DE10130877B4

DE10130877B4 - Vorrichtung zur Abschätzung der Fahrbahnreibung

Info

Publication number: DE10130877B4
Application number: DE10130877A
Authority: DE
Inventors: Koji Tokio/Tokyo Matsuno
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: JP3236003B1; US6556912B2; DE10130877A1; JP2002014033A; US20020002437A1

Abstract

Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten für ein Fahrzeug, mit:
– einem Sensor (2) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit,
– einem Sensor (3) zum Erfassen des Lenkwinkels,
– einer Einrichtung (11, 31) zum Berechnen eines Referenzwertes für einen den Bewegungszustand des Fahrzeus kennzeichnenden Parameter aus den erfassten Sensorwerten,
– einem Sensor (4, 22) zum Erfassen eines Istwertes des den Bewegungszustand des Fahrzeugs kennzeichnenden Parameters,
– einer Einrichtung (11, 31) zum Berechnen der Abweichung des Istwertes des Parameters vom Referenzwert,
– einer Einrichtung (13, 33) zum Berechnen von Streuungen der Abweichungen durch statistisches Verarbeiten der Abweichung mit einer festgelegten Stichprobenanzahl,
– einer Einrichtung (14, 34) zur Bestimmung des Fahrbahnreibbeiwertes auf der Grundlage der berechneten Streuung und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abschätzung von Reibbeiwerten auf Fahrbahnoberflächen und insbesondere eine Vorrichtung zur genaueren Abschätzung von Reibbeiwerten.
In den letzten Jahren wurden zahlreiche Technologien zur Fahrzeugsteuerung vorgeschlagen, z. B. eine Technologie zur Traktionssteuerung, eine Technologie zur Bremskraftsteuerung, eine Technologie zur Steuerung der Drehmomentverteilung u. ä., und einige dieser Steuertechnologien wurden auf Automobilmärkten tatsächlich realisiert. Viele dieser Steuertechnologien verwenden den Reibbeiwert auf der Fahrbahnoberfläche (im folgenden als Fahrbahnreibbeiwert bezeichnet) zur Berechnung oder Korrektur von Steuerparametern. Damit die Steuerung sicher und präzise erfolgt, müssen daher genaue Fahrbahnreibbeiwerte abgeschätzt werden.

Es gibt mehrere Technologien, bei denen Fahrbahnreibbeiwerte abgeschätzt werden. Zum Beispiel offenbart die JP-A-7-186989 eine Technologie, bei der ein Fahrbahnreibbeiwert gemäß einer Querbeschleunigungsabweichung berechnet wird. Die Querbeschleunigungsabweichung ist eine Differenz zwischen einer abgeschätzten Querbeschleunigung auf der Grundlage einer Ist-Giergeschwindigkeit, die durch einen Giergeschwindig keitssensor erfaßt wird, und einer Ist-Querbeschleunigung, die durch einen Querbeschleunigungssensor erfaßt wird.

Ferner schlägt in der JP-A-8-2274 ein Erfinder der Anmeldung der vorliegenden Erfindung eine Technologie vor, wobei Fahrbahnreibbeiwerte auf der Grundlage der Theorie adaptiver Steuerung gemäß einer Gleichung von Bewegungen um eine Querbewegung eines Fahrzeugs unter Verwendung von Lenkwinkel, Fahrzeuggeschwindigkeit, Giergeschwindigkeit und anderen Parametern abgeschätzt werden.

Die DE 44 35 448 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung des Fahrbahnreibbeiwerts, bei dem zunächst die Gesamthaftwertausnutzung durch ein vordefiniertes mathematisches Reifenmodell mit Hilfe des erfassten oder ermittelten Betriebsparameters berechnet wird. Anhand der Gesamthaftwertausnutzung und der Gesamtbeschleunigung ist die Fahrbahnreibwert näherungsweise zu berechnen. Bei unterschiedlichen Betriebssituationen, z. B. Kurvenfahrt oder Bremsen, ist zusätzlich ein experimentell ermittelter Korrekturfaktor erforderlich.

Die DE 195 49 715 B4 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen des Fahrbahnreibbeiwerts, wobei dies primär für Fahrzeuge mit Allradantrieb zur Bestimmung der Antriebskraftverteilung zwischen den Rädern benutzt wird. In diesem Verfahren wird der Fahrbahnbeiwert näherungsweise durch Vergleichen des berechneten Seitenkraftbeiwerts mit dem größeren Reibwert der beiden Räder (Vorder- und Hinterrad) geschätzt.

Die US 5,839,535 A beschreibt ein Verfahren, bei dem der Fahrbahnreibbeiwert durch die Gleitfähigkeit der Räder und die Antriebskraft anhand von einer vordefinierten Zuordnung bestimmt wird. Eine detaillierte Vorgehensweise für die Zuordnung wird dort allerdings nicht erläutert.

Bei der JP-A-7-186989 ist problematisch, daß die Schätzgenauigkeit des Fahrbahnreibbeiwerts durch Auflösung oder Rauschen von Sensoren leicht beeinflußt wird. Folglich sind viele Bedingungen, z. B. effektive Nullkorrekturen, Abschirmung, korrekte Einbauposition u. ä., von den Sensoren gefordert. Nachteilig bei der JP-A-8-2274 ist ferner, daß es aufgrund der Tatsache, daß das Abschätzungsprinzip von Fahrbahn reibbeiwerten auf der Änderung des Dynamikverhaltens der Fahrzeugbewegung gemäß der Differenz von Fahrbahnreibbeiwerten beruht, schwierig ist, Fahrbahnreibbeiwerte ohne vibratorische Lenkeingaben zu erfassen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten bereitzustellen, die die Einflüsse von Auflösung, Nullkorrektur und Rauschen von Sensoren minimieren und genaue Fahrbahnreibbeiwerte ohne vibratorische Lenkeingaben abschätzen kann. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.

1 ist ein Funktionsblockschaltbild einer Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein schematisches Diagramm einer Nachschlagetabelle, die den Fahrbahnreibbeiwert als Funktion der Streuung von Giergeschwindigkeitsabweichungen angibt;
3 ist ein Ablaufplan von Schritten zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten in der Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist ein Funktionsschaltbild einer Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 ist ein Ablaufplan von Schritten zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten in der Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
6 ist ein Funktionsschaltbild einer Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
7 ist ein Ablaufplan von Schritten zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten in der Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
In 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten zum Abschätzen von Fahrbahnreibbeiwerten, deren Steuerabschnitt 10 verbunden ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, einem Lenkwinkelsensor 3 und einem Giergeschwindigkeitssensor 4 zum Empfangen eines die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigenden Signals, eines den Lenkwinkel θH anzeigenden Signals bzw. eines die Giergeschwindigkeit (Gierwinkelgeschwindigkeit) γ anzeigenden Signals.
Der Steuerabschnitt 10 der Vorrichtung 1 zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten besteht aus einem Mikrocomputer und Peripherieschaltungen und ist funktionell gebildet durch einen Berechnungsabschnitt 11 für Referenzgiergeschwindigkeiten, einen Berechnungsabschnitt 12 für Giergeschwindigkeitsabweichungen, einen Berechnungsabschnitt 13 für Streuungen von Giergeschwindigkeitsabweichungen und einen Bestimmungsabschnitt 14 für Fahrbahnreibbeiwerte.
Der Berechnungsabschnitt 11 für Referenzgiergeschwindigkeiten empfängt ein die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigendes Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 sowie ein den Lenkwinkel θH anzeigendes Signal vom Lenkwinkelsensor 3 und berechnet einen Referenzwert γ0 der Giergeschwindigkeit γ gemäß der nachfolgenden Formel (1) auf der Grundlage eines Modells der Fahrzeugbewegung: γ0 = (Gγδ (θH/n))/(1 + tr·s) (1),wobei n eine Lenkübersetzung bzw. ein Lenkgetriebeverhältnis; Gγδ eine Giergeschwindigkeitsverstärkung; tr eine Zeitkon stante einer Verzögerung erster Ordnung; und s ein Laplace-Operator sind.
Ferner ist die Giergeschwindigkeitsverstärkung Gγδ auch als folgende Formel (2) ausgedrückt: Gγδ = (1/(1 + A·V2))·(V/L) (2).
Hierbei ist A ein Stabilitätsfaktor, der wie folgt ausgedrückt ist: A = –(M/(2·L2))·(Lf·Kf – Lr·Kr)/(Kf·Kr) (3)wobei M eine Fahrzeugmasse; L_f ein Abstand zwischen Fahrzeugsschwerpunkt und einer Vorderachse; L_r ein Abstand zwischen Fahrzeugschwerpunkt und einer Hinterachse; K_f eine äquivalente Kurvenfahrleistung eines Vorderrads; und K_r eine äquivalente Kurvenfahrleistung eines Hinterrads sind.
Ferner ist die Zeitkonstante der Verzögerung erster Ordnung ausgedrückt als: tr = (Iz·V)/(2·(Kf + Kr)·Lf·Lr) (4)wobei Iz ein Gierträgheitsmoment ist.
Somit erhält man nach Formel (1) die Referenzgiergeschwindigkeit γ0 unter Berücksichtigung der dynamischen Verzögerung. Auch wenn ein Fahrer also eine schnelle Lenkbewegung vollführt, läßt sich ein genauer Wert für die Referenzgiergeschwindigkeit γ0 erhalten.
Der Berechnungsabschnitt 12 für Giergeschwindigkeitsabweichungen empfängt eine Ist-Giergeschwindigkeit γ vom Giergeschwindigkeitssensor 4 und empfängt ferner eine Referenzgiergeschwindigkeit γ0 vom Berechnungsabschnitt 11 für Referenzgiergeschwindigkeiten. Der Berechnungsabschnitt 12 für Giergeschwindigkeitsabweichungen berechnet eine Abweichung (Giergeschwindigkeitsabweichung) Δγ der Ist-Giergeschwindigkeit γ von der Referenzgiergeschwindigkeit γ0 und gibt die Abweichung zum Berechnungsabschnitt 13 für Streuungen von Giergeschwindigkeitsabweichungen aus. Das heißt: Δγ = γ – γ0 (5).
Der Berechnungsabschnitt 13 für Streuungen von Gierge schwindigkeitsabweichungen empfängt die Giergeschwindigkeits abweichung Δγ vom Berechnungsabschnitt 12 für Giergeschwindigkeitsabweichungen und berechnet eine Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ in einer vorbestimmten Stichprobenanzahl gemäß der nachfolgenden Formel (6). Die berechnete Streuung Vγ wird zum Bestimmungsabschnitt 14 für Fahrbahnreibbeiwerte ausgegeben. Vγ = (1/m) Σ (Δγi – Δγc)2 (6),wobei m eine Stichprobenanzahl; i eine Datenanzahl für die Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ; Δγc ein Mittel der gesamten Giergeschwindigkeitsabweichungen Δγ für die Stichprobenanzahl m; und Σ eine Summe von 1 bis m sind.
Der Bestimmungsabschnitt 14 für Fahrbahnreibbeiwerte empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 bzw. die Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung vom Berechnungsabschnitt 13 für Streuungen von Giergeschwindigkeitsabweichungen und bestimmt einen Fahrbahnreibbeiwert μ auf der Grundlage dieser Werte. Insbesondere wird der Fahrbahnreibbeiwert anhand einer Nachschlagetabelle gemäß 2 bestimmt. Die Nachschlagetabelle ist auf der Grundlage der Beziehung zwischen Fahrbahnreibbeiwert μ und Streuung der Giergeschwindigkeitsabweichung vorab durch Experimente erstellt.
Da gemäß der Tabelle die Reifenhaftungskraft sinkt, wenn der Fahrbahnreibbeiwert μ gering wird, wird die Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung groß. Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit neigt ferner die Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung dazu, größer zu werden. Somit wird das Verhältnis einer Abnahme des Fahrbahnreibbeiwerten μ zu einer Zunahme der Streuung der Giergeschwindigkeitsabweichung so bestimmt, daß es klein ist.
Als nächstes wird ein Abschätzverfahren für den Fahrbahnreibbeiwert anhand eines Ablaufplans von 3 beschrieben. Dieses Programm wird in einem festgelegten Zeitintervall abgearbeitet. Im Schritt (im folgenden mit S abgekürzt) 101 werden eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und ein Lenkwinkel θH vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 bzw. Lenkwinkelsensor 3 gelesen. Das Programm fährt mit dem Schritt S102 fort, in dem eine Referenzgiergeschwindigkeit γ0 im Berechnungsabschnitt 11 für Referenzgiergeschwindigkeiten nach o. g. Formel (1) berechnet wird.
Anschließend fährt das Programm mit dem Schritt S103 fort, in dem eine Ist-Giergeschwindigkeit γ vom Giergeschwindigkeitssensor 4 gelesen wird, und geht zum Schritt S104 über, in dem eine Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ im Berechnungsabschnitt 12 für Giergeschwindigkeitsabweichungen nach o. g. Formel (5) berechnet wird.
Danach setzt das Programm mit dem Schritt S105 fort, in dem ein Speicherzähler im Berechnungsabschnitt 13 für Streuungen von Giergeschwindigkeitsabweichungen inkrementiert wird, und geht zum Schritt S106 über, in dem die vom Berechnungsabschnitt 12 für Giergeschwindigkeitsabweichungen ausgegebene Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ gespeichert wird.
Im Schritt S107 wird geprüft, ob der Speicherzähler eine festgelegte Häufigkeit (Ausführungshäufigkeit der Routine oder Ausführungshäufigkeit der Routine innerhalb einer festgelegten Zeitspanne) "m" erreicht. Erreicht der Zähler nicht die festgelegte Häufigkeit m, verläßt das Programm die Routine, und erreicht der Zähler die festgelegte Häufigkeit m, geht das Programm zum Schritt S108 über.
Im Schritt S108 wird eine Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung bei der Stichprobenanzahl m nach o. g. Formel (6) berechnet, und das Programm fährt mit dem Schritt S109 fort.
Im Schritt S109 wird ein Fahrbahnreibbeiwert im Bestimmungsabschnitt 14 für Fahrbahnreibbeiwerte anhand eines Kennfelds bestimmt, in dem Fahrbahnreibbeiwerte μ als Funktion der Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung dargestellt sind.
Anschließend geht das Programm zum Schritt S110 über, in dem der Speicherzähler zurückgesetzt wird, und verläßt die Routine.
Da also gemäß der ersten Ausführungsform der Fahrbahnreibbeiwert μ auf der Grundlage einer Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung abgeschätzt wird, d. h. nicht anhand eines Absolutwerts der Giergeschwindigkeit, sondern einer Streuung, die man durch statistisches Verarbeiten der Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ erhält, läßt sich der Einfluß von Sensorauflösung, Nullkorrektur, Rauschen u. ä. minimieren. Ferner kann ein genauer Fahrbahnreibbeiwert ohne vibratorische Lenkeingaben abgeschätzt werden. Da außerdem die Beziehung zwischen Fahrbahnreibbeiwert μ und Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V korrigiert wird, kann ein genauerer Fahrbahnreibbeiwert μ abgeschätzt werden.
4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung. In der zweiten Ausführungsform spielt die Querbeschleunigung eine Rolle als Parameter zur Darstellung des Bewegungszustands eines Fahrzeugs.
4 ist Funktionsschaltbild einer Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet die Bezugszahl 21 eine Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten, deren Steuerabschnitt 30 verbunden ist mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, einem Lenkwinkelsensor 3 und einem Querbeschleunigungssensor 22, und der ein die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigendes Signal, ein den Lenkwinkel θH anzeigendes Signal bzw. ein die Querbeschleunigung Gy anzeigendes Signal empfängt.
Der Steuerabschnitt 30 der Vorrichtung 21 zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten besteht aus einem Mikrocomputer und Peripherieschaltungen ist funktionell gebildet durch einen Berechnungsabschnitt 31 für Referenzquerbeschleunigungen, einen Berechnungsabschnitt 32 für Querbeschleunigungsabweichungen, einen Berechnungsabschnitt 33 für Streuungen von Querbeschleunigungsabweichungen und einen Bestimmungsabschnitt 34 für Fahrbahnreibbeiwerte.
Der Berechnungsabschnitt 31 für Referenzquerbeschleunigungen empfängt ein die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigendes Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 sowie ein den Lenkwinkel θH anzeigendes Signal vom Lenkwinkelsensor 3 und berechnet einen Referenzwert Gy0 der Querbeschleunigung nach folgender Formel (7) auf der Grundlage eines Modells der Fahrzeugbewegung: Gy0 = (Gyδ (θH/n))/(1 + tr·s) (7),wobei Gyδ eine wie folgt ausgedrückte Querbeschleunigungsverstärkung ist: Gyδ = (1/(1 + A·V2))·(V2/L) (8).
Somit erhält man nach Formel (7) die Referenzquerbeschleunigung Gy0 unter Berücksichtigung der dynamischen Verzögerung. Auch wenn ein Fahrer also eine schnelle Lenkbewegung vollführt, läßt sich ein genauer Wert für die Referenzquerbeschleunigung Gy0 erhalten.
Der Berechnungsabschnitt 32 für Querbeschleunigungsabweichungen empfängt eine Ist-Querbeschleunigung Gy vom Querbeschleunigungssensor 22 und empfängt ferner eine Referenzquerbeschleunigung Gy0 vom Berechnungsabschnitt 31 für Referenzquerbeschleunigungen. Der Berechnungsabschnitt 32 für Querbeschleunigungsabweichungen berechnet eine Abweichung ΔGy (Querbeschleunigungsabweichung) der Ist-Querbeschleunigung Gy von der Referenzquerbeschleunigung Gy0 und gibt die Abweichung zum Berechnungsabschnitt 33 für Streuungen von Querbeschleunigungsabweichungen aus. Das heißt: ΔGy = Gy – Gy0 (9),
Der Berechnungsabschnitt 33 für Streuungen von Querbeschleunigungsabweichungen empfängt eine Querbeschleunigungsabweichung ΔGy vom Berechnungsabschnitt 32 für Querbeschleunigungsabweichungen und berechnet eine Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung ΔGy in einer vorbestimmten Stichprobenanzahl nach der nachfolgenden Formel (10). Die berechnete Streuung VGy wird zum Bestimmungsabschnitt 34 für Fahrbahnreibbeiwerte ausgegeben. VGy = (1/m) Σ (ΔGyi – ΔGyc)2 (10), wobei m eine Gesamtstichprobenanzahl; i eine Datenanzahl für die Querbeschleunigungsabweichung ΔGy; ΔGyc ein Mittel der gesamten Querbeschleunigungsabweichungen ΔGy für die Stichprobenanzahl m; und Σ eine Summe von 1 bis m sind.
Der Bestimmungsabschnitt 34 für Fahrbahnreibbeiwerte empfängt eine Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 bzw. eine Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung vom Berechnungsabschnitt 33 für Streuungen von Querbeschleunigungsabweichungen und bestimmt einen Fahrbahnreibbeiwert μ auf der Grundlage dieser Werte.
Insbesondere wird der Fahrbahnreibbeiwert anhand einer Nachschlagetabelle (nicht gezeigt) bestimmt. Die Tabelle ist auf der Grundlage der Beziehung zwischen Fahrbahnreibbeiwert μ und Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung für jede Fahrzeuggeschwindigkeit V vorab durch Experimente erstellt. Wie in der ersten Ausführungsform wird mit sinkendem Fahrbahnreibbeiwert μ die Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung größer. Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird ferner das Verhältnis einer Abnahme des Fahrbahnreibbeiwerts μ zu einer Zunahme der Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung so bestimmt, daß es kleiner wird.
Als nächstes wird ein Abschätzverfahren für den Fahrbahnreibbeiwert in der Vorrichtung 21 zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten anhand eines Ablaufplans von 5 beschrieben. Dieses Programm wird in einem festgelegten Zeitintervall. abgearbeitet. Zunächst werden im Schritt S201 eine Fahrzeuggeschwindigkeit V und ein Lenkwinkel θH vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 bzw. Lenkwinkelsensor 3 gelesen. Das Programm fährt mit dem Schritt S202 fort, in dem eine Referenzquerbeschleunigung Gy0 im Berechnungsabschnitt 31 für Referenzquerbeschleunigungen nach o. g. Formel (7) berechnet wird.
Anschließend fährt das Programm mit dem Schritt S203 fort, in dem eine Ist-Querbeschleunigung Gy vom Querbeschleunigungssensor 22 gelesen wird, und geht zum Schritt S204 über, in dem eine Querbeschleunigungsabweichung ΔGy im Be rechnungsabschnitt 32 für Querbeschleunigungsabweichungen nach o. g. Formel (9) berechnet wird.
Danach setzt das Programm mit dem Schritt S205 fort, in dem ein Speicherzähler im Berechnungsabschnitt 33 für Streuungen von Querbeschleunigungsabweichungen inkrementiert wird, und geht zum Schritt S206 über, in dem die vom Berechnungsabschnitt 32, für Querbeschleunigungsabweichungen ausgegebene Querbeschleunigungsabweichung ΔGy gespeichert wird.
Im Schritt S207 wird geprüft, ob der Speicherzähler eine festgelegte Häufigkeit (Ausführungshäufigkeit der Routine oder Ausführungshäufigkeit der Routine innerhalb einer festgelegten Zeitspanne) "m" erreicht. Erreicht der Zähler nicht die festgelegte Häufigkeit m, verläßt das Programm die Routine, und erreicht der Zähler die festgelegte Häufigkeit m, geht das Programm zum Schritt S208 über.
Im Schritt S208 wird eine Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung bei der Stichprobenanzahl m berechnet, und das Programm fährt mit dem Schritt S209 fort.
Im Schritt S209 wird ein Fahrbahnreibbeiwert im Bestimmungsabschnitt 34 für Fahrbahnreibbeiwerte anhand einer Nachschlagetabelle bestimmt, in der der Fahrbahnreibbeiwert μ als Funktion der Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichungen aufgeführt ist.
Anschließend geht das Programm zum Schritt S210 über, in dem der Speicherzähler zurückgesetzt wird, und verläßt die Routine.
Da also gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung der Fahrbahnreibbeiwert μ auf der Grundlage einer Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung abgeschätzt wird, d. h. nicht anhand eines Absolutwerts der Querbeschleunigung, sondern einer Streuung, die man durch statistisches Verarbeiten der Querbeschleunigungsabweichung ΔGy erhält, läßt sich der Einfluß von Sensorauflösung, Nullkorrektur, Rauschen u. ä. minimieren. Ferner kann ein genauer Fahrbahnreibbeiwert ohne vibratorische Lenkeingaben abgeschätzt werden.
Als nächstes zeigen 6 und 7 eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Gemäß dieser dritten Ausführungsform spielt ein in jedem Moment durch einen Sensor erfaßter Lenkkennwert (Momentanstabilitätsfaktor) eine Rolle als Parameter zum Erhalten einer Streuung.
In 6 bezeichnet die Bezugszahl 41 eine Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten zum Abschätzen der Fahrbahnreibbeiwerte. Ein Steuerabschnitt 50 der Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten ist verbunden mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, Lenkwinkelsensor 3 und Giergeschwindigkeitssensor 4 zum Empfangen eines die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigenden Signals, eines den Lenkwinkel θH anzeigenden Signals bzw. eines die Giergeschwindigkeit γ anzeigenden Signals.
Der Steuerabschnitt 50 der Vorrichtung 41 zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten besteht aus einem Mikrocomputer und Peripherieschaltungen und ist funktionell gebildet durch einen Berechnungsabschnitt 51 für Momentanstabilitätsfaktoren, einen Berechnungsabschnitt 52 für Streuungen von Momentanstabilitätsfaktoren und einen Bestimmungsabschnitt 53 für Fahrbahnreibbeiwerte.
Der Berechnungsabschnitt 51 für Momentanstabilitätsfaktoren empfängt ein die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigendes Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, ein den Lenkwinkel θH anzeigendes Signal vom Lenkwinkelsensor 3 bzw. ein die Giergeschwindigkeit γ anzeigendes Signal vom Giergeschwindigkeitssensor 4 und berechnet einen Momentanstabilitätsfaktor Am nach folgender Formel (11) auf der Grundlage eines Modells der Fahrzeugbewegung: Am = (((θH/n)/γ)·(V/L) – 1)/V2 (11).
Der Berechnungsabschnitt 52 für Streuungen von Momentanstabilitätsfaktoren empfängt den Momentanstabilitätsfaktor Am vom Berechnungsabschnitt 51 für Momentanstabilitätsfaktoren und berechnet eine Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors Am bei einer vorbestimmten Stichprobenanzahl nach folgender Formel (12): VAm = (1/m) Σ (Ami – Amc)2 (12), wobei m eine Gesamtstichprobenanzahl; i eine Datenanzahl des Momentanstabilitätsfaktors Am; Amc ein Mittel der gesamten Momentanstabilitätsfaktoren Am für die Stichprobenanzahl m; und Σ eine Summe von 1 bis m sind.
Der Bestimmungsabschnitt 53 für Fahrbahnreibbeiwerte empfängt ein die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigendes Signal vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2 und eine Streuung VAm von Momentanstabilitätsfaktoren vom Berechnungsabschnitt 52 für Streuungen von Momentanstabilitätsfaktoren und bestimmt einen Fahrbahnreibbeiwert μ auf ihrer Grundlage.
Insbesondere wird der Fahrbahnreibbeiwert anhand einer Tabelle (nicht gezeigt) bestimmt. Die Tabelle ähnelt der Tabelle von 2 und ist auf der Grundlage der Beziehung zwischen Fahrbahnreibbeiwert μ und Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors für jede Fahrzeuggeschwindigkeit V vorab durch Experimente erstellt. Wie in der ersten Ausführungsform wird mit sinkendem Fahrbahnreibbeiwert μ die Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors größer. Mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit wird ferner das Verhältnis einer Abnahme des Fahrbahnreibbeiwerts μ zu einer Zunahme der Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors so bestimmt, daß es klein ist.
Als nächstes wird ein Verarbeitungsablauf der Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten in der Vorrichtung 41 zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten anhand eines Ablaufplans von 7 beschrieben. Dieses Programm wird in einem festgelegten Zeitintervall abgearbeitet. Zunächst werden im Schritt S301 eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, ein Lenkwinkel θH und eine Giergeschwindigkeit γ vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 2, Lenkwinkelsensor 3 bzw. Giergeschwindigkeitssensor 4 gelesen. Das Programm fährt mit dem Schritt S302 fort, in dem ein Momentanstabilitätsfaktor Am im Berechnungsabschnitt 51 für Momentanstabilitätsfaktoren nach o. g. Formel (11) berechnet wird.
Anschließend geht das Programm zum Schritt S303 über, in dem ein Speicherzähler im Berechnungsabschnitt 52 für Streuungen von Momentanstabilitätsfaktoren inkrementiert wird, und es fährt mit dem Schritt S304 fort, in dem der vom Berech nungsabschnitt 51 für Momentanstabilitätsfaktoren ausgegebene Momentanstabilitätsfaktor Am gespeichert wird.
Im Schritt S305 wird geprüft, ob der Speicherzähler eine festgelegte Häufigkeit (Ausführungshäufigkeit der Routine oder Ausführungshäufigkeit der Routine innerhalb einer festgelegten Zeitspanne) "m" erreicht. Erreicht der Zähler nicht die festgelegte Häufigkeit m, verläßt das Programm die Routine, und erreicht der Zähler die festgelegte Häufigkeit m, geht das Programm zum Schritt S306 über.
Im Schritt S306 wird eine Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors bei der Stichprobenanzahl m nach Formel (12) berechnet, und das Programm fährt mit dem Schritt S307 fort.
Im Schritt S307 wird ferner ein Fahrbahnreibbeiwert im Bestimmungsabschnitt 53 für Fahrbahnreibbeiwerte anhand einer Nachschlagetabelle bestimmt, die für jede Fahrzeuggeschwindigkeit V aufgestellt ist und den Fahrbahnreibbeiwert μ als Funktion der Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors angibt.
Anschließend geht das Programm zum Schritt S308 über, in dem der Speicherzähler zurückgesetzt wird, und verläßt die Routine.
Da also gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung der Fahrbahnreibbeiwert μ auf der Grundlage einer Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors abgeschätzt wird, d. h. nicht anhand einer Streuung, die man durch statistisches Verarbeiten eines Lenkkennwerts eines Fahrzeugs in jedem Moment erhält, läßt sich der Einfluß von Sensorauflösung, Nullkorrektur, Rauschen u. ä. minimieren. Ferner kann ein genauer Fahrbahnreibbeiwert ohne vibratorische Lenkeingaben abgeschätzt werden.
Wenngleich die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sollte verständlich sein, daß diese Offenbarungen zur Veranschaulichung dienen und daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung gemäß der Festlegung in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

1

2: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
3: Lenkwinkelsensor
4: Giergeschwindigkeitssensor
11: Berechnungsabschnitt für Referenzgiergeschwindigkeiten
12: Berechnungsabschnitt für Giergeschwindigkeitsabweichungen
13: Berechnungsabschnitt für Streuungen von Giergeschwindigkeitsabweichungen
14: Bestimmungsabschnitt für Fahrbahnreibbeiwerte Fahrbahnreibbeiwert μ

2

x: Streuung der Giergeschwindigkeitsabweichung
y: Fahrbahnreibbeiwert Hoch Gering Hohe Fahrzeuggeschwindigkeit Geringe Fahrzeuggeschwindigkeit

3

Start

S101: Fahrzeuggeschwindigkeit V, Lenkwinkelsensor θH auslesen
S102: Referenzgiergeschwindigkeit γ0 berechnen
S103: Ist-Giergeschwindigkeit γ auslesen
S104: Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ berechnen
S105: Speicherzähler inkrementieren
S106: Giergeschwindigkeitsabweichung Δγ speichern
S107: Zähler = m? Nein Ja
S108: Streuung Vγ der Giergeschwindigkeitsabweichung berechnen
S109: Fahrbahnreibbeiwert μ bestimmen
S110: Speicherzähler zurücksetzen Rücksprung

4

2: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
3: Lenkwinkelsensor
4: Querbeschleunigungssensor
31: Berechnungsabschnitt für Referenzquerbeschleunigungen
32: Berechnungsabschnitt für Querbeschleunigungsabweichungen
33: Berechnungsabschnitt für Streuungen von Querbeschleunigungsabweichungen
34: Bestimmungsabschnitt für Fahrbahnreibbeiwerte Fahrbahnreibbeiwert μ

5

Start

S201: Fahrzeuggeschwindigkeit V, Lenkwinkelsensor θH auslesen
S202: Referenzquerbeschleunigung Gy0 berechnen
S203: Ist-Querbeschleunigung Gy auslesen
S204: Querbeschleunigungsabweichung ΔGy berechnen
S20: Speicherzähler inkrementieren
S206: Querbeschleunigungsabweichung ΔGy speichern
S207: Zähler = m? Nein Ja
S208: Streuung VGy der Querbeschleunigungsabweichung berechnen
S209: Fahrbahnreibbeiwert μ bestimmen
S210: Speicherzähler zurücksetzen Rücksprung

6

2: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
3: Lenkwinkelsensor
4: Querbeschleunigungssensor
51: Berechnungsabschnitt für Momentanstabilitätsfaktoren
52: Berechnungsabschnitt für Streuungen von Momentanstabilitätsfaktoren
53: Bestimmungsabschnitt für Fahrbahnreibbeiwerte Fahrbahnreibbeiwert μ

7

Start

S301: Fahrzeuggeschwindigkeit V, Lenkwinkelsensor θH, Ist-Giergeschwindigkeit γ auslesen
S302: Momentanstabilitätsfaktor Am berechnen
S303: Speicherzähler inkrementieren
S304: Momentanstabilitätsfaktor Am speichern
S305: Zähler = m? Nein Ja
S306: Streuung VAm des Momentanstabilitätsfaktors berechnen
S307: Fahrbahnreibbeiwert μ bestimmen
S308: Speicherzähler zurücksetzen Rücksprung

Claims

Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten für ein Fahrzeug, mit: – einem Sensor (2) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, – einem Sensor (3) zum Erfassen des Lenkwinkels, – einer Einrichtung (11, 31) zum Berechnen eines Referenzwertes für einen den Bewegungszustand des Fahrzeus kennzeichnenden Parameter aus den erfassten Sensorwerten, – einem Sensor (4, 22) zum Erfassen eines Istwertes des den Bewegungszustand des Fahrzeugs kennzeichnenden Parameters, – einer Einrichtung (11, 31) zum Berechnen der Abweichung des Istwertes des Parameters vom Referenzwert, – einer Einrichtung (13, 33) zum Berechnen von Streuungen der Abweichungen durch statistisches Verarbeiten der Abweichung mit einer festgelegten Stichprobenanzahl, – einer Einrichtung (14, 34) zur Bestimmung des Fahrbahnreibbeiwertes auf der Grundlage der berechneten Streuung und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Parameter eine Giergeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Parameter eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs ist.
Vorrichtung zur Abschätzung von Fahrbahnreibbeiwerten für ein Fahrzeug, mit: – Sensoren (2, 3, 4) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkwinkels und der Giergeschwindigkeit, – einer Einrichtung (51) zur Berechnung eines Momentanstabilitätsfaktors des Fahrzeugs aus den erfassten Sensorsignalen, – einer Einrichtung (52) zur Berechnung der Streuungen von Momentanstabilitätsfaktoren durch statistisches Verarbeiten mit einer festgelegten Stichprobenanzahl, – einer Einrichtung (53) zur Bestimmung des Fahrbahnreibbeiwertes auf der Grundlage der berechneten Streuung und der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Fahrbahnreibbeiwert-Bestimmungseinrichtung eine Tabelleneinrichtung aufweist, wobei der Fahrbahnreibbeiwert anhand einer Nachschlagetabelle bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Nachschlagetabelle eine solche Beziehung aufweist, daß der Fahrbahnreibbeiwert kleiner wird, wenn die Streuung groß wird, und der Fahrbahnreibbeiwert größer wird, wenn die Streuung klein wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Nachschlagetabelle auch eine solche Beziehung aufweist, daß die Rate einer Verringerung des Fahrbahnreibbeiwerts zu einer Erhöhung der Streuung so bestimmt wird, daß sie kleiner ist, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die festgelegte Stichprobenanzahl eine vorab bestimmte Abarbeitungshäufigkeit der Routine ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die festgelegte Stichprobenanzahl eine vorab bestimmte Abarbeitungshäufigkeit der Routine in einer vorab festgelegten Zeitspanne ist.