DE102019208817A1 - Method, control unit and system for controlling a drive of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren (100) zum Steuern eines Antriebs (17) eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs mit den Schritten des Empfangens (101) wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße (K1) von einer ersten Erfassungseinheit (13); des Bestimmens (102) eines Zuladungswerts aus der wenigstens einen ersten Kenngröße (K1) anhand wenigstens einer ersten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift; sowie des Erzeugens (104) eines Ansteuersignals (AS1) zum Steuern des Antriebs (17) in Abhängigkeit von dem Zuladungswert.The invention relates to a method (100) for controlling a drive (17) of an, in particular autonomous, vehicle with the steps of receiving (101) at least one first parameter (K1) representing a payload of the vehicle from a first detection unit (13); of determining (102) a payload value from the at least one first parameter (K1) on the basis of at least one first rule representing the payload of the vehicle; and the generation (104) of a control signal (AS1) for controlling the drive (17) as a function of the payload.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Steuern eines Antriebs eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs, einer Steuereinheit zur Durchführung des Verfahrens sowie einem System nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein Speichermedium.The invention is based on a method for controlling a drive of an, in particular autonomous, vehicle, a control unit for carrying out the method and a system according to the preamble of the independent claims. The invention also relates to a corresponding computer program and a storage medium.
Stand der TechnikState of the art
Elektrische Feststellbremsen (Electric Parking Brake, EPB) sind in heutigen Fahrzeugen Stand der Technik. Durch die elektrische Feststellbremse kann beispielsweise ein Fahrer beim Anfahren am Berg unterstützt werden, damit das Fahrzeug nicht zurückrollt.Electric parking brakes (EPB) are state of the art in today's vehicles. The electric parking brake can, for example, assist a driver when starting up a hill so that the vehicle does not roll back.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern eines Antriebs eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs vorgestellt. Das Verfahren kann vorteilhafter Weise in einer Steuereinheit, die eine Auswerteeinheit und/oder eine Speichereinheit aufweisen kann, durchgeführt werden.Against this background, the approach presented here is used to present a method for controlling a drive of an, in particular autonomous, vehicle. The method can advantageously be carried out in a control unit, which can have an evaluation unit and / or a memory unit.
Das Verfahren weist einen Schritt des Empfangens wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße von einer ersten Erfassungseinheit auf. Mit anderen Worten wird hierbei mittels einer Sensorik die Zuladung des Fahrzeugs detektiert. Insbesondere kann hierbei eine Änderung der Zuladung des Fahrzeugs detektiert werden. Unter einer Zuladung kann hierbei die Summe des Gewichts verstanden werden, das sich aus den im Fahrzeug befindlichen Personen bzw. Passagieren und beweglichen Gegenständen zusammensetzt. Diese Zuladung ändert sich insbesondere bei Fahrzeugen, die zur Personenbeförderung ausgestaltet sind. Unter einem Fahrzeug können beispielsweise PKWs, Transporter, Omnibusse oder insbesondere sogenannte Shuttles verstanden werden. Weiterhin können neben den zuvor genannten Straßenfahrzeugen auch schienengebundene Fahrzeuge wie Züge darunter verstanden werden. Der Schritt des Empfangens kann hierbei einmalig oder wiederholt erfolgen.The method has a step of receiving at least one first parameter representing a payload of the vehicle from a first detection unit. In other words, the vehicle's payload is detected by means of a sensor system. In particular, a change in the vehicle's payload can be detected. A payload can be understood to mean the sum of the weight that is made up of the people or passengers and movable objects in the vehicle. This payload changes in particular for vehicles that are designed for passenger transport. A vehicle can be understood to mean, for example, cars, vans, omnibuses or, in particular, so-called shuttles. Furthermore, in addition to the aforementioned road vehicles, it can also be understood to include rail-bound vehicles such as trains. The receiving step can take place once or repeatedly.
Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Bestimmens eines Zuladungswerts aus der wenigstens einen ersten Kenngröße anhand wenigstens einer ersten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift auf. Mit anderen Worten wird hierbei ein Wert der ersten Kenngröße mit einer in einer Speichereinheit der Steuereinheit hinterlegten Liste mit entsprechenden Zuordnungen von Werten der ersten Kenngröße zu Zuladungswerten bzw. mit einem Kennfeld oder mit einer Kennlinie verglichen, um den genauen Zuladungswert des Fahrzeugs zu erhalten. Der Schritt des Bestimmens kann hierbei einmalig oder wiederholt erfolgen.The method also has a step of determining a payload value from the at least one first parameter based on at least one first rule representing the payload of the vehicle. In other words, a value of the first parameter is compared with a list stored in a memory unit of the control unit with corresponding assignments of values of the first parameter to load values or with a map or with a characteristic curve in order to obtain the exact load value of the vehicle. The step of determining can take place once or repeatedly.
Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Erzeugens eines Ansteuersignals zum Steuern des Antriebs in Abhängigkeit von dem Zuladungswert auf. Mit anderen Worten wird der Antrieb des Fahrzeugs abhängig von dem momentanen Zuladungswert gesteuert. Der Schritt des Erzeugens kann hierbei einmalig oder wiederholt erfolgen.The method also has a step of generating a control signal for controlling the drive as a function of the payload value. In other words, the drive of the vehicle is controlled as a function of the current load value. The generation step can take place once or repeatedly.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Durch dieses Verfahren kann insbesondere bei einem elektrisch betriebenen und autonom agierenden Shuttle die Höhe der Zuladung bzw. eine Änderung der Zuladung in einfacher Weise bestimmt werden, um abhängig davon das Shuttle möglichst ruckelfrei anzutreiben und/oder abzubremsen. Denn gerade bei einem Shuttle, dessen Zuladung durch den regelmäßigen Einstieg und/oder Ausstieg von Personen bzw. Fahrgästen an Haltestellen stark variiert, kann das Verfahren in vorteilhafter Weise eingesetzt werden, um die momentane Zuladung genau zu bestimmen und das für ein sanftes bzw. ruckelfreies Anfahren benötigte Moment bzw. die dafür benötigte Zugkraft genau einzustellen. Insbesondere beim Anfahren an einem Hang kann durch Kenntnis der genauen Zuladung und damit des genauen Gesamtgewichts des Fahrzeugs ein unerwünschtes Zurückrollen des Fahrzeugs effektiv verhindert werden. Ferner kann mit diesem Verfahren auch erkannt werden, ob durch die Zuladung das Shuttle sein zulässiges Gesamtgewicht übersteigt, und es kann gegebenenfalls eine Meldung an die Passagiere ausgegeben werden.With this method, in particular in the case of an electrically operated and autonomously acting shuttle, the amount of the payload or a change in the payload can be determined in a simple manner in order to drive and / or brake the shuttle as smoothly as possible depending on this. Because especially with a shuttle whose payload varies greatly due to the regular entry and / or exit of people or passengers at stops, the method can be used in an advantageous manner to determine the current payload precisely and for a smooth or jerk-free Starting to set the required torque or the required pulling force precisely. Particularly when starting on a slope, knowledge of the exact payload and thus the exact total weight of the vehicle can effectively prevent the vehicle from rolling backwards. Furthermore, this method can also be used to identify whether the load is causing the shuttle to exceed its permissible total weight, and a message can be output to the passengers if necessary.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den UnteransprüchenFurther advantages result from the subclaims
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ansteuersignal in Abhängigkeit von einem von einem Lagesensor erfassten Neigungswinkel des Fahrzeugs gegenüber einer Horizontalen und/oder von einem, insbesondere von einem Reibungskoeffizienten-Sensor erfassten oder vorgegebenen Reibungskoeffizient der Fahrbahn erzeugt wird. Denn hierdurch kann vorteilhafter Weise das für ruckelfreies Anfahren benötigte Moment bzw. die dafür benötigte Zugkraft für das Shuttle im Einsatz an einem Hang oder an einer Straße mit einer Steigung oder einem Gefälle und/oder bei verschiedenen Fahrbahnoberflächen gezielt eingestellt werden. Dies ist insbesondere bei hügeligen Strecken und/oder bei wechselnden Wetterverhältnissen von Vorteil. Durch den Reibungskoeffizienten-Sensor kann der Reibungskoeffizient der Fahrbahn, auf welcher sich das Shuttle gerade befindet, genau bestimmt werden. Der Reibungskoeffizienten-Sensor kann hierbei als optischer Sensor, insbesondere als Kamera, ausgestaltet sein.In a preferred embodiment, it is provided that the control signal is generated as a function of an angle of inclination of the vehicle relative to a horizontal line detected by a position sensor and / or of a coefficient of friction of the roadway detected or predetermined by a coefficient of friction sensor. Because in this way, the torque required for a smooth start-up can advantageously be achieved or the tensile force required for this for the shuttle in use on a slope or on a road with an upward or downward gradient and / or with different road surfaces. This is particularly advantageous on hilly stretches and / or in changing weather conditions. The coefficient of friction of the roadway on which the shuttle is currently located can be precisely determined by the coefficient of friction sensor. The coefficient of friction sensor can be designed as an optical sensor, in particular as a camera.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Shuttle über eine Navigationssensorik verfügt, um den genauen momentanen Ort des Shuttles zu bestimmen. Durch Abgleich des Ortes mit einer Karte, in welcher die jeweiligen Reibungskoeffizienten der Fahrbahnoberflächen hinterlegt sind, kann in einfacher Weise der momentan vorliegende Reibungskoeffizient ermittelt werden.Alternatively or additionally, it can be provided that the shuttle has a navigation sensor system in order to determine the exact current location of the shuttle. By comparing the location with a map in which the respective coefficients of friction of the road surface are stored, the currently existing coefficient of friction can be determined in a simple manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ansteuersignal den Antrieb in Abhängigkeit einer vorgegebenen Raddrehzahl und/oder Beschleunigung ansteuert, und dass das Ansteuern derart erfolgt, dass ein zwischen Rädern des Fahrzeugs und der Fahrbahn auftretender Schlupf im Wesentlichen vermieden wird. Hierdurch wird ein besonders sanftes bzw. ruckelfreies Anfahren gewährleistet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Ansteuern derart erfolgt, dass der Schlupf weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% und ganz besonders bevorzugt weniger als 1 % beträgt. Hierdurch wird immer noch ein angenehmes Anfahren bzw. Abbremsen des Shuttles ermöglicht.In a further preferred embodiment it is provided that the control signal controls the drive as a function of a predetermined wheel speed and / or acceleration, and that the control takes place in such a way that slip occurring between the wheels of the vehicle and the roadway is essentially avoided. This ensures a particularly gentle or jerk-free start-up. In particular, it can be provided that the control takes place in such a way that the slip is less than 15%, preferably less than 10%, particularly preferably less than 5% and very particularly preferably less than 1%. This still enables the shuttle to start up or brake comfortably.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt des Empfangens wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende zweite Kenngröße von einer zweiten Erfassungseinheit empfangen wird, dass im Schritt des Bestimmens der Zuladungswert aus der wenigstens einen zweiten Kenngröße anhand wenigstens einer zweiten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und dass im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal erzeugt wird, wenn sich der aus der ersten Kenngröße bestimmte Zuladungswert und der aus der zweiten Kenngröße bestimmte Zuladungswert um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden. Mit anderen Worten wird hierbei eine zweite Sensorik eingesetzt, um das zuvor beschriebene Verfahren in entsprechender Weise durchzuführen und dadurch zu plausibilisieren. Dies hat den Vorteil, dass in einem System, in welchem das Verfahren eingesetzt wird, eine Redundanz vorliegt und hierdurch die Sicherheit des Verfahrens erhöht wird.In a further preferred embodiment it is provided that in the step of receiving at least one second parameter representing the load of the vehicle is received by a second detection unit, that in the step of determining the load value from the at least one second parameter based on at least a second, the load of the Vehicle representing regulation is determined and that in the step of generating the control signal is generated when the load value determined from the first parameter and the load value determined from the second parameter by less than 5%, preferably by less than 2% and particularly preferably by less differ than 1%. In other words, a second sensor system is used here in order to carry out the previously described method in a corresponding manner and thereby to check plausibility. This has the advantage that there is redundancy in a system in which the method is used and the security of the method is thereby increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt des Empfangens wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende weitere Kenngröße von einer weiteren Erfassungseinheit empfangen wird, dass im Schritt des Bestimmens der Zuladungswert aus der wenigstens einen weiteren Kenngröße anhand wenigstens einer weiteren, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und dass im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal erzeugt wird, wenn sich der aus der ersten Kenngröße bestimmte Zuladungswert, der aus der zweiten Kenngröße bestimmte Zuladungswert und der aus der weiteren Kenngröße bestimmte Zuladungswert um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden. Mit anderen Worten wird hierbei eine weitere Sensorik eingesetzt, um das zuvor beschriebene Verfahren in entsprechender Weise durchzuführen und dadurch zu plausibilisieren. Hierdurch wird die Sicherheit des Verfahrens weiter erhöht.In a further preferred embodiment it is provided that in the step of receiving at least one further parameter representing the payload of the vehicle is received by a further detection unit, that in the step of determining the payload value from the at least one further parameter based on at least one further, the payload of the Vehicle representing regulation is determined and that in the step of generating the control signal is generated when the load value determined from the first parameter, the load value determined from the second parameter and the load value determined from the further parameter by less than 5%, preferably less differ by more than 2% and particularly preferably by less than 1%. In other words, a further sensor system is used here in order to carry out the previously described method in a corresponding manner and thereby to check plausibility. This further increases the security of the method.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Schritt des Empfangens wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende weitere Kenngröße von einer weiteren Erfassungseinheit empfangen wird, dass im Schritt des Bestimmens der Zuladungswert aus der wenigstens einen weiteren Kenngröße anhand wenigstens einer weiteren, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und dass im Schritt des Erzeugens das Ansteuersignal erzeugt wird, wenn sich die aus der ersten Kenngröße bestimmte Zuladung und die aus der zweiten Kenngröße bestimmte Zuladung um 5% oder mehr unterscheiden und sich die aus der ersten Kenngröße bestimmte Zuladung und die aus der weiteren Kenngröße bestimmte Zuladung um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden oder sich die aus der zweiten Kenngröße bestimmte Zuladung und die aus der weiteren Kenngröße bestimmte Zuladung um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden und dass das Ansteuersignal in Abhängigkeit der Kenngröße erzeugt wird, deren Zuladung sich von der durch die weitere Kenngröße bestimmte Zuladung um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheidet. Mit anderen Worten wird hierbei die weitere Sensorik dann eingesetzt, wenn sich die aus den ersten beiden Erfassungseinheiten bestimmten Zuladungswerte derart stark unterscheiden, dass von einem fehlerhaften Zuladungswert eines der ersten beiden Erfassungseinheiten auszugehen ist. Es wird dann die Kenngröße derjenigen Erfassungseinheit zum Erzeugen des Ansteuersignals gewählt, deren Zuladungswert am wenigsten von dem Zuladungswert der weiteren Kenngröße abweicht. Hierdurch wird die Sicherheit des Verfahrens weiter erhöht.Alternatively or additionally, it can be provided that in the receiving step at least one further parameter representing the payload of the vehicle is received by a further detection unit, that in the step of determining the payload value from the at least one further parameter using at least one further, the payload of the vehicle representing regulation is determined and that in the step of generating the control signal is generated if the load determined from the first parameter and the load determined from the second parameter differ by 5% or more and the load determined from the first parameter and the from the payload determined by the further parameter differ by less than 5%, preferably by less than 2% and particularly preferably by less than 1%, or the payload determined from the second parameter and the payload determined from the further parameter differ by less than 5%, preferably by less than 2% and especially ers preferably differ by less than 1% and that the control signal is generated as a function of the parameter whose payload differs from the payload determined by the additional parameter by less than 5%, preferably by less than 2% and particularly preferably by less than 1% differs. In other words, the additional sensor system is used here when the payload values determined from the first two detection units differ so greatly that one of the first two detection units can be assumed to be incorrect. The characteristic variable of that detection unit for generating the control signal is then selected whose payload value deviates the least from the payload value of the further characteristic variable. This further increases the security of the method.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine defekte Erfassungseinheit einen negativen Wert ausgibt, sodass für die Steuereinheit eindeutig signalisiert wird, dass diese Erfassungseinheit defekt ist. Für das Verfahren wird nunmehr lediglich die andere Erfassungseinheit oder die anderen Erfassungseinheiten verwendet.Alternatively or additionally, it can be provided that a defective detection unit outputs a negative value so that it is clearly signaled to the control unit that this detection unit is defective. Only the other registration unit or the other registration units are now used for the method.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine erste Kenngröße und/oder die wenigstens eine zweite Kenngröße eine Kenngröße ausgewählt aus der Liste umfassend ein Druck, insbesondere einer Luftfederung des Fahrzeugs, oder ein Federweg, insbesondere einer mechanischen Federung (z. B. einer Schraubenfederung) des Fahrzeugs, ist, und dass die wenigstens eine weitere Kenngröße eine Personenanzahl, insbesondere eine Anzahl an Insassen bzw. Passagieren des Fahrzeugs, ist.In a further embodiment it can be provided that the at least one first parameter and / or the at least one second parameter is a parameter selected from the list comprising a pressure, in particular an air suspension of the vehicle, or a spring deflection, in particular a mechanical suspension (e.g. . A coil suspension) of the vehicle, and that the at least one further parameter is a number of people, in particular a number of occupants or passengers of the vehicle.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die erste Erfassungseinheit ein Drucksensor der Luftfederung des Fahrzeugs ist, und dass die zweite Erfassungseinheit ein Wegsensor einer mechanischen Federung des Fahrzeugs ist. Optional kann vorgesehen sein, dass die weitere Erfassungseinheit eine Kamera, insbesondere eine Innenraumkamera des Shuttles, ist. Denn über diese Kenngrößen können die Zuladungswerte des Shuttles in einfacher und effizienter Weise ermittelt werden. Steigen an einer Haltestelle beispielsweise drei Personen aus, so wird sich entsprechend der Druck an dem Drucksensor reduzieren und/oder eine Eintauchtiefe der mechanischen Federung des Fahrzeugs vermindern. Im umgekehrten Fall werden sich bei einem Zustieg von Personen in das Shuttle der Druck an dem Drucksensor erhöhen und/oder die Eintauchtiefe der mechanischen Federung vergrößern. Die Kamera wird in allen Fällen einen Strom an Personen aus dem Shuttle und/oder in das Shuttle registrieren und über Bildauswertealgorithmen eine Nettopersonenanzahl in dem Shuttle ermitteln können. Anhand entsprechender Vorgaben kann aus dieser Nettopersonenanzahl ein Gewicht und damit der Zuladungswert abgeschätzt werden.It can preferably be provided that the first detection unit is a pressure sensor of the air suspension of the vehicle, and that the second detection unit is a displacement sensor of a mechanical suspension of the vehicle. It can optionally be provided that the further detection unit is a camera, in particular an interior camera of the shuttle. Because these parameters can be used to determine the load values of the shuttle in a simple and efficient manner. If, for example, three people get off at a stop, the pressure on the pressure sensor will be reduced accordingly and / or the depth of immersion of the mechanical suspension of the vehicle will decrease. In the opposite case, when people board the shuttle, the pressure at the pressure sensor will increase and / or the depth of immersion of the mechanical suspension will increase. In all cases, the camera will register a stream of people from the shuttle and / or into the shuttle and will be able to determine a net number of people in the shuttle using image evaluation algorithms. On the basis of corresponding specifications, a weight and thus the payload can be estimated from this net number of people.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt des Empfangens eine Mehrzahl an ersten Kenngrößen von einer Mehrzahl an ersten, an unterschiedlichen Orten am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheiten und/oder eine Mehrzahl an zweiten Kenngrößen von einer Mehrzahl an zweiten, an unterschiedlichen Orten am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheiten erfasst werden, wobei die jeweiligen ersten Kenngrößen und/oder die jeweiligen zweiten Kenngrößen in einem Vergleichsschritt untereinander verglichen werden und ein weiteres Ansteuersignal zum Ansteuern eines Niveauregulierungssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit des Vergleichs erzeugt wird und/oder ein weiteres Ansteuersignal zum Ansteuern eines, insbesondere achsindividuellen oder radindividuellen Drehmomentverteilungssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit des Vergleichs erzeugt wird. Denn durch die Mehrzahl an gleichartigen Erfassungseinheiten kann in einfacher Weise eine räumliche Verteilung der Zuladung innerhalb des Shuttles ermittelt werden. Hierdurch kann wiederum eine besonders effiziente Ansteuerung einzelner Achsen und/oder einzelner Räder erfolgen. Ferner kann basierend auf der räumlichen Verteilung der Zuladung das Niveauregulierungssystem derart angesteuert werden, dass einem potentiellen Umkippen des Shuttles, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, entgegengewirkt wird.In a further embodiment it is provided that in the step of receiving a plurality of first parameters from a plurality of first detection units arranged at different locations on the vehicle and / or a plurality of second parameters from a plurality of second ones arranged at different locations on the vehicle Detection units are detected, the respective first parameters and / or the respective second parameters being compared with each other in a comparison step and a further control signal for controlling a level control system of the vehicle is generated as a function of the comparison and / or a further control signal for controlling an, in particular axle-specific or individual wheel torque distribution system of the vehicle is generated depending on the comparison. This is because a spatial distribution of the payload within the shuttle can be determined in a simple manner through the large number of identical detection units. This in turn enables particularly efficient control of individual axles and / or individual wheels. Furthermore, based on the spatial distribution of the payload, the level control system can be controlled in such a way that a potential overturning of the shuttle, in particular when cornering, is counteracted.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im Schritt des Empfangens die weitere Kenngröße zusätzlich eine räumliche Personenverteilung in dem Fahrzeug repräsentiert und dass das weitere Ansteuersignal zum Ansteuern des Niveauregulierungssystems des Fahrzeugs und/oder des Drehmomentverteilungssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit der räumlichen Personenverteilung erzeugt wird. So kann beispielsweise die weitere Erfassungseinheit mittels spezieller Auswertealgorithmen ermitteln, wie viele Personen sich im vorderen, im hinteren, im linken und/oder im rechten Bereich des Innenraums des Shuttles befinden, und entsprechend das Niveauregulierungssystem und/oder das Drehmomentverteilungssystem des Shuttles ansteuern.In a further embodiment it is provided that in the step of receiving the further parameter additionally represents a spatial distribution of people in the vehicle and that the additional control signal for controlling the level control system of the vehicle and / or the torque distribution system of the vehicle is generated depending on the spatial distribution of people. For example, the additional detection unit can use special evaluation algorithms to determine how many people are in the front, rear, left and / or right area of the interior of the shuttle and control the level control system and / or the torque distribution system of the shuttle accordingly.
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für eine Steuereinheit zum Steuern eines Antriebs eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs, insbesondere gemäß dem Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Die Steuereinheit weist wenigstens eine Eingangsschnittstelle zum Empfangen wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße von einer ersten Erfassungseinheit auf. Ferner umfasst die Steuereinheit wenigstens eine Auswerteeinheit zum Bestimmen der wenigstens einen ersten Kenngröße in einen Zuladungswert anhand wenigstens einer ersten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift und zum Erzeugen eines Ansteuersignals zum Steuern des Antriebs in Abhängigkeit von dem Zuladungswert.The aforementioned advantages also apply in a corresponding manner to a control unit for controlling a drive of an, in particular autonomous, vehicle, in particular according to the method according to one of the previously described embodiments. The control unit has at least one input interface for receiving at least one first parameter representing a payload of the vehicle from a first detection unit. The control unit further comprises at least one evaluation unit for determining the at least one first parameter in a payload value based on at least one first rule representing the payload of the vehicle and for generating a control signal for controlling the drive as a function of the payload value.
Hierbei kann das Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Steuereinheit implementiert sein. Hierzu kann die Steuereinheit ferner zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine weitere Schnittstelle zu der Erfassungseinheit oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen bzw. Kenngrößen von der Erfassungseinheit oder zum Ausgeben von Steuersignalen an Aktoren und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in einem Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Auswerteeinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flashspeicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.The method can be implemented in software or hardware, for example, or in a mixed form of software and hardware in the control unit. For this purpose, the control unit can also have at least one storage unit for storing signals or data, at least one further interface to the acquisition unit or an actuator for reading in sensor signals or parameters from the acquisition unit or for outputting control signals to actuators and / or at least one communication interface for reading or Output of data that are embedded in a communication protocol. The evaluation unit for processing signals or data can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or wired, a communication interface that can read in or output wired data, for example, can read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it into a corresponding data transmission line.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit an einem externen Server, insbesondere in Form einer Cloud, angeordnet oder in diesem integriert ist und über eine kabellose Kommunikationsschnittstelle mit dem Fahrzeug signaltechnisch verbunden ist.In an alternative embodiment it can be provided that the control unit is arranged on an external server, in particular in the form of a cloud, or is integrated in this and is connected to the vehicle for signaling purposes via a wireless communication interface.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, das auf einem maschinenlesbaren, insbesondere nicht flüchtigen Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code, which can be stored on a machine-readable, in particular non-volatile carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to a of the embodiments described above is used, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device according to one of the embodiments described above.
Die zuvor genannten Vorteile gelten in entsprechender Weise auch für ein System in einem, insbesondere autonomen, Fahrzeug mit wenigstens einer ersten Erfassungseinheit zur Erfassung einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße und einer Steuereinheit gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Hierbei kann die Steuereinheit in einer ersten Ausführungsform an dem Fahrzeug angeordnet oder in dem Fahrzeug integriert sein. Insbesondere kann die Steuereinheit als ein Teil einer übergeordneten Steuereinheit des Fahrzeugs ausgebildet sein. Hierdurch kann Bauraum an der Vorrichtung eingespart werden.The aforementioned advantages also apply in a corresponding manner to a system in an, in particular autonomous, vehicle with at least one first detection unit for detecting a first parameter representing a payload of the vehicle and a control unit according to the embodiment described above. In a first embodiment, the control unit can be arranged on the vehicle or integrated in the vehicle. In particular, the control unit can be designed as part of a higher-level control unit of the vehicle. As a result, installation space on the device can be saved.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das System eine zweite Empfangseinheit zum Empfangen wenigstens einer die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden zweiten Kenngröße auf.In a preferred embodiment, the system has a second receiving unit for receiving at least one second parameter representing the payload of the vehicle.
Optional weist das System eine weitere Empfangseinheit zum Empfangen wenigstens einer die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden weiteren Kenngröße auf.Optionally, the system has a further receiving unit for receiving at least one further parameter representing the payload of the vehicle.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Erfassungseinheit ausgewählt ist aus der Liste umfassend ein Drucksensor, ein Wegsensor, ein kapazitiver Sensor, eine Monokamera, eine Stereokamera, ein Lidarsensor oder ein Radarsensor. Hierdurch kann das System in effizienter und effektiver Weise betrieben werden.In a further embodiment it can be provided that the at least one detection unit is selected from the list comprising a pressure sensor, a displacement sensor, a capacitive sensor, a mono camera, a stereo camera, a lidar sensor or a radar sensor. This enables the system to be operated in an efficient and effective manner.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Erfassungseinheit an einer Unterseite des Fahrzeugs angeordnet ist.In a further embodiment it can be provided that the at least one detection unit is arranged on an underside of the vehicle.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and explained in more detail in the following description. The same reference numerals are used for the elements shown in the various figures and which act in a similar manner, a repeated description of the elements being dispensed with.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, ein Verfahren zum Steuern eines Antriebs eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs auszuführen gemäß einem Ausführungsbeispiel; sowie -
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Antriebs eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a schematic representation of a system with a control unit which is set up to carry out a method for controlling a drive of an, in particular autonomous, vehicle according to an exemplary embodiment; such as -
2 a flowchart of a method for controlling a drive of an, in particular autonomous, vehicle according to an exemplary embodiment.
Wie bereits vorstehend ausgeführt, werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, eine Steuereinheit und ein System beschrieben, die es ermöglichen, einen Antrieb und/oder ein Halte- bzw. Bremssystem eines, insbesondere autonomen Fahrzeugs in Abhängigkeit von einer Zuladung des Fahrzeugs zu steuern.As already stated above, the present invention describes a method, a control unit and a system that make it possible to control a drive and / or a holding or braking system of an, in particular, an autonomous vehicle as a function of a payload of the vehicle.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Steuereinheit
Die ersten Daten können beispielsweise Informationen über einen Druck in einem Luft-Federsystem des Shuttles enthalten. Die zweiten Daten können beispielsweise Informationen über eine Eintauchtiefe bzw. eines Federweges einer mechanischen Federung des Shuttles enthalten. Die weiteren Daten können beispielsweise Informationen über eine Anzahl an Personen und/oder einer räumlichen Verteilung der Personen innerhalb des Shuttles enthalten.The first data can contain, for example, information about a pressure in an air suspension system of the shuttle. The second data can contain information about an immersion depth or a spring travel of a mechanical suspension of the shuttle, for example. The further data can for example contain information about a number of people and / or a spatial distribution of the people within the shuttle.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit
Die empfangene erste Kenngröße
Ausgehend von der empfangenen ersten Kenngröße
In der Vorschrift ist die Abhängigkeit des Federwegs und/oder des Drucks und damit auch des Zuladungswerts von einem Neigungswinkel des Shuttles gegenüber der Horizontalen berücksichtigt.The regulation takes into account the dependence of the spring travel and / or the pressure and thus also the load value on an angle of inclination of the shuttle with respect to the horizontal.
Optional können die aus der ersten Kenngröße
Alternativ kann die Steuereinheit
Abhängig von dem Zuladungswert erzeugt die Steuereinheit
Der Zuladungswert bestimmt hierbei neben einem Leergewicht des Shuttles, der Neigung des Shuttles gegenüber der Horizontalen und einem Reibungskoeffizienten zwischen der Fahrbahn und einem Reifen des Shuttles die maximale Beschleunigung a_max des Shuttles. Diese lässt sich gemäß der Formel a_max = F_Reibung_max - F_Hang / m = [µ * m * g * cos(alpha) - m * g * sin(alpha)] / m, wobei F_Reibung_max die zwischen dem Reifen und der Fahrbahn wirkende, maximale Antriebskraft, F_Hang die Hangabtriebskraft, µ der Reibungskoeffizient zwischen der Fahrbahn und dem Reifen, m die Gesamtmasse (Leergewicht zuzüglich Zuladung), g die Erdbeschleunigung und alpha der Neigungswinkel des Shuttles gegenüber der Horizontalen ist, ermitteln. Die maximale Beschleunigung a_max gibt hierbei einen oberen Schwellenwert an, den das achsindividuelle und/oder radindividuelle Drehmomentverteilungssystem nicht überschreiten sollte.In addition to the empty weight of the shuttle, the inclination of the shuttle relative to the horizontal and a coefficient of friction between the roadway and a tire of the shuttle, the load value determines the maximum acceleration a_max of the shuttle. This can be calculated according to the formula a_max = F_Reibung_max - F_Hang / m = [µ * m * g * cos (alpha) - m * g * sin (alpha)] / m, where F_Reibung_max is the maximum between the tire and the road Driving force, F_Hang the downhill force, µ the coefficient of friction between the road and the tire, m the total mass (empty weight plus load), g the acceleration due to gravity and alpha the angle of inclination of the shuttle relative to the horizontal. The maximum acceleration a_max indicates an upper threshold value which the axle-specific and / or wheel-specific torque distribution system should not exceed.
Die Abhängigkeit eines an der Achse und/oder an einem der Räder anliegenden Drehmoments von der Zuladung des Shuttles, um ein sanftes bzw. ruckelfreies Anfahren zu gewährleisten, kann hierbei für einen breiten Einsatzbereich von verschiedenen Parameterkombinationen, wie beispielsweise verschiedenen Steigungen der Fahrbahn, verschiedenen Reibungskoeffizienten und/oder verschiedenen Zuladungswerten für das Shuttle in einem Testbetrieb bestimmt und appliziert werden.The dependency of a torque applied to the axle and / or to one of the wheels on the load of the shuttle, in order to ensure a smooth or jerk-free start-up, can be used for a wide range of different parameter combinations, such as different slopes of the roadway, different coefficients of friction and / or different load values for the shuttle are determined and applied in a test operation.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit
In
Fakultativ kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Verfahrensschritt
Eine weitere alternative Ausführungsform der Ansteuerung des Antriebs bzw. einer Brems- oder Haltefunktion ist im Folgenden beschrieben. Wenn das Fahrzeug in einer Steigung anfahren soll, muss es aus dem stehenden Zustand beschleunigt werden. Der Antrieb muss also die Hangabtriebskraft kompensieren. Danach kann die Bremse geöffnet werden, ohne dass das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts rollt. Darauf wird eine weitere Kraftkomponente addiert, die für die Beschleunigung hangaufwärts sorgt. Verfügt das Fahrzeug über eine Feststellbremse bzw. Parkbremse, so hält diese das Fahrzeug mit einem maximalen Feststellbremsmoment, welches viel größer ist als das üblicherweise erforderliche Haltemoment. Die Feststellbremse schließt bei jedem Haltstellenstopp und öffnet wieder beim Losfahren.Another alternative embodiment of the control of the drive or a braking or holding function is described below. If the vehicle is to start up on an incline, it must be accelerated from a stationary state. The drive must therefore compensate for the downhill force. The brake can then be released without the vehicle rolling forwards or backwards. Another force component is added to this, which ensures acceleration uphill. If the vehicle has a parking brake or parking brake, this holds the vehicle with a maximum parking brake torque, which is much greater than the holding torque usually required. The parking brake closes at every stop and opens again when you start driving.
Aus dem Federweg (der mechanischen Federung) oder dem Druck (in Luftfederbälgen des Luft-Federsystems), der nachgesteuert wird, um das Niveau des Fahrzeugs zu halten, erfolgt die Bestimmung der Zuladung und bei bekanntem Leergewicht des Fahrzeugs die Massenbestimmung. Mit dem Neigungswinkel erfolgt die Bestimmung eines notwendigen Haltemoments. Das Haltemoment ist üblicherweise viel kleiner als das Feststellbremsmoment, welches die Parkbremse bereitstellt. Durch die Änderung der Zuladung wird die aktuelle Masse auf Basis der Daten der Erfassungseinheit/en berechnet und daraus das Haltemoment bestimmt. Dieses Haltemoment ist für den Anfahrvorgang relevant, da es mindestens vom Antrieb (z.B. durch eine E-Maschine realisiert) bereitgestellt werden muss. Dabei ist die Hangabtriebskraft zu überwinden (durch den Antrieb zu kompensieren) sowie beim Beschleunigen des Fahrzeugs die entgegengesetzt gerichtete Reibungskraft. Aus der Kraft, einem Rollradius der Räder des Fahrzeugs und den Kenndaten eines Getriebes des Fahrzeugs, das ein Momentenwandler darstellt, mit einem festen Übersetzungsverhältnis ergibt sich das Moment an der E-Maschine. Um dieses Moment bereitzustellen ist ein bestimmter Strom erforderlich, der von der Leistungselektronik zur Verfügung gestellt wird. Diese wird von der Traktionsbatterie versorgt. Dieses Anfahrmoment muss beim Lösen der Feststellbremse bereits zur Verfügung gestellt sein, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern. Auf dieses Moment ist das Beschleunigungsmoment zu addieren, um das Fahrzeug mit der geforderten Beschleunigung zu bewegen. Somit ist ein komfortables Anfahren sichergestellt.The load is determined from the spring deflection (of the mechanical suspension) or the pressure (in the air suspension bellows of the air-suspension system), which is readjusted to maintain the level of the vehicle, and the mass is determined if the vehicle's curb weight is known. A necessary holding torque is determined with the angle of inclination. The holding torque is usually much smaller than the parking brake torque which the parking brake provides. By changing the payload, the current mass is calculated on the basis of the data from the recording unit (s) and the holding torque is determined from this. This holding torque is relevant for the start-up process, as it must at least be provided by the drive (e.g. implemented by an electric machine). The downhill force has to be overcome (to be compensated by the drive) and the opposing frictional force when accelerating the vehicle. The torque at the electric machine results from the force, a rolling radius of the wheels of the vehicle and the characteristics of a transmission of the vehicle, which is a torque converter, with a fixed gear ratio. To provide this moment, a certain current is required, which is made available by the power electronics. This is supplied by the traction battery. This starting torque must already be made available when the parking brake is released in order to prevent the vehicle from rolling back. The acceleration torque must be added to this torque in order to provide the vehicle with the required torque Moving acceleration. This ensures a comfortable start-up.
Bremst das Fahrzeug während der Fahrt an einer Neigungsstrecke bis zum Stillstand ab, z.B. wegen eines plötzlich auftretenden Hindernisses, so wird für diesen Vorgang die hydraulische Bremse, welche die Betriebsbremse des Fahrzeugs darstellt, betätigt und nicht die Feststellbremse. Die Türen bleiben verschlossen, die Zuladung ändert sich folglich nicht. Die Zuladung ist bekannt, der Neigungswinkel und der Reibungskoeffizienten-Sensor liefern die aktuellen Werte, sodass das Haltemoment entsprechend Fall A bestimmt werden kann. Sicherheitshalber ist das Moment um einen applizierbaren Wert (vornehmlich prozentual) zu erhöhen, um ein Zurückrollen auf jeden Fall zu vermeiden. Beim Anfahren wird dieses Moment um diesen Sicherheitsfaktor abgebaut. Zeitgleich wird von der E-Maschine ein Moment, das dem des Haltemoments entspricht, bereitgestellt. Bei Abbau des Haltemoments greift das E-Maschinenmoment und hält das Fahrzeug, bis additiv das entsprechende Beschleunigungsmoment hinzukommt.If the vehicle brakes to a standstill on an incline while driving, e.g. because of a sudden obstacle, the hydraulic brake, which is the service brake of the vehicle, is actuated for this process and not the parking brake. The doors remain locked, so the payload does not change. The load is known, the angle of inclination and the coefficient of friction sensor provide the current values so that the holding torque can be determined in accordance with case A. To be on the safe side, the torque should be increased by an applicable value (primarily a percentage) in order to avoid rolling back in any case. When starting, this torque is reduced by this safety factor. At the same time, the electric machine provides a torque that corresponds to the holding torque. When the holding torque is reduced, the electric machine torque takes effect and holds the vehicle until the corresponding acceleration torque is added.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Kraftmessung mittels einer Kraftmessdose an der Feststellbremse erfolgen, welche die Kraft ausgibt, mit der die Bremse das Fahrzeug hält.As an alternative or in addition, a force measurement can take place by means of a load cell on the parking brake, which outputs the force with which the brake holds the vehicle.
Alternativ oder zusätzlich kann kurzzeitig auch eine „Hill-Hold“-Funktionalität aktiviert werden, die das Fahrzeug durch Bestromung der E-Maschine bei Drehzahl Null vor dem Zurückrollen bewahrt. Bei Einsatz einer 6-phasigen E-Maschine, wie sie als Lösung für fehlertolerante Antriebsstränge, welche insbesondere bei autonomen Fahrzeugen zum Erreichen vorgegebener SafeStopLevels (SSL) zum Einsatz kommen kann, ist es vorteilhaft, wenn eine Bestromung der E-Maschine über alle sechs Phasen erfolgt. Denn hiermit wird bedingt durch eine weniger stark ansteigende Statortemperatur der E-Maschine ein besserer Wirkungsgrad der E-Maschine erreicht.As an alternative or in addition, a “hill hold” functionality can be activated for a short time, which prevents the vehicle from rolling back by energizing the electric machine at zero speed. When using a 6-phase electric machine, such as that used as a solution for fault-tolerant drive trains, which can be used especially in autonomous vehicles to achieve specified SafeStopLevels (SSL), it is advantageous if the electric machine is energized over all six phases he follows. Because this means that the e-machine's efficiency is better because the stator temperature of the e-machine rises less sharply.
Indem jedoch anhand einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen das Anfahrmoment des Fahrzeugs genau bestimmt werden kann, ergibt sich der Vorteil, dass auf die „Hill-Hold“-Funktionalität zumindest teilweise verzichtet werden kann.However, since the starting torque of the vehicle can be precisely determined using one of the previously described embodiments, there is the advantage that the “hill-hold” functionality can be at least partially dispensed with.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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