DE4317030A1

DE4317030A1 - Verfahren zum Erkennen des Fahrzustandes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn

Info

Publication number: DE4317030A1
Application number: DE4317030A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Arnold; Arno Roeder; Lothar Ruminy
Original assignee: Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2013-05-22
Also published as: DE4317030C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Fahrzustandes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits durch das ältere Recht 42 35 809 bekannt, hinter einem Rad eines Kraftfahrzeuges einen Plattensensor anzuordnen, der während der Fahrt bei nasser Fahrbahn von dem Rad hochgeschleuderten Wassertrop fen ausgesetzt ist. Ein Aquaplaning-Zustand kann damit frühestens nach Auftreten dieses Zustandes erkannt werden. Eine Vorwarnung vor dem Aqua planing-Zustand, also der Gefährdungsgrad bei nasser Fahrbahn, ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches jederzeit den konkreten Fahrzustand bei nasser Fahrbahn, insbe sondere den Gefährdungsgrad durch Aquaplaning eines Kraftfahrzeuges lie fert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale ge löst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteran sprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet Anspruch 9.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das aufbereite te Signal des Nässesensors (Nässesignal) zusammen mit den Werten aus der Schlupfberechnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit über einen Kennfeld rechner eine einwandfreie Fahrzustandsbewertung liefert, die für den Fahrzeuglenker zu Anzeigen über eine Aquaplaning- oder Schlupfgefahr ausgewertet und einem Fahrzeug-Regelsystem zugeführt werden. Ein weite rer Vorteil ist, daß aus dem Nässesignal die Wasserhöhe errechnet wird. Dadurch ist es möglich, den Aquaplaning-Gefährdungsgrad nicht nur für eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit anzuzeigen, sondern für jede vorkom mende Wasserhöhe. Weiterhin kann durch das abgelegte Reibbeiwert-Kenn feld für die vorliegende Wasserhöhe in dem Kennfeld-Rechner der Reibbei wert errechnet und angezeigt werden. Bei Reifenabnutzung mit Abnahme des Reifenprofils ergibt sich auch eine Änderung des Nässekennfeldes. Dabei verschiebt sich der Punkt beim Eintreten von Aquaplaning oder von Rei fenschlupf zu niedrigeren Werten des Nässesignals. Hier ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch die Anwendung eines Selbstlernalgorithmus das Kennfeld automatisch der neuen Fahrzeug-Reifen-Konfiguration angepaßt wird. Dieses erfolgt durch Ermittlung der Schlupfgeschwindigkeit über den Vergleich der Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein weiterer Vorteil ergibt sich darin, daß durch die Anordnung eines Temperatursensors beim Nässesensor die Temperatur der durch das Rad aufgeworfenen Partikel, wie Wasser oder Schnee, gemessen werden kann. Dadurch wird ein exakter Rück schluß auf die Fahrbahnoberflächentemperatur ermöglicht und z. B. zu ei ner Eiswarnungsanzeige ausgewertet. Des weiteren erlaubt das Verfahren auch die Möglichkeit, durch manuelle Eingaben festgelegter Kennwerte, die Kennfelder zu verändern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der für die Berechnung des Fahrzu standes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn erforderlichen Einrichtungen;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Verfahrens für die Ein richtungen nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm mit der Nässesensor-Amplitude und dem Reifenschlupf in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit;

Fig. 4 ein Diagramm mit der Verschiebung der Kurve der Nässesensor-Am plitude bei Reifenabnutzung und

Fig. 5 ein in einem Kennfeldrechner abgelegtes Nässe-Kennfeld.

An einem Kraftfahrzeug 1, von dem nur Vorderräder 2 und Hinterräder 3 dargestellt sind, sind hinter den Vorderrädern 2 an nicht dargestellten Spritzlappen oder direkt an Kotflügeln Nässesensoren 4 angeordnet, die mit Temperatursensoren 5 kombiniert sind. Weiterhin sind an den Radach sen der Vorderräder 2 Sensoren 6 für die Raddrehzahl angebracht. In der Karosserie des Kraftfahrzeuges 1 ist ein Rechner 7 untergebracht, in den die Signale von den Sensoren 4, 5 und 6 eingegeben werden. Weiterhin werden über 8 Fahrzeuggeschwindigkeitssignale und über 9 eventuelle ma nuelle Daten in den Rechner 7 eingegeben. Ausgangssignale des Rechners 7 stehen über 11 als Anzeigen dem Fahrer zur Verfügung bzw. werden an ein Fahrzeug-Regelsystem 12 und an ein Anti-Aquaplaning-System 13 gegeben.

Im Blockschaltbild der Fig. 2 ist der Verfahrensablauf für die Berech nung und Anzeige des Fahrzustandes an dem Kraftfahrzeug 1 mit seinen Einrichtungen dargestellt. Im oberen Teil der Fig. 2 sind die Sensoren dargestellt, die ihre Signale in den Rechner 7 eingeben. Im Rechner 7 werden die Signale des Raddrehzahlsensors 6 in die Radgeschwindigkeit 15 umgerechnet. Aus der Radgeschwindigkeit 15 und den Signalen der Fahr zeuggeschwindigkeit 8 wird in bekannter Weise eine Schlupfberechnung 16 durchgeführt. Die Signale des Nässesensors 4 werden in einer Signalver arbeitung 17 verstärkt, gefiltert und geglättet und zusammen mit den Signalen aus der Schlupfberechnung 16 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 8 einem Kennfeldrechner 18 zugeleitet; letzterer bildet innerhalb des Rechners 7 eine eigene Rechnereinheit. Weiterhin wird in den Rechner 7 ein auf die Wasserhöhe bezogenes Reibbeiwert-Kennfeld 19 eingegeben, dem auch eventuelle Schlupfsignale aus der Schlupfberechnung 16 zugeführt werden. Der Kennfeldrechner 18 vergleicht die eingehenden Signale mit dem Nässekennfeld 20, das anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert wird. Aus dem Nässekennfeld 20 und dem Reibbeiwert-Kennfeld 19 wird eine Fahrzu standsbewertung 21 errechnet. Letztere wird noch ergänzt durch die Sig nale des Temperatursensors 5. Bei Fahren in Nässe kann nun zu jeder Zeit aufgrund der eingegebenen Signale die Fahrzustandsbewertung errechnet und damit der Aquaplaning-Gefährdungsgrad durch die Anzeigen über die Wasserhöhe- und Aquaplaning-Anzeige 22, eine eventuelle Schlupf- und Reibbeiwert-Anzeige 23 und durch eine Temperaturanzeige 24 dem Fahrer mitgeteilt werden. Weiterhin stehen die Werte aus der Fahrzustandsbewer tung 21 zur Veranlassung von Gegenmaßnahmen gegen Aquaplaning zur Verfü gung. Wenn sich das Reifenprofil im Laufe der Zeit verringert, muß durch eine Reifenprofilangleichung 25 das Nässekennfeld 20 herunterskaliert werden. Dieses wird nachstehend anhand der Fig. 4 näher beschrieben. In analoger Weise wird auch das Reibbeiwert-Kennfeld (19) umskaliert.

In der Fig. 3 sind in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit die Näs sesensor-Amplitude A (Nässesignal) und der Reifenschlupf R aufgetragen. Das Nässesignal A, welches im Kennfeldrechner 18 abgelegt ist, ändert seine Größe proportional zur Intensität des auf den Nässesensor 4 pras selnden Wassers. Die maximale Größe wird mit Schlupfbeginn der Räder in folge Aquaplaning erreicht. Der Schlupf R wird aus der Radgeschwindig keit und der Fahrzeuggeschwindigkeit in der Schlupfberechnung 16 ermit telt. Bei der gestrichelten Linie ist die kritische Geschwindigkeit v_k, oberhalb der sowohl Aquaplaning als auch Schlupf auftritt und die Kurve A abfällt. Für jede Fahrzeug-Reifen-Konfiguration ergibt sich eine eigene Kurve A in Abhängigkeit von v. Änderungen dieser Kurve A können z. B. durch Reifenabnutzung eintreten. Dabei verschiebt sich der kriti sche Wert v_k zu einer niedrigeren Geschwindigkeit. In Fig. 4 ist die ausgezogene Linie A₁ z. B. bei einer Profiltiefe von 6 mm und einer kritischen Geschwindigkeit v_k1 und die gestrichelte Linie A₂ bei ei ner Profiltiefe von 8 mm und einer kritischen Geschwindigkeit von v_k2 dargestellt. Diese Änderung des Nässesignals A geht durch einen Selbstlernalgorithmus über die Reifenprofilangleichung 25 in den Kenn feldrechner 18 ein. In der Fig. 5 ist ein ganzes Kennfeld von Nässesig nalen A in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v dargestellt. Diese Kurven 30 bis 33 sind im Kennfeldrechner 18 für die unterschiedlichen Wasserhöhen h von 2, 4, 6 und 8 min abgelegt. Jede dieser Kurven 30 bis 33 hat eine kritische Geschwindigkeit v_k, bei der mit höherer Ge schwindigkeit Aquaplaning und Schlupf einsetzt. Die Punkte für die kri tischen Geschwindigkeiten v_k sind durch eine Kurve 34 miteinander ver bunden. Es ist klar und entspricht der Praxis, daß bei steigenden Was serhöhen h die kritische Geschwindigkeit v_k bei immer geringerer Fahr geschwindigkeit v einsetzt.

Claims

1. Verfahren zum Erkennen des Fahrzustandes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rechner (7) Werte von einem Nässesensor (4), einem Raddrehzahlsensor (6) und die Fahrzeug geschwindigkeit (8) eingegeben werden, daß in dem Rechner (7) aus der Raddrehzahl (6) und Fahrzeuggeschwindigkeit (8) die Radgeschwindigkeit (15) und ein eventueller Schlupf (16) berechnet werden, daß die Schlupf berechnung (16), die Fahrzeuggeschwindigkeit (8) und in einer Signalver arbeitung (17) aufbereitete Signale des Nässesensors (4) einem Kennfeld rechner (18) zugeleitet werden, daß in dem Kennfeldrechner (18) eine Fahrzustandsbewertung (21) aufbereitet wird und daß aus der Fahrzu standsbewertung (21) Eingangsgrößen für Fahrzeug-Regelsysteme (12) und für Anzeigen (22,23) über den Zustand der Fahrbahn und der Räder berech net werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz lich von einem mit dem Nässesensor (4) verbundenen Temperatursensor (5) eine Fahrbahntemperatur gemessen, bei der Fahrzustandsbewertung (21) ausgewertet und mit einer Temperaturanzeige (24) angezeigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kennfeld-Rechner (18) ein Reibbeiwert-Kennfeld (19) eingegeben wird und bei der Fahrzustandsbewertung (21) der aktuelle Reibbeiwert ausgewertet und dem Fahrzeug-Regelsystem (12) als Eingangsgröße zur Verfügung ge stellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Fahrzustandsbewertung (21) zusätzlich eine Eingangsgröße für ein Anti-Aquaplaning-System (13) berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kenn feldrechner (18) aus den eingegebenen Signalen und dem Nässe-Kennfeld (20) die aktuelle Wasserhöhe (h) berechnet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei ver ändertem Schlupf der Räder bei abnehmender Profiltiefe der Räder, durch die Anwendung eines Selbstlernalgorithmus über eine Reifenprofilanglei chung (25) das Nässekennfeld (20) im Selbstlernprinzip den geänderten Parametern angepaßt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß durch manuelle Dateneingabe (9) die im Rech ner (7) vorhandenen Daten und Kennfelder verändert werden.

8. Vorrichtung für das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß an einem Kraftfahrzeug (1) hinter einem Rad paar, vorzugsweise hinter den Vorderrädern (2) je der Nässesensor (4) und der Temperatursensor (5), an den Radachsen der Raddrehzahlsensor (6), in der Karosserie der Rechner (7) und am Armaturenbrett Anzeigen (22, 23, 24) zum Fahrzustand angeordnet sind.