DE102021126228A1

DE102021126228A1 - Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems, Bremssystem und Steuerungssystem

Info

Publication number: DE102021126228A1
Application number: DE102021126228.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Freund; Frank Heller
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2023-04-13
Also published as: US12145605B2; US20230115299A1; CN115959149A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Fahrzeugs während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs wird von einem Bremsensteuergerät des Bremssystems das Vorliegen einer Statusinformation betreffend eine, die autonome Fahrt steuernde Fahrbefehlseinheit geprüft. Falls von dem Bremsensteuergerät ein Fehlen der Statusinformation oder eine Statusinformation festgestellt wird, die einen Fehler der Fahrbefehlseinheit anzeigt, wird von dem Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt wird.

Description

Die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wie eines Personenkraftwagens und Nutzfahrzeugs, während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein Bremssystem und ein Steuerungssystem für ein autonom betreibbares solches Fahrzeug.
Unter autonomem Fahren ist zu verstehen, dass das Fahrzeug im Wesentlichen dauerhaft ausschließlich durch eine Steuerungselektronik des Fahrzeugs gesteuert wird, ohne dass Fahraufgaben von einem Fahrer übernommen werden müssten. Sind in besonderen Situationen Fahraufgaben nicht durch die Steuerungselektronik steuerbar, kann während einer autonomen Fahrt einem Insassen des Fahrzeug angetragen werden, die Steuerung zu übernehmen, oder das Fahrzeug ohne Eingriff eines Insassen in einen sicheren Zustand gebracht werden.
Aus DE 10 2019 217 043 A1 sind ein Verfahren und ein Steuergerät zum Betreiben eines Bremssystems eines Fahrzeugs während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs bekannt. Das Fahrzeug weist eine Fahrzeugelektronik auf, die dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug autonom oder teilautonom zu steuern. Das Fahrzeug umfasst ein Bremssystem mit einem elektromechanischem Bremskraftverstärker (eBKV), einem Hydraulikblock mit elektromotorisch betriebener Hydraulikpumpe und einem Steuergerät auf, die ein radindividuelles Einstellen von Bremsdrücken erlauben. Das Bremssystem hat mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker und dem Hydraulikblock zueinander zumindest teilweise redundante Aktuatorikeinheiten zum Bremsen und Stabilisieren des Fahrzeugs. Tritt ein Fehler auf, soll eine der beiden Aktuatorikeinheiten die Stabilisierungsaktuatorikfunktion der jeweils anderen übernehmen können.
Das bekannte Verfahren ist allerdings dahingehend fehlerkritisch, dass die Fahrzeugelektronik, die das Fahrzeug autonome oder teilautonom steuert und dabei einen Sollwert für den Bremsdruck an das Bremssystem übermittelt, ausfallen könnte.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere ein Verfahren und ein Bremssystem bereitzustellen, die erlauben ein autonom fahrendes Fahrzeug mit erhöhter Sicherheit zu betreiben sowie kostengünstig und ressourceneffizient bereitstellbar sind. Diese Aufgabe wurde durch das Verfahren, das Bremssystem und das Steuersystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Fahrzeugs während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs bereitgestellt, wobei von einem Bremsensteuergerät des Bremssystems das Vorliegen einer Statusinformation betreffend eine die autonome Fahrt steuernde Fahrbefehlseinheit geprüft wird. Erfindungsgemäß wird - falls von dem Bremsensteuergerät ein Fehlen der Statusinformation oder eine Statusinformation festgestellt wird, die einen Fehler der Fahrbefehlseinheit anzeigt - von dem Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt.
Die Fahrbefehlseinheit ist eine bremssystemexterne elektrische Steuereinheit, die in einem mehrschichtigen Steuer- und/oder Regelsystem des Fahrzeugs, eine übergeordnete Steuerung des Fahrzeugs vornimmt, indem diese durch Auswertung von Umfelddaten und/oder Fahrparametern, ein oder mehrere Ansteuersignale für Aktoriksysteme, wie eine Antriebssteuereinheit, eine Lenkungssteuereinheit und/oder eine Bremssystem erzeugt. Ein jeweiliges Aktoriksystem bewirkt durch Ansteuerung von Aktoren gemäß dem einen oder den mehreren Ansteuersignalen der Fahrbefehlseinheit eine autonome Fahrt des Fahrzeugs. Durch das Erzeugen eines Ansteuersignals mittels des Bremsensteuergeräts, kann eine autonome Fahrt fortgesetzt werden, selbst wenn die Fahrbefehlseinheit ausfällt.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird, falls von dem Bremsensteuergerät des Bremssystems eine Statusinformation festgestellt wird, welche eine Funktionsfähigkeit der autonomen Fahrbefehlseinheit anzeigt, von dem Bremsensteuergerät ein von der autonomen Fahrbefehlseinheit erzeugtes, die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal empfangen und geprüft. Mit dem Prüfschritt wird vermieden, das Aktoren des Fahrzeugs, wie die Radbremsaktuatoren, gemäß einem fehlerhaften Ansteuersignal betrieben werden.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens umfasst ein Prüfen des von der autonomen Fahrbefehlseinheit erzeugten Ansteuersignals, dass ein von der autonomen Fahrbefehlseinheit angeforderter Bremsdruck in Bezug auf einen von dem Bremsensteuergerät aus Fahrparametern ermittelten Referenzbremsdruck geprüft wird und/oder eine Änderungsrate des Ansteuersignals ermittelt wird. Es wird somit sichergestellt, dass ein korrektes Ansteuersignal von der Fahrbefehlseinheit empfangen wurde, bevor es von dem Bremssystem umgesetzt wird.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird, falls das Prüfen des empfangenen Ansteuersignals eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der autonomen Fahrbefehlseinheit ergibt, von dem Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt. Eine Prüfung des Ansteuersignals mittels des Bremsensteuergeräts, erlaubt somit die Funktionstüchtigkeit der Fahrbefehlseinheit, insbesondere hinsichtlich der Erzeugung von plausiblen Ansteuersignalen, durch eine weitere Instanz zu prüfen, ohne dass dazu auf die gleiche Hardware der Fahrbefehlseinheit zurückgegriffen werden müsste.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird von dem Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal unabhängig von Signalen der Fahrbefehlseinheit erzeugt. Vorzugsweise wird das Ansteuersignal des Bremsensteuergeräts ohne Einfluss und/oder Einwirkung der Fahrbefehlseinheit, die üblicherweise das Ansteuersignal erzeugen würde, erzeugt. Das heißt, das Bremssystem bildet insbesondere mittels des Bremsensteuergerät eine Rückfallebene für die Erzeugung eines die autonome Fahrt steuernde Ansteuersignal, bei Funktionseinschränkung oder -ausfall der Fahrbefehlseinheit. Ohne die Zuverlässigkeit zu beeinflussen kann dadurch die Fahrbefehlseinheit ohne weitere Redundanz ausgebildet werden. Das heißt auch, dass die Fahrbefehlseinheit in nicht redundante Weise ein Ansteuersignal erzeugt.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens erzeugt das Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein Ansteuersignal, gemäß dem das Fahrzeug an einem Fahrbahnrand zum Stillstand kommt. Bei dieser Variante der Erfindung wird bei Ausfall der Fahrbefehlseinheit durch das Bremssystem das Fahrzeug ausgehend von einer autonomen Fahrt in einen sicheren Haltezustand gebracht. Der anzusteuernde Fahrbahnrand kann dabei von dem Bremsensteuergerät aus Umfelddaten ermittelt werden.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird beim Erzeugen eines die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignals durch das Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern, von dem Bremsensteuergerät eine Warnung betreffend eine fehlende Statusinformation und/oder eingeschränkte Funktionsfähigkeit der autonomen Fahrbefehlseinheit ausgelöst. Es kann eine innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs wahrnehmbare Warnung erzeugt werden, so dass ein Insasse des Fahrzeugs und/oder andere Verkehrsteilnehmer auf die potentielle Gefahr durch eine Funktionsbeeinträchtigung der Fahrbefehlseinheit aufmerksam gemacht werden.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird von einem weiteren Bremsensteuergerät das Vorliegen einer Statusinformation betreffend eine die autonome Fahrt steuernden Fahrbefehlseinheit und/ das Vorliegen einer Statusinformation des Bremsensteuergeräts geprüft. Hierdurch wird innerhalb eine Redundanz innerhalb des Bremssystems genutzt, um eine höhere Sicherheit für Prüfung und die Erzeugung von die autonome Fahrt steuernden Ansteuersignalen zu erzielen.
Insbesondere wird von dem weiteren Bremsensteuergerät aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt, falls von dem weiteren Bremsensteuergerät ein Fehlen beider Statusinformationen oder eine Statusinformation festgestellt wird, die einen Fehler der Fahrbefehlseinheit und des Bremsensteuergeräts anzeigt.
In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Erzeugen des Ansteuersignals durch das Bremsensteuergerät und/oder das weitere Bremsensteuergerät, dass eine Radgeschwindigkeit aus einem bremssystemexternen Geschwindigkeitssignal geschätzt wird und/oder dass eine Fahrzeugstabilität aus wenigstens einer bremssystemexternen Fahrdynamikinformation geschätzt wird. Damit kann, selbst bei Ausfall einer Raddrehzahlsensorik, von dem Bremssystem ein die autonome Fahrt steuerndes Ansteuersignal zuverlässig bereitgestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Bremssystem für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug wenigstens ein Bremsensteuergerät und Radaktuatoren, wobei das Bremssystem dazu eingerichtet und bestimmt ist, ein bremssystemextern erzeugtes Ansteuersignal, das eine autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung steuert, zu empfangen und zu prüfen, sowie die Radaktuatoren zum Bremsen des Fahrzeugs individuell auf Basis des Ansteuersignals anzusteuern. Das Bremssystem ist dazu eingerichtet und bestimmt, falls das Ansteuersignal nicht vorliegt oder beim Prüfen ein fehlerhaftes Ansteuersignal festgestellt wird, insbesondere anstelle der die autonome Fahrt zuvor steuernden Fahrbefehlseinheit aus Umfelddaten und/oder Fahrparametern des Fahrzeugs, das die autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung steuernde Ansteuersignal insbesondere bremssystemintern zu erzeugen. Mit bremssysteminterner Erzeugung des Ansteuersignals ist gemeint, dass die letztendliche Berechnung der Vorgabe, die anderenfalls von der Fahrbefehlseinheit durchgeführt und an das Bremssystem gesandt wird, innerhalb des Bremssystems selbst, insbesondere von einem oder beiden Bremsensteuergeräten, durchgeführt wird. Dabei können bremssystemextern ermittelte Umfelddaten und/oder Fahrparameter als Eingangswerte verarbeitet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Steuerungssystem für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug eine Fahrbefehlseinheit und gemäß der Erfindung ausgebildetes Bremssystem, wobei die Fahrbefehlseinheit dazu eingerichtet und bestimmt ist, in einem Autonomiemodus aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern des Kraftfahrzeugs ein eine autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal zu erzeugen und das Ansteuersignal dem Bremssystem bereitzustellen. Das Bremssystem ist dazu eingerichtet und bestimmt, einen Fehler der Fahrbefehlseinheit zu erkennen und bei Erkennen des Fehlers ersatzweise das Ansteuersignal zu erzeugen.
Insbesondere ist genau eine Fahrbefehlseinheit vorgesehen, die vorzugsweise in Bezug auf die Erzeugung des Ansteuersignals ohne eigene Redundanz ausgebildet ist. Vorzugsweise wird das Ansteuersignal für das Bremssystem wahlweise von der einen Fahrbefehlseinheit oder einem Bremsensteuergerät des Bremssystems erzeugt.
Insbesondere umfasst das Bremssystem zwei Bremsensteuergeräte, die dazu eingerichtet und bestimmt sind, einen Fehler der Fahrbefehlseinheit und des jeweils anderen Bremsensteuergeräts zu erkennen und bei Erkennen des Fehlers der Fahrbefehlseinheit und des jeweils anderen Bremsensteuergeräts ersatzweise das Ansteuersignal zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Bremssystem, insbesondere das oder die Steuergeräte des Bremssystems sind dazu eingerichtet und ausgelegt, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Die Erfindung kann insofern auch realisiert sein durch ein Computerprogrammprodukt, das ein Bremssystem eines autonom betreibbaren Fahrzeugs dazu veranlasst, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, und/oder das Programmcodemittel umfasst, um bei einem Ausführen des Computerprogrammproduktes auf einem Prozessor des Fahrzeugs, insbesondere einem Steuergerät des Bremssystems, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Insbesondere umfasst das Bremssystem und/oder das Steuerungssystem gemäß der Erfindung wenigstens einen Prozessor und das Computerprogrammprodukt gemäß dem zuvor genannten Aspekt der Erfindung.
Eine oder mehrere der Merkmalskombinationen der Erfindung realisieren einen oder mehrere der folgenden Vorteile: Die Sicherheit eines autonom fahrenden Fahrzeug ist erhöht. Ein Abbremsen ist auch bei Ausfall der Fahrbefehlseinheit möglich. Es wird ein sicherer Zustand eines autonom fahrenden Fahrzeugs erreicht, selbst wenn die Fahrbefehlseinheit ausfällt. Die Fahrbefehlseinheit muss nicht mehrfach redundant ausgestaltet sein, da ein oder mehrere andere Komponenten eines Steuerungssystems, nämlich das erfindungsgemäße Bremssystem, die Aufgaben der Fahrbefehlseinheit übernimmt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung unter Verweis auf die Figuren erklärt, die zeigen:

1: eine schematische Ansicht einer ersten Ausführung eines Steuerungssystems zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
2: eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung eines Steuerungssystems zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung;

1 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm einer ersten Ausgestaltung eines Steuerungssystems 1 für ein autonom betreibbares Fahrzeug. Das Steuerungssystem 1 umfasst ein Bremssystem 10 das gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird.
Mit dem Bremssystem 10 sind als weitere Komponenten des Steuerungssystems 1 eine Fahrbefehlseinheit 60, eine bremssystemexterne Fahrdynamiksensorik 38, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 70, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsreferenzsensorik 50 und eine Antriebsmotordrehzahlsensorik 52 verbunden.
Das Steuerungssystem 1 und die Fahrbefehlseinheit 60 empfangen von nicht näher dargestellten Sensoren Umfelddaten und Fahrparameter des Fahrzeugs. Die Umfelddaten und Fahrparameter des Fahrzeugs können auch von weiteren Komponenten des Steuerungssytems 1, wie dem Bremssystem 10, empfangen werden. Auf Basis der Umfelddaten und Fahrparameter des Fahrzeugs erzeugt die Fahrbefehlseinheit 60, sobald eine autonome Fahrt des Fahrzeugs aktiviert wird, ein Ansteuersignal, welches während der autonomen Fahrt das Fahrzeug in Längs- und/oder Querrichtung steuert. Das Ansteuersignal umfasst zum Beispiel eine Bremswirkungs- und/oder Bremsdruckanforderung, eine Lenkwinkelanforderung und/oder eine Beschleunigungsanforderung sein. In einzelnen Ausgestaltungen kann ein abstraktes Ansteuersignal, wie ein Haltewunsch, von der Fahrbefehlseinheit 60 erzeugt werden.
Die Fahrbefehlseinheit 60 sendet zyklisch eine Statusinformation, welche die Funktionstüchtigkeit der Fahrbefehlseinheit 60 anzeigt, an andere Komponenten des Steuerungssystems 1. Auch weitere Komponenten des Steuerungssystems 1 können dazu eingerichtet sein, bei fehlerfreiem Betrieb des Steuerungssystems 1 bzw. der jeweiligen Komponente zyklisch eine Statusinformation auszutauschen, die von den jeweils anderen Komponenten des Steuerungssystems dazu verwendet werden, die Funktionsfähigkeit derjenigen Komponente zu bewerten, welche die Statusinformation betrifft.
Das Bremssystem 10 umfasst eine elektrohydraulische Bremsensteuereinheit 30, wie eine Fahrdynamik- oder ESP- Steuereinheit, Radbremsaktuatoren 41, 43 für eine Feststellbremse, Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 für eine Betriebsbremse und eine Raddrehzahlsensorik 36, die mehrere den Rädern des Fahrzeugs individuell zugeordnete Raddrehzahlsensoren umfasst.
Die Bremsensteuereinheit 30, das Steuerungssystem 1 und deren Komponenten weisen nicht näher dargestellte hydraulische und elektrische Kommunikationsschnittstellen auf zum Austausch von hydraulischen Signalen zwischen Komponenten des Bremssystems 10 sowie von elektrischen Signalen mit dem Steuerungssystem 1 und anderen Komponenten des Fahrzeugs. In den schematischen 1 und 2 sind lediglich einige wesentliche Verbindungen zwischen den Komponenten des Steuerungssytems 1 gezeigt, die im jeweiligen Kontext eine Übertragung von Information mittels elektrischer Signale, wie z.B. mittels eines Kommunikationsbussystems, und/oder von Hydraulikfluid bedeuten, wie sich aus der weiteren Beschreibung ergibt.
Die elektrohydraulische Bremsensteuereinheit 30 umfasst einen Hydraulikblock und ein Fahrdynamiksteuergerät 32, das Ventile des Hydraulikblocks gemäß einem dem Fahrdynamiksteuergerät 32 vorliegenden Ansteuersignal für eine zu erzielenden Fahrzeugbremswirkung unter Berücksichtigung der momentanen Fahrsituation ansteuert. Das Fahrdynamiksteuergerät 32 empfängt beispielsweise von der Raddrehzahlsensorik 36 und einer in der Bremsensteuereinheit integrierten Fahrdynamiksensorik 34 Informationen, aus denen die Fahrstabilität des Fahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung ermittelt wird und durch radindividuelle Steuerung der Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 für eine Betriebsbremsung und/oder der Radbremsaktuatoren 41, 43 für eine Feststellbremsung wiederhergestellt wird, sobald ein Instabiler Fahrzustand ermittelt wird. Die radindividuelle Steuerung erfolgt durch das Fahrdynamiksteuergerät 32 unter Berücksichtigung der übergeordneten Steuerung und/oder Regelung des Fahrzeugs gemäß einem, die autonome Fahrt im Allgemeinen in Längs- und/ oder Querrichtung steuernden Ansteuersignal. Das Ansteuersignal wird bei einem fehlerfreien Steuerungssystem von der Fahrbefehlseinheit 60 erzeugt.
Das Bremssystem 10 empfängt zyklisch die von der Fahrbefehlseinheit 60 gesendete Statusinformation und wertet diese aus. Ergibt die Auswertung der Statusinformation, dass eine ausreichende Funktionsfähigkeit der Fahrbefehlseinheit 60 vorliegt, wechselt das Bremssystem 10 in einen Zustand, in dem das Ansteuersignal von der Fahrbefehlseinheit 60 empfangen und geprüft wird. Zur Prüfung des Ansteuersignals der Fahrbefehlseinheit 60 wertet die Bremseinheit 10 beispielsweise aktuelle Fahrparameter, wie Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Gierrate, Radschlupf und/oder Umfelddaten des Fahrzeugs aus, wie einen Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug, die Geschwindigkeit eines vorausfahrenden Fahrzeugs, eine durch ein Kamerasystem ermittelte Fahrbahnkrümmung und/oder Wetterdaten, und plausibilisiert das vorliegende Ansteuersignal der Fahrbefehlseinheit 60 im Hinblick auf die aktuellen Farbparameter und/oder Umfelddaten.
Zur Plausibilisierung kann ein vorliegendes Ansteuersignal mit früheren bei gleichen Fahrparametern und/oder Umfelddaten umgesetzten Ansteuersignalen verglichen werden. Alternativ oder zusätzlich wird zur Plausibilisierung oder Prüfung das vorliegende Ansteuersignal mit einem, von dem Bremssystem 10 auf Basis eines insbesondere vereinfachten Fahrzeug- und Umfeldmodells und/oder Fahrdynamikmodells ermittelten, Referenz-Ansteuersignal verglichen. Alternativ oder zusätzlich wird zur Plausibilisierung oder Prüfung ein zeitlicher Verlauf des von dem Bremssystem 10 empfangenen Ansteuersignals in Bezug auf dessen Kurvenform und/oder Wertebereich, z.B. mittels der Kriterien Stetigkeit, Frequenz, maximale und/oder minimale Amplitude des angeforderten Summenbremsdrucks, ausgewertet.
Falls die Prüfung des Ansteuersignals durch das Bremssystem 10 eine ausreichende Funktionsfähigkeit der Fahrbefehlseinheit 60 und/oder Plausibilität des Ansteuersignals ergibt, steuert das Bremssystem 10 die Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46, 41, 43 für eine autonome Steuerung des Fahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung gemäß dem Ansteuersignal der Fahrbefehlseinheit 60 an.
Falls die Prüfung des Statussignals und/oder des Ansteuersignals der Fahrbefehlseinheit 60 durch das Bremssystem 10 eine eingeschränkte, insbesondere gemäß einem vorbestimmten Sicherheitskriterium nicht ausreichende Funktionsfähigkeit der Fahrbefehlseinheit 60 ergibt, erzeugt das Bremssystem 10 ein Ansteuersignal, das dazu geeignet ist, die autonome Fahrt des Fahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung zumindest zeitweise fortzusetzten und zu steuern. Ebenso wird ein Ansteuersignal von dem Bremssystem 10 erzeugt, wenn das Bremssystem 10 innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums keine Statusinformation von der Fahrbefehlseinheit 60 empfängt.
Das von dem Bremssystem 10 erzeugte Ansteuersignal wird von dem Bremssystem 10 genutzt, um die Radbremsaktuatoren 40,42, 44, 46, 41, 43 für eine Fortsetzung der autonomen Fahrt des Fahrzeugs gemäß dem Ansteuersignal zu steuern. Für die Erzeugung des Ansteuersignals nutzt das Bremssystem 10 diejenigen Komponenten des Steuerungssystems 1, deren Statusinformation eine ausreichende Funktionsfähigkeit anzeigt. Somit können alle oder nur ein Teil der Umfelddaten und/oder Fahrparameter, die von der Fahrbefehlseinheit 60 genutzt würden, um ein Ansteuersignal zu erzeugen, auch von dem Bremssystem 10 genutzt werden, um das Ansteuersignal zu erzeugen. So kann beispielsweise bei einem Ausfall der Raddrehzahlsensorik 36 des Bremssystems 10, eine Schätzung von Raddrehzahlen und/oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf Basis einer bremssystemexternen Fahrzeuggeschwindigkeitsreferenzsensorik 50 und/oder eine Antriebsmotordrehzahlsensorik 52 ermittelt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist das Ansteuersignal eine Bremsdruckanforderung, die im Fehlerfall von dem Bremsensteuergerät 10 unter der Maßgabe erzeugt wird, das Fahrzeug innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums zum Anhalten zu bringen, um die autonome Fahrt zu beenden. In einer bevorzugten Ausgestaltung erzeugt das Bremssystem 10 im Fehlerfall ein Ansteuersignal, das die autonome Fahrt des Fahrzeugs beendet, indem das Fahrzeug innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums an einem Fahrbahnrand zum Stillstand kommt. Dazu werden von dem Bremssystem 10 das Ansteuersignal 10 derart erzeugt, dass die Radbremsaktuatoren für eine Betriebsbremsung 40, 42, 44, 46 und/oder die Radbremsaktuatoren für eine Feststellbremsung 41, 43 individuell derart angesteuert sind, dass das Fahrzeug langsamer wird und durch unterschiedliche Radgeschwindigkeiten zu einem Fahrbahnrand gelenkt wird. Zudem wird durch Ansteuern der Warnblinkeinrichtung sowie eines akustischen Signalgebers eine fahrzeugexterne Warnung erzeugt.
Sofern von dem Bremssystem 10 für die Steuerung der autonomen Fahrt gemäß einem Ansteuersignal die Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 angesteuert werden, können alternativ oder zusätzlich zu einzelnen oder mehreren der Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 die Feststellradbremsaktuatoren 41, 43 angesteuert werden. Bei der Auswahl der anzusteuernden Aktuatoren kann eine Statusinformation der Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 für eine Betriebsbremsung und Radbremsaktuatoren 41, 43 für eine Feststellbremsung berücksichtigt werden.
In 2 ist eine weitere Ausgestaltung eines Steuerungssystems 101 gezeigt, die mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Ergänzungen und Unterschiede wie das Steuerungssystem 1 gemäß 1 funktioniert und das Verfahren in gleicher Weise durchführt, weswegen für die gleichen Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden.
Das Steuerungssystem 101 unterscheidet sich von dem Steuerungssystem 1 ausschließlich hinsichtlich des Bremssystems 110. Das Bremssystem 110 wiederum umfasst alle Komponenten des zuvor beschriebenen Bremssystems 10 und kann somit das zuvor beschriebene Verfahren in gleicher Weise ausführen. Das Bremssystem 110 unterscheidet sich von dem Bremssystem 10 lediglich dahingehend, dass zusätzlich zu der elektrohydraulischen Bremsensteuereinheit 30, eine weitere Bremsensteuereinheit 20 mit einem weiteren Steuergerät 22 vorgesehen ist. Die weitere Bremsensteuereinheit 20 ist elektrisch und/oder hydraulisch mit der elektrohydraulischen Bremsensteuereinheit 30 so verbunden, dass diese die Ansteuerung der Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 und/oder der Bremsaktuatoren 41, 43 für eine Feststellbremsung zumindest zeitweise übernehmen kann. Wie in 2 gezeigt, kann die weitere Bremsensteuereinheit 20 so ausgestaltet sein, dass über diese Bremsensteuereinheit 20 direkt einer der Feststellbremsaktuatoren 41, 43 angesteuert wird. Die Feststellbremsaktuatoren 41, 43 können auch gemäß einer nicht dargestellten Variante der Ausgestaltung in 2 direkt von der elektrohydraulischen Bremsensteuereinheit 30 angesteuert werden, wie in 1 gezeigt.
Die weitere Bremsensteuereinheit 20 ist in einer besonders bevorzugten Variante ein elektromechanischer Bremskraftverstärker, mittels dem ein unmittelbares hydraulisches Ansteuern der Radbremsaktuatoren 40, 42, 44, 46 zum Abbremsen des Fahrzeugs zumindest zeitweise möglich ist. In einer besonderen Variante dieser Ausgestaltung arbeitet der elektromechanischen Bremskraftverstärker pedalfrei, d.h. ohne mechanische unterstützende oder unterstützte, von einem Fahrer auf einen Hauptzylinder des Bremssystems aufbringbare Bremskraft, und ist insbesondere frei einer Möglichkeit zur manuellen Bremskrafterzeugung, wie pedalfrei, ausgestaltet.
Mit Hilfe der weiteren Bremsensteuereinheit 20 wird ein Empfangen und Prüfen der Statusinformation der Fahrbefehlseinheit 60 redundant sowohl von der elektro-hydraulischen Bremsensteuereinheit 30 als auch von der Bremsensteuereinheit 30 durchführbar.
Die Fahrdynamiksensorik 38 ist zusätzlich zu der Fahrdynamiksensorik des Bremssystems 10 vorgesehen. Insbesondere ist die Fahrdynamiksensorik 38 durch ein Sensorcluster gebildet, das beispielsweise Beschleunigungssensoren in allen drei Raumrichtungen und Drehratensensoren bezüglich der Rotation um alle drei Raumrichtungen umfasst. In manchen Ausgestaltungen kann die Fahrdynamiksensorik 38 bzw. können Fahrdynamiksignale von einem Airbagsteuergerät des Fahrzeugs dem Steuersystem 1, 101 und allen Komponenten des Steuersystems 1, 101 nach Bedarf bereitgestellt werden.
Mittels der Mensch-Maschine-Schnittstelle 70 kann während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs dem Steuerungssystem 1, 101 ein allen Ansteuersignalen des Steuerungssytems 1, 101 übergeordnetes Ansteuersignal erzeugt werden, das einen Haltewunsch und/oder Abbruchbefehl betreffend den autonomen Betriebsmodus des Fahrzeugs durch einen Insassen anzeigt und von dem Bremssystem 10, 110 verarbeitet wird.
Zur Realisierung der Fahrzeuggeschwindigkeitsreferenzsensorik 50 kann eines oder mehrere aus der folgenden Auswahl vorgesehen sein: Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis von Informationen eines fahrzeugeigenen Satellitennavigationssystems, Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit auf Basis von Informationen einer fahrzeugeigenen Lidarsensorik, Radarsensorik, Ultraschallsensorik, der Fahrdynamiksensorik 38, einer Drehzahlsensorik, wie der Antriebsmotordrehzahlsensorik 52 oder der Raddrehzahlsensorik 36, und/oder eines Kamerasystems.
Alle Verfahrensschritte, welche Empfang, Erzeugung und/oder die Verarbeitung von elektronischen Signalen und/oder Daten durch das Bremssystem 10, 110 betreffen, werden vorzugsweise durch das jeweilige Bremsensteuergerät durchgeführt, also das Fahrdynamiksteuergerät 32 beim Bremssystem 10 oder, bei der Ausgestaltung der 2 wahlweise von dem Fahrdynamiksteuergerät 32 und dem Steuergerät 22 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 20, sei es in redundanter Weise oder indem die Durchführung von Verfahrensschritten auf die beiden Steuergeräte 32, 22 verteilt wird.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden. Die Reihenfolge und/oder Anzahl der Schritte der Verfahren kann variiert werden. Die Verfahren können miteinander kombiniert werden, beispielsweise zu einem Gesamtverfahren.
Bezugszeichenliste

1, 101: Steuerungssystem
10, 110: Bremssystem
20: Bremsensteuereinheit
22: Steuergerät
30: Elektro-hydraulische Bremsensteuereinheit
32: Fahrdynamiksteuergerät
34: Fahrdynamiksensorik
36: Raddrehzahlsensorik
38: Fahrdynamiksensorik
40, 42, 44, 46: Radbremsaktuator
41, 43: Radbremsaktuator
50: Fahrzeuggeschwindigkeitsreferenzsensorik
52: Antriebsmotordrehzahlsensorik
60: Fahrbefehlseinheit
70: Mensch-Maschine-Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019217043 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems (10, 110) eines Fahrzeugs während einer autonomen Fahrt des Fahrzeugs wobei a) von dem einem Bremsensteuergerät (22, 32) des Bremssystems (10, 110) das Vorliegen einer Statusinformation betreffend eine, die autonome Fahrt steuernde Fahrbefehlseinheit (60) geprüft wird; und dadurch gekennzeichnet, dass b) falls von dem Bremsensteuergerät (22, 32) ein Fehlen der Statusinformation oder eine Statusinformation festgestellt wird, die einen Fehler der Fahrbefehlseinheit (60) anzeigt, von dem Bremsensteuergerät (22, 32) aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, falls von dem Bremsensteuergerät (22, 32) eine Statusinformation festgestellt wird, welche eine Funktionsfähigkeit der autonomen Fahrbefehlseinheit (60) anzeigt, von dem Bremsensteuergerät (22, 32) ein von der autonomen Fahrbefehlseinheit (60) erzeugtes, die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal empfangen und geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, falls das Prüfen des empfangenen Ansteuersignals eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der autonomen Fahrbefehlseinheit (60) ergibt, von dem Bremsensteuergerät (22, 32) aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prüfen des von der autonomen Fahrbefehlseinheit (60) erzeugten Ansteuersignals umfasst, dass ein von der autonomen Fahrbefehlseinheit (60) angeforderter Bremsdruck in Bezug auf einen von dem Bremsensteuergerät (22, 32) aus Fahrparametern ermittelten Referenzbremsdruck geprüft wird und/oder eine Änderungsrate des Ansteuersignals ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Bremsensteuergerät (22, 32) aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal unabhängig von Signalen der Fahrbefehlseinheit erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsensteuergerät (22, 32) aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein Ansteuersignal erzeugt, gemäß dem das Fahrzeug an einem Fahrbahnrand zum Stillstand kommt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erzeugen eines die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignals durch das Bremsensteuergerät (22, 32) aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern, von dem Bremsensteuergerät (22, 32) eine Warnung betreffend eine fehlende Statusinformation und/oder eingeschränkte Funktionsfähigkeit der autonomen Fahrbefehlseinheit (60) ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einem weiteren Bremsensteuergerät (32, 22) das Vorliegen einer Statusinformation betreffend eine die autonome Fahrt steuernden Fahrbefehlseinheit (60) und/ das Vorliegen einer Statusinformation des Bremsensteuergeräts (22, 32) geprüft wird, wobei insbesondere, falls von dem weiteren Bremsensteuergerät (32, 22) ein Fehlen beider Statusinformationen oder eine Statusinformation festgestellt wird, die einen Fehler der Fahrbefehlseinheit (60) und des Bremsensteuergeräts (22, 32) anzeigt, von dem weiteren Bremsensteuergerät (32, 22) aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern ein die autonome Fahrt in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Ansteuersignals durch das Bremsensteuergerät (22, 32) und/oder das weitere Bremsensteuergerät (32, 22) umfasst, dass eine Radgeschwindigkeit aus einem bremssystemexternen Geschwindigkeitssignal geschätzt wird und/oder dass eine Fahrzeugstabilität aus wenigstens einer bremssystemexternen Fahrdynamikinformation geschätzt wird.
Bremssystem (10, 110) für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens ein Bremsensteuergerät (22, 32) und Radaktuatoren (40, 41, 42, 43, 44, 46), wobei das Bremssystem (10, 110) dazu eingerichtet und bestimmt ist, ein bremssystemextern erzeugtes Ansteuersignal, das eine autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung steuert, zu empfangen und zu prüfen, sowie die Radaktuatoren (40, 41, 42, 43, 44, 46) zum Bremsen des Fahrzeugs individuell auf Basis des Ansteuersignals anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (22, 32) dazu eingerichtet und bestimmt ist, falls das Ansteuersignal nicht vorliegt oder beim Prüfen ein fehlerhaftes Ansteuersignal festgestellt wird, aus Umfelddaten und/oder Fahrparametern des Fahrzeugs, das die autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung steuernde Ansteuersignal bremssystemintern zu erzeugen.
Steuerungssystem (1, 101) für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug, umfassend eine Fahrbefehlseinheit (60) und ein insbesondere nach Anspruch 10 ausgebildetes Bremssystem (10, 110), wobei die Fahrbefehlseinheit (60) dazu eingerichtet und bestimmt ist, in einem Autonomiemodus aus aktuellen Umfelddaten und/oder Fahrparametern des Kraftfahrzeugs ein eine autonome Fahrt des Kraftfahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung steuerndes Ansteuersignal zu erzeugen und das Ansteuersignal dem Bremssystem (10, 110) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (10, 110) dazu eingerichtet und bestimmt ist, einen Fehler der Fahrbefehlseinheit (60) zu erkennen und bei Erkennen des Fehlers ersatzweise das Ansteuersignal zu erzeugen.
Steuerungssystem (1, 101) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Fahrbefehlseinheit (60) vorgesehen ist.
Steuerungssystem (1, 101) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem zwei Bremsensteuergeräte (22, 32) umfasst, die dazu eingerichtet und bestimmt sind, einen Fehler der Fahrbefehlseinheit (60) und des jeweils anderen Bremsensteuergeräts (22, 32) zu erkennen und bei Erkennen des Fehlers der Fahrbefehlseinheit (60) und des jeweils anderen Bremsensteuergeräts (32, 22) ersatzweise das Ansteuersignal zu erzeugen.
Bremssystem (10, 110) nach Anspruch 10 oder Steuerungssystem (1, 101) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es dazu eingerichtet und bestimmt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.