Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines autonomen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Steuerungssystem für ein autonomes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18.

Bei der Entwicklung von Fahrzeugen für autonomes Fahren im Straßenverkehr, also einem selbständigen Fahren des Fahrzeugs im Normalfall ohne Fahrereingriff, ergeben sich besondere Sicherheitsanforderungen. Diese Anforderungen muss die Bordelektronik und müssen damit alle Fahrzeugsteuergeräte erfüllen. Dies gilt vor allem aber nicht nur für Bremssysteme, die in großen Fahrzeugen wie beispielsweise Lastkraftwagen oder Bussen eingesetzt werden. Hier werden in der Regel pneumatische, teilweise aber auch hydraulische Bremssysteme eingesetzt.

Eine Fahrzeugsteuerung als Teil der Bordelektronik dient bei autonomen Fahrzeugen dazu, zumindest alle erforderlichen Fahrfunktionen für einen sicheren Betrieb geeignet zu steuern. Auch wenn dies aufgrund sorgfältiger Auslegung aller Systeme zwar unwahrscheinlich ist, müssen dennoch für den Fall, dass die Fahrzeugsteuerung ausfällt oder auch nur die Kommunikation zwischen der Fahrzeugsteuerung und den angeschlossenen Fahrzeugsteuergeräte für die einzelnen Fahrfunktionen gestört ist, zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden, ohne dass ein Fahrereingriff erforderlich ist. Dies ist insbesondere im Hinblick auf das Bremssystem wichtig, das im Falle einer Fehlfunktion der Bordelektronik automatisch aktiviert werden sollte, um einen Bremsvorgang einzuleiten. Darüber hinaus muss die Bremseinrichtung aber sowohl durch die Fahrzeugsteuerung als auch durch das Bremssteuergerät unabhängig voneinander aktivierbar sein.

Die Sicherheitsanforderungen werden im Stand der Technik dadurch erfüllt, dass an der Bremseinrichtung separate Anschlüsse für die Fahrzeugsteuerung und das Bremssteuergerät eingesetzt werden. Sobald eines der beiden Geräte die Bremse aktiviert, muss ein Bremsvorgang erfolgen. Umgekehrt müssen beide die Bremse deaktivieren, um ein Fahren zu ermöglichen.

Nachteilig am Stand der Technik ist insbesondere, dass separate Leitungen zur Ansteuerung der Bremseinrichtung für Fahrzeugsteuerung und Bremssteuergerät vorgesehen sind. Aus Sicherheitsgründen ist seitens der Bremseinrichtung außerdem in aufwändiger Weise zusätzlich zu überprüfen, dass weder bei der Fahrzeugsteuerung noch beim Bremssteuergerät eine Fehlfunktion bei der Ansteuerung der Bremseinrichtung vorliegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, insbesondere die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen. Außerdem soll eine möglichst kostengünstige Anschlussart ermöglicht werden.

Ein Verfahren zur Steuerung eines autonomen Fahrzeugs mit den Merkmalen den Anspruchs 1 löst diese Aufgabe. Das Fahrzeug ist dazu mit einem Fahrzeugsteuergerät zur Steuerung autonomer Fahrfunktionen und mit einem Bremssteuergerät zur Steuerung von Bremsfunktionen eines insbesondere pneumatischen Bremssystems ausgestattet. Es ist außerdem wenigstens eine Bremseinrichtung, insbesondere eine Feststellbremse, vorgesehen, wobei die Bremseinrichtung durch das Bremssteuergerät und/oder das Fahrzeugsteuergerät zum Bremsen aktivierbar und zum Fahren deaktivierbar ist. Hierzu wird wenigstens ein Schaltelement, vorzugsweise ein Magnetventil, der Bremseinrichtung angesteuert. Das Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Schaltelement zur Deaktivierung der Bremseinrichtung vom Bremssteuergerät und vom Fahrzeugsteuergerät gemeinsam angesteuert wird. Damit ist sichergestellt, dass bereits bei Ausfall nur eines der Geräte eine Sicherheitsbremsung erfolgt.

Vorzugsweise sind zwei elektrische Leiter zur Ansteuerung vorgesehen, wobei einer der beiden Leiter vom Bremssteuergerät und der andere der beiden Leiter vom Fahrzeugsteuergerät geschaltet werden. Dies ist vorteilhaft, da lediglich ein Anschluss mit zwei Leitern an der Bremseinrichtung benötigt wird. Weitere separate Anschlüsse können eingespart werden.

Das Schaltelement wird vorzugsweise mittels der beiden Leiter mit elektrischem Strom versorgt. Bei dem Schaltelement handelt es sich Insbesondere um ein Magnetventil. Das Schaltelement beziehungsweise Magnetventil dient zur Schalten der Bremseinrichtung. Durch das Schaltelement wird das Druckmedium der pneumatischen beziehungsweise hydraulischen Bremseinrichtung zur Beaufschlagung von Bremszylindern freigegeben oder gestoppt. Ein Magnetventil ermöglicht dabei eine elektrische Ansteuerung.

Insbesondere wird die Schaltfunktion des Schaltelements mittels wenigstens einer elektrischen Spule realisiert. Die Spule dient dabei vorzugsweise zum magnetischen Schalten des Schaltelements, vorzugsweise in Form eines Magnetventils. Dies sichert eine schnelle und zuverlässige Schaltfunktion.

Vorzugsweise kann die Stromversorgung des Schaltelements unterbrochen werden, bevorzugt durch Unterbrechen zumindest eines der beiden Leiter. Durch Unterbrechen der Stromversorgung geht das Schaltelement vorzugsweise in einen Ruhezustand, beispielsweise durch eine Federbelastung. Das Schaltelement weist insbesondere einen Ruhezustand auf, in den es ohne Stromzufuhr schaltet. Weiter vorzugsweise wird durch Unterbrechen wenigstens eines der beiden Leiter des Schaltelements ein Bremsvorgang eingeleitet. Damit wird die Einnahme eines sicheren Zustands bei Ausfall der Stromversorgung gewährleistet.

Insbesondere wird der masseseitige Leiter durch die Fahrzeugsteuerung und der spannungsseitige, insbesondere plusseitige oder minusseitige, Leiter durch das Bremssteuergerät geschaltet wird. Alternativ wird der masseseitige Leiter durch das Bremssteuergerät und der spannungsseitige, insbesondere plusseitige oder minusseitige, Leiter durch die Fahrzeugsteuerung geschaltet. Damit ist in beiden Fällen eine eindeutige Zuordnung sichergestellt. Sowohl die Fahrzeugsteuerung als auch das Bremssteuergerät müssen die beiden Leiter aktiv schalten, um die Stromversorgung des Schaltelements zu ermöglichen. Die Bremseinrichtung des Fahrzeugs leitet vorzugsweise bei einer Fehlfunktion und/oder bei einer Fehlerdetektierung und/oder bei einem Ausfall des Bremssteuergeräts und/oder des Fahrzeugsteuergeräts durch Trennung der Stromzufuhr zur Bremseinrichtung einen Bremsvorgang ein. Damit wird ein sicherer Betrieb des Fahrzeugs erreicht.

Besonders bevorzugt kann die Bremseinrichtung nur gemeinsam durch das Bremssteuergerät und das Fahrzeugsteuergerät deaktiviert werden. Damit ist sichergestellt, dass bei einem Ausfall eines der beiden Geräte die Bremseinrichtung aktiviert ist, also ein Bremsvorgang eingeleitet wird beziehungsweise eine Bremse ein Fahren oder Weiterfahren verhindert. Das Schaltelement wird vorzugsweise über ein zwischengeschaltetes elektrisches Bauteil mit den beiden Leitern verbunden. Damit kann eine Auswertung der Signale auf den beiden Leitern erfolgen. Das Bauteil kann vorzugsweise mit lediglich einem einzigen Leiter mit dem Schaltelement verbunden sein.

Das Schaltelement wird insbesondere durch die Fahrzeugsteuerung und das Bremssteuergerät über eine logische Und-Verknüpfung geschaltet. Dabei erfolgt eine Deaktivierung der Bremseinrichtung vorzugsweise sowohl durch die Fahrzeugsteuerung als auch das Bremssteuergerät. Eine logische Und- Verknüpfung entspricht dabei einem zwingenden Zusammenwirken von Fahrzeugsteuerung und Bremssteuergerät.

Weiter vorzugsweise wird eine Feststellbremse als Bremseinrichtung verwendet. Eine Feststellbremse dient üblicherweise zum Festhalten des Fahrzeugs in einer Parkposition. Sie kann aber auch zum Abbremsen verwendet werden. Dabei kann die Bremskraft geringer sein und ist häufig auch geringer als bei einer üblicherweise für den Fahrbetrieb verwendeten Betriebsbremse.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Steuerungssystem für ein autonomes Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Es ist dabei insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen. Das Steuerungssystem weist ein Fahrzeugsteuergerät zur Steuerung autonomer Fahrfunktionen des Fahrzeugs und ein Bremssteuergerät zur Steuerung von Bremsfunktionen des Fahrzeugs auf. Eine Bremseinrichtung des Fahrzeugs ist sowohl durch das Bremssteuergerät als auch das Fahrzeugsteuergerät aktivierbar und/oder deaktivierbar, wobei ein Schaltelement, vorzugsweise ein Magnetventil, ansteuerbar ist. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement zwei elektrische Leiter zur Ansteuerung aufweist, wobei einer der beiden Leiter mit dem Bremssteuergerät ist und der andere der beiden Leiter mit dem Fahrzeugsteuergerät schaltbar verbunden ist.

Vorzugsweise sind die beiden Leiter zur Stromversorgung des Schaltelements und zu deren Unterbrechung vorgesehen. Damit lässt sich mit einem Paar Leiter eine Aktivierung und Deaktivierung der Bremseinrichtung sicherstellen, wobei gleichzeitig Sicherheitsfunktionen erfüllt werden.

Zur Realisierung der Schaltfunktion des Schaltelements ist besonders bevorzugt wenigstens eine Spule vorgesehen. Die Spule dient weiter bevorzugt zum magnetischen Schalten des Schaltelements, insbesondere in Form eines Magnetventils. So kann eine schnelle und zuverlässige Funktion gewährleistet werden.

Die Bremseinrichtung kann vorzugsweise nur gemeinsam durch das Bremssteuergerät und das Fahrzeugsteuergerät deaktiviert werden. Damit wird insbesondere erreicht, dass die Bremseinrichtung nur deaktiviert werden kann beziehungsweise die Bremsen nur gelöst werden können, wenn sowohl Bremssteuergerät als auch Fahrzeugsteuergerät dies freigeben. Insbesondere bei Ausfall bereits eines der beiden Geräte erfolgt eine automatische Aktivierung der Bremseinrichtung und damit ein Bremsvorgang.

Insbesondere erfolgt bei Unterbrechung zumindest eines der beiden Leiter eine Unterbrechung der Stromversorgung des Schaltelements und eine Aktivierung der Bremseinrichtung. Damit wird erreicht, dass aus Sicherheitsgründen ein Bremsvorgang eingeleitet wird, wenn die Spannungsversorgung unterbrochen wird, beispielsweise durch einen Ausfall der Stromversorgung oder eines einen der Leiter schaltenden Gerätes. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bremseinrichtung des Fahrzeugs im Falle einer Fehlfunktion des Bremssteuergeräts oder des Fahrzeugsteuergeräts und/oder einer Fehlerdetektierung durch das Bremssteuergerät und/oder das Fahrzeugsteuergerät aktivierbar ist, vorzugsweise aktiviert wird. Dies dient als Sicherheitsvorkehrung für entsprechende Fehlerzustände des Fahrzeugs beziehungsweise seiner Komponenten.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeug nach Anspruch 18 mit einem Steuerungssystem für ein autonomes Fahrzeug gemäß den obigen Beschreibungen. Das Fahrzeug weist insbesondere ein Steuerungssystem auf, wie es oben beschrieben ist.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus den Patentsprüchen. Die darin beschriebenen Merkmale werden grundsätzlich als kombinierbar angesehen, sofern keine technischen Gründe dagegen sprechen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für ein autonomes Fahrzeug mit Bremssystem, und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für ein autonomes Fahrzeug mit Bremssystem.

In den beiden Figuren 1 und 2 sind beispielhafte Steuerungssysteme 10 für autonome Fahrzeuge gezeigt, die jeweils ein im Detail beschriebenes Bremssystem aufweisen. Größtenteils sind die beiden gezeigten Ausführungsbeispiele identisch, so dass hier eine gemeinsame Beschreibung erfolgt, bei der allerdings auf die Unterschiede explizit eingegangen wird.

Als Bremseinrichtung des Bremssystems ist hier ein Achsmodulator 1 1 nebst zweier Bremszylinder 12 gezeigt. Diese werden pneumatisch angesteuert. Typischerweise ist bereits zu Deaktivierung der Bremsen des Fahrzeugs eine Beaufschlagung mit Pressluft nötig, so dass die eigentlichen Bremsen von den Bremsscheiben der Achse beziehungsweise der Räder gelöst werden. Demnach befinden sich die Bremsen im Ruhezustand gleichzeitig im hier sogenannten "aktivierten Zustand". Dies wird in der Regel durch Federbelastung oder durch Pressluftbeaufschlagung sichergestellt. Demnach bremst das Fahrzeug, also wird ein Bremsvorgang eingeleitet. Bei Beaufschlagung mit Pressluft sind die Bremsen demnach im "deaktivierten Zustand", also von den Bremsscheiben gelöst. Mithin ist der Bremsvorgang beendet.

Zur Durchleitung von Pressluft zur pneumatischen Ansteuerung dienen Bremsleitungen 13. Die wechselnde Beaufschlagung mit Pressluft zur Aktivierung des Bremssystems, also insbesondere einer Einleitung eines Bremsvorganges, beziehungsweise zur Deaktivierung des Bremssystems, also insbesondere einer Beendigung eines Bremsvorganges, wird mittels eines Wechselventils 14 vorgenommen. Ein entsprechendes Reservoir für Pressluft ist hier nicht dargestellt. Pressluft wird aber in üblicher Weise am Fahrzeug erzeugt und bereitgehalten.

Ein Bremsventil 15 als Schaltelement dient zur Ansteuerung des Wechselventils 14 und damit zur Steuerung des Pressluftkreislaufs. Es handelt sich beim Bremsventil um ein 3/2-Wege-Ventil, bei dem zwei Eingänge alternierend mit einem Ausgang verbunden werden können. Der Ausgang ist wiederum mit dem Wechselventil 14 verbunden zur Ansteuerung desselben.

Das Bremsventil 15 ist als Rückschlagventil ausgebildet. Eine Feder 17 dient dabei zum Rücksteilen des Bremsventils 15 in eine Ruheposition. Diese Ruheposition entspricht einer Schaltstellung des Wechselventils 14, bei der die Bremseinrichtung im aktivierten Zustand ist, also die Bremsen des Fahrzeugs ein Fahren verhindern.

Das Bremsventil 15 ist hier als Magnetventil ausgebildet, so dass es mittels eines Elektromagneten 1 6 angesteuert wird, also im Prinzip durch eine elektrische Spule. Das Bremsventil 15 kann so zwischen seinen beiden Schaltstellungen umschaltbar werden.

Das Bremsventil 15 ist außerdem durch ein Bremssteuergerät 18 elektrisch ansteuerbar. Hierbei handelt es sich um ein Steuergerät 18 (engl. ECU = electronic control unit) für elektronisches Bremssysteme (engl. EBS = electronic brake System). Derartige Steuergeräte 18 sind zur Ansteuerung der Bremseinrichtung vorgesehen und implementieren dabei typischerweise auch Funktionen wie Antiblockiersysteme (ABS) und ähnliches.

Eine manuelle Betätigung der Bremse ist ebenfalls vorgesehen. Dazu ist ein Bremshebel 19 vorgesehen. Dieser Bremshebel 19 wirkt direkt auf das Wechselventil und sorgt dafür, dass die Bremseinrichtung aktiviert bleibt. Im vorliegenden Fall wird daher eine Verwendung einer auch als Feststellbremse genutzten Bremseinrichtung gezeigt. Prinzipiell ist eine entsprechende erfindungsgemäße Ausbildung und Vorgehensweise aber auch bei einer reinen Betriebsbremse möglich.

Da es sich bei der Erfindung um eine Bremseinrichtung für autonomes Fahren handelt, ist ein entsprechendes Fahrzeugsteuergerät 20 (aFAS-Autobox) vorgesehen. Dieses Fahrzeugsteuergerät 20 steuert die autonomen Fahrfunktionen, also das selbstständige Fahren des Fahrzeugs ohne Eingriffe des Fahrers.

Demnach ist das Fahrzeugsteuergerät 20 insbesondere mit einem Lenksystem 21 des Fahrzeugs und, wie hier nicht gezeigt ist, mit einem Motor beziehungsweise einem Antriebssystem des Fahrzeugs verbunden, so dass dieses jeweils durch das Fahrzeugsteuergerät 20 für Fahrzwecke angesteuert werden kann. Vor allem erfolgt aber eine Kopplung mit dem Bremssystem. Die Kopplung mit dem Bremssystem erfolgt dabei über das Magnetventil 1 6.

Im ersten Ausführungsbeispiel sind dabei sowohl das Bremssteuergerät 18 als auch das Fahrzeugsteuergerät 20 zur elektrischen Ansteuerung mit dem Elektromagneten 1 6 des Bremsventils 15 verbunden. Der Elektromagnet 1 6 kann dabei in üblicher Weise mittels zweier Leiter 22 und

23 mit Strom versorgt werden. Sobald aber nur einer der beiden Leiter 22 oder 23 unterbrochen ist, wird der Stromkreis unterbrochen und der Elektromagnet 1 6 schaltet ab. Somit wird in diesem Fall auch die Bremseinrichtung aktiviert, da das Bremsventil 15 dann aufgrund seiner Federbelastung in den Ruhemodus wechselt.

Indem nun das Bremssteuergerät 18 einen (hier 22) der beiden Leiter 22, 23 und das Fahrzeugsteuergerät 20 den anderen (hier 23) der beiden Leiter 23, 22 schaltet, wird also die erfindungsgemäße Ausfallsicherung erreicht. Es wird nämlich bei Ausfall oder Fehlfunktion bereits eines der beiden Steuergeräte 18, 20 die Bremseinrichtung über das Bremsventil 15 aktiviert, da dann der Elektromagnet 1 6 abgeschaltet wird. Dabei schaltet jedes der Steuergeräte 18, 20 nur der beiden Leiter 22, 23 der Zuleitung des Elektromagneten 1 6.

Im zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist eine Variante mit einer UND- Verknüpfung zwischen Bremssteuergerät 18 und Fahrzeugsteuergerät 20 gezeigt.

Hierzu ist ein vorgeschaltetes UND-Gatter 24 vorgesehen, das aus dem Bremsventil 15 ein sogenanntes "Relaisventil" macht. Die beiden Steuergeräte 18 und 20 müssen hier ebenfalls dasselbe Signal liefern, um die Bremseinrichtung zu deaktivieren. Nur wenn beide Eingänge des UND-Gatters 24 aktiv sind, ist auch der Ausgang aktiv, so dass der Stromkreis zum Elektromagneten 16 geschlossen wird.

Dabei dienen beide Leiter 22 und 23 als Eingänge des UND-Gatters 24. Der Elektromagnet 1 6 wird in diesem Fall ausgehend vom Ausgang des UND-Gatters

24 über einen einzigen Leiter 26 angesteuert. Nur wenn beide Eingänge des UND- Gatters 24 aktiv sind, werden auch der Ausgang und damit der Leiter 26 aktiv geschaltet, so dass im Ergebnis auch das Magnetventil 15 aktiviert wird.

In den beiden als Ausführungsbeispiele gezeigten Varianten der Erfindung wird hier eine Rückmeldung über den aktuellen Status der Bremseinrichtung an das Fahrzeugsteuergerat 20 gegeben. Hierzu ist ein Druckschalter 25 vorgesehen, der den Druck im Bremssystem auswertet und das Ergebnis entsprechend an das Fahrzeugsteuergerat 20 zurückmeldet.