DE102021000369A1

DE102021000369A1 - Verfahren zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102021000369A1
Application number: DE102021000369.1A
Authority: DE
Inventors: Ralf Oberfell; Christian Bootz; Wilhelmus Kok
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges bei Eintritt eines Fehlerereignisses (F), wobei mittels eines Hauptsteuergerätes (1) des Fahrzeuges während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes fortlaufend eine Notfallsolltrajektorie (N) ermittelt, an ein Bremssteuersystem (4) übermittelt und in diesem gespeichert wird, wobei jeweils eine zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie (N) bei einem eingetretenen Fehlerereignis (F), bei welchem eine Anwendung einer regulären Solltrajektorie nicht mehr möglich ist, zur Trajektorienregelung angewendet wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass- das Hauptsteuergerät (1) redundant ausgeführt ist und ein Antriebssteuersystem (2) vorgesehen ist,- die mittels des Hauptsteuergerätes (1) ermittelte Notfallsolltrajektorie (N) zusätzlich an ein redundant ausgeführtes Lenksystem (3') und an das Antriebssteuersystem (2) übermittelt und gespeichert wird und- im Fall, dass ein Fehlerereignis (F) in Bezug auf eine redundant ausgeführte Verbindung zwischen dem redundant ausgeführten Hauptsteuergerät (1') und der redundant ausgeführten Bremssteuereinheit (4'), einem redundant ausgeführten Lenksystem (3') oder dem Antriebssteuersystem (2) eintritt, mittels des Bremssteuersystems (4), des Lenksystems (3) und/oder des Antriebssteuersystems (2) die zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie (N) zur Trajektorienregelung angewendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges bei Eintritt eines Fehlerereignisses, wobei mittels eines Hauptsteuergerätes des Fahrzeuges während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes fortlaufend eine Notfallsolltrajektorie ermittelt, an ein Bremssteuersystem übermittelt und in diesem gespeichert wird, wobei jeweils eine zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie bei einem eingetretenen Fehlerereignis, bei welchem eine Anwendung einer regulären Solltrajektorie nicht mehr möglich ist, zur Trajektorienregelung angewendet wird.
Aus der DE 10 2015 003 124 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeuges in einem automatisierten Fahrbetrieb bekannt. Während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes wird fortlaufend eine Notfallsolltrajektorie ermittelt und gespeichert, die nach Eintritt zumindest eines vorgegebenen Fehlerereignisses einer automatisierten Trajektorienregelung des Fahrzeuges zugrunde gelegt werden soll, und bei einer erfolgten Detektion des Eintrittes des zumindest einen vorgegebenen Fehlerereignisses wird ein Notfallbetriebsmodus aktiviert. Der Notfallbetriebsmodus wird aktiviert, in dem die automatisierte Trajektorienregelung des Fahrzeuges eingeleitet und gemäß der vor dem Eintritt des zumindest einen vorgegebenen Fehlerereignisses gespeicherten Notfallsolltrajektorie für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder bis zum Stillstand des Fahrzeuges durchgeführt wird, falls und solange keine Fahrzeugführungsübernahme durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeuges erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges bei Eintritt eines Fehlerereignisses anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Verfahren zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges bei Eintritt eines Fehlerereignisses sieht vor, dass mittels eines Hauptsteuergerätes des Fahrzeuges während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes fortlaufend eine Notfallsolltrajektorie ermittelt, an ein Bremssteuersystem übermittelt und in diesem gespeichert wird, wobei jeweils eine zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie bei einem eingetretenen Fehlerereignis, bei welchem eine Anwendung einer regulären Solltrajektorie nicht mehr möglich ist, zur Trajektorienregelung angewendet wird. Erfindungsgemäß ist das Hauptsteuergerät redundant ausgeführt und es ist ein Antriebssteuersystem vorgesehen. Die mittels des Hauptsteuergerätes ermittelte Notfallsolltrajektorie wird zusätzlich an ein redundant ausgeführtes Lenksystem und an das Antriebssteuersystem übermittelt und gespeichert und im Fall, dass ein Fehlerereignis in Bezug auf eine redundant ausgeführte Verbindung zwischen dem redundant ausgeführten Hauptsteuergerät und der redundant ausgeführten Bremssteuereinheit, einem redundant ausgeführten Lenksystem oder dem Antriebssteuersystem eintritt, mittels des Bremssteuersystems, des Lenksystems und/oder des Antriebssteuersystems die zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie zur Trajektorienregelung angewendet wird.
Durch Anwendung des Verfahrens ist ein vergleichsweise sicherer automatisierter Fahrbetrieb des Fahrzeuges bei Einwirkung eines Fehlerereignisses auch auf eine Redundanzarchitektur des Fahrzeuges möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges ohne ein eingetretenes Fehlerereignis,
2 schematisch die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einem eingetretenen Fehlerereignis,
3 schematisch die Vorrichtung bei zwei eingetretenen Fehlerereignissen und
4 schematisch die Vorrichtung mit einer Übermittlung einer ermittelten und gespeicherten Notfallsolltrajektorie.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges bei Eintritt eines in den 2 und 3 dargestellten Fehlerereignisses F.
Die Vorrichtung umfasst ein Hauptsteuergerät 1, ein redundant ausgeführtes Hauptsteuergerät 1', ein Antriebssteuersystem 2, ein Lenksystem 3, ein redundant ausgeführtes Lenksystem 3', ein Bremssteuersystem 4 und ein redundant ausgeführtes Bremssteuersystem 4'.
Ein System zum automatisierten Fahrbetrieb eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, muss in seiner Auslegung fehlertolerant sein. D. h., dass das System bei einem zufällig auftretenden Fehlerereignis F dennoch funktioniert und einen sicheren Fahrbetrieb des Fahrzeuges weitestgehend ermöglicht. Hierzu weist das Fahrzeug eine Redundanzarchitektur sicherheitsrelevanter Funktionalitäten auf.
Das Hauptsteuergerät 1 zum automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges ist zur Ermittlung einer Solltrajektorie auf Basis erfasster Sensordaten vorgesehen, wobei das Hauptsteuergerät 1 die ermittelte Solltrajektorie an das Antriebssteuersystem 2, das Lenksystem 3 und das Bremssteuersystem 4 sendet.
Mittels des Antriebssteuersystems 2 wird ein Brems- oder Antriebsmoment umgesetzt sowie eine Gangwahl gesteuert und hierzu eine Kupplungsaktuatorik des Fahrzeuges angesteuert.
Mittels des Lenksystems 3 werden Lenkwinkelanforderungen in ein elektromotorisches Lenkwinkelmoment umgesetzt, wobei mittels des Bremssteuersystems 4 eine Verzögerungsanforderung in eine Bremskraft am Fahrzeugrad umgesetzt wird.
Während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes, insbesondere während einer Normalfunktion des Hauptsteuergerätes 1, des Antriebssteuersystems 2, des Lenksystems 3 und des Bremssteuersystems 4 sowie der Redundanzarchitektur wird mittels des Hauptsteuergerätes 1 fortlaufend eine beispielhaft und stark vereinfacht in 4 dargestellte Notfallsolltrajektorie N für das Fahrzeug ermittelt und gespeichert. Dabei wird jeweils eine zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie N bei einem eingetretenen mittels eines Blitzes dargestellten Fehlerereignis F, bei welchem eine Anwendung einer regulären Solltrajektorie nicht mehr möglich ist, zur Trajektorienregelung angewendet. Beispielsweise wird ein Notfallbetriebsmodus des Fahrzeuges aktiviert, in dem die Trajektorienregelung des Fahrzeuges eingeleitet und gemäß einer vor Eintritt des Fehlerereignisses F gespeicherte Notfallsolltrajektorie für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder bis zu einem Stillstand des Fahrzeuges durchgeführt wird, falls und solange keine Übernahme einer Fahraufgabe durch einen Fahrzeugnutzer erfolgt.
Um eine Sicherheit im automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges, insbesondere bei einem eintretenden Fehlereignis F zu erhöhen, weist die Redundanzarchitektur des Fahrzeuges zum automatisierten Fahrbetrieb neben dem redundanten Lenksystem 3' und dem redundanten Bremssteuersystem 4' das redundante Hauptsteuergerät 1' auf.
Fällt das Hauptsteuergerät 1, das Lenksystem 3 oder das Bremssteuersystem 4 wegen eines Fehlerereignisses, beispielsweise wegen eines Gerätefehlers und/oder eines Kommunikationsfehlers, aus, übernimmt das jeweilige redundante Gerät weitestgehend eine jeweilige Funktion.
2 zeigt die Vorrichtung bei einem eine Verbindung zwischen dem Hauptsteuergerät 1 und dem Bremssteuersystem 4 betreffenden eingetretenen Fehlerereignis F.
Um den automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges auch in einem solchen Fall weiter sicherstellen zu können, übernehmen das redundante Hauptsteuergerät 1' und das redundante Bremssteuersystem 4' die Funktionalität des Hauptsteuergerätes 1 bzw. des Bremssteuersystems 4.
In 3 ist die Vorrichtung mit zwei Fehlerereignissen F dargestellt, wobei eine Datenübertragung von dem Hauptsteuergerät 1 und dem redundanten Hauptsteuergerät 1' sowohl an das Bremssteuersystem 4 als auch das redundante Bremssteuersystem 4' unterbrochen ist.
Insbesondere wenn sowohl das funktionale Hauptsteuergerät 1 als auch das redundante Hauptsteuergerät 1', beispielsweise wegen eines Kabelbruches aufgrund einer Scheuerstelle und/oder wegen einer Unterbrechung einer Datenübertragung aufgrund von Störungen in Bezug auf eine elektromagnetische Verträglichkeit, hinsichtlich ihrer Funktionalität eingeschränkt sind, besteht die Gefahr, dass das Antriebssteuersystem 2 und/oder das Lenksystem 3 sowie das redundante Lenksystem 3' und/oder das Bremssteuersystem 4 sowie das redundante Bremssteuersystem 4' keine weiteren für ihren Betrieb erforderlichen Informationen erhalten und somit ein Lenken und/oder Bremsen des Fahrzeuges 1 nicht möglich sind bzw. ist und dadurch ein Unfallrisiko erheblich steigt.
Beide Bremssteuersysteme 4, 4' könnten, da sie z. B. weder in ihrer Stromversorgung unterbrochen sind, noch einen Defekt aufweisen, eine Funktionalität Verzögern umsetzen. Eine Ausführung der Verzögerung ist hingegen nicht möglich, da den beiden Bremssteuersystemen 4, 4' aufgrund der unterbrochenen Datenübertragung zu den Hauptsteuergeräten 1, 1' nicht bekannt ist, ob und wie stark das Fahrzeug verzögert werden soll.
Um eine solche in 3 dargestellte Situation bei Auftreten derartiger Fehlerereignisse F weitestgehend ausschließen zu können, ist vorgesehen, dass das Hauptsteuergerät 1 und das redundante Hauptsteuergerät 1' in seiner Normalfunktion, d. h. ohne eingetretenes Fehlerereignis und/oder ohne Ausfall, die fortlaufend ermittelte Notfallsolltrajektorie N an das Antriebssteuersystem 2, an das Lenksystem 3, an das redundante Lenksystem 3', an das Bremssteuersystem 4 und an das redundante Bremssteuersystem 4' übermittelt, wie in 4 gezeigt ist.
Die übermittelte Notfallsolltrajektorie N wird dann von dem Antriebssteuersystem 2, dem Lenksystem 3, dem redundanten Lenksystem 3', dem Bremssteuersystem 4 und dem redundanten Bremssteuersystem 4' gespeichert.
Tritt dann der Fall ein, dass die Datenübertragung von dem Hauptsteuergerät 1 und dem redundanten Hauptsteuergerät 1' zu dem Antriebssteuersystem 2, dem Lenksystem 3, dem redundanten Lenksystem 3', dem Bremssteuersystem 4 und dem redundanten Bremssteuersystem 4' unterbrochen ist, so setzen diese die jeweils zuletzt empfangene Notfallsolltrajektorie N um.
Die Notfallsolltrajektorie N für das Antriebssteuersystem 2 setzt die Notfallsolltrajektorie N beispielsweise derart um, dass eine Kupplung einen offenen oder einen geschlossenen Zustand aufweist, in Abhängigkeit davon, was im vorangegangenen Betriebszustand ein sicherer Zustand gewesen ist.
Für das Lenksystem 3 kann die Notfallsolltrajektorie N beinhalten, dass ein Lenkwinkelverlauf beibehalten wird oder das Fahrzeug einem weiteren Verlauf einer Kurvenkrümmung folgt.
Für das Bremssteuersystem 4 kann die Notfallsolltrajektorie N vorgeben, dass ein Verzögerungsverlauf, d. h. z. B. mit einer Rampe im Verzögerungsverlauf von 0 bis 3m/s², umgesetzt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015003124 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges bei Eintritt eines Fehlerereignisses (F), wobei mittels eines Hauptsteuergerätes (1) des Fahrzeuges während einer Normalfunktion des automatisierten Fahrbetriebes fortlaufend eine Notfallsolltrajektorie (N) ermittelt, an ein Bremssteuersystem (4) übermittelt und in diesem gespeichert wird, wobei jeweils eine zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie (N) bei einem eingetretenen Fehlerereignis (F), bei welchem eine Anwendung einer regulären Solltrajektorie nicht mehr möglich ist, zur Trajektorienregelung angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass - das Hauptsteuergerät (1) redundant ausgeführt ist und ein Antriebssteuersystem (2) vorgesehen ist, - die mittels des Hauptsteuergerätes (1) ermittelte Notfallsolltrajektorie (N) zusätzlich an ein redundant ausgeführtes Lenksystem (3') und an das Antriebssteuersystem (2) übermittelt und gespeichert wird und - im Fall, dass ein Fehlerereignis (F) in Bezug auf eine redundant ausgeführte Verbindung zwischen dem redundant ausgeführten Hauptsteuergerät (1') und der redundant ausgeführten Bremssteuereinheit (4'), einem redundant ausgeführten Lenksystem (3') oder dem Antriebssteuersystem (2) eintritt, mittels des Bremssteuersystems (4), des Lenksystems (3) und/oder des Antriebssteuersystems (2) die zuletzt gespeicherte Notfallsolltrajektorie (N) zur Trajektorienregelung angewendet wird.