DE102017219879A1 - Method for determining the coefficient of friction of a road surface - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwerts einer Fahrbahnoberfläche (10), wobei aus einem Lenksystem (5,6) eines Kraftfahrzeugs (1) Werte zur Bestimmung des Reibwerts ermittelt werden. Zur Bestimmung des Reibwerts werden zusätzlich eine Gesamtmasse und/oder wenigstens eine Achslast und/oder Änderungen der Gesamtmasse und/oder Änderungen der wenigstens einen Achslast des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt. The invention relates to a method for determining the coefficient of friction of a road surface (10), wherein values for determining the coefficient of friction are determined from a steering system (5, 6) of a motor vehicle (1). To determine the coefficient of friction, a total mass and / or at least one axle load and / or changes in the total mass and / or changes in the at least one axle load of the motor vehicle (1) are additionally determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Reibwerts einer Fahrbahnoberfläche nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the coefficient of friction of a road surface according to the type defined in greater detail in the preamble of
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der
Die
Aus der
Die Eigenschaften des Kontakts zwischen der Fahrbahnoberfläche und dem Reifen sind in hohem Maße für das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs verantwortlich. Das Potenzial der Kraftübertragung zwischen dem Reifen und der Fahrbahnoberfläche wird durch den Kraftschlussbeiwert, also dem Koeffizienten zwischen der Tangentialkraft und der Normalkraft, die zwischen dem Reifen und der Straße wirken, angegeben. Aufgrund der hohen Bedeutung des Kraftschlussbeiwerts und des sich daraus ergebenden Potenzials der Kraftübertragung ist für viele Aspekte der Fahrdynamik, der Fahrsicherheit und insbesondere des automatisierten Fahrens eines Kraftfahrzeugs eine gute Kenntnis des Kraftschlussbeiwerts erforderlich.The properties of the contact between the road surface and the tire are largely responsible for the driveability of a motor vehicle. The potential of the power transmission between the tire and the road surface is indicated by the coefficient of adhesion, ie the coefficient between the tangential force and the normal force acting between the tire and the road. Due to the high importance of the coefficient of adhesion and the resulting potential of power transmission, good knowledge of the coefficient of adhesion is required for many aspects of vehicle dynamics, driving safety and, in particular, automated driving of a motor vehicle.
Bei einer kundennahen Fahrt mit einem Kraftfahrzeug, die durch Beschleunigungen unterhalb von 3 m/s2 definiert ist, kann der Reibwert der Fahrbahnoberfläche nicht exakt bestimmt werden. Dies gelingt erst bei einer größeren Ausnutzung des verfügbaren Längs- und Querkraftpotenzials.In the case of a drive close to the customer with a motor vehicle, which is defined by accelerations below 3 m / s 2 , the coefficient of friction of the road surface can not be determined exactly. This succeeds only with a greater utilization of the available longitudinal and lateral force potential.
Dies führt dazu, dass derzeit genutzte Fahrdynamikregelsysteme erst bei Überschreiten des Kraftschlusspotenzials reagieren bzw. eingreifen können. Es ist jedoch meist nicht möglich, bestimmten Situationen prädiktiv entgegenzuwirken, um auf diese Weise die Fahrsicherheit zu erhöhen. Daher steht bei diesen Fahrdynamikregelsystemen die Fahrsicherheit im Vordergrund und diese werden konservativ ausgelegt.As a result, currently used vehicle dynamics control systems can only react or intervene when the traction potential is exceeded. However, it is usually not possible to predictively counteract certain situations in order to increase driving safety in this way. Therefore driving safety is in the foreground of these driving dynamics control systems and they are designed conservatively.
Zwar ist durch die oben genannten Verfahren und Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik eine etwas bessere Abschätzung des Reibwerts einer Fahrbahnoberfläche möglich, die Ergebnisse sind jedoch auch mit diesen Verfahren noch bei weitem nicht zufriedenstellend.Although a slightly better estimate of the coefficient of friction of a road surface is possible by the above-mentioned methods and devices according to the prior art, the results are still far from satisfactory, even with these methods.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Reibwerts einer Fahrbahnoberfläche zu schaffen, die eine genauere Bestimmung des Reibwerts ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device for determining the coefficient of friction of a road surface, which allow a more accurate determination of the coefficient of friction.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in
Erfindungsgemäß werden also zusätzlich zu den aus dem Lenksystem ermittelten Werten auch Werte, die die Gesamtmasse bzw. wenigstens eine Achslast und/oder Änderungen der Gesamtmasse bzw. der wenigstens einen Achslast betreffen, zur Bestimmung des Reibwerts der Fahrbahnoberfläche eingesetzt. Die Bestimmung des Reibwerts der Fahrbahnoberfläche wird durch die Kenntnis der Gesamtmasse bzw. der Achslast und/oder der Änderung dieser Werte wesentlich verbessert, da die Achslast bzw. die Gesamtmasse unmittelbar Einfluss auf den Reibwert hat, da der Reibwert aus der Achsseitenkraft und der Achslast berechnet werden kann.According to the invention, in addition to the values determined from the steering system, values which relate to the total mass or at least one axle load and / or changes in the total mass or the at least one axle load are also used to determine the coefficient of friction of the road surface. The determination of the coefficient of friction of the road surface is substantially improved by the knowledge of the total mass or the axle load and / or the change of these values, since the axle load or the total mass directly influences the coefficient of friction, since the coefficient of friction calculates from the axle side force and the axle load can be.
Somit ist es zu bevorzugen, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Achslast ermittelt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Achslast aus der Gesamtmasse des Kraftfahrzeugs zumindest näherungsweise zu berechnen.Thus, it is preferable if the axle load is determined in the method according to the invention. However, it is also possible to calculate the axle load from the total mass of the motor vehicle at least approximately.
Durch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mögliche, genauere Bestimmung des Reibwerts der Fahrbahnoberfläche kann eine deutlich frühere Reaktion der Fahrdynamikregelsysteme und der Fahrerassistenzsysteme erreicht werden, was zu mehr Sicherheit und einer höheren Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs führen kann.By means of the more precise determination of the coefficient of friction of the road surface possible with the method according to the invention, a clearly earlier reaction of the vehicle dynamics control systems and the driver assistance systems can be achieved, which can lead to more safety and a higher driving dynamics of the motor vehicle.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Achslast aus wenigstens einem Federweg einer Federungseinrichtung des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Dies stellt eine vergleichsweise einfache und dennoch zuverlässige Möglichkeit zur Ermittlung der Achslast dar.In a very advantageous development of the invention can be provided that the at least one axle load from at least one spring travel of a suspension device of the motor vehicle is determined. This represents a comparatively simple, yet reliable option for determining the axle load.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die wenigstens eine Achslast aus wenigstens einem Luftdruck einer Luftfederungseinrichtung des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Dies stellt eine bei mit Luftfederungen ausgestatteten Kraftfahrzeugen einfache Art der Bestimmung der Achslast dar.Alternatively or additionally, it is possible to determine the at least one axle load from at least one air pressure of an air suspension device of the motor vehicle. This represents a vehicle equipped with air suspension vehicles simple way of determining the axle load.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Achslast an einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Eine solche Vorgehensweise eignete sich insbesondere für Kraftfahrzeuge, die lediglich eine gelenkte Vorderachse aufweisen.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the at least one axle load is determined on a front axle of the motor vehicle. Such Approach was particularly suitable for motor vehicles, which have only a steered front axle.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die wenigstens eine Achslast an einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Bei mit einer Hinterradlenkung ausgestatteten Kraftfahrzeugen kann dies zu genaueren Ergebnissen hinsichtlich des ermittelten Reibwerts der Fahrbahnoberfläche führen.Alternatively or additionally, it is also possible to determine the at least one axle load on a rear axle of the motor vehicle. In vehicles equipped with a rear-wheel steering system, this can lead to more accurate results with regard to the determined coefficient of friction of the road surface.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der Gesamtmasse und/oder der Änderung der Gesamtmasse wenigstens ein Antriebs- und/oder Bremsmoment des Kraftfahrzeugs und wenigstens eine Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs gemessen werden, und dass das wenigstens eine gemessene Antriebs- und/oder Bremsmoment mit der wenigstens einen gemessenen Längsbeschleunigung verglichen wird. Auf diese Weise lässt sich die Gesamtmasse bzw. die Änderung derselben auf einfache Weise feststellen.Furthermore, it can be provided that at least one drive and / or braking torque of the motor vehicle and at least one longitudinal acceleration of the motor vehicle are measured to determine the total mass and / or the change of the total mass, and that the at least one measured drive and / or braking torque with the at least one measured longitudinal acceleration is compared. In this way, the total mass or the change of the same can be determined easily.
Um den Reibwert der Fahrbahnoberfläche noch genauer ermitteln zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass aus einer Kinematik einer Vorderachse und/oder Hinterachse des Kraftfahrzeugs wenigstens ein Korrekturfaktor zur Bestimmung des Reibwerts ermittelt wird.In order to be able to determine the coefficient of friction of the road surface even more precisely, it can further be provided that at least one correction factor for determining the coefficient of friction is determined from a kinematics of a front axle and / or rear axle of the motor vehicle.
Wenn die aus dem Lenksystem ermittelten Werte aus einer Stellkraft eines Aktuators des Lenksystems ermittelt werden, so ergibt sich eine sehr exakte Möglichkeit zur Ermittlung der Werte zur Bestimmung des Reibwerts aus dem Lenksystem.If the values determined from the steering system are determined from a control force of an actuator of the steering system, the result is a very exact possibility for determining the values for determining the coefficient of friction from the steering system.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Lenksystem zur Ermittlung der Werte zur Bestimmung des Reibwerts aus dem Lenksystem selbsttätig Lenkbewegungen durchführt. Auf diese Weise können aus dem Lenksystem auch dann Werte zur Bestimmung des Reibwerts ermittelt werden, wenn der Fahrer des Kraftfahrzeugs keine Lenkbewegungen durchführt.Furthermore, it can be provided that the steering system automatically carries out steering movements for determining the values for determining the coefficient of friction from the steering system. In this way, values for determining the coefficient of friction can be determined from the steering system even if the driver of the motor vehicle does not perform any steering movements.
In Anspruch 10 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.In
Mit dieser Vorrichtung lässt sich das Verfahren zur Bestimmung des Reibwerts einer Fahrbahnoberfläche besonders einfach ausführen.With this device, the method for determining the coefficient of friction of a road surface can be carried out particularly easily.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des Reibwerts einer Fahrbahnoberfläche; und -
2 eine Seitenansicht des Kraftfahrzeugs aus1 .
-
1 a schematic plan view of a motor vehicle with a device for determining the coefficient of friction of a road surface; and -
2 a side view of themotor vehicle 1 ,
Die
In der Seitenansicht von
Die beiden Einrichtungen
Zur Bestimmung des Reibwerts der Fahrbahnoberfläche
Dabei werden insbesondere die aus wenigstens einem der Lenksysteme
Beispielsweise kann bei Lenkbewegungen das Motormoment eines nicht dargestellten Elektromotors des der Hinterachse
Unter der Annahme, dass die Änderung des gestellten Lenkwinkels der Hinterachse
Des Weiteren kann, beispielsweise falls ein nicht dargestellter Fahrer des Kraftfahrzeugs
Hierbei kann in dem Fall, dass das Lenksystem
Im Falle einer mechanischen Verbindung zwischen der Vorderachse
Selbstverständlich ist es auch möglich, die genannten Momente sowohl von dem Lenksystem
Da die Berechnung des Reibwerts der Fahrbahnoberfläche
Die wenigstens eine Achslast bzw. die Änderung der wenigstens einen Achslast kann aus wenigstens einem Federweg der Federungseinrichtung
Zur Ermittlung der Gesamtmasse und/oder der Änderung der Gesamtmasse kann wenigstens ein Antriebs- und/oder Bremsmoment des Kraftfahrzeugs
Zur Messung der Federwege werden nicht dargestellte, zu der Einrichtung
Bei der Messung des Luftdrucks in der Luftfederungseinrichtung
Bei sämtlichen beschriebenen Messungen können auch Werte verwendet werden, die von bereits vorhandenen Sensoren ohnehin ermittelt werden. Mit anderen Worten, die Einrichtungen
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