WO2021156089A1 - Verfahren zur überwachung einer elektrischen lenkeinrichtung und lenkeinrichtung - Google Patents

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WO2021156089A1
WO2021156089A1 PCT/EP2021/051626 EP2021051626W WO2021156089A1 WO 2021156089 A1 WO2021156089 A1 WO 2021156089A1 EP 2021051626 W EP2021051626 W EP 2021051626W WO 2021156089 A1 WO2021156089 A1 WO 2021156089A1
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steering device
steering
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driver assistance
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Michael Belling-Hoffmann
Maximilian Pohlmann
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring an electric steering device according to claim 1 and an electric steering device with an electric steering actuator, which is monitored by such a method according to claim 19, as well as a vehicle with such an electric steering direction according to claim 20.
  • Electric steering devices with electric steering actuators are nowadays also used in systems for partially autonomous or autonomous driving in order to at least partially automate the lateral guidance of the vehicle.
  • the driver operates the motor vehicle in terms of its longitudinal and lateral guidance. Even if the longitudinal and lateral guidance can be supported or partially taken over by driver assistance systems, the driver remains responsible for the vehicle and is responsible for monitoring it all essential operational functions.
  • driver assistance systems which, for example, warn the driver of collisions and, if necessary, attempt to avoid collisions by intervening.
  • driver assistance systems are an emergency braking assistant, a lane keeping assistant, a blind spot assistant, a parking assistant and what is known as Automatic Cruise Control (ACC), in particular for driving on the motorway.
  • ACC Automatic Cruise Control
  • the “highly automated driving” operating mode is thus characterized in that the driver does not have to continuously monitor the driving of the vehicle at least for a defined period of time and in defined situations. However, the driver must remain in a position to be able to take control of the motor vehicle again in a reasonable time.
  • the “highly automated driving” operating mode can also be differentiated from the “manual driving” and “partially automated driving” operating modes in that the vehicle in the “highly automated driving” operating mode fully automatically drives a route entered via a navigation system, with the vehicle automatically using an electronic system is accelerated, braked and steered.
  • Highly automated driving therefore requires knowledge of the vehicle's surroundings.
  • the environment is scanned or recorded with one or more sensors such as radar, lidar, camera, ultrasonic sensors or similar sensors known from the prior art.
  • sensors such as radar, lidar, camera, ultrasonic sensors or similar sensors known from the prior art.
  • the occupancy of the surroundings by objects is then recognized with the aid of signal processing methods also known in the prior art.
  • the occupancy indicates that the area in a certain section cannot be driven by the vehicle and thus indicates the position of the object.
  • the type or type of objects is recognized, i.e. whether they are Pedestrians, vehicles, lane barriers, traffic lights, etc.
  • an environment model is created that provides information or data on the occupancy of the environment by objects, ie in particular the sections of the environment that are occupied by objects, and the type of objects.
  • Electric steering devices with electric steering actuators are used either as auxiliary steering devices in which the electric steering actuator supports a mechanical steering device with a mechanical connection between a steering wheel and steered wheels of the vehicle, or as fully electric steering devices in which only the electric steering actuator steers the vehicle's wheels controls or regulates in the steering sense.
  • Such a steering device should be constantly monitored for its functionality, especially in the context of the semi-autonomous or autonomous driving described above, in order to avoid unwanted steering interventions, steering interventions that are omitted despite the existing steering request or incorrect steering interventions.
  • Such a monitoring of an electrical steering device is possible, for example, by means of redundant steering wheel angle sensors, the signals of which are then checked for plausibility in redundant microcontrollers which monitor one another.
  • redundant design of components of the steering device for fault detection is, however, associated with a certain amount of effort and costs.
  • the object of the present invention is consequently to provide a method for monitoring an electrical steering device which requires less effort. Furthermore, an electrical Steering device which is monitored by such a method and a vehicle with such an electrical steering direction are made available.
  • a method for monitoring an electrical steering device of a vehicle while the vehicle is in motion in which a) a desired direction of movement signal characterizing a current desired direction of movement of the vehicle is generated and processed in at least one electronic control unit, and in which b) by one that detects the surroundings of the vehicle without contact
  • Environment sensor device of the vehicle generated b1) and initially provided for processing by a first driver assistance system, environment data characterizing the environment of the vehicle, b2) which enable detection of the current actual direction of movement of the vehicle, into which at least one electronic control unit is controlled, wherein c) the at least one electronic control device then on the basis of the environment data a current actual direction of movement of the The actual direction of movement signal characterizing the vehicle is generated, and d) in the at least one electronic control unit, a comparison is made between the actual direction of movement signal and the target direction of movement signal, e) if a significant deviation of the actual
  • a malfunction signal is generated by the at least one electronic control unit, which characterizes a malfunction of the electrical steering device, and otherwise no malfunction signal is generated.
  • the target direction of movement signal which is generated, for example, by a steering wheel angle sensor or steering wheel torque sensor that interacts with a steering wheel of the vehicle, depending on an actuation of the steering wheel and / or by a second driver assistance system, is compared with the actual direction of movement signal, which is generated by an environment -Sensor device of the vehicle originates, which actually forms part of the first driver assistance system, which, for example, performs a function that deviates from monitoring the electrical steering device. Consequently, the invention uses an existing environment sensor device of at least one first driver assistance system that is customary on today's vehicles and therefore already present in order to monitor the functioning of the electric steering device by means of such a comparison.
  • the malfunction signal is generated, which characterizes a malfunction of the electrical steering device, and other if no malfunction signal is generated when there is no malfunction.
  • the malfunction signal can represent any signal that characterizes a malfunction of the electrical steering device, in particular a warning signal that controls a warning device and / or a control signal that controls any device in the vehicle, for example in order to carry out at least one safety measure that either causes the malfunction of the electrical steering device compensated or the influence of the electric steering device on the steering of the vehicle reduced or completely canceled.
  • the environment data obtained by an environment sensor device of a first driver assistance system already present on the vehicle is used not only for processing in the first driver assistance system, but also outside of the first driver assistance system to detect a malfunction of the electrical steering device. in the sense of an advantageous dual function of the environment sensor device.
  • the electrical steering device can in particular be designed with or without a continuous mechanical connection between a steering wheel and a steering gear.
  • the electric steering device can contain an electronic steering control device into which control commands are input and which then implements the control commands in the electric steering actuator as a steering actuator.
  • control commands can also be fed directly into the electric steering actuator, for example by an electronic control unit.
  • the electrical steering device can be an auxiliary steering device in which the electrical steering actuator supports a mechanical steering device with a mechanical connection between a steering wheel and steered wheels of the vehicle, or a fully electric steering device in which only the electric steering actuator steers the vehicle's wheels Steering sense controls or regulates.
  • Environment data should be understood to mean data which relate to the environment of the vehicle and in particular objects located in the environment of the vehicle, such as objects, obstacles, people or vehicles located above, below, in front of, next to and / or behind the vehicle.
  • the environment sensor device is in principle able to record a current direction of movement and / or a change in the current direction of movement of the vehicle, for example by reference to at least one stationary reference object in the vicinity of the vehicle, such as bridge piers, traffic signs, traffic light masts, lighting masts etc ..
  • the target direction of movement signal is generated by a steering wheel angle sensor or steering wheel torque sensor that interacts with a steering wheel of the vehicle as a function of an actuation of the steering wheel.
  • the setpoint direction of movement signal can be generated by a second driver assistance system.
  • the second driver assistance system can intervene semi-autonomously or autonomously in a drive and / or in a braking device and / or in the electric steering device and / or in a signaling device of the vehicle and / or through a man-machine interface the driver of the vehicle shortly before or during warn of critical situations.
  • the second driver assistance system can perform a function that deviates from the monitoring of the electrical steering device.
  • the second driver assistance system can be formed by at least one of the following driver assistance systems: an adaptive cruise control (ACC), an automatic distance warning system, an emergency brake assistant, a lane departure warning system, a lane departure warning system, a lane change assistant, a turning assistant, a system for controlling or regulating a vehicle group consisting of electronically coupled vehicles (platoon), a blind spot monitoring system, a traffic sign recognition system, a parking aid system, a system for autonomous or partially autonomous driving.
  • ACC adaptive cruise control
  • an emergency brake assistant a lane departure warning system
  • a lane departure warning system a lane departure warning system
  • a lane change assistant a turning assistant
  • a blind spot monitoring system a traffic sign recognition system
  • parking aid system a system for autonomous or partially autonomous driving.
  • the first driver assistance system for example different from the second driver assistance system, can be partially autonomous or autonomous in a drive and / or in a braking device and / or in the electric steering device and / or in a signaling device of the vehicle intervene and / or use a man-machine interface to warn the driver of the vehicle shortly before or during critical situations.
  • the first driver assistance system can perform a function that deviates from the monitoring of the electrical steering device.
  • the first driver assistance system can be formed by at least one of the following driver assistance systems: an adaptive cruise control (ACC), an automatic distance warning, an emergency braking assistant, a lane departure warning system, a lane departure warning system, a lane change assistant, a turning assistant, a system for controlling or regulating a vehicle formation from electronically coupled vehicles (platoon), a blind spot monitoring system, a traffic sign recognition system, a parking aid system, a system for autonomous or partially autonomous driving.
  • ACC adaptive cruise control
  • an automatic distance warning e.g., an emergency braking assistant
  • a lane departure warning system e.g., a lane departure warning system
  • a lane change assistant e.g., a turning assistant
  • the degrees of automation when driving are summarized in 5 levels.
  • the term “system” stands for either a driver assistance system, a combination of individual driver assistance systems or a completely autonomous drive, braking and steering system.
  • the degree of automation is becoming more and more extensive, it starts with systems that inform or warn the driver (level 0), continues with systems that either only take over the longitudinal or lateral guidance of the vehicle, whereby the driver is always responsible for observing the environment or to jump in as a fallback solution (Level 1).
  • Level 2 systems provide an even more comprehensive level of automation; they already take over the longitudinal and lateral guidance of the vehicle, while observing the surroundings and the fallback level remains with the driver (level 2).
  • Level 3 systems guide the vehicle automatically without the The driver observes the surroundings, but he still has to act as a fall-back level.
  • level 4 the system is already fully responsible for driving the vehicle and must provide appropriate system-related fallback solutions in the event of a failure.
  • Level 5 only differs from 4 in that the automated vehicle guidance must function under all conditions, at level 4 this is limited to selected situations.
  • system for partially autonomous or autonomous driving is to be understood here as a system whose operation takes place at least at level 2 or at a higher level according to the SAE J3016 described above.
  • a safety measure is carried out in the event that the malfunction signal is generated.
  • the safety measure can then either compensate for the malfunction of the electric steering device or reduce or completely eliminate the influence of the electric steering device on the steering of the vehicle.
  • the electric steering device is, for example, an auxiliary steering device in which the electric steering actuator supports a mechanical steering device with a mechanical connection between a steering wheel and the steered wheels of the vehicle, then the electric steering device is preferably switched off as a safety measure so that it no longer influences the Steering of the vehicle has ("fail silent").
  • the electric steering device is fully electric and then without a mechanical connection between the steering wheel and the steering gear, only the electric steering actuator steers the wheels of the Controls or regulates the vehicle in the steering sense, then, for example, as a safety measure, the vehicle is braked until it comes to a standstill, for example with a service brake of the vehicle.
  • the influence of the electrical steering device, which turned out to be defective, on the steering behavior of the vehicle cannot be eliminated immediately, but it can be eliminated after the vehicle has come to a standstill due to the automatic service braking.
  • a parking brake of the vehicle is activated in order to establish a safe state of the vehicle.
  • At least one of the following sensors is used as the environment sensor of the environment sensor device: a video camera, a reversing camera, a radar sensor, a lidar sensor, an ultrasonic sensor, a dash cam.
  • the electronic control unit which carries out the comparison and which generates the error function signal is preferably formed by a steering control unit of the electrical steering device.
  • the electronic control device can be a stand-alone control device or it can be formed by any other control device.
  • the electronic control device cannot form a component of the first driver assistance system and / or the second driver assistance system or else a component of the first driver assistance system and / or the second driver assistance system.
  • the invention also relates to an electrical steering device with an electrical steering actuator, which is monitored by a method described above, and also to a vehicle, in particular a utility vehicle, with such an electrical steering direction.
  • a vehicle in particular a utility vehicle, with such an electrical steering direction.
  • a method for monitoring an electrical steering device of a vehicle while the vehicle is in motion is presented.
  • a desired direction of movement signal 1 characterizing a current desired direction of movement of the vehicle is first generated.
  • the target direction of movement signal 1 characterizes a target direction of movement of the vehicle in which the vehicle is to move as a result of a currently present steering request.
  • the steering request can also include a movement direction that coincides with the current movement path (“maintain existing steering angle”).
  • the target movement direction signal 1 is generated by a steering wheel angle sensor or steering wheel torque sensor 4 interacting with a steering wheel 2 of the vehicle as a function of an actuation of the steering wheel 2 by the driver of the vehicle.
  • the target movement direction signal can be generated by a system for autonomous or partially autonomous driving 6, which is referred to in the figure as “autopilot”.
  • the target movement direction signal 1 is then fed into an electronic control device 8, which is formed here, for example, by an electronic steering control device of the electrical steering device.
  • the electric steering device is here, for example, a fully electric steering device (“steer-by-wire”), in which there is no longer any mechanical connection between the steering wheel 2 and the steered wheels 10.
  • the steering wheel angle or steering wheel torque sensor 4 is then arranged on the steering wheel 2, which controls the target direction of movement signal 1, which is dependent on an actuation of the steering wheel 2, into the electronic control unit 8, which then controls an electric steering actuator 12 as a function of the target direction of movement signal 1, which finally controls or regulates the steered wheels 10 in terms of the steering request signal.
  • the steering request signal can also be generated by a second driver assistance system 6 such as a system for partially or fully autonomous driving.
  • the electrical steering device could also be an electrical auxiliary steering device in which the electrical steering actuator 12 supports a mechanical steering device (not shown here) with a mechanical connection between the steering wheel 2 and the steered wheels 10 of the vehicle by applying a steering torque to this mechanical connection , which can also be generated independently of an actuation of the steering wheel 2.
  • the electric steering actuator 12 is in turn activated by the electronic control unit 8, which receives the setpoint direction of movement signal 1, for example, from a driver assistance system such as a lane departure warning system.
  • the target movement direction signal 1 is therefore in the electronic see control device 8 processed and then the electric steering actuator 12 is activated, which then deflects the steered wheels 10 in accordance with the target movement direction signal 1.
  • the first driver assistance system 14 on board the vehicle, which is formed here, for example, by an adaptive cruise control (ACC).
  • the first driver assistance system 14 comprises an environment sensor device 16 here, for example, in the form of a radar sensor arranged at the front of the vehicle, which delivers a radar signal which, through processing in an electronic ACC control unit, draws a conclusion about the distance, the relative speed and, for example, also allows the relative acceleration of the vehicle (environment data) in relation to, for example, a vehicle traveling ahead and, if necessary, that is, for example, when the distance to the vehicle traveling ahead falls below a speed-dependent minimum, in particular triggers automatic braking.
  • ACC systems are well known, which is why they will not be discussed further here.
  • the current actual direction of movement of the is then entered in the electronic control unit 8
  • Actual direction of movement signal 20 characterizing the vehicle is generated.
  • This actual direction of movement signal 20 is then compared in the electronic control device with the desired direction of movement signal 1 (see above), which is also controlled there. If this comparison then shows that the actual direction of movement signal 20 deviates significantly from the desired direction of movement signal 1, a malfunction signal 22 is generated which characterizes a malfunction of the electrical steering device and otherwise no malfunction signal. This is because such a significant deviation indicates that the setpoint direction of movement signal 1 has not been implemented accordingly by the electric steering device.
  • the desired direction of movement signal 1 is compared with the actual direction of movement signal 20, which originates from the environment sensor device 16, which actually forms a component of the first driver assistance system 14.
  • the malfunction signal 22 can represent any signal that characterizes a malfunction of the electrical steering device, in particular a warning signal that controls a warning device and / or a control signal that controls any device in the vehicle, for example in order to carry out at least one safety measure that prevents the malfunction of the electrical steering device either compensated or the influence of the electric steering device on the steering of the vehicle reduced or completely canceled.
  • a safety measure is carried out in the event that the malfunction signal 20 is generated. This safety measure can either compensate for the malfunction of the electric steering device or reduce or even completely eliminate the influence of the electric steering device on the steering of the vehicle.
  • the electric steering device is fully electric and is then designed without a mechanical connection between the steering wheel 2 and the steered wheels 10 (“stee-by-wire”), then as a safety measure, for example with a service brake of the vehicle, an automatic braking of the vehicle until Standstill carried out.
  • a safety measure for example with a service brake of the vehicle
  • an automatic braking of the vehicle until Standstill carried out the influence of the electrical steering device, which turned out to be defective, on the steering behavior of the vehicle was not possible can be eliminated immediately, but after the vehicle has come to a standstill due to the automatic service braking.
  • a parking brake of the vehicle is activated in order to establish a safe state of the vehicle.
  • the electrical steering device alternatively represents an electrical auxiliary steering device described above, the electrical auxiliary steering device is preferably switched off as a safety measure so that it no longer has any influence on the steering of the vehicle (“fail silent”).
  • the electronic control device 8 which carries out the comparison, generates the error function signal 22 and, if necessary, initiates the relevant safety measure, is preferably formed here by the steering control device of the electric steering device.
  • the electronic control device 8 can also be a stand-alone control device or be formed by any other control device.
  • Example 1 If a vehicle with purely electric steering (“drive-by-wire”) is to drive, for example, along a curve, controlled by the driver on steering wheel 2, the driver specifies the target direction of movement signal 1 through the steering movement on steering wheel 2.
  • the radar sensor 16 of the first driver assistance system 14 detects the actual direction of movement 18, the actual direction of movement signal 20 then being generated in the electronic control unit 8 and compared with the setpoint Direction of movement signal 1 is compared. If this comparison now results in a significant deviation, this indicates a malfunction of the electrical steering device, whereupon the malfunction signal 22 is generated.
  • the malfunction signal 22 triggers, for example, automatic braking of the vehicle with the service brake until the vehicle comes to a standstill.
  • the parking brake of the vehicle is activated in order to establish a safe condition for the vehicle.
  • the background to this measure is that the vehicle with the defective electric steering device no longer has to be steered and therefore has to be brought into a safe state as quickly as possible.
  • a vehicle with electrical auxiliary steering is to drive, for example, straight ahead within a straight lane, controlled by a first driver assistance system 6, for example a lane departure warning system
  • the first driver assistance system 6 specifies the target direction of movement signal 1.
  • the radar sensor 16 of the first driver assistance system 14 detects the actual direction of movement 18, the actual movement signal 20 then being generated in the electronic control unit 8 and compared with the setpoint direction of movement signal 1. If this comparison now results in a significant deviation, this indicates that the vehicle has unintentionally deviated from its straight path of movement predetermined by the first driver assistance system 6 and therefore it can be concluded that the electrical steering device is malfunctioning if, for example, a malfunction of the lane departure warning system occurs. for example, can be excluded by a test. Therefore, the malfunction signal is generated.
  • the malfunction signal triggers, for example, a complete shutdown of the electrical auxiliary steering device (“fail-silent”). This is because the driver can continue to keep the vehicle within the straight lane through the mechanical connection between the steering wheel 2 and the steered wheels 10, which is not influenced by the error, so that this does not result in a dangerous situation.
  • a complete shutdown of the electrical auxiliary steering device (“fail-silent”). This is because the driver can continue to keep the vehicle within the straight lane through the mechanical connection between the steering wheel 2 and the steered wheels 10, which is not influenced by the error, so that this does not result in a dangerous situation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs, bei welchem ein eine momentane Soll-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs charakterisierendes Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) erzeugt und in wenigstens einem elektronischen Steuergerät (8) verarbeitet wird, und bei welchem durch eine das Umfeld des Fahrzeugs berührungslos erfassende Umfeld-Sensoreinrichtung (16) des Fahrzeugs erzeugte und zunächst für eine Verarbeitung durch ein erstes Fahrerassistenzsystem (14) vorgesehene, das Umfeld des Fahrzeugs charakterisierende Umfelddaten, welche eine Erfassung der momentanen Ist-Bewegungsrichtung (18) des Fahrzeugs ermöglichen, in das wenigstens eine elektronische Steuergerät (8) eingesteuert werden, wobei das wenigstens eine elektronische Steuergerät (8) dann auf der Basis der Umfelddaten ein die momentane Ist- Bewegungsrichtung (18) des Fahrzeugs charakterisierendes Ist- Bewegungsrichtungssignal (20) erzeugt, und in dem wenigstens einen elektronischen Steuergerät (8) ein Vergleich zwischen dem Ist- Bewegungsrichtungssignal (20) und dem Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) gezogen wird, wobei bei einer festgestellten signifikanten Abweichung des Ist-Bewegungsrichtungssignals (20) von dem Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) durch das wenigstens eine elektronische Steuergerät (8) ein Fehlfunktionssignal (22) erzeugt wird, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, und andernfalls kein Fehlfunktionssignal (22) erzeugt wird.

Description

VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG EINER ELEKTRISCHEN LENKEINRICHTUNG UND LENKEINRICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer elektrische Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine elektrische Lenkeinrichtung mit einem elektrischen Lenkaktuator, welche durch ein solches Verfahren überwacht wird gemäß Anspruch 19 sowie auch ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Lenkrichtung gemäß Anspruch 20.
Elektrische Lenkeinrichtungen mit elektrischen Lenkaktuatoren werden heutzutage auch in Systemen zum teilautonomen oder autonomen Fahren eingesetzt, um die Querführung des Fahrzeugs wenigstens teilweise zu automatisieren.
Beim „Manuellen Fahren" bedient der Fahrer das Kraftfahrzeug in Bezug auf dessen Längs- und Querführung. Auch wenn durch Fahrerassistenzsysteme, die Längs- und Querführung unterstützt bzw. teilweise auch übernommen werden kann, bleibt der Fahrer für das Kraftfahrzeug verantwortlich und ihm obliegt die Überwachung aller wesentlichen Betriebsfunktionen.
Im Rahmen eines Betriebsmodus „teilautonomes oder teilautomatisiertes Fahren“ sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die beispielsweise den Fahrer vor Kollisionen warnen und gegebenenfalls auch durch Eingriffe versuchen, Kollisionen zu vermeiden. Beispiele solcher Fahrerassistenzsysteme sind ein Notbremsassistent, ein Spur-Halte-Assistent, ein Toter-Winkel- Assistent, ein Einparkassistent und eine sogenannte Automatic Cruise Control (ACC), insbesondere für Autobahnfahrten.
Beim „hochautomatisierten Fahren“ findet dagegen ein zumindest zeitweiser Übergang der Verantwortung an eine Regelungstechnik statt. Das System für die Fahrzeugführung ist dann ausgelegt, dass es zumindest für eine bestimmte Zeit und beispielsweise in einer definierten Umgebung (z.B. auf Autobahnen) die Führung des Fahrzeugs komplett übernehmen kann. Der Fahrer ist dann auch nicht mehr zur Überwachung der Regelfunktionen verpflichtet. Da dann aber immer noch kritische Situationen entstehen können (z. B. Ausfall der Sensorik, unübersichtliche Verkehrssituationen, etc.) kann das System die Führungsverantwortung auch an den Fahrer zurückgeben. Damit dies geschehen kann, muss gewährleistet sein, dass der Fahrer in einem Zeitfenster von einigen Sekunden die Führung des Kraftfahrzeugs wieder übernehmen kann. Der Betriebsmodus „hochautomatisiertes Fahren” zeichnet sich also dadurch aus, dass der Fahrer die Führung des Kraftfahr- zeugs zumindest für einen definierten Zeitraum und in festgelegten Situationen nicht kontinuierlich überwachen muss. Der Fahrer muss jedoch in der Lage bleiben, die Führung des Kraftfahrzeugs in angemessener Zeit wieder übernehmen zu können. Der Betriebsmodus „hochautomatisiertes Fahren” kann von den Betriebsmodi „manuelles Fahren“ und „teilautomatisiertes Fahren” auch dadurch unterschieden werden, dass das Fahrzeug im Betriebsmodus „hochautomatisiertes Fahren” eine über ein Navigationssystem eingegebene Fahrstrecke vollautomatisch fährt, wobei das Fahrzeug über ein elektronisches System automatisch beschleunigt, gebremst und gelenkt wird.
Hochautomatisiertes Fahren (HAD Highly Autonomous Driving) setzt also die Kenntnis des Umfeldes des Fahrzeugs voraus. Dazu wird das Umfeld mit einem oder mit mehreren Sensoren wie Radar, Lidar, Kamera, Ultraschallsensoren oder ähnlichen aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren abgetastet bzw. aufgenommen. Mit Hilfe der Sensormessungen wird mithilfe ebenfalls im Stand der Technik bekannter Signalverarbeitungsverfah- ren dann die Belegung des Umfeldes durch Objekte erkannt. Die Belegung zeigt an, dass das Umfeld in einem bestimmten Abschnitt nicht durch das Fahrzeug befahren werden kann und gibt damit die Position des Objektes an. Zusätzlich wird der Typ bzw. die Art der Objekte erkannt, also ob es sich um Fußgänger, Fahrzeuge, Fahrbahnbegrenzungen, Ampeln etc. handelt. Mit Hilfe der erkannten Belegungen und der Typen der Objekte wird ein Umfeldmodell erstellt, das Informationen bzw. Daten zur Belegung des Umfeldes durch Objekte, also insbesondere die Abschnitte des Umfeldes, die von Objekten belegt sind, und den Typ der Objekte bereitstellt.
Elektrische Lenkeinrichtungen mit elektrischen Lenkaktuatoren werden dabei entweder als Hilfslenkeinrichtung verwendet, bei welcher der elektrische Lenkaktuator eine mechanische Lenkeinrichtung mit mechanischer Verbindung zwischen einem Lenkrad und gelenkten Rädern des Fahrzeugs unter- stützt, oder als vollelektrische Lenkeinrichtung, bei welcher ausschließlich der elektrische Lenkaktuator gelenkte Räder des Fahrzeugs im Lenksinn steuert oder regelt.
Eine solche Lenkeinrichtung sollte vor allem im Rahmen des oben beschriebenen teilautonomen oder autonomen Fahrens auf ihre Funktionstüchtigkeit hin ständig überwacht werden, um ungewollte Lenkeingriffe, trotz vorhandenem Lenkwunsch unterbleibende Lenkeingriffe oder falsche Lenkeingriffe zu vermeiden.
Möglich ist eine solche Überwachung einer elektrischen Lenkeinrichtung beispielsweise durch redundant vorhandene Lenkradwinkelsensoren, deren Signale dann in redundanten Mikrocontrollern plausibilisiert werden, welche sich gegenseitig überwachen. Eine solche redundante Ausführung von Komponenten der Lenkeinrichtung zur Fehlerdetektion ist jedoch mit einem gewissen Aufwand und Kosten verbunden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt folglich darin, ein Verfahren zur Überwachung einer elektrische Lenkeinrichtung bereitzustellen, welches einen geringeren Aufwand erfordert. Weiterhin soll auch eine elektrische Lenkeinrichtung, welche durch ein solches Verfahren überwacht wird sowie ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Lenkrichtung zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 , 12 und 13 ge- kennzeichneten Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs vorgestellt, bei welchem a) ein eine momentane Soll-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs charakterisierendes Soll-Bewegungsrichtungssignal erzeugt und in wenigstens einem elektronischen Steuergerät verarbeitet wird, und bei welchem b) durch eine das Umfeld des Fahrzeugs berührungslos erfassende
Umfeld-Sensoreinrichtung des Fahrzeugs erzeugte b1) und zunächst für eine Verarbeitung durch ein erstes Fahrerassistenzsystem vorgesehene, das Umfeld des Fahrzeugs charakterisierende Umfelddaten, b2) welche eine Erfassung der momentanen Ist-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ermöglichen, in das wenigstens eine elektronische Steuergerät eingesteuert werden, wobei c) das wenigstens eine elektronische Steuergerät dann auf der Basis der Umfelddaten ein die momentane Ist-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs charakterisierendes Ist-Bewegungsrichtungssignal erzeugt, und d) in dem wenigstens einen elektronischen Steuergerät ein Vergleich zwischen dem Ist-Bewegungsrichtungssignal und dem Soll- Bewegungsrichtungssignal gezogen wird, wobei e) bei einer festgestellten signifikanten Abweichung des Ist-
Bewegungsrichtungssignals von dem Soll-
Bewegungsrichtungssignal durch das wenigstens eine elektronische Steuergerät ein Fehlfunktionssignal erzeugt wird, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, und andernfalls kein Fehlfunktionssignal erzeugt wird.
Mit anderen Worten wird das Soll-Bewegungsrichtungssignal, welches beispielsweise von einem mit einem Lenkrad des Fahrzeugs zusammenwirkenden Lenkradwinkelsensor oder Lenkradmomentsensor abhängig von einer Betätigung des Lenkrads, und/oder von einem zweiten Fahrerassistenzsystem erzeugt wird, mit dem Ist-Bewegungsrichtungssignal verglichen, welches von einer Umfeld-Sensoreinrichtung des Fahrzeugs stammt, welche eigentlich einen Bestandteil des ersten Fahrerassistenzsystems bildet, welches beispielsweise eine von einer Überwachung der elektrischen Lenkeinrichtung abweichende Funktion ausführt. Folglich nutzt die Erfindung eine vorhandene Umfeld-Sensoreinrichtung wenigstens eines auf heutigen Fahrzeugen üblichen und daher bereits vorhandenen ersten Fahrerassistenzsystems, um die Funktionsweise der elektrischen Lenkeinrichtung durch einen solchen Vergleich zu überwachen.
Falls daher der Vergleich ergibt, dass eine signifikante Abweichung des Ist-Bewegungsrichtungssignals von dem Soll-Bewegungsrichtungssignal festgestellt wird, dann wird das Fehlfunktionssignal erzeugt, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, und andern- falls wird kein Fehlfunktionssignal erzeugt, wenn keine Fehlfunktion vorliegt. Das Fehlfunktionssignal kann irgendein Signal darstellen, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, insbesondere ein Warnsignal, welches eine Warneinrichtung ansteuert und/oder ein Steuersignal, welches irgendeine Einrichtung des Fahrzeugs ansteuert, um beispielsweise wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme durchzuführen, welche die Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung entweder kompensiert oder den Einfluss der elektrischen Lenkeinrichtung auf die Lenkung des Fahrzeugs reduziert oder vollständig aufhebt. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden daher die durch eine bereits auf dem Fahrzeug vorhandene Umfeldsensoreinrichtung eines ersten Fahrerassistenzsystems gewonnenen Umfelddaten nicht nur für eine Verarbeitung in dem ersten Fahrerassistenzsystem herangezogen, sondern darüber hinaus auch außerhalb des ersten Fahrerassistenz- Systems zur Detektion einer Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung, im Sinne einer vorteilhaften Doppelfunktion der Umfeldsensoreinrichtung. Dadurch können zusätzliche Komponenten eingespart werden, mit welchen Fehlfunktionenen der elektrischen Lenkeinrichtung üblicherweise detektiert werden. Die elektrische Lenkeinrichtung kann insbesondere mit oder ohne durchgehende mechanische Verbindung zwischen einem Lenkrad und einem Lenkgetriebe ausgeführt sein. Die elektrische Lenkeinrichtung kann ein elektronisches Lenksteuergerät beinhalten, in welches Stellbefehle eingesteuert werden und welche die Stellbefehle dann in dem elektrischen Lenkaktuator als Lenksteller umsetzt. Alternativ können die Stellbefehle auch direkt in den elektrischen Lenkaktuator beispielsweise von einem elektronischen Steuergerät eingesteuert werden. Wie eingangs erwähnt, kann die elektrische Lenkeinrichtungen eine Hilfslenkeinrichtung sein, bei welcher der elektrische Lenkaktuator eine mechanische Lenkeinrichtung mit mechanischer Verbindung zwischen einem Lenkrad und gelenkten Rädern des Fahrzeugs unterstützt, oder aber eine vollelektrische Lenkeinrichtung, bei welcher ausschließlich der elektrische Lenkaktuator gelenkte Räder des Fahrzeugs im Lenksinn steuert oder regelt.
Unter „Umfelddaten“ sollen Daten verstanden werden, welche das Umfeld des Fahrzeugs und insbesondere in dem Umfeld des Fahrzeugs befindli- che Objekte betreffen wie beispielsweise über, unter, vor, neben und/oder hinter dem Fahrzeug befindliche Objekte, Hindernisse, Personen oder Fahrzeuge.
„Anhand der von der Umfeldsensoreinrichtung gelieferten Umfelddaten eine Erfassung der momentanen Ist-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ermöglicht wird“ bedeutet, dass die Umfeldsensoreinrichtung prinzipiell in der Lage ist, eine momentane Bewegungsrichtung und/oder einer Änderung der momentanen Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu erfassen, beispielsweise durch Bezugnahme zu wenigstens einem stationären Referenzobjekt im Umfeld des Fahrzeugs, wie beispielsweise Brücken- pfeiler, Verkehrsschilder, Ampelmasten, Beleuchtungsmasten etc..
Als signifikante Abweichung des Ist-Bewegungsrichtungssignals von dem Soll-Bewegungsrichtungssignal wird insbesondere ein Überschreiten einer vorgebenen Differenz zwischen dem Ist-Bewegungsrichtungssignal und dem Soll-Bewegungsrichtungssignal herangezogen. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung möglich. Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Maßnahme wird das Soll- Bewegungsrichtungssignal von einem mit einem Lenkrad des Fahrzeugs zusammenwirkenden Lenkradwinkelsensor oder Lenkradmomentsensor abhängig von einer Betätigung des Lenkrads erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann das Soll-Bewegungsrichtungssignal von einem zweiten Fahrerassistenzsystem erzeugt werden.
Das zweite Fahrerassistenzsystem kann teilautonom oder autonom in einen Antrieb und/oder in eine Bremseinrichtung und/oder in die elektrische Lenkeinrichtung und/oder in eine Signalisierungseinrichtung des Fahrzeugs eingreifen und/oder durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle den Fahrer des Fahrzeugs kurz vor oder während kritischer Situationen warnen.
Insbesondere kann das zweite Fahrerassistenzsystem eine von der Überwachung der elektrischen Lenkeinrichtung abweichende Funktion ausführen.
Beispielsweise kann das zweite Fa h re rassistenzsystem durch wenigstens eines der folgenden Fahrerassistenzsysteme gebildet werden: Eine adaptive Geschwindigkeitsfolgeregelung (ACC), ein automatischer Abstandswarner, ein Notbremsassistent, ein Spurhalteassistent, ein Spurerkennungssystem, ein Spurverlassenswarnsystem, ein Spurwechselassistent, ein Abbiegeassis- tent, ein System zur Steuerung oder Regelung eines Fahrzeugverbands aus elektronisch gekoppelten Fahrzeugen (Platoon), ein Totwinkel- Überwachungsystem, ein Verkehrszeichenerkennungsystem, ein Einparkhilfesystem, ein System zum autonomen oder teil-autonomen Fahren.
Ebenso kann das erste, beispielsweise von dem zweiten Fahrerassistenzsystem abweichende Fahrerassistenzsystem teilautonom oder autonom in einen Antrieb und/oder in eine Bremseinrichtung und/oder in die elektrische Lenkeinrichtung und/oder in eine Signalisierungseinrichtung des Fahrzeugs eingreifen und/oder durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle den Fahrer des Fahrzeugs kurz vor oder während kritischer Situationen warnen.
Beispielsweise kann das erste Fahrerassistenzsystem eine von der Überwachung der elektrischen Lenkeinrichtung abweichende Funktion ausführen. Insbesondere kann erste Fahrerassistenzsystem durch wenigstens eines der folgenden Fahrerassistenzsysteme gebildet werden: Eine adaptive Geschwindigkeitsfolgeregelung (ACC), ein automatischer Abstandswarner, ein Notbremsassistent, ein Spurhalteassistent, ein Spurerkennungssystem, ein Spurverlassenswarnsystem, ein Spurwechselassistent, ein Abbiegeassistent, ein System zur Steuerung oder Regelung eines Fahrzeugverbands aus elektronisch gekoppelten Fahrzeugen (Platoon), ein Totwinkel- Überwachungsystem, ein Verkehrszeichenerkennungsystem, ein Einparkhilfesystem, ein System zum autonomen oder teil-autonomen Fahren.
Nach Definition der SAE (Society of Automotive Engineers) J3Q16 sind die Automatisierungsgrade beim Fahren in 5 Stufen zusammengefasst. Die Bezeichnung „System“ steht dabei entweder für ein Fahrerassistenzsystem, eine Kombination von einzelnen Fahrerassistenzsystemen oder ein vollständig autonomes Antriebs-, Brems- und Lenksystem. Der Grad der Automatisierung wird zunehmend umfassender, es beginnt mit Systemen die den Fahrer informieren oder warnen (Level 0), geht weiter über Systeme die entweder nur die Längs- oder Querführung des Fahrzeugs übernehmen, wobei der Fahrer stets die Verantwortung hat die Umgebung zu beobachten bzw. als Rückfalllösung einzuspringen (Level 1). Eine noch umfassendere Automatisierung stellen Level 2-Systeme zur Verfügung, die bereits die Längs- und Querführung des Fahrzeugs übernehmen, die Beobachtung der Umgebung und die Rückfallebene weiterhin beim Fahrer verbleibt (Level 2). Systeme von Level 3 führen das Fahrzeug automatisiert ohne dass der Fahrer die Umgebung beobachten, er jedoch weiterhin als Rückfallebene fungieren muss. Im Level 4 ist bereits das System voll für die Fahrzeugführung verantwortlich und muss bei Ausfall entsprechende systembedingte Rückfalllösungen bereitstellen. Level 5 unterscheidet sich nur von 4 dadurch, dass die automatisierte Fahrzeugführung unter allen Bedingungen funktionieren muss, bei Level 4 beschränkt sich dies auf ausgewählte Situationen.
Unter dem oben genannten „System zum teil-autonomen oder autonomen Fahren“ soll hier ein System verstanden werden, dessen Betrieb wenigstens unter dem Level 2 oder unter einem demgegenüber höheren Level gemäß der oben beschriebenen SAE J3016 stattfindet.
Gemäß einer Weiterbildung wird im Falle einer Erzeugung des Fehlfunktionssignals eine Sicherheitsmaßnahme durchgeführt. Wie oben bereits erwähnt, kann dann die Sicherheitsmaßnahme die Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung entweder kompensieren oder den Einfluss der elektrischen Lenkeinrichtung auf die Lenkung des Fahrzeugs reduzieren oder vollständig aufheben.
Falls die elektrische Lenkeinrichtung beispielsweise eine Hilfslenkeinrichtung darstellt, bei welcher der elektrische Lenkaktuator eine mechanische Lenkeinrichtung mit mechanischer Verbindung zwischen einem Lenkrad und gelenkten Rädern des Fahrzeugs unterstützt, dann wird beispielsweise als Sicherheitsmaßnahme vorzugsweise ein Abschalten der elektrischen Lenkeinrichtung durchgeführt, damit diese keinen Einfluss mehr auf die Lenkung des Fahrzeugs hat („fail silent“).
Falls alternativ die elektrische Lenkeinrichtung vollelektrisch ausgeführt und dann ohne mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe ausschließlich der elektrische Lenkaktuator gelenkte Räder des Fahrzeugs im Lenksinn steuert oder regelt, dann wird beispielsweise als Sicherheitsmaßnahme beispielsweise mit einer Betriebsbremse des Fahrzeugs eine Bremsung des Fahrzeugs bis den Stillstand durchgeführt. Damit kann war der Einfluss der sich als defekt herausgestellten elektri- sehen Lenkeinrichtung auf das Lenkverhalten des Fahrzeugs zwar nicht sofort eliminiert werden, jedoch aber nach dem durch die automatische Betriebsbremsung hervorgerufenen Stillstand des Fahrzeugs. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird dann im festgestellten Stillstand des Fahrzeugs eine Feststellbremse des Fahrzeugs aktiviert wird, um einen sicheren Zustand des Fahrzeugs herzustellen.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Maßnahme wird als Umfeld- Sensor der Umfeld-Sensoreinrichtung wenigstens einer der folgenden Sensoren eingesetzt: Eine Video-Kamera, eine Rückfahrkamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor, ein Ultraschallsensor, eine Dashcam. Das elektronische Steuergerät, welches den Vergleich durchführt und welches das Fehlerfunktionssignal erzeugt wird vorzugsweise durch ein Lenksteuergerät der elektrischen Lenkeinrichtung gebildet. Alternativ kann das elektronische Steuergerät ein stand-alone-Steuergerät sein oder durch ein beliebiges anderes Steuergerät gebildet werden. Weiterhi kann das elektronische Steuergerät keine Komponente des ersten Fahrerassistenzsystem und/oder des zweiten Fahrerassistenzsystems oder aber eine Komponente des ersten Fahrerassistenzsystem und/oder des zweiten Fahrerassistenzsystems bilden.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Lenkeinrichtung mit einem elektrischen Lenkaktuator, welche durch ein oben beschriebenes Verfahren überwacht wird, sowie auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug mit einer solchen elektrischen Lenkrichtung. Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform beispielhaft erläutert. Es zeigt die einzige Figur ein Ablaufschema eines Verfahrens zur Überwachung einer elektrischen Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Gemäß der Figur wird ein Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs vorge- stellt.
Dabei wird zunächst ein eine momentane Soll-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs charakterisierendes Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 erzeugt. Das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 charakterisiert eine Sollbewegungsrichtung des Fahrzeugs, in welche sich das Fahrzeug infolge einer momen- tan vorliegenden Lenkanforderung bewegen soll. Dabei kann die Lenkanforderung neben einer von einer beispielsweise gerade vorliegenden Bewegungsbahn des Fahrzeugs abweichenden Bewegungsrichtung („vorhandenen Lenkwinkel ändern“) auch eine mit der gerade vorliegenden Bewegungsbahn zusammenfallende Bewegungsrichtung („vorhandenen Lenkwin- kel beibehalten“) beinhalten.
Beispielsweise wird das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 von einem mit einem Lenkrad 2 des Fahrzeugs zusammenwirkenden Lenkradwinkelsensor oder Lenkradmomentsensor 4 abhängig von einer Betätigung des Lenkrads 2 durch den Fahrer des Fahrzeugs erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann das Soll-Bewegungsrichtungssignal von einem System zum autonomen oder teil-autonomen Fahren 6 erzeugt werden, welches in der Figur schlagwortartig als „Autopilot“ bezeichnet wird. Das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 wird dann in ein elektronisches Steuergerät 8 eingesteuert, welches hier beispielsweise durch ein elektronisches Lenksteuergerät der elektrischen Lenkeinrichtung gebildet wird.
Die elektrische Lenkeinrichtung ist hier beispielsweise eine vollelektrische Lenkeinrichtung („steer-by-wire“), bei welcher keine mechanische Verbindung mehr zwischen dem Lenkrad 2 und gelenkten Rädern 10 vorhanden ist. Am Lenkrad 2 ist dann der Lenkradwinkel- oder Lenkradmomentsensor 4 angeordnet, welcher das von einer Betätigung des Lenkrads 2 abhängiges Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 in das elektronische Steuergerät 8 einsteu- ert, welches dann abhängig von dem Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 einen elektrischen Lenkaktuator 12 ansteuert, welcher schließlich die gelenkten Räder 10 im Sinne des Lenkanforderungs-Signals steuert oder regelt. Anstatt durch das Lenkrad 2 oder zusätzlich hierzu kann das Lenkanforderungs- Signal auch von einem zweiten Fahrerassistenzsystem 6 wie beispielsweise einem System zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren erzeugt werden.
Alternativ könnte die elektrische Lenkeinrichtung auch eine elektrische Hilfslenkeinrichtung sein, bei welcher der elektrische Lenkaktuator 12 eine hier nicht gezeigte mechanische Lenkeinrichtung mit mechanischer Ver- bindung zwischen dem Lenkrad 2 und den gelenkten Rädern 10 des Fahrzeugs unterstützt, indem er auf diese mechanische Verbindung ein Lenkmoment aufbringt, welches auch unabhängig von einer Betätigung des Lenkrads 2 erzeugt werden kann. Der elektrische Lenkaktuator 12 wird dabei wiederum von dem elektronischen Steuergerät 8 angesteuert, welches das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 beispielsweise von einem Fahrerassistenzsystem wie einem Spurhalteassistenten erhält. In beiden Fällen wird daher das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 in dem elektroni- sehen Steuergerät 8 verarbeitet und dann der elektrische Lenkaktuator 12 angesteuert, welcher dann die gelenkten Räder 10 entsprechend dem Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 auslenkt.
An Bord des Fahrzeugs befindet sich auch ein erstes Fahrerassistenzsys- tem 14 welches hier beispielsweise durch eine adaptive Geschwindigkeitsfolgeregelung (ACC) gebildet wird. Das erste Fahrerassistenzsystem 14 umfasst eine Umfeld-Sensoreinrichtung 16 hier beispielsweise in Form eines an der Front des Fahrzeugs angeordneten Radarsensors, welcher ein Radarsignal liefert, welches durch Verarbeitung in einem elektroni- sehen ACC-Steuergerät einen Rückschluss auf den Abstand, die Relativgeschwindigkeit und beispielsweise auch die Relativbeschleunigung des Fahrzeugs (Umfelddaten) in Bezug zu beispielsweise einem vorausfahrenden Fahrzeug erlaubt und bei Bedarf, d.h. beispielsweise bei einem Unterschreiten eines geschwindigkeitsabhängigen Mindestabstands zu dem vorausfahrenden Fahrzeugs insbesondere eine automatische Bremsung auslöst. Solche ACC-Systeme sind hinreichend bekannt, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen werden soll.
Der eigentlich dem ersten Fahrerassistenzsystem 14 zugeordnete oder von diesem umfasste Umfeld-Sensoreinrichtung 16, hier beispielsweise in Form des Radarsensors ist auch in der Lage, eine momentane Ist- Bewegungsrichtung 18 und/oder einer Änderung der momentanen Ist- Bewegungsrichtung 18 des Fahrzeugs zu erfassen, indem die Radarsignale des Radarsensors 16 durch einen entsprechenden in dem elektronischen Steuergerät 8 implementierten Richtungserkennungs-Algorithmus verarbeitet werden.
Anhand des Richtungserkennungs-Algorithmus wird dann in dem elektronischen Steuergerät 8 ein die momentane Ist-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs charakterisierendes Ist-Bewegungsrichtungssignal 20 erzeugt. Dieses Ist-Bewegungsrichtungssignal 20 wird dann in dem elektronischen Steuergerät mit dem dort ebenfalls eingesteuerten Soll- Bewegungsrichtungssignal 1 (siehe oben) verglichen. Ergibt dann dieser Vergleich, dass eine signifikante Abweichung des Ist- Bewegungsrichtungssignals 20 von dem Soll-Bewegungsrichtungssignal 1, so wird ein Fehlfunktionssignal 22 erzeugt, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, und andernfalls kein Fehlfunktionssignal. Denn eine solche signifikante Abweichung deutet daraufhin, dass das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 von der elektrischen Lenkeinrichtung nicht entsprechend umgesetzt wurde.
Als signifikante Abweichung des Ist-Bewegungsrichtungssignals 20 von dem Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 wird insbesondere ein Überschreiten einer vorgegebenen Differenz zwischen dem Ist- Bewegungsrichtungssignal 20 und dem Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 herangezogen.
Mit anderen Worten wird das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 mit dem Ist-Bewegungsrichtungssignal 20 verglichen, welches von der Umfeld- Sensoreinrichtung 16 stammt, welche eigentlich einen Bestandteil des ersten Fahrerassistenzsystems 14 bildet. Das erste Fahrerassistenzsystem 14 führt aber hier beispielsweise als ACC-System ausgeführt eine von einer Überwachung der elektrischen Lenkeinrichtung abweichende Funktion aus, wie oben beschrieben wird. Folglich nutzt die Erfindung den Radarsensor 16 des ersten Fahrerassistenzsystems 14, um die Funktion der elektrischen Lenkeinrichtung durch den oben beschriebenen Vergleich zu überwachen. Falls daher der Vergleich ergibt, dass eine signifikante Abweichung des Ist-Bewegungsrichtungssignals 20 von dem Soll- Bewegungsrichtungssignal 1 festgestellt wird, dann wird das Fehlfunktionssignal 22 erzeugt, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkein- richtung charakterisiert, und andernfalls wird kein Fehlfunktionssignal erzeugt, wenn keine Fehlfunktion vorliegt.
Das Fehlfunktionssignal 22 kann irgendein Signal darstellen, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, insbesondere ein Warnsignal, welches eine Warneinrichtung ansteuert und/oder ein Steuersignal, welches irgendeine Einrichtung des Fahrzeugs ansteuert, um beispielsweise wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme durchzuführen, welche die Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung entweder kompensiert oder den Einfluss der elektrischen Lenkeinrichtung auf die Lenkung des Fahrzeugs reduziert oder vollständig aufhebt. Gemäß einer Weiterbildung wird im Falle einer Erzeugung des Fehlfunktionssignals 20 eine Sicherheitsmaßnahme durchgeführt. Diese Sicherheitsmaßnahme kann die Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung entweder kompensieren oder den Einfluss der elektrischen Lenkeinrichtung auf die Lenkung des Fahrzeugs reduzieren oder auch vollständig aufheben.
Falls wie hier die elektrische Lenkeinrichtung vollelektrisch ausgeführt und dann ohne mechanische Verbindung zwischen Lenkrad 2 und den gelenkten Rädern 10 ausgeführt ist („stee-by-wire“), dann wird als Sicherheitsmaßnahme beispielsweise mit einer Betriebsbremse des Fahrzeugs eine automatische Bremsung des Fahrzeugs bis den Stillstand durchgeführt. Damit kann war der Einfluss der sich als defekt herausgestellten elektrischen Lenkeinrichtung auf das Lenkverhalten des Fahrzeugs zwar nicht sofort eliminiert werden, jedoch aber nach dem durch die automatische Betriebsbremsung hervorgerufenen Stillstand des Fahrzeugs. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird dann im festgestellten Stillstand des Fahrzeugs eine Feststellbremse des Fahrzeugs aktiviert wird, um einen sicheren Zustand des Fahrzeugs herzustellen.
Falls die elektrische Lenkeinrichtung alternativ eine oben beschriebene elektrische Hilfslenkeinrichtung darstellt, dann wird als Sicherheitsmaßnahme vorzugsweise ein Abschalten der elektrischen Hilfslenkeinrichtung durchgeführt, damit diese keinen Einfluss mehr auf die Lenkung des Fahrzeugs hat („fail silent“).
Das elektronische Steuergerät 8, welches den Vergleich durchführt, das Fehlerfunktionssignal 22 erzeugt und bedarfsweise die betreffende Sicherheitsmaßnahme initiiert, wird hier vorzugsweise durch das Lenksteuergerät der elektrischen Lenkeinrichtung gebildet. Alternativ kann das elektronische Steuergerät 8 auch ein stand-alone-Steuergerät sein oder durch ein beliebiges anderes Steuergerät gebildet werden.
Die Funktionsweise des Verfahrens soll im Folgenden anhand von Beispielen erläutert werden
Beispiel 1 Wenn ein Fahrzeug mit rein elektrischer Lenkung („drive-by-wire“) durch den Fahrer am Lenkrad 2 gesteuert beispielsweise entlang einer Kurve fahren soll, so gibt der Fahrer durch die Lenkbewegung am Lenkrad 2 das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 vor. Gleichzeitig erfasst der Radarsensor 16 des ersten Fahrerassistenzsystems 14 die Ist- Bewegungsrichtung 18, wobei dann in dem elektronischen Steuergerät 8 das Ist-Bewegungsrichtungssignal 20 erzeugt und mit dem Soll- Bewegungsrichtungssignal 1 verglichen wird. Ergibt nun dieser Vergleich eine signifikante Abweichung, so deutet dies auf eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung hin, woraufhin das Fehlfunktionssignal 22 erzeugt wird. Das Fehlfunktionssignal 22 löst hier als Sicherheitsmaßnahme beispielsweise eine automatische Bremsung des Fahrzeugs mit der Betriebsbremse bis den Stillstand des Fahrzeugs aus. Im festgestellten Stillstand des Fahrzeugs wird dann die Feststellbremse des Fahrzeugs aktiviert wird, um einen sicheren Zustand des Fahrzeugs herzustellen. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass das Fahrzeug mit der defekten elektrischen Lenkeinrichtung nicht mehr gelenkt und daher so schnell wie möglich in einen sicheren Zustand überführt werden muss.
Beispiel 2
Wenn ein Fahrzeug mit elektrischer Hilfslenkung durch ein erstes Fahrer- assistenzsystem 6, z.B. einen Spurhalteassistenten gesteuert beispielsweise geradeaus innerhalb einer geraden Fahrspur fahren soll, so gibt das erste Fahrerassistenzsystem 6 das Soll-Bewegungsrichtungssignal 1 vor. Gleichzeitig erfasst der Radarsensor 16 des ersten Fahrerassistenzsystems 14 die Ist-Bewegungsrichtung 18, wobei dann in dem elektronischen Steuergerät 8 das Ist-Bewegungssignal 20 erzeugt und mit dem Soll- Bewegungsrichtungssignal 1 verglichen wird. Ergibt nun dieser Vergleich eine signifikante Abweichung, so deutet dies daraufhin, dass das Fahrzeug ungewollt von seiner geraden, durch das erste Fahrerassistenzsystem 6 vorgegebenen Bewegungsbahn abgewichen ist und daher auf eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung geschlossen werden kann, wenn beispielsweise eine Fehlfunktion des Spurhalteassistenten bei- spielsweise durch einen Test ausgeschlossen werden kann. Daher wird das Fehlfunktionssignal erzeugt.
Das Fehlfunktionssignal löst hier als Sicherheitsmaßnahme beispielsweise ein komplettes Abschalten der elektrischen Hilfslenkeinrichtung aus („fail- silent“). Denn der Fahrer kann das Fahrzeug weiterhin durch die vom Fehler unbeeinflusste mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 2 und den gelenkten Rädern 10 innerhalb der geraden Fahrspur halten, so dass dadurch keine Gefahrensituation entsteht.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Soll-Bewegungsrichtung
2 Lenkrad
4 Lenkrad- oder Lenkmomentssensor 6 zweites Fahrerassistenzsystem
8 elektronisches Steuergerät
10 gelenkte Räder
12 elektrischer Lenkaktuator
14 erstes Fahrerassistenzsystem 16 Umfled-Sensoreinrichtung
18 Ist-Bewegungsrichtung 20 Ist-Bewegungsrichtungsignal 22 Fehlfunktionssignal

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs während der Fahrt des Fahrzeugs, bei welchem a) ein eine momentane Soll-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs charakterisierendes Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) erzeugt und in wenigstens einem elektronischen Steuergerät (8) verarbeitet wird, und bei welchem b) durch eine das Umfeld des Fahrzeugs berührungslos erfassende Umfeld-Sensoreinrichtung (16) des Fahrzeugs erzeugte bi) und zunächst für eine Verarbeitung durch ein erstes Fahrerassistenzsystem (14) vorgesehene, das Umfeld des Fahrzeugs charakterisierende Umfelddaten, b2) welche eine Erfassung der momentanen Ist-Bewegungsrichtung (18) des Fahrzeugs ermöglichen, in das wenigstens eine elektronische Steuergerät (8) eingesteuert werden, wobei c) das wenigstens eine elektronische Steuergerät (8) dann auf der Basis der Umfelddaten ein die momentane Ist-Bewegungsrichtung (18) des Fahrzeugs charakterisierendes Ist- Bewegungsrichtungssignal (20) erzeugt, und d) in dem wenigstens einen elektronischen Steuergerät (8) ein Vergleich zwischen dem Ist-Bewegungsrichtungssignal (20) und dem Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) gezogen wird, wobei e) bei einer festgestellten signifikanten Abweichung des Ist- Bewegungsrichtungssignals (20) von dem Soll- Bewegungsrichtungssignal (1) durch das wenigstens eine elektronische Steuergerät (8) ein Fehlfunktionssignal (22) erzeugt wird, welches eine Fehlfunktion der elektrischen Lenkeinrichtung charakterisiert, und andernfalls kein Fehlfunktionssignal (22) erzeugt wird.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) von einem mit einem Lenkrad (2) des Fahrzeugs zusammenwirkenden Lenkradwinkel oder Lenkradmomentsensor (4) abhängig von einer Betätigung des Lenkrads (2) erzeugt wird.
3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Bewegungsrichtungssignal von einem zweiten Fahrerassistenzsystem (6) erzeugt wird.
4 Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fahrerassistenzsystem (6) teilautonom oder autonom in einen Antrieb und/oder in eine Bremseinrichtung und/oder in die elektrische Lenkeinrichtung und/oder in eine Signalisierungseinrichtung des Fahrzeugs eingreift und/oder durch eine Mensch- Maschine-Schnittstelle den Fahrer des Fahrzeugs kurz vor oder während kritischer Situationen warnt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fahrerassistenzsystem (6) eine von der Überwachung der elektrischen Lenkeinrichtung abweichende Funktion ausführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Fahrerassistenzsystem (6) durch wenigstens eines der folgenden Fahrerassistenzsysteme gebildet wird: Eine adaptive Geschwindigkeitsfolgeregelung (ACC), ein automatischer Abstandswarner, ein Notbremsassistent, ein Spurhalteassistent, ein Spurerkennungssystem, ein Spurverlassenswarnsystem, ein Spur- Wechselassistent, ein Abbiegeassistent, ein System zur Steuerung oder Regelung eines Fahrzeugverbands aus elektronisch gekoppelten Fahrzeugen (Platoon), ein Totwinkel-Überwachungsystem, ein Verkehrszeichenerkennungsystem, ein Einparkhilfesystem, ein System zum autonomen oder teil-autonomen Fahren.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Fahrerassistenzsystem (14) teilautonom oder autonom in einen Antrieb und/oder in eine Bremseinrichtung und/oder in die elektrische Lenkeinrichtung und/oder in eine Signalisierungseinrichtung des Fahrzeugs eingreift und/oder durch eine Mensch-Maschine-Schnittsteile den Fahrer des Fahrzeugs kurz vor oder während kritischer Situationen warnt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrerassistenzsystem (14) eine von der Überwachung der elektrischen Lenkeinrichtung abweichende Funktion ausführt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass erste Fahrerassistenzsystem (14) durch wenigstens eines der folgenden Fahrerassistenzsysteme gebildet wird: Eine adaptive
Geschwindigkeitsfolgeregelung (ACC), ein automatischer Abstandswarner, ein Notbremsassistent, ein Spurhalteassistent, ein Spurerkennungssystem, ein Spurverlassenswarnsystem, ein Spur- Wechselassistent, ein Abbiegeassistent, ein System zur Steuerung oder Regelung eines Fahrzeugverbands aus elektronisch gekoppelten Fahrzeugen (Platoon), ein Totwinkel-Überwachungsystem, ein Verkehrszeichenerkennungsystem, ein Einparkhilfesystem, ein System zum autonomen oder teil-autonomen Fahren.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Erzeugung des Fehlfunktionssignals (22) wenigstens eine Sicherheitsmaßnahme durchge- führt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Lenkeinrichtung eine Hilfslenkeinrichtung darstellt, bei welcher ein elektrische Lenkaktuator (12) eine mechanische Lenk- einrichtung mit mechanischer Verbindung zwischen einem Lenkrad
(2) und gelenkten Rädern (10) des Fahrzeugs unterstützt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherheitsmaßnahme ein Abschalten der elektrischen Lenkeinrich- tung durchgeführt wird.
13. Verfahren nach nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Lenkeinrichtung vollelektrisch ausgeführt ist, bei welcher ausschließlich ein elektrischer Lenkaktuator (12) ge- lenkte Räder (10) des Fahrzeugs im Lenksinn antreibt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherheitsmaßnahme mit einer Betriebsbremse des Fahrzeugs eine Bremsung des Fahrzeugs bis den Stillstand durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im festgestellten Stillstand des Fahrzeugs eine Feststellbremse aktiviert wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Umfeld-Sensor der Umfeld-
Sensoreinrichtung (16) wenigstens einer der folgenden Sensoren eingesetzt wird: Eine Video-Kamera, eine Rückfahrkamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor, ein Ultraschallsensor, eine Dashcam.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als signifikante Abweichung des Ist- Bewegungsrichtungssignals (20) von dem Soll- Bewegungsrichtungssignal (1) ein Überschreiten einer vorgebenen Differenz zwischen dem Ist-Bewegungsrichtungssignal (20) und dem Soll-Bewegungsrichtungssignal (1) herangezogen wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (8) ein Lenksteuergerät der elektrischen Lenkeinrichtung beinhaltet.
19. Elektrische Lenkeinrichtung mit einem elektrischen Lenkaktuator (12), welche durch ein Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche überwacht wird
20. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug mit einer elektrischen Lenkrichtung nach Anspruch 19.
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