DE102021106978A1

DE102021106978A1 - Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeuges, Steuereinrichtung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021106978A1
Application number: DE102021106978.5A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Bieber; Thomas Dieckmann; Janik Ricke; Klaus Plähn
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-09-22
Also published as: WO2022199991A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges (2) mit einer gelenkten und einer ungelenkten Fahrzeugachse (6, 7) und einer Lenkeinrichtung (4) zum Lenken des Fahrzeuges (2) mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel, wobei bei einem Feststellen, dass die durch die Lenkeinrichtung (4) aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte (FI) nicht ausreichen, um das Fahrzeug (2) über die gelenkte Fahrzeugachse (6) mit dem Soll-Lenkwinkel zu lenken, mindestens die folgenden Schritte durchgeführt werden:- Durchführen einer Notlenkfunktion durch Einstellen einer Bremsmomentendifferenz an der gelenkten Fahrzeugachse (6), wobei durch das Einstellen der Bremsmomentendifferenz die gelenkten Räder derartig einschlagen, dass das Fahrzeug (2) gelenkt wird und eine Lenkbrems-Verzögerung bewirkt wird;- Durchführen einer Ausgleichsfunktion durch Einstellen von Ausgleichs-Drehmomenten an zumindest den ungelenkten Rädern (7l, 7r), wobei durch die Ausgleichs-Drehmomente eine Ausgleichs-Beschleunigung bewirkt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lenk-Bremsmomente und die Ausgleichs-Drehmomente derartig eingestellt werden, dass die bewirkte Ausgleichs-Beschleunigung die Lenkbrems-Verzögerung kompensiert, so dass das Fahrzeug (2) mit dem Soll-Lenkwinkel gelenkt und gleichzeitig eine Ist-Beschleunigung an eine vorgegebene Soll-Beschleunigung angenähert wird und/oder die vorgegebene Soll-Beschleunigung beibehalten wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeuges, insbesondere Straßenfahrzeuges, bei nicht oder unzureichend aufgebrachten oder aufbringbaren Lenkkräften an einer Lenkeinrichtung. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens und ein Fahrzeug mit einer solchen Steuereinrichtung.
Unter der Steuerung eines Fahrzeugs wird im Folgenden einerseits die Lenkung eines Fahrzeugs verstanden, durch welche die Richtung der Bewegung des Fahrzeugs beeinflussbar ist. Üblicherweise erfolgt die Beeinflussung der Richtung der Bewegung des Fahrzeugs durch eine Änderung eines vorgegebenen Soll-Lenkwinkels mittels einer Lenkeinrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise durch aktives Einschlagen einzelner oder mehrere Räder des Fahrzeugs.
Andererseits wird unter der Steuerung eines Fahrzeugs auch die Beeinflussung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges verstanden. Diese erfolgt üblicherweise durch Abbremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs, d.h. einer Änderung einer vorgegebenen Soll-Beschleunigung, beispielsweise durch Bremsen oder Antreiben einzelner Räder des Fahrzeugs bzw. durch Aufbringen von positiven Drehmomenten über einen Antrieb oder von negativen Drehmomenten (Bremsmomenten) an den jeweiligen Rädern über Bremsen.
Für die Sicherheit von Verkehrsteilnehmern und des Fahrzeuges selbst ist eine sichere und zuverlässige Steuerung ein wesentlicher Sicherheitsbestandteil. Zwar ermöglichen moderne Lenkeinrichtungen eine leichte und komfortable oder auch automatische bzw. automatisierte Lenkung von Fahrzeugen, beispielsweise mithilfe von Servounterstützung mittels elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Servoaktuatoren oder auch rein elektrisch angesteuerten Lenkaktuatoren, sogenannten steer-by-wire Systemen, jedoch sind diese modernen Lenkeinrichtungen komplex und daher mit einem Ausfallrisiko behaftet. So kann beispielsweise der Ausfall der Bordelektronik, der Hydraulikpumpen oder des Kompressors zu einer starken oder vollständigen Beeinträchtigung der Lenkung und damit der Steuerung des Fahrzeugs führen. Andererseits können auch einfachste, direkt mechanische Lenkeinrichtungen mit Lenkstangen oder Seilzügen Defekte aufweisen.
Derartige Defekte oder Beeinträchtigungen der Lenkeinrichtung können den Fahrer während der Fahrt überfordern. Besonders problematisch ist es, wenn der Fahrer bei Erkennung des Defekts oder der Beeinträchtigung aus Reflex die Bremse des Fahrzeugs stark betätigt. Diese reflexartige Bremsung kann möglicherweise eine ungewollte Reaktion des Fahrzeugs zur Folge haben, beispielsweise ein Ausbrechen.
Darüber hinaus kann es vorkommen, dass ein Fahrzeug aufgrund von schlechten Fahrbahneigenschaften nicht oder nur schwer über die Lenkeinrichtung manuell oder automatisiert lenkbar ist, da es beispielsweise derart eingesunken ist oder sich auf einem derartigen Untergrund bewegt, dass die durch die Lenkeinrichtung aufbringbaren Lenkkräfte nicht für eine Lenkung ausreichen, insbesondere ein vorgegebener Soll-Lenkwinkel nicht erreichbar ist.
Um auf eine Beeinträchtigung oder einen Defekt in der Lenkeinrichtung zu reagieren, ist aus dem Stand der Technik, insbesondere der DE 10 2016 223 766 A1 , ein Fahrzeug mit einer Notlenkfunktion bekannt, welche im Falle eines Defekts oder einer Beeinträchtigung der Lenkeinrichtung des Fahrzeuges, eine Lenkung des Fahrzeuges mit dem Soll-Lenkwinkel auch weiterhin ermöglicht. Hierzu wird das Fahrzeug durch Aufbringen einer Bremsmomentendifferenz an den gelenkten Rädern einer gelenkten Fahrzeugachse gelenkt. Das Fahrzeug wird dabei in DE 10 2016 223 766 A1 durch das Aufbringen der Bremsmomentendifferenz gleichzeitig auch in den Stillstand abgebremst. Nachteilig ist also, dass das Fahrzeug bei einer derartigen Notlenkfunktion unter Umständen an einer Position zum Stillstand kommt, die nicht sicher ist, beispielsweise auf einer Autobahn.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges bei nicht oder unzureichend aufgebrachten oder aufbringbaren Lenkkräften an einer Lenkeinrichtung weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist demnach ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges vorgesehen, wobei das Fahrzeug mindestens aufweist:

- eine gelenkte Fahrzeugachse mit zumindest einem linken gelenkten Rad und einem rechten gelenkten Rad,
- eine ungelenkte Fahrzeugachse mit ungelenkten Rädern, und
- eine Lenkeinrichtung, wobei die Lenkeinrichtung ausgebildet ist, mit einer Lenkkraft auf die gelenkten Räder der gelenkten Fahrzeugachse derartig einzuwirken, dass die gelenkten Räder der gelenkten Fahrzeugachse einschlagen, um das Fahrzeug mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel zu lenken,

- Durchführen einer Notlenkfunktion durch Einstellen einer Bremsmomentendifferenz zwischen einem ersten Lenk-Bremsmoment an dem linken gelenkten Rad und einem zweiten Lenk-Bremsmoment an dem rechten gelenkten Rad, wobei durch das Einstellen der Bremsmomentendifferenz die gelenkten Räder der gelenkten Fahrzeugachse derartig einschlagen, dass das Fahrzeug gelenkt wird und eine Lenkbrems-Verzögerung des Fahrzeuges bewirkt wird;
- Durchführen einer Ausgleichsfunktion durch Einstellen von Ausgleichs-Drehmomenten an zumindest den ungelenkten Rädern der ungelenkten Fahrzeugachse, wobei durch die Ausgleichs-Drehmomente eine Ausgleichs-Beschleunigung des Fahrzeuges bewirkt wird,

Erfindungsgemäß sind weiterhin eine Steuereinrichtung vorgesehen, ausgebildet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie ein entsprechendes Fahrzeug mit einer derartigen Steuereinrichtung.
Vorteilhafterweise wird durch das Verfahren also während der Durchführung der Notlenkfunktion auch weiterhin eine kontrollierte Weiterfahrt des Fahrzeuges mit einer vorgegebenen Soll-Beschleunigung und einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel ermöglicht. Die Veränderungen in der Längsdynamik des Fahrzeuges, die sich aufgrund des Einstellens der Bremsmomentendifferenz ergeben, werden dabei vorteilhafterweise durch die überlagerte bzw. parallel dazu ausgeführte Ausgleichsfunktion kompensiert, so dass das Fahrzeug idealerweise ohne eine merkbare Veränderung der Fahrdynamik auch weiterhin gesteuert, d.h. sowohl gelenkt als auch (positiv oder negativ) beschleunigt oder unbeschleunigt weiterfahren kann. Die Lenk-Bremsmomente und Ausgleichs-Drehmomente (positiv oder negativ oder null) können dabei aufeinander abgestimmt festgelegt und entsprechend überlagert werden, um dies zu erreichen.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich üblicherweise um ein Straßenfahrzeug, insbesondere um ein Nutzfahrzeug. Die gelenkte Fahrzeugachse entspricht dabei beispielsweise der Vorderachse des Fahrzeugs, jedoch kann auch eine andere Achse des Fahrzeugs (aktiv oder passiv) gelenkt sein und auch an dieser Fahrzeugachse eine Bremsmomentendifferenz aufgebaut werden, um die Notlenkfunktion durchzuführen. Die gelenkten Räder der gelenkten Fahrzeugachse können dabei an einer lenkbaren Starrachse angeordnet sein oder es kann eine Einzelradaufhängung vorgesehen sein, über die jeweils ein seitenindividuelles Abbremsen der gelenkten Räder mit einem entsprechenden Lenk-Bremsmoment ermöglicht wird. Dies kann beispielsweise durch ein seitenindividuelles Ansteuern von Bremskomponenten, Scheibenbremsen oder Trommelbremsen. an den jeweiligen gelenkten Rädern erfolgen.
Über die ungelenkten Räder der ungelenkten Fahrzeugachse oder zumindest einer der ungelenkten Fahrzeugachse, vorzugsweise eine der Hinterachsen des Fahrzeuges, kann das Fahrzeug normalerweise auch angetrieben werden. Üblicherweise sind die ungelenkten Räder mittels eines Differentials über eine Achse miteinander und mit einer Antriebseinheit verbunden, um das Aufbauen von positiven Ausgleichs-Drehmomenten an diesen Rädern zu ermöglichen.
In der einfachsten Form wird unter einer Lenkeinrichtung beispielsweise ein Lenkrad mit einer Lenksäule und einem direkt daran gekoppelten mechanische Lenksystem in Form von Lenkstangen oder Seilzügen verstanden. Jedoch kann die Lenkeinrichtung auch elektrische, hydraulische oder pneumatische Servoaktuatoren, steer-by-wire Komponenten und eine weitere Steuerelektronik umfassen. Im Allgemeinen umfasst die Lenkeinrichtung Komponenten, welche im Regelbetrieb eine gewollte Beeinflussung und Steuerung des Lenkwinkel des Fahrzeugs erlauben.
Diese Beeinflussung und Steuerung des Fahrzeugs erfolgt durch die Vorgabe eines Soll-Lenkwinkels, indem die gelenkten Räder durch die Lenkeinrichtung entsprechend eingeschlagen werden, wobei dazu von der Lenkeinrichtung Lenkkräfte aufgebracht werden müssen. Diese Lenkkräfte werden beispielsweise durch einen menschlichen Fahrer mittels einer Drehbewegung des Lenkrads aufgebracht und nach einer möglichen Verstärkung durch elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch steuerbare Servoaktuatoren oder ein mechanisches Getriebe an die gelenkten Räder übertragen, die daraufhin entsprechend eingeschlagen werden. Im Falle eines autonomen Fahrzeugs gibt beispielsweise eine Steuercomputer einen Soll-Lenkwinkel vor und erteilt zum Erreichen des Soll-Lenkwinkels einen Lenkbefehl an die Servoaktuatoren, um die gelenkten Räder mit entsprechenden Lenkkräften einzuschlagen.
Falls die durch die Lenkeinrichtung aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte nicht ausreichen, um den autonom oder manuell vorgegebenen Soll-Lenkwinkel an den gelenkten Rädern der gelenkten Fahrzeugachse einzustellen, werden die erfindungsgemäßen Notlenk- und Ausgleichsfunktionen durchgeführt. Die Lenkkräfte können beispielsweise nicht ausreichen, wenn einzelne Komponenten der Lenkeinrichtung defekt oder beeinträchtigt sind, so dass keine ausreichenden Lenkkräfte an die gelenkten Räder übertragen werden können. Diese Defekte können beispielsweise durch undichte Hydraulik- oder Pneumatik-Komponenten, defekte elektrische Komponenten oder mechanische Brüche hervorgerufen werden. Selbst bei voll funktionsfähiger Lenkeinrichtung kann beispielsweise ein schlechter Fahrbahnuntergrund sehr hohe Lenkkräfte zum Verschwenken oder Verdrehen der gelenkten Räder erfordern, so dass die maximalen durch die Lenkeinrichtung aufbringbaren Lenkkräfte unter Umständen nicht ausreichen können, um das Fahrzeug mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel zu lenken. Durch das erfindungsgemäße Verfahren bleibt das Fahrzeug auch in all diesen Fällen kontrolliert steuerbar, insbesondere lenkbar gemäß einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel, da dies durch Einstellen der Bremsmomentendifferenz erreicht werden kann. Hierdurch werden die allgemeine Verkehrssicherheit und die Sicherheit des Fahrzeugs selbst erhöht, da das Fahrzeug auch weiterhin steuerbar, insbesondere lenkbar bleibt.
Um festzustellen, ob zum Erreichen eines Soll-Lenkwinkels die durch die Lenkeinrichtung aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte ausreichen oder nicht, ist beispielsweise ein Drehmomenten-Überwachung an der Lenksäule der Lenkeinrichtung, beispielsweise an einem Torsionsstab, oder eine Leistungsparameter-Überwachung von elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch steuerbaren Servoaktuatoren der Lenkeinrichtung möglich. Wird beispielsweise ein maximales Torsionsstab-Drehmoment an dem Torsionsstab zur Übertragung der Lenkkraft vom Lenkrad auf die gelenkten Räder überschritten oder wird ein maximaler Leistungsparameter wie ein Steuerstrom oder ein Steuerdruck an den elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch steuerbaren Servoaktuatoren der Lenkeinrichtung überschritten, so kann in einfacher Weise darauf geschlossen werden, dass der vorgegebene Soll-Lenkwinkel mittels der Lenkeinrichtung nicht erreichbar ist und demnach eine Notlenkfunktion durchzuführen ist, um das Fahrzeug entsprechend zu lenken. Alternativ oder ergänzend kann auch geprüft werden, ob im Betrieb der Lenkeinrichtung der Ist-Lenkwinkel den Soll-Lenkwinkel erreicht oder nicht und/oder ob von der Lenkeinrichtung ein Status-Signal ausgegeben wird, aus dem auf die Funktionsfähigkeit der Lenkeinrichtung geschlossen werden kann. Daher kann mit einfachen im Fahrzeug ohnehin vorhandenen Mitteln eine derartige Überwachung der Funktionsfähigkeit der Lenkeinrichtung erreicht werden.
Die Lenk-Bremsmomente an den gelenkten Rädern werden vorzugsweise mittels seitenindividuell ansteuerbaren Bremsen an den einzelnen gelenkten Rädern erreicht. Weiter bevorzugt bleibt dabei ein gelenktes Rad, beispielsweise das linke gelenkte Rad ungebremst, während das andere, im Beispiel das rechte gelenkte Rad, gebremst wird. Das erste Lenk-Bremsmoment oder das zweite Lenk-Bremsmoment ist also null und das jeweils andere Lenk-Bremsmoment negativ während des Einstellens der Bremsmomentendifferenz. Hierdurch wird die für die Notlenkfunktion erforderliche Bremsmomentendifferenz zwischen dem rechten gelenkten Rad und dem linken gelenkten Rad erzeugt, wobei gleichzeitig die aus der Notlenkfunktion resultierende Lenkbrems-Verzögerung minimiert wird. Aufgrund der Bremsmomentendifferenz erfolgt einerseits ein Verschwenken oder Verdrehen bzw. Einschlagen der gelenkten Räder und zwar in dem Maße, dass ein vorgegebener Soll-Lenkwinkel im Idealfall erreicht wird. Anderseits hat die Bremsung der einzelnen gelenkten Räder aber auch die Lenkbrems-Verzögerung zur Folge, welche eine negative Beschleunigung, also Bremsung des Fahrzeugs bewirkt. Insbesondere wenn eine Soll-Beschleunigung des Fahrzeugs von null oder größer null vorgegeben wird, ist eine möglichst geringe Lenkbrems-Verzögerung wünschenswert, da eine Kompensation der Lenkbrems-Verzögerung durch die Ausgleichs-Beschleunigung nur geringe Ausgleichs-Drehmomente an der ungelenkten Fahrzeugachse erfordert. Ein einseitiges Einstellen eines Lenk-Bremsmomentes von null zum Erreichen der Bremsmomentendifferenz ist daher insbesondere aus diesem Grunde vorteilhaft.
Da die Bremsung des Fahrzeugs aufgrund der Lenkbrems-Verzögerung unter Umständen gar nicht gewollt ist, da das Fahrzeug in einem Minimal-Risk-Manöver beispielsweise zum nächsten Stellplatz befördert werden soll, wird eine Ausgleichsfunktion durchgeführt. Hierzu werden Ausgleichs-Drehmomente an zumindest den ungelenkten Rädern der ungelenkten Fahrzeugachse erzeugt, so dass möglichst eine vorgegebene Soll-Beschleunigung des Fahrzeugs erreicht wird. Dabei kann das Fahrzeug auf vielfältige Weise längsdynamisch beeinflusst werden, wobei die Ausgleichs-Drehmomente an zumindest den ungelenkten Rädern der ungelenkten Fahrzeugachse positiv sein können zum Einstellen einer positiven Ausgleichs-Beschleunigung (Antreiben) und negativ sein können zum Einstellen einer negativen Ausgleichs-Beschleunigung (Bremsen).
Die Soll-Beschleunigung wird beispielsweise durch den menschlichen Fahrer, einen Tempomaten oder einen Steuercomputer eines autonomen Fahrzeugs vorgegeben. Ist die Soll-Beschleunigung null, d.h. das Fahrzeug soll mit unveränderter Geschwindigkeit weiterfahren, so wird ein Ausgleichs-Drehmoment zumindest an den ungelenkten Rädern der ungelenkten Fahrzeugachse durch Antreiben der ungelenkten Räder erzeugt, so dass die aus den Ausgleichs-Drehmomenten resultierende Ausgleichs-Beschleunigung von Betrag und Richtung der Lenkbrems-Verzögerung aus der Notlenkfunktion entgegengerichtet ist, diese also kompensiert. Auf diese Weise wirkt eine Ist-Beschleunigung von null, welche sich aus der Summe oder der Überlagerung sämtlicher Beschleunigungen, also der Lenkbrems-Verzögerung (negative Beschleunigung) und der in dem Fall positiven Ausgleichs-Beschleunigung ergibt. Für das Beispiel entspricht die Ist-Beschleunigung somit auch der Soll-Beschleunigung.
Ist die Soll-Beschleunigung beispielsweise positiv, d.h. das Fahrzeug soll beschleunigen, so werden die Ausgleichs-Drehmomente derart positiv (antreiben) gewählt, dass der Betrag und die Richtung der Ausgleichs-Beschleunigung größer und entgegengesetzt der Lenkbrems-Verzögerung aufgrund der durchgeführten Notlenkfunktion wirken.
Ist die Soll-Beschleunigung beispielsweise negativ, d.h. das Fahrzeug soll bremsen, so werden die Ausgleichs-Drehmomente derart gewählt, dass der Betrag und die Richtung der Ausgleichs-Beschleunigung kleiner und entgegengesetzt der Lenkbrems-Verzögerung (geringfügig antreiben) oder in der Richtung der Lenkbrems-Verzögerung (abbremsen) wirken. Die Ausgleichs-Beschleunigung kann also je nach Höhe der Lenkbrems-Verzögerung positiv oder negativ sein, um eine negative Soll-Beschleunigung zu ermöglichen.
Falls die Ist-Beschleunigung und die Soll-Beschleunigung voneinander abweichen, so wird die Ausgleichs-Beschleunigung entsprechend angepasst, um diese wieder aneinander anzunähern. Falls die Ist-Beschleunigung und die Soll-Beschleunigung nicht in Übereinstimmung gebracht werden können, weil beispielsweise eine vorgegebene Soll-Beschleunigung mit der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung nicht erreichbar ist, so wird die Abweichung zwischen Ist-Beschleunigung und Soll-Beschleunigung zumindest minimiert. Ergänzend kann entschieden werden, ob die Notlenkfunktion unterdrückt oder ganz aufgehoben wird, beispielsweise bei einer Notbremsung.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die mindestens eine ungelenkte Fahrzeugachse an einem Zugfahrzeug des Fahrzeuges, beispielsweise als Hinterachse, und/oder als Anhänger-Achse an einem Anhänger des Fahrzeuges angeordnet.
Hierdurch ist es möglich, die an der mindestens einen ungelenkten Fahrzeugachse durchgeführte Ausgleichsfunktion an mehreren Achsen des Fahrzeuges durchzuführen. Insbesondere bei einer negativen Ausgleichs-Beschleunigung können dementsprechend auch die Räder der Anhänger-Achse für eine Bremsung genutzt werden, so dass höhere negative Ausgleichs-Beschleunigungen bzw. Ist-Beschleunigungen erreichbar sind, was wiederum zu verkürzten Bremswegen und einer daraus resultierenden erhöhten Verkehrssicherheit und Kontrollierbarkeit des Fahrzeuges führt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Notlenkfunktion ausschließlich durch Einstellen der Bremsmomentendifferenz an der gelenkten Fahrzeugachse durchgeführt. Dies bedeutet, dass an den linken und rechten Rädern der ungelenkten Fahrzeugachsen betraglich und richtungstechnisch dieselben Ausgleichs-Drehmomente eingestellt werden, so dass an den ungelenkten Fahrzeugachsen keine Bremsmomentendifferenz entsteht. Dies ermöglicht eine einfachere Durchführung der Notlenkfunktion, da lediglich zwei Lenk-Bremsmomente einzustellen sind und zum Lenken des Fahrzeuges mit dem Soll-Lenkwinkel beitragen. Darüber hinaus ist die Fahrdynamik und Fahrstabilität des Fahrzeuges einfacher kontrollierbar.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Ausgleichsfunktion ausschließlich durch Einstellen von Ausgleichs-Drehmomenten an der ungelenkten Fahrzeugachse durchgeführt. Auch dies trägt maßgeblich zur Vereinfachung der Durchführung der Ausgleichsfunktion bei, da lediglich die Ausgleichs-Drehmomente der ungelenkten Räder derart einzustellen sind, dass sich eine entsprechende Ausgleichs-Beschleunigung ergibt.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Ausgleichsfunktion durch eine zusätzliche Einstellung von Ausgleichs-Drehmomenten, insbesondere negativen Ausgleichs-Drehmomenten an den gelenkten Rädern der gelenkten Fahrzeugachse durchgeführt werden, indem die Ausgleichs-Drehmomente den Lenk-Bremsmomenten an den gelenkten Rädern unter Beibehaltung der Bremsmomentendifferenz überlagert werden.
Hierdurch wird eine besonders hohe negative Ist-Beschleunigung ermöglicht, wie es beispielsweise im Falle einer Notbremsung, also hoher negativer Soll-Beschleunigung, erforderlich ist. Zudem kann eine gleichmäßigere Ausnutzung des Kraftschlusses aufgrund der Nutzung einer Vielzahl von Rädern des Fahrzeuges zum Erzeugen der in diesem Falle negativen Ausgleichs-Drehmomente erreicht werden. Die dadurch zu erreichende negative Ist-Beschleunigung verkürzt den Bremsweg und erhöht somit die Verkehrssicherheit, insbesondere bei einer Notbremsung.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Temperatur der Bremskomponenten überwacht und das Fahrzeug in den Stillstand gebracht, wenn die überwachte Temperatur eine Grenztemperatur überschreitet.
Während des Durchführens der Notlenkfunktion werden insbesondere die Bremskomponenten der gelenkten Fahrzeugachse stark beansprucht, da diese Bremskomponenten zum Erzeugen eines Lenk-Bremsmoments bzw. der Einstellung der Bremsmomentendifferenz entsprechend angesteuert und genutzt werden. Für den Fall, dass das Fahrzeug nach dem Feststellen, dass die durch die Lenkeinrichtung aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte nicht ausreichen, um einen Soll-Lenkwinkel durch die Lenkeinrichtung einzustellen, nicht direkt zum Stillstand gebracht wird, sondern seine Fahrt weiter fortsetzt, werden zum Erzeugen unterschiedlicher Lenk-Bremsmomente die Bremskomponenten stark und fortwährend beansprucht.
Aufgrund dieser starken und fortwährenden Beanspruchung kann es im schlimmsten Fall aufgrund von Überhitzung zu einem Ausfall dieser Bremskomponenten kommen, woraufhin einerseits Teile der sicherheitsrelevanten Bremsanalage des Fahrzeugs defekt sind, und andererseits eine Lenkung des Fahrzeugs nicht mehr möglich ist, da der Soll-Lenkwinkel über die eigentliche Lenkeinrichtung bereits nicht mehr einzustellen ist.
Durch eine Temperaturüberwachung wird eine Überhitzung der Bremskomponenten verhindert, indem das Fahrzeug zum Stillstand gebracht wird, bevor eine Überhitzung der Bremskomponenten erfolgt. Die Grenztemperatur ist dabei beispielsweise derart gewählt, dass nach dem Überschreiten der Grenztemperatur durch die an den Bremskomponenten anliegenden Temperaturen die Bremskomponenten noch zur Bremsung des Fahrzeugs bis zum Stillstand nutzbar sind, ohne zu Überhitzen und Folgeschäden zu verursachen.
Vorzugsweise kann der menschliche Fahrer oder ein Steuercomputer eines autonomen Fahrzeugs diese Bremsung im Falle des Überschreitens der Grenztemperatur durch die an den Bremskomponenten anliegenden Temperaturen nicht beeinflussen, so dass eine Zwangsbremsung durchgeführt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs im regulären Fahrbetrieb,
2 das Fahrzeugs gemäß 1 während der Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 das Fahrzeug gemäß Fig, 1 während der Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 das Fahrzeug gemäß 1 während der Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5a, 5b, 5c eine Übersicht über die in den 2, 3, 4 wirkenden Beschleunigungen,
6, 7 Flussdiagramme einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs 2, welches aus einem Zugfahrzeug 3 und einem Anhänger 8 besteht, wobei der Anhänger 8 als Sattelauflieger ausgebildet ist. Das Zugfahrzeug 3 verfügt über eine gelenkte bzw. lenkbare Fahrzeugachse 6 mit einem linken gelenkten Rad 6l und einem rechten gelenkten Rad 6r, welche vorliegend als aktiv gelenkte bzw. lenkbare Vorderachse VA ausgebildet ist. An den gelenkten Rädern 6I, 6r der gelenkten Vorderachse VA sind jeweils Bremskomponenten 12a, 12b angebracht, welche beispielsweise in Form von Scheibenbremsen oder Trommelbremsen ausgebildet sind.
Die Lenkung erfolgt im regulären Fahrbetrieb über eine Lenkeinrichtung 4, welche schematisch als Lenkrad und Lenkgestänge in 1 dargestellt ist. Diese stehen repräsentativ für eine Vielzahl von möglichen Lenkeinrichtungen 4, beispielsweise Seilzügen, mechanischen Kopplungselementen, elektrischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen Aktuatoren und Steuerungsmitteln. Im regulären Fahrbetrieb reichen die durch die Lenkeinrichtung 4 aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI aus, um die gelenkten Räder 6I,6r der gelenkten Vorderachse VA derartig einzuschlagen, dass das Fahrzeug 2 mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel Ls gegenüber einer Längsachse 5 des Fahrzeuges 2 gelenkt wird. Die Lenkeinrichtung 4 wird dabei manuell durch einen menschlichen Fahrer oder auch autonom, beispielsweise gesteuert durch einen Steuercomputer, betrieben.
Des Weiteren weist das Zugfahrzeug 3 eine ungelenkte bzw. unlenkbare Fahrzeugachse 7 mit einem linken ungelenkten Rad 7I und einem rechten ungelenkten Rad 7r auf, die vorliegend die ungelenkte Hinterachse HA ist. Die ungelenkte Fahrzeugachse 7 bzw. Hinterachse HA ist in der Regel die Antriebsachse des Fahrzeugs 2, wobei jedoch grundsätzlich auch die gelenkte Fahrzeugachse 6 über einen Antrieb verfügen kann. Neben der dargestellten ungelenkten Hinterachse HA kann das Zugfahrzeug 3 auch noch mindestens eine weitere ungelenkte Fahrzeugachse 7 bzw. Hinterachse HA aufweisen.
Der als Sattelauflieger ausgebildete Anhänger 8 weist eine Anhängerachse 9 mit einem linken Rad 9I und einem rechten Rad 9r auf, welche vorliegend ungelenkt ist grundsätzlich aber auch (passiv) gelenkt sein kann. Es sind auch mehrachsige Anhänger 8 denkbar, wobei die mehreren Anhängerachsen 9 (passiv) gelenkt und/oder ungelenkt sein können.
2 zeigt das Fahrzeug 2 gemäß 1 in einer Fahrsituation, in der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird, das beispielhaft in 6 dargestellt ist:

In einem ersten Schritt ST1 wird nach der Initialisierung des Systems zunächst ermittelt, ob die durch die Lenkeinrichtung 4 aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI ausreichen, um einen manuell oder autonom vorgegebenen Soll-Lenkwinkel Ls durch die Lenkeinrichtung 4 einzustellen bzw. um das Fahrzeug 2 mit dem Soll-Lenkwinkel Ls zu lenken. In dem in 2 dargestellten Fall wird davon ausgegangen, dass die durch die Lenkeinrichtung 4 aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI nicht ausreichen, um einen vorgegebenen Soll-Lenkwinkel Ls einzustellen. Dies kann beispielsweise daran liegen, dass die Lenkeinrichtung 4 einen Defekt aufweist, der Untergrund, auf dem sich das Fahrzeug 2 bewegt, eine Lenkung nicht zulässt oder erschwert oder eine Kombination daraus vorliegt.

Das Ermitteln im ersten Schritt ST1 kann beispielsweise durch eine Auswertung einer Rückmeldung von mechanischen, elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Komponenten der Lenkeinrichtung 4 erfolgen, was beispielsweise anhand von mechanischen, elektrischen, pneumatischen und/oder hydraulischen Kennwerten erfolgen kann, die überwacht werden. Beispielsweise kann eine Drehmomenten-Überwachung an der Lenksäule der Lenkeinrichtung 4 vorgesehen sein, beispielsweise an einem Torsionsstab 4a, oder eine Leistungsparameter-Überwachung elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Servoaktuatoren 4b der Lenkeinrichtung 4. Wird beispielsweise ein maximales Torsionsstab-Drehmoment DTMax an dem Torsionsstab 4a zur Übertragung der Lenkkraft FI vom Lenkrad auf die gelenkten Räder 6l, 6r überschritten oder wird ein maximaler Leistungsparameter LMax wie ein maximale Steuerstrom oder ein maximaler Steuerdruck für elektrische, hydraulische oder pneumatische Servoaktuatoren 4b der Lenkeinrichtung 4 überschritten, so kann darauf geschlossen werden, dass der vorgegebene Soll-Lenkwinkel Ls mittels der Lenkeinrichtung 4 nicht erreichbar ist und demnach eine Notlenkfunktion 23 durchzuführen ist, um das Fahrzeug 2 entsprechend zu lenken.
Es können aber auch normalerweise von der Lenkeinrichtung 4 ausgegebene Status-Signale S überwacht werden. Eine alternative oder zusätzliche Art der Ermittlung kann eine Überwachung des Soll-Lenkwinkels Ls sein, beispielsweise ein Abgleich zwischen einem aktuell vorliegenden Ist-Lenkwinkel Li und dem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel Ls. Für den Fall, dass der Abgleich eine deutliche Abweichung zwischen dem Ist-Lenkwinkel Li und dem Soll-Lenkwinkel Ls ergibt, kann darauf geschlossen werden, dass die durch die Lenkeinrichtung 4 aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI nicht ausreichen, um den vorgegebenen Soll-Lenkwinkel Ls einzustellen. Der Abgleich kann beispielsweise mithilfe von Sensoren erfolgen, die den Ist-Lenkwinkel Li messen und welche beispielsweise Bestandteil von elektronischen Fahrassistenzsystemen im Fahrzeug 2 sind.
Für den Fall, dass die aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI ausreichen, um das Fahrzeug 2 entsprechend mit dem Soll-Lenkwinkel Ls zu lenken (y, s. 6), erfolgt ein regulärer Fahrbetrieb mit einer Lenkung lediglich über die Lenkeinrichtung 4. Für den Fall, dass die aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI nicht ausreichend sind, um das Fahrzeug 2 wie vorgegeben mit dem Soll-Lenkwinkel Ls zu lenken (n, s. 6), folgen gemäß 6 weitere Schritte:

Aufgrund des Feststellens, dass die durch die Lenkeinrichtung 4 aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte FI nicht ausreichen (n), wird in einem zweiten Schritt ST2 eine Notlenkfunktion 23 durchgeführt, welche durch eine Steuereinrichtung 10 überwacht und ausgeführt wird, um das Fahrzeug 2 zumindest in einem Minimal Risk Manöver weiterhin wie manuell oder autonom angefordert steuern zu können.

Dazu werden im zweiten Schritt ST2 durch radindividuelles Bremsen zumindest eines der gelenkten Räder 6l, 6r der gelenkten Fahrzeugachse 6 bzw. Vorderachse VA seitenindividuell unterschiedliche Lenk-Bremsmomente MI1, MI2 erzeugt. An der gelenkten Vorderachse VA ergibt sich somit eine Bremsmomentendifferenz dM aus einem ersten Lenk-Bremsmoment MI1 an dem linken gelenkten Rad 6I und einem zweiten Lenk-Bremsmoment MI2 an dem rechten gelenkten Rad 6r jeweils der gelenkten Vorderachse VA. Diese Bremsmomentendifferenz dM führt aufgrund eines normalerweise vorliegenden negativen Lenkrollradius (Lenkrollhalbmesser) zu einem Einschlagen der gelenkten Räder 6l, 6r der gelenkten Vorderachse VA und damit zu einer Lenkung des Fahrzeugs 2 in Abhängigkeit der eingestellten Bremsmomentendifferenz dM.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dies ausgenutzt und die Bremsmomentendifferenz dM gezielt derartig eingestellt, dass das Fahrzeug 2 auch trotz der defekten oder beeinträchtigten Lenkeinrichtung 4 mit dem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel Ls gelenkt wird. Ein durch den Defekt oder die Beeinträchtigung der Lenkeinrichtung 4 wegfallender Differenz-Lenkwinkel Ld wird also durch das Aufbringen der Bremsmomentendifferenz dM kompensiert, d.h. die Bremsmomentendifferenz dM wird in Abhängigkeit des wegfallenden Differenz-Lenkwinkels Ld gewählt, z.B. aus Ld= Ls-Li.
Die Lenk-Bremsmomente MI1, MI2 zum Einstellen der Bremsmomentendifferenz dM an der gelenkten Vorderachse VA werden in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel derartig eingestellt, dass lediglich das linke gelenkte Rad 6I der gelenkten Vorderachse VA entsprechend einem ersten Lenk-Bremsmoment MI1 abgebremst wird und das rechte gelenkte Rad 6r der gelenkten Vorderachse VA ungebremst bleibt, entsprechend einem zweiten Lenk-Bremsmoment MI2 von „null“. Grundsätzlich können zum Einstellen der Bremsmomentendifferenz dM aber auch beide gelenkte Räder 6r, 6I der gelenkten Vorderachse VA abgebremst werden, da für die Notlenkfunktion 23 lediglich die Differenz der Bremsmomente MI1, MI2 entscheidend ist. Gleichwirkend könnte die Bremsmomentendifferenz dM bei entsprechender Konstruktion des Fahrzeuges 2 auch dadurch eingestellt werden, dass ein gelenktes Rad 6l, 6r der gelenkten Vorderachse VA angetrieben und ein gelenktes Rad 6r, 6I der gelenkten Vorderachse VA verzögert wird.
Die aufgrund der seitenweise unterschiedlichen Lenk-Bremsmomente MI1, MI2 resultierenden Kräfte an den jeweiligen gelenkten Rädern 6r, 6l der gelenkten Vorderachse VA sind in 2 in Form von Kraftpfeilen dargestellt, deren Länge und Richtung die wirkenden Kräfte qualitativ wiedergeben. Da die aus dem zweiten Lenk-Bremsmoment MI2 folgende Kraft am rechten gelenkten Rad 6r der gelenkten Vorderachse VA „null“ ist, ist diese lediglich als Punkt dargestellt. Die aufgrund der Lenk-Bremsmomente MI1, MI2 wirkenden Kräfte an den jeweiligen gelenkten Rädern 6r, 6l der gelenkten Vorderachse VA sind direkt proportional zu den anliegenden Lenk-Bremsmomenten MI1, MI2, so dass auch die Kraftdifferenz proportional zu der Bremsmomentendifferenz dM ist.
Da am linken gelenkten Rad 6l der gelenkten Vorderachse VA aufgrund der stärkeren Bremsung eine größere rückwärts gerichtete Kraft (Bremskraft) wirkt als am rechten gelenkten Rad 6r der gelenkten Vorderachse VA, an dem keine Kraft wirkt, vollzieht das Fahrzeug 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Linkskurve, da die gelenkten Räder 6I, 6r der gelenkten Vorderachse VA durch die vorliegende Bremsmomentendifferenz dM entsprechend eingelenkt werden. In der Fahrsituation in 3 ist das jeweils andere gelenkte Rad 6r, 6l der gelenkten Vorderachse VA gebremst bzw. ungebremst, was einem umgedrehten Lenkeinschlag bzw. einer Rechtskurve entspricht.
Je nach vorliegender Beeinträchtigung der Lenkeinrichtung 4 kann mit der jeweils eingestellten Bremsmomentendifferenz dM also eine Lenkung mit dem Soll-Lenkwinkel Ls in die jeweilige Richtung erreicht werden.
Darüber hinaus hat die aus dem jeweiligen Lenk-Bremsmoment MI1, MI2 resultierende Bremskraft an dem jeweiligen gelenkten Rad 6I,6r der gelenkten Vorderachse VA gleichzeitig auch eine bremsende Wirkung auf das Fahrzeug 2, die durch eine Notlenk-Verzögerung ZL (entsprechend einer negativen Beschleunigung) charakterisiert werden kann. Bei einem Durchführen der Notlenkfunktion 23 allein würde also eine Ist-Beschleunigung AI des Fahrzeuges 2 nicht mehr in jedem Fall einer vorgegebenen Soll-Beschleunigung AS entsprechen.
Um bei einem Minimal-Risk-Manöver bei beeinträchtigter Lenkeinrichtung 4 eine ungewollte Beeinträchtigung der Längsdynamik des Fahrzeuges 2 (Verzögern oder Beschleunigen) durch die Notlenkfunktion 23 zu vermeiden, wird jedoch vorliegend zusätzlich zur Notlenkfunktion 23 in einem dritten Schritt ST3 eine Ausgleichsfunktion 24 durchgeführt, durch die diese Notlenk-Verzögerung ZL ausgeglichen bzw. kompensiert wird. Eine durch die Notlenkfunktion 23 umgesetzte Lenkung bleibt dadurch idealerweise vom Fahrer unbemerkt, da die gleichzeitig bewirkte Bremsung durch den Ausgleich kompensiert wird. Die Ist-Beschleunigung AI nähert sich also durch die Ausgleichsfunktion 24 wieder an die Soll-Beschleunigung AS an bzw. wird die Soll-Beschleunigung AS je nach Ansprechverhalten beibehalten.
Dazu wird der Notlenk-Verzögerung ZL (Notlenkfunktion 23) im dritten Schritt ST3 eine bestimmte Ausgleichs-Beschleunigung AA am Fahrzeug 2 überlagert, ohne dabei die jeweils vorliegende Bremsmomentendifferenz dM zu verändern. Die Ausgleichs-Beschleunigung AA wird derart gewählt, dass die Summe aus der Notlenk-Verzögerung ZL (entspricht einer negativen Beschleunigung) und der Ausgleichs-Beschleunigung AA einer für die aktuelle Fahrsituation vorgegebenen Soll-Beschleunigung AS entspricht oder daran angenähert wird. Die Ausgleichs-Beschleunigung AA kann dazu positiv (antreiben), negativ (verzögern) oder null sein. Das Fahrzeug 2 kann somit auch während des Durchführens einer Notlenkfunktion 23 mit konstanter Geschwindigkeit (AS=AI=0) weiterfahren, abgebremst werden (AS=AI<0) oder sogar beschleunigen (AS=AI>0).
In dem Ausführungsbeispiel in 2 ist die Soll-Beschleunigung AS beispielsweise negativ, d.h. das Fahrzeug 2 soll in der aktuellen Fahrsituation, in der auch die Notlenkfunktion 23 durchgeführt wird, verzögert werden. An den ungelenkten Rädern 7l, 7r der ungelenkten Hinterachse HA wird jeweils ein negatives Ausgleichs-Drehmoment Ma3, Ma4 (Bremsmoment) eingestellt, wobei diese vorliegend radweise identisch sind, was durch die Kraftpfeile in 2 qualitativ angedeutet ist. Ergänzend kann auch an den Rädern 9l, 9r der Anhängerachse 9 jeweils ein negatives Ausgleichs-Drehmoment Ma5, Ma6 (Bremsmoment) eingestellt werden.
Die Abbremsung (und die Lenkung) des Fahrzeuges 2 wird in der gezeigten Fahrsituation also durch seitenweise unterschiedliche Bremskräfte an den gelenkten Rädern 6l, 6r der gelenkten Vorderachse VA erreicht, denen seitenweise identische Bremskräfte an den ungelenkten Rädern 7r, 7l der ungelenkten Hinterachse HA und ggf. an den Rädern 9r, 9l der Anhängerachse 9 überlagert werden. Die Ausgleichs-Drehmomente Ma3, Ma4 (Räder 7l, 7r der Hinterachse HA), Ma5, Ma6 (Räder 9l, 9r der Anhängerachse 9) sind entsprechend derartig eingestellt, dass sich die Ist-Beschleunigung AI aufgrund der bewirkten negativen Ausgleichs-Beschleunigung AA bei einer Überlagerung mit der Notlenk-Verzögerung ZL an die vorgegebene Soll-Beschleunigung AS annähert bzw. die vorgegebene Soll-Beschleunigung AS beibehalten wird.
Sollte die durch die Ausgleichs-Drehmomente Ma3, Ma4 (Räder 7l, 7r der Hinterachse HA), Ma5, Ma6 (Räder 9l, 9r der Anhängerachse 9) an den zur Verfügung stehenden ungelenkten Fahrzeugachsen 7, 9 bewirkte negative Ausgleichs-Beschleunigung AA nicht ausreichen, um zusammen mit der Notlenk-Verzögerung ZL das Fahrzeug 2 entsprechend der Soll-Beschleunigung AS zu verzögern, beispielsweise im Falle einer Notbremsung, können den Lenk-Bremsmomenten MI1, MI2 an den gelenkten Rädern 6l, 6r der gelenkten Vorderachse VA unter Beibehaltung der Bremsmomentendifferenz dM ergänzend auch Ausgleichs-Drehmomente Ma1, Ma2 an den gelenkten Rädern 6l, 6r symmetrisch (keine Lenkung verursachend) überlagert werden (s. 4, Anhänger 8 nicht dargestellt). Dadurch wird die Ist-Beschleunigung AI wieder an die vorgegebene Soll-Beschleunigung AS z.B. bei einer Notbremsung angenähert.
In Abhängigkeit der vorgegebenen Soll-Beschleunigung AS kann der Notlenk-Verzögerung ZL aber auch eine positive Ausgleichs-Beschleunigung AA überlagert werden, wie in 3 (Anhänger 8 nicht dargestellt) gezeigt, oder eine Ausgleichs-Beschleunigung AA von null. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Notlenk-Verzögerung ZL das Fahrzeug 2 stärker oder genauso stark verzögert, wie durch die Soll-Beschleunigung AS vorgegeben. Unter diesen Umständen sind die ungelenkten Räder 7r, 7l der ungelenkten Hinterachse HA, die über einen Antrieb 11 angetrieben werden können, mit einem entsprechenden positiven Ausgleichs-Drehmoment Ma3, Ma4 anzutreiben oder freirollend zu betreiben, um die Ist-Beschleunigung AI an die Soll-Beschleunigung AS anzunähern bzw. diese beizubehalten. Ergänzend können mit gleicher Wirkung auch weitere angetriebene Räder, z.B. an weiteren Fahrzeugachsen oder an der oder den Anhängerachsen 9, einbezogen werden.
Somit kann durch eine entsprechende Überlagerung von Notlenkfunktion 23 und Ausgleichsfunktion 24 in einem vierten Schritt ST4 der Soll-Lenkwinkel Ls und auch die Soll-Beschleunigung AS, die positiv, null oder negativ sein kann, in der entsprechenden Fahrsituation (Minimal Risk Manöver) beibehalten bzw. eingestellt werden, ohne dass der Fahrer eine Einschränkung bemerkt.
In den 5a, 5b, 5c ist dazu eine Übersicht über die in den 2, 3, 4 wirkenden Beschleunigungen AS, AA, ZL dargestellt, die sich aufgrund der jeweiligen Lenk-Bremsmomente MI1, MI2 bzw. Ausgleichs-Momente Ma1, Ma2, Ma3, Ma4, Ma5, Ma6 ergeben. Die Pfeile stellen qualitativ die Richtungen und Beträge der jeweiligen Beschleunigungen AS, AA, ZL dar, wobei die Lenkbrems-Verzögerung ZL einer entsprechenden negativen Beschleunigung entspricht.
Bei dem Ausführungsbeispiel aus 2 ist die vorgegebene negative Soll-Beschleunigung AS in 5a als Pfeil entgegen der Fahrtrichtung dargestellt, d.h. das Fahrzeug 2 soll während der Durchführung der Notlenkfunktion 23 abgebremst werden. Die Lenkbrems-Verzögerung ZL, welche durch die Lenk-Bremsmomente MI1 und Ml2 an der gelenkten Vorderachse VA hervorgerufen werden, addiert bzw. überlagert sich mit der Ausgleichs-Beschleunigung AA, welche durch die negativen Ausgleichs-Drehmomente Ma3, Ma4 an der ungelenkten Hinterachse HA des Zugfahrzeugs 3 hervorgerufen werden, und der Ausgleichs-Beschleunigung AA, welche durch die negativen Ausgleichs-Drehmomente Ma5, Ma6 an der Anhängerachse 9 des Anhänger 8 hervorgerufen werden, so dass die Ist-Beschleunigung AI idealerweise der Soll-Beschleunigung AS entspricht.
Bei dem Ausführungsbeispiel aus 3 ist die vorgegebene Soll-Beschleunigung AS in 5b als Punkt dargestellt, beträgt also „null“. Dies bedeutet, das Fahrzeug 2 soll während der Durchführung der Notlenkfunktion 23 mit unveränderter Geschwindigkeit weiterfahren. Um dies zu erreichen, ist die an der gelenkten Vorderachse VA durch die Lenk-Bremsmomente MI1, MI2 erzeugte Lenkbrems-Verzögerung ZL auszugleichen, indem an der Hinterachse HA des Zugfahrzeugs 3 durch positive Ausgleichs-Drehmomente Ma3, Ma4 eine entsprechend entgegengesetzt ausgerichtete positive Ausgleichs-Beschleunigung AA bewirkt wird. Die an der Hinterachse HA erzeugte Ausgleichs-Beschleunigung AA ist derart gewählt, dass die Soll-Beschleunigung AS=0(=AI) erreicht wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel aus 4 ist die vorgegebene Soll-Beschleunigung AS in 5c ähnlich wie in 5a entgegen der Fahrtrichtung dargestellt, d.h. das Fahrzeug 2 soll während der Durchführung der Notlenkfunktion 23 abgebremst werden. Vorliegend ist die Soll-Beschleunigung AS jedoch derart negativ (starke Bremsung, z.B. Notbremsung), dass eine Ausgleichs-Beschleunigung AA sowohl durch die Hinterachse HA als auch durch die Vorderachse VA zu erzeugen ist, um die Soll-Beschleunigung AS überhaupt erreichen zu können. An den gelenkten Rädern 6l, 6r der Vorderachse VA wird dazu zusätzlich zu den Lenk-Bremsmomenten MI1, MI2, die die Lenkbrems-Verzögerung ZL bewirken, ein Ausgleichs-Drehmoment Ma1, Ma2, das zur Ausgleichs-Beschleunigung AA beiträgt, überlagert. Die Überlagerung erfolgt dabei derartig, dass die Bremsmomentendifferenz dM an der gelenkten Vorderachse VA beibehalten wird. Die an der Vorderachse VA erzeugte Lenkbrems-Verzögerung ZL und die an der Vorderachse VA und an der Hinterachse HA erzeugte Ausgleichs-Beschleunigung AA (Ma1, Ma2, Ma3, Ma4) addieren bzw. überlagern sich also derartig, dass die starke Bremsung mit der hohen negativen Soll-Beschleunigung AS erreicht wird, d.h. AI ~ AS. Ergänzend können auch in diesem Ausführungsbeispiel Ausgleichs-Drehmomente Ma5, Ma6 an einer Anhängerachse 9 wirken, insofern ein Anhänger 8 vorhanden ist.
In den dargestellten Ausführungsformen ist es immer möglich, die Soll-Beschleunigung AS zu erreichen bzw. die Ist-Beschleunigung AI daran anzunähern. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Soll-Beschleunigung AS des Fahrzeuges 2 so vorgegeben wird, dass es nicht möglich ist, durch eine entsprechende Einstellung der Ausgleichs-Drehmomente Ma1, Ma2, Ma3, Ma4, Ma5, Ma6 eine Ausgleichs-Beschleunigung AA zu erreichen, die bei einer Überlagerung mit der Lenkbrems-Verzögerung ZL bzw. den Lenk-Bremsmomenten MI1, MI2 zu der vorgegebenen Soll-Beschleunigung AS führt, d.h. AI =/= AS. In diesem Fall kann situativ entschieden werden, ob der Notlenkung oder der Bremsung die höhere Priorität eingeräumt wird und die Notlenkfunktion 23 ggf. reduziert oder suspendiert wird, um in jedem Fall die Soll-Beschleunigung AS zu erreichen, beispielsweise bei einer Notbremsung.
7 zeigt eine Erweiterung des in 6 dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer zusätzlichen Temperaturüberwachung:

Das fortwährende Durchführen der Notlenkfunktion 23 beansprucht insbesondere die Bremskomponenten 12a, 12b (z.B. Bremsschreiben) an der gelenkten Vorderachse VA des Fahrzeuges 2 sehr stark, da das Fahrzeug 2 mit zumindest teilweisem Ausfall der Lenkeinrichtung 4 nicht zwangsläufig sofort zum Stillstand gebracht wird, sondern die Fahrt in einem Minimal-Risk-Manöver weiter fortsetzt, um beispielsweise einen Parkplatz zu erreichen oder die nächste Ausfahrt. Bei andauerndem Bremsen aufgrund der fortwährend durchgeführten Notlenkfunktion 23 können sich die Bremskomponenten 12a, 12b stark erhitzen bzw. überhitzen, so dass ein sicherer und zuverlässiger Fahrbetrieb nicht mehr zu gewährleisten ist. Daher ist in einem ergänzenden Überwachungs-Schritt STÜ eine Temperaturüberwachung der Bremskomponenten 12a, 12b vorgesehen.

Hierbei werden Temperaturen Ta, Tb der Bremskomponenten 12a, 12b der Vorderachse VA mit einer vorgegebenen Grenztemperatur Tg verglichen, beispielsweise in der Steuereinrichtung 10. Die Temperaturen Ta, Tb der Bremskomponenten 12a, 12b können beispielsweise mittels Temperaturfühlern gemessen werden, wobei die Werte der Temperaturmessung an die Steuereinrichtung 10 übermittelt werden. Dort erfolgt ein Abgleich mit der Grenztemperatur Tg. Bei Überschreiten der Grenztemperatur Tg wird das Fahrzeug 2 unmittelbar zum Stillstand gebracht, insbesondere ohne, dass der Fahrer oder die Steuereinrichtung 10 dies verhindern kann. Es wird also eine Zwangsbremsung durchgeführt, da insbesondere eine kontrollierte Lenkung über die Bremskomponenten 12a, 12b an der Vorderachse VA nicht mehr sichergestellt werden kann.
Der Überwachungsschritt STÜ kann beispielsweise dem dritten Schritt ST3, dem Durchführen der Ausgleichsfunktion 24, vorgeschaltet sein oder parallel dazu ablaufen. Durch den Überwachungs-Schritt STÜ wird die ansonsten für den menschlichen Fahrer oder den autonomen Steuercomputer freie Wahl der Soll-Beschleunigung AS wie folgt eingeschränkt:

So kann durch den im Überwachungs-Schritt STÜ in 7 gezeigten linken Zweig, wenn die Temperaturen Ta und Tb der Bremskomponenten 12a, 12b die Grenztemperatur Tg noch nicht überschreiten, die Soll-Beschleunigung AS noch frei gewählt werden, d.h. positiv (+), negativ (-) oder null (0). Hierdurch kann das Fahrzeug 2 die Fahrt bei Bedarf nach Belieben in einem Minimal-Risk-Manöver fortsetzen.

Für den Fall, dass die Temperaturen Ta, Tb der Bremskomponenten 12a, 12b die Grenztemperatur Tg überschreiten, also eine oder beide der Bremskomponenten 12a, 12b überhitzt sind, wird gemäß dem rechten Zweig des Überwachungs-Schritts STÜ in 7 die Soll-Beschleunigung AS negativ festgesetzt. Hierdurch wird das Fahrzeug 2 zwangsläufig zum Stillstand gebracht.
Es ist auch möglich, dass im Überwachungs-Schritt STÜ die Bremskomponenten an den ungelenkten Fahrzeugachsen 7 (HA), 9 des Fahrzeugs 2 einer Temperaturüberwachung unterzogen werden.
Bezugszeichenliste

2: Fahrzeug
3: Zugfahrzeug
4: Lenkeinrichtung
4a: Torsionsstab der Lenkeinrichtung 4
4b: Servoaktuator
5: Längsachse
6: gelenkte Fahrzeugachse
6l: linkes gelenktes Rad der gelenkten Fahrzeugachse 6
6r: rechtes gelenktes Rad der gelenkten Fahrzeugachse 6
7: ungelenkte Fahrzeugachse
7I: linkes ungelenktes Rad der ungelenkten Fahrzeugachse 7
7r: rechtes ungelenktes Rad der ungelenkten Fahrzeugachse 7
8: Anhänger
9: Anhängerachse
9l: linkes Rad der Anhängerachse 9
9r: rechtes Rad der Anhängerachse 9
10: Steuereinrichtung
11: Antrieb
12a,12b: Bremskomponenten
23: Notlenkfunktion
24: Ausgleichsfunktion
AA: Ausgleichs-Beschleunigung
AI: Ist-Beschleunigung
AS: Soll-Beschleunigung
dM: Bremsmomentendifferenz
DTMax: maximales Torsionsstab-Drehmoment
FI: Lenkkraft
HA: Hinterachse
LMax: maximaler Leistungsparameter
MI1, MI2: Lenk-Bremsmoment
Ma1, Ma2: Ausgleichs-Drehmoment an der Vorderachse VA
Ma3, Ma4: Ausgleichs-Drehmoment an der Hinterachse HA
Ma5, Ma6: Ausgleichs-Drehmoment an der Anhängerachse 9
S: Status-Signal
Ta, Tb: Temperatur der Bremskomponente 12a, 12b
Tg: Grenztemperatur
VA: Vorderachse
ZL: Lenkbrems-Verzögerung
Ls: Soll-Lenkwinkel
Li: Ist-Lenkwinkel
Ld: Differenz-Lenkwinkel
ST1, ST2, ST3, ST4, STÜ: Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016223766 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Fahrzeuges (2), wobei das Fahrzeug (2) mindestens aufweist: - eine gelenkte Fahrzeugachse (6;VA) mit zumindest einem linken gelenkten Rad (6l) und einem rechten gelenkten Rad (6r), - eine ungelenkte Fahrzeugachse (7;HA) mit ungelenkten Rädern (7l, 7r), und - eine Lenkeinrichtung (4), wobei die Lenkeinrichtung (4) ausgebildet ist, mit einer Lenkkraft (FI) auf die gelenkten Räder (6l, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) derartig einzuwirken, dass die gelenkten Räder (6l, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6) einschlagen, um das Fahrzeug (2) mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel (Ls) zu lenken, wobei bei einem Feststellen (20), dass die durch die Lenkeinrichtung (4) aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte (FI) nicht ausreichen, um das Fahrzeug (2) über die gelenkte Fahrzeugachse (6;VA) mit dem Soll-Lenkwinkel (Ls) zu lenken (ST1), mindestens die folgenden Schritte durchgeführt werden: - Durchführen einer Notlenkfunktion (23) durch Einstellen einer Bremsmomentendifferenz (dM) zwischen einem ersten Lenk-Bremsmoment (MI1) an dem linken gelenkten Rad (6l) und einem zweiten Lenk-Bremsmoment (MI2) an dem rechten gelenkten Rad (6r) (ST2), wobei durch das Einstellen der Bremsmomentendifferenz (dM) die gelenkten Räder (6l, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) derartig einschlagen, dass das Fahrzeug (2) gelenkt wird und eine Lenkbrems-Verzögerung (ZL) des Fahrzeuges (2) bewirkt wird; - Durchführen einer Ausgleichsfunktion (24) durch Einstellen von Ausgleichs-Drehmomenten (Ma3, Ma4) an zumindest den ungelenkten Rädern (7I, 7r) der ungelenkten Fahrzeugachse (7;HA) (ST3), wobei durch die Ausgleichs-Drehmomente (Ma3, Ma4) eine Ausgleichs-Beschleunigung (AA) des Fahrzeuges (2) bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenk-Bremsmomente (MI1, MI2) und die Ausgleichs-Drehmomente (Ma3, Ma4) derartig eingestellt werden, dass die durch die Ausgleichsfunktion (24) bewirkte Ausgleichs-Beschleunigung (AA) die durch die Notlenkfunktion (23) bewirkte Lenkbrems-Verzögerung (ZL) kompensiert, so dass das Fahrzeug (2) mit dem Soll-Lenkwinkel (Ls) gelenkt wird und gleichzeitig eine Ist-Beschleunigung (AI) des Fahrzeuges (2) an eine vorgegebene Soll-Beschleunigung (AS) angenähert wird und/oder die vorgegebene Soll-Beschleunigung (AS) beibehalten wird (ST4).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der durch die Notlenkfunktion (23) bewirkten Lenkbrems-Verzögerung (ZL) durch die Ausgleichsfunktion (24) eine negative Ausgleichs-Beschleunigung (AA) derartig überlagert wird, dass eine negative Ist-Beschleunigung (AI) des Fahrzeuges (2) folgt, oder - der durch die Notlenkfunktion (23) bewirkten Lenkbrems-Verzögerung (ZL) durch die Ausgleichsfunktion (24) eine positive Ausgleichs-Beschleunigung (AA) derartig überlagert wird, dass eine negative oder eine positive Ist-Beschleunigung (AI) des Fahrzeuges (2) oder eine Ist-Beschleunigung (AI) des Fahrzeuges (2) von null folgt, wobei die Ausgleichs-Beschleunigung (AA) derart eingestellt wird, dass die Ist-Beschleunigung (AI) an die Soll-Beschleunigung (AS) angenähert wird oder dass diese übereinstimmen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichs-Drehmomente (Ma3, Ma4) an zumindest den ungelenkten Rädern (7l, 7r) der ungelenkten Fahrzeugachse (7;HA) positiv sind zum Einstellen einer positiven Ausgleichs-Beschleunigung (AA), oder negativ sind zum Einstellen einer negativen Ausgleichs-Beschleunigung (AA) oder null sind zum Einstellen einer Ausgleichs-Beschleunigung (AA) von null.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkte Fahrzeugachse (6;VA) zur Umsetzung der Notlenkfunktion (23) eine Vorderachse (VA) des Fahrzeuges (2) ist und die mindestens eine ungelenkte Fahrzeugachse (7;HA) zur Umsetzung der Ausgleichsfunktion (24) eine Hinterachse (HA) des Fahrzeuges (2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine ungelenkte Fahrzeugachse (7;HA) an einem Zugfahrzeug (3) des Fahrzeuges (2) und/oder als Anhänger-Achse (9) an einem Anhänger (8) des Fahrzeuges (2) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenk-Bremsmoment (MI1) oder das zweite Lenk-Bremsmoment (MI2) null ist und das jeweils andere Lenk-Bremsmoment (MI2, MI1) negativ ist während des Einstellens der Bremsmomentendifferenz (dM) (ST2).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Notlenkfunktion (23) ausschließlich durch Einstellen der Bremsmomentendifferenz (dM) an der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsfunktion (24) ausschließlich durch Einstellen von Ausgleichs-Drehmomenten (Ma3, Ma4) an der ungelenkten Fahrzeugachse (7;HA) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsfunktion (24) auch durch eine Einstellung von Ausgleichs-Drehmomenten (Ma1, Ma2) an den gelenkten Rädern (6I, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) durchgeführt wird, indem die Ausgleichs-Drehmomente (Ma1, Ma2) an den gelenkten Rädern (6I, 6r) den Lenk-Bremsmomenten (MI1, MI2) an den gelenkten Rädern (6I, 6r) unter Beibehaltung der Bremsmomentendifferenz (dM) überlagert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenk-Bremsmomente (MI1, MI2) an der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) durch ein seitenindividuelles Ansteuern von Bremskomponenten (12a, 12b) an den jeweiligen gelenkten Rädern (6I, 6r) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur (Ta, Tb) der Bremskomponenten (12a, 12b) an den gelenkten Rädern (6l, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) überwacht wird (ST5) und das Fahrzeug (2) in den Stillstand gebracht wird, wenn die überwachte Temperatur (Ta, Tb) eine Grenztemperatur (Tg) überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln, ob die durch die Lenkeinrichtung (4) aufgebrachten und/oder aufbringbaren Lenkkräfte (FI) ausreichen, um das Fahrzeug (2) über die gelenkte Fahrzeugachse (6;VA) mit dem Soll-Lenkwinkel (Ls) zu lenken (ST1) überwacht wird, ob - ein Torsionsstab (4a) der Lenkeinrichtung (4) mit einem maximalen Torsionsstab-Drehmoment (DTMax) beaufschlagt wird, und/oder - ein Servoaktuator (4b) mit einem maximalen Leistungsparameter (LMax) angesteuert wird, und/oder - von der Lenkeinrichtung (4) ein Status-Signal (S) ausgegeben wird, und/oder - ein Ist-Lenkwinkel (Li) dem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel (Ls) entspricht.
Steuereinrichtung (10), ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeug (2), mindestens aufweisend: - eine gelenkte Fahrzeugachse (6;VA) mit zumindest einem linken gelenkten Rad (6l) und einem rechten gelenkten Rad (6r), - eine ungelenkte Fahrzeugachse (7;HA) mit ungelenkten Rädern (7l, 7r), und - eine Lenkeinrichtung (4), wobei die Lenkeinrichtung (4) ausgebildet ist, mit einer Lenkkraft (FI) auf die gelenkten Räder (6l, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6;VA) derartig einzuwirken, dass die gelenkten Räder (6l, 6r) der gelenkten Fahrzeugachse (6) einschlagen, um das Fahrzeug (2) mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel (Ls) zu lenken, und - eine Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 13 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.