrupted energy supply
  • the camera sensor 12 can be maintained. As a result, the camera sensor 12 can be reactivated more quickly.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram to illustrate method 2 according to an exemplary embodiment.
  • the method 2 is used to control sensors, in particular environment sensors 12, 13, 14, 15, of the vehicle 4 by the control device 10.
  • a step 20 measurement data from at least one environment sensor 12, 13, 14, 15 of the vehicle 4 are received by the control device 10 and
  • the control device 10 determines 22 a traffic situation in which the vehicle 4 is or will be. According to the embodiment shown in Figure 1 is the
  • the at least one environment sensor 12, 13, 14, 15 of the vehicle 4 is activated, deactivated and / or put into standby mode.
  • Communication connection 8 transmitted in advance to control device 10, for example radar sensor 15, LIDAR sensor 14 and ultrasonic sensor 13 can be deactivated before stopping at a stopping position 11 of vehicle 4 in front of traffic lights 6.

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Steuerung von Sensoren (12, 13, 14, 15) oder Komponenten eines Fahrzeugs (4) durch ein Steuergerät (10), wobei Messdaten von mindestens einem Sensor des Fahrzeugs empfangen und ausgewertet werden, durch die Auswertung der Messdaten eine Verkehrssituation ermittelt wird, in welcher sich das Fahrzeug (4) befindet, abhängig von der ermittelten Verkehrssituation der mindestens eine Sensor und/oder mindestens eine Komponente des Fahrzeugs (4) aktiviert, deaktiviert und/oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt wird. Des Weiteren sind ein Steuergerät (10) sowie ein Computerprogramm offenbart. Beispielsweise nähert sich das Fahrzeug (4), das ein hochautomatisiert betreibbares Fahrzeug sein kann, einer Ampelanlage (6). Das Fahrzeug (4) weist ebenfalls einen Positionssensor (18) auf, welcher GNSS Positionen des Fahrzeugs (4) ermitteln und an das Steuergerät (10) weiterleiten kann. Zum Aufrechterhalten eines Bereitschaftsbetriebs weist der LIDAR-Sensor (12) einen internen Energiespeicher (19) auf, welcher als ein Kondensator ausgeführt ist. Da die Ampelanlage 6 relevante Informationen über eine Kommunikationsverbindung (8) im Vorfeld an das Steuergerät (10) übermittelt, können beispielsweise ein Radarsensor (15), ein LIDAR-Sensor (14) und ein Ultraschallsensor (13) bereits vor dem Anhalten an einer Halteposition (11) des Fahrzeugs (4) vor der Ampelanlage (6) deaktiviert werden. Das Steuergerät (10) kann mit weiteren Steuereinheiten (16) des Fahrzeugs (4), wie beispielsweise Airbag-Steuereinheiten, kommunizieren und diese aktivieren oder deaktivieren.

Description

Beschreibung
Titel
Situationsabhängige Steuerung von Fahrzeugsensoren und/oder Komponenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung von Sensoren oder
Komponenten eines Fahrzeugs durch ein Steuergerät, ein Steuergerät sowie ein Computerprogramm.
Stand der Technik
Fahrzeuge mit automatisierten Fahrfunktionen können ab einem bestimmten Automatisierungsgrad autonom und ohne einen Fahrer betrieben werden. Das Fahrzeug kann beispielsweise automatisch einem Straßenverlauf folgen, andere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse selbständig erkennen und die
entsprechenden Steuerbefehle im Fahrzeug berechnen sowie diese an
Aktuatoren im Fahrzeug weiterleiten, wodurch der Fahrverlauf des Fahrzeugs beeinflusst wird. Der Fahrer ist bei einem vollautonomen Fahrzeug nicht am Fahrgeschehen beteiligt.
Derzeit eingesetzte automatisiert betreibbare Fahrzeuge weisen eine Vielzahl an Umfeldsensoren auf. Die Umfeldsensoren werden beispielsweise für die
Umfelderkennung des Fahrzeugs eingesetzt. Basierend auf Algorithmen können die Sensordaten der Umfeldsensoren ausgewertet und beispielsweise Objekte im Umfeld des Fahrzeugs erkannt werden. Die Sensordaten beeinflussen eine Trajektorienplanung des Fahrzeugs und damit auch eine anschließende
Ansteuerung der Fahrzeugaktuatoren, wodurch die autonome Fahrfunktion realisiert wird.
Die Umfeldsensoren für derartige automatisierte Fahrfunktionen sind vielfältig und redundant vorhanden. Beispielsweise kann ein vollautomatisiert betreibbares Fahrzeug bis zu vierzig Umfeldsensoren aufweisen. Aufgrund des
Energieverbrauchs der Umfeldsensoren, können sich die Umfeldsensoren im Betrieb nachteilig auf die Reichweite von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen auswirken.
Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Reduzieren eines Energiebedarfs eines Fahrzeugs, insbesondere eines automatisiert betreibbaren Fahrzeugs, vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung von
Sensoren oder Komponenten eines Fahrzeugs durch ein Steuergerät bereitgestellt. In einem Schritt werden Messdaten von mindestens einem Sensor des Fahrzeugs empfangen und ausgewertet. Durch die Auswertung der
Messdaten wird eine Verkehrssituation ermittelt, in welcher sich das Fahrzeug befindet. In einem weiteren Schritt wird abhängig von der ermittelten
Verkehrssituation der mindestens eine Sensor und/oder mindestens eine Komponente des Fahrzeugs aktiviert, deaktiviert und/oder in einen
Bereitschaftsbetrieb versetzt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.
Darüber hinaus wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des
Computerprogramms durch einen Computer oder ein Steuergerät diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann vorzugsweise in einem Fahrzeug verbaut sein. Das Fahrzeug kann hierbei gemäß der BASt Norm assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein.
Der mindestens eine Sensor kann Bestandteil einer Umfeldsensorik oder mindestens ein Sensor des Fahrzeugs sein. Insbesondere kann der mindestens eine Sensor ein LIDAR-Sensor, Radarsensor, Ultraschallsensor, Kamerasensor und dergleichen sein. Darüber hinaus kann der mindestens eine Sensor ein Temperatursensor und/oder ein Sensor einer Motorsteuerung bzw.
Motorregelung sein. Der mindestens eine Sensor kann auch ein Teil, eine Gruppe der Umfeldsensorik oder die gesamte Umfeldsensorik darstellen. Die mindestens eine Komponente kann als ein Steuergerät, eine Steuereinheit, Aktuatoren, Motoren, elektronische Komponenten, Leuchtmittel, Airbag- Sensoren, Airbag-Steuereinheiten und dergleichen ausgestaltet sein.
Durch das Feststellen der Verkehrssituation kann der Bedarf an Sensoren ermittelt werden, welcher zum sicheren Steuern und Navigieren des Fahrzeugs innerhalb der Verkehrssituation oder durch die Verkehrssituation notwendig ist. Hierdurch kann ein Teil der Umfeldsensorik oder von übrigen Sensoren des Fahrzeugs deaktiviert oder in einen Bereitschaftsmodus versetzt werden, wenn diese nicht gebraucht werden. Umgekehrt können deaktivierte oder in den Bereitschaftsmodus versetzte Sensoren erneut aktiviert werden, wenn dies zum Meistern der Verkehrssituation erforderlich sind.
Da ein Teil der Sensoren und/oder Komponenten durch das Verfahren situationsabhängig nicht verwendet werden, kann der Energieverbrauch des Fahrzeugs zum Betreiben der Sensoren und/oder Komponenten gesenkt werden. Durch das Verfahren kann insbesondere eine Reichweite von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen erhöht werden, da die Sensoren und Komponenten des Fahrzeugs teilweise abgeschaltet oder in den Bereitschaftsbetrieb versetzbar sind.
Bevorzugterweise können die Sensoren und/oder Komponenten des Fahrzeugs durch das Steuergerät situationsabhängig eingesetzt werden. Hierzu können Sensoren und/oder Komponenten von einer elektrischen Versorgung abgekoppelt oder erneut mit der elektrischen Energieversorgung verbunden
werden. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Sensor und/oder die mindestens eine Komponente auch in den Bereitschaftsbetrieb bzw.
Standbymodus versetzt werden.
Vorzugsweise können die Sensoren und/oder Komponenten eines automatisiert betreibaren und/oder eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs je nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet werden, um den Stromverbrauch des Fahrzeugs
möglichst gering zu
halten. Hierzu können verschiedene beispielhafte und nicht abschließende
Anwendungsfälle bzw. Verkehrssituationen für die Betriebsmodi des Fahrzeugs berücksichtigt werden:
Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug nähert sich einer Kreuzung wobei eine dem Fahrzeug vorausliegende Ampelanlage auf Rot geschaltet ist und das Fahrzeug nicht weiterfahren kann, sondern vor der Ampelanlage
abbremsen muss.
Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug wird auf einer freien Autobahn betrieben. Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug wird in einem Stadtgebiet betrieben.
Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug wird bei idealem oder einem schlechten Wetter betrieben.
Zum Durchführen des Verfahrens kann auf dem Steuergerät beispielsweise ein intelligenter Algorithmus für die Zuschaltung und/oder Abschaltung von
Umfeldsensoren oder Steuergeräten implementiert sein. Dieser Algorithmus ist in der Lage basierend auf einem momentanen Fahrszenario wie beispielsweise einer Ampelschaltung oder einem Einparkvorgang bestimmte Umfeldsensoren oder Steuergeräte zu deaktivieren oder zu aktivieren oder in einen
Standbymodus zu versetzen oder den mindestens einen Sensor aus dem
Standbymodus zu wecken.
In einer Ausführungsform kann der intelligente Algorithmus für die Zuschaltung und/oder Abschaltung von Umfeldsensoren als ein Neuronales Netz oder als eine künstliche Intelligenz ausgeführt sein. Der intelligente Algorithmus kann als Eingangsgrößen Parameter aus dem Umfeld des Fahrzeugs aufweisen.
Derartige Parameter können beispielsweise eine Ampelschaltung und Ampelphasendauer, Position weiterer Verkehrsteilnehmer relativ zum Fahrzeug, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahrzeugposition in einem GNSS- Koordinatensystem oder Weltkoordinatensystem und/oder eine eigene
Fahrzeugposition aus der Laufzeit einer Car-to-X Kommunikation sein. Basierend auf diesen Parametern kann der intelligente Algorithmus den Zustand von Umfeldsensoren als Ausgangsgrößen bestimmen, wobei ein Ausgangsvektor der Anzahl der Umfeldsensoren des Fahrzeugs entspricht. Der Ausgangsvektor kann dabei der momentan gewünschte Sensorzustand von mindestens einem Sensor sein. Der gewünschte Sensorzustand kann beispielsweise ein
Bereitschaftsbetrieb bzw. Standbymodus, eine Deaktivierung, oder eine
Aktivierung des mindestens einen Sensors sein. Der intelligente Algorithmus kann mit den entsprechenden Eingangsgrößen für möglichst viele Szenarien bzw. Verkehrssituationen gelernt und auf dem Fahrzeug angewandt werden. Durch das Verfahren und das Steuergerät können sich insbesondere die folgenden Vorteile ergeben:
Durch ein Deaktivieren von Umfeldsensoren, Airbagsensoren,
Steuergeräten sowie weiterer Fahrzeugkomponenten, beispielsweise in einem Fahrzeugstillstand oder vorausschauend davor oder danach kann der Energieverbrauch des Fahrzeugs gesenkt werden,
Durch ein Versetzen von Umfeldsensoren, Airbagsensoren,
Steuergeräten sowie weiterer Fahrzeugkomponenten in einen
Standbymodus sowie anschließendes Wecken der Sensoren, kann die Energie des Fahrzeugs ebenfalls gesenkt werden.
Insbesondere kann durch das Einsparen von Energie eine Reichweite bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen erhöht werden.
Da der mindestens eine Sensor des Fahrzeugs nur zeitlich begrenzt im Betrieb ist, kann auch die Lebensdauer des mindestens einen Sensors erhöht werden. Insbesondere kann die Lebensdauer von Sensoren mit elektromechanischen Bauteilen, wie beispielsweise LIDAR-Sensoren mit mechanischen Rotationseinheiten, erhöht werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zum Ermitteln einer
Verkehrssituation eine in Fahrtrichtung vorausliegende Kreuzung, eine in Fahrtrichtung vorausliegende Ampelanlage, ein Stau, ein eingeleitetes
Bremsmanöver des Fahrzeugs, benachbarte Verkehrsteilnehmer, ein Stadtgebiet, eine Landstraße oder Autobahn, für den mindestens einen Sensor optimale Betriebsbedingungen und/oder für den mindestens einen Sensor nachteilige Bedingungen detektiert. Durch Auswerten der Messdaten von Umfeldsensoren des Fahrzeugs durch das Steuergerät kann eine
Verkehrssituation bzw. ein Szenario ermittelt oder einer Verkehrssituation aus einer vordefinierten Liste an Verkehrssituationen zugeordnet werden.
Bei festgestellten nachteiligen Bedingungen für die Fahrzeugsensorik kann ebenfalls eine Abschaltung der beeinträchtigten Sensoren vorgenommen werden. Derartige nachteilige Bedingungen können beispielsweise Regen,
Staub, Schnee, Verschmutzungen von Kamerasensoren oder LIDAR-Sensoren und dergleichen sein. Die beeinträchtigten Sensoren können vorzugsweise deaktiviert werden, da die ermittelten Messwerte eine hohe Ungenauigkeit und/oder eine geringe Aussagekraft aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können redundant vorhandene Sensoren des Fahrzeugs bei optimalen Bedingungen ebenfalls deaktiviert werden, da eine ausreichende Genauigkeit bereits durch einzelne Sensoren erreicht werden kann.
Die Erkennung einer Stausituation als Verkehrssituation kann beispielsweise anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen, die zusätzlich oder alternativ mit einer hochgenauen Fahrzeugposition auf eine sogenannten Feature Map gekoppelt ist. Hierbei kann sich das Fahrzeug zwar auf einer Autobahn befinden, weist jedoch eine geringe Fahrzeuggeschwindigkeit auf.
Befindet sich das Fahrzeug in einem Stadtgebiet mit einem relativ hohen Verkehrsaufkommen, kann ein Teil der Sensoren des Fahrzeugs aktiviert oder deaktiviert werden. Bei einem geringen Verkehrsaufkommen können
beispielsweise bestimmte Sensoren in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt werden, sofern die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist. Ein Beispiel hierfür wäre ein Long Range Radar, welches in einem Stadtgebiet einen geringen Nutzen aufweist, während dieses auf einer Autobahn mit einer höheren Priorität eingesetzt wird.
Durch das Auswerten von Messdaten der Fahrzeugsensoren kann unterschieden werden, ob das Fahrzeug bei gutem oder schlechtem Wetter betrieben wird. Bei gutem Wetter können Umfeldsensoren, die für eine zuverlässige Erkennung des Fahrzeugumfelds in jeder Wetterlage benötigt werden, jedoch bei gutem Wetter redundant vorhanden sind, deaktiviert werden. Das Steuergerät des Fahrzeugs, welches die Sensoren zu oder abschalteten kann, erkennt die Wetterlage und schaltet die Sensoren an oder aus. Bei einer schlechten Wetterlage können beispielsweise alle verfügbaren Umfeldsensoren eingeschaltet werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Sensor und/oder Komponente durch das Steuergerät deaktiviert, sobald das Fahrzeug hält, wobei der mindestens eine Sensor und/oder Komponente durch das
Steuergerät aktiviert wird, wenn das Fahrzeug weiterfährt. Sobald das Fahrzeug zum Stehen kommt erfolgt eine komplette oder eine teilweise Deaktivierung der Umfeldsensoren. Alternativ oder zusätzlich können die Umfeldsensoren und/oder Komponenten in einen Schlafmodus oder in einen Standbymodus versetzt werden. Auf diese Weise wird bei einem Fahrzeugstillstand die elektrische Energie, beispielsweise einer Antriebsbatterie, eingespart. Es können diejenigen Sensoren und/oder Komponenten in einem Wachzustand bzw. aktivierten Zustand bleiben, welche für die Erkennung der Umschaltung der Ampelanlage auf„grün“ oder für die Erkennung der Weiterfahrt vorausfahrender
Verkehrsteilnehmer benötigt werden.
Wenn der Verkehr vor dem Fahrzeug seine Fahrt fortsetzt, werden die
Umfeldsensoren des Fahrzeugs je nach Fahrzeuggeschwindigkeit nach und nach oder vollständig zugeschaltet, sodass das Fahrzeug hochautomatisiert weiterfahren kann. Bei einem geschwindigkeitsabhängigen Einsatz von
Umfeldsensoren werden die Umfeldsensoren des Fahrzeugs abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit aktiviert oder deaktiviert. Beispielsweise können bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten Ultraschallsensoren eingesetzt werden. Bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit können Radarsensoren,
Kamerasensoren und/oder LIDAR-Sensoren eingesetzt werden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Sensor und/oder Komponente bei einem Stillstand des Fahrzeugs oder bei einem
Einleiten eines Bremsvorgangs deaktiviert oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt. Hierdurch kann die Deaktivierung des mindestens einen Sensors des Fahrzeugs entweder sobald das Fahrzeug den Stillstand erreicht hat und zum Stehen kommt, oder aber noch bevor das Fahrzeug zum Stillstand kommt durch das Steuergerät veranlasst werden. Der Fahrzeugstillstand kann beispielsweise über einen Fahrzeugraddrehzahlsensor, Beschleunigungssensoren, über eine statische Positionserkennung einer GNSS Position des Fahrzeugs und/oder über eine statische Positionserkennung einer Car-to-X basierten Position des
Fahrzeugs ermittelt werden.
Alternativ zu einer Deaktivierung des mindestens einen Sensors kann der mindestens eine Sensor auch in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt werden. Hierbei kann der mindestens eine Sensor mit einer geringeren Datenrate oder mit einer geringeren Abtastrate betrieben werden. Bei dem Einsatz eines LIDAR- Sensors kann dieser an einer Ampelanlage mit einer geringeren Drehzahl bzw. Schwingungsanzahl betrieben werden.
Bei einem in einen Bereitschaftsbetrieb versetzten Sensor kann das Umfeld des Fahrzeugs bei einem Fahrzeugstillstand in verlängerten zeitlichen Abständen abgetastet werden, um die benötigte elektrische Energie für den Betrieb des Sensors einzusparen. Die Abtastrate des mindestens einen Sensors kann je nach Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht oder verringert werden.
Wird eine in Fahrtrichtung vorausliegende und auf„rot“ geschaltete Ampelanlage als Verkehrssituation detektiert, so kann sich das Fahrzeug dieser Kreuzung annähern. Das Fahrzeug erkennt diesen Zustand der Ampelanlage entweder über ein Auswerten von Messdaten der eigenen Umfeldsensoren oder über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung zur Ampelanlage. Das Annähern an die Ampelanlage kann mit einer verminderten Geschwindigkeit erfolgen, wobei das Fahrzeug rechtzeitig vor der Ampelanlage zum Stehen kommt. Bereits bei der Erkennung der auf„rot“ geschalteten Ampelanlage kann eine Teilabschaltung derjenigen Sensoren des Fahrzeugs erfolgen, die für das Abbremsen des Fahrzeugs bis zum Stillstand an der Ampelanlage bzw. in der Fahrzeugschlange an der Ampelanlage nicht benötigt werden. Beispielsweise können die Sensoren des Fahrzeugs für die Erkennung eines nachfolgenden Verkehrs und optional die Sensoren für die Erkennung eines seitlichen Verkehrs abgeschaltet werden, während die Sensoren für die Spurhaltung bzw. für die Erkennung vorausfahrender Verkehrsteilnehmer und für die Erkennung des Abstands zu den vorausfahrenden Verkehrsteilnehmern weiterhin mit elektrischer Energie versorgt und betrieben werden, bis das Fahrzeug zum Stillstand kommt.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Sensor und/oder Komponente abhängig von der Verkehrssituation und/oder
vorausschauend deaktiviert oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt. Eine vorausschauende Deaktivierung von Umfeldsensoren ist möglich, indem beispielsweise 50 m vor der Ampelanlage bereits die seitlichen und hinteren Umfeldsensoren des Fahrzeugs deaktiviert werden und nur die nach vorne gerichteten Umfeldsensoren oder ein in Fahrtrichtung nach vorne gerichteter Umfeldsensor weiterhin betrieben wird, um das Fahrzeug sicher in den Stillstand zu bringen und den Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen oder zu der Ampelanlage bzw. einer Haltelinie zu detektieren.
Wird ein automatisiert betreibbares Fahrzeug beispielsweise auf einer freien Autobahn betrieben, kann durch das Steuergerät des Fahrzeugs ermittelt werden, inwiefern die Umfeldsensoren des Fahrzeugs in der entsprechenden Situation benötigt werden, um die automatisierte Fahrfunktion sicher
aufrechtzuerhalten. Dies kann beispielsweise durch eine künstliche Intelligenz oder ein neuronales Netz des Steuergeräts ermittelt werden. Erkennt diese künstliche Intelligenz beispielsweise, dass sich nur von Zeit zu Zeit weitere Verkehrsteilnehmer neben dem Fahrzeug befinden, so können die
entsprechenden seitlichen Umfeldsensoren in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt werden oder mit einer geringeren Abtastrate betrieben werden oder komplett deaktiviert werden, bis das Fahrzeug einen weiteren Verkehrsteilnehmer überholt oder von einem weiteren Verkehrsteilnehmer überholt wird. Die entsprechenden Überholvorgänge können über die Front- oder Rücksensoren des Fahrzeugs bei Annäherung des weiteren Verkehrsteilnehmers erkannt werden, wobei die entsprechenden seitlichen Umfeldsensoren in diesem Fall aus dem
Bereitschaftsbetrieb reaktiviert werden.
Alternativ oder zusätzlich können abhängig von der ermittelten Verkehrssituation nur bestimmte Umfeldsensoren des Fahrzeugs aktiviert bleiben, während die weiteren Umfeldsensoren, wie beispielsweise ein Long Range Radar, welcher nicht benötigt wird, in einen Schlafmodus versetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in einem Abstand vor einer vorausliegenden Halteposition des Fahrzeugs alle Sensoren bis auf mindestens einen Positionssensor deaktiviert, wobei das Fahrzeug mit Hilfe von Messdaten des mindestens einen Positionssensors und/oder über eine
Kommunikationsverbindung empfangenen Messdaten bis zum Stillstand an der Halteposition gesteuert wird.
Der mindestens eine Positionssensor des Fahrzeugs kann beispielsweise ein VMPS (Vehicle Motion and Position Sensor) sein. Mit Hilfe des VMP-Sensors kann das Fahrzeug automatisiert betrieben werden, wobei die Fahrzeugposition basierend auf Navigationssatellitendaten, wie beispielsweise GPS, GLONASS, Beidou oder Galileo präzise ermittelbar ist.
Alternativ oder zusätzlich können die Umfeldsensoren bereits in einem definierten Abstand bis zur Halteposition des Fahrzeugs deaktiviert werden, wobei das Fahrzeug anschließend nur noch über eine hochgenauen GNSS basierte Position oder über eine Car-to-X basierte Position in den sicheren Stillstand gesteuert wird. Dabei kann beispielsweise ein Abstand zu einem stehenden Fahrzeug an einer Ampel mit einem nach vorne gerichteten
Umfeldsensor hochgenau detektiert werden. Anschließend wird dieser Abstand zwischengespeichert und die Umfeldsensoren des Fahrzeugs deaktiviert oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt. Der zwischengespeicherte Abstand kann präzise mit Hilfe der hochgenauen Positionsänderung des Fahrzeugs aus dem GNSS Sensor oder aus der Laufzeit von Car-to-X Kommunikationssignalen schrittweise dekrementiert werden, bis der Abstand abzüglich einer Toleranz näherungsweise null, beispielsweise 1 m, beträgt und das Fahrzeug in den Stillstand versetzt wurde. Durch die vorausschauende Deaktivierung der Umfeldsensoren befindet sich das Fahrzeug in einem autonomen Segelbetrieb, in welchem die Umfeldsensoren, oder ein Teil der Umfeldsensoren, deaktiviert sind und das Fahrzeug nur noch über einer hochgenauen Positionsänderung und über einen bekannten Abstand zu vorausfahrenden Verkehrsteilnehmern in den Stillstand gesteuert werden kann. Auf diese Weise können weitere Einsparungen bei der verbrauchten elektrischen Energie durch die Fahrzeugsensoren realisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Zu- oder Abschaltung von
Umfeldsensoren des Fahrzeugs über die Car-to-X Kommunikationsverbindung zu mindestens einer Infrastruktureinrichtung oder einem weiteren
Verkehrsteilnehmer erfolgen. Liegt eine Car-to-X Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug bzw. dem Steuergerät und einem weiteren
Verkehrsteilnehmer, so kann das Fahrzeug mit dem weiteren Verkehrsteilnehmer hochgenaue Positionsdaten austauschen und basierend auf diesen
Positionsänderungen seine Trajektorienplanung durchführen. Für die Planung dieser Trajektorie sind nicht alle Umfeldsensoren des Fahrzeugs notwendig, sodass bestimmte Umfeldsensoren abgeschaltet oder in einen Schlafmodus versetzt werden können. Zu derartigen Umfeldsensoren gehören beispielsweise redundante Umfeldsensoren. Darüber hinaus kann eine Zu- oder Abschaltung von Umfeldsensoren direkt über eine Infrastruktureinrichtung ermöglicht werden, indem die Infrastruktureinrichtung bestimmte Befehle an automatisiert betriebene Fahrzeuge eines Gebiets übermittelt. Hierdurch kann eine benötigte
Mindestperformance in einer bestimmten Verkehrssituation, in einem bestimmten Gebiet oder bei einer bestimmten Wetterlage sichergestellt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird durch das Steuergerät zum Anfahren des Fahrzeugs über eine Anfahrtstrecke und/oder zum Beschleunigen auf eine Soll-Geschwindigkeit auf Messdaten von einer reduzierten Anzahl an aktivierten Sensoren zugegriffen. Nachdem beispielsweise die Ampelschaltung auf„grün“ schaltet, werden die Umfeldsensoren des Fahrzeugs aus dem
Bereitschaftsbetrieb oder aus einem abgeschalteten Zustand neu gestartet bzw. aktiviert. Hierbei können zunächst die nach vorne und nach hinten gerichteten Umfeldsensoren als erstes gestartet werden. Weitere Umfeldsensoren des Fahrzeugs, wie seitlich gerichtete Umfeldsensoren, können beispielsweise erst nach einer Fahrt von 25-100m auch aktiviert werden. Dies ist möglich, da an der Ampelanlage in der Regel keine Überholmanöver stattfinden und in den ersten Metern das Fahrzeug in der Regel seiner Spur folgt. Analog kann die
Ansteuerung der Umfeldsensoren durch das Steuergerät in Stausituationen erfolgen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erfolgt nach einem Deaktivieren und/oder Versetzen von Sensoren und/oder Komponenten in einem
Bereitschaftszustand ein erneutes Aktivieren der Sensoren und/oder
Komponenten schrittweise. Dies kann vorzugsweise abhängig von einer zurückgelegten Strecke, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Umgebung, und/oder der Verkehrssituation durchgeführt werden. Das Fahrzeug kann über eine hochgenaue GNSS Position oder über eine Car-to-X basierte Position des Fahrzeugs in der Spur geregelt werden. Die spurgenaue Regelung des
Fahrzeugs kann über eine Beschleunigungsstrecke von beispielsweise 50 m umgesetzt werden. In dieser Zeit können die entsprechenden Umfeldsensoren schrittweise hochgefahren werden. Hierbei können zunächst die Haupt- Umfeldsensoren und anschließend die redundanten Umfeldsensoren des Fahrzeugs gestartet werden. Auf diese Weise kann im Stadtbetrieb noch mehr elektrische Energie eingespart werden, da die Umfeldsensoren möglichst spät nach dem erneuten Losfahren des Fahrzeugs in einen aktivierten Zustand geschaltet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine deaktivierte Sensor und/oder Komponente basierend auf durch das Steuergerät
ausgewerteten Messdaten aktiviert. Nach einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine deaktivierte Sensor vorausschauend aktiviert. Hierdurch können die Umfeldsensoren bereits vorausschauend eingeschaltet werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug eine Umschaltung der Ampelphase von„rot“ auf„grün“ erkennen und die Umfeldsensoren unmittelbar aktivieren. Hierbei kann mindestens ein Kamerasensor aktiviert bleiben, um die Ampelschaltung zu erkennen und die weiteren Umfeldsensoren starten zu können. Alternativ kann bei einer intelligenten Ampel auch ein Austausch der Ampelschaltung über die Car-to-X Kommunikationsverbindung zwischen dem Fahrzeug und einer Verkehrsinfrastruktur erfolgen. In diesem Fall können bestimmte oder alle Umfeldsensoren schon gestartet werden, kurz bevor die Ampelanlage umschaltet. Dies hat den Vorteil, dass bestimmte Umfeldsensoren bereits gestartet sind, wenn die Ampel ihre Grünphase erreicht und das Fahrzeug losfahren möchte. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Komponente als Steuergerät ausgestaltete und wird bei einem Stillstand des Fahrzeugs, einem eingeleiteten Stillstand oder im Vorfeld deaktiviert oder in einen
Bereitschaftsbetrieb versetzt. Hierdurch kann nicht nur die Deaktivierung oder Teilabschaltung von Umfeldsensoren in einem Fahrzeugstillstand oder kurz davor durchgeführt werden, sondern das Verfahren auch auf weitere Sensoren und Steuergeräte des Fahrzeugs angewandt werden. Beispielsweise können Airbagsensoren im Fahrzeugstillstand oder bereits vorausschauend über das Verfahren deaktiviert werden, da diese ohnehin erst ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit von beispielsweise 20 km/h benötigt werden. Ist offensichtlich, dass das Fahrzeug aufgrund einer roten Ampel zum Stillstand kommt, so können die Airbagsensoren bereits bei der Unterschreitung einer Geschwindigkeit von beispielsweise 20 km/h in den Bereitschaftsbetrieb versetzt oder deaktiviert werden.
Darüber hinaus können Steuergeräte und Steuereinheiten des Fahrzeugs mithilfe des Verfahrens vorausschauend in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt oder deaktiviert werden. Beispielsweise kann das Airbagsteuergerät ebenfalls vorausschauend oder zumindest für die Dauer der roten Ampelphase deaktiviert werden, oder unterhalb einer Geschwindigkeit von beispielsweise 20 km/h. Ein Steuergerät zur Versorgung der Antriebe mit Strom oder ein Motorsteuergerät kann ebenfalls in einen Standbymodus versetzt werden, wobei das Fahrzeug mittels der hochgenauen Fahrzeugposition nur noch über aktive Aktuatoren bis zum Stillstand in der Spur gehalten wird. Bestimmte Steuergeräte können jedoch weiterhin aktiv bleiben, da diese für die Berechnung der Aktuatoren Steuerungen bzw. der Positionsänderung des Fahrzeugs benötigt werden. Dazu zählen das Fahrzeugzentralsteuergerät für die Berechnung der Fahrzeugtrajektorie und beispielsweise ein Lokalisierungssteuergerät, welches basierend auf GNSS Signalen bzw. Messdaten oder Car-to-X Kommunikationssignalen die
Fahrzeugposition ermittelt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der mindestens eine in den Bereitschaftsbetrieb versetzte Sensor und/oder Komponente durch mindestens einen internen Kondensator, interne Batterie und/oder durch eine fahrzeugseitige Energiezufuhr mit elektrischer Energie versorgt. Üblicherweise sind in den Umfeldsensoren oder Steuergeräten elektrische Kapazitäten vorhanden. Diese Kapazitäten können für eine gewisse Überbrückungszeit elektrische Energie Zwischenspeichern. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Umfeldsensor nur in einen Bereitschaftsbetrieb bzw. Standbymodus versetzt wird, jedoch die Versorgungsleitung zum Umfeldsensor aus Stromsparzwecken nicht mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Umfeldsensor ist somit in einem
Standbymodus und wird aus der elektrischen Kapazität des Umfeldsensors gespeist. Wird der Umfeldsensor von außen über einen Weckbefehl aus dem Standbymodus gestartet, so erfolgt die reguläre Versorgung des Umfeldsensors mit der Hauptversorgung, beispielsweise aus der Fahrzeugbatterie. Auf diese Weise kann ein Umfeldsensor in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt werden, ohne dass er komplett heruntergefahren wird.
Alternativ kann der Umfeldsensor im Bereitschaftsbetrieb auch über die
Versorgungsleitung gespeist werden, wobei auf die elektrische Kapazität verzichtet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform werden der mindestens eine Sensor und/oder das mindestens eine Steuergerät durch Empfangen von mindestens einem Steuerbefehl deaktiviert, wobei der mindestens eine deaktivierte Sensor und/oder das mindestens eine deaktivierte Steuergerät durch Empfangen von mindestens einem Steuerbefehl in einen aktiven Betriebszustand versetzt werden. Hierdurch können die Umfeldsensoren sowie nicht benötigte
Steuereinheiten komplett heruntergefahren werden, sofern sie den Steuerbefehl von außen bzw. von dem Steuergerät erhalten und nicht in einen Standbymodus versetzt sind. Dieses Vorgehen ist vorteilhaft, wenn die Umfeldsensoren keine elektrischen Kapazitäten zur Überbrückung der Nichtversorgung mit elektrischer Energie aufweisen. Die Umfeldsensoren können dabei über den Steuerbefehl des Steuergeräts heruntergefahren und über den Steuerbefehl, beispielsweise über eine Kommunikationsleitung, erneut gestartet werden. Auf diese Weise kann die komplette Versorgungsenergie der Umfeldsensoren während der Deaktivierung der Umfeldsensoren eingespart werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die Umfeldsensoren in einer schnellen Weise aus einem
deaktivierten Zustand über einen Weckbefehl und/oder einer
Spannungsversorgung sowie Stromversorgung neu gestartet werden können. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der mindestens eine Sensor abhängig von einer Leistungsfähigkeit einer Trajektorienplanung und/oder einer Abweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position aktiviert, deaktiviert und/oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt. Hierdurch kann die Zu- und Abschaltung der Umfeldsensoren des Fahrzeugs anhand einer momentan verfügbaren Performance der Trajektorienplanung bzw. der Ansteuerung der Fahrzeugtraktortoren bzw. der automatisierten Fahrfunktion selbst geregelt werden. Dabei wird eine vom Fahrzeug tatsächlich abgefahrene Trajektorie, beispielsweise anhand einer hochgenauen GNSS Position, ermittelt und mit einer vorgeplanten Solltrajektorie verglichen. Bei höheren Abweichungen zwischen einer Soll- und ist Position können zusätzliche Umfeldsensoren zur Steigerung der Performance aktiviert bzw. zugeschaltet werden. Ansonsten kann die Anzahl der momentan verwendeten Sensoren durch eine zyklische Ermittlung der momentanen Performance für die automatisierte Fahrfunktion verringert werden, um die für den Betrieb der Umfeldsensoren benötigte elektrische Energie einzusparen.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren mit einer bereits im Fahrzeug
implementierten Segelfunktion verknüpft werden. Wird das Fahrzeug
beispielsweise in einen Segelzustand versetzt, so können bestimmte
Umfeldsensoren des Fahrzeugs deaktiviert und bei einer erneuten
Beschleunigung des Fahrzeugs aktiviert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Abschaltung, Deaktivierung oder das
Versetzen der Umfeldsensoren in einen Bereitschaftsbetrieb an eine bereits im Fahrzeug vorhandene Start Stopp Automatik verknüpft werden. Wird das
Fahrzeug in einem manuellen Modus betrieben, kann hierdurch ein
Fahrzeugstillstand bzw. eine Weiterfahrt sicher erkannt werden, um die Sensoren zu- oder abzuschalten. Eine Deaktivierung der Umfeldsensoren vor einem Fahrzeugstillstand kann beispielsweise auch an das„Segeln“ des Fahrzeugs bzw. Abbremsen des Fahrzeugs gekoppelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die künstliche Intelligenz mit einer Feature Map gekoppelt werden. Mit Hilfe einer hochgenauen Fahrzeugposition auf der Feature Map können in Abhängigkeit der momentanen Fahrzeugposition bestimmte Umfeldsensoren des Fahrzeugs deaktiviert werden. Beispielsweise können bildgebende Sensoren in Wohngebieten auf einer Fahrzeugseite deaktiviert werden um den Datenschutz der Fußgänger und Anwohner zu gewährleisten. Dies ist möglich, da das Fahrzeug im Wohngebiet langsam unterwegs ist und die Performance für das automatisierte Fahren auch ohne diese Sensoren möglich ist.
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen
Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 1 zum
Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 2.
Die Anordnung 1 weist ein Fahrzeug 4 auf, welches sich einer Ampelanlage 6 nähert. Das Fahrzeug 4 ist gemäß der BASt Definition ein hochautomatisiert betreibbares Fahrzeug. Über eine Car-to-X Kommunikationsverbindung 8 kann die Ampelanlage 6 Informationen und Daten an das Fahrzeug 4 übertragen.
Die Kommunikationsverbindung 8 basiert beispielsweise auf einer drahtlosen Datenübertragung, wie beispielsweise WLAN, Funk, GSM, LTE, UMTS, 5G und dergleichen.
Insbesondere kann über die Kommunikationsverbindung 8 ein Schaltzustand der Ampelanlage 6 dem Fahrzeug 4 bereitgestellt werden.
Das Fahrzeug 4 weist ein Steuergerät 10 auf. Das Steuergerät 10 ist
datenleitend mit Umfeldsensoren 12, 13, 14, 15 des Fahrzeugs 4 verbunden. Hierdurch kann das Steuergerät 10 die Messdaten der Umfeldsensoren 12, 13, 14, 15 empfangen und auswerten. Die Umfeldsensoren 12, 13, 14, 15 dienen zum Überwachen und zum Abtasten eines Fahrzeugumfelds A.
Das Steuergerät 10 kann mit weiteren Steuereinheiten 16 des Fahrzeugs 4, wie beispielsweise Airbag-Steuereinheiten, kommunizieren und diese aktivieren oder deaktivieren.
Die Umfeldsensoren 12, 13, 14, 15 können als Radarsensoren 15,
Kamerasensoren 12, Ultraschallsensoren 13 und als LIDAR-Sensoren 14 ausgebildet sein. Der Kamerasensor 12 ist in Fahrtrichtung F nach vorne gerichtet. Der Ultraschallsensor 13 ist entgegen der Fahrtrichtung F ausgerichtet, Der LIDAR-Sensor 14 und der Radarsensor 15 sind seitwärts gerichtete
Sensoren und überwachen einen seitlichen Bereich des Fahrzeugs 4.
Das Fahrzeug 4 weist ebenfalls einen Positionssensor 18 auf, welcher GNSS Positionen des Fahrzeugs 4 ermitteln und an das Steuergerät 10 weiterleiten kann.
Zum Aufrechterhalten eines Bereitschaftsbetriebs weist der LIDAR-Sensor 12 einen internen Energiespeicher 19 auf, welcher als ein Kondensator ausgeführt ist. Hierdurch kann der Kamerasensor 12 trotz unterbrochener Energiezufuhr mit einer reduzierten Abtastrate betrieben oder zumindest eine Rotation
aufrechterhalten werden. Hierdurch kann der Kamerasensor 12 schneller reaktiviert werden.
In der Figur 2 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Verfahren 2 dient zur Steuerung von Sensoren, insbesondere Umfeldsensoren 12, 13, 14, 15, des Fahrzeugs 4 durch das Steuergerät 10.
In einem Schritt 20 werden Messdaten von mindestens einem Umfeldsensor 12, 13, 14, 15 des Fahrzeugs 4 durch das Steuergerät 10 empfangen und
ausgewertet. Durch die Auswertung der Messdaten wird durch das Steuergerät 10 eine Verkehrssituation ermittelt 22, in welcher sich das Fahrzeug 4 befindet oder befinden wird. Gemäß dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das
Fahrzeug 4 vor einer vorausliegenden Ampelanlage 6. Dies kann durch Daten festgestellt werden, die der Positionssensor 18 empfängt oder durch Auswerten der Messdaten des Kamerasensors 12 ermittelt werden. In einem weiteren Schritt 24 wird abhängig von der ermittelten Verkehrssituation der mindestens eine Umfeldsensor 12, 13, 14, 15 des Fahrzeugs 4 aktiviert, deaktiviert und/oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt.
Da die Ampelanlage 6 relevante Informationen über die
Kommunikationsverbindung 8 im Vorfeld an das Steuergerät 10 übermittelt, können beispielsweise der Radarsensor 15, der LIDAR-Sensor 14 und der Ultraschallsensor 13 bereits vor dem Anhalten an einer Halteposition 11 des Fahrzeugs 4 vor der Ampelanlage 6 deaktiviert werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (2) zur Steuerung von Sensoren (12, 13, 14, 15) oder
Komponenten (16) eines Fahrzeugs (4) durch ein Steuergerät (10), wobei
Messdaten von mindestens einem Sensor (12, 13, 14, 15) des Fahrzeugs empfangen und ausgewertet werden,
durch die Auswertung der Messdaten eine Verkehrssituation ermittelt wird, in welcher sich das Fahrzeug befindet,
abhängig von der ermittelten Verkehrssituation der mindestens eine Sensor (12, 13, 14, 15) und/oder mindestens eine Komponente (16) des Fahrzeugs aktiviert, deaktiviert und/oder in einen
Bereitschaftsbetrieb versetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei zum Ermitteln der Verkehrssituation eine in Fahrtrichtung (F) vorausliegende Kreuzung, eine in Fahrtrichtung (F) vorausliegende Ampelanlage (6), ein Stau, ein eingeleitetes Bremsmanöver des Fahrzeugs (4), benachbarte Verkehrsteilnehmer, ein Stadtgebiet, eine Landstraße oder Autobahn, für den mindestens einen Sensor (12, 13, 14, 15) optimale Betriebsbedingungen und/oder für den mindestens einen Sensor (12, 13, 14, 15) nachteilige Bedingungen detektiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Sensor (12,
13, 14, 15) und/oder Komponente (16) durch das Steuergerät (10) deaktiviert wird, sobald das Fahrzeug (4) hält, wobei der mindestens eine Sensor (12,
13, 14, 15) und/oder Komponente (16) durch das Steuergerät (10) aktiviert wird, wenn das Fahrzeug (4) weiterfährt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Sensor (12, 13, 14, 15) und/oder Komponente (16) bei einem Stillstand des Fahrzeugs (4) oder bei einem Einleiten eines Bremsvorgangs deaktiviert oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der mindestens eine Sensor (12, 13, 14, 15) und/oder Komponente (16) abhängig von der ermittelten Verkehrssituation und/oder vorausschauend deaktiviert oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem Abstand vor einer vorausliegenden Halteposition (11) alle Sensoren (12, 13, 14, 15) bis auf mindestens einen Positionssensor (18) deaktiviert werden, wobei das Fahrzeug (4) mit Hilfe von Messdaten des mindestens einen
Positionssensors (18) und/oder mit Hilfe von über eine
Kommunikationsverbindung (8) empfangenen Messdaten bis zum Stillstand an der Halteposition (11) gesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei durch das Steuergerät (10) zum Anfahren des Fahrzeugs (4) über eine Anfahrtstrecke und/oder zum Beschleunigen auf eine Soll-Geschwindigkeit auf Messdaten von einer reduzierten Anzahl an aktivierten Sensoren (12) zugegriffen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei nach einem Deaktivieren und/oder Versetzen von Sensoren (12, 13, 14, 15) und/oder
Komponenten (16) in einem Bereitschaftszustand ein erneutes Aktivieren der Sensoren (12, 13, 14, 15) und/oder Komponenten (16) schrittweise erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der mindestens eine deaktivierte Sensor (13, 14, 15) und/oder Komponente (16) basierend auf durch das Steuergerät (10) ausgewerteten Messdaten aktiviert wird, wobei der mindestens eine deaktivierte Sensor (13, 14, 15) vorausschauend aktiviert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Komponente (16) als ein Steuergerät ausgestaltet ist und bei einem Stillstand des Fahrzeugs (4), einem eingeleiteten Stillstand oder im Vorfeld deaktiviert oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der mindestens eine in den Bereitschaftsbetrieb versetzte Sensor (13, 14, 15) und/oder
Komponente (16) durch mindestens einen internen Kondensator (19), interne Batterie und/oder durch eine fahrzeugseitige Energiezufuhr mit elektrischer Energie versorgt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine Sensor (12, 13, 14, 15) und/oder das mindestens eine Steuergerät (16) durch Empfangen von mindestens einem Steuerbefehl deaktiviert werden, wobei der mindestens eine deaktivierte Sensor (13, 14, 15) und/oder das mindestens eine deaktivierte Steuergerät (16) durch Empfangen von mindestens einem Steuerbefehl in einen aktiven Betriebszustand versetzt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der mindestens eine Sensor (12, 13, 14, 15) abhängig von einer Leistungsfähigkeit einer
Trajektorienplanung und/oder einer Abweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position aktiviert, deaktiviert und/oder in einen Bereitschaftsbetrieb versetzt wird.
14. Steuergerät (10), wobei das Steuergerät (10) dazu eingerichtet ist, das
Verfahren (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
15. Computerprogramm, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des
Computerprogramms durch einen Computer oder ein Steuergerät (10) diesen veranlassen, das Verfahren (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen.
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