DE102019208817A1

DE102019208817A1 - Verfahren, Steuereinheit und System zum Steuern eines Antriebs eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019208817A1
Application number: DE102019208817.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Woll; Gunther Handte
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-12-24

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.

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.
Stand der Technik
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.
Die DE 10 2017 207 077 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung eines Antriebs eines Fahrzeugs, wobei ein von einer Antriebssteuereinheit vorgegebener Bewegungsparameter mit einem gemessenen Bewegungsparameter verglichen wird und ausgehend von dem Vergleich eine Fehlfunktion des Antriebs erkannt wird.
Offenbarung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
Vorteile der Erfindung
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.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen
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.
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.
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 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 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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das System eine zweite Empfangseinheit zum Empfangen wenigstens einer die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden zweiten Kenngröße auf.
Optional weist das System eine weitere Empfangseinheit zum Empfangen wenigstens einer die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden weiteren Kenngröße auf.
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 einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Erfassungseinheit an einer Unterseite des Fahrzeugs angeordnet ist.
Figurenliste
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.
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.

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.
Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, wie sie in 1 schematisch dargestellt ist. Die Steuereinheit 10 ist gemäß dieser Ausführungsform in ein System 1 integriert, bzw. an dem System 1 angeordnet. Das System 1 kann hierbei in einem insbesondere autonomen, elektrisch betriebenen Shuttle integriert oder angeordnet sein. Die Steuereinheit 10 empfängt über eine Eingangsschnittstelle 19 erste Daten wenigstens einer, durch eine als Drucksensor 13a ausgebildete Erfassungseinheit 13 erfassten, eine Zuladung eines Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße K1. Die Steuereinheit 10 empfängt optional über die Eingangsschnittstelle 19 zweite Daten wenigstens einer, durch eine als Wegsensor 14a ausgebildete zweite Erfassungseinheit 14 erfassten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden zweiten Kenngröße K2. Die Steuereinheit 10 empfängt ferner optional über die Eingangsschnittstelle 19 weitere Daten wenigstens einer, durch eine als Kamera 15a ausgebildete weitere Erfassungseinheit 15 erfassten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden weiteren Kenngröße K3.
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.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 10 über die Eingangsschnittstelle 19 von einem Lagesensor 26 erfasste Informationen über einen Neigungswinkel des Shuttles gegenüber der Horizontalen empfängt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 10 über die Eingangsschnittstelle 19 von einem Reibungskoeffizienten-Sensor 27 erfasste Informationen über einen Reibungskoeffizienten der Fahrbahn empfängt.
Die empfangene erste Kenngröße K1, die empfangene zweite Kenngröße K2 und/oder die empfangene weitere Kenngröße K3, sowie die Informationen von dem Lagesensor 26 und dem Reibungskoeffizienten-Sensor 27 können bedarfsweise in einer Speichereinheit 12 der Steuereinheit 10 abgespeichert werden.
Ausgehend von der empfangenen ersten Kenngröße K1 wird in einer Auswerteeinheit 11 der Steuereinheit 10 ein Zuladungswert anhand einer ersten, die Zuladung des Shuttles repräsentierenden Vorschrift bestimmt. Optional wird der Zuladungswert ausgehend von der empfangenen zweiten Kenngröße K2 anhand einer zweiten, die Zuladung des Shuttles repräsentierenden Vorschrift und/oder von der empfangenen weiteren Kenngröße K3 anhand einer weiteren, die Zuladung des Shuttles repräsentierenden Vorschrift bestimmt. Die erste, zweite und/oder weitere Vorschrift kann hierbei in der Speichereinheit 12 beispielsweise als Kennlinie hinterlegt sein. Hierbei entspricht jeder Wert einer der empfangenen Kenngrößen einem bestimmter Zuladungswert, sodass für alle empfangenen Werte der entsprechende aktuelle Zuladungswert des Shuttles genau bestimmt werden kann.
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.
Optional können die aus der ersten Kenngröße K1, der zweiten Kenngröße K2 und/oder der weiteren Kenngröße K3 bestimmten Zuladungswerte miteinander verglichen werden. Sollten diese Zuladungswerte weniger als 5% voneinander abweichen, so kann die Steuereinheit 10 die Zuladungswerte als plausibel erachten und beispielsweise mit einem Durchschnitt dieser Zuladungswerte weiter verfahren.
Alternativ kann die Steuereinheit 10 einen Zuladungswert, der von den beiden anderen Zuladungswerten beispielsweise mehr als 5% abweicht, verwerfen und mit dem Durchschnitt der beiden anderen Zuladungswerten weiter verfahren.
Abhängig von dem Zuladungswert erzeugt die Steuereinheit 10 ein erstes Ansteuersignal AS1, welches über eine Ausgangsschnittstelle 16 zum Ansteuern eines Antriebs 17 des Shuttles ausgegeben wird. Der Antrieb 17 kann hierbei als achsindividuelles und/oder radindividuelles Drehmomentverteilungssystems ausgestaltet sein.
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.
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.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit 10 ein zweites Ansteuersignal AS2 erzeugen, welches über die Ausgangsschnittstelle 16 zum Ansteuern eines Niveauregulierungssystems 18 des Shuttles ausgegeben wird. Das zweite Ansteuersignal AS2 kann hierbei von einer Mehrzahl an ersten Kenngrößen K1, die von einer Mehrzahl an ersten, an unterschiedlichen Orten am Shuttle angeordneten Erfassungseinheiten 13 und/oder eine Mehrzahl an zweiten Kenngrößen K2, die von einer Mehrzahl an zweiten, an unterschiedlichen Orten am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheiten 14 erfasst werden, abhängen. Hierbei werden die jeweiligen ersten Kenngrößen K1 und/oder die jeweiligen zweiten Kenngrößen K2 in einem Vergleichsschritt in der Auswerteeinheit 11 untereinander verglichen. Stellt sich beispielsweise heraus, dass eine linke Fahrzeugseite des Shuttles bedingt durch eine räumlich ungleiche Verteilung der Passagiere innerhalb des Shuttles tiefer in das Luft-Federsystem einsinkt als eine rechte Fahrzeugseite, so wird das zweite Ansteuersignal AS2 erzeugt und über die Ausgangsschnittstelle 16 an das Niveauregulierungssystem 18 des Shuttles ausgegeben.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Steuern eines Antriebs 17 eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt 101 erfolgt ein Empfangen wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße K1 von einer ersten Erfassungseinheit 13. In einem weiteren Verfahrensschritt 102 erfolgt ein Bestimmen eines Zuladungswerts aus der wenigstens einen ersten Kenngröße K1 anhand wenigstens einer ersten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift. Optional kann in einem weiteren Verfahrensschritt 103 ein Neigungswinkel des Fahrzeugs gegenüber einer Horizontalen von einem Lagesensor erfasst werden und/oder ein Reibungskoeffizient der Fahrbahn von einem Sensor, insbesondere von einem Reibungskoeffizienten-Sensor erfasst werden. Der Reibungskoeffizient kann alternativ oder zusätzlich vorgegebenen sein. In einem weiteren Verfahrensschritt 104 wird ein Ansteuersignal AS1 zum Steuern des Antriebs 17 in Abhängigkeit von dem Zuladungswert und optional abhängig von dem Neigungswinkel und/oder dem Reibungskoeffizienten erzeugt.
Fakultativ kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Verfahrensschritt 101 wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende zweite Kenngröße K2 von einer zweiten Erfassungseinheit 14 empfangen wird und/oder eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende weitere Kenngröße K3 von einer weiteren Erfassungseinheit 15 empfangen wird, wobei in dem weiteren Verfahrensschritt 102 der Zuladungswert aus der wenigstens einen zweiten Kenngröße K2 anhand wenigstens einer zweiten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und/oder der Zuladungswert aus der weiteren Kenngröße K3 anhand wenigstens einer weiteren, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird. Weiterhin wird fakultativ in dem weiteren Verfahrensschritt 104 das Ansteuersignal AS1 zum Steuern des Antriebs 17 zusätzlich in Abhängigkeit von dem aus der zweiten Kenngröße K2 und/oder aus der weiteren Kenngröße K3 bestimmten Zuladungswert erzeugt.
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.
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.
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.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Kraftmessung mittels einer Kraftmessdose an der Feststellbremse erfolgen, welche die Kraft ausgibt, mit der die Bremse das Fahrzeug hält.
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.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017207077 A1 [0003]

Claims

Verfahren (100) zum Steuern eines Antriebs (17) eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs mit den Schritten - Empfangen (101) wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße (K1) von einer ersten Erfassungseinheit (13); - Bestimmen (102) eines Zuladungswerts aus der wenigstens einen ersten Kenngröße (K1) anhand wenigstens einer ersten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift; sowie - Erzeugen (104) eines Ansteuersignals (AS1) zum Steuern des Antriebs (17) in Abhängigkeit von dem Zuladungswert.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal (AS1) in Abhängigkeit von einem von einem Lagesensor (26) erfassten Neigungswinkel des Fahrzeugs gegenüber einer Horizontalen und/oder von einem, insbesondere von einem Reibungskoeffizienten-Sensor (27) erfassten oder vorgegebenen Reibungskoeffizient der Fahrbahn erzeugt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal (AS1) den Antrieb (17) 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 oder weniger als 15%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% und ganz besonders bevorzugt weniger als 1 % beträgt.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Empfangens (101) wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende zweite Kenngröße (K2) von einer zweiten Erfassungseinheit (14) empfangen wird, dass im Schritt des Bestimmens (102) der Zuladungswert aus der wenigstens einen zweiten Kenngröße (K2) anhand wenigstens einer zweiten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und dass im Schritt des Erzeugens (104) das Ansteuersignal (AS1) erzeugt wird, wenn sich der aus der ersten Kenngröße (K1) bestimmte Zuladungswert und der aus der zweiten Kenngröße (K2) bestimmte Zuladungswert um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden.
Verfahren (100) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Empfangens (101) wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende weitere Kenngröße (K3) von einer weiteren Erfassungseinheit (15) empfangen wird, dass im Schritt des Bestimmens (102) der Zuladungswert aus der wenigstens einen weiteren Kenngröße (K3) anhand wenigstens einer weiteren, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und dass im Schritt des Erzeugens (104) das Ansteuersignal (AS1) erzeugt wird, wenn sich der aus der ersten Kenngröße (K1) bestimmte Zuladungswert, der aus der zweiten Kenngröße (K2) bestimmte Zuladungswert und der aus der weiteren Kenngröße (K3) bestimmte Zuladungswert um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden.
Verfahren (100) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Empfangens (101) wenigstens eine die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierende weitere Kenngröße (K3) von einer weiteren Erfassungseinheit (15) empfangen wird, dass im Schritt des Bestimmens (102) der Zuladungswert aus der wenigstens einen weiteren Kenngröße (K3) anhand wenigstens einer weiteren, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift bestimmt wird und dass im Schritt des Erzeugens (104) das Ansteuersignal (AS1) erzeugt wird, wenn sich die aus der ersten Kenngröße (K1) bestimmte Zuladung und die aus der zweiten Kenngröße (K2) bestimmte Zuladung um 5% oder mehr unterscheiden und sich die aus der ersten Kenngröße (K1) bestimmte Zuladung und die aus der weiteren Kenngröße (K3) 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 (K2) bestimmte Zuladung und die aus der weiteren Kenngröße (K3) bestimmte Zuladung um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheiden und dass das Ansteuersignal (AS1) in Abhängigkeit derjenigen Kenngröße (K1, K2) erzeugt wird, deren Zuladung sich von der durch die weitere Kenngröße (K3) bestimmte Zuladung um weniger als 5%, bevorzugt um weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% unterscheidet.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine erste Kenngröße (K1) und/oder die wenigstens eine zweite Kenngröße (K2) eine Kenngröße ausgewählt aus der Liste umfassend ein Druck, insbesondere einer Luftfederung des Fahrzeugs, oder ein Federweg, insbesondere einer mechanischen Federung des Fahrzeugs, ist, und dass die wenigstens eine weitere Kenngröße (K3) eine Personenanzahl, insbesondere eine Anzahl an Insassen bzw. Passagieren des Fahrzeugs, ist.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Empfangens (101) eine Mehrzahl an ersten Kenngrößen (K1) von einer Mehrzahl an ersten, an unterschiedlichen Orten am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheiten (13) und/oder eine Mehrzahl an zweiten Kenngrößen (K2) von einer Mehrzahl an zweiten, an unterschiedlichen Orten am Fahrzeug angeordneten Erfassungseinheiten (14) erfasst werden, wobei die jeweiligen ersten Kenngrößen (K1) und/oder die jeweiligen zweiten Kenngrößen (K2) in einem Vergleichsschritt untereinander verglichen werden und ein weiteres Ansteuersignal (AS2) zum Ansteuern eines Niveauregulierungssystems (18) des Fahrzeugs in Abhängigkeit des Vergleichs erzeugt wird und/oder ein weiteres Ansteuersignal (AS2) zum Ansteuern eines, insbesondere achsindividuellen oder radindividuellen Drehmomentverteilungssystems des Fahrzeugs in Abhängigkeit des Vergleichs erzeugt wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 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.
Steuereinheit (10) zum Steuern eines Antriebs (17) eines, insbesondere autonomen, Fahrzeugs, insbesondere gemäß einem Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend - wenigstens eine Eingangsschnittstelle (19) zum Empfangen (101) wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße (K1) von einer ersten Erfassungseinheit (13); - wenigstens eine Auswerteeinheit (11) zum Bestimmen (102) der wenigstens einen ersten Kenngröße (K1) in einen Zuladungswert anhand wenigstens einer ersten, die Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden Vorschrift und zum Erzeugen (104) eines Ansteuersignals (AS1) zum Steuern des Antriebs (17) in Abhängigkeit von dem Zuladungswert.
System (1) in einem, insbesondere autonomen, Fahrzeug mit - einer Steuereinheit (10) nach Anspruch 10; sowie - wenigstens einer ersten Erfassungseinheit (13) zur Erfassung wenigstens einer eine Zuladung des Fahrzeugs repräsentierenden ersten Kenngröße (K1).
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Steuereinheit (10) des Anspruchs 10 die Verfahrensschritte (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
Maschinenlesbares, insbesondere nichtflüchtiges, Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.