DE10117351B4

DE10117351B4 - Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche

Info

Publication number: DE10117351B4
Application number: DE2001117351
Authority: DE
Inventors: Takashi Watanabe; Shoichi Masaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2021-04-07
Also published as: JP4496598B2; JP2001287634A; DE10117351A1; US6385525B2; US20010029421A1

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, die umfaßt: ein Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (120) zur Ausgabe eines Radgeschwindigkeitssignals, das die Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades repräsentiert; ein Radgeschwindigkeitssummationsmittel zur Summation von Variationen in der durch das Radgeschwindigkeitssignal repräsentierten Radgeschwindigkeit während jeder Zeitperiode, die einer Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht, und zur Erzeugung eines Summenwertes, der ein Ergebnis dieser Summation repräsentiert; und ein Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel (160) zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes auf Basis des Absolutwertes einer Differenz zwischen einem aktuellen Summenwert und einem vorhergehenden Summenwert, die von dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel erzeugt worden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine auf einem Fahrzeug angeordnete Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, während das Fahrzeug sich bewegt.
Das der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 9-20223 entsprechende US-Patent Nr. 5,719,565 offenbart eine auf einem Fahrzeug montierte Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, während das Fahrzeug sich bewegt. In der Vorrichtung der US 5,719,565 werden die Geschwindigkeiten der Räder des Fahrzeugs auf Basis von Radgeschwindigkeitssignalen von Radgeschwindigkeitssensoren berechnet. Die Beschleunigungen der Räder werden auf Basis der berechneten Radgeschwindigkeiten berechnet. Hochfrequente Anteile der berechneten Radbeschleunigungen werden unter Verwendung von Hochpaßfiltern herausgefiltert, um die Frequenzanteile zu erhalten, die nur von dem Zustand der Fahrbahnoberfläche herrühren. Eine Varianz innerhalb einer begrenzten Anzahl von zeitlich versetzten Abtastwerten jeder einzelnen gefilterten Radbeschleunigung wird berechnet. Entsprechend der berechneten Varianz wird bestimmt, ob der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist. Insbesondere wird festgestellt, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist, wenn die berechnete Varianz gleich oder grösser als der Referenzwert ist.
Ein typischer Radgeschwindigkeitssensor umfaßt einen Rotor, der zusammen mit dem entsprechenden Fahrzeugrad rotiert. Der Rotor weist eine Verzahnung auf. Der typische Sensor umfaßt außerdem einen festen Bereich zur Erfassung jedes Vorsprungs (Zahn) oder jedes Einschnitts (Zahnlücke) in der Rotorverzahnung und erzeugt so während der Umdrehung des Rotors ein Radgeschwindigkeitssignal. Falls der typische Sensor in einer Vorrichtung nach US-Patent-Nr. 5,719,565 verwendet ist, beeinflusst eine Variation unter den Zähnen oder Zahnlücken der Rotorverzahnung in Form und Position die errechnete Varianz. Daher verringert die Variation in der Form und Position der Zähne oder Zahnlücken der Rotorverzahnung die Genauigkeit der Bestimmung, ob der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist oder nicht.
Die US 4 809 197 A schlägt vor den Einfluss einer ungenauen Rotorverzahnung bei der Summation zu verhindern, in dem als Zeitperiode eine Umdrehung des Fahrzeugrades vorgesehen wird.
Die japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 6-80044, offenbart eine auf einem Fahrzeug montierte Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, während das Fahrzeug sich bewegt. In der Vorrichtung der japanischen Anmeldung 6-80044 werden Radgeschwindigkeitsdaten aus dem Ausgangssignal eines Radgeschwindigkeitssensors abgeleitet. Ein Differenzwert der Radgeschwindigkeitsdaten wird für jede Zeiteinheit berechnet. Faktoren einer Sequenz von Abtastwerten von Daten, die die berechneten Differenzwerte repräsentieren, werden als radgeschwindigkeitsbezogene Merkmalsgrössen berechnet. Insbesondere werden für jede Zeiteinheit entsprechend der Abtastsequenz eine mittlere Amplitude, eine relative Amplitudenvariation, eine Histogrammvarianz und die Anzahl der Datenelemente in einem durch den Amplitudenwert spezifizierten Intervall berechnet. Eine Fuzzylogik ist implementiert, wobei die berechneten Merkmalsgrössen als Eingabeparameter verwendet werden. Auf Basis des Ergebnisses der Fuzzylogik wird bestimmt, ob der Zustand der Fahrbahnoberfläche gut oder schlecht ist.
Das der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 10-258618 entsprechende US-Patent Nr. 5,760,682 beschreibt ein Verfahren zur Erfassung eines platten Reifens an einem Fahrzeug. Im Verfahren der US 5,760,682 werden Radgeschwindigkeitswerte für jedes der vier Räder gesammelt und auf eine statistische Variation hin analysiert, die einen niedrigen Reifendruck anzeigen würde. Vor der Analyse werden nach einem Rückstellen (Reseten) des Systems Kalibrierungsfaktoren für jedes einzelne der Räder bestimmt, um Variationen im Abrollradius zu kompensieren. Diese Faktoren werden anschliessend benutzt, um alle Radgeschwindigkeitswerte zu korrigieren. Die korrigierten Geschwindigkeitswerte werden dann gefiltert, um Werte auszuschliessen, die Radschlupf, Fluktuationen in der Fahrbahnrauhigkeit, Kurvenfahren des Fahrzeugs und Bergauf- oder Bergab-Bewegungen repräsentieren. Wenn eine ausreichende Werteanzahl gesammelt worden ist, wird ein F-Wert im wesentlichen nach der statistischen Methode ”Varianzanalyse” berechnet und der F-Wert mit einem empirisch festgelegten Wert verglichen, der einem vorbestimmten Druckverlust entspricht. Dieser Vergleich kann als Basis für eine Warnung des Fahrers dienen. Da ein grösserer F-Wert eine grössere statistische Differenz in den Radgeschwindigkeiten anzeigt, kann der Wert nach einem weiteren Intervall erneut auf einen zusätzlichen Druckverlust geprüft werden.
Das der japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 6-318297 entsprechende US-Patent Nr. 4,651,290 gibt eine auf einem Fahrzeug montierte Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche während das Fahrzeug sich bewegt, an. In der Vorrichtung der US 4,651,290 wird die Geschwindigkeit eines Rades des Fahrzeugs auf Basis des Ausgangssignals eines Radgeschwindigkeitssensors berechnet. Die Beschleunigung des Rades wird auf Basis der berechneten Radgeschwindigkeit berechnet. Das Leistungskriterium des Fahrbahnoberflächenzustandes wird basierend auf der berechneten Radbeschleunigung berechnet. Das berechnete Leistungskriterium wird mit einem Einstellwert verglichen, um festzustellen, ob der Fahrbahnoberflächenzustand gut oder schlecht ist. Ein erstes Beispiel des Leistungskriteriums hängt von einer Varianz innerhalb einer vorbestimmten Anzahl von zeitlich versetzten Abtastwerten der Radbeschleunigung ab. Ein zweites Beispiel des Leistungskriteriums hängt von der Anzahl der Abtastwerte der Radbeschleunigung ab, die innerhalb jedes vorbestimmten Zeitintervalls einen Referenzwert übersteigen. Ein drittes Beispiel des Leistungskriteriums hängt von der Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum unter den durch zeitlich versetzte Abtastwerte der Radbeschleunigung dargestellten Werte für jedes vorbestimmte Zeitintervall ab.
Die Japanische Patentanmeldung, Nr. 5-126571 offenbart eine auf einem Fahrzeug montierte Vorrichtung zur Messung der Form einer Fahrbahnoberfläche. Die Vorrichtung der Japanischen Anmeldung 5-12657 umfaßt einen Distanzdetektor zur Erfassung der Distanz zwischen der Fahrbahnoberfläche und einem Zentralkörper des Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfaßt auch einen Beschleunigungsaufnehmer zur Erfassung der vertikalen Beschleunigung des Zentralkörpers des Fahrzeugs. Die erfaßte Vertikalbeschleunigung wird zweimal integriert, um den Betrag der Vertikalvibration des Zentralkörpers des Fahrzeugs für jedes einzelne Zeitintervall zu berechnen, das einer vorbestimmten, durch das Fahrzeug zurückgelegten Distanz entspricht. Die erfaßte Distanz zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Zentralkörper des Fahrzeugs wird in Abhängigkeit von dem berechneten Betrag der Vertikalvibration korrigiert. Auf Basis der korrigierten Distanz wird die Form der Fahrbahnoberfläche erfaßt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur gezielten Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche selbst in dem Fall, daß eine Variation innerhalb der Vorsprünge (Zähne) oder der Aussparungen (Zahnlücken) der Verzahnung eines Rotors eines Radgeschwindigkeitssensors in Form und Position vorhanden ist, zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1, 5, 11 bzw. 13.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer ersten Ausführung der Erfindung umfaßt: ein Radgeschwindigkeitserfassungsmittel zur Ausgabe eines Radgeschwindigkeitssignals, das die Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades repräsentiert; ein Radgeschwindigkeitssummationsmittel zur Summation von Variationen in der durch das Radgeschwindigkeitssignal repräsentierten Radgeschwindigkeit während jeweils einer Zeitperiode, die einer Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht, und zur Erzeugung eines Summenwertes, der ein Ergebnis dieser Summation repräsentiert; und ein Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes auf Basis des Absolutwerts einer Differenz zwischen einem aktuellen Summenwert und einem vorhergehenden Summenwert, die von dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel erzeugt worden sind.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer zweiten Ausführung der Erfindung basiert auf der ersten Ausführung und umfaßt darüber hinaus: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; und
ein in dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel vorhandenes Mittel zur Summation von durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel berechneten Variationen in der Radbeschleunigung, und zur Verwendung eines Ergebnisses der Summation der Variationen in der Radbeschleunigung als ein Ergebnis der Summation der Variationen in der Radgeschwindigkeit.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer dritten Ausführung der Erfindung basiert auf der ersten Ausführung und umfaßt zusätzlich: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein Varianzberechnungsmittel zur Berechnung einer Varianz der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel berechneten Radbeschleunigung; und ein in dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel vorhandenes Mittel zur Verwendung der durch das Varianzberechnungsmittel berechneten Varianz als ein Ergebnis der Summation der Variationen in der Radgeschwindigkeit.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung basiert auf der ersten Ausführung, wobei die Vorrichtung weiter umfaßt: ein Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Differenzwertes einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; und ein in dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel vorhandenes Mittel zur Summation von durch das Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel berechneten Variationen in dem Differenzwert, und zur Verwendung eines Ergebnisses der Summation der Variationen im Differenzwert als ein Ergebnis der Summation der Variationen in der Fahrzeugradgeschwindigkeit.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt: ein Radgeschwindigkeitserfassungsmittel zur Ausgabe eines Radgeschwindigkeitssignals, das eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades repräsentiert; ein Lernmittel zum Lernen einer Variation in der durch das Radgeschwindigkeitssignal, das von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegeben wird, repräsentierten Radgeschwindigkeit, und zur Erzeugung eines lernbasierten Wertes, der ein Ergebnis dieses Lernens repräsentiert; und ein Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes auf der Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in der durch das Radgeschwindigkeitssignal, das von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegeben wird, repräsentierten Radgeschwindigkeit.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der fünften Ausführung, wobei das Lernmittel umfaßt: ein Mittel zur Auswahl von Anteilen aus der Variation in der Radgeschwindigkeit, die durch eine Variation in der Herstellgenauigkeit eines Rotors verursacht werden, und ein Mittel zum Lernen der ausgewählten Anteile der Variation in der Radgeschwindigkeit, die durch eine Variation in der Rotorherstellungsgenauigkeit verursacht sind.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der fünften Ausführung, wobei das Lernmittel ein Mittel zum Lernen eines Durchschnitts eines Summenwertes von Variationen in der Radgeschwindigkeit umfaßt.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer achten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der fünften Ausführung, wobei die Vorrichtung weiter umfaßt: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein in dem Lernmittel vorhandenes Mittel zum Lernen einer Variation in der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel berechneten Radbeschleunigung, und zur Verwendung eines Ergebnisses des Lernens der Variation in der Radbeschleunigung als den lernbasierten Wert, der das Ergebnis des Lernens der Variation in der Radgeschwindigkeit repräsentiert; und ein in dem Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel vorhandenes Mittel zur Erfassung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche auf Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel berechneten Radbeschleunigung.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer neunten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der fünften Ausführung, wobei die Vorrichtung weiter umfaßt: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein Varianzberechnungsmittel zur Berechnung einer Varianz der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel berechneten Radbeschleunigung; ein im Lernmittel vorhandenes Mittel zum Lernen einer Variation in der durch das Varianzberechnungsmittel berechneten Varianz, und zur Verwendung eines Resultats des Lernens der Variation in der Varianz als dem lernbasierten Wert, der das Ergebnis des Lernens der Variation in der Radgeschwindigkeit repräsentiert; und ein in dem Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel vorhandenes Mittel zur Erfassung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche auf Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in der durch das Varianzberechnungsmittel berechneten Varianz.
Eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer zehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der fünften Ausführung, wobei die Vorrichtung weiter umfaßt: ein Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Differenzwertes einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein im Lernmittel vorhandenes Mittel zum Lernen einer Variation in dem durch das Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel berechneten Differenzwert, und zur Verwendung eines Ergebnisses des Lernens der Variation in dem Differenzwert als den lernbasierten Wert, der das Ergebnis des Lernens der Variation in der Radgeschwindigkeit repräsentiert; und ein in dem Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel vorhandenes Mittel zur Erfassung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche auf Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in dem durch das Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel berechneten Differenzwert.
Eine elfte Ausführung der Erfindung basiert auf der ersten Ausführung, wobei das Radgeschwindigkeitserfassungsmittel einen Radgeschwindigkeitssensor umfaßt.
Eine zwölfte Ausführung der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung in einem Fahrzeug und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes zur Verfügung. Die Vorrichtung auf dem Fahrzeug umfaßt:
Erstes Mittel zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades;
Zweites Mittel zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der durch das erste Mittel erfassten Radgeschwindigkeit;
Drittes Mittel zur periodischen Abtastung der durch das zweite Mittel berechneten Radbeschleunigung zur Erzeugung von Abtastwerten der Radbeschleunigung;
Viertes Mittel zur Berechnung einer ersten Varianz in den Abtastwerten der Radbeschleunigung, die durch das dritte Mittel erzeugt worden sind, für ein erstes Zeitintervall, das einer aktuellen Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht, und zur Berechnung einer zweiten Varianz in den durch das dritte Mittel erzeugten Abtastwerten der Radbeschleunigung für ein zweites Zeitintervall, das der vorhergehenden Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht;
Fünftes Mittel zur Berechnung eines Absolutwerts einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten durch das vierte Mittel berechneten Varianz; und
Sechstes Mittel zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche in Abhängigkeit von dem durch das fünfte Mittel berechneten Absolutwert der Differenz.
Eine Vorrichtung in einem Fahrzeug und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer dreizehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der zwölften Ausführung, wobei das sechste Mittel umfaßt:

a) siebtes Mittel zur Bestimmung, ob der durch das fünfte Mittel berechnete Absolutwert der Differenz kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist oder nicht,
b) achtes Mittel zur Festlegung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche gut ist, wenn das siebte Mittel feststellt, daß der Absolutwert der Differenz kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist, und
c) neuntes Mittel zur Festlegung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist, wenn das siebte Mittel feststellt, daß die Differenz nicht kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist.

In einer vierzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung in einem Fahrzeug und ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche:
erstes Mittel zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades;
zweites Mittel zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der durch das erste Mittel erfassten Radgeschwindigkeit;
drittes Mittel zur periodischen Abtastung der durch das zweite Mittel berechneten Radbeschleunigung zur Erzeugung von Abtastwerten der Radbeschleunigung;
viertes Mittel zur Berechnung einer Varianz in den durch das dritte Mittel erzeugten Abtastwerten der Radbeschleunigung für jedes Zeitintervall;
fünftes Mittel zur periodischen Berechnung einer ersten Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden, durch das vierte Mittel berechneten Varianzen;
sechstes Mittel zur periodischen Bestimmung, ob die durch das fünfte Mittel berechnete erste Differenz kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist oder nicht;
siebtes Mittel zur Definition einer durch das vierte Mittel berechneten Varianz und zur Bezugnahme auf die erste Differenz als eine effektive Referenz nur dann, wenn das sechste Mittel feststellt, daß die erste Differenz kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist;
achtes Mittel zur Erzeugung eines lernbasierten Wertes in Abhängigkeit von durch das siebte Mittel erzeugten effektiven Referenzen;
neuntes Mittel zur Berechnung einer zweiten Differenz zwischen einer durch das vierte Mittel berechneten aktuellen Varianz und dem durch das achte Mittel erzeugten lernbasierten Wert; und
zehntes Mittel zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahn in Abhängigkeit von der durch das neunte Mittel berechneten zweiten Differenz.
Eine Vorrichtung nach einer fünfzehnten Ausführung der vorliegenden Erfindung basiert auf der vierzehnten Ausführung, wobei das zehnte Mittel umfaßt:

a) elftes Mittel zur Feststellung, ob die durch das neunte Mittel berechnete zweite Differenz kleiner als ein vorbestimmter Kriteriumswert ist,
b) zwölftes Mittel zur Feststellung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche gut ist, wenn das elfte Mittel feststellt, daß die zweite Differenz kleiner als der vorbestimmte Kriteriumswert ist, und
c) dreizehntes Mittel zur Feststellung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist, wenn das elfte Mittel feststellt, daß die zweite Differenz nicht kleiner als der vorbestimmte Kriteriumswert ist.

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungen anhand der Zeichnungen. Es zeigt:
1 ein Diagramm eines Antiblockierkontrollsystems für ein Fahrzeug, das eine Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsvorrichtung nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält.
2 ein Flußdiagramm einer elektronischen Kontrolleinheit in 1.
3 ein Flußdiagramm eines Teils eines Programms für die elektronische Kontrolleinheit in 1.
4 ein Diagramm eines Beispiels einer Radbeschleunigung vor Filterung DVW im Zeitbereich.
5 ein Diagramm eines Beispiels einer Radbeschleunigung nach Filterung DVWF im Zeitbereich,
6 ein Flußdiagramm eines Varianzberechnungsblocks in 3,
7 ein Diagramm eines Beispiels einer Radbeschleunigung nach Filterung im Zeitbereich mit Abtastwerten,
8 ein Flußdiagramm eines Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblocks in 3,
9 den Zeitverlauf eines Beispiels von Varianzanteilen, die durch Rotorverzahnungsvariationen verursacht sind, und eines Beispiel von Varianzanteilen, die in Beziehung zur Rauhigkeit einer Fahrbahnoberfläche stehen.
10 ein Flußdiagramm eines Teils eines Programms für eine elektronische Kontrolleinheit in einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung,
11 ein Flußdiagramm eines Varianzberechnungsblocks in 10,
12 ein Flußdiagramm eines lernbasierter-Wert-Berechnungsblocks in 10,
13 ein Flußdiagramm eines Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblocks in 10, und
14 ein Diagramm von Zeitintervallen zur Summation für die Varianzberechnung, die mit Winkelbereichen entsprechend eines Rotors eines Radgeschwindigkeitssensors in einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung korrespondieren.
1 zeigt ein Antiblockierkontrollsystem für ein Fahrzeug, das eine Vorrichtung zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes nach einer ersten Ausführung der Erfindung umfaßt. Das Fahrzeug hat einen Frontmotor und ist hinterradgetrieben.
Wie in 1 gezeigt, hat das Fahrzeug ein vorderes rechtes (FR) Rad 1, ein vorderes linkes (FL) Rad 2, ein hinters rechtes (RR) Rad 3 und ein hinteres linkes (RL) Rad 4. Radgeschwindigkeitssensoren 5, 6, 7 bzw. 8 sind den jeweiligen Fahrzeugrädern 1, 2, 3 bzw. 4 zugeordnet. Die Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 sind von bekannter Bauart, beispielsweise einem elektromagnetischen oder einem magnetoresistiven Typ. Die Radgeschwindigkeitssensoren 5, 6, 7 bzw. 8 umfassen Rotoren, die zusammen mit den jeweiligen Rädern 1, 2, 3 bzw. 4 rotieren. Jeder der Rotoren hat eine Verzahnung. Die Radgeschwindigkeitssensoren 5, 6, 7 bzw. 8 geben Pulssignale aus, die von den Drehgeschwindigkeiten der jeweiligen Fahrzeugräder 1, 2, 3 bzw. 4 abhängige Frequenzen haben.
Hydraulische Bremseinheiten (Radzylinder) 11, 12, 13 bzw. 14 sind den jeweiligen Fahrzeugrädern 1, 2, 3 bzw. 4 zugeordnet. Die Radzylinder 11, 12, 13 bzw. 14 dienen dazu, Bremskräfte auf die jeweiligen Fahrzeugräder 1, 2, 3 bzw. 4 aufzubringen. Ein Hauptzylinder 16 ist mit den Radzylindern 11, 12, 13 bzw. 14 via hydraulischen Leitungen (keine Bezugszeichen) und elektrisch angetriebenen Ventileinheiten 21, 22, 23 bzw. 24 verbunden. Ein durch den Hauptzylinder 16 erzeugter hydraulischer Druck (Fluiddruck) kann über die Ventileinheiten 21, 22, 23 bzw. 24 zu den Radzylindern 11, 12, 13 bzw. 14 übertragen werden. Der auf die jeweiligen Radzylinder 11, 12, 13 bzw. 14 ausgeübte hydraulische Druck kann durch die Ventileinheiten 21, 22, 23 bzw. 24 eingestellt werden.
Ein Bremspedal 25 ist mit dem Hauptzylinder 16 verbunden. Ein Stoppschalter 26 ist dem Bremspedal 25 zugeordnet. Eine Betätigung des Bremspedals 25 wird durch den Stoppschalter 26 erfaßt. Insbesondere wechselt der Stoppschalter 26 zwischen einer AN- und einer AUS-Position, abhängig davon, ob das Bremspedal 25 betätigt ist oder nicht. Der Stoppschalter 26 gibt ein AN-Signal aus, wenn das Bremspedal 25 betätigt wird, um das Fahrzeug zu bremsen. Andernfalls gibt der Stoppschalter 26 ein AUS-Signal aus.
Ein Reservoir 28a ist als temporärer Speicher für Bremsflüssigkeit (Hydraulikflüssigkeit) vorhanden, die aus den Radzylindern 11 bzw. 12 austritt, wenn die zugehörigen hydraulischen Radzylinderdrücke während der Ausführung der Antiblockierregelung reduziert werden. In ähnlicher Weise ist ein Reservoir 28b als ein temporärer Speicher für Bremsflüssigkeit (Hydraulikflüssigkeit) vorhanden, die aus den Radzylindern 13 bzw. 14 austritt, wenn die zugehörigen hydraulischen Radzylinderdrücke während der Ausführung der Antiblockierregelung reduziert werden. Hydraulische Pumpen 27a bzw. 27b werden durch einen Motor (nicht dargestellt) angetrieben. Die hydraulische Pumpe 27a dient dazu, Bremsflüssigkeit von dem Reservoir 28a zum Hauptzylinder 16 zurückzufördern. In ähnlicher Weise dient die hydraulische Pumpe 27b, Bremsflüssigkeit vom Reservoir 28b zurück zum Hauptzylinder 16 zu fördern.
Die Ventileinheiten 21 bis 24 sind elektrisch mit einer elektronischen Kontrolleinheit (ECU) 40 verbunden. Die Ventileinheiten 21 bis 24 können durch die elektronische Kontrolleinheit 40 gesteuert werden. Während der Ausführung der Antiblockierregelung regulieren die Ventileinheiten 21 bis 24 die hydraulischen Drücke in den Radzylindern 11 bis 14 und regeln so die Bremskräfte auf die jeweiligen Fahrzeugräder 1 bis 4. Die Betriebsweise der Ventileinheiten 21 bis 24 ist ähnlich. Daher wird im Folgenden nur der Betrieb der Ventileinheit 21 näher erklärt. Die Ventileinheit 21 kann die Verbindung zwischen dem Radzylinder 11, dem Hauptzylinder 16 und dem Reservoir 28a steuern. Die Ventileinheit 21 kann zwischen drei verschiedenen Stellungen bzw. Positionen wechseln, d. h. einer Position ”A” einer druckerhöhenden Betriebsart, einer Position ”B” einer druckaufrechterhaltenden Betriebsart und einer Position ”C” einer drucksenkenden Betriebsart. Wenn die Ventileinheit 21 die Position ”A” der druckerhöhenden Betriebsart einnimmt, ist der Radzylinder 11 mit dem Hauptzylinder 16 verbunden und von dem Reservoir 28a getrennt, so daß Fluid unter Druck vom Hauptzylinder 16 zum Radzylinder 11 gebracht wird. Daher steigt in diesem Fall der hydraulische Druck im Radzylinder 11. Wenn die Ventileinheit 21 die Position ”B” der druckaufrechterhaltenden Betriebsart einnimmt, ist der Radzylinder 11 sowohl von dem Hauptzylinder 16 als auch dem Reservoir 28a getrennt, so daß der hydraulische Druck im Radzylinder 11 im wesentlichen auf demselben Niveau aufrechterhalten wird. Wenn die Ventileinheit 21 die Position ”C” der drucksenkenden Betriebsart einnimmt, ist der Radzylinder 11 mit dem Reservoir 28a verbunden und vom Hauptzylinder 16 getrennt, so daß Bremsflüssigkeit vom Radzylinder 11 zum Reservoir 28a entweicht. Daher sinkt in diesem Falle der hydraulische Druck im Radzylinder 11. Die Ventileinheit 21 nimmt im deaktivierten Zustand die Position ”A” des druckerhöhenden Betriebszustandes ein. Wenn sie aktiviert wird, nimmt die Ventileinheit 21 entweder die Position ”B” der druckaufrechterhaltenden Betriebsart oder die Position ”C” der drucksenkenden Betriebsart ein. In diesem Falle hängt die Stellung der Ventileinheit 21 von der Höhe des eingespeisten Aktivierungsstromes ab.
Die elektronische Kontrolleinheit 40 umfaßt einen Mikrocomputer mit einer Kombination aus einer zentralen Prozessoreinheit (CPU), einem schreibgeschützten Speicher (ROM), einem Speicher für wahlfreien. Zugriff (RAM) und einer Eingabe-/Ausgabe (I/O) Schnittstelle. Die I/O Schnittstelle ist elektrisch mit den Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 verbunden. Die I/O Schnittstelle erhält die Ausgangssignale von den Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8. Die I/O Schnittstelle ist elektrisch mit dem Stoppschalter 26 verbunden. Die I/O Schnittstelle empfängt das Ausgangssignal vom Stoppschalter 26. Die I/O Schnittstelle ist elektrisch mit den Ventileinheiten 21 bis 24 verbunden. Die I/O Schnittstelle gibt Stellsignale (Steuer- bzw. Regelsignale) an die Ventileinheiten 21 bis 24. Die elektronische Kontrolleinheit 40 arbeitet entsprechend einem im ROM gespeicherten Programm. Die elektronische Kontrolleinheit 40 ist elektrisch mit einem Zündschalter 41 verbunden. Wenn der Zündschalter 41 auf seine EIN-Position geschaltet wird, wird die elektronische Kontrolleinheit 40 mit elektrischer Energie von einer (nicht dargestellten) Energieversorgung beliefert. Somit beginnt die elektronische Kontrolleinheit 40 mit einer programmierten Signalverarbeitung zur Bremskraftkontrolle (Antiblockierregelung). Die elektronische Kontrolleinheit 40 erzeugt die Stellsignale für die Ventileinheiten 21 bis 24 entsprechend eines Programmes für die Bremskraftregelung als Antwort auf die Ausgangssignale der Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 und des Stoppschalters 26. Die elektronische Kontrolleinheit 40 liefert die erzeugten Stellsignale an die Ventileinheiten 21 bis 24 und implementiert so die Bremskraftregelung (die Antiblockierregelung).
2 zeigt eher den Ablauf der Antiblockierregelungsoperation der elektronischen Kontrolleinheit 40 als deren Hardware-Struktur. Wie in 2 gezeigt, erhält ein Radgeschwindigkeitsberechnungsblock A1 die Ausgangssignale von den Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8. Der Radgeschwindigkeitsberechnungsblock A1 berechnet die Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder 1 bis 4 entsprechend der Ausgangssignale von den jeweiligen Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8. Der Radgeschwindigkeitsberechnungsblock A1 informiert einen Fahrzeugkörpergeschwindigkeitsberechnungsblock A2, einen Radbeschleunigungsberechnungsblock A3 und einen Kontroll- bzw. Regelungsblock A4 über die berechneten Radgeschwindigkeiten. Der Fahrzeugkörpergeschwindigkeitsberechnungsblock A2 berechnet die Geschwindigkeit des Fahrzeugkörpers aus den Radgeschwindigkeiten. Der Fahrzeugkörpergeschwindigkeitsberechnungsblock A2 informiert den Kontrollblock A4 und einen Fahrzeugkörperverzögerungsschätzblock A5 über die berechnete Fahrzeugkörpergeschwindigkeit. Der Fahrzeugkörperverzögerungsschätzblock A5 schätzt die Verzögerung des Fahrzeugkörpers entsprechend der Fahrzeugkörpergeschwindigkeit. Der Fahrzeugkörperverzögerungsschätzblock A5 informiert den Kontrollblock A4 über die geschätzte Verzögerung des Fahrzeugkörpers.
Der Radbeschleunigungsberechnungsblock A3 berechnet die Beschleunigungen der Fahrzeugräder 1 bis 4 aus den Radgeschwindigkeiten. Der Radbeschleunigungsberechnungsblock A3 informiert den Kontrollblock A4 über die berechneten Radbeschleunigungen. Ein Fahrbahnoberflächenerkennungsblock A6 umfaßt einen Filterblock A6a, einen Varianzberechnungsblock A6b und einen Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblock A6c. Der Radbeschleunigungsberechnungsblock A3 informiert den Filterblock A6a über die berechneten Radbeschleunigungen. Der Filterblock A6a unterwirft die Radbeschleunigungen Filterungen und erzeugt so gefilterte Radbeschleunigungen. Der Filterungsblock A6a informiert den Varianzberechnungsblock A6b über die gefilterten Radbeschleunigungen. Der Varianzberechnungsblock A6b berechnet Varianzen entsprechend der gefilterten Radbeschleunigungen. Der Varianzberechnungsblock A6b informiert den Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblock A6c über die berechneten Varianzen. Der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblock A6c bestimmt auf Basis der Varianzen, ob die Fahrbahnoberfläche, auf der das Fahrzeug sich bewegt, schlecht (rauh) ist oder nicht. Der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblock A6c informiert den Kontrollblock A4 über das Ergebnis der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung.
Der Kontrollblock A4 erzeugt auf Basis der Radgeschwindigkeiten, der geschätzten Fahrzeugkörperverzögerung, der Fahrzeugkörpergeschwindigkeit, der Radbeschleunigungen und des Ergebnisses der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung Stellsignale für die Ventileinheiten 21 bis 24. Die erzeugten Stellsignale sind dazu bestimmt, die Antiblockierregelung zu implementieren. Die Stellsignale werden von dem Kontrollblock A4 zu den Ventileinheiten 21 bis 24 gesendet. Dadurch werden die auf die Fahrzeugräder 1 bis 4 ausgeübten Bremskräfte eingestellt und die Antiblockierregelung ist implementiert.
Wie oben erwähnt arbeitet die elektronische Kontrolleinheit 40 entsprechend einem in ihrem internen ROM gespeicherten Programm. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines Teils dieses Programms, der der Antiblockierregelung entspricht. Der Programmteil wird gestartet, wenn der Zündschalter 41 (vergleiche 1) auf seine EIN-Position geschaltet wird.
Wie in 3 gezeigt initialisiert ein erster Schritt 110 des Programmteils Variable einschließlich Marken (Flags) und Zählerwerten. Nach Schritt 110 fährt das Programm mit Schritt 120 fort. Wie später deutlich werden wird, wird eine Sequenz mit dem Schritt 120 und folgenden Schritten und Blöcken periodisch wiederholt bzw. iteriert.
Schritt 120 berechnet die Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder 1 bis 4 (vergleiche 1) auf Basis der Ausgangssignale von den jeweiligen Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 (vergleiche 1).
Ein auf Schritt 120 folgender Schritt 130 berechnet die Beschleunigungen der Fahrzeugräder 1 bis 4 aus den durch Schritt 120 gegebenen Radgeschwindigkeiten.
Ein auf Schritt 130 folgender Block 140 unterwirft die durch Schritt 130 gegebenen Radbeschleunigungen (die Radbeschleunigungen vor Filterung) einer Hochpaßfilterung, um hochfrequente Komponenten auszuwählen bzw. zu extrahieren. Somit liefert Block 140 die gefilterten Radbeschleunigungen (die Radbeschleunigungen nach Filterung).
Ein auf Block 140 folgender Block 150 berechnet Varianzen der durch Block 140 gegebenen gefilterten Radbeschleunigungen.
Ein auf Block 150 folgender Block 160 bestimmt auf Basis der durch Block 150 gegebenen Varianzen, ob die Fahrbahnoberfläche, auf der sich das Fahrzeug bewegt, schlecht (rauh) ist oder nicht.
Ein auf Block 160 folgender Block 170 legt entsprechend des Ergebnisses der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung durch Block 160 Referenz-Schlupfverhältnisse bzw. -quotienten für die Fahrzeugräder 1 bis 4 fest. Block 170 berechnet in bekannter Weise die aktuellen Schlupfverhältnisse der Fahrzeugräder 1 bis 4. Block 170 vergleicht für jedes der Fahrzeugräder 1 bis 4 das aktuelle Schlupfverhältnis mit dem entsprechenden Referenz-Schlupfverhältnis. Wenn das aktuelle Schlupfverhältnis das Referenz-Schlupfverhältnis übersteigt, setzt Block 170 das Vorgehen für eine ABS-(Antiblockierbremssystem)Regelung in bekannter Weise um. Somit führt Block 170 Prozeduren für die Antiblockierregelung durch. Nach Block 170 springt das Programm zu Schritt 120 zurück.
Im Folgenden wird der Filterungsblock 140 detaillierter beschrieben. Block 140 implementiert für jedes der Fahrzeugräder 1 bis 4 den Filterungsprozeß und berechnet die aktuelle gefilterte Radbeschleunigung DVWFD(n) entsprechend folgender Gleichung: DVWFD(n) = AO·DVW(n) + A1·DVW(n – 1) + A2·DVW(n – 2 + BO·DVWF(n – 1) + B1·DVWF(n – 1) (1
Dabei bezeichnen DVW(n), DVW(n – 1) und DVW(n – 2) den aktuellen Wert, den unmittelbar vorhergehenden Wert bzw. den zweitvorhergehenden (vorvorhergehenden) Wert der Radbeschleunigung vor Filterung (die durch Schritt 130 gegebene Radbeschleunigung); DVWF(n – 1) bzw. DVWF(n – 2) bezeichnen den unmittelbar vorhergehenden bzw. den vorvorhergehenden Wert der Radbeschleunigung nach Filterung und A0, A1, A2, B0 und B1 bezeichnen Filterkoeffizienten. Dabei bedeutet ”aktueller Wert” den im aktuellen Zyklus der Folge der Schritte bzw. Blöcke 120 bis 170 bereitgestellten Wert. ”Unmittelbar vorhergehender Wert” bezeichnet den Wert, der in dem Zyklus der Sequenz der Schritte bzw. Blöcke 120 bis 170 geliefert wurde, der dem aktuellen Abarbeitungszyklus unmittelbar vorhergeht. Entsprechend bedeutet ”vorvorhergehender Wert” den in dem Durchführungszyklus der Sequenz der Schritte bzw. Blöcke 120 bis 170 bereitgestellten Wert, der dem aktuellen Zyklus vorvorgeht (also dem unmittelbar vorhergenden Zyklus unmittelbar vorhergeht). Die Filterkoeffizienten A0, A1, A2, B0 und B1 sind so gewählt, daß der Filterungsprozeß durch Block 140 ein Hochpaßfilter ist, um nur Komponenten in einem vorgeschriebenen Hochfrequenzband auszuwählen. Insbesondere ist der Filterungsprozeß abgestimmt, um Frequenzanteile, die mit schlechten Fahrbahnoberflächen wie etwa Off-Road-Oberflächen zusammenhängen, von solchen Frequenzanteilen zu separieren, die mit einer Verzögerung des Fahrzeugkörpers und der Antiblockierregelung zusammenhängen. Beispielsweise sind die Filterkoeffizienten A0, A1, A2, B0 und B1 vorgewählt, um Komponenten in einem Frequenzband auszuwählen, das sich oberhalb eines bestimmten Wertes im Bereich von 20 bis 30 Hz erstreckt. Block 140 setzt die berechnete aktuelle gefilterte Radbeschleunigung DVWFD(n) als die aktuelle Radbeschleunigung nach Filterung DVWF.
Wie in 4 gezeigt, schwingt die Radbeschleunigung vor Filterung DVW aufgrund von Verzögerungen des Fahrzeugkörpers und der Antiblockierregelung auch mit einer niedrigen Frequenz. Die Filterung durch Block 140 entfernt die niederfrequente Schwingung aus der Radbeschleunigung vor Filterung DVW und wandelt so die Radbeschleunigung vor Filterung DVW in die Radbeschleunigung nach Filterung DVWF um, die eine Wellenform wie die in 5 gezeigte aufweist. Die Radbeschleunigung nach Filterung DVWF hat nur hochfrequente Anteile, die mit Fahrbahnoberflächenbedingungen zusammenhängen, d. h. die mit schlechten Fahrbahnoberflächen wie etwa Off-Road-Oberflächen in Beziehung stehen.
Der Varianzberechnungsblock 150 in 3 wird im Folgenden detaillierter beschrieben. Block 150 berechnet für jedes der Fahrzeugräder 1 bis 4 eine Varianz DVWB innerhalb einer begrenzten Anzahl ”n” von Abtastwerten der Radbeschleunigung nach Filterung DVWF nach folgender Gleichung: DVWB = {DVWF(1)² + ... + DVWF(n – 1)² + DVWF(n)²}/n (2)
Dabei bezeichnet DVWF(1), ..., DVWF(n – 1), bzw. DVWF(n) den ältesten, ..., den unmittelbar vorhergehenden bzw. den aktuellen Abtastwert innerhalb der begrenzten Anzahl von Abtastwerten der Radbeschleunigung nach Filterung DVWF.
Wie in 6 gezeigt, umfaßt Block 150 die Schritte 210, 220, 230, 240 und 250. Schritt 210 folgt auf Block 140 (vergleiche 3). Schritt 210 bestimmt, ob seit der letzten Ausführung von Schritt 220 eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 5 ms) verstrichen ist. Falls die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, geht das Programm von Schritt 210 zu Schritt 220. Andernfalls geht das Programm von Schritt 210 zu Block 160 (vergleiche 3).
Schritt 220 benützt den durch Block 140 (vergleiche 3) gegebenen aktuellen Wert der Radbeschleunigung nach Filterung DVWF, als einen aktuellen Abtastwert davon. Schritt 220 berechnet das Quadrat des aktuellen Abtastwerts (des aktuellen Wertes) der Radbeschleunigung nach Filterung DVWF. Schritt 220 addiert das berechnete Quadrat zu einem Teilvarianzsummenwert DVSUM.
Schritt 230 folgt auf Schritt 220. Schritt 230 bestimmt, ob der Teilvarianzsummenwert DVSUM einer Umdrehung (360°-Drehnung) des Rotors des zugehörigen Radgeschwindigkeitssensors entsprochen hat. Falls der Teilvarianzsummenwert DVSUM einer Umdrehung des Rotors entsprochen hat, geht das Programm von Schritt 230 zu Schritt 240. Andernfalls geht das Programm von Schritt 230 zu Block 160 (vergleiche 3).
Schritt 240 berechnet die Varianz DVWB, die gleich dem Teilvarianzsummenwert DVSUM, dividiert durch die Abtastwertezahl ”n” ist. Schritt 240 aktualisiert die Varianz. Schritt 240 speichert die Information der alten Varianz zum späteren Gebrauch im RAM.
Schritt 250 folgt auf Schritt 240. Schritt 250 löscht den Teilvarianzsummenwert DVSUM zu ”0”. Nach Schritt 250 geht das Programm zu Block 160 (vergleiche 3).
Wie in 7 gezeigt, wird der Wert jedes Abtastwertes DVWF(1), DVWF(2), ..., DVWF(n – 1) und DVWF(n) der Radbeschleunigung nach Filterung relativ zu einer Nullbeschleunigung ”0 g” quadriert, um eine Teilvarianz zu berechnen. Die Teilvarianzen werden summiert (aufsummiert). Die Summe wird durch die Anzahl ”n” der Abtastwerte dividiert, so daß man die Varianz DVWB erhält.
Der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmungsblock 160 in 3 wird im Folgenden detaillierter beschrieben. Block 160 hat einzelne Bereiche für die jeweiligen Fahrzeugräder 1 bis 4. Diese Bereiche sind einander ähnlich. Daher wird nur einer der Bereiche näher erläutert. Wie in 8 gezeigt, umfaßt Block 160 die Schritte 310, 320, 330 und 340. Schritt 310 folgt auf Block 150 (vergleiche 3). Schritt 310 bestimmt, ob der aktuelle Moment unmittelbar auf den Moment der Durchführung von Schritt 240 (vergleiche 6) folgt, d. h. den Moment der Aktualisierung der Varianz DVWB. Falls der aktuelle Moment unmittelbar auf den Moment der Aktualisierung der Varianz DVWB folgt, geht das Programm von Schritt 310 zu Schritt 320. Andernfalls geht das Programm von Schritt 310 zu Block 170 (vergleiche 3).
Schritt 320 erhält die durch Block 150 (vergleiche 3) gegebene aktuelle Varianz DVWB(n) und ruft auch die durch Block 150 gegebene unmittelbar vorhergehende Varianz DVWB (n – 1) ab. Schritt 320 berechnet die Differenz zwischen den Varianzen DVWB(n) und DVWB(n – 1). Schritt 320 berechnet den Absolutwert bzw. Betrag der berechneten Differenz. Schritt 320 vergleicht den berechneten Absolutwert mit einem vorbestimmten Referenzwert L, der einem vorbestimmten Schlechte-Fahrbahn-Niveaukriterium entspricht. Wenn der Absolutwert gleich oder größer als Referenzwert L ist, geht das Programm von Schritt 320 zu Schritt 330. Andernfalls geht das Programm von Schritt 320 zu Schritt 340.
Schritt 330 bestimmt, daß die Fahrbahnoberfläche, auf der sich das Fahrzeug bewegt, schlecht (rauh) ist. Insbesondere setzt Schritt 330 eine Marke AK auf einen Zustand ”1”, der bedeutet, daß die Fahrbahnoberfläche schlecht ist. Nach Schritt 330 geht das Programm zu Block 170 (vergleiche 3).
Schritt 340 legt fest, daß die Fahrbahnoberfläche, auf der das Fahrzeug sich bewegt, gut ist. Insbesondere setzt Schritt 340 die Marke AK auf einen Zustand ”0”, der bedeutet, daß die Fahrbahnoberfläche gut ist. Nach Schritt 340 geht das Programm zu Block 170 (vergleiche 3).
Wie oben beschrieben umfaßt jeder der Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 Rotoren mit einer Verzahnung. Eine Variation innerhalb der Vorsprünge (Zähne) oder Einschnitte (Zahnlücken) in der Rotorverzahnung in Form und Position verursacht eine zyklische Änderung der Varianz DVWB der zugehörigen Radbeschleunigung in einer einer Umdrehungsperiode des Rotors entsprechenden Periode. Die Varianz DVWB ist gleich der Summe der durch Variationen der Rotorverzahnung verursachten Anteile und der mit Fahrbahnoberflächenzuständen (Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche) zusammenhängenden Anteile. In 9 ist ein Beispiel einer durch Variationen in der Rotorverzahnung verursachte Änderung in den Varianzanteilen und ein Beispiel einer zu der Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche gehörigen Änderung der Varianzanteile im Zeitbereiche dargestellt. Der durch Variationen in der Rotorverzahnung verursachte Wechsel in den Varianzanteilen hat eine Periodendauer, die, wie in 9 gezeigt, gleich der Periodendauer der Rotorumdrehung ist. Auf der anderen Seite ist die zu der Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche gehörende Änderung in den Varianzanteilen im Zeitbereich irregulär und unabhängig von der Umdrehungsperiode des Rotors, wie in 9 gezeigt. Die Schritte 230 und 240 in 6 wirken zusammen, um die Varianz DVWB für jede Umdrehung des Rotors bereitzustellen. Wie oben beschrieben, ändern sich die durch Variationen in der Rotorverzahnung verursachten Varianzkomponenten zyklisch mit einer Periodendauer, die der Periodendauer der Rotordrehung entspricht. Daher bleibt die Änderung in den durch Variationen in der Rotorverzahnung verursachten Varianzanteilen im Zeitbereich im wesentlichen unabhängig von den Umdrehungen des Rotors. Der in 8 gezeigte Schritt 320 berechnet die Differenz zwischen der Varianz DVWB(n), die der aktuellen einen Umdrehung des Rotors entspricht, und der Varianz DVWB(n – 1), die der unmittelbar vorhergehenden einen Umdrehung des Rotors entspricht. Die Berechnung der Differenz entfernt die Rotorverzahnungvariationsanteile aus der Varianz DVWB(n) und die Rotorverzahnungsvariationsanteile aus der Varianz DVWB(n – 1), da sie im Wesentlichen identisch sind. Daher erlaubt die sich auf Differenzen zwischen den Varianzen DVWB(n) und DVWB(n – 1) stützende Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung eine präzise Bestimmung.
Im Allgemeinen variiert die Varianz DVWB von Umdrehung zu Umdrehung des Rotors des zugehörigen Radgeschwindigkeitssensors stärker, während der Rauhigkeitsgrad einer Fahrbahnoberfläche steigt (während der Schlechtigkeitsgrad der Fahrbahnoberfläche steigt). Daher zeigt die Differenz zwischen den Varianzen DVWB(n) und DVWB(n – 1) den Rauhigkeitsgrad der Fahrbahnoberfläche, d. h. den Schlechtigkeitsgrad der Fahrbahnoberfläche. Entsprechend liefert die mit dem Absolutwert der Differenz zwischen den Varianzen DVWB(n) und DVWB(n – 1) arbeitende Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung eine präzise Erfassung des Fahrbahnoberflächenzustandes. Wie oben beschrieben, wird die Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung durch Vergleich des Absolutwertes der Differenz zwischen den Varianzen DVWD(n) und DVWB(n – 1) mit dem vorbestimmten Referenzwert L durchgeführt, der einem vorgeschriebenen Schlechte-Fahrbahn-Niveaukriterium entspricht.
Eine zweite Ausführung der Erfindung ist bis auf die unten beschriebenen Änderungen in der Ausgestaltung der ersten Ausführung ähnlich. Die zweite Ausführung dieser Erfindung wählt nur fahrbahnrauhigkeitsbezogene Variationsanteile aus den einzelnen Ausgangssignalen der Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 (vergleiche 1) in einer Art aus, die sich von der in der ersten Ausführung verwendeten entsprechenden Art unterscheidet.
Die zweite Ausführung der Erfindung implementiert die Auswahl der fahrbahnrauhigkeitsbezogenen Variationskomponenten auf Basis von Variationen in Änderungsgrößen der Radgeschwindigkeiten oder auf Basis von Variationen in Varianzen der Radgeschwindigkeiten.
Im Fall von Variationen in den Änderungsgrößen der Radgeschwindigkeiten ist es möglich, die Absolutwerte der Radbeschleunigungen oder die Werte, die sich aus der Differentiation der Radbeschleunigungen bzw. der differenzierten Werte der Radbeschleunigungen ergeben, zu verwenden.
Eine dritte Ausführung der Erfindung ist der ersten Ausführung bis auf die unten beschriebenen Änderungen in der Ausgestaltung ähnlich.
10 zeigt ein Flußdiagramm eines Teils eines Programms für eine elektronische Kontrolleinheit 40 (vergleiche 1) in der dritten Ausführung der Erfindung. Der Programmteil in 10 bezieht sich auf die Antiblockierregelung. Der Programmteil wird gestartet, wenn ein Zündschalter 41 (vergleiche 1) auf seine EIN-Position geschaltet wird. Wie in 10 gezeigt, initialisiert ein erster Schritt 410 des Programmteils Variablen einschließlich Marken (Flags) und Zählerwerte. Nach Schritt 410 geht das Programm zu Schritt 420. Wie im Folgenden genauer beschrieben, wird die Sequenz von Schritt 420 und den folgenden Schritten bzw. Blöcken periodisch wiederholt bzw. iteriert.
Schritt 420 berechnet die Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugräder 1 bis 4 (vergleiche 1) auf Basis der Ausgangssignale der jeweiligen Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 (vergleiche 1).
Ein auf Schritt 420 folgender Schritt 430 berechnet die Beschleunigungen der Fahrzeugräder 1 bis 4 aus den durch Schritt 420 gegebenen Radgeschwindigkeiten.
Ein auf Schritt 430 folgender Block 440 unterwirft die durch Schritt 430 gegebenen Radbeschleunigungen (Radbeschleunigungen vor Filterung) einer Hochpaßfilterung, um hochfrequente Anteile auszuwählen. Daher liefert Block 440 die gefilterten Radbeschleunigungen (die Radbeschleunigungen nach Filterung). Die Funktion von Block 440 ist ähnlich der von 140 in 3.
Ein auf Block 440 folgender Block 450 berechnet Varianzen, der durch Block 440 gegebenen gefilterten Radbeschleunigungen.
Ein auf Block 450 folgender Block 455 berechnet aus den durch Block 450 gegebenen Varianzen lernbasierte Werte.
Ein auf Block 455 folgender Block 460 bestimmt auf Basis der durch Block 455 gegebenen lernbasierten Werte, ob die Fahrbahnoberfläche, auf der sich das entsprechende Fahrzeug bewegt, schlecht (rauh) ist oder nicht.
Ein auf Block 460 folgender Block 470 setzt in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Schlechte-Fahrbahn-Bestimmung durch Block 460 Referenz-Schlupfwerte für die Fahrzeugräder 1 bis 4 fest. Block 470 berechnet die aktuellen Schlupfverhältnisse der Fahrzeugräder 1 bis 4 in bekannter Weise. Für jedes der Fahrzeugräder 1 bis 4 vergleicht Block 470 das aktuelle Schlupfverhältnis mit dem zugehörigen Referenz-Schlupfverhältnis. Wenn das aktuelle Schlupfverhältnis das Referenz-Schlupfverhältnis übersteigt, implementiert Block 470 eine Prozedur für eine ABS-(Antiblockiersystem)Regelung in bekannter Weise. Zusätzlich setzt Block 470 eine ABS-Regelungs-Marke auf einen Zustand ”1”, der anzeigt, daß momentan die ABS-Regelung durchgeführt wird. Auf der anderen Seite sperrt Block 470 die Durchführung der ABS-Regelung und setzt die ABS-Regelungs-Marke auf einen Zustand ”0”, der anzeigt, daß die ABS-Regelung pausiert, wenn das aktuelle Schlupfverhältnis gleich oder kleiner dem Referenz-Schlupfverhältnis ist. Auf diese Art führt Block 470 die Abarbeitung der Antiblockierregelung durch. Nach Block 470 springt das Programm zum Schritt 420 zurück.
Der Varianzberechnungsblock 450 wird im Folgenden detaillierter beschrieben. Für jedes der Fahrzeugräder 1 bis 4 berechnet Block 450 unter einer begrenzten Anzahl ”n” von Abtastwerten der durch Block 440 gegebenen gefilterten Radbeschleunigung (der Radbeschleunigung nach Filterung) eine Varianz DVWB.
Wie in 11 gezeigt, umfaßt Block 450 die Schritte 510, 520, 530, 540 und 550. Schritt 510 folgt auf Block 440 (vergleiche 10). Schritt 510 bestimmt, ob seit der letzten Ausführung von Schritt 520 eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 5 ms) verstrichen ist. Falls eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, geht das Programm von Schritt 510 zu Schritt 520. Andernfalls geht das Programm von Schritt 510 zu Block 455 (vergleiche 10).
Schritt 520 verwendet den durch Block 440 (vgl. 10) gegebenen aktuellen Wert der Radbeschleunigung nach Filterung DVWF als aktuellen Abtastwert davon. Schritt 520 berechnet das Quadrat des aktuellen Abtastwertes (des aktuellen Wertes) der Radbeschleunigung nach Filterung DVWF. Schritt 520 addiert das berechnete Quadrat zu einem Teilvarianzsummenwert DVSUM.
Schritt 530 folgt auf Schritt 520. Schritt 530 bestimmt, ob der Teilvarianzsummenwert DVSUM mit der Summe der Quadrate von ”n” Abtastwerten der Radbeschleunigungen nach Filterung DVWF übereingestimmt hat. Dabei bezeichnet ”n” eine vorgegebene natürliche Zahl. Falls der Teilvarianzsummenwert DVSUM mit der Summe der Quadrate von ”n” Abtastwerten übereingestimmt hat, geht das Programm von Schritt 530 zu Schritt 540. Andernfalls geht das Programm von Schritt 530 zu Block 455 (vgl. 10).
Schritt 540 berechnet die Varianz DVWB, die gleich dem Teilvarianzsummenwert DVSUM, dividiert durch die Abtastanzahl ”n” ist. Schritt 540 aktualisiert die Varianz. Schritt 540 speichert die Information der alten Varianz im RAM zum späteren Gebrauch.
Schritt 550 folgt auf Schritt 540. Schritt 550 setzt den Teilvarianzsummenwert DVSUM auf ”0”. Nach Schritt 550 geht das Programm zu Block 455 (vgl. 10).
Block 455 zur Berechnung lernbasierter Werte in 10 wird im folgenden detaillierter beschrieben. Block 455 umfaßt einzelne Bereiche für die jeweiligen Fahrzeugräder 1 bis 4. Die einzelnen Bereiche sind einander ähnlich, daher wird nur einer der Bereiche im folgenden näher erklärt.
Im Allgemeinen verursacht eine Variation unter den Vorsprüngen bzw. Einschnitten in der Verzahnung des Rotors eines Radgeschwindigkeitssensors in Form und Position eine Änderung in dessen Ausgangssignal. Daher umfaßt das Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors im Zeitbereich Komponenten, die durch Variationen der Rotorverzahnung verursacht sind, und Komponenten, die mit Fahrbahnoberflächenzuständen (Rauhigkeit einer Fahrbahnoberfläche) zusammenhängen. Wenn ein entsprechendes Fahrzeug sich auf einer guten Fahrbahnoberfläche bewegt, sind die zur Fahrbahnoberfläche gehörenden Komponenten einer Änderung im Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors im Zeitbereich im wesentlichen Null. Daher sind, wenn das Fahrzeug sich auf einer guten Fahrbahnoberfläche bewegt, die zu Variationen in der Rotorverzahnung gehörenden Komponenten in der Änderung des Ausgangssignals des Radgeschwindigkeitssensors im Zeitbereich dominant. Entsprechend lernt Block 455, vorausgesetzt, daß das Fahrzeug sich auf einer guten Fahrbahnoberfläche bewegt, anhand einer Änderung im Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors im Zeitbereich und lernt damit die Komponenten, die in Beziehung mit Variationen der Rotorverzahnung stehen.
Wie in 12 gezeigt, umfaßt Block 455 Schritte 610, 620, 630, 640, 650, 660 und 670. Schritt 610 folgt auf Block 450 (vgl. 10). Schritt 610 bestimmt, ob der aktuelle Moment direkt auf den Moment der Ausführung von Schritt 540 (vgl. 11) folgt, d. h. den Moment der Aktualisierung der Varianz DVWB. Falls der aktuelle Moment unmittelbar auf den Moment der Aktualisierung der Varianz DVWB folgt, geht das Programm von Schritt 610 zu Schritt 620. Andernfalls geht das Programm von Schritt 610 zu Block 460 (vgl. 10).
Schritt 620 bestimmt mittels der durch Block 470 (vgl. 10) gesetzten ABS-Regelungs-Marke, ob die ABS-Regelung momentan durchgeführt wird. Falls die ABS-Regelung momentan durchgeführt wird, geht das Programm von Schritt 620 zu Block 460 (vgl. 10). Andernfalls geht das Programm von Schritt 620 zu Schritt 630. Rauschanteile im Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors sind während der Durchführung der ABS-Regelung tendenziell relativ groß. Schritt 620 verhindert, daß das Lernen während der Ausführung der ABS-Regelung durchgeführt wird. Die Funktion von Schritt 620 ist effektiv zur Verbesserung der Genauigkeit des Resultats des Lernens.
Schritt 630 bestimmt, ob die durch Block 450 (vgl. 3) gegebene aktuelle Varianz DVWB(n) kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert KG ist, der einem Kriterium für schlechte Fahrbahnen entspricht. Wenn die aktuelle Varianz DVWB(n) kleiner als der Referenzwert KG ist, geht das Programm von Schritt 630 zu Schritt 640. Andernfalls geht das Programm von Schritt 630 zu Block 460 (vgl. 10). Schritt 630 verhindert, daß das Lernen durchgeführt wird, wenn sich das Fahrzeug auf einer schlechten Fahrbahn bewegt.
Schritt 640 ruft die durch Block 450 (vgl. 3) gegebene unmittelbar vorhergehende Varianz DVWB(n – 1) ab. Schritt 640 errechnet die Differenz zwischen den Varianzen DVWB(n) und DVWB(n – 1). Schritt 640 errechnet den Absolutwert (Betrag) der berechneten Differenz. Schritt 640 vergleicht den berechneten Absolutwert mit einem vorbestimmten Referenzwert KR, der einem Kriterium für ausreichend gute Fahrbahnen entspricht. Wenn der Absolutwert gleich oder grösser als der Referenzwert KR ist, geht das Programm von Schritt 640 zu Block 460 (vgl. 10). Andernfalls geht das Programm von Schritt 640 zu Schritt 650. Schritt 640 gestattet die Durchführung des Lernens nur dann, wenn das Fahrzeug sich auf einer ausreichend guten Fahrbahn bewegt.
Schritt 650 berechnet die aktuelle geglättete Varianz oder die aktuelle mittlere Varianz GAKUX(n) entsprechend folgender Gleichung: GAKUX = (1/2){DVWB(n) + GAKUX(n – 1)} (3)
Dabei bezeichnet GAKUX(n – 1) die unmittelbar vorhergehende mittlere Varianz. Schritt 650 speichert die Information der mittleren Varianz GAKUX(n) zum späteren Gebrauch im RAM.
Schritt 660 folgt auf Schritt 650. Schritt 660 berechnet die Differenz zwischen der aktuellen mittleren Varianz GAKUX(n) und der unmittelbar vorhergehenden mittleren Varianz GAKUX(n – 1). Schritt 660 berechnet den Absolutwert (Betrag) der berechneten Differenz. Schritt 660 vergleicht den berechneten Absolutwert mit einem vorbestimmten Referenzwert, der einem Kriterium für ausreichend kleine Differenzen entspricht. Der in Schritt 660 verwendete Referenzwert kann gleich dem weiter oben eingeführten Referenzwert KG sein. Wenn der Absolutwert gleich oder größer als der Referenzwert (der Referenzwert KG) ist, geht das Programm von Schritt 660 zu Block 460 (vgl. 10). Andernfalls geht das Programm von Schritt 660 zu Schritt 670. Schritt 660 verhindert, daß das Lernen von nicht verlässlichen mittleren Varianzen abhängt, die einer Nichtkonvergenz entsprechen. Hier sei angemerkt, daß, da das Lernen wiederholt und verbessert wird, die mittlere Varianz gegen einen Durchschnitt der Werte konvergiert, die man erhält, wenn das Fahrzeug sich auf ausreichend guten Fahrbahnen bewegt.
Schritt 670 setzt die aktuelle mittlere Varianz GAKUX(n) als einen lernbasierten Wert GAKU. Nach Schritt 670 geht das Programm zu Schritt 460 (vgl. 10).
Der schlechte-Fahrbahn-Bestimmungblock 460 in 10 wird im folgenden detaillierter beschrieben. Block 460 hat einzelne Bereiche für die jeweiligen Fahrzeugräder 1 bis 4. Die Bereiche sind ähnlich, daher wird nur einer der Bereiche im folgenden näher erklärt. Wie in 13 gezeigt, umfaßt Block 460 die Schritte 710, 720, 730 und 740. Schritt 710 folgt auf Block 455 (vgl. 10). Schritt 710 bestimmt, ob seit der letzten Ausführung von Schritt 720 eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 50 ms) verstrichen ist. Falls die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, geht das Programm von Schritt 710 zu Schritt 720. Andernfalls geht das Programm von Schritt 710 zu Block 470 (vgl. 10).
Schritt 720 erhält die aktuelle Varianz DVWB und den durch Block 450 (vgl. 10) gegebenen lernbasierten Wert GAKU.
Schritt 720 berechnet die Differenz zwischen der aktuellen Varianz DVWB und dem lernbasierten Wert GAKU. Schritt 720 berechnet den Absolutwert der berechneten Differenz. Schritt 720 vergleicht den berechneten Absolutwert mit einem vorbestimmten Referenzwert L, der einem vorbestimmten schlechten-Fahrbahn-Niveaukriterium entspricht. Wenn der Absolutwert gleich oder größer als der Referenzwert L ist, geht das Programm von Schritt 720 zu Schritt 730. Andernfalls geht das Programm von Schritt 720 zu Schritt 740.
Schritt 730 legt fest, daß die Fahrbahnoberfläche, auf der sich das Fahrzeug bewegt, schlecht (rauh) ist. Insbesondere setzt 730 eine Marke AK auf einen Zustand ”1”, der bedeutet, daß die Fahrbahnoberfläche schlecht ist. Nach Schritt 730 geht das Programm zu Block 470 (vgl. 10).
Schritt 740 legt fest, daß die Fahrbahnoberfläche, auf der sich das Fahrzeug bewegt, gut ist. Insbesondere setzt Schritt 740 die Marke AK auf einen Zustand ”0”, der bedeutet, daß die Fahrbahnoberfläche gut ist. Nach Schritt 740 geht das Programm zu Block 470 (vgl. 10) weiter.
Der lernbasierte Wert GAKU entspricht einem Durchschnitt unter den Varianzen der zugehörigen Radbeschleunigung, die man erhält, wenn das Fahrzeug sich auf guten Fahrbahnen bewegt. Um Änderungskomponenten des Ausgangssignals des zugehörigen Radgeschwindigkeitssensors im Zeitbereich auszuwählen, die zu Fahrbahnoberflächenbedingungen (Rauhigkeit der Fahrbahnoberfläche) gehören, berechnet entsprechend der Schritt 720 in 13 die Differenz zwischen dem lernbasierten Wert GAKU und der aktuellen Varianz DVWB. Im allgemeinen wächst die zur Fahrbahnoberflächenbedingung gehörige Änderung im Ausgangssignal des Radgeschwindigkeitssensors, wenn der Rauhigkeitsgrad der Fahrbahnoberfläche ansteigt. Daher vergleicht Schritt 720 den Absolutwert der berechneten Differenz mit dem Referenzwert L, der einem Schlechte-Fahrbahn-Niveaukriterium entspricht. Der Vergleich liefert eine präzise Bestimmung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche.
Eine vierte Ausführung dieser Erfindung ist bis auf die unten beschriebenen Änderungen in der Ausgestaltung ähnlich zu der dritten Ausführung. Die vierte Ausführung dieser Erfindung wählt nur rauhigkeitsbezogene Variationsanteile von jedem der Ausgangssignale der Radgeschwindigkeitssensoren 5 bis 8 (vgl. 1) auf einer Art aus, die sich von der in der dritten Ausführung entsprechend verwendeten Art dieser Erfindung unterscheidet.
Die vierte Ausführung der Erfindung implementiert die Auswahl der fahrbahnrauhigkeitsbezogenen Variationskomponenten auf Basis von Variationen in Änderungsgrößen der Radgeschwindigkeiten oder Variationen in den Varianzen der Radgeschwindigkeiten.
Im Falle der Variationen in den Änderungsgrössen der Radgeschwindigkeiten ist es möglich, die Absolutwerte der Radbeschleunigungen oder die Werte, die aus Differentiation der Radbeschleunigungen bzw. der differenzierten Werte der Radbeschleunigungen resultieren, zu verwenden.
Eine fünfte Ausführung dieser Erfindung ist bis auf die unten beschriebenen Änderungen in der Ausgestaltung ähnlich zu der ersten Ausführung.
In der fünften Ausführung der Erfindung werden Teilvarianzen für jedes der Zeitintervalle (a), (b) und (c) aufsummiert, die jeweils einer Umdrehung eines Rotors in einem Radgeschwindigkeitssensor entsprechen. Wie in 14 gezeigt, entsprechen die Zeitintervalle (a), (b) bzw. (c) jeweils versetzten Rotorwinkelbereichen. Insbesondere unterscheiden sich die Zeitintervalle (die Rotorwinkelbereiche) (a), (b) und (c) um je 120°. Das Zeitintervall (a) entspricht dem Rotorwinkelbereich zwischen 0° und 360°. Das Zeitintervall (b) entspricht dem Rotorwinkelbereich zwischen 120° und 480°. Das Zeitintervall (c) entspricht dem Rotorwinkelbereich zwischen 240° und 600°. Entsprechend der fünften Ausführungsform der Erfindung kann die Dauer der Ausführung der schlechte-Fahrbahn-Bestimmung kürzer sein.
Eine sechste Ausführung der Erfindung ist bis auf die unten beschriebenen Änderungen in der Ausgestaltung ähnlich zu der ersten bis fünften Ausführung.
Die Hochpaßfilterung der Radbeschleunigungen (vgl. Block 140 in 3 oder Block 440 in 10) ist bei der sechsten Ausführung der Erfindung weggelassen.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, die umfaßt: ein Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (120) zur Ausgabe eines Radgeschwindigkeitssignals, das die Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades repräsentiert; ein Radgeschwindigkeitssummationsmittel zur Summation von Variationen in der durch das Radgeschwindigkeitssignal repräsentierten Radgeschwindigkeit während jeder Zeitperiode, die einer Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht, und zur Erzeugung eines Summenwertes, der ein Ergebnis dieser Summation repräsentiert; und ein Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel (160) zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes auf Basis des Absolutwertes einer Differenz zwischen einem aktuellen Summenwert und einem vorhergehenden Summenwert, die von dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel erzeugt worden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter umfaßt: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel (130) zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (120) ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; und ein in dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel vorhandenes Mittel zur Summation von durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel (130) berechneten Variationen in der Radbeschleunigung und zur Verwendung eines Ergebnisses der Summation der Variationen in der Radbeschleunigung als ein Ergebnis der Summation der Variationen in der Radgeschwindigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter umfaßt: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel (130) zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (120) ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein Varianzberechnungsmittel (150) zur Berechnung einer Varianz der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel (130) berechneten Radbeschleunigung; und ein in dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel vorhandenes Mittel zur Verwendung der durch das Varianzberechnungsmittel berechneten Varianz als ein Ergebnis der Summation der Variationen in der Radgeschwindigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter umfaßt: ein Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Differenzwertes einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (120) ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; und ein in dem Radgeschwindigkeitssummationsmittel vorhandenes Mittel zur Summation von durch das Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel berechneten Variationen in dem Differenzwert, und zur Verwendung eines Ergebnisses der Summation der Variationen im Differenzwert als ein Ergebnis der Summation der Variationen in der Fahrzeugradgeschwindigkeit.
Vorrichtung zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, die umfaßt: ein Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (420) zur Ausgabe eines Radgeschwindigkeitssignals, das eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades repräsentiert; ein Lernmittel (455) zum Lernen einer Variation in der durch das Radgeschwindigkeitssignal, das von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel ausgegeben wird, repräsentierten Radgeschwindigkeit, und zur Erzeugung eines lernbasierten Wertes, der ein Ergebnis dieses Lernens repräsentiert; und ein Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel (460) zur Erfassung eines Fahrbahnoberflächenzustandes auf der Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in der durch das Radgeschwindigkeitssignal, das von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (420) ausgegeben wird, repräsentierten Radgeschwindigkeit, wobei das Lernmittel (455) Mittel zum Extrahieren von Komponenten aus der Variation in der Radgeschwindigkeit, die durch eine Variation in der Herstellgenauigkeit eines Rotors verursacht sind, und Mittel zum Lernen der extrahierten Komponenten der Variation in der Radgeschwindigkeit umfaßt, die durch eine Variation in der Rotorherstellungsgenauigkeit verursacht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lernmittel (455) Mittel (650) zum Lernen eines Durchschnitts eines Summenwertes von Variationen in der Radgeschwindigkeit umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter umfaßt: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel (430) zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (420) ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein in dem Lernmittel (455) vorhandenes Mittel zum Lernen einer Variation in der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel (430) berechneten Radbeschleunigung, und zur Verwendung eines Ergebnisses des Lernens der Variation in der Radbeschleunigung als den lernbasierten Wert, der das Ergebnis des Lernens der Variation in der Radgeschwindigkeit repräsentiert; und ein in dem Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel (460) vorhandenes Mittel zur Erfassung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche auf Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel (430) berechneten Radbeschleunigung.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter umfaßt: ein Radbeschleunigungsberechnungsmittel (430) zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (420) ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein Varianzberechnungsmittel (450) zur Berechnung einer Varianz der durch das Radbeschleunigungsberechnungsmittel (430) berechneten Radbeschleunigung; ein im Lernmittel (455) vorhandenes Mittel zum Lernen einer Variation in der durch das Varianzberechnungsmittel (450) berechneten Varianz, und zur Verwendung eines Resultats des Lernens der Variation in der Varianz als den lernbasierten Wert, der das Ergebnis des Lernens der Variation in der Radgeschwindigkeit repräsentiert; und ein in dem Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel (460) vorhandenes Mittel zur Erfassung des Fahrbahnoberflächenzustandes auf Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in der durch das Varianzberechnungsmittel (450) berechneten Varianz.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter umfaßt: ein Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel zur Berechnung eines Differenzwertes einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus dem von dem Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (420) ausgegebenen Radgeschwindigkeitssignal; ein im Lernmittel (455) vorhandenes Mittel zum Lernen einer Variation in dem durch das Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel berechneten Differenzwert, und zur Verwendung eines Ergebnisses des Lernens der Variation in dem Differenzwert als den lernbasierten Wert, der das Ergebnis des Lernens der Variation in der Radgeschwindigkeit repräsentiert und ein in dem Fahrbahnoberflächenzustandserfassungsmittel (460) vorhandenes Mittel zur Erfassung des Zustandes der Fahrbahnoberfläche auf Basis einer Differenz zwischen dem lernbasierten Wert und einer Variation in dem durch das Beschleunigungsdifferenzwertberechnungsmittel berechneten Differenzwert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Radgeschwindigkeitserfassungsmittel (120) einen Radgeschwindigkeitssensor umfaßt.
Vorrichtung in einem Fahrzeug zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, die umfaßt: ein erstes Mittel (420) zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades; ein zweites Mittel (430) zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der durch das erste Mittel (420) erfassten Radgeschwindigkeit; ein drittes Mittel (520) zur periodischen Abtastung der durch das zweite Mittel (430) berechneten Radbeschleunigung zur Erzeugung von Abtastwerten der Radbeschleunigung; ein viertes Mittel (540) zur Berechnung einer ersten Varianz in den Abtastwerten der Radbeschleunigung, die durch das dritte Mittel (520) erzeugt worden sind, für ein erstes Zeitintervall, das einer aktuellen Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht, und zur Berechnung einer zweiten Varianz in den durch das dritte Mittel (520) erzeugten Abtastwerten der Radbeschleunigung für ein zweites Zeitintervall, das der vorhergehenden Umdrehung des Fahrzeugrades entspricht; ein fünftes Mittel (640) zur Berechnung des Absolutwertes einer Differenz zwischen der ersten und der zweiten durch das vierte Mittel (540) berechneten Varianz; und ein sechstes Mittel (460) zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche in Abhängigkeit von dem durch das fünfte Mittel (640) berechneten Absolutwert der Differenz.
Vorrichtung in einem Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das sechste Mittel (460) umfaßt: a) ein siebentes Mittel zur Bestimmung, ob der durch das fünfte Mittel (640) berechnete Absolutwert der Differenz kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist, b) ein achtes Mittel (740) zur Festlegung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche gut ist, wenn das siebente Mittel feststellt, daß der Absolutwert der Differenz kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist, und c) ein neuntes Mittel (730) zur Festlegung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist, wenn das siebente Mittel feststellt, daß der Absolutwert der Differenz nicht kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist.
Vorrichtung in einem Fahrzeug zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahnoberfläche, die umfaßt: ein erstes Mittel (420) zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades; ein zweites Mittel (430) zur Berechnung einer Beschleunigung des Fahrzeugrades aus der durch das erste Mittel (420) erfassten Radgeschwindigkeit; ein drittes Mittel (520) zur periodischen Abtastung der durch das zweite Mittel (430) berechneten Radbeschleunigung zur Erzeugung von Abtastwerten der Radbeschleunigung; ein viertes Mittel (540) zur Berechnung einer Varianz in den durch das dritte Mittel (520) erzeugten Abtastwerten der Radbeschleunigung für jedes Zeitintervall; ein fünftes Mittel (640) zur periodischen Berechnung einer ersten Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden, durch das vierte Mittel (540) berechneten Varianzen; ein sechstes Mittel (640) zur periodischen Bestimmung, ob die durch das fünfte Mittel (640) berechnete erste Differenz kleiner als ein vorbestimmter Referenzwert ist; ein siebentes Mittel (650) zur Definition einer durch das vierte Mittel (540) berechneten Varianz und zur Bezugnahme auf die erste Differenz als eine effektive Referenz nur dann, wenn das sechste Mittel (640) feststellt, daß die erste Differenz kleiner als der vorbestimmte Referenzwert ist; ein achtes Mittel (670) zur Erzeugung eines lernbasierten Wertes in Abhängigkeit von durch das siebente Mittel (650) erzeugten effektiven Referenzen; ein neuntes Mittel (720) zur Berechnung einer zweiten Differenz zwischen einer durch das vierte Mittel (540) berechneten aktuellen Varianz und dem durch das achte Mittel (670) erzeugten lernbasierten Wert; und ein zehntes Mittel (460) zur Erfassung eines Zustandes einer Fahrbahn in Abhängigkeit von der durch das neunte Mittel (720) berechneten zweiten Differenz.
Vorrichtung in einem Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zehnte Mittel (460) umfaßt: a) ein elftes Mittel (720) zur Feststellung, ob die durch das neunte Mittel (720) berechnete zweite Differenz kleiner als ein vorbestimmter Kriteriumswert ist, b) ein zwölftes Mittel (740) zur Feststellung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche gut ist, wenn das elfte Mittel (720) feststellt, daß die zweite Differenz kleiner als der vorbestimmte Kriteriumswert ist, und c) ein dreizehntes Mittel (730) zur Feststellung, daß der Zustand der Fahrbahnoberfläche schlecht ist, wenn das elfte Mittel (720) feststellt, daß die zweite Differenz nicht kleiner als der vorbestimmte Kriteriumswert ist.