DE102004053880A1 - Method for determination of coefficient of friction between vehicle tire and road surface involves determining maximum coefficient of friction with the help of values of instantaneous slip and instantaneous coefficient of friction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des maximalen Reibwertes μ zwischen einem Fahrzeugreifen und einer Fahrbahnoberfläche. Die Kenntnis des maximalen Reibwertes zwischen Fahrzeugreifen und Fahrbahnoberfläche ist insbesondere zur Konditionierung von Fahrerassistenzsystemen wie beispielsweise Antiblockiersystemen (ABS) oder elektronischer Stabilitätsprogramme (ESP) von erheblichem Nutzen. So ermöglicht es das Wissen über den maximalen Reibwert, die Steuerparameter eines der vorgenannten Systeme in der Weise anzupassen, dass das System seine maximalen Wirkungen entfalten kann.The The invention relates to a method for determining the maximum coefficient of friction μ between a vehicle tire and a road surface. The knowledge of the maximum Friction between vehicle tires and road surface is in particular for the conditioning of driver assistance systems such as For example, anti-lock braking systems (ABS) or electronic stability programs (ESP) of considerable benefit. So it allows the knowledge of the maximum coefficient of friction, the control parameters of one of the aforementioned systems adapt in such a way that the system has its maximum effects can unfold.
In der Vergangenheit sind verschiedene Ansätze bekannt geworden, Parameter, die die Art des Kontaktes zwischen einem Fahrzeugreifen und einer Fahrbahnoberfläche charakterisieren, zu bestimmen.In In the past, various approaches have become known, parameters, the type of contact between a vehicle tire and a road surface characterize, determine.
So
wird beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
Ein
anderer Ansatz, der in der deutschen Patentanmeldung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen Verfahren anzugeben, das es gestattet, auf einfache und zuverlässige Weise den maximalen Reibwert zwischen einem Fahrzeugreifen und einer Fahrbahnoberfläche zu bestimmen.task It is therefore an object of the present invention to provide a method which allows, in a simple and reliable way, the maximum coefficient of friction between a vehicle tire and a road surface.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die Merkmale der Unteransprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.These The object is achieved by the method with the specified in claim 1 Characteristics solved. The features of the subclaims relate to advantageous embodiments and further developments of the invention.
Der wesentliche Gedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der maximale Reibwert dadurch bestimmt wird, dass der momentane Schlupf und der momentane Reibwert aus Sensordaten bestimmt wird. Bei der Bestimmung des maximalen Reibwertes macht man sich dabei in vorteilhafter Weise die Tatsache zu Nutze, dass bis zum maximalen Reibwert zwischen dem Reibwert μ und dem Schlupf S ein bekannter funktionaler Zusammenhang besteht.Of the essential idea of the method according to the invention is that the maximum coefficient of friction is determined by the instantaneous Slip and the instantaneous coefficient of friction is determined from sensor data. When determining the maximum coefficient of friction, you do it yourself to take advantage of the fact that up to the maximum Coefficient of friction between the coefficient of friction μ and the slip S has a known functional relationship.
Der
Zusammenhang zwischen Schlupf S und Reibwert μ ist insbesondere näherungsweise
linear, wie in
Abhängig von den äußeren Umständen sind auch nicht lineare funktionale Zusammenhänge zwischen dem Schlupf S und dem Reibwert μ denkbar.Depending on the external circumstances are also non-linear functional relationships between the slip S and the coefficient of friction μ conceivable.
Aus dem vorstehend Geschilderten wird unmittelbar klar, dass es zur Bestimmung der Ursprungsgerade notwendig ist, an einem Punkt den Schlupf S sowie den zugehörigen Reibwert μ zu bestimmen. Der Schlupf ist definiert als der Quotient der Differenz der Radgeschwindigkeit zur wahren Geschwindigkeit des Fahrzeuges über Grund und der wahren Geschwindigkeit, wie in der nachfolgenden Formel dargestellt. Dabei entspricht die Radgeschwindigkeit der Bahngeschwindigkeit eines beliebigen Punktes auf der Lauffläche des Reifens. Die wahre Geschwindigkeit über Grund ist die Geschwindigkeit des Fahrzeuges selbst gegenüber der Fahrbahnoberfläche.From the above, it is immediately clear that it is necessary to determine the origin straight at a point to determine the slip S and the associated coefficient of friction μ. The slip is defined as the quotient of the difference between the wheel speed and the true speed of the vehicle over ground and the true speed, as shown in the formula below. there The wheel speed corresponds to the web speed of any point on the tread of the tire. The true speed over ground is the speed of the vehicle itself versus the road surface.
Dabei lässt sich beispielsweise die wahre Geschwindigkeit des Fahrzeuges über Grund durch die Verwendung eines in GPS-Systems auf einfache Weise bestimmen. Derartige Systeme sind zwischenzeitlich in einer Vielzahl von serienmäßigen Kraftfahrzeugen insbesondere zur Realisation von Navigationsfunktionalitäten integriert. In ähnlich unkomplizierter Weise lässt sich die Bestimmung der Radgeschwindigkeit durch die Verwendung eines Drehzahlsensors, wie er für konventionelle Geschwindigkeitsmessungen verwendet wird, realisieren. Die Kenntnis beider Größen ermöglicht somit eine einfache Bestimmung des momentan auftretenden Schlupfes S.there let yourself For example, the true speed of the vehicle over ground by using a GPS system in a simple way. Such systems are now in a variety of standard vehicles especially integrated for the realization of navigation functionalities. In a similar way uncomplicated way determining the wheel speed by using it a speed sensor, as for conventional speed measurements is used. The knowledge of both sizes thus allows a simple determination of the momentary slip S.
Der momentane Reibwert lässt sich insbesondere aus der Kenntnis der momentanen Vortriebskraft ableiten.Of the instantaneous coefficient of friction leaves derive in particular from the knowledge of the current driving force.
Der
Zusammenhang zwischen momentaner Vortriebskraft K und Reibwert μ lautet:
- m2:
- Masse auf Antriebsachse
- g:
- Erdbeschleunigung
- α:
- Steigungswinkel
- m 2 :
- Mass on drive axle
- G:
- acceleration of gravity
- α:
- lead angle
Dabei kann die momentane Vortriebskraft beispielsweise aus einer Bestimmung des Drehmomentes im Antriebsstrang vorgenommen werden. Hier bietet es sich zum einen an, eine Messung mit entsprechenden Sensoren vorzunehmen oder aber die Vortriebskraft aus den aktuellen Parametern der Einspritzanlage und einer Look-Up-Tabelle abzuleiten. Dabei ist die Look-Up-Tabelle beispielsweise in einer Steuereinheit zur Steuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens integriert; sie enthält die Zuordnung der Parameter der Einspritzanlage zu den entsprechenden Werten für die Vortriebskraft.there For example, the current driving force can be determined from a determination be made of the torque in the drive train. Here offers on the one hand, to carry out a measurement with corresponding sensors or the driving force from the current parameters of the injection system and derive a look-up table. Here is the look-up table For example, in a control unit for controlling the method according to the invention integrated; it contains the assignment of the parameters of the injection system to the corresponding Values for the driving force.
Eine
Alternative hierzu besteht darin, zur Bestimmung des momentanen
Reibwertes den folgenden Zusammenhang zu verwenden:
Zu jedem
Zeitpunkt der Fahrt besteht ein Kräftegleichgewicht zwischen der
Vortriebskraft K auf der einen Seite und der Beschleunigung, der
Hangabtriebskraft sowie dem Luft- und dem Rollwiderstand. Dieser
Zusammenhang ist in der nachfolgenden Gleichung veranschaulicht.
At each point in time, there is an equilibrium of forces between the propulsive force K on the one side and the acceleration, the downhill force as well as the air and rolling resistance. This relationship is illustrated in the following equation.
Die Kleinwinkelnäherung unter der Annahme α < 10° liefert cosα ≈ 1 und somit ergibt sich aus einfacher Umformung: mit.
- m1:
- Gesamtmasse des Fahrzeuges
- m2:
- Masse auf Antriebsachse (kann beispielsweise unter Verwendung von Federbeinsensoren bestimmt werden)
- g:
- Erdbeschleunigung
- α:
- Steigungswinkel (aus Höhenänderung oder aus GPS-Daten in Verbindung mit einer digitalen Karte; auch die Verwendung eines Neigungssensors ist denkbar)
- a:
- Beschleunigung des Fahrzeuges (Bspw. aus GPS-Messung)
- KLuft:
- Luftwiderstand (aus Berechnung über Geschwindigkeit und evtl. Lufttemperatur)
- KRoll:
- Rollreibungskraft(aus empirisch bestimmten Werten bekannt)
- m 1 :
- Total mass of the vehicle
- m 2 :
- Mass on drive axle (can be determined, for example, using strut sensors)
- G:
- acceleration of gravity
- α:
- Slope angle (from altitude changes or from GPS data in conjunction with a digital map, also the use of a tilt sensor is conceivable)
- a:
- Acceleration of the vehicle (eg from GPS measurement)
- K air :
- Air resistance (from calculation over speed and possibly air temperature)
- K Roll :
- Rolling friction force (known from empirically determined values)
Aus diesen bekannten Größen lässt sich beispielsweise in einem Mikrocomputer auf einfache Weise nach dem oben dargestellten Zusammenhang der momentane Reibwert μ bestimmen. Anschließend führt die beschriebene Auftragung des so ermittelten Reibwertes in der Darstellung des Reibwertes über dem Schlupf unmittelbar zur Bestimmung des maximalen Reibwertes in der gegebenen Situation. Durch ein ständiges Update des Reibwertes wird es möglich, die Assistenzsysteme eines Fahrzeuges wie beispielsweise ABS oder ESP ständig mit den optimalen Parametern für eine möglichst wirkungsvolle Arbeitsweise zu versorgen. Dies ist insbesondere im gewerblichen Güterverkehr bspw. mit Lastkraftwagen zur Sicherung der allgemeinen Verkehrssicherheit von erheblicher Bedeutung.Out these known sizes can be For example, in a microcomputer in a simple way after the above relationship determine the instantaneous coefficient of friction μ. Subsequently performs the described Plot of the thus determined friction coefficient in the representation of the Friction coefficient over the slip directly to determine the maximum coefficient of friction in the given situation. Through a constant update of the coefficient of friction will it be possible the assistance systems of a vehicle such as ABS or ESP constantly with the optimal parameters for one possible to provide an effective way of working. This is especially true commercial freight traffic For example, with trucks to ensure general road safety of considerable importance.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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8130 | Withdrawal |