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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Straßenreibwert-Schätzvorrichtung
für ein
Fahrzeug zum Schätzen
von Reibwerten auf der Straßenoberfläche und
insbesondere eine Straßenreibwert-Schätzvorrichtung,
welche in der Lage ist, genau Reibwerte auf Straßenoberflächen durch ein einfaches Verfahren unter
Verwendung von Fahrzeugbewegungsparametern, wie z.B. seitlicher
Beschleunigung, Gierrate und dergleichen zu schätzen.
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In
den letzten Jahren wurden zahlreiche Fahrzeugregelungstechnologien,
wie z.B. Traktionsregelungstechnologien, Bremskraftregelungstechnologien,
Drehmomentverteilungsregelungstechnologien und dergleichen vorgeschlagen
und einige von diesen Regelungstechnologien wurden in derzeitigen Automobilmärkten realisiert.
Viele von diesen Regelungstechnologien verwenden Reibwerte auf Straßenoberflächen (hierin
nachstehend als "Straßenreibwert" bezeichnet), für die Berechnung
oder die Korrektur von Regelungsparametern. Daher ist es für eine korrekte
Ausführung
der Regelung erforderlich, Straßenreibwerte
genau abzuschätzen.
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Mehrere
Technologien, in welchen Straßenreibwerte
auf der Basis von Fahrzeugbewegungsparametern, wie z.B. seitlicher
Beschleunigung, Gierrate geschätzt
werden, wurden bereits vorgeschlagen. Beispielsweise schlägt der Anmelder
der vorliegenden Erfindung eine Technologie vor, in welcher Straßenreibwerte
auf der Basis des Vergleichs eines von einem Überwachungseinrichtung geschätzten Ist-Gierrate
mit einem unter Verwendung eines Fahrzeugsbewegungsmodells auf einer
Straßenoberfläche mit
hohem Reibwert berechneten Gierrate und eines unter Verwendung eines
Fahrzeugbewegungsmodells auf einer Straßenoberfläche mit niedrigem Reibwert
berechneten Gierrate in der Japanischen Patentveröffentlichung
JP2001039289 vor.
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Da
jedoch die vorstehende Technologie zwei Fahrzeugbewegungsmodelle,
Straßenoberflächenmodelle
mit hohem und niedrigem Reibwert benötigt, hat die Technologie den
Nachteil, viel Zeit für
die Abstimmung in Anspruch zu nehmen. Insbesondere ist es in dem
Falle des Straßenoberflächenmodells
mit niedrigem Reibwert erforderlich, eine Nicht-Linearität des Reifens
in die Betrachtung mit einzubeziehen, weshalb das Fahrzeugbewegungsmodell
kompliziert wird und dies der Hauptgrund ist, daß es viel Zeit für die Abstimmung
erfordert. Ferner hat, da die vorstehende Technologie zwei Fahrzeugbewegungsmodellen
umfaßt,
die Technologie einen Nachteil einer komplizierten Logik und eines
hohen Berechnungsaufwandes.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Straßenreibwert-Schätzvorrichtung
für ein Fahrzeug
mit einem einfachen Aufbau und einem geringen Berechnungsaufwand
bereitzustellen, welche in der Lage ist, leicht eine Abstimmung
auszuführen und
stabil und genau Straßenreibwerte über weite Fahrbedingungen
zu ermitteln.
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Die
Straßenreibwert-Schätzvorrichtung
für ein
Fahrzeug weist eine Istwert-Schätzeinrichtung zum
Schätzen
eines Istwertes eines Fahrzeugbewegungsparameters, eine Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzeinrichtung
zum Schätzen
eines Hochreibwert-Straßenbezugswertes
des Fahrzeugbewegungsparameters auf der Basis eines Fahrzeugbewegungsmodells,
wenn das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit hohem Reibwert fährt, und eine
Straßenreibwert-Schätzeinrichtung
zum Erzeugen einer Lissajous-Figur auf der Basis des Istwertes und
des Hochreib wert-Straßenbezugswertes
und zum Schätzen
eines Straßenreibwertes
in Abhängigkeit
von einer Fläche
der Lissajous-Figur, wenn sich ein Gradient der Lissajous-Figur
in der Nähe
von 45 Grad befindet, und zum Schätzen eines Straßenreibwertes
in Abhängigkeit
von einer seitlichen Beschleunigung des Fahrzeugs, wenn sich der
Gradient außerhalb
des Bereichs der Nachbarschaft zu 45 Grad befindet.
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In
den Zeichnungen sind:
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1 eine
Funktionsblockdarstellung, die eine Straßenreibwert-Schätzvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine
Darstellung, die ein zu einem Vierrad-Fahrzeugmodell äquivalentes Zweirad-Fahrzeugmodell
darstellt;
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3 ein
Schaltbild, das einen Grundaufbau einer Überwachungseinrichtung darstellt;
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4 eine
Erläuterungsansicht,
die einen Integrationsbereich darstellt;
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5 eine
Erläuterungsansicht,
die eine Berechnung einer Fläche
einer Lissajous-Figur darstellt;
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6 eine
Erläuterungsansicht
einer Lenkmustervariablen;
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7 eine
Erläuterungsansicht
eines Verfahrens zum Berechnen eines Straßenreibwertschätzwertes μA;
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8a bis 8c Erläuterungsansichten, welche
verschiedene von zwei Wellenformen gezeichnete Lissajous-Figuren
darstellt;
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9a eine
Erläuterungsansicht,
welche einen Effekt einer Nicht-Linearität des Reifens darstellt;
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9b eine
Erläuterungsansicht,
welche einen Effekt einer Nicht-Linearität des Reifens darstellt; und
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10 ein
Flußdiagramm,
daß die
Schritte zum Berechnen einer Straßenreibwert-Schätzwertes gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Gemäß 1 ist
eine Straßenreibwert-Schätzvorrichtung 1 in
einem Fahrzeug zum Schätzen
von Straßenreibwerten
angeordnet, die einen Regelungsabschnitt 2 aufweist. Der
Regelungsabschnitt 2 ist mit einem Vorderradlenkwinkelsensor 3,
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 4, einem Seitenbeschleunigungssensor 5 und
einem Gierratesensor 6 verbunden, und nimmt Signale des
Vorderradlenkwinkels δfs, der Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, der Seitenbeschleunigung (d2y/dt2)s, der Gierrate (dψ/dt)s (Gierwinkelgeschwindigkeit) von den entsprechenden
Sensoren auf. Ein tiefgestelltes "s" dient zur Anzeige
eines aus einem Sensor stammenden Wertes.
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Der
Regelungsabschnitt 2 schätzt und gibt Reibwerte aus.
Der Regelungsabschnitt 2 umfaßt einen Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11,
einen Istwert-Schätzabschnitt 12,
einen Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 und einen Straßenreibwert-Schätzabschnitt 14.
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Der
Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 nimmt
die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und den Vorderradlenkwinkel δfs auf, berechnet
die der detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit Vs und
dem Vorderradlenkwinkel δfs entsprechende Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H gemäß einem
Fahrzeugbewegungsmodell auf der Basis einer Fahrzeugbewegungsgleichung auf
einer Straßenoberfläche mit
hohem Reibwert und gibt die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H an den Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 aus.
Ferner gibt der Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 eine
Gierrate (d2ψ/dt2)s neben der Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H an den Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 aus.
Das tiefgestellte "H",
der von dem Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 ausgegebenen
Parameter bezeichnet Hochreibwert-Straßenbezugswert-bezogene Parameter.
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Ein
in dem Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 verwendetes
Fahrzeugbewegungsmodell und die Berechnung der Parameter werden
nachstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die Gleichung der Seitenübergangsbewegung
eines Fahrzeugs wird unter Verwendung des in 2 dargestellten
Fahrzeugbewegungsmodells ausgedrückt
als: M.(d2y/dt2) = 2·Ff + 2·Fr (1)wobei
M die Masse eines Fahrzeugs; Ff, Fr Kurvenkräfte von
Vorder-, bzw. Hinterrädern
sind; und d2y/dt2 eine
Seitenbeschleunigung ist.
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Andererseits
wird die Gleichung der Rotationsbewegung um den Schwerpunkt des
Fahrzeugs ausgedrückt
als: Iz·(d2ψ/dt2) = 2·Ff·Lf – 2·Fr·Lr (2)wobei
Iz ein Gierträgheitsmoment des Fahrzeugs
ist; Ls, Lr Abstände von
dem Schwerpunkt zu den Vorder-, bzw. Hinterrädern sind; und (d2ψ/dt2) eine Gierwinkelbeschleunigung ist.
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Ferner
wird die seitliche Beschleunigung (d2y/dt2) ausgedrückt als: (d2y/dt2) = V·((dβ/dt) + (dψ/dt)) (3)wobei V die
Fahrzeuggeschwindigkeit ist; β der Schräglaufwinkel
eines Fahrzeugs; und (dβ/dt)
die Schräglaufwinkelgeschwindigkeit
eines Fahrzeugs ist.
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Die
Kurvenkräfte
haben ein Anwortverhalten ähnlich
einer Zeitverzögerung
erster Ordnung. In diesem Falle werde diese Zeitverzögerung vernachlässigt und
die Kurvenkräfte
werden durch Einführen
einer Idee einer äquivalenten
Kurvenkraft linearisiert, in welcher eine Aufhängungscharakteristik in eine Reifencharakteristik
mit einbezogen ist, wobei die Kurvenkräfte wie folgt ausgedrückt werden: Ff = – Kf·βf (4) Fr = – Kr·βr (5)wobei Kf, Kr äquivalente
Kurvenkräfte
von Vorder-, bzw. Hinterrädern
sind; und βf, βr Seitenschräglaufwinkel von Vorder- bzw.
Hinterreifen sind.
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Unter
Verwendung äquivalenter
Kurvenkräfte
und unter Berücksichtigung
des Effektes von Rollen und Aufhängung
des Fahrzeugs können
die Seitenschräglaufwinkel βf, βr wie
folgt vereinfacht werden: βf = β +
Lf·(dψ/dt)/V – δf (6) βr = β – Lr·(dψ/dt)/V (7)wobei δf der
Lenkwinkel des Vorderrades ist.
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Die
nachstehende Zustandsgleichung wird aus den vorgenannten Bewegungsgleichungen
erhalten:
(dx(t)/dt)
= A·x(t)
+ B·u(t) (8) x(t) = [β(dψ/dt)]T u(t) = [δf 0]T a11 = – 2·[Kf + Kr)/(M·V) a12 = – 1 – 2·(Lf·Kf – Lr·Kr)/(M·V2) a21 = – 2·(Lf·Kf – Lr·Kr)/Iz a22 = – 2·(Lf 2·Kf + Lr 2·Kr)/(Iz·V) b11 = 2·Kf/(M·V) b21 = 2·Lf·Kf/Iz b12 = b22 =
0 -
In
dem Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 wird
eine Hochreibwert-Straßenbezugswert-basierende
Schräglaufwinkelgeschwindigkeit
(dβ/dt)H und eine Bezugsstraßenbasierende Gierwinkelbeschleunigung
(d2ψ/dt2)H durch Berechnen
von (dx(t)/dt) = [(dβ/dt)
(d2ψs/dt2)]T in einem Fahrzeugbetriebszustand
(Fahrzeuggeschwindigkeit V, Vorderradlenkwinkel δf) erzielt,
wenn äquivalente
Kurvenkräfte
Kf, Kr mit beispielsweise
1,0 als Straßenreibwert
im voraus in die Gleichung (8) eingesetzt werden. Dann werden ein
Hochreibwert-Straßenbezugswert-Fahrzeugschräglaufwinkel βH und
eine Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H durch Integration der Fahrzeugschräglaufwinkelgeschwindigkeit
(dβ/dt)H und der Gierwinkelbeschleunigung (d2ψ/dt2)H erhalten.
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Der
Istwert-Schätzabschnitt 12 liest
die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs, den Vorderradlenkwinkel δfs,
die Seitenbeschleunigung (d2y/dt2)s und die Gierrate
(dψ/dt)s ein und berechnet eine Ist-Gierrate (dψ/dt)o während
Soll-Fahrzeugverhaltensweisen zurückgeführt werden. Das heißt, der
Ist wert-Schätzabschnitt 12 ist
eine aus dem Fahrzeugbewegungsmodell abgeleitete Überwachungseinrichtung.
Die Ist-Gierrate (dψ/dt)o, die in dem Istwert-Schätzabschnitt 12 berechnet
wurde, wird an den Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 ausgegeben.
Das an die Ist-Gierrate (dψ/dt)
angefügte
tiefgestellte "o" bezeichnet einen
Parameter, der aus der Überwachungseinrichtung
stammt.
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Der
Aufbau der Überwachungseinrichtung gemäß dieser
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Wenn
das von dem Sensor detektierte Ausgangssignal wie folgt ausgedrückt wird: y(t) = C·x(t) (9)ist der Aufbau
der Überwachungseinrichtung: (dx'(t)/dt) = (A – K·C)·x'(t) + K·y(t) + B·u(t) (10)wobei x(t)
ein Zustandsvariablenvektor (der hochgestellte "'" bezeichnet einen
Schätzwert)
ist; u(t) ein Eingangsvektor ist; A, B eine Koeffizientenmatrix
der Zustandsgleichung ist; y(t) ein überwachbarer Sensorausgabevektor
ist und ausgedrückt
wird als: y(t) = [βs·(dψ/dt)s]T
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Der
durch den Sensor detektierte Fahrzeugschräglaufwinkel β
s wird
durch Integration der von dem Sensor detektierten Fahrzeugschräglaufwinkelgeschwindigkeit
(dβ/dt)
s erhalten. Die Fahrzeugschräglaufwinkelgeschwindigkeit
(dβ/dt)
s wird aus der Formel (3) auf der Basis der
von dem Sensor detektierten Seitenbeschleunigung (d
2y/dt
2)
s und der von dem
Sensor detektierten Gierrate (dψ/dt)
s erhalten; C ist eine Matrix (in dieser
Ausführungsform
die Einheitsmatrix), welche die Beziehung zwischen dem Sensorausgangssignal
und der Zustandsvariablen anzeigt, und K ist eine Rückkopplungs- Verstärkungsfaktormatrix,
welche beliebig aufgebaut sein kann und C, K werden jeweils wie
folgt ausgedrückt:
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Daher
wird die Ist-Gierwinkelbeschleunigung (d2ψ/dt2)o aus der Überwachungseinrichtung
und die Ist-Fahrzeugschräglaufwinkelgeschwindigkeit (dβ/dt)o durch die nachstehenden Formeln (11) und (12)
berechnet: (d2ψ/dt2)o = a11·(dψ/dt)o + a12·β0 +
b11·δfs
+
k11·((dψ/dt)s – (dψ/dt)o)
+ k12·(βs – β0) (11) (dβ/dt)o =
a21·(dψ/dt)o + a22·βo
+
k21·((dψ/dt)s – (dψ/dt)o)
+ k22·(βs – β0) (12)
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Demzufolge
werden eine Ist-Gierrate (dψ/dt)o und ein Ist-Fahrzeugschräglaufwinkel βo durch
Integration der so berechneten Ist-Gierwinkelbeschleunigung (d2ψ/dt)o und der Ist-Fahrzeugschräglaufwinkelgeschwindigkeit
(dβ/dt)o berechnet. Ferner wird ein Ist-Vorderradschräglaufwinkel βfo berechnet,
indem der Ist-Fahrzeugschräglaufwinkel βo und
die Ist-Gierrate
(dψ/dt)o jeweils in die Formel (6) eingesetzt werden.
In dem Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 und
dem Istwert-Schätzabschnitt 12 kann,
wenn die Fahrzeugge schwindigkeit Vs = 0
ist, die Berechnung aufgrund der Division durch 0 nicht durchgeführt werden.
Daher werden, wenn das Fahrzeug bei extrem niedrigen Geschwindigkeiten
fährt,
beispielsweise unter 10 km/h die Gierrate und die Seitenbeschleunigung
jeweils durch Sensorwerte ersetzt. Das heißt, (dψ/dt) k = (dψ/dt)H =
(dψ/dt)o = (dψ/dt)s Ferner kann der Fahrzeugschräglaufwinkel
aus der geometrischen Beziehung der Drehung auf dem stationären Kreis
ausgedrückt
werden als: βH= βL = βO = δfs·Lr/(Lf + Lr)
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Zu
diesem Zeitpunkt ist, da keine Kurvenkraft erzeugt wird, der Vorderradschräglaufwinkel
= 0. βfH = βfL = βfo = 0
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Der
Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit
Vs, die Seitenbeschleunigung (d2y/dt2)s, die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H, die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierwinkelbeschleunigung
(d2ψ/dt2)H, die Ist-Gierrate
(dψ/dt)o auf und erzeugt eine Lissajous-Figur auf
der Basis der Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H und der Ist-Gierrate (dψ/dt)o.
Ferner berechnet der Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 einen
Gradienten r und eine Fläche
S der Lissajous-Figur und gibt diese an den Straßenreibwert-Schätzabschnitt 14 aus.
Ferner berechnet der Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 eine
Lenkmustervariable Aψ in
der Integrationszeit Ts, welche hierin nachstehend
beschrieben wird, bestimmt ferner einen Maximalwert (d2y/dt2)MAX der Seitenbeschleunigungssensorwerte
(d2y/dt2)H in der Integrationszeit Ts und
gibt diese Lenkmustervariable Aψ und
den Maximalwert (d2y/dt2)MAX an den Straßenreibwert-Schätzabschnitt 14 aus.
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Die
Integrationszeit Ts ist als ein Zeitintervall festgelegt,
während
welchem die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H dasselbe Vorzeichen wie die Ist-Gierrate
(dψ/dt)o gemäß Darstellung
in 4 besitzt. Ferner ist der Gradient r als ein Mittelwert
eines Verhältnisses
ri der Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate- (dψ/dt)H zur Ist-Gierrate (dψ/dt)o,
(ri = (dψ/dt)H/(dψ/dt)o) definiert. Das heißt, r = (1/n)·Σri (13)wobei
n eine Anzahl von Daten in der Integrationszeit Ts ist.
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Gemäß Darstellung
in 5 wird die Fläche S
der Lissajous-Figur durch Integration kleiner Dreiecksflächen erhalten.
Beispielsweise ist unter der Annahme, daß ein Punkt (xHn-1,
YOn-1) ein Wert einen Zyklus (ΔT = 10 ms)
vor einem Punkt (xHn, YOn)
ist, eine kleine Dreiecksfläche ΔSH =: ΔSH = (1/2)·|xHn-1·(dy0n-1/dt) – y0n-1·(dxHn–1/dt)|·Δt (14)Die Lenkmustervariable
Aψ ist
eine Variable zum Anzeigen eines Notzustandes der Lenkung in der
Integrationszeit Ts und wird durch die nachstehende
Formel (15) berechnet: ΔAψ=∫|(d2yψ/dt2)H|dt (schraffierter
Bereich von 6) Aψ = ΔAψ2 (15)
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Der
Grund, warum ΔAψ quadriert
ist, besteht darin, Aψ zu
entlinearisieren.
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Der
Straßenreibwert-Schätzabschnitt 14 nimmt
den Gradienten r der Lissajous-Figur, deren Fläche S, die Lenkmustervariable
Aψ und
der Maximalwert (d2y/dt2)MAX der Seitenbeschleunigung auf, schätzt den
Straßenreibwert
ab und gibt ihn aus.
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Insbesondere
wird in dem Straßenreibwert-Schätzabschnitt 14 der
Straßenreibwert
mittels zwei Verfahren, in Abhängigkeit
von dem Gradienten r der Lissajous-Figur abgeschätzt.
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Zuerst
wird in dem Falle, in welchem der Gradient einer Lissajous-Figur
in der Nachbarschaft von 45 Grad liegt, beispielsweise 0, 8 < r < 1, 2 eine Variable
rA (= S/Aψ)
aus der Lenkmustervariable Aψ und
der Fläche
S der Lissajous-Figur erhalten. Dann wird ein Schätzwert μA des
Straßenreibwertes
zu diesem Zeitpunkt durch Vergleichen und der Variablen rA dieses
Zeitpunkts mit einem Schwellenwert berechnet, welcher experimentell
im Voraus für
verschiedene Straßenoberflächen mit
unterschiedlichen Reibwerten ermittelt wurde. In dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist gemäß Darstellung in 7,
beispielsweise in einem Falle, in welchem das Fahrzeug auf einer
schneebedeckten, gefrorenen Straße fährt und die Variable rA als
eine Variable rA03 (Straßenreibwert
= 0,3) ermittelt wird, ein Schätzwert μA des
Straßenreibwertes
zu diesem Zeitpunkt: μA = –(0,7/rA03)·rA + 1,0 (16)
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Ferner
ist in einem Falle, in welchem der Gradient der Lissajous-Figur
in einem Bereich außerhalb
der Nachbarschaft von 45 Grad liegt (beispielsweise r < 0,8 oder r > 1,2) der Wert der
Seitenbeschleunigung (d2y/dt2)MAX dividiert durch die Gravitationsbeschleunigung
ein Straßenreibwert-Schätzwert μy.
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So
erhaltene Straßenreib-Schätzwerte μA oder μy sind
ein Ausgabewert μOUT des Straßenreibwert-Schätzwertes.
Der Lissajous-Figur-Verarbeitungsabschnitt 13 und der Straßenreibwert-Schätzabschnitt 14 bilden
eine Straßenreibwert-Schätzeinrichtung.
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Die
Gierrate besitzt eine kleine Verzögerung in Bezug auf die Lenkeingabe,
wenn das Fahrzeug auf einer Straßenoberflä che mit hohem Reibwert fährt, und
besitzt eine große
Verzögerung
in Bezug auf die Lenkeingabe, wenn das Fahrzeug auf einer Straßenoberfläche mit
niedrigem Reibwert fährt.
Da es schwierig ist, eine Verzögerung
in Echtzeit zu berechnen, wird eine Fläche S einer Lissajous-Figur (die
Größe der Fläche repräsentiert
die Verzögerung zwischen
zwei Wellenformen gemäß Darstellung
in 8a und 8b) erhalten.
Dann wird der Straßenreibwert
durch Vergleichen dieser Fläche
S mit einer anderen Fläche
abgeschätzt.
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Jedoch
verändert
sich in einem Falle, in welchem die Lissajous-Figur eine Veränderung
sowohl in der Verzögerung
als auch Größe zwischen
zwei Wellenformen gemäß Darstellung
in 8c erzeugt, der Gradient der Figur erheblich (eine
große Änderung
von 45 Grad) und demzufolge unterscheidet sich die Fläche von
der einer Begleiteten nur durch Verzögerung. Somit verändert sich,
wenn der Effekt der Nicht-Linearität des Reifens gemäß Darstellung in 9a stark
ist, die Lissajous-Figur
dieses Moments in ihrem Gradienten r und ferner unterscheidet sich
die Fläche
S von der mit der normalen Verzögerung.
Demzufolge wird es schwierig, den Straßenreibwert durch Vergleichen
der Fläche
mit einer anderen abzuschätzen.
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Demzufolge
ist es zuerst von Bedeutung, eine Unterscheidung aus einem Gradienten
r der Lissajous-Figur vorzunehmen. Das heißt, in einem Falle, in welchem
der Gradient einer Lissajous-Figur sich in der Nachbarschaft von
45 Grad befindet, wird entschieden, daß sich der Reifen in einer
linearen Zone befindet und deshalb der Straßenreibwert auf der Basis einer
Fläche
S der Lissajous-Figur abgeschätzt
werden sollte. Andererseits wird in dem Falle, in welchem sich der
Gradient einer Lissajous-Figur in einem Bereich außerhalb
der Nachbarschaft von 45 Grad befindet, entschieden, daß sich der
Reifen in einer nicht-linearen Zone befindet, und daher der Straßen reibwert
auf der Basis einer seitlichen Beschleunigung (d2y/dt2)MAX abgeschätzt werden
sollte.
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Ferner
verändert
sich im allgemeinen die Verzögerung
der Gierrate in Abhängig
von der Lenkbedingung des Fahrers. Das heißt, die Gierrate neigt zu einer
stärkeren
Verzögerung,
wenn der Fahrer das Lenkrad schnell dreht und neigt zu einer geringeren Verzögerung,
wenn der Fahrer das Lenkrad langsam dreht. Unter Beachtung des Verzögerungsmusters der
Gierrate in Bezug auf die Lenkbedingung steht eine genaue Abschätzung des
Straßenreibwertes
zur Verfügung.
Somit wird beim Abschätzen
des Straßenreibwertes
aus der Fläche
S der Lissajous-Figur der
Notzustand der Lenkung als eine Lenkmustervariable Aψ ausgedrückt, die
durch Quadrieren des Integrals der Gierwinkelbeschleunigung (d2ψ/dt2)H erhalten wird,
und die Variable Aψ wird
für die
Schätzung
des Straßenreibwertes
verwendet.
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Prozesse
zum Abschätzen
von Straßenreibwerten
werden unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm von 10 beschrieben.
Dieses Programm wird in einem spezifizierten Zeitintervall (beispielsweise
10 ms) ausgeführt.
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Bei
einem Schritt (hierin nachstehend als S bezeichnet) 101 werden notwendige
Parameter (Sensorwerte) eingelesen und das Programm geht zu S102 über.
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Bei
S102 wird entschieden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs größer als
der niedrigste Geschwindigkeitswert ist, bei dem das Fahrzeugbewegungsmodell
des Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnittes 11 und
des Istwert-Schätzabschnittes 12 angewendet
werden kann, beispielsweise 10 km/h. Als Folge dieser Unterscheidung
geht in dem Falle, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit Vs größer als
10 km/h ist, das Programm zu dem S103 über, in welchem die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H und die Gierwinkelbe schleunigung (d2ψ/dt2)H in dem Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 berechnet
werden, und auch die Ist-Gierrate
(dψ/dt)o durch die Überwachungseinrichtung in dem
Istwert-Schätzabschnitt Abschnitt 12 berechnet
wird.
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Ferner
verläßt als Folge
der Unterscheidung bei S102 im Falle, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeit
Vs kleiner als 10 km/h ist, das Programm
die Routine.
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Dann
geht das Programm zu S104 über,
in welchem entschieden wird, ob die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H und die Ist-Gierrate (dψ/dt)o dasselbe
Vorzeichen besitzen und somit innerhalb der Integrationszeit Ts liegen.
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Als
Folge dieser Unterscheidung geht in dem Falle, in welchem entschieden
wird, daß die
Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H und die Ist-Gierrate (dψ/dt)o identisches
Vorzeichen haben und innerhalb der Integrationszeit Ts liegen, das
Programm zu dem Schritt S105 über,
in welchem entschieden wird, ob die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
Gierrate (dψ/dt)H und die Ist-Gierrate (dψ/dt)o größer sind
als ein spezifizierter Wert oder nicht, das heißt, ob sich die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H und die Ist-Gierrate (dψ/dt)o in einem
kleine Fehler aufweisenden Bereich befinden.
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Demzufolge
geht in dem Fall, in dem die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H und die Ist-Gierrate (dψ/dt)o größer als
der spezifizierte Wert sind, das Programm zu dem Schritt S106 über, in
welchem das Lissajous-Figur-Verarbeitungs-Flag Flg gesetzt
wird (Flg = 1).
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Anschließend geht
das Programm zu dem Schritt S107 über, in welchem ein Verhältnis ri der Ist-Gierrate (dψ/dt)o zu
der Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H berechnet wird (=(dψ/dt)o/(dψ/dt)H), und geht zu dem Schritt S108 über, in
welchem ein Gradient r der Lissajous-Figur auf der Basis des ri (akkumuliert, seit dem Start der Integrationszeit)
gemäß der Formel
(13) berechnet wird.
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Danach
geht das Programm zu dem Schritt S109 über, in welchem eine kleine
Dreiecksfläche ΔSH der Lissajous-Figur berechnet und dann
bei S110 diese Fläche ΔSH auf die Fläche S der Lissajous-Figur addiert
wird, welche bereits (seit dem Start der Integrationszeit) akkumuliert
ist (S = S + ΔSH).
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Dann
geht das Programm zu dem Schritt S111, in welchem ein Maximalwert
(d2y/dt2)MAX des eingegebenen Seitenbeschleunigungssensorwertes (d2y/dt2)s berechnet
wird und das Programm die Routine verläßt.
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Andererseits
geht bei dem Schritt S104 in dem Falle, in welchem die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate
(dψ/dt)H und die Ist-Gierrate (dψ/dt)o ein
identisches Vorzeichen haben und außerhalb der Integrationszeit
Ts liegen, oder bei S105, in dem Falle,
in welchem die Hochreibwert-Straßenbezugs-Gierrate (dψ/dt)H und
die Ist-Gierrate (dψ/dt)o kleiner als ein spezifizierter Wert sind
und diese innerhalb eines Fehler aufweisenden Bereiches liegen, das
Programm zu dem Schritt S112 über.
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Bei
S112 wird entschieden, ob das Lissajous-Figur-Verarbeitungs-Flag Flg gesetzt
ist oder nicht, das heißt,
ob der Prozess innerhalb der Integrationszeit Ts beendet
worden ist. Wenn das Lissajous-Figur-Verarbeitungs-Flag Flg gesetzt worden ist, und der Prozess innerhalb
Ts abgeschlossen worden ist, geht das Programm
zu S113 über.
Andererseits verläßt, wenn
das Lissajous-Figur-Verarbeitungs-Flag Flg nicht
gesetzt worden ist und der Prozess nicht innerhalb Ts beendet
worden ist, das Programm die Routine.
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Bei
dem Schritt S113 wird auf den Gradienten r der Lissajous-Figur Bezug
genommen und in dem Falle, in welchem der Gradient r sich in der Nachbarschaft
von 45 Grad befindet, das heißt,
in dem Falle von 0,8 < r < 1,2 wird entschieden,
daß sich
der Reifen in einer linearen Zone befindet und das Programm geht
zu dem Schritt S114 über,
in welchem die Lenkmustervariable Aψ auf der Basis der Hochreibwert-Straßenbezugs-Winkelbeschleunigung
(d2ψ/dt2)H gemäß der Formel
(15) berechnet wird und der Straßenreibwert-Schätzwert μA auf
der Basis dieser Lenkmustervariable Aψ und der Fläche S der Lissajous-Figur gemäß der Formel
(16) berechnet wird.
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Danach
geht das Programm zu dem Schritt S115, in welchem dieser Straßenreibwert-Schätzwert μA auf
einen Straßenreibwert-Schätzausgabewert μout der
von dem Regelungsabschnitt 2 auszugeben ist, gesetzt wird,
und geht zu dem Schritt S116 über,
in welchem das Lissajous-Figur-Verarbeitungs-Flag Flg gelöscht wird
(Flg = 0). Dann werden bei S117 der Gradient
r und die Fläche
S der Lissajous-Figur und der Seitenbeschleunigungsmaximalwert (d2y/dt2)MAX, die
für das
Schätzen
eines Straßenreibwertes
zu diesem Zeitpunkt gespeichert sind, gelöscht und das Programm verläßt die Routine.
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Andererseits
wird als Ergebnis der Unterscheidung des Gradienten r der Lissajous-Figur
bei S113, in dem Falle, in welchem der Gradient außerhalb
der Nachbarschaft von 45 Grad liegt, das heißt, im Falle von r < 0,8 oder r > 1,2 entschieden, daß der Reifen
sich in einer nicht-linearen Zone befindet, und das Programm geht
zu dem Schritt S118 über,
in welchem ein Straßenreibwert-Schätzwert μy durch
Division des Seitenbeschleunigungsmaximalwertes (d2y/dt2)MAX durch die Gravitationsbeschleunigung
erhalten wird.
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Dann
geht das Programm zu S119, wo der Straßenreibwert-Schätzwert μY als
ein Straßenreibwert-Schätzausgabewert μout zur
Ausgabe aus dem Regelungsabschnitt 2 festgelegt wird und
geht dann zu dem Schritt S116, in welchem das Lissajous-Figur-Verarbeitungs-Flag
Flg gelöscht
wird (Flg = 0). Dann werden bei dem Schritt
S117 der Gradient r und die Fläche
S der Lissajous-Figur und der Seitenbeschleunigungsmaximalwert (d2y/dt2)MAX,
die für
das Schätzen
eines Straßenreibwertes
zu diesem Zeitpunkt gespeichert sind, gelöscht und das Programm verläßt die Routine.
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Somit
hat gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, da ein Straßenreibwert alleine durch die
Ausgangssignale aus dem Hochreibwert-Straßenbezugswert-Schätzabschnitt 11 und dem
Istwert-Schätzabschnitt
Abschnitt 12 geschätzt werden
kann, die Straßenreibwert-Schätzvorrichtung einen
Vorteil dahingehend, daß der
Aufbau der Vorrichtung einfach und der Berechnungsaufwand gering
ist. Ferner können,
da in einer linearen Zone des Reifens der Straßenreibwert auf der Basis der Änderung
der Fläche
S der Lissajous-Figur geschätzt
wird, und in einer nicht-linearen Zone des Reifens des Straßenreibwerts
auf der Basis des Seitenbeschleunigungsmaximalwertes (d2y/dt2)MAX geschätzt wird, Straßenreibwerte
stabil und genau über
einen breiten Bereich von Fahrbedingungen geschätzt werden. Ferner kann, da
unter Berücksichtigung
des Notfallgrades eines Fahrzeugfahrers die Fläche S der Lissajous-Figur um
die Lenkmustervariable Aψ korrigiert
wird, eine genauere Schätzung
von Straßenreibwerten
durchgeführt
werden.
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Obwohl
die momentan bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, dürfte es
sich verstehen, daß diese
Offenbarung nur den Zweck der Veranschaulichung dient, und das verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung gemäß Darstellung in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
