DE102018008287A1

DE102018008287A1 - Vorrichtung zur Ermittlung einer Feuchtigkeit einer Fahrbahnoberfläche

Info

Publication number: DE102018008287A1
Application number: DE102018008287.4A
Authority: DE
Inventors: Rene Wirtz
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2019-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer Feuchtigkeit (F) einer Fahrbahnoberfläche mit zumindest einem Feuchtigkeitssensor (2). Erfindungsgemäß umfasst der zumindest eine Feuchtigkeitssensor (2) zumindest einen Reifen (3), wobei ein Material zumindest eines im Betrieb des Fahrzeugs mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehenden Reifenbereichs des Reifens (3) Graphen umfasst. Dabei ist der zumindest eine Reifenbereich derart elektrisch kontaktiert, dass dieser eine kapazitive Elektrode bildet. Weiterhin ist die kapazitive Elektrode mit einer Auswerteeinheit (4) gekoppelt ist und die Auswerteeinheit (4) ist ausgebildet, anhand einer mittels der Elektrode erfassten elektrischen Kapazität (C) eine Größe der Feuchtigkeit (F) der Fahrbahnoberfläche zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Feuchtigkeit einer Fahrbahnoberfläche gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Vorrichtungen zu einer kapazitiven Ermittlung einer Feuchtigkeit einer Oberfläche bekannt.
Weiterhin ist aus der DE 10 2014 210 519 A1 eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Feuchtigkeit einer Fahrbahnoberfläche bekannt, wobei die Vorrichtung einen Feuchtigkeitssensor zum Erfassen einer Oberflächenbeschaffenheit einer Fahrbahn mit einem Messaufnehmer zum Erfassen eines Feuchtigkeitsgrades in der den Messaufnehmer umgebenden Luft umfasst.
Aus der WO 2017/029072 A1 ist eine Reifenkomponente mit einer Elastomerzusammensetzung bekannt. Die Elastomerzusammensetzung umfasst, bezogen auf Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Kautschuk (phr):

- 100 phr einer Mischung von Kautschuken, umfassend mindestens 20 Gew.-% eines Isoprenpolymers;
- 0 bis 30 ThK Siliziumdioxid;
- 0 bis 50 ThK amorphen Rußes; und
- 1 bis 40 ThK Graphen.

Das Graphen umfasst Nanoplättchen von Graphen, wobei mindestens 90% der Nanoplättchen eine laterale Größe von 50 nm bis 50000 nm und eine Dicke von 0,34 nm bis 50 nm aufweisen, wobei die laterale Größe immer größer als die Dicke ist und wobei ein C/O-Verhältnis größer 100:1 ist. Die Reifenkomponente ist eine Lauffläche eines Reifens für ein Kraftfahrzeug.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Reifen für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Reifen gelöst, welcher die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorrichtung zur Ermittlung einer Feuchtigkeit einer Fahrbahnoberfläche umfasst zumindest einen Feuchtigkeitssensor. Erfindungsgemäß umfasst der zumindest eine Feuchtigkeitssensor zumindest einen Reifen, wobei ein Material zumindest eines im Betrieb des Fahrzeugs mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehenden Reifenbereichs Graphen umfasst. Dabei ist der zumindest eine Reifenbereich derart elektrisch kontaktiert, dass dieser eine kapazitive Elektrode bildet. Die kapazitive Elektrode ist mit einer Auswerteeinheit gekoppelt, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, anhand einer mittels der Elektrode erfassten elektrischen Kapazität eine Größe der Feuchtigkeit der Fahrbahnoberfläche zu ermitteln.
Unter Graphen wird dabei eine Modifikation von Kohlenstoff mit zweidimensionaler Struktur verstanden, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120° von drei weiteren Kohlenstoffatomen umgeben ist, so dass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet.
Mittels der Vorrichtung ist eine zuverlässige Ermittlung der Feuchtigkeit der Fahrbahnoberfläche realisierbar. Gleichzeitig können aufgrund der Verwendung von Graphen im Reifen mechanische Eigenschaften desselben, beispielsweise eine Abriebfestigkeit, in einfacher Weise eingestellt, insbesondere erhöht werden.
Für einen teilautonomen oder autonomen Fahrbetrieb eines Fahrzeugs ist eine Bestimmung eines Reibwertes der Reifen mit der Fahrbahnoberfläche von großer Bedeutung, um unter anderem einen Bremsweg des Fahrzeugs ermitteln und somit die automatisch ausgeführte Fahrfunktionen entsprechend einstellen zu können. Zur Ermittlung des Reibwerts liefert die ermittelte Größe der Feuchtigkeit der Fahrbahnoberfläche eine wichtige Eingangsgröße, mittels welcher eine zuverlässige Reibwertbestimmung möglich ist. Somit kann ein teilautonomer oder autonomer Fahrbetrieb des Fahrzeugs optimal an eine jeweilige Feuchtigkeitssituation angepasst werden und eine Betriebssicherheit des Fahrzeugs sowie eine Verkehrssicherheit werden erhöht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Feuchtigkeit einer Fahrbahnoberfläche.

In der einzigen 1 ist ein Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1 zur Ermittlung einer Feuchtigkeit F einer Fahrbahnoberfläche dargestellt.
Die Vorrichtung 1 ist in ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug integriert und umfasst einen Feuchtigkeitssensor 2. Der Feuchtigkeitssensor 2 umfasst einen Reifen 3, wobei ein Material zumindest eines im Betrieb des Fahrzeugs mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehenden Reifenbereichs des Reifens 3 Graphen, d. h. eine Modifikation von Kohlenstoff mit zweidimensionaler Struktur, in der jedes Kohlenstoffatom im Winkel von 120° von drei weiteren Kohlenstoffatomen umgeben ist, so dass sich ein bienenwabenförmiges Muster ausbildet, umfasst.
Der zumindest eine Reifenbereich ist dabei derart elektrisch kontaktiert, dass dieser eine kapazitive Elektrode bildet. Eine aktuelle Kapazität C der Elektrode, das heißt des Reifenbereichs, hängt dabei sehr stark von einer direkten Umgebung des Reifens 3 ab. Ist der Reifen 3 feucht oder hat dieser Kontakt mit einer feuchten Fahrbahnoberfläche, erhöht sich die Kapazität C durch ein hohes Dipolmoment von Wasser und eine dadurch erhöhte Permittivität.
Der die kapazitive Elektrode bildende Bereich des Reifens 3 ist mit einer Auswerteeinheit 4 gekoppelt. Die Auswerteeinheit 4 ist ausgebildet, anhand einer mittels der Elektrode erfassten elektrischen Kapazität C eine Größe der Feuchtigkeit F der Fahrbahnoberfläche zu ermitteln.
Somit wird der Reifen 3 als kapazitiver Feuchtemesser eingesetzt, mit welchem die Feuchtigkeit F der Fahrbahnoberfläche direkt ermittelt werden kann. Aufgrund der Verwendung von Graphen im Reifen 3 können dessen mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise eine Abriebfestigkeit, angepasst und eine elektrische Leitfähigkeit erhöht werden.
Um eine Zuverlässigkeit und Qualität der Ermittlung der Feuchtigkeit F weiter zu erhöhen, ist gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Vorrichtung 1 vorgesehen, dass die Auswerteeinheit 4 zusätzlich mit zumindest einem fahrzeugeigenen Niederschlagsensor 5, auch als Regensensor bezeichnet, und/oder einer fahrzeugeigenen Kamera 6 gekoppelt. Mittels der mittels des Reifenbereichs gebildeten der Elektrode erfasste elektrische Kapazitäten C können somit anhand von mittels des Niederschlagsensors 5 und/oder der Kamera 6 erfassten Daten D1, D2 fusioniert und/oder plausibilisiert werden.
Weiterhin ist es möglich, dass mittels einer künstlichen Intelligenz, die auf unterschiedlichste Straßenoberflächen und Feuchtigkeiten trainiert wurde, beispielsweise ein künstliches neuronales Netzwerk, die ermittelte elektrische Kapazitäten C in Abhängigkeit einer Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche auszuwerten und nicht nur den reinen Zahlenwert zu verwenden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Feuchtigkeitssensor
3: Reifen
4: Auswerteeinheit
5: Niederschlagsensor
6: Kamera
C: Kapazität
D1: Daten
D2: Daten
F: Feuchtigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014210519 A1 [0003]
WO 2017/029072 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zur Ermittlung einer Feuchtigkeit (F) einer Fahrbahnoberfläche mit zumindest einem Feuchtigkeitssensor (2), dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Feuchtigkeitssensor (2) - zumindest einen Reifen (3) umfasst, wobei ein Material zumindest eines im Betrieb des Fahrzeugs mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt stehenden Reifenbereichs des Reifens (3) Graphen umfasst, - der zumindest eine Reifenbereich derart elektrisch kontaktiert ist, dass dieser eine kapazitive Elektrode bildet, - die kapazitive Elektrode mit einer Auswerteeinheit (4) gekoppelt ist und - die Auswerteeinheit (4) ausgebildet ist, anhand einer mittels der Elektrode erfassten elektrischen Kapazität (C) eine Größe der Feuchtigkeit (F) der Fahrbahnoberfläche zu ermitteln.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) mit zumindest einem Niederschlagsensor (5) und/oder einer Kamera (6) gekoppelt und ausgebildet ist, mittels der Elektrode erfasste elektrische Kapazitäten (C) anhand von mittels des Niederschlagsensors (5) und/oder der Kamera (6) erfassten Daten (D1, D2) zu plausibilisieren.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) ausgebildet ist, die Größe der Feuchtigkeit (F) in Abhängigkeit einer Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche zu ermitteln.