Verfahren zum Einstellen eines Lenkwinkels und/oder einer Gierrate eines Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit Regeleinheit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Lenkwinkels und/oder einer Gierrate eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft zugleich ein Kraftfahrzeug mit einer Regeleinheit, Bremseinheit und mindestens einem Rad.

Moderne Kraftfahrzeuge verfügen über verschiedene, meist redundante, Systeme zum Lenken oder zum Einstellen der Gierrate. Bei autonomen Kraftfahrzeugen wird eine Lenkung häufig durch ein sogenanntes „Stear-by-Wire“-Verfahren realisiert. In diesem Fall verfügt das Kraftfahrzeug über gar kein Lenkrad mehr, sondern eine entsprechende Steuereinheit des Kraftfahrzeugs führt autonom das Steuern des Kraftfahrzeugs sowie die dazugehörigen Lenkungen aus. Bei einem Ausfall des Lenksystems können sich unangenehme Situationen ergeben, wenn das Hauptlenksystem ausfallen sollte. Aus diesem Grund sehen einige Ansätze eine doppelte Redundanz beziehungsweise eine zweite Rückfallebene für ein Primärlenksystem oder ein Stear-by- Wire-System vor. Ein solcher Ansatz erfordert jedoch das Vorhalten zusätzlicher Komponenten und kann somit teilweise sehr kostenintensiv sein.

In diesem Zusammenhang erwähnt beispielsweise die Offenlegungsschrift

DE 10 2014 006614 A1 eine pneumatische Bremseinrichtung für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren zum Betrieb einer pneumatischen Bremsanlage. Eine elektronische Steuereinheit ermittelt Vorgabewerte für Soll-Bremsdrücke der Radbremsen unter Berücksichtigung eines Bremssignalgebers. Jedes Radbremsmodul umfasst wenigstens ein Belüftungsventil und ein Entlüftungsventil, elektrisch betätigbare Aktivierungsmittel zur Aktivierung des Belüftungsventils und/oder des Entlüftungsventils, sowie eine Steuerlogik mit Mitteln zur Erzeugung eines Stellsignals für das Aktivierungsmittel entsprechend dem Vorgabewert für den Soll-Bremsdruck.

Eine Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen werden, ein zusätzliches Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorzuhalten, falls ein Hauptlenksystem oder eine übergeordnete Vorrichtung für das Lenken des Kraftfahrzeugs ausfallen sollte.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem vollautomatisierten Kraftfahrzeug das sogenannte Stear-by-Wire-Lenksystem eine gewöhnliche Lenkung mit einem Lenkrad ersetzt. Ein autonomes Kraftfahrzeug kann ab einem Level 4 gemäß der Definition SAE J3016 angenommen werden. Bei derartigen vollautonomen Kraftfahrzeugen kann das Lenkrad weggeklappt beziehungsweise eingezogen werden. Ein Fahrer kann somit während einer Fahrt zum Passagier werden und so kann mehr Platz für weitere Aktivitäten geschaffen werden. Durch das Wegklappen und Einziehen des Lenkrades können neue Innenraumkonzepte ermöglicht werden, beispielsweise können Sitze gedreht und weitere Tische ausgeklappt werden.

Eine mechanische Entkopplung zwischen Lenkrad und Lenkaktuator vermeidet eine unbeabsichtigte Falschbedienung während einer vollautomatisierten Fahrt des autonomen Kraftfahrzeugs. Bei autonomen Kraftfahrzeugen gemäß Level 5 der SAE J3016 wie zum Beispiel bei Robotertaxis ist oft gar kein Lenkrad mehr vorgesehen. Solche Fahrzeuge benötigen gar keinen Fahrer mehr, sodass in diesem Fall ein Stear-by-Wire-System erforderlich wird.

Bei einem autonomen Kraftfahrzeug ermöglicht das Stear-by-Wire-System das Einstellen eines Lenkwinkels und/oder einer Gierrate des Kraftfahrzeugs. Bei einem konventionellen, manuell betriebenen Kraftfahrzeug ist ein Fahrer an diesen Funktionen beteiligt. Mittels Betätigung des Lenkrades kann er den Lenkwinkel und/oder die Gierrate des Kraftfahrzeugs einstellen. Auch bei einem konventionellen Kraftfahrzeug kann zusätzlich ein Stear-by-Wire- System im Rahmen einer ESC- oder ESP-Assistenzfunktion vorhanden sein. Beiden Kraftfahrzeugen ist jedoch gemein, dass die Hauptlenkung oder das Stear-by-Wire-System ausfallen könnte und dadurch ein Manövrieren des Kraftfahrzeugs schwieriger oder gar unmöglich wird. Aus diesem Grund können Stear-by-Wire-Systeme doppelt redundant ausgeführt sein. So können beispielsweise zwei separate Steuereinheiten vorgesehen sein, welche beide unabhängig voneinander das Stear-by-Wire-System, also das Lenken und Einstellen der Gierrate, übernehmen können.

Aufgrund von Sicherheitsaspekten ist das Betreiben des Kraftfahrzeugs oft nur dann erlaubt, wenn jenseits eines aktuell vorhandenen und betriebenen Lenksystems oder Lenkverfahrens noch ein weiteres zusätzliches Lenksystem oder Lenkvorrichtung als Reserve vorhanden ist. Somit weisen autonome Kraftfahrzeuge bevorzugt mehrere Lenkvorrichtungen oder Lenksysteme auf, welche hierarchisch aufgebaut sein können. Das Betreiben des Kraftfahrzeugs ist bevorzugt nur dann möglich, wenn die letzte Stufe dieser Hierarchie noch nicht erreicht ist, also jenseits einer aktuellen Lenkung noch mindestens eine weitere Lenkvorrichtung als Reserve vorhanden ist. Zusätzliche Redundanzen führen jedoch häufig zu zusätzlichen Komponenten und somit zu einer erhöhten Komplexität beziehungsweise erhöhten Kosten bei der Fahrzeugherstellung.

Ein erster Aspekt der Erfindung schlägt daher ein Verfahren zum Einstellen eines Lenkwinkels und/oder einer Gierrate eines Kraftfahrzeugs vor. Dieses Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass bereits vorhandene Komponenten zum Bremsen des Kraftfahrzeugs zugleich zum Einstellen des Lenkwinkels und/oder der Gierrate des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Bevorzugt erfordert das in dieser Anmeldung vorgestellte Verfahren keine zusätzlichen Komponenten oder nur geringfügige Anpassungen. Im besten Fall kann dieses Verfahren mithilfe einer entsprechenden Steuereinheit beziehungsweise einer Anpassung einer bereits vorhandenen Steuereinheit realisiert werden.

Ein Zielwert für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate kann bereitgestellt werden. Ebenso können für den Lenkwinkel und die Gierrate jeweils eigene, separate Zielwerte bereitgestellt werden. Das Bereitstellen des Zielwerts kann manuell oder automatisiert erfolgen. Ein Verdrehen eines Lenkrades kann beispielsweise einen Zielwert manuell bereitstellen. Eine Steuereinheit oder Recheneinheit kann anhand Sensorinformationen und/oder externen Informationen wie zum Beispiel Clouddaten, den Zielwert für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate ermitteln. In diesem Fall bedeutet das Bereitstellen des Zielwertes ein Ermitteln des Zielwerts durch die Steuereinheit oder Recheneinheit.

Mehrere Druckimpulse können für eine Bremseinheit basierend auf dem Zielwert oder den Zielwerten ermittelt werden. Das Ermitteln der Druckimpulse kann eine Steuereinheit oder Regeleinheit umsetzen. Die Druckimpulse können insbesondere als Rechteckimpulse ausgebildet sein. Die Druckimpulse beziehen sich bevorzugt auf eine hydraulische und/oder pneumatische Bremseinheit. Bevorzugt beinhalten sie jedoch keine elektromechanischen Radbremsen. Die Druckimpulse führen insbesondere mithilfe der Bremseinheit zu Bremsmomentenpulsen oder Spannkraftpulsen an mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs. Mithilfe der mehreren Druckimpulse kann das mindestens eine Rad des Kraftfahrzeugs „angebremst werden“. „Anbremsen“ bedeutet dabei bevorzugt ein kurzzeitiges Bremsen des Rades entsprechend dem Druckimpuls oder der mehreren Druckimpulse. Aufgrund der mehreren Druckimpulse kann sich eine Änderung des Lenkwinkels und/oder der Gierrate des Kraftfahrzeugs ergeben.

In einem weiteren Schritt kann ein Fahrzeugparameter und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Diese Informationen können mithilfe einer entsprechenden Sensorik und/oder mithilfe externer Informationen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann eine Kamera in Verbindung mit einer entsprechenden Bildauswertung eine Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn ermitteln. Mithilfe von digital hinterlegten Streckendaten wie zum Beispiel einer digitalen Reibwertkarte kann die Oberflächenbeschaffenheit durch eine externe Speichereinheit bereitgestellt sowie übermittelt werden. Die externe Speichereinheit kann diese Informationen an eine entsprechende Schnittstelle des Kraftfahrzeugs oder einer Regeleinheit des Kraftfahrzeugs übermitteln.

In einem weiteren Schritt wird insbesondere ein Ist-Wert für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate erfasst. Dazu kann insbesondere ein fahrzeugeigener Sensor eingesetzt werden. Mittels eines Lenkwinkelsensors oder Gierratensensors kann ein momentaner Lenkwinkel und/oder momentane Gierrate erfasst beziehungsweise gemessen werden. In der Regel weicht dieser Ist-Wert von dem Zielwert ab. Auch wenn bereits mithilfe der mehreren Druckimpulse bereits eine erste Grobeinstellung hinsichtlich des Lenkwinkels und/oder der Gierrate vorgenommen wird, so kann dennoch der Ist-Wert für den Lenkwinkel von dem Zielwert abweichen. Der Zielwert und der Ist-Wert können somit unterschiedlich sein.

In einem weiteren Schritt werden bevorzugt eines oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs basierend auf dem Zielwert und den mehreren Druckimpulsen (an)gebremst. Ein Druckimpuls kann als kurzzeitiger Druckanstieg und Druckabfall oder umgekehrt betrachtet werden. Ein Druckimpuls kann ähnlich wie eine Delta-Distribution ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Druckimpuls rechteckförmig oder näherungsweise rechteckförmig ausgebildet. Die mehreren Druckimpulse werden bevorzugt in Abhängigkeit von dem Zielwert, dem Ist-Wert und dem Fahrzeugparameter und/oder der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn geregelt und/oder ermittelt, um den Ist-Wert dem Zielwert anzunähern.

Insbesondere kann nach dem Ermitteln eines Initialsatzes von Druckimpulsen sich ein Regelkreis für das Ermitteln weiterer zusätzlicher Druckimpulse anschließen. Mithilfe eines solchen Regelkreises kann eine Differenz zwischen dem Zielwert und dem Ist-Wert reduziert werden. In den meisten Fällen ist es nicht nötig, eine Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Zielwert exakt dem Wert 0 anzugleichen. Meistens reicht es aus, wenn der Ist-Wert einem Toleranzbereich um den Zielwert angenähert wird. Der Toleranzbereich kann beispielsweise 1 bis 5 Prozent um den Zielwert betragen. Insbesondere kann mithilfe des Regelkreises oder der Regelung der Fahrzeugparameter und/oder die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn als Störgröße für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate berücksichtigt werden. Diese Störgrößen können eine Abweichung zwischen dem Ist-Wert und dem Zielwert verursachen. Durch Erfassen einer Differenz zwischen dem Ist- Wert und dem Zielwert können die mehreren Druckimpulse präziser ermittelt werden.

Insbesondere kann das Regeln und/oder Ermitteln der mehreren Druckimpulse iterativ erfolgen. Dies bedeutet, dass nach dem Ermitteln mehrerer Druckimpulse eine Differenz zwischen dem Zielwert und Ist-Wert erfasst wird und basierend auf dieser Differenz neue weitere mehrere Druckimpulse ermittelt werden. Dieses Ermitteln kann solange fortgesetzt werden, bis der Ist-Wert dem Zielwert hinreichend angenähert ist. Bei dieser Regelung können die Fahrzeugparameter und/oder die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn zusätzlich berücksichtigt werden.

Dieses Verfahren wird bevorzugt als Notfall-Lenkung eingesetzt. Insbesondere kann mithilfe der mehreren Druckimpulse das Kraftfahrzeug sicher zum Stillstand gebracht werden. Im Idealfall wird das Kraftfahrzeug nicht nur zum Stillstand gebracht, sondern zusätzlich an einem sicheren Ort zum Stillstand gebracht. Beispielsweise könnte bei einem Kraftfahrzeug auf einer Autobahn ein Hauptlenksystem und unter ungünstigen Umständen sogar das dazugehörige redundante Lenksystem ausfallen. In dieser Situation kann das Kraftfahrzeug nicht länger weiterbetrieben werden, auch nicht zu einer nächsten Werkstatt. In dieser Situation kann mithilfe des beschriebenen Verfahrens sowie den nachfolgenden Ausführungsformen das Kraftfahrzeug dennoch von einer Fahrspur auf der Autobahn auf sichere Weise in Richtung des Standstreifens gelenkt werden und dort zum Stillstand gebracht werden. Dabei wird bevorzugt auf bereits vorhandene Komponenten zurückgegriffen, sodass ein zusätzliches Not-Lenksystem ohne weitere Komponenten bereitgestellt werden kann. So kann unkompliziert die Verkehrssicherheit erhöht werden.

Eine zusätzliche oder alternative Ausführungsform ermöglicht das Ermitteln der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs mittels einer Kamera. Zusätzlich oder alternativ kann die Oberflächenbeschaffenheit durch eine auf einer externen Speichereinheit hinterlegten Reibwertkarte bereitgestellt werden. Die externe Speichereinheit kann als Cloud-Datenspeicher betrachtet werden. Auf diesem Cloud-Datenspeicher können digitale Streckendaten sowie Informationen bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn entlang einer Route des Kraftfahrzeugs hinterlegt sein. Die mehreren Druckimpulse können bei einer Änderung der Oberflächenbeschaffenheit entsprechend angepasst werden, da dies mithilfe der Kamera erkennbar ist. Beispielsweise kann mithilfe der Kamera eine Änderung eines optischen Flusses detektiert werden. Die Kamera kann dazu beispielsweise mehrere Bilder von der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs aufnehmen und analysieren. Eine Änderung im optischen Fluss kann dabei auf eine Änderung der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn hindeuten. So kann beispielsweise ein Übergang von einer geteerten Fahrbahn zu einer Fahrbahn mit Schotter, Schnee, Eis oder Regen eine entsprechende Änderung in den Bildern der Kamera induzieren. Diese Änderung kann beispielsweise mithilfe des optischen Flusses oder einer anderen Bildauswertung erkannt werden. Die Bildauswertung kann mittels eines neuronalen Netzes erfolgen, welches auf die Erkennung von Oberflächenbeschaffenheiten trainiert ist. Die mehreren Druckimpulse können infolge der veränderten Oberflächenbeschaffenheit neu ermittelt oder berechnet werden. So kann bereits eine sich anbahnende neue Oberflächenbeschaffenheit beim Berechnen der mehreren Druckimpulse berücksichtigt werden, was im Idealfall eine schnellere Angleichung des Ist-Werts mit dem Zielwert ermöglicht. In diesem Fall kann eine Nachregelung durch eine Erhöhung von Pulsweiten und/oder Pulshöhen der mehreren Druckimpulse erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Pulsabstand zwischen den mehreren Druckimpulsen reduziert oder erweitert werden. Die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften können alternativ durch die Reibwertkarte abgerufen werden. So kann das Ermitteln, Regeln und/oder Einstellen des Lenkwinkels oder der Gierrate präziser und schneller erfolgen.

Zusätzlich oder alternativ kann mittels eines Drehzahlsensors eine Drehzahl als Fahrzeugparameter erfasst werden und ein daraus abgeleiteter Radschlupf beim Regeln berücksichtigt werden. Bevorzugt können für je zwei Räder einer Achse zwei zugehörige Drehzahlen erfasst werden. Anhand dieser beiden Drehzahlen kann ein Radschlupf ermittelt werden. Dadurch kann ein Durchdrehen der Räder rechtzeitig erkannt werden und die mehreren Druckimpulse können so angepasst werden, dass das Kraftfahrzeug zumindest bis zu einem Stillstand sicher geführt werden kann.

Zusätzlich oder alternativ kann mittels eines Mikrofons und/oder eines Ultraschallsensors Feuchtigkeit in einem Bereich um die Räder detektiert werden. Anhand der detektierten Feuchtigkeit kann bevorzugt die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn abgeleitet werden. Beispielsweise kann im Bereich eines Radkastens der Ultraschallsensor oder das Mikrofon angeordnet sein. Mithilfe des Ultraschallsensors oder des Mikrofons kann eine charakteristische Akustik einer nassen Fahrbahn detektiert werden. Somit kann das Mikrofon oder der Ultraschallsensor eine feuchte, vereiste oder steinige Fahrbahn „hören“. Je nach erfasster Geräuschkulisse oder Schallwellencharakteristik kann auf die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn geschlossen werden. Somit ergibt sich eine weitere Möglichkeit, die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn auf einfache Weise festzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Lautstärke die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn erfasst werden. Anhand der Lautstärke kann die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn ermittelt werden. Zum Beispiel kann durch die Lautstärke der Feuchtigkeit ein Haftungsgrad der Fahrbahn als Oberflächenbeschaffenheit abgeleitet werden. Anstelle der Lautstärke kann zusätzlich oder alternativ eine Schallwellencharakteristik oder Geräuschcharakteristik detektiert werden. Mithilfe der Geräuschcharakteristik oder Schallwellencharakteristik kann auf die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn geschlossen werden. Die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn kann eine Reibung der Fahrbahn zu dem Reifen des Fahrzeugs, eine Haftung des Reifens auf der Fahrbahn sowie eine Radaufstandsfläche des Reifens auf der Fahrbahn beinhalten. In Verbindung mit einem Gewicht des Kraftfahrzeugs kann auf die Reifenaufstandsfläche geschlossen werden. Somit kann neben der Oberflächenbeschaffenheit auch zusätzlich die Reifenaufstandsfläche bestimmt werden. Diese Parameter können zusätzlich beim Regeln der mehreren Druckimpulse berücksichtigt werden.

Das Ermitteln der Reifenaufstandsfläche anhand des Fahrzeuggewichts und/oder der Oberflächenbeschaffenheit anhand der Lautstärke können analog bei allen weiteren Ausführungsformen erfolgen. Dadurch kann der Lenkwinkel und/oder die Gierrate des Kraftfahrzeugs effizienter und schneller auf den Zielwert eingeregelt werden.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Reifenart der Räder und eine Reifentemperatur als Fahrzeugparameter erfasst werden. Mehrere Druckimpulse können bevorzugt in Abhängigkeit von der Reifenart und der Reifentemperatur geregelt werden. Das Lenken des Kraftfahrzeugs kann insbesondere von der Reifenart und der Reifentemperatur abhängig sein. Beispielsweise haben Winterreifen im Sommer einen in der Regel größeren Anhalteweg. Ebenso können unterschiedliche Reifentemperaturen einen Bremsweg oder Anhalteweg beeinflussen. Ebenso können diese Parameter das Lenkverhalten des Kraftfahrzeugs beeinflussen. Die Reifenart kann beispielsweise mithilfe einer manuellen Eingabe vorgegeben werden. So kann der Regeleinheit die Reifenart mitgeteilt werden. Die Reifentemperatur kann mithilfe eines entsprechenden Temperatursensors gemessen werden. Diese zusätzlichen Fahrzeugparameter können für das Regeln der mehreren Druckimpulse zusätzlich genutzt werden. Das Kraftfahrzeug kann trotz eines Ausfalls eines übergeordneten Lenksystems dennoch zumindest temporär sicher geführt werden.

Zusätzlich oder alternativ können mittels eines Bewegungssensors des Kraftfahrzeugs eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und/oder ein Ruck als die Fahrzeugparameter gemessen werden. Die Druckimpulse können bevorzugt in Abhängigkeit von diesen Fahrzeugparametern geregelt werden, um den Lenkwinkel und/oder die Gierrate einzustellen. Die Parameter in dieser Ausführungsform können zusätzlich zu den Fahrzeugparametern und der Oberflächenbeschaffenheit beim Regeln berücksichtigt werden. Die Geschwindigkeit, Beschleunigung und/oder der Ruck können mittels eines Inertialsensors, Beschleunigungssensors oder Geschwindigkeitssensors gemessen werden. Der Ruck ist insbesondere eine Ableitung der Beschleunigung oder beziehungsweise eine dritte Ableitung des Orts nach der Zeit. Die Beschleunigung ist bevorzugt eine zeitliche Änderung der Geschwindigkeit. Zusätzlich kann das Fahrzeuggewicht als weiterer Parameter erfasst und gemessen werden. Dadurch kann das Regeln der mehreren Druckimpulse weiter verbessert werden.

Zusätzlich oder alternativ kann der Zielwert basierend auf dem Fahrzeugparameter und/oder der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Der Zielwert kann insbesondere durch eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs für ein autonomes Fahren ermittelt oder vorgegeben werden. Bestimmte Konstellationen von Fahrzeugparametern und Oberflächenbeschaffenheiten können diese gewissen Zielwerte für den Lenkwinkel oder die Gierrate ausschließen. Insbesondere kann zusätzlich der Zielwert in Abhängigkeit von einer Objekterkennung um das Kraftfahrzeug erfolgen. Bevorzugt wird der Zielwert so eingestellt, dass eine Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Objekt vermieden wird.

Zusätzlich oder alternativ können die Druckimpulse eine Zeitdauer von 10 bis 1.000 Millisekunden aufweisen. Die Druckhöhe der Druckimpulse kann zwischen 10 Bar und 100 Bar betragen. 100 Bar entsprechen bevorzugt einer Vollbremsung. Die Zeitdauer der Druckimpulse kann 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1.000 Millisekunden betragen. Die Regelung der Druckimpulse erfolgt dabei bevorzugt derart, sodass das Kraftfahrzeug sicher abgebremst, dabei gelenkt wird und in einen sicheren finalen Endzustand überführt wird. Ein dauerhaftes Abbremsen einzelner Räder an einer Hinterachse oder Vorderachse des Kraftfahrzeugs würde es destabilisieren. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug dadurch ins Schleudern gebracht werden und zudem kann die Radbremse schneller überhitzen. Dies kann mithilfe der mehreren Druckimpulse vermieden werden. Mithilfe des Anbremsens durch die mehreren Druckimpulse kann das Kraftfahrzeug im Bereich geringer Querbeschleunigungen sicher gelenkt werden. Dazu werden bevorzugt die inneren Räder an der Hinterachse entsprechend der mehreren Druckimpulse angebremst. Zusätzlich oder alternativ kann ein Bremsmoment an dem gebremsten Rad oder Rädern erfasst werden. Ebenfalls kann eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfasst werden. In Abhängigkeit von dem Bremsmoment und der Geschwindigkeit kann ein Anhalteweg des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Das Bremsmoment kann ein momentanes Bremsmoment sein, also zeitlich variabel sein. Insbesondere können mehrere Bremsmomente im Zeitablauf erfasst werden. Dasselbe kann für die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gelten. Anhand dieser Bremsmomente und Geschwindigkeitswerte des Kraftfahrzeugs kann ein Anhalteweg des Kraftfahrzeugs ermittelt oder berechnet werden. So kann vorhergesagt werden, in welchem Bereich das Kraftfahrzeug zum Stillstand gebracht wird.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Fahrbahnspur des Kraftfahrzeugs und eine Zielfahrbahnspur des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Die Fahrbahnspur des Kraftfahrzeugs ist insbesondere jene Fahrbahnspur, auf der sich das Kraftfahrzeug momentan befindet. Die Zielfahrbahnspur ist bevorzugt jene Fahrbahnspur, auf der das Kraftfahrzeug sicher zum Stillstand gebracht werden soll. In vielen Fällen ist dies der rechte Bereich einer Straße. Bei einer Landstraße kann dies eine Parkbucht oder ein Seitenstreifen sein. Bei einer Autobahn kann die Zielfahrbahnspur ein Seitenstreifen oder Pannenstreifen sein. Der Zielwert kann bevorzugt in Abhängigkeit von der Fahrbahnspur und der Zielfahrbahnspur vorgegeben werden. Zusätzlich kann in diesem Zusammenhang die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beim Vorgeben des Zielwerts berücksichtigt werden. Insbesondere kann das Regeln der mehreren Druckimpulse dem Anhalteweg angepasst werden. Dadurch kann vermieden werden, dass das Kraftfahrzeug an einem unsicheren Ort zum Stillstand gebracht wird.

Somit gelingt es, das Kraftfahrzeug von der Fahrbahnspur zu einer sicheren Zielfahrbahnspur zu lenken und dort zum Stillstand zu bringen. Mithilfe der mehreren Druckimpulse kann das Kraftfahrzeug zum einen von der Fahrbahnspur zur Zielfahrbahnspur gelenkt werden und zugleich entsprechend abgebremst werden, sodass es auf der Zielfahrbahnspur zum Stehen kommt.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Anwesenheit anderer Fahrzeuge oder Verkehrsteilnehmer um das Kraftfahrzeug erfasst werden. Die anderen Fahrzeuge oder Verkehrsteilnehmer können durch ein Warnsignal auf eine Fehlfunktion des Kraftfahrzeugs hingewiesen werden. Das Warnsignal kann ein optisches oder akustisches Warnsignal für andere Fahrer von Fahrzeugen sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Warnsignal drahtlos an andere Steuereinheiten von anderen Fahrzeugen übertragen werden. Somit können andere autonom fahrende Fahrzeuge über eine Fehlfunktion oder Notsituation des Kraftfahrzeugs informiert werden. Andere autonom fahrende Fahrzeuge können ihre Fahrweise entsprechend anpassen, um dem Kraftfahrzeug ein sicheres Lenken und Bremsen zu ermöglichen. Insbesondere kann dem Kraftfahrzeug ein Ausweichkorridor geschaffen werden, der für das Lenken und Abbremsen genutzt werden kann. Durch entsprechendes Abbremsen der anderen Fahrzeuge gelingt es dem Kraftfahrzeug deutlich besser, eine Trajektorie von der Fahrbahnspur zur Zielfahrbahnspur zu ermitteln und mithilfe der mehreren Druckimpulse das Kraftfahrzeug entsprechend dorthin zu manövrieren.

Zusätzlich oder alternativ kann das Bereitstellen des Zielwerts für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate sowie das Regeln der Druckimpulse basierend auf der Anwesenheit der anderen Fahrzeuge oder Verkehrsteilnehmer erfolgen. Zusätzlich können das Regeln der Druckimpulse sowie das Bereitstellen des Zielwerts für den Lenkwinkel und/oder der Gierrate in Abhängigkeit von erkannten Objekten um das Kraftfahrzeug erfolgen. Der Zielwert wird dabei bevorzugt so ermittelt oder angepasst, dass Kollisionen vermieden werden. Dadurch kann ein geeigneter Zielwert für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate für das Regeln der mehreren Druckimpulse ermittelt oder vorgegeben werden. Bevorzugt wird der Zielwert im Vorfeld ermittelt oder definiert. Dazu kann mithilfe einer Kamera ein Objekt in einem Umkreis um das Kraftfahrzeug erkannt werden. Dazu kann die Regeleinheit eines oder mehrere Bilder des Kraftfahrzeugs, welche eine Umgebung des Kraftfahrzeugs zeigen, auswerten. Dadurch kann vermieden werden, dass eine nachträgliche Änderung des Zielwerts beim Regeln große Über- beziehungsweise Unterschwinger hervorruft. Das Regeln der Gierrate und/oder des Lenkwinkels kann so fließender oder angenehmer ausgeführt werden.

Zusätzlich oder alternativ können die Druckimpulse durch eine Regeleinheit ermittelt werden, wobei auf der Regeleinheit Informationen bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn abgespeichert sind. Die mehreren Druckimpulse können zusätzlich in Abhängigkeit von diesen Informationen bezüglich der Oberflächenbeschaffenheit ermittelt und/oder geregelt werden. Dadurch kann die Regeleinheit mithilfe der Informationen zur Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn vorkonditioniert werden. Eine Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrbahn einer Route des Kraftfahrzeugs kann bereits vor dem Erfassen der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn durch einen Sensor berücksichtigt werden. So können bereits in einer Anfangsphase des Einstellens des Lenkwinkels und/oder der Gierrate die mehreren Druckimpulse präziser ermittelt werden und angepasst werden. So kann eine beschleunigte Regelung erfolgen, wodurch der Ist-Wert dem Zielwert schneller angeglichen werden kann. Die Regeleinheit kann auf fahrzeugeigene Sensoren zurückgreifen und Sensordaten abgreifen, um die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn zu ermitteln. Mithilfe der Reibwertkarte von einem Server können die Oberflächenbeschaffenheiten dem Kraftfahrzeug beziehungsweise der Regeleinheit übermittelt werden. Dies geschieht bevorzugt drahtlos. Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug weist bevorzugt eine Regeleinheit, eine Bremseinheit sowie mindestens ein Rad auf. Die Regeleinheit ist insbesondere ausgestaltet, mehrere Druckimpulse für die Bremseinheit basierend auf einem bereitgestellten Zielwert für einen Lenkwinkel und/oder eine Gierrate zu ermitteln. Die Regeleinheit kann einen Fahrzeugparameter und/oder eine Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs ermitteln oder bereitstellen. Die Regeleinheit kann einen Ist-Wert für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate erfassen und das mindestens eine Rad des Kraftfahrzeugs basierend auf dem Zielwert, dem Ist-Wert, dem Fahrzeugparameter und/oder der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn ermitteln und/oder regeln, um den Ist-Wert dem Zielwert anzunähern.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten Merkmale, Beispiele und Vorteile gelten sinngemäß und analog für das Kraftfahrzeug sowie umgekehrt. Der Fahrzeugparameter kann mithilfe entsprechender Sensoren des Kraftfahrzeugs erfasst oder gemessen werden. Dazu können Inertialsensoren, Bewegungssensoren, Mikrofone, Ultraschallsensoren, Kameras sowie weitere Sensoren eingesetzt werden. Die Erfindung wird nun anhand beigefügter Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen stellen jedoch lediglich beispielhafte Ausführungsbeispiele dar, welche die Erfindung nicht in ihrem Umfang beschränken.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren zum Einstellen des Lenkwinkels und/oder der Gierrate gemäß dem ersten dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale, Ausführungsformen sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.

Das Kraftfahrzeug weist bevorzugt die Regeleinheit auf. Die Regeleinheit kann eine Prozessoreinrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform eines Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor, zumindest einen Mikrocontroller, zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array), zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) und/oder ein neuronales Netz aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Die Steuereinheit kann eine interne oder externe Speichereinheit umfassen. Die externe Speichereinheit kann als Cloudeinheit ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Computerprogramm[produkt], umfassen, welches Befehle beinhaltet, die bewirken, dass jede Ausführungsform des Verfahrens ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitendarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Regeleinheit zum einstellen eines Lenkwinkels und/oder einer Gierrate;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Kraftfahrzeug mit einer vor dem Kraftfahrzeug liegenden Fahrbahn sowie unterschiedlichen Fahrspuren;

Fig. 3 eine beispielhafte Darstellung verschiedener Komponenten des Verfahrens zum Einstellen des Lenkwinkels und/oder der Gierrate sowie des Kraftfahrzeugs;

Fig. 4 eine beispielhafte Darstellung für einen Regelkreis zum Einstellen des Lenkwinkels und/oder der Gierrate des Kraftfahrzeugs;

Fig. 5 eine schematische Darstellung mehrerer verschiedener Druckimpulse zum Bremsen eines oder mehrerer Räder des Kraftfahrzeugs, um den Lenkwinkel und/oder die Gierrate einzustellen; und

Fig. 6 ein schematisches Ablaufdiagramm für ein mögliches Verfahren.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist beispielsweise ein Kraftfahrzeug 1 gezeigt. Das Kraftfahrzeug 1 kann als Fahrzeug, Kraftfahrzeug, Kraftwagen, manuell betriebenes Kraftfahrzeug oder autonom betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Steuereinheit 2 beziehungsweise eine Regeleinheit 2 auf. Die Regeleinheit 2 kann mehrere Bremseinheiten

3 des Kraftfahrzeugs 1 ansteuern, um eines oder mehrere Räder 4 des Kraftfahrzeugs 1 zu bremsen.

Bevorzugt kann die Regeleinheit 2 Steuersignale an die Bremseinheiten 3 für die Hinterräder

4 erzeugen und somit die Hinterräder 4 temporär bremsen. Das temporäre Bremsen kann auch als „Anbremsen“ bezeichnet werden. Die Regeleinheit 2 kann von verschiedenen Komponenten Informationen beziehen und/oder abrufen. Beispielsweise kann mithilfe eines Inertialsensors 5, einer externen Speichereinheit 6, eines Sensors 7 des Kraftfahrzeugs 1 und/oder von einer zentralen Recheneinheit 9 des Kraftfahrzeugs 1 Informationen beziehungsweise Daten an die Regeleinheit 2 übermittelt und/oder bereitgestellt werden. Die fahrzeugeigenen Sensoren 7 können beispielsweise als Ultraschallsensoren, Mikrofon, Kamera, Radarsensor, Laserscanner und/oder Lidar-Sensor ausgebildet sein. Der Inertialsensor 5 kann beispielsweise als Beschleunigungssensor, Geschwindigkeitssensor und/oder Ruck-Sensor ausgebildet sein. Der Inertialsensor 5 kann somit eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 , eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs 1 und/oder einen Ruck des Kraftfahrzeugs 1 erfassen oder messen. Der Ruck ist dabei insbesondere eine zeitliche Ableitung der Beschleunigung beziehungsweise eine dritte Zeitableitung nach dem Ort.

Die externe Speichereinheit 6 kann beispielsweise eine digitale Reibwertkarte bereitstellen. Die Reibwertkarte gibt insbesondere Aufschluss über Fahrbahnzustände, welche in Fahrtrichtung x des Kraftfahrzeugs 1 vorausliegen. Die Reibwertkarte kann somit Haftungseigenschaften sowie Fahrbahnzustände beinhalten. Beispielsweise kann die Reibwertkarte zusätzlich lokale Wetterinformationen berücksichtigen. Die Fahrbahnzustände können zusätzlich oder alternativ durch die Sensoren 7 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst oder ermittelt werden. Insbesondere kann mithilfe einer oder mehrerer Kameras 7 eine vor dem Kraftfahrzeug 1 vorausliegende Fahrbahn erfasst werden. Mithilfe entsprechender Bildverarbeitung kann auf eine nasse Fahrbahn, Fahrbahn mit Schotter, Fahrbahn mit Rollsplit et cetera geschlossen werden. Somit kann mithilfe der Kamera 7 und entsprechender Bildauswertung ein Fahrbahnzustand oder Straßenzustand ermittelt werden.

Bei autonom fahrenden Kraftfahrzeugen verfügt das Kraftfahrzeug 1 in der Regel nicht mehr über ein Lenkrad 8. Manuell betriebene Kraftfahrzeuge 1 werden meist mit einem Lenkrad 8 gelenkt beziehungsweise gesteuert. Bei einem vollautonom fahrenden Kraftfahrzeug 1 ist das Lenkrad 8 als Stear-by- Wire-System 8 ausgebildet. In diesem Fall erfolgt die Lenkung vorzugsweise vollelektronisch. Das Lenkrad 8 kann dabei deaktiviert sein oder ganz eingezogen werden. Somit kann Stear-by-Wire während einer vollautomatisierten Fahrt wie zum Beispiel bei einem Level-4-Kraftfahrzeug 1 gemäß SAE J3016 ermöglicht sein. Dabei wird ein Fahrer während einer vollautomatisierten Fahrt des Kraftfahrzeugs 1 zum reinen Passagier. So kann mehr Platz für andere Aktivitäten geschaffen werden, wie zum Beispiel Schlafen, Zeitunglesen, im Internet surfen und so weiter. Bei einem Einziehen oder Wegklappen des Lenkrades 8 können neue Innenraumkonzepte ermöglicht werden. Dies kann beispielsweise mithilfe drehbarer Sitze und weiteren ausklappbaren Tischen erfolgen.

Eine mechanische Entkoppelung zwischen dem Lenkrad 8 und einem Lenkaktuator kann eine ungewollte Falschbedienung während der vollautomatischen Fahrt verhindern. Auch wenn das Lenkrad 8 nicht weggeklappt oder eingezogen werden würde, würde eine versehentliche Berührung des Lenkrades 8 nicht zu einer ungewollten Fahrzeugreaktion führen. Bei völlig autonomen Kraftfahrzeugen 1 gemäß Level 5 wie zum Beispiel Robotertaxis ist gar kein Fahrer mehr vorgesehen, sodass in diesem Fall ein Stear-by-Wire- System vorhanden ist.

Auch bei konventionellen, manuell betriebenen Kraftfahrzeugen 1 ohne automatische Fahrfunktionen kann Stear-by-Wire vorteilhaft sein. Es können verschiedene Stabilisierungsfunktionen wie zum Beispiel eine Seitenwind-Stabilisierung oder Gespann- Stabilisierung in Verbindung mit der Lenkung 8 durchgeführt werden. In diesem Fall wird ein Lenkeingriff nicht mehr vom Fahrer oder der Fahrerin am Lenkrad 8 vorgenommen. Im Notfall kann das Stear-by- Wire-System eine Lenkung des Fahrers übersteuern. Dies bedeutet insbesondere, dass kurzzeitig das Lenken ausschließlich durch das Stear-by-Wire- System vorgenommen wird, um kritische Verkehrssituationen sicher zu überstehen. Ein Stear-by-Wire-System kann zusätzlichen Komfort ermöglichen. Beim Ein- und Aussteigen kann das Lenkrad 8 weggeklappt werden, was das Aussteigen erleichtern kann. Beim Parken des Kraftfahrzeugs 1 kann eine geringe Bewegung des Lenkrads 8 ausreichend sein, um einen erforderlichen großen Lenkwinkel a einzustellen. Dies kann beispielsweise durch eine elektronische Anpassung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Lenkwinkel a und Lenkradwinkel erfolgen. Darüber hinaus ermöglicht Stear-by- Wire ein Personalisieren des Lenkverhaltens. Ein haptisches Feedback an den Fahrer kann weicher oder härter, sportlich oder komfortabel, direkt oder gedämpft sein. Diese Einstellung kann zum Beispiel bei einem Neukauf eines Kraftfahrzeugs von einem alten auf das neue Fahrzeug übertragen werden.

Bei Stear-by-Wire wird insbesondere eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad 8 und einem Lenkgetriebe an der Achse aufgebrochen und durch eine redundante Datenleitung ersetzt. Dies gilt bevorzugt bei vollautonomen Kraftfahrzeugen 1. Bei konventionellen Kraftfahrzeugen 1 kann Stear-by-Wire 8 zusätzlich zu einem normalen Lenkrad 8 hinzutreten. Das die Querdynamik beeinflussende Gesamtsystem (in der Regel in der Hauptsache die Lenkung) sollte bestimmte Sicherheits- und Verfügbarkeitsanforderungen erfüllen. Je nach Fahrzeughersteller kann eine unterschiedliche Sicherheitsphilosophie realisiert sein.

In den meisten Fällen ist ein hohes Maß an Sicherheit erwünscht oder gar vorgegeben. Zur Erfüllung dieser Sicherheitsanforderungen muss das Stear-by-Wire-System 8 oder Lenksystem nach heutigem Stand mindestens einfach redundant ausgelegt sein. Dies kann beispielsweise durch doppelte Wicklungen im Motor, doppelt vorgehaltene Steuergeräte sowie doppelt vorgehaltene elektrische Energieversorgungen und doppelt vorhandene Datenkommunikation geschehen.

Bei einer einfachen Redundanz wird insbesondere nach einem Fehler im Stear-by-Wire- System 8 das Kraftfahrzeug 1 nach kurzer Zeit angehalten, da ein weiterer Fehler zu einem nicht lenkbaren Kraftfahrzeug 1 führen würde. Zwar ist es statistisch unwahrscheinlich, dass zwei Lenksysteme zugleich ausfallen, jedoch ist ein derartiges Szenario nicht gänzlich unmöglich. Beispielsweise wird bei einem Ausfall eines Hauptbremssystems immer noch eine Hilfsbremsung vorgehalten, welche eine maximale Bremsverzögerung von mindestens 2,4 Meter durch Sekunden Quadrat ermöglicht.

Im Rahmen dieser Anmeldung wird eine Sicherheitsstrategie verfolgt, welche vorsieht, dass bei einem Betreiben des Kraftfahrzeugs 1 stets mindestens eine weitere Rückfallebene zum Einstellen des Lenkwinkels a und/oder der Gierrate a‘ vorgehalten sein muss. Wird die letzte Rückfallebene bezüglich der Lenkung 8 erreicht, so ist bevorzugt vorgesehen, das Kraftfahrzeug 1 sicher zum Stillstand zu bringen. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug 1 nur dann im Regulärbetrieb betrieben wird, wenn bezüglich des Lenkens die letzte Redundanz noch nicht erreicht ist. Bei einem Erreichen der letzten Redundanz bezüglich des Lenkens des Kraftfahrzeugs 1 wird das Kraftfahrzeug 1 bevorzugt so gelenkt und abgebremst, dass es an einem geeigneten Ort sicher zum Stillstand gebracht wird.

In Fig. 2 ist beispielhaft eine Draufsicht auf das Kraftfahrzeug 1 gezeigt. Es sind zwei unterschiedliche Lenkwinkel a und ß sowie Gierraten a‘ und ß‘ gezeigt, a und a‘ repräsentiert den Zielwert für den Lenkwinkel, während ß einen Ist-Wert für den Lenkwinkel darstellt. Ebenso stellt a‘ einen Zielwert für die Gierrate und ß‘ einen Ist-Wert für die Gierrate dar. Vor dem Kraftfahrzeug 1 ist einen Fahrbahn 10 mit verschiedenen Fahrspuren FS und ZF gezeigt. FS ist dabei eine momentane Fahrspur des Kraftfahrzeugs 1 , während ZF eine Zielfahrspur für das Kraftfahrzeug 1 darstellt. Auf der Zielfahrspur ZS ist ein weiteres Fahrzeug 1 angedeutet. Die momentane Fahrspur FS ist bereichsweise gestrichelt sowie punktiert dargestellt. Damit sollen unterschiedliche Fahrbahnzustände angedeutet werden. Diese unterschiedlichen Fahrbahnzustände können von dem Sensor 7 erfasst werden und/oder von der externen Speichereinheit 6 als digitale Reibwertkarte der Regeleinheit 2 oder dem Fahrzeugrechner 9 übermittelt werden. Im Beispiel von Fig. 2 werden die Informationen zum Lenken durch den zentralen Fahrzeugrechner 9 gesammelt und an die Regeleinheit 2 übermittelt. Die Regeleinheit 2 kann eine Bremseinheit 3 ansteuern, um das hintere rechte Rad 4 kurzzeitig zu bremsen. Durch dieses kurzzeitige Bremsen wird das Kraftfahrzeug 1 in Richtung des Lenkwinkels a verdreht, und zwar um den Betrag des Ist- Werts ß. Entsprechendes kann für den Ist-Wert ß‘ der Gierrate a‘ gelten. Das Einstellen der Ist-Werte ß, ß'erfolgt dabei bevorzugt im Rahmen eines Regelkreises, um sie den Zielwerten a, a‘ anzunähern. Dieser Regelkreis kann eine Regelung bezüglich des Lenkwinkels a und/oder der Gierrate a‘ umsetzen.

Die Regeleinheit 2 kann bei allen Ausführungsformen einen Anhalteweg AW ermitteln und das Ermitteln der Druckimpulse PK dem Anhalteweg AW anpassen. Zum Beispiel kann sich aufgrund detektierter Objekte und/oder veränderter Oberflächenbeschaffenheiten der Fahrbahn 10 ein verkürzter Anhalteweg AW ergeben.

In Fig. 3 sind beispielhaft einige Komponenten für einen solchen Regelkreis gezeigt. Die Regeleinheit 2 bildet bevorzugt das Zentrum des Regelkreises. Durch das Lenkrad 8 oder das Stear-by-Wire-System 8 kann der Zielwert für den Lenkwinkel a oder die Gierrate a‘ vorgegeben werden. Die Regeleinheit 2 kann anhand des Zielwerts a, a‘ mehrere Druckimpulse PK für die Bremseinheit 3 berechnen oder ermitteln. Die Bremseinheit 3 kann mithilfe von Bremssatteln oder Bremsbacken Bremsmomentpulse oder Spannkraftpulse erzeugen. Bevorzugt sind die Druckimpulse als kurzzeitige Rechteckimpulse ausgebildet. Sie können eine Zeitdauer von wenigen Millisekunden haben und eine Druckhöhe zwischen 1 Bar und 100 Bar aufweisen. Aufgrund dieses temporären kurzzeitigen Bremsens (Anbremsen) erfolgt bevorzugt keine Vollbremsung des Kraftfahrzeugs 1 , sondern eine Lenkung des Kraftfahrzeugs 1. Zum Beispiel kann lediglich ein einziges Hinterrad 4 kurzzeitig angebremst werden. Eine Vollbremsung kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn das Kraftfahrzeug 1 sich an einem sicheren Ort befindet und dort zum Stillstand gebracht werden soll. Zuvor wird das Kraftfahrzeug 1 bevorzugt von seiner momentanen Position, beispielsweise der Fahrspur FS, zu der Zielfahrbahnspur ZF überführt. Die Zielfahrbahnspur ZF kann beispielsweise ein Pannenstreifen oder Notstreifen einer Autobahn sein. Im Fall einer Landstraße kann die Zielfahrbahnspur ZF ein Bereich neben der Straße sein.

Die Regeleinheit 2 kann zum Berechnen oder Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK unterschiedliche Informationen berücksichtigen. Beispielsweise können Sensoren 7 des Kraftfahrzeugs 1 lokale Reibwertinformationen bereitstellen. Diese lokalen Reibwertinformationen können zum Beispiel Straßenzustände oder Fahrbahnzustände sein, welche in Fahrtrichtung x vor dem Kraftfahrzeug 1 liegen. Derartige Reibwertinformationen können zusätzlich oder alternativ von der externen Speichereinheit 6 bezogen werden. Mithilfe eines oder mehrerer Inertialsensoren 5 können der Ist-Wert ß für den Lenkwinkel oder der Ist-Wert ß‘ für die Gierrate gemessen werden. Diese Sensoren 7 können jeweils ihre Sensorsignale oder Daten an die Regeleinheit 2 übermitteln. Alternativ kann der zentrale Fahrzeugrechner die Signale der Inertialsensoren 5, fahrzeugeigenen Sensoren 7, Daten der externen Speichereinheit 6 sammeln und diese gesammelten Informationen in einem Datenpaket an die Regeleinheit 2 übermitteln. Die Regeleinheit 2 kann diese gesammelten Informationen beim Ermitteln der Druckimpulse PK berücksichtigen.

Das Berechnen oder Ermitteln der Druckimpulse PK kann insbesondere iterativ ausgeführt sein. Insbesondere kann nach jedem iterativen Schritt eine Differenz zwischen dem Zielwert a und Ist-Wert ß ermittelt werden. Das Ermitteln der weiteren Druckimpulse PK kann insbesondere von dieser Differenz abhängig sein.

In Fig. 4 ist beispielhaft ein Regelkreis oder ein Regelsystem gezeigt. Der Regelkreis dient insbesondere dem Einstellen des Lenkwinkels a und/oder der Gierrate a‘ des Kraftfahrzeugs 1. Der Lenkwinkel a beziehungsweise die Gierrate a‘ werden bevorzugt anhand mehrerer Druckimpulse PK eingestellt. Das Berechnen oder Ermitteln dieser mehreren Druckimpulse PK erfolgt bevorzugt anhand einer Regelung, welche die Regeleinheit 2 umsetzen kann.

Grundsätzlich ist zu beachten, dass dieses Verfahren eine zusätzliche, meistens jedoch letzte, Redundanz bezüglich eines Lenksystems oder eines Stear-by- Wire-Systems 8 darstellt. Das Verfahren zum Einstellen des Lenkwinkels a oder der Gierrate a‘ ist in der Regel bevorzugt nicht für einen Regelbetrieb vorgesehen. Jedoch kann damit eine zusätzliche Redundanz oder Rückfallebene bezüglich der Lenkung 8 geschaffen werden. Dabei wird bevorzugt auf bereits vorhandene Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 zurückgegriffen, was auf einfache Weise eine zusätzliche Redundanz beim Lenken ermöglichen kann.

Zunächst wird anhand des Lenkrads 8 oder des Stear-by-Wire-Systems 8 der Lenkwinkel a oder die Gierrate a‘ vorgegeben. Der Zielwert a oder a‘ ist die Grundlage für das Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK durch die Regeleinheit 2. In einem ersten Schritt kann dieses Berechnen ausschließlich anhand des Zielwertes a oder a‘ erfolgen, insbesondere dann, wenn noch keine Informationen bezüglich des Ist-Wertes für den Lenkwinkel ß oder die Gierrate ß‘ vorliegen. Falls bereits Informationen bezüglich der Ist-Werte vorliegen, so kann die Regeleinheit 2 bevorzugt eine Differenz Aa, Aa‘ zwischen dem Zielwert und dem Ist-Wert beim Berechnen der mehreren Druckimpulse PK berücksichtigten. Aus der Differenz Aa, Aa‘ zwischen Zielwert und Ist-Wert bezüglich des Lenkwinkels a oder der Gierrate a‘ kann eine Regelabweichung berechnet werden. Je nach Regelabweichung können geeignete Anforderungen für Druckimpulse PK an die Bremseinheit 3 und den Bremssätteln der Räder 4 gesendet werden. Die Regeleinheit 2 kann somit die mehreren Druckimpulse PK als Steuersignale an die Bremseinheit 3 übermitteln. Diese mehreren Druckimpulse PK bewirken insbesondere ein Bremsmoment an dem linken oder rechten Rad 4 an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs 1. Dies führt zu einem neuen Ist-Wert für den Lenkwinkel ß oder einem neuen Ist-Wert für die Gierrate ß‘. Diese Ist-Werte resultieren insbesondere aufgrund des Anbremsens des jeweiligen Hinterrades 4 aufgrund der mehreren Druckimpulse PK.

Zusätzlich können diese neuen Ist-Werte ß, ß‘ anhand verschiedener Störgrößen beeinflusst sein. Diese Störgrößen können beispielsweise sich durch veränderte Reibwerte zwischen den Rädern 4 und der Fahrbahn 10 ergeben. Die Regeleinheit 2 kann bevorzugt bereits im Vorfeld eine Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 10 beim Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK berücksichtigen. Dies bedeutet, dass die Regeleinheit 2 geeignet vorkonditioniert sein kann. Die Regeleinheit 2 kann dazu Daten von den fahrzeugeigenen Sensoren 7 und/oder von der externen Speichereinheit 6 abgreifen, um die Oberflächenbeschaffenheit zu ermitteln. Diese Oberflächenbeschaffenheit kann die Regeleinheit 2 im Regelverfahren verwenden, um die Druckimpulse PK entsprechend anzupassen, sodass die Ist-Werte ß, ß‘ sich den Zielwerten a, a‘ annähern. Zusätzlich kann die Regeleinheit 2 weitere Messgrößen wie zum Beispiel eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 , eine Beschleunigung sowie einen Längsruck oder Querruck beim Berechnen oder Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK berücksichtigen. Das in Fig. 4 gezeigte Regelverfahren kann iterativ ausgeführt werden. Dies bedeutet insbesondere, dass zu jedem iterativen Schritt neue mehrere Druckimpulse PK berechnet werden können. Somit kann das Anbremsen des Hinterrades 4 fortlaufend angepasst werden.

Insbesondere kann die Regeleinheit 2 auch die Anwesenheit anderer Fahrzeuge 1 ‘ beim Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK berücksichtigen. In diesem Zusammenhang wird erneut auf die Fig. 2 verwiesen. Das Kraftfahrzeug 1 soll in diesem Beispiel von der momentanen Fahrspur FS zur Zielfahrspur ZF überführt werden. Auf der Zielfahrspur ZF soll das Kraftfahrzeug 1 zum Stillstand gebracht werden. Dabei wird der Zielwert für den Lenkwinkel a oder der Zielwert für die Gierrate a‘ der Anwesenheit des anderen Fahrzeugs 1 angepasst. Insbesondere werden diese Zielwerte so gewählt, dass eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem anderen Fahrzeug 1‘ sicher vermieden wird.

Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftfahrzeug 1 dem anderen Fahrzeug 1‘ ein Notfallsignal übermitteln. Ist das andere Fahrzeug 1‘ ebenfalls ein vollautonom gesteuertes Fahrzeug, so kann das andere Fahrzeug T beispielsweise seine Geschwindigkeit reduzieren, um dem Kraftfahrzeug 1 einen sicheren Wechsel der Fahrbahnspur zur Zielfahrbahnspur ZF zu ermöglichen. Somit kann das andere Fahrzeug T dem Kraftfahrzeug 1, welches sich in Not befindet, einen sicheren Korridor bereitstellen, um auf der Zielfahrbahnspur ZF sicher zum Stillstand zu kommen, bevorzugt im Rahmen des Anhaltewegs AW. Ist das Kraftfahrzeug 1 auf der Zielfahrbahnspur ZF angekommen, so können die mehreren Druckimpulse PK in eine Vollbremsung überführt werden. Dazu können die mehreren Druckimpulse PK in ein konstantes maximales Drucksignal transformiert werden. Dies ist bevorzugt jedoch erst dann vorgesehen, wenn das Lenken erfolgreich durchgeführt ist und das Kraftfahrzeug 1 zum Stillstand gebracht werden soll, ohne den Anhalteweg AW zu überschreiten.

In diesem Zusammenhang können die fahrzeugeigenen Sensoren 7 sowie die externe Speichereinheit 6 die Fahrzeugparameter sowie die Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 10 beim Berechnen der mehreren Druckimpulse PK berücksichtigen. So kann beispielsweise die Kamera 7 erkennen, dass die momentane Fahrspur FS nass ist beziehungsweise Rollsplit aufweist. Der gestrichelte Bereich der Fahrspur FS soll eine nasse Fahrbahn darstellen, während der punktierte Bereich Rollsplit darstellen soll. Diese unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten führen in der Regel zu einer Abweichung zwischen dem Zielwert und Ist-Wert für den Lenkwinkel a oder die Gierrate cf. Das Verfahren kann zum einen vorsehen, diese Differenz mithilfe des Inertialsensors 5 zu erfassen und/oder die Fahrzeugparameter sowie Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 10 zu erfassen und im Vorfeld beim Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK zu berücksichtigen. Dies bedeutet, dass eine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 10 bereits dann berücksichtigt werden kann, wenn das Kraftfahrzeug 1 die entsprechende Stelle der Fahrbahn 10 noch nicht erreicht hat. Bevorzugt wird in jedem Fall eine auftretende Differenz zwischen dem Zielwert und dem Ist-Wert für den Lenkwinkel a oder die Gierrate cf beim Berechnen oder Ermitteln der mehreren Druckimpulse PK berücksichtigt.

In Fig. 5 sind beispielhaft unterschiedliche Druckimpulse PK dargestellt. Die x-Achse ist als Zeit t ausgebildet. Die y-Achse stellt einen Druck P dar. In Fig. 5 sind beispielhaft drei unterschiedliche Modulationsarten für das Anbremsen gezeigt. Im linken Bereich von Fig. 5 können die Druckimpulse PK hinsichtlich einer Pulslänge bt unterschiedlich sein. Anhand der gestrichelten Linien ist jeweils eine Änderung der mehreren Druckimpulse PK angedeutet. So kann beispielsweise die Pulslänge bt in eine modifizierte Pulslänge bt‘ überführt werden. Im mittleren Bereich der Fig. 5 werden die mehreren Druckimpulse PK hinsichtlich einer Pulshöhe ba angepasst. Eine zeitliche Ausdehnung der Druckimpulse PK bleibt dabei konstant, es ändert sich jedoch die Druckhöhe P für den Bremsdruck. So können die Druckimpulse von einer momentanen Pulshöhe in eine modifizierte Pulshöhe ba‘ überführt werden. Im rechten Bereich der Fig. 5 ist eine Änderung eines Pulsabstands bd für die mehreren Druckimpulse PK angedeutet. Ein momentaner Pulsabstand bd kann in einen modifizierten Pulsabstand bd‘ überführt werden. Das Anpassen oder Regeln der mehreren Druckimpulse PK kann eine Kombination dieser drei dargestellten Möglichkeiten sein. Dies bedeutet insbesondere, dass die mehreren Druckimpulse sich hinsichtlich ihrer Pulslänge, ihrer Pulshöhe und des Pulsabstands zugleich ändern können. Die Pulslängen bt, bt‘ haben bevorzugt eine zeitliche Ausdehnung von 10 Millisekunden bis zu 1.000 Millisekunden. Die Pulshöhen ba, ba‘ können Werte zwischen 1 Bar und 100 Bar erreichen. Eine Pulshöhe von 100 Bar entspricht dabei bevorzugt einer Vollbremsung. Die Pulsabstände bd, bd‘ können ebenfalls in einem Bereich von 10 Millisekunden bis 1.000 Millisekunden liegen.

Dieses Verfahren beziehungsweise diese Regelung kann eine doppelte Redundanz beziehungsweise eine zusätzliche Rückfallebene für ein Stear-by- Wire-System 8 ermöglichen. Diese zusätzliche Redundanz kann zwar durch das Vorhalten weiterer Technik, also zusätzlicher Komponenten, erzielt werden, jedoch ist dies in der Regel mit höheren Kosten verbunden. Durch das Anbremsen des Hinterrades 4 mithilfe der mehreren Druckimpulse mit entsprechend angepasster Pulslänge, Pulshöhe sowie Pulsabstand kann der Lenkwinkel a und/oder das Giermoment cf eingestellt werden, ohne das Kraftfahrzeug 1 zu destabilisieren oder die Bremseinheit 3 zu überhitzen. Je länger beziehungsweise höher ein Druckimpuls PK ist, desto höher ist tendenziell die eingestellte Gierrate cf. Eine Abfolge der mehreren Druckimpulse PK kann einen konstanten Lenkwinkel a über längere Zeit einstellen. Mithilfe einer gezielten Modulation der Pulslänge bt, Pulsabstand ba und/oder Pulshöhe bd kann der Lenkwinkel a beziehungsweise die Gierrate cf entsprechend auf den Zielwert eingestellt werden.

Die in Fig. 5 gezeigten unterschiedlichen Modulationsarten hinsichtlich der Pulslänge, Pulshöhe sowie Pulsabstand können miteinander kombiniert werden. Dadurch kann der Ist- Wert für den Lenkwinkel ß sowie der Ist-Wert für die Gierrate ß‘ vergrößert oder verkleinert werden, um den Ist-Wert dem Zielwert anzunähern. Mithilfe dieser Regelung kann das Kraftfahrzeug 1 auch bei einem Ausfall des Lenksystems 8 innerhalb eines Fahrstreifens gehalten werden. Ein Verdrehen des Vorderrades wird so vorteilhaft vermieden. Falls bei einem verminderten Reibwert, der beispielsweise anhand von Schotter, Regen, Schnee, Eis oder sonstigem Rollsplit nicht eingestellt werden kann, so kann die Regeleinheit 2 eine Nachregelung mithilfe der Anpassung der mehreren Druckimpulse PK, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ermöglichen. Die in Fig. 4 beispielhaft gezeigte Regelung kann eine Differenz zwischen den Zielwerten und den Ist-Werten beim Berechnen der mehreren Druckimpulse PK für die Bremseinheit 3 berücksichtigen.

In Fig. 6 ist beispielhaft ein weiteres mögliches Regelverfahren zum Einstellen des Lenkwinkels a und/oder der Gierrate cf des Kraftfahrzeugs 1 gezeigt. Zunächst kann in einem ersten Schritt S1 der Zielwert für den Lenkwinkel a und/oder die Gierrate cf bereitgestellt werden. Dieses Bereitstellen kann in Form des Erfassens einer Verkehrssituation oder anhand einer manuellen Eingabe erfolgen. In einem zweiten Schritt S2 können mehrere Fahrzeugparameter wie zum Beispiel eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1, eine Beschleunigung sowie ein Längsruck und/oder ein Querruck bereitgestellt werden. Zusätzlich oder alternativ können Informationen zu einer Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 10 des Kraftfahrzeugs 1 in einem dritten Schritt S3 bereitgestellt oder gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Bereitstellen anhand digitaler Streckendaten der externen Speichereinheit 6 erfolgen. Diese digitalen Informationen können von der externen Speichereinheit 6 zu einer entsprechenden Schnittstelle der Regeleinheit 2 oder des Kraftfahrzeugs 1 übermittelt werden. In einem vierten Schritt S4 wird bevorzugt ein Ist-Wert ß, ß‘ für den Lenkwinkel und/oder die Gierrate erfasst, zum Beispiel mittels der Sensoren 7. In einem fünften Schritt S5 kann das Hinterrad 4 des Kraftfahrzeugs 1 basierend auf dem Zielwert a, a‘ und den mehreren Druckimpulsen PK gebremst werden. Die mehreren Druckimpulse PK werden in dem fünften Schritt S5 bevorzugt in Abhängigkeit von dem Zielwert a, a‘, dem Ist-Wert ß, ß‘, dem Fahrzeugparameter und/oder der Oberflächenbeschaffenheit der Fahrbahn 10 geregelt und/oder ermittelt. Dies dient der Annäherung des Ist-Werts ß, ß‘ an den Zielwert a, a‘.

Insgesamt zeigen die genannten Ausführungsformen und Beispiele, wie mithilfe der mehreren Druckimpulse PK das Kraftfahrzeug 1 auch bei einem kompletten Ausfall des Lenksystems 8 oder des Stear-by-Wire-Systems 8 zumindest bis zu einem Stillstand noch sicher manövriert werden kann. Dabei wird das Kraftfahrzeug 1 bevorzugt so gelenkt, dass es sicher zur Zielfahrbahnspur ZF manövriert wird und dort sicher angehalten wird. Da somit eine zusätzliche Redundanz bezüglich der Lenkung geschaffen werden kann, ohne dabei zusätzliche Komponenten zu verbauen, kann das Auftreten von Pannensituationen merklich reduziert werden. Dies liegt insbesondere daran, dass eine zusätzliche Rückfallebene bezüglich der Lenkung geschaffen werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Fahrzeug, Kraftfahrzeug

2 Regler, Regeleinheit

3 Bremseinheit

4 Rad, Hinterrad

5 Inertialsensor

6 externe Speichereinheit

7 fahrzeugeigener Sensor, Kamera, Ultraschallsensor

8 Lenkrad, Stear-by-Wire-System

9 zentraler Fahrzeugrechner

10 Fahrbahn

AW Anhalteweg

FS momentane Fahrspur

ZF Zielfahrspur a Lenkwinkel, Zielwert für Lenkwinkel a‘ Gierrate, Zielwert für Gierrate ß Ist-Wert für Lenkwinkel ß‘ Ist-Wert für Gierrate

Aa Differenz Lenkwinkel

Aa‘ Differenz Gierrate

PK Druckimpulse

51 erster Schritt

52 zweiter Schritt

53 dritter Schritt

54 vierter Schritt

55 fünfter Schritt t Zeit, Zeitachse

P Druck, Bremsdruck bt Pulslänge bt‘ modifizierte Pulslänge ba Pulshöhe ba‘ modifizierte Pulshöhe bd Pulsabstand bd‘ modifizierter Pulsabstand