DE19935805A1 - Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung - Google Patents
FahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtungInfo
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Abstract
Eine Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung zum genauen Erfassen einer Änderung eines Straßenoberflächenzustandes und eines Fahrzeugfahrgrenzzustandes. Mit Einsetzen jeweiliger Reifencharakteristika und einer erfaßten Zustandsgröße in einem Fahrzeugbewegungsmodell werden Fahrzeugrutschwinkel für jeweils angenommene Straßenoberflächenzustände geschätzt. Basierend auf der augenblicklichen Zustandsgröße und dem letzten geschätzten Fahrzeugrutschwinkel werden augenblicklich geschätzte Fahrzeugrutschwinkel für die jeweils angenommenen Straßenoberflächenzustände kompensiert. Eine Differentialbetriebssektion berechnet einen Schätzwert einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit für jede der angenommenen Straßenoberflächenbedingungen, basierend auf dem kompensierten Fahrzeugrutschwinkel für die jeweils angenommenen Straßenoberflächenzustände. Währenddessen berechnet eine Betriebssektion, basierend auf der erfaßten Zustandsgröße, einen Erfassungswert einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit. Durch Vergleich des Erfassungswertes und der jeweiligen Schätzwerte für die angenommenen Straßenoberflächenzustände wird der augenblickliche Straßenoberflächenzustand bestimmt. Weiter wird eine Seitenbeschleunigung, basierend auf einem Fahrzeugrutschwinkel, berechnet und mit dem Erfassungswert zur Bestimmung des Straßenoberflächenzustandes verglichen und ebenfalls mit einem vorbestimmten Grenzwert zur Bestimmung des Fahrzeugfahrgrenzzustandes.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung und ge
nauer auf eine Vorrichtung zum Beurteilen eines Straßenoberflächenzustandes und eines
Fahrzeugs unter einer Grenzbedingung, wobei ein Fahrzeugbewegungsmodell verwendet
wird.
Eine Straßenoberflächenzustandsbeurteilungsvorrichtung ist an einem Fahrzeug angebracht
und beurteilt einen Straßenoberflächenzustand, während das Fahrzeug fährt. Das Beur
teilungsergebnis des Straßenoberflächenzustandes, das mit einer solchen Vorrichtung er
halten wird, wird für eine elektronische Fahrsteuerung verwendet. Für verbesserte Fahrsi
cherheit ist eine Beurteilung des Straßenoberflächenzustandes mit verbesserter Genauigkeit
erforderlich. Genauer ist für verschiedene Fahrsteuerungen in einem Vierradlenksystem und
einem Fahrzeugrutsch- oder -schleuderverhinderungssystem eine genaue und umfassende
Erfassung des Straßenoberflächenzustandes wichtig.
In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 8-119131 ist eine Vorrichtung zum Er
fassen eines rutschigen Zustandes einer Straßenoberfläche beschrieben. Basierend auf von
verschiedenen Sensoren erhaltenen Werten (Sensorwerte) und vorgespeicherten Reifencha
rakteristika, die in ein Fahrzeugbewegungsmodell (eine Zustandsgleichung) eingegeben
sind, schätzt die Vorrichtung eine Referenzzustandsgröße (beispielsweise, eine seitliche
Beschleunigung des Fahrzeugs). Dann wird eine Differenz (ein Restfehler) zwischen der
Referenzzustandsgröße und der auf einem Sensorwert (beispielsweise einer Fahrzeugseiten
beschleunigung) basierenden erfaßten Zustandsgröße berechnet und eine vorbestimmte
Anzahl solcher Differenzdatengrößen werden in zeitlicher Folge geordnet, um Referenzdif
ferenzzeitreihendaten zu erhalten. Währenddessen wird entsprechend dem jeweiligen Straßen
zustandsbedingungen eine Mehrzahl von geschätzten Differenzzeitreihendatengrößen
vorbereitet. Dann wird das Muster der Referenzdifferenzzeitreihendaten mit denen der
Mehrzahl der geschätzten Differenzzeitreihendatengrößen verglichen, um festzustellen,
welche Datengröße dasjenige Muster zeigt, das den Referenzdifferenzzeitreihendaten am
nächsten kommt, um den augenblicklichen Straßenoberflächenzustand zu beurteilen.
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 9-311042 beschreibt eine Vorrichtung zum
Abschätzen eines Fahrzeugrutschwinkels, die ein Fahrzeugbewegungsmodell ähnlich dem
obigen verwendet. Bei dieser Vorrichtung wird eine aus einem Kurvenfahreigenschafts-
bzw. Seitenführungsmodell abgeschätzte Seitenbeschleunigung mit einer erfaßten Seitenbe
schleunigung verglichen, um den Straßenoberflächenzustand zu beurteilen; darauf basierend
werden Reifencharakteristika bestimmt. Die bestimmten Reifeneigenschaften wiederum
werden bei der Abschätzung eines Fahrzeugrutschwinkels verwendet. Zur Abschätzung
eines Fahrzeugrutschwinkels wird ein Rückkopplungsregel- bzw. -steuerverfahren mit
Verwendung eines Beobachters eingesetzt; Einzelheiten davon sind in der japanischen Pa
tentveröffentlichung Nr. Hei 3-122541 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine Zu
standsabschätztechnik, eine der modernen Steuer- bzw. Regeltheorien bei der Erfassung
eines Fahrzeugrutschwinkels verwendet.
Eine herkömmliche Vorrichtung, wie sie in der vorgenannten japanischen Patentveröffentli
chung Nr. Hei 8-119131 beschrieben ist, zielt jedoch auf der Erfassung eines glatten Zu
standes einer Straßenoberfläche nur im anfänglichen Zustand einer Fahrzeugdrehung vor
einem Schleudern und kann daher beispielsweise prinzipiell zur Beurteilung des Straßen
oberflächenzustandes nur im Anfangszustand einer Fahrzeugdrehung verwendet werden.
Zusammenfassend kann diese Vorrichtung nicht verwendet werden, wenn sich der Straßen
oberflächenzustand ändert, während das Fahrzeug sich dreht, und der Straßenoberflächen
zustand kann unter solchen Umständen daher nicht erfaßt werden. Genauer wird bei der
vorgenannten herkömmlichen Vorrichtung bei Beginn des Rutschens des Fahrzeugs eine
Phasenabweichung zwischen einem Rechenmodellergebnis und einem aktuellen Wert er
halten, der von einem Sensor erhalten wird. Die Referenzdifferenzzeitreihendaten passen zu
keinen der abgeschätzten Differenzzeitseriendaten, was dazu führt, daß eine genaue Beur
teilung des Straßenoberflächenzustandes nicht möglich ist. Mit anderen Worten ist bei der
vorgenannten herkömmlichen Vorrichtung eine Beurteilung des Straßenoberflächenzu
standes nur im anfänglichen Zustand einer Fahrzeugdrehung möglich.
Weiter ist es mit verschiedenen herkömmlichen Vorrichtungen nicht möglich, den Straßen
oberflächenzustand genau zu bestimmen, wenn ein Fahrzeug unter unterschiedlichen Fahr
zuständen bzw. -bedingungen fährt. Beispielsweise besteht herkömmlicherweise ein Pro
blem darin, daß eine Beurteilung des Straßenoberflächenzustandes nur im anfänglichen
Zustand einer Fahrzeugdrehung möglich ist.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die vorstehend genannten Probleme zu lösen und
eine genaue Abschätzung von Straßenoberflächenzuständen bzw. -bedingungen zu errei
chen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Erfassung einer Änderung des
Straßenoberflächenzustandes zu ermöglichen, wenn eine solche Änderung während einer
Fahrzeugdrehung auftritt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine rasche und
verläßliche Erfassung eines Fahrzeugs in einem Fahrgrenzzustand zu erzielen.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Fahrzeugfahrzustands
beurteilungsvorrichtung geschaffen, enthaltend eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen
eine Zustandsgröße betreffend die Bewegung eines Fahrzeugs; eine Speichereinrichtung
zum Speichern nichtlinearer Reifencharakteristika für jede einer Mehrzahl angenommener
Straßenoberflächen; eine Rutschwinkelschätzeinrichtung zum Schätzen eines Fahrzeugrut
schwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der
Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika; eine Rückkopplungskompensa
tionseinrichtung zum Kompensieren des Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl
angenommener Straßenoberflächen durch Kompensieren eines augenblicklich geschätzten
Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend
auf einer augenblicklichen Zustandsgröße und einem letzten Fahrzeugrutschwinkel, der für
die angenommenen Straßenoberflächen geschätzt wurde; und eine Beurteilungseinrichtung
zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes, basierend auf dem
durch die Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel.
Nichtlineare Reifencharakteristika für jeweilige angenommenen Straßenoberflächenzustände
(z. B. eine trockene Straße und eine schneebedeckte Straße) sind zur späteren Verwendung
bei der Schätzung eines Fahrzeugrutschwinkels gespeichert. Ein Vergleich zwischen einem
Schätzwert (oder einer anderen physikalischen Größe, die basierend auf dem Schätzwert
berechnet ist) und einem aktuellen Erfassungswert führt zur Bestimmung eines augenblick
lichen Straßenoberflächenzustandes. Daten des geschätzten Rutschwinkels werden in der
Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensiert, bevor sie ausgegeben werden. Mit
dieser Anordnung kann ein Straßenoberflächenzustand unter Vermeidung einer Phasen
abweichung genau bestimmt werden, selbst wenn sich der Zustand während einer Drehung
des Fahrzeugs ändert.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung zeigen nichtlineare Reifencharak
teristika ungesättigte Charakteristika. Mit ungesättigten Charakteristika kann verhindert
werden, daß ein Schätzwert oszilliert.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Beurteilungseinrichtung eine
Schätzwinkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Fahrzeugrut
schwinkelgeschwindigkeit für jede der Mehrzahl der angenommenen Straßenoberflächen als
eine Schätzwinkelgeschwindigkeit, basierend auf dem mit der Rückkopplungskom
pensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel für jede der Mehrzahl ange
nommener Straßenoberflächen, eine Erfassungswinkelgeschwindigkeitsberechnungsein
richtung zum Berechnen einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit als eine Erfassungs
winkelgeschwindigkeit, basierend auf der Zustandsgröße, eine Straßenoberflächenzustands
beurteilungseinrichtung zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes
durch Vergleich der Erfassungswinkelgeschwindigkeit mit der Schätzwinkelgeschwindig
keit.
Mit dieser Anordnung werden, basierend auf Fahrzeugrutschwinkeln für die jeweiligen
angenommenen Straßenoberflächen, Schätzwinkelgeschwindigkeiten erhalten. Der augen
blickliche Straßenoberflächenzustand wird in Abhängigkeit davon bestimmt, welche der
Schätzwinkelgeschwindigkeiten der aktuellen Winkelgeschwindigkeit am nächsten kommt.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Beurteilungseinrichtung eine
Schätzseitenbeschleunigungsberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Seiten
beschleunigung für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen als eine Schätz
seitenbeschleunigung, basierend auf den nicht gesättigten Reifencharakteristika und dem
durch die Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel,
für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen; eine Straßenoberflächenzu
standsbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzu
standes durch Vergleich zwischen einer erfaßten Seitenbeschleunigung und der Schätz
seitenbeschleunigung.
Mit dieser Anordnung werden Seitenbeschleunigungen, basierend auf Fahrzeugrutschwin
keln, für die jeweiligen angenommenen Straßenoberflächen geschätzt, um festzustellen,
welche der Schätzseitenbeschleunigungen der aktuellen Seitenbeschleunigung am nächsten
kommt, um einen augenblicklichen Straßenoberflächenzustand zu bestimmen.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält die Vorrichtung eine Grenzzu
standsbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem
Grenzzustand befindet, durch Vergleich eines vorbestimmten Grenzwertes mit einer Schätz
seitenbeschleunigung entsprechend dem von der Straßenoberflächenzustandsbeur
teilungseinrichtung beurteilten augenblicklichen Straßenoberflächenzustand, wobei die
Schätzseitenbeschleunigung aus den Schätzseitenbeschleunigungen ausgewählt wird, die von
der Schätzseitenbeschleunigungsberechnungseinrichtung für die jeweiligen angenommenen
Straßenoberflächen berechnet ist.
Tatsächlich zeigen Reifen jedoch gesättigte Charakteristika mit einer gesättigten Kurven
kraft, wenn ein Lenkwinkel größer wird, selbst bevor das Fahrzeug einen Fahrgrenzzustand
erreicht, und eine aktuelle Seitenbeschleunigung (G seitlich) erreicht einen Grenz Wert. In
diesem Sinn ist die aktuelle Seitenbeschleunigung (von einem Sensor erfaßte G seitlich)
nicht zur Verwendung bei einer raschen und genauen Bestimmung eines Fahrzeug
grenzzustandes geeignet. Anstatt dessen wird ein nichtlineares Reifencharakteristikmodell
zur Abschätzung einer Seitenbeschleunigung verwendet. Da dieses Modell nicht gesättigte
Charakteristika aufweist, selbst wenn sich ein Fahrzeug in einem Fahrgrenzzustand befin
det, stellt sich ein unter Verwendung des Modells geschätzter seitlicher G-Wert als sehr
verschieden von, insbesondere größer als, ein aktueller seitlicher G-Wert heraus, wenn das
Fahrzeug sich in dem Fahrgrenzzustand befindet. In dieser Ausführungsform wird dieser
Unterschied zwischen dem geschätzten und dem aktuellen seitlichen G-Wert, der auftritt,
wenn ein Fahrzeug sich in dem Fahrgrenzzustand befindet, verwendet, um zu entscheiden,
ob oder ob nicht das Fahrzeug den Fahrgrenzzustand erreicht hat. Genauer, wenn ein ge
schätzter seitlicher G-Wert über einem vorbestimmten Grenzwert (der in Abhängigkeit von
einem aktuellen seitlichen G-Grenzwert bestimmt wird) liegt, wird bestimmt, daß das Fahr
zeug den Fahrgrenzzustand erreicht hat. Mit dieser Anordnung kann rasch festgestellt wer
den, daß ein Fahrzeug den Fahrgrenzzustand erreicht hat, ohne daß eine Beobachtung über
eine vorbestimmte Zeitdauer erfolgt.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Fahrzeugfahrzustandserfas
sungsvorrichtung geschaffen, enthaltend eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer
Zustandsgröße betreffend die Bewegung eines Fahrzeugs; eine Speichereinrichtung zum
Speichern nichtlinearer Reifencharakteristika für jede einer Mehrzahl angenommener Straßen
oberflächen; eine Rutschwinkelschätzeinrichtung zum Schätzen eines Fahrzeugrut
schwinkels für jede der Vielzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der
Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika; einer Rückkopplungskom
pensationseinrichtung zum Kompensieren des Fahrzeugrutschwinkels für jede der Vielzahl
angenommener Straßenoberflächen durch Kompensieren eines augenblicklichen geschätzten
Fahrzeugrutschwinkels für jede der Vielzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend
auf einer augenblicklichen Zustandsgröße und einem letzten Fahrzeugrutschwinkel, der für
die jeweiligen angenommenen Straßenoberflächen geschätzt wurde, eine Seitenbeschleuni
gungsschätzeinrichtung zum Schätzen einer Seitenbeschleunigung für jede der Vielzahl von
angenommenen Straßenoberflächen, basierend auf den nichtlinearen Reifencharakteristika
und dem von der Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrut
schwinkel; und einer Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen ob oder ob
nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, durch Vergleich eines vorbe
stimmten Grenzwertes mit einer Seitenbeschleunigung entsprechend einem aktuellen Straßen
oberflächenzustand, wobei die Seitenbeschleunigung aus Seitenbeschleunigungen aus
gewählt wird, die von der Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung für die jeweils ange
nommenen Straßenoberflächen geschätzt wird.
Tatsächlich kann der Straßenoberflächenzustand unter Verwendung jeder von verschiedenen
Verfahren geschätzt werden. Wenn der aktuelle Straßenoberflächenzustand bestimmt ist,
wird eine Schätzseitenbeschleunigung G, die dem aktuellen Straßenoberflächenzustand
entspricht, entsprechend bestimmt. Wenn die bestimmte Schätzseitenbeschleunigung G über
einem vorbestimmten Grenzwert liegt, wird das Fahrzeug als im Grenzzustand befindlich
bestimmt. Die nichtlinearen Reifencharakteristika haben vorzugsweise nicht gesättigte Cha
rakteristika.
Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugfahrzustands
erfassungsvorrichtung geschaffen, enthaltend eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen
einer Zustandsgröße betreffend eine Bewegung eines Fahrzeugs; eine Speichereinrichtung
zum Speichern nichtlinearer Reifencharakteristika für jede einer Mehrzahl angenommener
Straßenoberflächen; eine Berechnungseinrichtung zum Schätzen einer Größe betreffend
einen Fahrzeugfahrzustand für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, ba
sierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika; und eine Grenz
zustandsbeurteilungseinrichtung zum Beurteilen, ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in
einem Grenzzustand befindet, durch Vergleich eines vorbestimmten Grenzwertes und der
von der Berechnungseinrichtung geschätzten Größe entsprechend einem aktuellen Straßen
oberflächenzustand, wobei die Größe aus Größen ausgewählt wird, die von der Berech
nungseinrichtung für die jeweiligen angenommenen Straßenoberflächen geschätzt wird.
Bei diesem Aspekt der Erfindung ist die Größe, die den Fahrzeugfahrzustand betrifft, eine
physikalische Größe, deren Beobachtung beim Steuern bzw. Regeln für einen stabilen Zu
stand eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs erforderlich ist, und ist vorzugsweise eine
Seitenbeschleunigung. Wenn die Größe, die den Fahrzeugzustand betrifft, über einem vor
bestimmten Grenzwert liegt, wird das Fahrzeug als im Grenzzustand befindlich entschie
den. Mit dieser Anordnung kann das Verhalten eines in Bewegung befindlichen Fahrzeugs
zuverlässig stabilisiert werden. Die nichtlinearen Reifencharakteristika haben vorzugsweise
nichtgesättigte Charakteristika.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden
in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform zusammen mit den
beigefügten Zeichnungen erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Modellierbetriebssektion gemäß Fig. 1;
Fig. 3 Kurven von Reifencharakteristika;
Fig. 4A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels auf einer Straße mit
hohem Reibwert zeigt;
Fig. 4B eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung auf einer Straße mit hohem Reibwert zeigt;
Fig. 4C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Fahrzeugrutschwinkels auf einer
Straße mit hohem Reibwert zeigt;
Fig. 4D eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Rutschwinkelgeschwindigkeit auf
einer Straße mit hohem Reibwert zeigt;
Fig. 5A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels auf einer Straße mit
niedrigem Reibwert zeigt;
Fig. 5B eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und Seitenbeschleunigung
auf einer Straße mit niedrigem Reibwert zeigt;
Fig. 5C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Fahrzeugrutschwinkels auf einer
Straße mit niedrigem Reibwert zeigt;
Fig. 5D eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Rutschwinkelgeschwindigkeit auf
einer Straße mit niedrigem Reibwert zeigt;
Fig. 6A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels zeigt, wenn das Fahr
zeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahrspur ändert (Fall 1);
Fig. 6B eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahr
spur ändert (Fall 1);
Fig. 6C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Straßenoberflächenauswertungs
wertes zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahr
spur ändert (Fall 1);
Fig. 6D eine Kurve, die zeitliche Anderungen der Beurteilungsergebnisse zeigt, wenn
das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahrspur ändert (Fall 1);
Fig. 7A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels zeigt, wenn das Fahr
zeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahrspur ändert (Fall 2);
Fig. 7B eine Kurve, die zeitliche Anderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahr
spur ändert (Fall 2);
Fig. 7C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Straßenoberflächenauswertungs
wertes zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahr
spur ändert (Fall 2);
Fig. 7D eine Kurve, die zeitliche Änderungen von Beurteilungsergebnissen zeigt, wenn
das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert die Fahrspur ändert (Fall 2);
Fig. 8A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels zeigt, wenn das Fahr
zeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die Fahrspur ändert (Fall 1);
Fig. 8B eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und Seitenbeschleunigung
zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die Fahrspur
ändert (Fall 1);
Fig. 8C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Straßenoberflächenauswertungs
wertes zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die
Fahrspur ändert (Fall 1);
Fig. 8D eine Kurve, die zeitliche Änderungen von Beurteilungsergebnissen zeigt, wenn
das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die Fahrspur ändert
(Fall 1);
Fig. 9A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels zeigt, wenn das Fahr
zeug auf einer Straße mit geringem Reibwert die Fahrspur ändert (Fall 2);
Fig. 9B eine Kurve, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die
Fahrspur ändert (Fall 2);
Fig. 9C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Straßenoberflächenauswertungs
wertes zeigt, wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die
Fahrspur ändert (Fall 2);
Fig. 9D eine Kurve, die zeitliche Änderungen von Beurteilungsergebnissen zeigt, wenn
das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibwert die Fahrspur ändert
(Fall 2);
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Aufbaus eines Schätzsystems, basierend auf einem
nichtlinearen Modell gemäß Fig. 10;
Fig. 12A Kurven einer anderen Reifencharakteristik;
Fig. 12B ein teilweise vergrößertes Diagramm der Fig. 12A;
Fig. 13 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer Grenzbeurteilungsvorrichtung gemäß
Fig. 10;
Fig. 14A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels zeigt;
Fig. 14B Kurven, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung zeigen;
Fig. 14C Kurven, die zeitliche Änderungen einer Seitenbeschleunigung für jeweilige
angenommene Straßenoberflächen zeigen;
Fig. 14D Kurven, die zeitliche Änderungen einer Rutschwinkelgeschwindigkeit zeigen;
Fig. 15A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels bei einer schnee
bedeckten Straße zeigt;
Fig. 15B Kurven, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung bei einer schneebedeckten Straße zeigen;
Fig. 15C Kurven, die zeitliche Änderungen eines quadrierten Restfehlersammelwertes bei
einer schneebedeckten Straße zeigen;
Fig. 15D Kurven, die zeitliche Änderungen einer Rutschwinkelgeschwindigkeit betref
fend eine schneebedeckte Straße zeigen;
Fig. 16A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels bei einer eisigen Straße
zeigt;
Fig. 16B Kurven, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung bei einer eisigen Straße zeigen;
Fig. 16C Kurven, die zeitliche Änderungen eines quadrierten Restfehlersammelwertes bei
einer eisigen Straße zeigen;
Fig. 16D Kurven, die zeitliche Änderungen einer Rutschwinkelgeschwindigkeit bei einer
eisigen Straße zeigen;
Fig. 17A eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines Lenkwinkels bei einer trockenen
Straße zeigen;
Fig. 17B Kurven, die zeitliche Änderungen einer Gierrate und einer Seitenbeschleuni
gung bei einer trocknen Straße zeigen;
Fig. 17C eine Kurve, die zeitliche Änderungen eines quadrierten Restfehlersammelwertes
bei einer trocknen Straße zeigen und
Fig. 17D Kurven, die zeitliche Änderungen einer Rutschwinkelgeschwindigkeit bei einer
trocknen Straße zeigen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das einen vollständigen Aufbau einer Vorrichtung einer be
vorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die Vorrichtung kann beispielsweise an
einem Fahrzeug, wie einem Automobil angebracht werden, um selbsttätig Minute für Mi
nute den Zustand einer Straßenoberfläche zu beurteilen, auf der das Fahrzeug fährt. Die
jeweiligen in Fig. 1 dargestellten Komponenten können mittels Software oder Hardware
oder einer Kombination beider ausgeführt sein.
Modellierbetriebssektionen 10, 12 sind Einrichtungen zum Schätzen einer Zustandsgröße,
die das Fahren eines Fahrzeugs betrifft ("ein Fahrzeugrutschwinkel" in dieser Ausführungs
form), wobei ein nichtlineares Fahrzeugmodell benutzt wird. Die Modellierbetriebssektio
nen 10, 12 empfangen ein Signal von unterschiedlichen, an dem Fahrzeug montierten Sen
soren, genauer Signale, die Zustandsgrößen anzeigen, wie eine Seitenbeschleunigung (Sei
ten G), eine Gierrate, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Lenkwinkel. Eine Seitenbe
schleunigung (Seiten G), eine Gierrate, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Lenkwinkel
sind durch die gesamte Beschreibung hindurch als y (¨), θ (.), v, δ f bezeichnet, wobei (.)
ein zeitliches Differential und (¨) das Zeitdifferential zweiter Ordnung bedeutet. Diese Si
gnale für Zustandsgrößen werden auch einer Betriebssektion 18 (später beschrieben) zuge
führt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines speziellen Aufbaus der Modellierbetriebssektionen 10,12 der
Fig. 1. Eine Schneemodellierbetriebssektion 10 und eine Trockenmodellierbetriebssektion
12 haben den gleichen Aufbau und können als getrennte oder integrierte Ganzheiten ausge
führt sein.
Eine Betriebssektion 60 mit einer Zustandsgleichung zur Verwendung als nichtlineares
Fahrzeugmodell in dieser Ausführungsform, ist eine Einrichtung zum Schätzen eines Fahr
zeugrutschwinkels, basierend auf verschiedenen Zustandsgrößen und Reifencharakteristika,
die in die Zustandsgleichung eingesetzt sind. Die Betriebssektion 60 enthält einen Speicher
60A, in dem Daten nicht linearer Reifencharakteristika eingegeben sind, wie in Fig. 3 dar
gestellt. Die Schneemodellierbetriebssektion 10 enthält in ihrem Speicher 60A Daten be
züglich der nichtlinearen Reifencharakteristika auf "Schnee"; die Trockenmodel
lierbetriebssektion 12 enthält in ihrem Speicher 60A Daten betreffend die nichtlinearen
Reifencharakteristika für "Trocken".
Da sich der Aufbau der Modellierbetriebssektion 10 und 12 nur hinsichtlich der Charak
teristika der verwendeten Reifen unterscheiden, wie durch den Vergleich offensichtlich ist,
sind die Sektion 10 und 12 vorzugsweise als eine im wesentlichen einzige Modellierbe
triebssektion ausgeführt. Diese Theorie kann auf die anderen duplizierten Komponenten der
Fig. 1 und 2 angewendet werden.
Bezugnehmend auf Fig. 2 bilden jeweilige Komponenten um die Funktionseinheit bzw.
Betriebssektion 60, Betriebssektion 62 und 64, eine zusätzliche Betriebssektion 66, eine
Differentialbetriebssektion 68 und eine Differenzbetriebssektion 70 zusammen eine Rück
kopplungskompensationseinrichtung zum Kompensieren eines Fahrzeugrutschwinkels, der
wie oben geschätzt wird. Genauer berechnet die Betriebssektion 62 eine Fahrzeugrut
schwinkelgeschwindigkeit, basierend auf einer augenblicklichen Zustandsgröße, während
die Differentialbetriebssektion 68 eine Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit basierend auf
dem augenblicklichen und dem letzten geschätzten Fahrzeugschlupfwinkel berechnet (ge
nauer einen Fahrzeugrutschwinkel nach der später beschriebenen Kompensation). Die Dif
ferenzbetriebssektion 70 berechnet eine Differenz (einen Restfehler) zwischen der von der
Betriebssektion 62 berechneten Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit und der Fahrzeugrut
schwinkelgeschwindigkeit, entsprechend dem letzten geschätzten Fahrzeugrutschwinkel,
berechnet von der Differentialbetriebssektion 68. Basierend auf der berechneten Differenz
berechnet die Betriebssektion 64 einen Kompensationswert (einen geschätzten Kom
pensationswert) und der berechnete Kompensationswert wird dann in der Additionsbe
triebssektion 66 zu dem Fahrzeugschlupfwinkel hinzuaddiert, der von der Betriebssektion
60 ausgegeben wird. Der kompensierte Fahrzeugschlupfwinkel wird zu der Differentialbe
triebssektion 68 und nach außerhalb der Modellierbetriebssektion ausgegeben. Es sei darauf
hingewiesen, daß die Betriebssektion 64 beispielsweise mit einer Funktion oder einer Ta
belle zum Bestimmen eines Kompensationswertes dargestellt sein kann.
Die vorgenannte Rückkopplungskompensation ermöglicht eine einem Wechsel folgende
Abschätzung, wenn bei drehendem Fahrzeug der Straßenoberflächenzustand sich ändert,
wodurch das herkömmliche Problem der Phasenabweichung gelöst wird.
Bezugnehmend wiederum auf Fig. 1 ist ein Fahrzeugschlupfwinkel (ein Schätzwert), der
von der Schneemodellierbetriebssektion 10 geschätzt wird, mit β (^) Schnee bezeichnet ist,
wobei (^) einen Schätzwert bedeutet.
Die Differentialbetriebssektion 14 führt bezüglich des geschätzten Fahrzeugrutschwinkels
eine Differenzierung durch, um eine Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit β (^) (.) Schnee
zu erhalten, die eine zeitliche Ableitung von β (^) ist.
Wie vorstehend beschrieben, kann unter Verwendung der Schneemodellierbetriebssektion
10 und der Differentialbetriebssektion 14 ein Schätzwert einer Fahrzeugrutschwinkelge
schwindigkeit (eine Schätzwinkelgeschwindigkeit) erhalten werden, die einem Oberflächen
zustand "Schnee" entspricht.
In der Trockenmodellierbetriebssektion 12 wird währenddessen ein Fahrzeugrutschwinkel
(ein Schätzwert) β (^) "trocken" geschätzt und dann in die Differentialbetriebssektion 16
eingegeben, wo der Differenziervorgang bezüglich des eingegebenen Fahrzeugrutschwin
kels durchgeführt wird, um eine Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit β (^) (.) trocken zu
erhalten.
Zusammenfassend werden Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeiten entsprechend den Straßen
oberflächenzuständen "Schnee" und "Trocken" in der Schneemodellierbetriebssektion
10, gefolgt von der Differentialbetriebssektion 14, und in der Trockenmodellierbe
triebssektion 12, gefolgt von der Differentialbetriebssektion 16 berechnet.
Zusätzlich berechnet die Betriebssektion 18 einen Erfassungswert einer Fahrzeug
rutschwinkelgeschwindigkeit, oder β (.), basierend auf einer Information einer Seitenbe
schleunigung, einer Gierrate und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, mittels eines Sensors.
Genauer wird die folgende Berechnung durchgeführt, die im wesentlichen die gleiche wie
die in der Betriebssektion 62 der Fig. 2 durchzuführende ist.
= /V - (1)
Wie vorstehend beschrieben, ist ein Erfassungswert einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwin
digkeit als Ausgang der Betriebssektion 18 spezifiziert, und Schätzwerte der Fahrzeugrut
schwinkelgeschwindigkeiten für jeweils angenommene Straßenoberflächenzustände werden,
wie oben beschrieben, geschätzt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Betriebssektion 18 in Fig. 1 und die Betriebssektion 62
in Fig. 2 als eine einzige Einheit ausgeführt sein können, da sie im wesentlichen die gleiche
Berechnung durchführen. Dies gilt auch für die Differentialbetriebssektion 14 und 16 in
Fig. 1 und die Differentialbetriebssektion 68 in Fig. 2.
Eine Störunterdrückungssektion 20 ist eine Einrichtung zum Filtern des vorstehend be
schriebenen Erfassungswertes und der beiden Schätzwerte und enthält drei Filter 22, 24 und
26, die den jeweiligen Werten entsprechen. Diese Filter 22, 24 und 26 sind vorgesehen, um
jegliche Störfaktoren zu entfernen oder zu mindern beispielsweise eine externe Straßenober
flächenstörung, wie sie an einer Bank oder Kante auftreten kann, oder Sensorrauschen.
Jedes Filter funktioniert sowohl als 0,5 Hz-Hochpaßfilter und 3 Hz-Tiefpaßfilter, d. h. als
ein Bandpaßfilter. Die Filter können jedwelche gewünschte Charakteristika aufweisen, je
nach ihrer Verwendung. Alle drei Filter 22, 24 und 26 sind nicht immer notwendig und die
Funktionen von zwei oder mehr dieser Filter können kombiniert werden.
Die beiden Schätzwerte und der Erfassungswert werden nach ihrer Filterung in der Störun
terdrückungssektion 20 einer Fehlerberechnungssektion 28 zugeführt. Insbesondere der
Schätzwert einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit für "Schnee" der beiden Schätz
werte wird bei dieser Ausführungsform auch einer Aktualisierungsbeurteilungssektion 30
zugeführt. Eine Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit, die vom Filter 22 ausgegeben wird,
ist als β (^) (.) Schnee* bezeichnet.
Die Akutalisierungsbeurteilungssektion 30 ist eine Einrichtung zum Entscheiden ob oder ob
nicht ein vorheriges Beurteilungsergebnis aktualisiert wird, wenn der Straßenoberflächen
zustand in jedem Prüfzyklus (später beschrieben) beurteilt wird. In der vorliegenden Aus
führungsform erfolgt diese Akrualisierungsentscheidung insbesondere aufgrund einer Fahr
zeugrutschwinkelgeschwindigkeit für "Schnee" und genauer durch die Bestimmung, ob oder
ob nicht der folgende Beurteilungsausdruck erfüllt ist.
Daher zeigt ein Ausgangssignal der Aktualisierungsbeurteilungssektion 30 oder ein Aktuali
sierungsbeurteilungsergebnissignal 100 an, ob oder ob nicht der obige Ausdruck 2 erfüllt
ist, und diese Information wird später in einer Straßenoberflächenzustandsbeur
teilungssektion 48 verwendet (später beschrieben).
Die hinter der Störentfernungs. bzw. -unterdrückungssektion 20 vorgesehene Fehler
berechnungssektion 28 enthält genauer zwei Abweichungsberechnungsvorrichtungen 32 und
34, von denen jede ständig einen Fehler im Schätzwert relativ zu einem entsprechenden
Erfassungswert berechnet. Genauer berechnet die Abweichungsberechnungsvorrichtung 32
einen Fehler für den "Schnee" Zustand, während die Abweichungsberechnungsvorrichtung
34 einen Fehler für den "Trocken" Zustand berechnet. Es sei darauf hingewiesen, daß in
dem Fall, daß eine Zustandsgröße zu einer bestimmten Zeit parallel den Modellierbe
triebssektionen 10, 12 und der Betriebssektion 18 zum Berechnen von Schätz- und Erfas
sungswerten zugeführt wird, die berechneten Schätz- und Erfassungswerte, die die Zu
standsgröße zur gleichen Zeit betreffen, so gesteuert werden, daß sie gleichzeitig der Feh
lerberechnungssektion 28 zugeführt werden.
Der vorstehend genannte Fehler beschreibt die Verläßlichkeit eines Schätzwertes, der mit
tels Modellbildung erreicht wird. Mit anderen Worten beschreibt der Fehler den Grad der
Anwendbarkeit eines vorausgesetzten Zustandes (ein angenommener Straßenoberflächenzu
stand), der bei der Modellbildung verwendet wird. Das heißt, durch einen Vergleich, wel
che Reifencharakteristika für die vorhandenen Bedingungen bzw. den vorhandenen Zustand
am besten geeignet sind, wird der augenblickliche Straßenoberflächenzustand in der Folge
bekannt.
Hinter der Fehlerberechnungssektion 28 sind Betriebssektionen 36 und 38 vorgesehen, die
Akkumulierbetriebssektionen 40 und 44 und Filter 42 und 46 enthalten. Die Akkumulierbe
triebssektionen 40 und 44 quadrieren den Fehler aus den Abweichungsberechnungsvor
richtungen 32 und 34 und akkumulieren eine vorbestimmte Anzahl (hier 10) solcher qua
drierten Werte, um einen Akkumulierwert zu erhalten. Das heißt, zehn Fehler werden in
jedem Prüfzyklus in den Akkumulierbetriebssektionen 40 und 44 gesammelt, und der Ak
kumulierwert der zehn Fehler wird den Filtern 42 bzw. 46 zugeführt.
Die Filter 42 und 46 enthalten in der vorliegenden Ausführungsform jeweils ein 0,5 Hz-
Tiefpaßfilter zur Glättung eines Akkumulierwertes.
Durch den Betrieb der Betriebssektionen 36 und 38 kann eine statistische oder geglättete
Fehlergröße, basierend auf einer Mehrzahl von Fehlern, erhalten werden, die bei der Be
urteilung eines Straßenoberflächenzustandes verwendet wird. Es sei darauf hingewiesen,
daß anstelle der vorgenannten Quadratbildungen mit Absolutwerten gerechnet werden kann.
Hinsichtlich der Beurteilungsgenauigkeit und Verläßlichkeit wird eine zweckmäßige Anzahl
von Fehlern akkumuliert. Die Akkumulierbetriebssektionen 40 und 44 haben jeweils einen
Speicher zum Speichern einer vorbestimmten Anzahl von Fehlerinformationsitems, dessen
Kapazität entsprechend der zur speichernden Fehlerinformationsitems in zweckmäßiger
Weise festgelegt wird.
Ein Fehlergrößenausgangssignal der Betriebssektion 36 wird als Δβ (.) Schnee bezeichnet
und das der Betriebssektion 38 ist mit Δβ (.) trocken bezeichnet.
Die Straßenoberflächenzustandsbeurteilungssektion 48 enthält in der vorliegenden Aus
führungsform eine Auswertungswertberechnungssektion 50 und eine Straßenoberflächen
zustandsbestimmungssektion 52. Die Auswertungswertberechnungssektion 50 ist eine Ein
richtung zum Berechnen eines Auswertungswertes K zur Verwendung bei der Beurteilung
eines Straßenoberflächenzustandes, und führt genauer die folgende Berechnung durch:
Wenn der augenblickliche Straßenoberflächenzustand eine Straße mit hohem Reibwert ist,
wird eine Fehlergröße für den "Schnee" Zustand im Vergleich zu der für den "Trocken"
Zustand deutlich größer, wie später beschrieben wird. Das heißt, ein Vergleich der Fehler
größen führt zu einer genauen Bestimmung des augenblicklichen Straßenoberflächenzu
stands. Zu diesem Zweck wird das Verhältnis zwischen den beiden Fehlergrößen unter
Verwendung des Ausdrucks 3 erhalten, wie oben beschrieben.
Die Straßenoberflächenzustandsbestimmungssektion 52 enthält einen Komparator 52A und
einen Speicher 52B. Der Komparator 52A vergleicht einen Auswertungswert K und einen
vorbestimmten Schwellwert C. Der Speicher 52B speichert das Ergebnis der letzten Be
stimmung eines Straßenoberflächenzustandes. Wenn der Vergleich in dem Komparator 52A
einen kleineren Auswertungswert A ergibt als ein Schwellwert C, bestimmt die Straßen
oberflächenzustandsbestimmungssektion 52, daß die Straße eine Straße mit einem nied
rigem Reibwert ist, und wenn der Vergleich einen Auswertungswert K gleich oder größer
einem Schwellwert C ergibt, bestimmt die Bestimmungssektion 52, daß die Straße eine
Straße mit hohem Reibwert ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der vorliegenden Ausführungsform das Ergebnis bezüg
lich des Straßenoberflächenzustandes nur aktualisiert wird, wenn eine Instruktion über das
Aktualisierungsbeurteilungsergebnissignal 100 erfolgt, und das Ergebnis der letzten Be
stimmung andernfalls gehalten wird. Diese Anordnung wird verwendet, um eine fehlerhafte
Beurteilung eines Straßenoberflächenzustandes zu vermeiden, die auftreten kann, wenn ein
Fahrzeug relativ langsam fährt.
Anstelle der Verwendung eines Schwellwertes in dem Aufbau der Fig. 1 können zum Be
stimmen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes zwei oder mehr Schwellwerte
verwendet werden. Anstelle der Verwendung eines Auswertungswertes K kann jegliches
Beurteilungsverfahren angewendet werden, solange es einen Fehler verwendet, der jedem
angenommenen Straßenoberflächenzustand als beurteilendes Kriterium entspricht. Im Falle
eines langsam fahrenden Fahrzeugs, bei dem eine fehlerhafte Beurteilung auftreten kann,
wird das Ergebnis der letzten Beurteilung vorzugsweise beibehalten.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel nichtlinearer Reifencharakteristika, welche Information in den
Modellierbetriebsektionen 10 und 12 gehalten wird, wobei die waagrechte Achse einem
Rutschwinkel eines Reifens entspricht, und die senkrechte Achse einer Seitenführungskraft
entspricht. Wie dargestellt, beginnt die Zunahmerate der Linien, die die Charakteristika für
"Schnee" Bedingungen darstellt, im Vergleich zu denen für "Trockenen" Zustand in einem
Bereich mit einem kleineren Rutschwinkel abzunehmen. Aufgrund dieses Unterschiedes in
den Charakteristika entsteht ein signifikanter Unterschied zwischen den Schätzwerten für
"Trockenen" und "Schnee" Zustand, wenn der aktuelle Straßenoberflächenzustand "Troc
ken" ist wie oben beschrieben. Durch Nutzung dieses Phänomens kann der Straßenober
flächenzustand beurteilt werden; ein spezielles Beispiel davon wird nachfolgend beschrie
ben.
Die Fig. 4A bis 4D und 5A bis 5D zeigen jeweils Beziehungen zwischen verschiedenen
Zustandsgrößen und Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeiten, wobei die Fig. 4A bis 4D
eine Straße mit hohem Reibwert und die Fig. 5A bis 5D eine Straße mit niedrigem Reib
wert betreffen. Die Fig. 4A und 5A zeigen eine Änderung eines Lenkwinkels. Die Fig. 4B
und 5B zeigen Änderungen einer Gierrate, einer Seitenbeschleunigung und einer Fahr
zeuggeschwindigkeit. Die Fig. 4C und 5C zeigen eine Änderung des Fahrzeugrutschwin
kels. Die Fig. 4D und 5D zeigen Beziehungen zwischen einem Erfassungswert (einem
Sensorwert) und jeweiligen Schätzwerten (Rutschwinkelgeschwindigkeiten für ein Trocken
schätzsystem und für ein Schneeschätzsystem).
Wie aus einem Zeichnungsvergleich offensichtlich, wird zwischen einem Sensorwert und
einem Schätzwert für "Schnee" mit einer Straße mit hohem Reibwert ein signifikanter Feh
ler beobachtet. Das heißt, obwohl die Schätz- und Erfassungswerte im wesentlichen einan
der gleich sind und die Fehler für den "Trockenen" und "Schnee" Zustand bei einer Straßen
oberfläche mit geringem Reibwert nur leicht voneinander abweichen, wird zwischen den
Fehlern bei einer Straße mit hohem Reibwert ein signifikanter Unterschied beobachtet. Die
vorliegende Erfindung nutzt dieses Phänomen, um einen augenblicklichen Straßen
oberflächenzustand zu beurteilen.
Die Fig. 6A bis 9D zeigen Beurteilungsergebnisse bezüglich des Straßenoberflächenzu
standes, wobei Fig. 6A bis 7D diese Ergebnisse bei einem Fahrzeug zeigen, das die Fahr
spuren bei einer Straße mit hohem Reibwert wechselt, und die Fig. 8A bis 9D die Ergeb
nisse bei einem Fahrzeug zeigen, das auf einer Straße mit niedrigem Reibwert Slalom fährt.
Die Fig. 6A bis 6D und 7A bis 7D betreffen die Fälle 1 und 2, während die Fig. 8A bis 8D
und 9A bis 9D jeweils die Fälle 1 und 2 betreffen.
Die Fig. 6A, 7A, 8A und 9A zeigen eine Änderung des Lenkwinkels. Die Fig. 6B, 7B, 8B
und 9B zeigen Änderungen einer Gierrate, einer Seitenbeschleunigung und einer Fahr
zeuggeschwindigkeit. Die Fig. 6C, 7C, 8C und 9C zeigen eine Änderung eines Erfassungs
wertes. Die Fig. 6D, 7D, 8D und 9D zeigen ein Beurteilungsergebnis.
Bezugnehmend auf die Fig. 6A bis 7D ändern sich bei Änderung eines Lenkwinkels, wie in
Fig. 6A und 7A gezeigt (Fahrspurwechsel), eine Gierrate, eine Seitenbeschleunigung und
eine Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend deutlich. Unter der Annahme solcher Wechsel
wird ein Auswertungswert gemäß Fig. 6C und 7C erhalten, wobei eine Anordnung gemäß
Fig. 1 verwendet wird. Unter Verwendung des erhaltenen Auswertungswertes erfolgt eine
Beurteilung des Straßenoberflächenzustandes gemäß den Fig. 6D und 7D. In den in den
Fig. 6A bis 6D und 7A bis 7D gezeigten Fällen wird die Straße als Straße mit hohem µ-
Wert beurteilt.
Wenn unter Bezugnahme auf die Fig. 8A bis 9D ein Fahrzeug auf einer Straße mit gerin
gem Reibwert Slalom fährt, ändert sich der Lenkwinkel gemäß Fig. 8A und 9A. Entspre
chend ändern sich verschiedene Zustandsgrößen ebenfalls, wodurch sich ein Auswer
tungswert ändert, wie in Fig. 8C und 9C gezeigt. In diesem Fall wird anfänglich entschie
den, daß das Fahrzeug auf einer Straße mit hohem Reibwert fährt, und an einer Stelle, an
der der Auswertungswert unter den Schwellwert für eine Straße mit niedrigem Reibwert
absinkt, wird die anfängliche Bestimmung bzw. Entscheidung dahingehend geändert, daß
das Fahrzeug auf einer Straße mit geringem Reibwert fährt.
Wie vorstehend beschrieben, hat die vorliegende Ausführungsform den Vorteil einer genau
en Bestimmung eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes, die einer Änderung
des Straßenoberflächenzustandes folgt. Eine wirksame Verwendung der Beur
teilungsergebnisse bezüglich des Straßenoberflächenzustandes kann unterschiedliche Steue
rungen bzw. Regelungen für verbesserte Fahrsicherheit ermöglichen.
Anstelle der Verwendung von zwei Schwellwerten in den Beispielen gemäß Fig. 8 bis 9D,
nämlich einen für Straßen mit niedrigem und hohem Reibwert, gemäß Fig. 8C und 9C,
kann nur ein Schwellwert zusammen mit einer Aktualisierungsbeurteilung bei der Beur
teilung eines Straßenoberflächenzustandes verwendet werden. Alternativ können drei oder
mehr Schwellwerte für eine genauere Beurteilung verwendet werden. In diesem Fall ist
vorzugsweise die Anzahl der erforderlichen Reifencharakteristika entsprechend der der für
die Beurteilung angenommenen Straßenoberflächenzustände. Die Anpaßbarkeit der jeweili
gen Straßenoberflächenzustandsbedingungen kann basierend auf einen Unterschied zwi
schen einem Schwellwert und einem Auswertungswert ausgedrückt werden.
Fig. 10 zeigt einen Grundaufbau eines Systems mit Anwendung einer Fahrzeugfahr
zustandsbeurteilungsvorrichtung entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung. Als
Komponenten zur Berechnung eines Fahrzeugrutschwinkelschätzwertes β (^) für die Einga
be in ein Stabilisierungssystem, wie ein Fahrzeugstabilitätskontrollsystem, stehen ein Inte
grationssystem 120 und ein Schätzsystem 122 zur Verfügung. Das Integrationssystem 120
schätzt einen Fahrzeugrutschwinkel durch Integration einer Rutschwinkelgeschwindigkeit,
basierend auf einer Seitenbeschleunigung G, einer Gierrate und Fahrzeuggeschwin
digkeitsdaten, die mit einem Sensor erhalten werden. Das Schätzsystem 122 dagegen
schätzt einen Fahrzeugrutschwinkel unter Verwendung eines nichtlinearen Modells, das auf
einer Seitenbeschleunigung G, einer Gierrate, einem Lenkwinkel und Fahrzeuggeschwin
digkeitsdaten basiert, die mittels eines Sensors erhalten werden. Bei der Schätzung wird das
Schätzsystem 122, das eine hochgenaue Berechnung durchführen kann, anfänglich verwen
det, bis das Fahrzeug einen Grenzzustand erreicht, und anschließend, wenn ein nichtlinea
res Modell nicht länger anwendbar ist, wird das Integrationssystem 120, dessen Ausgang
einen Integrationsfehler enthält, verwendet. Die Umschaltung von dem Schätzsystem 122
zu dem Integrationssystem 120 wird bei dieser Ausführungsform unter Verwendung einer
Grenzbeurteilungsvorrichtung 124 erreicht. Das auf einem nichtlinearen Modell basierende
Schätzsystem 122 wird im folgenden beschrieben.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus eines auf einem nichtlinearen Modell basieren
den Schätzsystems 122, das mit dem gleichen grundsätzlichen Betriebsprinzip arbeitet, wie
das für die Fahrzeugrutschwinkelerfassungsvorrichtung verwendete, das in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. Hei 9-311042 beschrieben ist. Eine Seitenbeschleunigung G,
eine Gierrate, ein Lenkwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten, die unter Verwendung
eines Sensors erhalten werden, werden einer Rutschwinkelschätzsektion (für "Trocken")
und 101a, einer Rutschwinkelschätzsektion (für "Schnee") 101b und einer Rutschwinkel
schätzsektion (für "Eis") 101c zugeführt. Die jeweiligen Rutschwinkelschätzsektionen 101a
bis 101c schätzen Rutschwinkel unter Verwendung einer Bewegungsgleichung, in die Rei
fencharakteristika für trockene, schneebedeckte und eisige Straßen (ein nichtlineares Rei
fencharakteristikmodell) eingesetzt sind, und addieren zu den geschätzten Rutschwerten
einen Kompensationswert Δß, um Rutschwinkelschätzwerte β (^) Trocken, β (^) Schnee
und β (^) Eis auszugeben.
Genauer erhält die Schlupfwinkelschätzsektion für "Trocken" 101a einen Rutschwinkel
unter Verwendung einer Formel für die Fahrzeuggeschwindigkeit in der Seitenrichtung, wie
folgt:
Um einen Fehler aufgrund einer sich bewegenden Last zu eliminieren, der aus einem rol
lenden Fahrzeug oder einem Modellfehler der Reifencharakteristika resultiert, wird der
unter Verwendung der Formel (4) erhaltene Wert mit einem Kompensationswert Δβ verse
hen. Der Kompensationswert Δβ wird in einer Schätzkompensationswertberechnungssektion
mit Hilfe der Formel (5) erhalten, basierend auf einem Unterschied Δβ (.) (^) zwischen β
(.), der von der Rutschwinkelgeschwindigkeitsberechnungssektion 102 erhalten wird, und
einem Zeitdifferential β (.) (^) eines Rückkopplungsrutschwinkelsschätzwertes.
Δβ = -K.m.Δ/(Cf + Cr) (5)
wobei K eine Rückkopplungsverstärkung bedeutet.
Ein endgültiger Rutschwinkelschätzwert β (^) Trocken für eine trockene Straße kann erhal
ten werden, indem ein Kompensationswert Δβ zu dem Wert β' (^) addiert wird, der unter
Verwendung der Bewegungsgleichung (4), wie oben beschrieben, erhalten wird. Im Aus
druck (4) ist Cf die Seitenführungskraft eines Vorderrades, Cr ist die Seitenführungskraft
eines Hinterrades, m ist eine Fahrzeugmasse, y (¨ ) ist eine Seitenbeschleunigung, Lf ist ein
Abstand zwischen einer Vorderachse und einem Schwerpunkt, Lr ist ein Abstand zwischen
einer Hinterachse und einem Schwerpunkt, θ (.) ist eine Gierrate. V ist eine Fahrzeugge
schwindigkeit und δf ist ein Lenkwinkel. β (.) beispielsweise bedeutet ein Zeitdifferential
von β und β (.) (^) bedeutet einen Zeitdifferentialschätzwert von β.
Die jeweiligen Rutschwinkelschätzsektionen 101a bis 101c geben Schätzwerte β (^) Troc
ken, β (^) Schnee und β (^) Eis an dem jeweiligen Ausgang aus, basierend auf einem Be
urteilungsergebnis des Straßenoberflächenzustandes, das in einer Straßenoberflächen
zustandsbeurteilungssektion (weiter unten beschrieben) erhalten wird.
Fig. 12A zeigt Reifencharakteristika für "eine trockene Straße", eine "schneebedeckte Stra
ße" und eine "eisige Straße", welche Information vorher in den Rutschwinkelschätzsek
tionen 101a bis 101c gemäß Fig. 11 zur Verwendung in einer Rutschwinkelschätzberech
nung eingespeichert werden. Die "Trocken" und "Schnee" Reifencharakteristika sind iden
tisch mit denen der Fig. 3. Die Rutschwinkelschätzsektion 101a berechnet einen Rut
schwinkel, basierend auf einem Reifencharakteristikmodell für "eine trockene Straße" ge
mäß Fig. 12A unter Verwendung des Ausdrucks (4). Beim tatsächlichen Fahren entsteht ein
volles Rutschen der Reifen sobald das Fahrzeug einen Grenzzustand erreicht, wobei eine
Seitenführungskraft gesättigt bzw. voll ausgenützt wird. Bei dieser Ausführungsform dage
gen wird zur Verwendung bei der Abschätzung eines Rutschwinkels ein Reifencharak
teristikmodell ohne Sättigungscharakteristik angenommen, bei dem eine Seitenführungskraft
bei zunehmendem Reifenschlupfwinkel ausschließlich zunimmt, wie in Fig. 12A dargestellt.
Ein Rutschwinkel, der unter Verwendung des Modells gemäß Fig. 12A berechnet wird, ist
am Ende natürlich verschieden von einem tatsächlichen Rutschwinkel, aufgrund der gesät
tigten Charakteristik eines tatsächlichen Reifens, die vorhanden ist, sobald das Fahrzeug die
Fahrgrenzbedingung erreicht. Die vorliegende Ausführungsform verwendet diese Tatsache
zur Feststellung eines Fahrzeugfahrgrenzzustandes.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Grenzbeurteilungsvorrichtung 124
(Fig. 10) dieser bevorzugten Ausführungsform zeigt. Die jeweiligen Funktionsblöcke der
Grenzbeurteilungsvorrichtung 124 können mittels eines Mikrocomputers ausgeführt sein.
Die Rutschwinkelschätzeinrichtung 101a bis 101c sind die gleichen wie die Rutschwinkel
schätzsektionen 101a bis 101c gemäß Fig. 11 und berechnen Rutschwinkel β (^) Trocken, β
(^) Schnee und β (^) Eis unter Verwendung der Reifencharakteristika entsprechend jeder
Straßenoberfläche. Die für die Rutschwinkel erhaltenen Daten werden einer Seitenbe
schleunigungsreferenzwertvorbereitungseinrichtung 105a bis 105c zugeführt.
Die Seitenbeschleunigungsreferenzwertvorbereitungseinrichtung 105a bis 105c berechnet
die Seitenbeschleunigung, basierend auf den zugeführten Rutschwinkeln, unter Verwendung
der folgenden Gleichung:
wobei βF, SF, βR und SR die Reifenrutschwinkel und die Seitenführungskräfte an den
Eckpunkten der Reifencharakteristiklinien gemäß Fig. 12A bis 12B sind.
Wie vorstehend beschrieben wird beim tatsächlichen Fahren im Fahrgrenzzustand ein volles
Rutschen der Reifen erzeugt, und eine Seitenführungskraft wird gesättigt bzw. voll erreicht,
wie vorstehend beschrieben, eine Seitenbeschleunigung G wird basierend auf den Reifen
charakteristika gemäß Fig. 12A berechnet, das heißt ein Seitenbeschleunigungs
referenzwert, der von der Seitenbeschleunigungsreferenzwertvorbereitungseinrichtung 105A
bis 105C ausgegeben wird, weicht von einem tatsächlichen Seitenbeschleunigungswert ab
bzw. wird, um genauer zu sein, größer als der Seitenbeschleunigungswert G. Mit anderen
Worten, wegen der in Fig. 12A dargestellten Reifencharakteristika, die in der Abschätzung
der Seitenbeschleunigung verwendet werden, entsteht ein Unterschied zwischen einem
Schätzseitenbeschleunigungswert und einem tatsächlichen Seitenbeschleunigungswert, wenn
das Fahrzeug sich im Fahrgrenzzustand befindet.
Im Hinblick auf das vorstehende wird ein solcher Unterschied strategisch in der Fahrgrenz
zustandsbeurteilungseinrichtung 110 verwendet. Genauer wird einer der Seitenbeschleuni
gungsreferenzwerte, der von der Seitenbeschleunigungsreferenzwert
vorbereitungseinrichtung 105a bis 105c ausgegeben wird, nämlich derjenige, der der aktu
ellen Straßenoberfläche entspricht, mit einem vorbestimmten Seitenbeschleunigungs
grenzwert verglichen. Wenn der Seitenbeschleunigungsreferenzwert den vorbestimmten
Grenzwert übersteigt, wird bestimmt, daß sich das Fahrzeug im Fahrgrenzzustand befindet.
Ein Grenzwert zur Verwendung beim Vergleich durch die Fahrgrenzzustandsbeurteilungs
einrichtung 110 kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Straßenoberflächen
festgelegt werden, beispielsweise wie folgt:
Trockene Straße "Trocken" | 1,1 G |
Schneebedeckte Straße "Schnee" | 0,65 G |
Eisige Straße "Eis" | 0,25 G |
Diese Grenzwerte werden basierend auf den Grenzwerten (unten gezeigt) bestimmt, die
aufgrund einer Reibkraft bestimmt werden, die zwischen dem Reifen auf einer trockenen,
schneebedeckten oder eisigen Straße und der Straßenoberfläche entsteht, im Hinblick auf
die Größe eines Schätzfehlers, der in einem Seitenbeschleunigungsreferenzwert enthalten
ist.
Trockene Straße "Trocken" | 0,8 G |
Schneebedeckte Straße "Schnee" | 0,5 G |
Eisige Straße "Eis" | 0,2 G |
Wie vorstehend beschrieben, verwendet die Grenzbeurteilungsvorrichtung 124 dieser Aus
führungsform eine Zunahme eines Schätzfehlers in einem Seitenbeschleunigungsschätzwert
aufgrund des Unterschiedes zwischen nichtlinearen Reifencharakteristika und tatsächlichen
Reifencharakzeristika unter einem Fahrgrenzzustand, um einen Fahrgrenzzustand eines
Fahrzeugs festzustellen. Die herkömmlicherweise erforderliche Beobachtung während einer
vorbestimmten Zeitdauer ist daher unnötig und es kann augenblicklich beurteilt werden, ob
oder ob nicht das Fahrzeug einen Fahrgrenzzustand erreicht hat.
Im vorliegenden Fall werden andere Komponenten der Grenzbeurteilungsvorrichtung 124
gemäß Fig. 13 zur Beurteilung eines Straßenoberflächenzustandes, basierend auf dem ge
schätzten Seitenbeschleunigungsreferenzwert verwendet. Genauer berechnet eine Seitenbe
schleunigungsrestfehlerberechnungseinrichtung 106a bis 106c einen Unterschied (genauer
einen quadrierten Unterschied) zwischen einem berechneten Seitenbeschleuni
gungsreferenzwert und einem aktuellen Seitenbeschleunigungswert, der mittels eines Sen
sors erhalten wird. Zur Berechnung eines Restfehlers ist eine Filtereinrichtung (nicht darge
stellt) vorgesehen, um eine Hochpaßfilterung von 0,1 Hz und eine Tiefpaßfilterung von 5
Hz an dem Seitenbeschleunigungsreferenzwert und einem Signal aus dem Sensor zum Ex
trahieren von Frequenzkomponenten in einem nur zur späteren Verwendung in einer Diffe
renzbildung erforderlichen Band.
Die Seitenbeschleunigungsrestwertspeichereinrichtung 107a bis 107c speichert Daten des
Restfehlers, die in der Seitenbeschleunigungsrestfehlerberechnungseinrichtung 106a bis
106c erhalten werden, in zeitlicher Folge und addiert sie auf. Daher speichert die Speicher
einrichtung 107a bis 107c einen Akkumulierwert der quadrierten Differenz.
Nach Empfang der Daten der Restwerte bestimmt eine trocken, schneebedeckt, eisig Stra
ßenbeurteilungseinrichtung 109 den Straßenoberflächenzustand entsprechend dem kleinsten
Restfehler als Straßenoberflächenzustand (beispielsweise bestimmt sie eine trockene Straße,
wenn der Restfehler für eine trockene Straße kleiner als diejenigen für schneebedeckte und
eisige Straßen ist) und gibt das Ergebnis an die Fahrgrenzzustandsbeurteilungseinrichtung
110. Vorzugsweise beurteilt die trocken, schneebedeckt, eisig Straßenbeurteilungseinrich
tung 109 eine Straßenoberfläche im Hinblick auf die Tatsache, daß ein absoluter Wert einer
Rutschwinkelgeschwindigkeit für eine schneebedeckte Straße (ein 3 Hz-Tiefpaßfilterwert) β
(.) Schnee, der von der Differentialvorrichtung 103b geliefert wird, 0,1 rad/s übersteigt,
und einen von der Straßenoberflächebeurteilungseinrichtung 108 erhaltenen Auswertungs
wert. Die Straßenoberflächebeurteilungseinrichtung 108 wertet den Straßenoberflächenzu
stand aus, basierend auf Ausgängen einer Rutschwinkelgeschwindig
keitsrestfehlerberechnungseinrichtung für "Trocken" 104 und einer Rutschwinkelgeschwin
digkeitsrestwertberechnungseinrichtung für "Schnee" 104b und gibt als Auswertungswert
ein Verhältnis zwischen den Restfehlern für trockene und schneebedeckte Straßen, das heißt
Δβ (.) Schnee/Δβ (.) Trocken, wobei die Rutschwinkelgeschwindigkeitsrestfeh
lerberechnungseinrichtung für "Trocken" 104a einen Restfehler einer Rutschwinkelge
schwindigkeit auf einer trockenen Straße berechnet, und die Rutschwinkelgeschwindig
keitsrestwertberechnungseinrichtung für "Schnee" 104b einen Restfehler einer Rutschwin
kelgeschwindigkeit auf einer schneebedeckten Straße berechnet. Die trocken, schnee
bedeckt, eisig Straßenbeurteilungseinrichtung 109 beurteilt bedingungslos, daß die augen
blickliche Straßenoberfläche trocken ist, ansprechend darauf, daß ein Auswertungswert von
der Straßenoberflächenbeurteilungseinrichtung 108 gleich oder größer als ein vorbestimmter
Wert (beispielsweise 5,0) ist. Bei einem Auswertungswert unter einem vorbestimmten Wert
(das heißt mit einem größeren Restfehler für eine trockene Straße) wird ein Straßenoberflä
chenzustand entsprechend dem kleinsten Seitenbeschleunigungsrestfehler als augenblickli
cher Straßenoberflächenzustand gewählt.
Alternativ kann die Beurteilung eines Straßenoberflächenzustandes nur basierend auf dem
Seitenbeschleunigungsrestfehler erfolgen, der in der Seitenbeschleunigungsrestfehler
speichereinrichtung 107a bis 107c gemäß Fig. 13 gespeichert ist, wobei die Rutschwinkel
geschwindigkeitsberechungseinrichtung 102, die Differentialvorrichtungen 103a und 103b,
die Rutschwinkelgeschwindigkeitsrestwertberechnungseinrichtung 104a und 104b und die
Straßenoberflächenbeurteilungseinrichtung 108 fehlen.
Bezugnehmend auf Fig. 15A bis 17D wird der Straßenoberflächenbeurteilungsvorgang im
Detail beschrieben.
Die Fig. 15A bis 15D zeigen eine zeitliche Änderung eines Erfassungssteuerwinkels (15A),
eine Erfassungsseitenbeschleunigung G, eine Erfassungsgierrate und einer Fahrzeug
geschwindigkeit (Fig. 15B) eines quadrierten Restfehlerakkumulierwertes, der in der Sei
tenbeschleunigungsrestfehlerspeichereinrichtung 107a bis 107c (Fig. 15c) gespeichert ist,
und wahre und Schätzwerte eines Fahrzeugrutschwinkels (Fig. 15D), wenn das Fahrzeug
von einer trockenen auf eine schneebedeckte Fahrbahn wechselt. Der wesentliche Faktor
bei der Beurteilung des Straßenoberflächenzustandes ist ein quadrierter Restfehlerakkumu
lierwert, der in Fig. 15C gezeigt ist. Die trocken, schneebedeckt, eisig Straßenbeurteilungs
einrichtung 109 bestimmt den Straßenoberflächenzustand entsprechend dem kleinsten Rest
fehler als augenblicklicher Straßenoberflächenzustand. Wie aus Fig. 15C bekannt, nehmen
die Restfehler für eisige und trockne Straße in etwa 2 Sekunden zu, wobei der Restfehler
für eine schneebedeckte Straße als kleinster verbleibt. Daher bestimmt die Beurteilungsein
richtung 109, daß die Straße, auf der das Fahrzeug augenblicklich fährt, sich von einer
trockenen Straße in eine schneebedeckte Straße geändert hat, wie in Fig. 15D.
Fig. 16A bis 16D zeigen zeitliche Änderungen eines Erfassungslenkwinkels (Fig. 16A),
einer Erfassungsseitenbeschleunigung G, einer Erfassungsgierrate, einer Fahrzeug
geschwindigkeit (Fig. 16B), eines quadrierten Restfehlerakkumulierwertes, der in der Sei
tenbeschleunigungsrestfehlerspeichereinrichtung 107a bis 107c (Fig. 16c) gespeichert ist,
und wahre und Schätzwerte des Fahrzeugrutschwinkels (Fig. 15D), wenn das Fahrzeug von
einer trockenen auf eine eisige Straße wechselt. Wie aus Fig. 16C bekannt, nehmen Rest
fehler für trockene und schneebedeckte Straße in etwa 2 Sekunden zu, wobei der Restfehler
für eine eisige Straße als kleinster verbleibt. Daher bestimmt die Beurteilungseinrichtung
109, daß die Straße, auf der das Fahrzeug fährt, sich von einer trockenen Straße in eine
eisige Straße geändert hat, wie in Fig. 16D gezeigt.
Fig. 17A bis 17D zeigen eine zeitliche Änderung eines Erfassungslenkwinkels (Fig. 17A),
einer Erfassungsseitenbeschleunigung G, einer Erfassungsgierrate, einer Fahrzeug
geschwindigkeit (Fig. 17B), eines quadrierten Restfehlerakkumilierwertes, der in der Sei
tenbeschleunigungsrestfehlerspeichereinrichtung 107a bis 107c (Fig. 17C) gespeichert ist,
und wahre und geschätzter Werte eines Fahrzeugrutschwinkels (Fig. 17D), wenn das Fahr
zeug auf einer trockenen Straße Slalom fährt. Restfehler für eisige und schneebedeckte
Straße sind groß, wobei der Restfehler für trockene Straße der kleinste ist. Daher bestimmt
die Beurteilungseinrichtung 109, daß die Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug augen
blicklich fährt, eine trockene Straße ist, wie in Fig. 17D gezeigt. Es sei darauf hingewie
sen, daß, obwohl der Restfehler für eine schneebedeckte Straße während etwa 4 Minuten
gemäß Fig. 17C kleiner ist als der für eine trockene Straße, das heißt, der kleinste von den
dreien ist, die Beurteilungssektion 109 korrekt selbst etwa zu diesem Zeitpunkt beurteilen
und bestimmen kann, daß die Straße nicht eine schneebedeckte Straße, sondern eine trocke
ne Straße ist. Dies liegt daran, daß die Beurteilungssektion 109 derart eingestellt ist, daß sie
bedingungslos bestimmt, daß die Straße eine trockene Straße ist, wenn ein Auswertungs
wert aus der Straßenoberflächenbeurteilungseinrichtung 108 gleich oder größer als vorbe
stimmter Wert (beispielsweise 5,0) ist, oder den Straßenoberflächenzustand entsprechend
dem kleinsten Restfehler wählt, wenn der Auswertungswert unter einem vorbestimmten
Wen liegt (d. h. ein größerer Restfehler für eine trockene Straße).
Wie oben beschrieben, kann der Straßenoberflächenzustand genau bestimmt werden, indem
ein anderes Verfahren als dasjenige verwendet wird, das nichtlineare Reifencharakteristika
gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Das nicht mit linearen Reifen
charakteristika arbeitende Verfahren, bei dem der Straßenoberflächenzustand unter Ver
wendung eines Seitenbeschleunigungs G Restfehlers gemäß Fig. 13 beurteilt wird, ist da
hingehend vorteilhaft, daß es eine einfach aufgebaute Hardware fordert, da der berechnete
Seitenbeschleunigungsreferenzwert sowohl beim Beurteilen des Straßenoberflächenzustands
als auch bei der Beurteilung eines Fahrgrenzzustandes des Fahrzeugs verwendet werden
kann.
Fig. 14A bis 14D zeigen zeitliche Änderungen eines Erfassungslenkwinkels, einer Erfas
sungsfahrzeuggeschwindigkeit, einer Erfassungseitenbeschleunigung G, einer Erfassungs
gierrate, einer Schätzseitenbeschleunigung G, und eines Schätzrutschwinkels entsprechend
einem anderen Erfassungsverfahren dieser Ausführungsform. Genauer zeigt Fig. 14A eine
zeitliche Änderung eines mit einem Sensor erfaßten Lenkwinkels, bei dem ein Lenkwinkel,
anfänglich in der Position Neutral 0 (Grad) zu einem bestimmten Zeitpunkt deutlich auf
600 (Grad) geändert wird.
Fig. 14B zeigt zeitliche Änderungen einer Erfassungsfahrzeuggeschwindigkeit, einer Erfas
sungsseitenbeschleunigung G, einer Erfassungsgierrate, wenn der Lenkwinkel gemäß Fig.
14A verändert wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Seitenbeschleunigung G und die
Gierrate ändern sich wie dargestellt. Ein Erfassungseitenbeschleunigungs G Wert erreicht
aufgrund der Sättigung der Seitenführungskraft eines Reifens in einem relativ frühen Zu
stand einer Fahrzeugdrehung einen deutlichen Grenzwert. Das Fahrzeug schleudert in die
sem Zustand noch und befindet sich offensichtlich nicht in einem Fahrgrenzzustand. Wenn
ein Erfassungsseitenbeschleunigungswert ein Bezugswert für die Aktivierung eines Fahr
zeugsstabilitätskontrollsystems oder ähnliches wäre, würde das System seinen Betrieb im
Ergebnis zu einem früheren Zeitpunkt beginnen als es sollte.
Fig. 14C zeigt eine Erfassungseitenbeschleunigung (die gleiche wie in Fig. 14B aber in
einem anderen Maßstab) und eine Schätzseitenbeschleunigung G, die in der Seiten
beschleunigungsreferenzwertvorbereitungseinrichtung 105a bis 105c gemäß Fig. 13 für
jeweils angenommene Straßenoberflächenbedingungen (trockene, schneebedeckte und eisige
Straße) erhalten werden. Die durchgezogene Linie zeigt einen Seitenbeschleunigungswert,
wie er von einem Sensor erfaßt ist; die einpunktig unterbrochene Linie zeigt einen Schätz
seitenbeschleunigungswert für eine trockene Straße, der in der Seitenbe
schleunigungsreferenzwertvorbereitungseinrichtung für "Trocken" 105a berechnet ist; eine
zweipunktig unterbrochene Linie zeigt einen Schätzseitenbeschleunigungswert für eine
schneebedeckte Straße, der in der Seitenbeschleunigungsreferenzwert
vorbereitungseinrichtung für "Schnee" 105b berechnet ist; und eine dreipunktig unter
brochene Linie zeigt einen Schätzseitenbeschleunigungswert der eisigen Straße, der in der
Seitenbeschleunigungsreferenzwertvorbereitungseinrichtung für "Schnee" 105c berechnet
ist.
Weiter ist in der Zeichnung der Straßenoberflächenzustand eingezeichnet, der von der troc
ken, schneebedeckt, eisig Straßenbeurteilungseinrichtung 109 bestimmt ist. Wie dargestellt,
ändert sich das Straßenoberflächenzustandsbeurteilungsergebnis von trockener Straße auf
schneebedeckte Straße bei etwa 1,5 Sekunden. Dies bedeutet, wie oben beschrieben, daß
der Straßenoberflächenzustand mit dem kleinsten Seitenbeschleunigungsrestfehler sich von
einer trockenen Straße auf eine schneebedeckte Straße geändert hat. Ein Grenzbeurteilungs
schwellwert, auf den bei dem Vergleich mit der Fahrgrenzzustandbeurteilungseinrichtung
110 Bezug genommen wird, ist ebenfalls gezeigt. Wenn ein Schätzseitenbeschleunigungs
wert für eine schneebedeckte Straße oder eine Seitenbeschleunigung "Schnee" den Grenz
beurteilungsschwellwert (= 0,65 G) übersteigt, wird bestimmt, daß sich das Fahrzeug in
einem Fahrgrenzzustand befindet. Aufmerksamkeit sollte der Tatsache zukommen, daß ein
Erfassungsseitenbeschleunigungswert deutlich von einem Schätzseitenbeschleunigungswert
abweicht, insbesondere der für eine schneebedeckte Straße, wobei die Schätzseitenbe
schleunigung G größer als die Erfassungsseitenbeschleunigung G ist. Dies ist dadurch ver
ursacht, daß die modellierten nichtlinearen Reifencharakteristika verschieden von den aktu
ellen Reifencharakteristika sind, wenn sich das Fahrzeug in einem Fahrgrenzzustand befin
det.
Fig. 14D zeigt einen wahren Wert eines Fahrzeugrutschwinkels, eine zeitliche Änderung
eines Fahrzeugrutschwinkels, der unter Verwendung des Aufbaus der vorliegenden Vor
richtung gemäß Fig. 10 geschätzt ist, und einen Zeitpunkt für die Fahrgrenzzustands
erfassung. Für Vergleichszwecke ist in der Zeichnung ebenfalls ein Rutschwinkel darge
stellt, der unter Verwendung nur des auf einem nichtlinearen Modell basierenden Schätzsy
stems 122 gemäß Fig. 10 geschätzt ist d. h. ein Rutschwinkel, der basierend nur einem
nichtlinearen Modell geschätzt ist, aber nicht auf der Grenzbeurteilungsvorrichtung 124 der
Fig. 10. Die durchgezogene, einpunktige und zweipunktige Linie stellen jeweils einen wah
ren Wert eines Fahrzeugrutschwinkels, einen unter Verwendung des Aufbaus der Fig. 10
geschätzten Rutschwinkel und einen Rutschwinkel dar, der unter Verwendung des auf ei
nem nichtlinearen Modell basierenden Schätzsystems 122 allein geschätzt ist.
Entsprechend einem Verfahren dieser Ausführungsform, bei dem ein im Fahrgrenzzustand
befindliches Fahrzeug daraus bestimmt wird, daß ein Schätzseitenbeschleunigungswert für
schneebedeckte Straße einen Grenzbeurteilungsschwellwert übersteigt, so daß das Schätz
system 122 gemäß Fig. 10 beim Schätzen eines Rutschwinkels, bevor das Fahrzeug den
Fahrgrenzzustand erreicht, verwendet wird, und das Integrationssystem 120 anschließend
verwendet wird, wird erreicht, daß der erhaltene Schätzwert nahe an dem wahren Wert ist,
wie durch die ausgezogene Linie dargestellt. Andererseits nimmt, wenn das auf dem nicht
linearen Modell basierende Schätzsystem 122 für die Schätzung verwendet wird, selbst
nachdem das Fahrzeug den Fahrgrenzzustand erreicht hat, ein Unterschied zwischen dem
Schätzwert und dem wahren Wert aufgrund der Diskrepanz zwischen den modellierten
nichtlinearen Reifencharakteristika und der tatsächlichen Reifencharakteristik unter dem
Fahrgrenzzustand zu.
Wie vorstehend beschrieben werden in der vorliegenden Ausführungsform imaginäre,
nichtlineare Reifencharakteristika ohne Sättigungscharakteristik angenommen, und ein
Fahrzeugfahrgrenzzustand wird daraufhin rasch und verläßlich erfaßt, so daß ein geeigneter
Zeitpunkt für das Umschalten von Schätz- bzw. Rechenverfahren für einen Fahrzeugrut
schwinkel bekannt sind. Deshalb ist eine genaue Schlupf- bzw. Rutschgröße bekannt.
Claims (17)
1. Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung, enthaltend:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Zustandsgröße, die eine Bewegung eines Fahrzeugs betrifft;
eine Speichereinrichtung (60A; 101) zum Speichern nichtlinearer Reifencharakteri stika für jede einer Mehrzahl angenommenen Straßenoberflächen;
eine Rutschwinkelschätzeinrichtung (60, 60A) zum Schätzen eines Fahrzeugrut schwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika;
eine Rückkopplungskompensationseinrichtung (62, 64, 66, 68, 70) zum Kompensie ren des Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen durch Kompensieren eines augenblicklichen geschätzten Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf einer augenblicklichen Zu standsgröße und einem letzten Fahrzeugrutschwinkel, der für die jeweilige angenommene Straßenoberfläche geschätzt wurde, und
eine Beurteilungseinrichtung (48; 108, 109) zum Beurteilen des augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes, basierend auf den mittels der Rückkopplungskompensations einrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel.
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Zustandsgröße, die eine Bewegung eines Fahrzeugs betrifft;
eine Speichereinrichtung (60A; 101) zum Speichern nichtlinearer Reifencharakteri stika für jede einer Mehrzahl angenommenen Straßenoberflächen;
eine Rutschwinkelschätzeinrichtung (60, 60A) zum Schätzen eines Fahrzeugrut schwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika;
eine Rückkopplungskompensationseinrichtung (62, 64, 66, 68, 70) zum Kompensie ren des Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen durch Kompensieren eines augenblicklichen geschätzten Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf einer augenblicklichen Zu standsgröße und einem letzten Fahrzeugrutschwinkel, der für die jeweilige angenommene Straßenoberfläche geschätzt wurde, und
eine Beurteilungseinrichtung (48; 108, 109) zum Beurteilen des augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes, basierend auf den mittels der Rückkopplungskompensations einrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel.
2. Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die nichtlinearen Reifencharakteristika nicht gesättigte Charakteristika zeigen.
3. Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung nach Anspruch 2,
wobei die Beurteilungseinrichtung enthält
eine Schätzwinkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichrung (10, 14; 12, 16) zum Berechnen einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit für jede der Mehrzahl angenom mener Straßenoberflächen als eine Schätzwinkelgeschwindigkeit, basierend auf dem mit der Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel, für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen,
eine Erfassungswinkelgeschwindigkeitskalkulationseinrichtung (18) zum Berechnen einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit als eine Erfassungswinkelgeschwindigkeit, basierend auf der Zustandsgröße, und
eine Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung (48) zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes durch Vergleich der Erfassungswinkelge schwindigkeit und der Schätzwinkelgeschwindigkeit.
wobei die Beurteilungseinrichtung enthält
eine Schätzwinkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichrung (10, 14; 12, 16) zum Berechnen einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit für jede der Mehrzahl angenom mener Straßenoberflächen als eine Schätzwinkelgeschwindigkeit, basierend auf dem mit der Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel, für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen,
eine Erfassungswinkelgeschwindigkeitskalkulationseinrichtung (18) zum Berechnen einer Fahrzeugrutschwinkelgeschwindigkeit als eine Erfassungswinkelgeschwindigkeit, basierend auf der Zustandsgröße, und
eine Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung (48) zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes durch Vergleich der Erfassungswinkelge schwindigkeit und der Schätzwinkelgeschwindigkeit.
4. Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung nach Anspruch 3,
wobei die Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung zumindest eine Straße
mit hohem Reibwert und eine Straße mit geringem Reibwert bestimmt.
5. Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung nach Anspruch 2,
wobei die Beurteilungseinrichtung enthält
eine Schätzseitenbeschleunigungsberechnungseinrichtung (105) zum Berechnen einer Seitenbeschleunigung für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen als eine Schätzseitenbeschleunigung, basierend auf den nichtlinearen Reifencharakteristika und dem von der Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen; und
eine Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung (109) zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes durch Vergleich zwischen einer erfaßten Seitenbeschleunigung und der Schätzseitenbeschleunigung.
wobei die Beurteilungseinrichtung enthält
eine Schätzseitenbeschleunigungsberechnungseinrichtung (105) zum Berechnen einer Seitenbeschleunigung für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen als eine Schätzseitenbeschleunigung, basierend auf den nichtlinearen Reifencharakteristika und dem von der Rückkopplungskompensationseinrichtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen; und
eine Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung (109) zum Beurteilen eines augenblicklichen Straßenoberflächenzustandes durch Vergleich zwischen einer erfaßten Seitenbeschleunigung und der Schätzseitenbeschleunigung.
6. Fahrzeugfahrzustandsbeurteilungsvorrichtung nach Anspruch 5,
wobei die Straßenoberflächenbeurteilungseinrichtung zumindest jede aus einer troc
kenen Straße, einer schneebedeckten Straße und einer eisigen Straße bestimmt.
7. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 5,
zusätzlich enthaltend
eine Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung (110) zum Beurteilen ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, indem ein Vergleich zwischen einem vorbestimmten Grenzwert und einer Schätzseitenbeschleunigung erfolgt, die dem von der Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung beurteilten augenblicklichen Straßen oberflächenzustand entspricht, wobei die Schätzseitenbeschleunigung aus den Schätz seitenbeschleunigungen gewählt ist, die von der Schätzseitenbeschleunigungsberech nungseinrichtung für die jeweiligen angenommenen Straßenoberflächen berechnet sind.
zusätzlich enthaltend
eine Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung (110) zum Beurteilen ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, indem ein Vergleich zwischen einem vorbestimmten Grenzwert und einer Schätzseitenbeschleunigung erfolgt, die dem von der Straßenoberflächenzustandsbeurteilungseinrichtung beurteilten augenblicklichen Straßen oberflächenzustand entspricht, wobei die Schätzseitenbeschleunigung aus den Schätz seitenbeschleunigungen gewählt ist, die von der Schätzseitenbeschleunigungsberech nungseinrichtung für die jeweiligen angenommenen Straßenoberflächen berechnet sind.
8. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung, enthaltend
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Zustandsgröße, die eine Bewegung eines Fahrzeugs betrifft;
eine Speichereinrichtung (60A; 101) zum Speichern nichtlinearer Reifencharak teristika für jede einer Mehrzahl von angenommenen Straßenoberflächen;
eine Rutschwinkelschätzeinrichtung (60, 60A) zum Schätzen eines Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika;
eine Rückkopplungkompensationseinrichtung (62, 64, 6, 68, 70) zum Kompensieren des Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen durch Kompensieren eines augenblicklichen geschätzten Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf einer augenblicklichen Zu standsgröße und einem letzten Fahrzeugrutschwinkel, der für die jeweiligen Straßen oberflächen geschätzt wurde,
eine Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung (105) zum Schätzen einer Seitenbe schleunigung für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf den nichtlinearen Reifencharakteristika und dem von der Rückkopplungskompensationsein richtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel; und
eine Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung (110) zum Beurteilen ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, durch Vergleich zwischen einem vor bestimmten Grenzwert und einer Seitenbeschleunigung, die einem aktuellen Straßenober flächenzustand entspricht, welche Seitenbeschleunigung aus Seitenbeschleunigungen ausge wählt ist, die von der Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung für die jeweiligen angenom menen Straßenoberflächen geschätzt ist.
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Zustandsgröße, die eine Bewegung eines Fahrzeugs betrifft;
eine Speichereinrichtung (60A; 101) zum Speichern nichtlinearer Reifencharak teristika für jede einer Mehrzahl von angenommenen Straßenoberflächen;
eine Rutschwinkelschätzeinrichtung (60, 60A) zum Schätzen eines Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika;
eine Rückkopplungkompensationseinrichtung (62, 64, 6, 68, 70) zum Kompensieren des Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen durch Kompensieren eines augenblicklichen geschätzten Fahrzeugrutschwinkels für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf einer augenblicklichen Zu standsgröße und einem letzten Fahrzeugrutschwinkel, der für die jeweiligen Straßen oberflächen geschätzt wurde,
eine Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung (105) zum Schätzen einer Seitenbe schleunigung für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf den nichtlinearen Reifencharakteristika und dem von der Rückkopplungskompensationsein richtung kompensierten Fahrzeugrutschwinkel; und
eine Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung (110) zum Beurteilen ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, durch Vergleich zwischen einem vor bestimmten Grenzwert und einer Seitenbeschleunigung, die einem aktuellen Straßenober flächenzustand entspricht, welche Seitenbeschleunigung aus Seitenbeschleunigungen ausge wählt ist, die von der Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung für die jeweiligen angenom menen Straßenoberflächen geschätzt ist.
9. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 8,
wobei die nichtlinearen Reifencharakteristika nicht gesättigte Charakteristika sind.
10. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 9,
wobei der aktuelle Straßenoberflächenzustand basierend auf Seitenbeschleunigungen
bestimmt wird, die von der Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung für die jeweils ange
nommenen Straßenoberflächen geschätzt werden.
11. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 9,
wobei der aktuelle Straßenoberflächenzustand einer der Mehrzahl angenommener
Straßenoberflächen ist, für die die von der Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung (105)
geschätzte Seitenbeschleunigung unter den von der Seitenbeschleunigungsschätzeinrichtung
für die jeweiligen angenommenen Straßenoberflächen geschätzten Seitenbeschleunigungen
am wenigsten von einer erfaßten Seitenbeschleunigung abweicht.
12. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 9,
wobei die Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen zumindest jedwelche aus
trockener Straße, schneebedeckter Straße und eisiger Straße enthält.
13. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung, enthaltend:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Zustandsgröße, die eine Bewegung eines Fahrzeugs betrifft;
eine Speichereinrichtung zum Speichern nichtlinearer Reifencharakteristika für jede einer Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen;
eine Berechnungseinrichtung (101) zum Schätzen einer einem Fahrzeugfahrzustand betreffenden Größe für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika; und
eine Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung (110) zum Beurteilen ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, durch Vergleich eines vorbestimmten Grenzwertes und der von der Berechnungseinrichtung geschätzten Größe entsprechend einem aktuellen Straßenoberflächenzustand, welche Größe aus den von der Berechnungs einheit für die jeweils angenommenen Straßenoberflächen geschätzten Größen gewählt ist.
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Zustandsgröße, die eine Bewegung eines Fahrzeugs betrifft;
eine Speichereinrichtung zum Speichern nichtlinearer Reifencharakteristika für jede einer Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen;
eine Berechnungseinrichtung (101) zum Schätzen einer einem Fahrzeugfahrzustand betreffenden Größe für jede der Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen, basierend auf der Zustandsgröße und den nichtlinearen Reifencharakteristika; und
eine Grenzzustandsbeurteilungseinrichtung (110) zum Beurteilen ob oder ob nicht das Fahrzeug sich in einem Grenzzustand befindet, durch Vergleich eines vorbestimmten Grenzwertes und der von der Berechnungseinrichtung geschätzten Größe entsprechend einem aktuellen Straßenoberflächenzustand, welche Größe aus den von der Berechnungs einheit für die jeweils angenommenen Straßenoberflächen geschätzten Größen gewählt ist.
14. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 13,
wobei die nichtlinearen Reifencharakteristika nicht gesättigte Charakteristika zeigen.
15. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 14,
wobei die den Fahrzeugfahrzustand betreffende Größe eine Fahrzeugseitenbe
schleunigung ist.
16. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 14,
wobei der aktuelle Straßenoberflächenzustand durch einen Vergleich zwischen Größen,
die einen von der Berechnungseinrichtung (101) für die jeweils angenommenen Stra
ßenoberflächen geschätzten Fahrzeugfahrzustand betreffen und einer einen Fahrzeugfahr
zustand betreffenden erfaßten Größe bestimmt wird.
17. Fahrzeugfahrzustandserfassungsvorrichtung nach Anspruch 14,
wobei die Mehrzahl angenommener Straßenoberflächen zumindest jedwelche aus
trockener Straße, schneebedeckter Straße und eisiger Straße enthält.
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