Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines

Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei Steer-by-Wire-Lenksystemen ist die Stellung der gelenkten Räder nicht direkt mit dem Lenkeingabemittel, beispielsweise einem Lenkrad, gekoppelt.

Es besteht eine Verbindung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern über elektrische Signale. Der Fahrerlenkwunsch wird von einem Lenkwinkel- sensor abgegriffen, und in Abhängigkeit von dem Fahrerlenkwunsch wird über einen Lenksteller die Stellung der gelenkten Räder geregelt.

Um instabile Fahrsituationen, wie Übersteuern oder Untersteuern zu vermei- den, ist das sogenannte„Torque-Vectoring" bekannt, bei dem ein Antriebs- moment zwischen einem linken und einem rechten Fahrzeugrad mittels eines speziell ausgebildeten Differenzialgetriebes verteilt wird, um auf diese Weise dem Untersteuern oder Übersteuern entgegenzuwirken. So wird bei einer instabilen Fahrsituation ein Rad abgebremst, während die Antriebskraft an das Rad geleitet wird, welches die größte Giermomentreduktion aufweist, das heißt, kommt es zum Untersteuern, beaufschlagt die Steuerung das kurven- äußere Rad über eine separate Kupplung mit mehr Antriebskraft, sodass das Fahrzeug in die Kurve„hineingeschoben" wird. Während der Fahrt kann es zu ungewünschtem Schlupf der Fahrzeugräder kommen. Längsschlupf entsteht aufgrund von Durchdrehen oder Blockieren der Fahrzeugräder und wirkt sich direkt auf den Reifenverschleiß aus. Unter dem Begriff„Schlupf' wird der Zustand verstanden, wenn sich beim Beschleunigen oder Bremsen des

Fahrzeugs die Radumfangsgeschwindigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit unterscheidet. Es sind Kraftfahrzeuge mit Vierradlenkung bekannt, deren Vorderräder mit Torque-Vectoring angetrieben werden.

Die Offenlegungsschrift EP 3 153 382 Al offenbart zum Beispiel ein Torque- Vectoring System, welches auf die Vorderräder wirkt. Die Hinterräder können nach Wunsch gelenkt werden. Die Antriebs- und die evtl. Bremsverteilung über die Hinterachse erfolgt über den Lenkwinkel der Hinterräder. Torque- Vectoring ist nur für die Vorderräder vorgesehen. Der Lenkwinkel der Hinter- räder wird in Abhängigkeit der Differenz zwischen einem Soll-Schwimmwinkel und einem Ist-Schwimmwinkel angepasst.

Für den Fall oder den Zustand, dass der Vorderradantrieb nicht mehr steuerbar ist und eine Lenkung der Vorderräder ausfällt, ist das Fahrzeug unkontrollierbar, was zu einer ungewünschten, gefährlichen Situation führt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug anzugeben, dass bei Ausfall des Vorderradantriebs und der Vorderradlenkung in einem kontrollierbaren Zustand bleibt.

Diese Aufgabe wird von einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des

Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Demnach ist ein Verfahren zur Steuerung eines Kraftfahrzeuges umfassend eine zwei lenkbare Vorderräder aufweisenden Vorderradachse, wobei die Vorderradachse einen Fahrzeugantrieb aufweist, dessen Antriebsmoment in Abhängigkeit von einer Antriebsteuerung als Radantriebsmomente auf die Vorderräder verteilbar ist, und mit einer zwei lenkbare Hinterräder auf- weisenden Hinterradachse, wobei die Hinterradachse ebenfalls einen

Fahrzeugantrieb aufweist, dessen Antriebsmoment in Abhängigkeit von einer Antriebsteuerung als Radantriebsmomente auf die Hinterräder verteilbar ist, vorgesehen, das folgende Schritte umfasst:

• Überwachen und Vergleichen eines Ist-Kraftfahrzeugzustandes mit einem Soll-Kraftfahrzeugverhalten eines Kraftfahrzeuges mit Vorderachslenkung und Vorderachsantrieb;

• Feststellen, ob eine Abweichung zwischen dem Ist-Kraftfahrzeugzustand und dem Soll-Kraftfahrzeugverhalten vorliegt,

• Bereitstellen der Hinterradlenkung und des Hinterradantriebs zur

Ansteuerung der Hinterräder zur Reduktion der Abweichung zwischen Ist- Kraftfahrzeugzustand und Soll-Kraftfahrzeugverhalten.

Bevorzugt erfolgt das Bereitstellen der Hinterradlenkung und des Hinterrad- antriebs zur Ansteuerung der Hinterräder in Abhängigkeit einer von einem Fahrer eingeleiteten Lenkbewegung, einer Betätigung eines Gaspedals und einer Betätigung einer Bremse, sowie dem Ist-Kraftfahrzeugzustand.

Da die Abweichung durch die Hinterradlenkung beziehungsweise den Hinter- radantrieb reduziert wird, dient die Hinterradlenkung und der Hinterradantrieb somit als Rückfallebene für die Vorderradlenkung und den Vorderradantrieb.

Da auf der Hinterachse ebenfalls Torque-Vectoring zur Verfügung steht, kann das Kraftfahrzeug übergangsweise sicher gesteuert werden.

Vorzugsweise ist bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeuges vorgesehen, die Hinterradlenkung und den Hinterradantrieb durch Minimierung der

Abweichung zwischen Ist-Kraftfahrzeugzustand und Soll-Kraftfahrzeug- verhalten zu regeln.

Bevorzugt nimmt bei der Geradeausfahrt eine Soll-Gierrate den Wert Null an.

Bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges ist es hingegen bevorzugt, dass die Hinterradlenkung und der Hinterradantrieb in Abhängigkeit einer Differenz zwischen Ist-Gierrate und Soll-Gierrate und/oder Ist-Schwimmwinkel und Soll- Schwimmwinkel geregelt wird.

Weist die Ist-Gierrate und/oder der Ist-Schwimmwinkel in der Kurvenfahrt einen kleineren Wert als die Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel auf, wird das kurvenäußere Hinterrad mit mehr Antriebskraft beaufschlagt, wobei die Hinterradlenkung den Gegenlenkwinkel erhöht. In diesem Fall ist es auch denkbar und möglich, dass das kurveninnere Hinterrad abgebremst wird. Weist die Ist-Gierrate und/oder der Ist-Schwimmwinkel einen grösseren Wert als der Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel auf, wird in diesem Fall das kurveninnere Hinterrad mit mehr Antriebskraft beaufschlagt und die Hinterradlenkung verkleinert den Gegenlenkwinkel. In diesem Fall ist es auch denkbar und möglich, dass das kurvenäußere Hinterrad abgebremst wird.

Dadurch wird sichergestellt, dass das Fahrzeug mittels der Hinterradlenkung und der Hinterachsantriebsverteilung auch dann eine gewünschte Trajektorie abfährt, wenn die Vorderräder blockiert sind und das Fahrzeug sicher zum Stillstand gebracht werden soll.

Der Ist-Kraftfahrzeugzustand umfasst vorzugsweise die Ist-Gierrate und den Ist-Schwimmwinkel. Die Ist-Gierrate und der Ist-Schwimmwinkel werden in einer bevorzugten Ausführungsform gemessen.

Es können weiterhin folgende Schritte umfasst sein :

• Übermitteln eines aktuellen Lenkradwinkels, einer Position des Gaspedals, einer Position des Bremspedals und einer aktuellen Fahrzeuggeschwindig- keit an eine Einheit zur Ermittlung des Soll-Kraftfahrzeugverhaltens,

• Bestimmen des Soll-Kraftfahrzeugverhaltens mittels der Einheit,

• Übermitteln des Soll-Kraftfahrzeugverhaltens an eine Steuereinheit, die die Hinterradlenkung und den Hinterradantrieb regelt.

In Abhängigkeit der gemessenen Fahrzeugzustände ermittelt die Einheit mittels eines Kraftfahrzeugmodells das Soll-Kraftfahrzeugverhalten für den Fall einer Vorderradlenkung und eines Vorderradantriebs. Dabei wird bevorzugt die Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel bestimmt.

Vorzugsweise ist folgender weiterer Schritt vorgesehen :

• Bestimmen des jeweiligen Antriebsmoments für die Hinterräder mittels der Steuereinheit.

Bevorzugt fliesst in die Bestimmung des jeweiligen Antriebsmoments longitudinale und laterale Fahrzeugbeschleunigung ein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Radantriebsmomente an jedem einzelnen lenkbaren Vorderrad und/oder Hinterrad mittels separater elektrischer

Radantriebsmotoren erzeugt.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Radantriebsmomente der

Vorderachse und/oder Hinterachse von einem gemeinsamen Radantriebsmotor erzeugt und mittels eines steuerbaren Verteilergetriebes auf die lenkbaren Räder aufgeteilt werden.

Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug ein Steer-by-Wire-Lenksystem auf. Das bevorzugt einen auf die Hinterachse mittels eines Zahnstangen-Lenkgetriebes wirkenden Lenksteller aufweist, wobei die Steuereinheit ein für die Lenkbe- wegung der Zahnstange der Hinterachse benötigtes Drehmoment zur

Ansteuerung des an der Hinterachse angeordneten Lenkstellers berechnet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es

zeigen :

Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems,

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems mit zwei separaten Radantrieben auf der Vorderachse, sowie

Fig. 3: ein Blockdiagramm einer Steuerung des Steer-by-Wire-Lenk- systems mit Torque-Vectoring an der Hinterradachse.

In der Fig. 1 ist ein Steer-by-Wire-Lenksystem 1 einer Vierradlenkung mit Vierradantrieb gezeigt. An einer Lenkwelle 2 ist ein nicht dargestellter Dreh- winkelsensor angebracht, welcher den durch Drehen eines Lenkeingabemittels 3, welches im Beispiel als Lenkrad ausgebildet ist, aufgebrachten Fahrerlenk- winkel erfasst. Es kann aber zusätzlich auch ein Lenkmoment erfasst werden. Des Weiteren ist an der Lenkwelle 2 ein Feedback-Aktuator 4 angebracht, welcher dazu dient, die Rückwirkungen von einer Fahrbahn 200 auf das Lenkrad 3 zu simulieren und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. Der Fahrerlenkwunsch wird über den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel ß _S w der Lenkwelle 2 über Signalleitungen an eine Lenkungssteuereinheit 5 weitergegeben, die in Abhängigkeit von weiteren Eingangsgrößen einen elektrischen Lenksteller 6 ansteuert, welcher die Stellung der Vorderräder 7,70 steuert. Der Lenksteller 6 wirkt über ein Lenkstangen-Lenkgetriebe 8, wie beispielsweise einem Zahn- stangen-Lenkgetriebe, sowie über Spurstangen 9 und anderen Bauteilen mittelbar auf die Vorderräder 7,70. Den Vorderrädern 7,70 sind Antriebs- motoren 10, 100 zugeordnet, die die Vorderräder 7,70 in Form eines

Einzelradantriebs separat antreiben. Es ist eine Antriebssteuerung 11

vorgesehen, die über eine Signalleitung S den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel ß _S w der Lenkwelle 2 und weitere Signale erhält und daraus die Antriebsmomente für die Vorderräder 7,70 bestimmt und diese über Signalleitungen Sl, S2 an den jeweiligen Antriebsmotor 10, 100 übergibt.

In Fig. 2 ist schematisch das Kraftfahrzeug mit den beiden Achsen dargestellt, wobei der Antrieb der Vorderräder 7,70 auf einer Vorderachse 12 angeordnet ist. Die Vorderachse 12 umfasst bezogen auf eine Fahrtrichtung ein linkes lenkbares Vorderrad 7 und ein rechtes lenkbares Vorderrad 70, die über eine erste Zahnstange 13 eines ersten Zahnstangenlenkgetriebes miteinander verbunden sind. Bei Verlagerung der Zahnstange 13 quer zur Fahrtrichtung nach rechts oder links, werden die Räder um einen jeweiligen Schwenkpunkt 14, 140 verschwenkt. Ein linker Radantriebsmotor 10 ist in Fahrtrichtung links und ein rechter Radantriebsmotor 100 ist in Fahrtrichtung rechts angeordnet. Die Radantriebsmotoren 10, 100 sind jeweils über Antriebswellen 27 mit den lenkbaren Vorderrädern 7,70 verbunden. Bei den Radantriebsmotoren 10, 100 handelt es sich vorzugsweise um Elektromotoren. Die Antriebssteuerung 11 steuert über eine erste Signalleitung Sl den linken Radantriebsmotor 10 und über eine zweite Signalleitung S2 den rechten Radantriebsmotor 10, 100 an.

Es ist weiterhin ein Antrieb der Hinterräder 71,72 vorgesehen, der auf einer Hinterradachse 120 angeordnet ist. Die Hinterradachse 120 umfasst bezogen auf eine Fahrtrichtung ein linkes lenkbares Hinterrad 71 und ein rechtes lenkbares Hinterrad 72, die über eine zweite Zahnstange 130 eines zweiten Zahnstangenlenkgetriebes miteinander verbunden sind. Eine Lenkungssteuer- einheit 50 steuert einen elektrischen Lenksteller 60, der auf das zweite Zahnstangenlenkgetriebe wirkt. Bei Verlagerung der zweiten Zahnstange 130 quer zur Fahrtrichtung nach rechts oder links, werden die Räder um einen jeweiligen Schwenkpunkt 141, 142 verschwenkt. Ein linker Radantriebsmotor 101 ist in Fahrtrichtung links und ein rechter Radantriebsmotor 102 ist in Fahrtrichtung rechts angeordnet. Die Radantriebsmotoren 101, 102 sind jeweils über Antriebswellen 270 mit den lenkbaren Hinterrädern 71,72 verbunden. Bei den Radantriebsmotoren 101, 102 handelt es sich vorzugs- weise um Elektromotoren. Die Antriebssteuerung 11 steuert über eine dritte Signalleitung S3 den linken Radantriebsmotor 101 und über eine vierte Signalleitung S4 den rechten Radantriebsmotor 102 an. Die Antriebssteuerung 11 empfängt den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel ß _S w der Lenkwelle 2 über eine Signalleitung S vom Feedback-Aktuator 4, der vorzugsweise die Lenkungssteuereinheiten 5,50 umfasst. Weiterhin wird eine Position eines Gaspedals 16 des Kraftfahrzeuges, vorzugsweise ein Gaspedal- winkel a _ped , sowie eine Position eines Bremspedals 17 an die Antriebs- Steuerung 11 mittels weiterer Signalleitungen S5,S6 übermittelt.

Fig. 2 veranschaulicht die Geradeausstellung, die mit der Fahrtrichtung zusammenfällt. Durch Betätigung des Gaspedals 16 kann der Fahrer das Kraftfahrzeug beschleunigen und durch Betätigung des Bremspedals 17 abbremsen. Dazu ermittelt die Antriebssteuerung 11 die erforderlichen

Antriebsmomente für die Radantriebe der Vorderachse 10,100. Kommt es zu einem Ausfall der Vorderachslenkung und des Vorderachsantriebs, übernimmt die Hinterradlenkung und der Hinterradantrieb die Steuerung des

Kraftfahrzeuges. Im Folgenden ist die Ansteuerung der Hinterräder für diesen Fall im Detail erläutert.

Fig. 3 zeigt die Steuerung der Steer-by-Wire-Lenkung. Die von dem Fahrer über das Gaspedal 16 eingebrachte Gaspedalposition g _pos und der vom

Drehwinkelsensor gemessene Drehwinkel der Lenkwelle 2, welcher auch als Lenkradwinkel ß _sw bezeichnet werden kann, sowie eine Bremspedalposition b _pos werden an die Antriebssteuerung 11 gesendet. Die Antriebssteuerung 11 weist eine Einheit 18 zur Ermittlung eines Soll-Fahrzeugverhaltens mit

Vorderradlenkung auf. Diese Einheit 18 bestimmt in Abhängigkeit der zuvor beschriebenen Eingangsgrößen und einer aktuell ermittelten Fahrzeug- geschwindigkeit v _Fz eine Soll-Gierrate ip _r4 , einen Soll-Schwimmwinkel a _ref und einen Referenzwert einer longitudinalen und lateralen Fahrzeugbeschleunigung ^a n _g ,r f wobei die Sollwerte den Werten eines idealen Fahrzeuges mit

Vorderradlenkung und Vorderradantrieb entsprechen. Eine Steuereinheit 19 empfängt die Sollwerte der Fahrzeugbewegung und bestimmt daraus das jeweilige Antriebsmoment T _{L rear} ,T _{R rear} für die hinteren Fahrzeugräder 71,72 und ein für die Lenkbewegung der zweiten Zahnstange 130 der Hinterachse 120 benötigtes Drehmoments T _rack,rear des an der Hinterradachse angeordneten Lenkstellers 60. Für die Berechnung überprüft die Steuereinheit 19 in einer Abweichungserkennungseinheit 20, ob die Sollwerte aus der Einheit 18 zur Ermittlung eines Soll-Fahrzeugverhaltens mit den gemessenen Fahrzeug- werten, der gemessenen Gierrate ^und einem gemessenen Schwimmwinkel a _meas der hinteren Fahrzeugräder 71,72 übereinstimmen. Liegt eine Abweichung vor, sind die Vorderräder beim Lenken oder beim Antrieb blockiert und die Steuereinheit 19 sorgt dafür, dass die hinteren Fahrzeugräder 71,72

entsprechend eines ermittelten Drehmomentwertes T _rack,rear eingelenkt werden und das entsprechend Antriebsmomente T _{L rear} ,T _{R rear} für die Hinterräder 71, 72 bestimmt werden. Die Antriebssteuerung 11 gibt das Antriebsmoment T _{L rear} über die dritte Signalleitung S3 an den linken Radantriebsmotor 101 und das Antriebsmoment T _{K G63G} über die vierte Signalleitung S4 an den rechten

Radantriebsmotor 102 weiter.

Es kann an der Hinterradachse auch eine Einzelradlenkung vorgesehen sein. Für diesen Fall würden die an den Rädern benötigten Lenkmomente bzw. die Drehmomente für die Einzelradlenkung an der Hinterachse einzeln in der Steuereinheit 19 berechnet werden.

Trotz des Ausfalls der Vorderradlenkung und des Vorderradantriebs kann somit sichergestellt werden, dass die Hinterradlenkung das Kraftfahrzeug auf der durch den Lenkradwinkel und der Position des Gaspedals sowie des Brems- pedals vorgegebenen Trajektorie hält. Die Hinterradlenkung und der Hinter- radantrieb fungieren als eine Rückfallebene für die Vorderradlenkung.

Im Fall einer Geradeausfahrt ist die Fahrzeugbeschleunigung abhängig von der Position des Gas- und Bremspedals. Die Sollgierrate ist gleich Null. Die Stell- größe für den Hinterradlenkwinkel und das Hinterradmoment (Bremse und Antrieb) wird von der Steuereinheit so ermittelt, dass die Abweichung zwischen Soll- und Ist-Fahrverhalten minimiert wird.

Im Fall einer Kurvenfahrt ist die Ist-Gierrate und/oder der Ist-Schwimmwinkel kleiner als die Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel. In diesem Fall wird das kurvenäußere Hinterrad mit mehr Antriebskraft beaufschlagt, und falls nötig das kurveninnere Hinterrad abgebremst, und die Hinterradlenkung erhöht den Gegenlenkwinkel. Ist die Ist-Gierrate und/oder der Ist-Schwimm- winkel grösser als der Soll-Gierrate und/oder der Soll-Schwimmwinkel, wird das kurveninnere Hinterrad mit mehr Antriebskraft beaufschlagt, und falls nötig wird das kurvenäußere Hinterrad abgebremst, und die Hinterradlenkung verkleinert den Gegenlenkwinkel. Dadurch wird sichergestellt, dass das

Fahrzeug mittels der Hinterradlenkung und der Hinterachsantriebsverteilung auch dann eine gewünschte Trajektorie abfährt, wenn die Vorderräder blockiert sind und das Fahrzeug sicher zum Stillstand gebracht werden soll.