DE102023108588A1 - Vehicle with proactively optimized operational safety - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei dem ein Steuergerät eines Fahrzeugs während eines Betriebs des Fahrzeugs eine Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit eines für ein sicheres Betreiben des Fahrzeugs relevanten Funktionssystems des Fahrzeugs ermittelt, sowie Steuergerät für ein Fahrzeug und Fahrzeug.Method for operating a vehicle, in which a control unit of a vehicle determines a probability of failure and/or remaining running time of a functional system of the vehicle that is relevant for safe operation of the vehicle during operation of the vehicle, as well as control unit for a vehicle and vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei dem ein Steuergerät eines Fahrzeugs während eines Betriebs des Fahrzeugs eine Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit eines für ein sicheres Betreiben des Fahrzeugs relevanten Funktionssystems des Fahrzeugs ermittelt. Ferner betrifft die Erfindung ein Steuergerät für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug.The invention relates to a method for operating a vehicle, in which a control unit of a vehicle determines a probability of failure and/or remaining running time of a functional system of the vehicle that is relevant for safe operation of the vehicle during operation of the vehicle. The invention further relates to a control unit for a vehicle and a vehicle.
Verfahren der eingangs genannten Art gehören in unterschiedlichen Ausgestaltungen zum Stand der Technik und dienen dazu, eine Betriebssicherheit des Fahrzeugs zu erhöhen.Methods of the type mentioned above are state of the art in various forms and serve to increase the operational safety of the vehicle.
Ein Funktionssystem des Fahrzeugs ist ein System, das aus einem Steuergerät des Fahrzeugs besteht oder eine Mehrzahl von Steuergeräten und Sensoren des Fahrzeugs umfasst, die mittels eines Fahrzeugbusses funktional verbunden sind.A functional system of the vehicle is a system that consists of a control unit of the vehicle or comprises a plurality of control units and sensors of the vehicle that are functionally connected by means of a vehicle bus.
Aus
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs vorzuschlagen, das eine Betriebssicherheit des Fahrzeugs erhöht. It is an object of the invention to propose a method for operating a vehicle which increases operational reliability of the vehicle.
Weitere Aufgaben der Erfindung sind, ein Steuergerät für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug bereitzustellen.Further objects of the invention are to provide a control device for a vehicle and a vehicle.
Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, bei dem ein Steuergerät eines Fahrzeugs während eines Betriebs des Fahrzeugs eine Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit eines für ein sicheres Betreiben des Fahrzeugs relevanten Funktionssystems des Fahrzeugs ermittelt. Ein bestimmungsgemäßes und zuverlässiges Funktionieren des relevanten Funktionssystem ist für einen sicheren Betrieb des Fahrzeugs wesentlich. Das Einbeziehen mehrerer, insbesondere aller, relevanter Funktionssysteme des Fahrzeugs erlaubt eine ganzheitliche Überwachung einer Betriebssicherheit des Fahrzeugs.One subject of the invention is a method for operating a vehicle, in which a control unit of a vehicle determines a probability of failure and/or remaining running time of a functional system of the vehicle that is relevant for safe operation of the vehicle during operation of the vehicle. Proper and reliable functioning of the relevant functional system is essential for safe operation of the vehicle. The inclusion of several, in particular all, relevant functional systems of the vehicle allows holistic monitoring of the operational safety of the vehicle.
Weitere Funktionssysteme des Fahrzeugs, die nicht oder nicht wesentlich zu einer Betriebssicherheit des Fahrzeugs beitragen, beispielsweise Komfortsysteme wie ein Klimasystem oder ein Unterhaltungssystem, können ohne Weiteres in das Verfahren einbezogen werden.Other functional systems of the vehicle which do not or do not significantly contribute to the operational safety of the vehicle, for example comfort systems such as an air conditioning system or an entertainment system, can easily be included in the procedure.
Erfindungsgemäß ermittelt das Steuergerät abhängig von der ermittelten Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit Werte von Betriebsparametern des Fahrzeugs für eine möglichst lange verbleibende sichere Betriebszeit und/oder Fahrstrecke des Fahrzeugs und stellt das Steuergerät die ermittelten Werte der Betriebsparameter automatisch ein, wenn die ermittelte Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Das Steuergerät übernimmt die Rolle eines vorausschauenden Eskalations- und Statusmanagers.According to the invention, the control unit determines values of operating parameters of the vehicle for the longest possible remaining safe operating time and/or driving distance of the vehicle depending on the determined failure probability and/or remaining running time, and the control unit automatically sets the determined values of the operating parameters if the determined failure probability and/or remaining running time exceeds a predetermined limit. The control unit takes on the role of a predictive escalation and status manager.
Durch das automatische Einstellen der ermittelten Werte der Betriebsparameter greift das Steuergerät aktiv in einen Betrieb des Fahrzeugs ein, um die Betriebssicherheit des Fahrzeugs unter den gegebenen Umständen, nämlich mit Berücksichtigung der ermittelten Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit des Funktionssystems, möglichst weit auszudehnen. Das Ausdehnen kann eine zeitliche Dauer der sicheren Betriebszeit oder eine Länge einer betriebssicheren Fahrstrecke maximieren.By automatically setting the determined values of the operating parameters, the control unit actively intervenes in the operation of the vehicle in order to extend the operational safety of the vehicle as far as possible under the given circumstances, namely taking into account the determined probability of failure and/or remaining service life of the functional system. The extension can maximize the duration of the safe operating time or the length of a safe driving distance.
Der vorbestimmte Grenzwert stellt sicher, dass das Steuergerät erst dann in den Betrieb des Fahrzeugs eingreift, wenn eine Gefahr für die Betriebssicherheit des Fahrzeugs besteht.The predetermined limit ensures that the control unit only intervenes in the operation of the vehicle when there is a risk to the operational safety of the vehicle.
Die Restlaufzeit ist selbstverständlich als eine wahrscheinliche Restlaufzeit zu verstehen, da das Funktionssystem keine absolut vorbestimmte Laufzeit aufweist. Das Einstellen der Betriebsparameter beruht auf einem wahrscheinlichen zukünftigen Ausfallen des relevanten Funktionssystems und erfolgt prädiktiv.The remaining running time is of course to be understood as a probable remaining running time, since the functional system does not have an absolutely predetermined running time. The setting of the operating parameters is based on a probable future failure of the relevant functional system and is carried out predictively.
Vorteilhaft empfängt das Steuergerät Daten von dem Fahrzeug und/oder einem stationären Backendserver und ermittelt das Steuergerät die Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit abhängig von den empfangenen Daten. Die Daten werden von Funktionssystemen und/oder Sensoren des Fahrzeugs bereitgestellt und über einen Fahrzeugbus des Fahrzeugs zu dem Steuergerät übertragen. Alternativ oder zusätzlich empfängt ein Kommunikationssystem des Fahrzeugs die Daten von einem stationären Backendserver und überträgt die empfangenen Daten zu dem Steuergerät.Advantageously, the control unit receives data from the vehicle and/or a stationary backend server and the control unit determines the probability of failure and/or remaining running time depending on the data received. The data is provided by functional systems and/or sensors of the vehicle and transmitted to the control unit via a vehicle bus of the vehicle. Alternatively or additionally, a communication system of the vehicle receives the data from a stationary backend server and transmits the received data to the control unit.
Insbesondere kann der stationäre Backendserver empirisch ermittelte statistische Daten betreffend das Funktionssystem bereitstellen und/oder kann das Fahrzeug Daten betreffend eine von dem Fahrzeug gefahrene Gesamtstrecke oder ein Alter, historische Belastungen und/oder Fehlerereignisse des Funktionssystems bereitstellen. Die empirisch ermittelten statistischen Daten können bestimmte Funktionssysteme mit einer erhöhten Fehlerrate und/oder Ausfallrate, Funktionssysteme aus bestimmten Herstellungschargen von Funktionsgeräten oder Fahrzeugen oder erfasste historische Fehler und/oder Ausfälle von bestimmten Funktionssystemen oder Fahrzeugen betreffen.In particular, the stationary backend server can provide empirically determined statistical data relating to the functional system and/or the vehicle can provide data relating to a total distance travelled by the vehicle or an age, historical loads and/or error events of the functional system. The empirically determined statistical data can identify certain functional systems with an increased error rate and/or failure rate, functional systems from specific manufacturing batches of functional devices or vehicles or recorded historical errors and/or failures of specific functional systems or vehicles.
Die von dem Fahrzeug bereitgestellten Daten können diagnostische Fehlerprotokolle, protokollierte Lastverläufe und/oder zu einem Alter des Funktionssystems korrespondierende Angaben umfassen, beispielsweise eine bisherige Einsatzzeit, eine bisherige Einsatzzahl und/oder einen vergangenen Zeitraum seit einer Herstellung oder Inbetriebnahme des Funktionssystems betreffen. Sensorische Daten werden beispielsweise von Temperatursensoren oder Vibrationssensoren des Fahrzeugs bereitgestellt.The data provided by the vehicle can include diagnostic error logs, logged load profiles and/or information corresponding to the age of the functional system, for example a previous usage time, a previous number of usages and/or a period of time since the functional system was manufactured or put into operation. Sensory data is provided, for example, by temperature sensors or vibration sensors in the vehicle.
Günstigerweise überträgt das Steuergerät die automatisch eingestellten Werte und/oder eine Länge der verbleibenden sicheren Betriebszeit und/oder Fahrstrecke zu einem Anzeigesystem des Fahrzeugs und zeigt eine Anzeigeeinheit des Anzeigesystems die übertragenen eingestellten Werte und/oder die übertragene Länge für einen Insassen des Fahrzeugs an. Das Anzeigesystem informiert den Insassen, insbesondere einen Fahrer des Fahrzeugs, über ein Eingreifen des Steuergerät. Die Anzeigeeinheit kann als ein Anzeigeschirm, beispielsweise ein LCD, Liquid Crystal Display, ein Leuchtmittel, beispielsweise eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode, LED), und/oder ein Lautsprecher ausgebildet sein. Dank der Information kann der Insasse im Rahmen der angezeigten Werte und/oder Länge angemessen auf die Gefahr für die Betriebssicherheit des Fahrzeugs reagieren, beispielsweise eine Werkstatt aufsuchen, ohne durch ein Fahren zu der Werkstatt die Betriebssicherheit des Fahrzeugs weiter zu verringern.The control unit advantageously transmits the automatically set values and/or a length of the remaining safe operating time and/or distance to a display system in the vehicle, and a display unit in the display system displays the transmitted set values and/or the transmitted length for a vehicle occupant. The display system informs the occupant, in particular a driver of the vehicle, of an intervention by the control unit. The display unit can be designed as a display screen, for example an LCD, liquid crystal display, a light source, for example a light-emitting diode (LED), and/or a loudspeaker. Thanks to the information, the occupant can react appropriately to the risk to the operational safety of the vehicle within the framework of the displayed values and/or length, for example by visiting a workshop, without further reducing the operational safety of the vehicle by driving to the workshop.
In einer Ausführungsform ermittelt das Steuergerät die Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit eines Bremssystems, eines Lenksystems, eines Antriebssystems, eines Parksystems, eines Bordnetzes und/oder eines Bussystems des Fahrzeugs. Die genannten relevanten Funktionssysteme sind lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Insbesondere bei einem autonomen Fahrzeug gehört zu den relevanten Funktionssystemen auch ein Fahrassistenzsystem für autonomes Fahren.In one embodiment, the control unit determines the probability of failure and/or remaining service life of a braking system, a steering system, a drive system, a parking system, an on-board network and/or a bus system of the vehicle. The relevant functional systems mentioned are merely examples and are not exhaustive. In the case of an autonomous vehicle in particular, the relevant functional systems also include a driver assistance system for autonomous driving.
Bevorzugt umfasst das Ermitteln der Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit ein Berücksichtigen einer Redundanz des Funktionssystems. Wenn ein relevantes Funktionssystem redundante Funktionsgeräte umfasst und ein erstes redundantes Funktionsgerät fehlerhaft funktioniert oder ausfällt, ist die Betriebssicherheit des Fahrzeugs nicht unmittelbar beeinträchtigt, wenn ein zweites Funktionsgerät ersatzweise einspringt. Allerdings entfällt infolgedessen die Redundanz. Das Steuergerät kann in diesem Fall ein baldiges Reparieren bzw. Austauschen des ersten redundanten Funktionsgeräts innerhalb einer Karenzzeit empfehlen, ohne während der Karenzzeit durch Einstellen von Werten von Betriebsparametern einzugreifen.Preferably, determining the probability of failure and/or remaining running time includes taking into account a redundancy of the functional system. If a relevant functional system comprises redundant functional devices and a first redundant functional device malfunctions or fails, the operational safety of the vehicle is not immediately impaired if a second functional device steps in as a replacement. However, the redundancy is lost as a result. In this case, the control unit can recommend an early repair or replacement of the first redundant functional device within a grace period, without intervening during the grace period by setting values of operating parameters.
In einer Ausführungsform werden eine maximale Geschwindigkeit, eine maximale Beschleunigung und/oder ein maximaler Energieverbrauch als die Werte der Betriebsparameter ermittelt und automatisch eingestellt. Die genannten Betriebsparameter sind lediglich beispielhaft und nicht abschließend. Der eingestellte maximale Energieverbrauch begrenzt eine elektrische Leistung des Fahrzeugs und kann bewirken, dass ein nicht relevantes Funktionssystem des Fahrzeugs deaktiviert oder mit einer reduzierten elektrischen Leistung betrieben wird. Die maximale Beschleunigung kann eine Längsbeschleunigung oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs umfassen.In one embodiment, a maximum speed, a maximum acceleration and/or a maximum energy consumption are determined as the values of the operating parameters and are automatically set. The operating parameters mentioned are merely examples and are not exhaustive. The set maximum energy consumption limits an electrical output of the vehicle and can cause an irrelevant functional system of the vehicle to be deactivated or operated with a reduced electrical output. The maximum acceleration can include a longitudinal acceleration or a lateral acceleration of the vehicle.
Bevorzugt umfasst das automatische Einstellen ein Vergleichen der ermittelten Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit mit einem gerätebezogenen Grenzwert, einem systembezogenen Grenzwert und/oder einem auf das Fahrzeug als Ganzes bezogenen Grenzwert als dem vorbestimmten Grenzwert. Mit anderen Worten kann der vorbestimmte Grenzwert unterschiedlich großen Teilsystemen des Fahrzeugs zugeordnet sein. Auf diese Weise kann das Steuergerät differenziert über ein Eingreifen, d. h. ein Einstellen von Werten von Betriebsparametern des Fahrzeugs, entscheiden.The automatic setting preferably includes comparing the determined probability of failure and/or remaining running time with a device-related limit value, a system-related limit value and/or a limit value related to the vehicle as a whole as the predetermined limit value. In other words, the predetermined limit value can be assigned to subsystems of different sizes of the vehicle. In this way, the control unit can make a differentiated decision about intervening, i.e. setting values of operating parameters of the vehicle.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Steuergerät für ein Fahrzeug. Das Steuergerät kann als ein vorausschauender Eskalations- und Statusmanager fungieren und ist an einen Fahrzeugbus des Fahrzeugs anschließbar.Another subject of the invention is a control unit for a vehicle. The control unit can function as a predictive escalation and status manager and can be connected to a vehicle bus of the vehicle.
Erfindungsgemäß ist das Steuergerät konfiguriert, ein Verfahren nach einer Ausführungsform der Erfindung auszuführen. Das Steuergerät hält mittels eines Einstellens von Werten von Betriebsparametern des Fahrzeugs aktiv eine Betriebssicherheit des Fahrzeugs für eine möglichst lange Betriebsdauer und/oder Fahrstrecke des Fahrzeugs aufrecht.According to the invention, the control unit is configured to carry out a method according to an embodiment of the invention. By setting values of operating parameters of the vehicle, the control unit actively maintains operational reliability of the vehicle for the longest possible operating time and/or driving distance of the vehicle.
Noch ein Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug, das zumindest ein für ein sicheres Betreiben des Fahrzeugs relevantes Funktionssystem und ein Steuergerät umfasst.Another subject of the invention is a vehicle which comprises at least one functional system relevant for safe operation of the vehicle and a control unit.
Erfindungsgemäß ist das Steuergerät als ein Steuergerät nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet. Das Fahrzeug stellt mittels des Steuergeräts eine Betriebssicherheit des Fahrzeugs für eine möglichst lange Betriebsdauer und/oder Fahrstrecke des Fahrzeugs bereit.According to the invention, the control unit is designed as a control unit according to an embodiment of the invention. By means of the control unit, the vehicle provides operational reliability of the vehicle for the longest possible operating time and/or driving distance of the vehicle.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es eine Betriebssicherheit des Fahrzeugs erhöht. Eine verbleibende sichere Betriebsdauer und/oder Länge einer Fahrstrecke des Fahrzeugs wird durch aktives Eingreifen in einen Betrieb des Fahrzeugs maximiert.A significant advantage of the method according to the invention is that it increases the operational safety of the vehicle. A remaining safe operating time and/or length of a driving route of the vehicle is maximized by actively intervening in the operation of the vehicle.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
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1 in einer komponentenweisen Darstellung ein Fahrzeug nach einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 in a component-by-component representation a vehicle according to an embodiment of the invention.
Ferner kann das Fahrzeug 1 ein Anzeigesystem 12, ein Kommunikationssystem 14 und einen Fahrzeugbus 13 umfassen, der das Steuergerät 10, das relevante Funktionssystem 11, das Anzeigesystem 12 und das Kommunikationssystem 14 funktional verbindet.Furthermore, the vehicle 1 can comprise a
Das Steuergerät 10 des Fahrzeugs 1 ermittelt während eines Betriebs des Fahrzeugs 1 eine Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit des zumindest einen, idealerweise jedes, für ein sicheres Betreiben des Fahrzeugs 1 relevanten Funktionssystems 11 des Fahrzeugs 1. Beispielsweise ermittelt das Steuergerät 10 die Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit eines Bremssystems, eines Lenksystems, eines Antriebssystems, eines Parksystems, eines Bordnetzes und/oder eines Bussystems des Fahrzeugs 1.During operation of the vehicle 1, the
Das Ermitteln der Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit umfasst bevorzugt ein Berücksichtigen einer Redundanz des Funktionssystems 11.The determination of the probability of failure and/or remaining running time preferably includes taking into account a redundancy of the
Das Steuergerät 10 ermittelt abhängig von der ermittelten Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit Werte von Betriebsparametern des Fahrzeugs 1 für eine möglichst lange verbleibende sichere Betriebszeit 100 und/oder Fahrstrecke 101 des Fahrzeugs 1. Das Steuergerät 10 kann Daten von dem Fahrzeug 1 und/oder, insbesondere mittels des Kommunikationsgeräts 14, von einem stationären Backendserver 2 empfangen und die Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit abhängig von den empfangenen Daten ermitteln.Depending on the determined probability of failure and/or remaining running time, the
Der stationäre Backendserver 2 stellt vorteilhaft empirisch ermittelte statistische Daten betreffend das Funktionssystem 11 bereit. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug 1 Daten betreffend eine von dem Fahrzeug 1 gefahrene Gesamtstrecke oder ein Alter, historische Belastungen und/oder Fehler ereignisse des Funktionssystems 11 bereitstellen.The
Das Steuergerät 10 stellt die ermittelten Werte der Betriebsparameter automatisch ein, wenn die ermittelte Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Beispielsweise werden eine maximale Geschwindigkeit, eine maximale Beschleunigung und/oder ein maximaler Energieverbrauch als die Werte der Betriebsparameter ermittelt und automatisch eingestellt. Das automatische Einstellen kann ein Vergleichen der ermittelten Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder Restlaufzeit mit einem gerätebezogenen Grenzwert, einem systembezogenen Grenzwert und/oder einem auf das Fahrzeug 1 als Ganzes bezogenen Grenzwert als dem vorbestimmten Grenzwert umfassen.The
Ergänzend kann das Steuergerät 10 die automatisch eingestellten Werte und/oder eine Länge der verbleibenden sicheren Betriebszeit 100 und/oder Fahrstrecke 101 zu einem Anzeigesystem 12 des Fahrzeugs 1 übertragen. Eine Anzeigeeinheit 120, beispielsweise ein Lautsprecher oder ein Anzeigeschirm, des Anzeigesystems 12 kann dann die übertragenen eingestellten Werte und/oder die übertragene Länge für einen Insassen 3 des Fahrzeugs 1 anzeigen.In addition, the
BEZUGSZEICHENLISTE:REFERENCE SYMBOL LIST:
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 1010
- Steuergerätcontrol unit
- 100100
- sichere Betriebszeitsafe operating time
- 101101
- sichere Fahrstreckesafe route
- 1111
- Funktionssystemfunctional system
- 1212
- Anzeigesystemdisplay system
- 120120
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 1313
- Bussystembus system
- 22
- stationärer Backendserverstationary backend server
- 33
- Insasseinmate
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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