WO2008077670A1 - Method and device for determining a friction coefficient - Google Patents

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WO2008077670A1
WO2008077670A1 PCT/EP2007/061783 EP2007061783W WO2008077670A1 WO 2008077670 A1 WO2008077670 A1 WO 2008077670A1 EP 2007061783 W EP2007061783 W EP 2007061783W WO 2008077670 A1 WO2008077670 A1 WO 2008077670A1
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WO
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vehicle
acceleration
determined
angle
detected
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Application number
PCT/EP2007/061783
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German (de)
French (fr)
Inventor
Ning Bian
Celine Gamulescu
Matthias Kretschmann
Andreas Mayer
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06Road conditions
    • B60W40/068Road friction coefficient
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/12Friction

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a friction coefficient between at least one tire of a vehicle and a roadway.
  • Modern motor vehicles have control systems that intervene in predetermined situations in a control of the motor vehicle.
  • the control system may be, for example, a vehicle dynamics control system and / or a driving dynamics comfort system.
  • an electronic stability system prevents a spin of the motor vehicle in the border area.
  • the electronic stability system may include an anti-lock braking system whereby the braking effect is periodically released and reinserted when the wheels are locked.
  • the electronic stability system may include a traction control system which controls the internal combustion engine of the motor vehicle by temporarily limiting the torque transmitted to the wheels so that the wheels do not spin.
  • DE 39 120 14 Al discloses a method for determining a coefficient of friction between a roadway and tires of a vehicle.
  • values for a steering angle, a driving speed, a yawing angular velocity and a lateral acceleration of the vehicle are respectively detected or determined.
  • a reference or desired yaw angular velocity is determined on the basis of a mathematical vehicle reference model.
  • a difference between the actual yaw rate of the vehicle and the reference or target vehicle yaw rate determined.
  • the value of the lateral acceleration is determined as a measure of the coefficient of friction between the road surface and the tires of the vehicle at which the difference between the actual yaw rate and the reference yaw rate begins to increase sharply.
  • EP 1 627 790 A1 discloses a method for estimating a friction coefficient.
  • a steering angle and a lateral acceleration are recorded.
  • An estimated value of the friction coefficient is determined by means of a table.
  • several areas for different steering angles and transverse accelerations are provided, which are assigned a plurality of friction coefficients.
  • the associated area of the table is selected and the assigned friction coefficient is used as an estimate of the friction coefficient.
  • US 2003/0074127 A1 discloses a system for calculating a road surface friction coefficient. This is estimated depending on a deviation of an estimated longitudinal or lateral acceleration with respect to a measured longitudinal or lateral acceleration of the vehicle.
  • the object of the invention is to provide a method and apparatus for determining a friction coefficient that is reliable.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for determining a friction index between at least one tire of a vehicle and a roadway. At least one inclination of at least one acceleration sensor with respect to a vehicle-independent predetermined reference plane is determined. At least one acceleration of the vehicle is detected by means of the at least one acceleration sensor in a plane that runs essentially parallel to the roadway. The detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one inclination.
  • the friction coefficient is determined as a function of the corrected at least one acceleration.
  • the invention is based on the finding that in the presence of different inclinations of the road with respect to the predetermined reference plane, the detected at least one acceleration of the vehicle depending on a mounting direction of an acceleration sensor, which is provided for the detection of at least one acceleration, a different size Acceleration error caused by the gravitational acceleration.
  • the acceleration error has a negative effect on the precision of the determined friction coefficient.
  • an inclination of three degrees can lead to an acceleration error of 0.5 meters per second and significantly affect the precision of the determined coefficient of friction.
  • the correction of the at least one acceleration thus takes place in particular with respect to the gravitational acceleration.
  • the friction coefficient is therefore particularly precise and reliably determined.
  • the predetermined reference plane preferably has a fixed relation to the direction of gravitational acceleration.
  • the reference plane is perpendicular or parallel to the direction of gravitational acceleration.
  • the predetermined reference plane is a horizontally extending, horizontal reference plane.
  • the predetermined reference plane can also be specified differently.
  • the at least one acceleration of the vehicle comprises in particular a longitudinal acceleration and / or a lateral acceleration of the vehicle.
  • the at least one inclination of the roadway with respect to the predetermined reference plane comprises in particular a pitch angle and / or a roll angle.
  • the at least one inclination is determined depending on the detected at least one acceleration, a yaw rate, at least one wheel speed and a steering wheel angle or steering angle by means of a predetermined physical vehicle model.
  • a pitch rate and / or a roll rate is detected.
  • the at least one inclination is determined as a function of the pitch rate and / or the roll rate.
  • the pitch angle is determined as a function of the pitch rate and the roll angle as a function of the roll rate.
  • the at least one inclination is determined by integration of the pitch rate or the roll rate.
  • the advantage is that this is very easy.
  • the at least one inclination determined by the predetermined physical vehicle model is assigned to integration as the initialization value.
  • the advantage is that the initialization value contained in the at least one NEN predetermined driving condition is determined, is particularly reliable and by resetting the integration to the initial value diverging the integral can be easily and reliably prevented.
  • the at least one predetermined driving state includes in particular normal driving without skidding or heavy slipping.
  • the invention is characterized by a method and a corresponding device for determining a friction index between at least one tire of a vehicle and a roadway.
  • At least one differential angle is detected between a vehicle body and a chassis.
  • At least one acceleration of the vehicle is detected in a plane that runs essentially parallel to the roadway.
  • the detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one differential angle.
  • the friction coefficient is determined as a function of the corrected at least one acceleration.
  • the invention is based on the finding that, when different differential angles between the vehicle body and the chassis are present, the detected at least one acceleration of the vehicle has a different magnitude of acceleration error as a function of a mounting direction of an acceleration sensor which is provided for detecting the at least one acceleration caused by the gravitational acceleration.
  • the acceleration error has a negative effect on the precision of the determined friction coefficient. Even a difference angle of three degrees can lead to an acceleration error of 0.5 meters per second and significantly affect the precision of the determined coefficient of friction.
  • the correction of the at least one acceleration thus takes place in particular with respect to the gravitational acceleration.
  • the friction characteristics The number is therefore particularly precise and reliably determinable.
  • the at least one acceleration of the vehicle comprises, in particular, a longitudinal acceleration and / or a transverse acceleration of the vehicle.
  • the determination of the friction coefficient is suspended when an amount of the at least one inclination or the at least one differential angle is greater than a predetermined first inclination threshold or differential angle threshold, and resumed when the amount of at least one inclination or the at least one difference angle is smaller than a predetermined second inclination threshold value or difference angle threshold value.
  • the first and the second inclination threshold value or the difference angle threshold value can in particular also be given the same or can be predetermined such that a switching hysteresis results.
  • a slip angle is detected or determined.
  • a lateral coefficient of friction between the at least one tire of the vehicle and the roadway is determined by means of a model in which a functional relationship between the lateral friction value and the slip angle is predetermined in such a way that a nonlinear profile of the lateral friction value is dependent on the slip angle is from a recursively determined estimate of the friction coefficient.
  • a model acceleration corresponding to the at least one acceleration of the vehicle is determined and a deviation between the at least determines an acceleration of the vehicle and the model acceleration.
  • the recursion in determining the estimated value of the friction coefficient comprises that it is adjusted as a function of the determined deviation.
  • FIG. 1 is a plan view of a vehicle
  • FIG. 2 shows a side view of the vehicle on a longitudinally inclined roadway
  • FIG. 3 shows a front view of the vehicle on a transversely inclined roadway
  • FIG. 4 shows a further side view of the vehicle on the longitudinally inclined roadway
  • FIG. 5 shows a first device for determining a friction index
  • FIG. 6 shows a second device for determining the friction index
  • FIG. 7 shows a first flowchart
  • FIG. 9 shows a diagram of a lateral coefficient of friction.
  • a vehicle has an arithmetic unit 1 and sensors (FIG. 1).
  • the sensors are coupled to the arithmetic unit 1.
  • the sensors are in particular designed for detecting driving dynamic measured variables.
  • Such sensors are in particular a longitudinal acceleration sensor 2 for detecting a detected longitudinal acceleration ax sens and / or a lateral acceleration sensor 3 for detecting a detected lateral acceleration ay sens and a yaw rate sensor 4 for detecting a yaw rate w_z and a steering wheel angle sensor 7 for detecting a steering wheel angle ⁇ .
  • a steering angle can be detected at the wheels, in particular in the presence of a superposition steering.
  • a wheel speed sensor 8 is preferably arranged on each wheel of the vehicle for detecting a respective wheel speed rd.
  • a roll rate sensor 5 for detecting a roll rate wx and / or a pitch rate sensor 6 for detecting a pitch rate w_y can also be provided.
  • the sensors are in each case coupled to the arithmetic unit 1 and supply the respectively acquired measured values to them. Furthermore, other sensors may be provided.
  • FIG. 2 shows the vehicle in a side view on a roadway inclined in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the roadway is inclined with respect to a vehicle-independent predetermined reference plane BE by a pitch angle ⁇ . Accordingly, the vehicle has an orientation in space that is rotated about a transverse axis of the vehicle.
  • Vehicle also essentially has the pitch angle ⁇ with respect to the predetermined reference plane BE.
  • FIG. 3 shows the vehicle in a front view on a roadway inclined in the transverse direction of the vehicle.
  • the roadway is inclined with respect to the vehicle-independent predetermined reference plane BE by a roll angle ⁇ .
  • the vehicle has an orientation in space that is rotated about a longitudinal axis of the vehicle.
  • the chassis FW of the vehicle also essentially has the roll angle ⁇ with respect to the predetermined reference plane BE.
  • the sensors and in particular the longitudinal acceleration sensor 2 and the lateral acceleration sensor 3 are generally fixedly mounted with a predetermined orientation in the vehicle.
  • the longitudinal acceleration sensor 2 and the lateral acceleration sensor 3 are arranged to detect an actual longitudinal acceleration ax or lateral acceleration a_y of the vehicle assuming a horizontal, horizontally running roadway.
  • the longitudinal acceleration sensor 2 and / or the lateral acceleration sensor 3 detect not only a component of the actual longitudinal or lateral acceleration ax, ay, but also a component of a gravitational acceleration a_g.
  • the predetermined reference plane BE is in particular given with a fixed relation to a direction of the gravitational acceleration a g, for example perpendicular or parallel to it.
  • the predetermined reference plane BE is preferably a plane running at the location of the vehicle perpendicular to the direction of the gravitational acceleration a_g and thus extending horizontally and horizontally.
  • the predetermined reference plane BE can also be specified differently.
  • the longitudinal acceleration sensor 2 and / or the lateral acceleration sensor 3 are preferably arranged in a vehicle body FA of the vehicle.
  • the vehicle body FA and the chassis FW are coupled to one another, for example, via a damping system, which comprises, for example, springs. Because of this non-rigid coupling, the vehicle body FA and the chassis FW can have a pitch difference angle ⁇ diff and / or a Have Wankdifferenzwinkel ⁇ _diff to each other, which can be equal to zero, in particular during acceleration or deceleration of the vehicle, cornering or by loading the vehicle.
  • the pitch difference angle ⁇ _diff and / or the roll difference angle ⁇ _diff may also be referred to as the difference angle.
  • the pitch difference angle ⁇ _diff for the side view of the vehicle.
  • the pitch difference angle ⁇ diff and the roll difference angle ⁇ _diff are small in most driving situations, so that the vehicle body FA therefore has substantially the inclination of the roadway with respect to a pitch or roll of the vehicle.
  • the vehicle preferably has spring travel sensors 9 or level sensors for determining the pitch difference angle ⁇ _diff and the roll difference angle ⁇ _diff.
  • FIG. 5 shows a first embodiment of a device for determining a friction coefficient ⁇ _R.
  • the coefficient of friction ⁇ R characterizes the friction between the tire and the road and is defined as the quotient of a maximum of the tire on the road transferable force in the direction parallel to the road and a Aufstandskraft F_z or as a limit of this quotient for large slip values.
  • the device is formed for example by the arithmetic unit 1 or is a part of this.
  • the device comprises a vehicle observer unit FB, which is designed to determine the inclination of the longitudinal and / or the lateral acceleration sensor 2, 3 with respect to the predetermined reference plane BE, for example as the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff and / or as the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ _diff.
  • these sums are determined as a function of the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration ay sens and the wheel speeds rd, the yaw rate wz and the steering wheel angle ⁇ or steering angle by means of a predetermined physical vehicle model.
  • it is to determine pitch angle ⁇ plus pitch difference angle ⁇ _diff and / or roll angle ⁇ plus rolling difference angle ⁇ diff depending on the pitch rate w_y and / or the roll rate w_x.
  • the device further comprises an acceleration error determination unit ERR, which is designed as a function of the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration ay sens and the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch angle ⁇ _diff and / or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff to determine the longitudinal acceleration error a_x_err and / or the lateral acceleration error ay err.
  • ERR acceleration error determination unit
  • the device is furthermore designed to determine the actual longitudinal acceleration a x as a function of the detected longitudinal acceleration a_x_sens and the longitudinal acceleration error a x err and to determine the actual lateral acceleration a_y in accordance with the detected lateral acceleration a y sens and the lateral acceleration error a y err.
  • the device further comprises an estimation unit EST, which is designed to determine the coefficient of friction ⁇ R between the at least one tire of the vehicle and the roadway as an estimated value.
  • the estimation unit EST is supplied with the actual longitudinal or lateral acceleration a_x, a_y. Further, the estimation unit EST is supplied with a slip angle ⁇ , the footing force F_z of the respective tire of the vehicle on the road, and a vehicle speed v.
  • the slip angle ⁇ is defined as an angle between a wheel plane perpendicular to a wheel axis and a moving direction of a touch area in which the tire and the road touch.
  • measured values of the measured quantities are processed before these are sent to the vehicle observer unit FB, the acceleration error determination unit ERR or the Estimation unit EST be supplied.
  • the processing of the respective measured values comprises, for example, a filtering and in particular a low-pass filtering and / or a correction or conversion of the acquired measured values.
  • it may be provided to determine measured variables derived depending on the supplied measured values, for example taking vehicle-dynamics vehicle models into account or by simply calculating two or more of the measured values of different measured variables into a measured value of a measured variable derived therefrom.
  • Such a derived measured variable is, for example, the vehicle speed v, which can be determined as a function of the detected wheel speeds rd, or the contact force F_z, which is exerted perpendicular to the roadway via a wheel of the vehicle. Furthermore, the slip angle ⁇ can be determined as a function of the detected yaw rate w_z. However, the said derived measured variables may also be determined or recorded differently.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the device for determining the coefficient of friction ⁇ R, which differs from the first embodiment essentially in that the vehicle observer unit FB is designed, depending on sensor signals of the spring travel sensors 9 or level sensors, the pitch difference angle ⁇ diff and / or Wankdifferenzwinkel ⁇ _diff to determine, and the Beministerungstalk er accordingsillon ERR is designed to determine depending on these difference angles and depending on the detected longitudinal acceleration ax sens and / or the detected lateral acceleration a_y_sens the longitudinal acceleration error a_x_err and / or the lateral acceleration error ay err.
  • the second embodiment of the device substantially corresponds to the first embodiment of the device.
  • FIG. 7 shows a flow chart of a first program for determining the friction coefficient ⁇ _R.
  • the program is executed by the first embodiment of the device.
  • the program starts in a step Sl.
  • a step S2 the yaw rate wz, the wheel speeds rd and the steering wheel angle ⁇ or the steering angle detected or determined.
  • a step S3 may be provided to detect the pitch rate wy and / or the roll rate w_x.
  • the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration a_y_sens are detected in a step S4.
  • the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ _diff and / or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff is preferably determined by the vehicle observer unit FB as a function of
  • the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch angle ⁇ _diff and / or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff are determined by means of the predetermined physical vehicle model.
  • a step S6 it is preferably checked whether an amount of the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff is greater than a predetermined pitch angle threshold ⁇ _th and / or an amount of the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff is greater than a given given roll angle threshold ⁇ _th.
  • the predetermined pitch angle threshold value ⁇ th and the predetermined roll angle threshold value ⁇ _th may also be referred to as predetermined tilt threshold values. These are for example about 20 degrees. However, they can also be larger or smaller than 20 degrees.
  • two predefined tilt threshold values can also be predetermined, in particular a predetermined first and a predetermined second tilt threshold value. If the predetermined first and second tilt threshold values are each given the same size, then they correspond this the predetermined pitch angle threshold ⁇ _th or the predetermined roll angle threshold ⁇ th. However, if the first and second inclination threshold values are predetermined differently, then a switching hysteresis can be specified.
  • the determination of the friction coefficient ⁇ R can thereby be suspended, for example, if the magnitude of the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff or the sum of the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ _diff is greater than the respective predetermined first tilt threshold, and resumed when the amount of the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff or the magnitude of the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ _diff is smaller than the respective predetermined second tilt threshold.
  • the friction coefficient ⁇ _R determined last before the preceding suspension of the determination is used as the starting value.
  • step S6 If the condition in step S6 is met, that is, the
  • Amount of the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff is greater than the predetermined pitch angle threshold ⁇ _th or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff is greater than the predetermined roll angle threshold ⁇ _th, then the program in
  • Step S2 continued. Otherwise, in a step S7 the longitudinal and / or the lateral acceleration error a_x_err, ay err is dependent on the detected longitudinal acceleration a_x_sens and the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff or dependent on the detected lateral acceleration a_y_sens and the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff determined.
  • the actual longitudinal or lateral acceleration a_x, a_y is determined as a function of the longitudinal or lateral acceleration error a_x_err, a_y_err and the detected longitudinal or transverse acceleration a_x_sens, a_y_sens.
  • the actual longitudinal or lateral acceleration ax, ay corresponds to one order the influence of gravitational acceleration corrected longitudinal or lateral acceleration.
  • the coefficient of friction ⁇ R is determined as a function of the actual longitudinal or lateral acceleration a_x, a_y.
  • the program is continued in step S2.
  • the program is preferably continued only after a waiting period T W has elapsed.
  • the waiting period T W corresponds to a sampling interval in which the measured values are detected or determined, or a predetermined time interval for adjusting and thus updating the estimated value of the friction coefficient ⁇ R.
  • the determination of the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ _diff and / or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff is preferably carried out in step S5 depending on the pitch rate w_y or the roll rate w x.
  • the pitch rate wy and / or the roll rate w_x is preferably integrated numerically in order to be able to determine changes in the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff in a particularly precise manner, in particular even if the vehicle is in a particular driving condition, that is, the vehicle, for example, flings or slips heavily.
  • An initialization value for the integration by the predetermined physical vehicle model is preferably determined as a function of the yaw rate w_z, the wheel speeds rd, the steering wheel angle ⁇ or the steering angle and the detected longitudinal or lateral acceleration a_x_sens, ay sens. Furthermore, the integral is preferably reset to the currently determined initialization value in at least one predetermined driving state of the vehicle. This prevents divergence of the integral and the sum of the pitch angle ⁇ and the pitch difference angle ⁇ diff and / or the sum of the roll angle ⁇ and the roll difference angle ⁇ diff are durably reliably and precisely determinable.
  • a corresponding program is provided.
  • the sensor signals of the spring travel sensors 9 or the level sensors are detected in step S2.
  • the pitch difference angle ⁇ diff and / or the roll difference angle ⁇ diff is determined as a function of the detected sensor signals of the spring travel sensors 9 or the level sensors.
  • the step S6 may be provided to check an amount of the pitch difference angle ⁇ _diff and / or the roll difference angle ⁇ diff to the exceeding of a predetermined differential angle threshold.
  • step S7 the longitudinal and / or the lateral acceleration error a_x_err, a_y_err is determined as a function of the detected longitudinal acceleration a x sens and the pitch difference angle ⁇ _diff or dependent on the detected lateral acceleration a y sens and the roll difference angle ⁇ _diff. Otherwise, the program essentially corresponds to that of the first embodiment of the device.
  • FIG. 8 shows a flow chart of a program for determining the friction coefficient ⁇ _R by estimating according to step S9.
  • the program is preferably executed by the estimation unit EST.
  • the determination of the friction coefficient ⁇ _R is shown as an example depending on the actual lateral acceleration a_y. However, it is also possible to determine the coefficient of friction ⁇ R as a function of the actual longitudinal acceleration a_x accordingly.
  • the program starts in a step Sil.
  • the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R for a time t-1 is assigned a predetermined value, for example 1.
  • the slip angle ⁇ , the contact force F z, the vehicle speed v are detected or determined as an input variable.
  • a lateral coefficient of friction ⁇ T is determined as a function of the slip angle ⁇ and of the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R at time t-1.
  • the lateral friction coefficient ⁇ _T is defined as the quotient of a lateral force F_y acting on the tire and the tire upright force F z on the roadway.
  • a determined lateral acceleration a_y_c is determined as a vehicle dynamic model variable as a function of the determined lateral friction coefficient ⁇ T, and is preferably smoothed by low-pass filtering.
  • the transverse force F_y is determined as the product of the determined lateral coefficient of friction ⁇ _T and the contact force F z.
  • the determined lateral acceleration a_y_c can then be determined as a function of the determined lateral force F y.
  • the actual lateral acceleration a_y is determined or read as an input variable.
  • a step S17 it is preferably checked whether an amount of the detected lateral acceleration a_y is smaller than a predetermined lower transverse acceleration limit value a th.
  • the predefined lower lateral acceleration limit value a_th is, for example, about 0.5 m / s 2 , but may also be greater than or less than 0.5 m / s 2 .
  • the predetermined lower speed limit v_th is for example about 5 m / s, but may also be greater than or less than 5 m / s.
  • step S17 it is preferably checked in step whether the actual lateral acceleration a_y within a predetermined tolerance band around the determined transverse acceleration a c is _Y_.
  • a lower limit of the predetermined tolerance band is specified as a difference between an amount of the determined lateral acceleration a_y_c and a lower acceleration tolerance limit value a min. Accordingly, an upper re limit of the predetermined tolerance band by a sum of the amount of the determined lateral acceleration a_y_c and an upper acceleration tolerance limit a_max given. If the amount of the detected lateral acceleration a_y is within the predetermined tolerance band, then the program is ended in step S20. Otherwise, the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R is adjusted in a step S18.
  • the adjustment of the estimated value of the friction coefficient ⁇ R is effected such that the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R at a time t is a difference of the estimated value of the friction coefficient ⁇ R at the time t-1 and a product of a factor K and a difference of the magnitude of the determined lateral acceleration a_y_c and the amount of the actual lateral acceleration ay is assigned.
  • the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R at time t is also assigned to the estimated value of the friction coefficient ⁇ R at time t-1 for a subsequent adaptation step according to steps S13 to S18.
  • the program is ended in step S20.
  • the step S12 is preferably executed only in a first execution of the program according to Figure 8 as an initialization.
  • the friction coefficient ⁇ R is recursively determined as an estimated value.
  • the factor K is given as about 1.5 s / m • T_W.
  • the factor K can also be specified differently.
  • the estimation unit EST is designed to execute the program according to FIG. 8 and to determine the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R between the at least one tire of the vehicle and the roadway, depending on the measured values acquired or determined.
  • the lateral friction value ⁇ _T is determined in step S14 as a function of the detected or determined slip angle ⁇ by means of a model.
  • Coefficient of friction ⁇ T and the slip angle ⁇ in the model is a non-linear functional relationship, in a first curve kl and a second curve k2 for different Estimates of the friction coefficient ⁇ _R in Figure 9 is shown by way of example.
  • the estimated value of the friction coefficient ⁇ _R is, for example, 0.5 for the first curve and k2 for the second curve 1.
  • the functional relationship can also be specified differently.
  • the determination of the actual longitudinal or lateral acceleration ax, ay according to the steps S2 to S8 and the determination of the determined lateral acceleration ayc as the vehicle dynamic model variable according to the steps S13 to S15 is parallel or quasi parallel to each other, that is, on the one hand, the steps S2 to S8 and on the other hand, the steps S13 to S15 are performed in parallel or quasi parallel to each other.
  • the program according to FIG. 8 then does not end in step S20 but instead continues in step S13, if appropriate after expiration of the waiting period T_W.
  • At least one inclination of at least one acceleration sensor with respect to the vehicle-independent predetermined reference plane BE is determined, and at least one acceleration of the vehicle is detected by means of the at least one acceleration sensor in the plane which is substantially parallel to the road surface or substantially parallel to the vehicle body FA , The detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one inclination and the friction coefficient ⁇ R is determined as a function of the corrected at least one acceleration.
  • the at least one inclination comprises the pitch angle ⁇ and / or the roll angle ⁇ .
  • the detected at least one acceleration preferably comprises the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration a_y_sens.
  • the at least one inclination of the roadway can also be represented by a different angle, and the detected at least one acceleration can also be represented by another acceleration of the vehicle.

Abstract

At least one inclination of at least one acceleration sensor is determined in relation to a predetermined plane of reference which is independent of a vehicle. At least one acceleration of the vehicle is detected in a plane by means of at least one acceleration sensor, said plane running substantially parallel to the driving path. The at least one acceleration of the vehicle which is detected is corrected according to the at least one inclination. A friction coefficient (μ_R) is determined according to the at least one corrected acceleration.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer ReibkennzahlMethod and device for determining a friction index
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn.The invention relates to a method and a device for determining a friction coefficient between at least one tire of a vehicle and a roadway.
Moderne Kraftfahrzeuge weisen Steuerungssysteme auf, die in vorgegebenen Situationen in eine Steuerung des Kraftfahrzeugs eingreifen. Das Steuerungssystem kann beispielsweise ein Fahrdynamikregelsystem und/oder ein Fahrdynamikkomfortsystem sein. Beispielsweise verhindert ein elektronisches Stabilitätssystem ein Schleudern des Kraftfahrzeugs im Grenzbereich. Das elektronische Stabilitätssystem kann ein Antiblockiersys- tem umfassen, durch das beim Blockieren der Räder die Bremswirkung periodisch aufgehoben und wieder eingesetzt wird. Ferner kann das elektronische Stabilitätssystem eine Antriebsschlupfregelung umfassen, die steuernd auf eine Brenn- kraftmaschine des Kraftfahrzeugs einwirkt, indem das auf die Räder übertragene Drehmoment kurzzeitig begrenzt wird, damit die Räder nicht durchdrehen. Für derartige Eingriffe in die Steuerung des Kraftfahrzeugs ist zum Vermeiden eines unnötigen oder eines falschen Eingriffs die Kenntnis der Reibkenn- zahl zwischen den Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn vorteilhaft.Modern motor vehicles have control systems that intervene in predetermined situations in a control of the motor vehicle. The control system may be, for example, a vehicle dynamics control system and / or a driving dynamics comfort system. For example, an electronic stability system prevents a spin of the motor vehicle in the border area. The electronic stability system may include an anti-lock braking system whereby the braking effect is periodically released and reinserted when the wheels are locked. Further, the electronic stability system may include a traction control system which controls the internal combustion engine of the motor vehicle by temporarily limiting the torque transmitted to the wheels so that the wheels do not spin. For such interventions in the control of the motor vehicle, the knowledge of the coefficient of friction between the tires of the vehicle and the roadway is advantageous in order to avoid unnecessary or erroneous engagement.
Die DE 39 120 14 Al offenbart ein Verfahren zum Ermitteln eines Reibwerts zwischen einer Fahrbahn und Reifen eines Fahr- zeugs . Bei Annäherung an einen querdynamisch kritischen Fahrzustand werden jeweils Werte für einen Lenkwinkel, eine Fahrgeschwindigkeit, eine Gierwinkelgeschwindigkeit und eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst oder ermittelt. In Abhängigkeit vom Lenkwinkel und von der Fahrgeschwindigkeit wird anhand eines mathematischen Fahrzeugreferenzmodells eine Referenz- oder Sollgierwinkelgeschwindigkeit ermittelt. Ferner wird eine Differenz zwischen der tatsächlichen Gierwinkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Referenz- oder Soll- gierwinkelgeschwindigkeit ermittelt. Es wird derjenige Wert der Querbeschleunigung als Maß für den Reibwert zwischen der Fahrbahn und den Reifen des Fahrzeugs ermittelt, bei dem die Differenz zwischen der tatsächlichen Gierwinkelgeschwindig- keit und der Referenz- oder Sollgierwinkelgeschwindigkeit stark anzusteigen beginnt.DE 39 120 14 Al discloses a method for determining a coefficient of friction between a roadway and tires of a vehicle. When approaching a transverse dynamic critical driving condition, values for a steering angle, a driving speed, a yawing angular velocity and a lateral acceleration of the vehicle are respectively detected or determined. Depending on the steering angle and on the driving speed, a reference or desired yaw angular velocity is determined on the basis of a mathematical vehicle reference model. Further, a difference between the actual yaw rate of the vehicle and the reference or target vehicle yaw rate determined. The value of the lateral acceleration is determined as a measure of the coefficient of friction between the road surface and the tires of the vehicle at which the difference between the actual yaw rate and the reference yaw rate begins to increase sharply.
Die EP 1 627 790 Al offenbart ein Verfahren zum Schätzen eines Reibungskoeffizienten. Ein Lenkwinkel und eine Querbe- schleunigung werden erfasst. Ein Schätzwert des Reibungskoeffizienten wird mittels einer Tabelle ermittelt. In der Tabelle sind mehrere Bereiche für unterschiedliche Lenkwinkel und Querbeschleunigungen vorgesehen, denen mehrere Reibungskoeffizienten zugeordnet sind. Abhängig vom erfassten Lenkwinkel und der erfassten Querbeschleunigung wird der zugehörige Bereich der Tabelle ausgewählt und der zugeordnete Reibungskoeffizient als Schätzwert des Reibungskoeffizienten genutzt.EP 1 627 790 A1 discloses a method for estimating a friction coefficient. A steering angle and a lateral acceleration are recorded. An estimated value of the friction coefficient is determined by means of a table. In the table, several areas for different steering angles and transverse accelerations are provided, which are assigned a plurality of friction coefficients. Depending on the detected steering angle and the detected lateral acceleration, the associated area of the table is selected and the assigned friction coefficient is used as an estimate of the friction coefficient.
Die US 2003/0074127 Al offenbart ein System zum Berechnen ei- nes Fahrbahnoberflächen-Reibungskoeffizienten. Dieser wird abhängig von einer Abweichung einer geschätzten Längs- oder Querbeschleunigung in Bezug auf eine gemessene Längs- oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs geschätzt.US 2003/0074127 A1 discloses a system for calculating a road surface friction coefficient. This is estimated depending on a deviation of an estimated longitudinal or lateral acceleration with respect to a measured longitudinal or lateral acceleration of the vehicle.
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl zu schaffen, das bzw. die zuverlässig ist.The object of the invention is to provide a method and apparatus for determining a friction coefficient that is reliable.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn. Mindestens eine Neigung mindestens eines Beschleunigungssensors in Bezug auf eine fahrzeugunabhängige vorgegebene Bezugsebene wird ermittelt. Mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird mittels des mindestens einen Beschleunigungssenors in einer Ebene er- fasst, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn verläuft. Die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird abhängig von der mindestens einen Neigung korrigiert.According to a first aspect, the invention is characterized by a method and a corresponding device for determining a friction index between at least one tire of a vehicle and a roadway. At least one inclination of at least one acceleration sensor with respect to a vehicle-independent predetermined reference plane is determined. At least one acceleration of the vehicle is detected by means of the at least one acceleration sensor in a plane that runs essentially parallel to the roadway. The detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one inclination.
Die Reibkennzahl wird ermittelt abhängig von der korrigierten mindestens einen Beschleunigung.The friction coefficient is determined as a function of the corrected at least one acceleration.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei Vorliegen unterschiedlicher Neigungen der Fahrbahn in Bezug auf die vorgegebene Bezugsebene die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig von einer Einbaurichtung eines Beschleunigungssensors, der für die Erfassung der mindestens einen Beschleunigung vorgesehen ist, einen unter- schiedlich großen Beschleunigungsfehler aufweist, der durch die Erdbeschleunigung verursacht ist. Der Beschleunigungsfehler wirkt sich jedoch negativ auf die Präzision der ermittelten Reibkennzahl aus. Bereits eine Neigung von drei Grad kann zu einem Beschleunigungsfehler in Höhe von 0,5 Metern pro Se- künde führen und die Präzision des ermittelten Reibwerts erheblich beeinträchtigen. Durch Berücksichtigung der mindestens einen Neigung des mindestens einen Beschleunigungssensors und der Erdbeschleunigung kann der Einfluss der Erdbeschleunigung auf die erfasste mindestens eine Beschleunigung und die ermittelte Reibkennzahl verringert oder eliminiert werden. Das Korrigieren der mindestens einen Beschleunigung erfolgt somit insbesondere in Bezug auf die Erdbeschleunigung. Die Reibkennzahl ist daher besonders präzise und zuverlässig ermittelbar.The invention is based on the finding that in the presence of different inclinations of the road with respect to the predetermined reference plane, the detected at least one acceleration of the vehicle depending on a mounting direction of an acceleration sensor, which is provided for the detection of at least one acceleration, a different size Acceleration error caused by the gravitational acceleration. However, the acceleration error has a negative effect on the precision of the determined friction coefficient. Already an inclination of three degrees can lead to an acceleration error of 0.5 meters per second and significantly affect the precision of the determined coefficient of friction. By taking into account the at least one inclination of the at least one acceleration sensor and the gravitational acceleration, the influence of the gravitational acceleration on the detected at least one acceleration and the determined friction coefficient can be reduced or eliminated. The correction of the at least one acceleration thus takes place in particular with respect to the gravitational acceleration. The friction coefficient is therefore particularly precise and reliably determined.
Die vorgegebene Bezugsebene weist bevorzugt einen festen Bezug zur Richtung der Erdbeschleunigung auf. Beispielsweise verläuft die Bezugsebene senkrecht oder parallel zur Richtung der Erdbeschleunigung. Insbesondere ist die vorgegebene Be- zugsebene eine waagerecht verlaufende, horizontale Bezugsebene. Die vorgegebene Bezugsebene kann jedoch auch anders vorgegeben sein. Die mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs umfasst insbesondere eine Längsbeschleunigung und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs. Ferner umfasst die mindestens eine Neigung der Fahrbahn in Bezug auf die vorgegebene Bezugsebene insbesondere einen Nickwinkel und/oder einen Wankwinkel.The predetermined reference plane preferably has a fixed relation to the direction of gravitational acceleration. For example, the reference plane is perpendicular or parallel to the direction of gravitational acceleration. In particular, the predetermined reference plane is a horizontally extending, horizontal reference plane. However, the predetermined reference plane can also be specified differently. The at least one acceleration of the vehicle comprises in particular a longitudinal acceleration and / or a lateral acceleration of the vehicle. In addition, the at least one inclination of the roadway with respect to the predetermined reference plane comprises in particular a pitch angle and / or a roll angle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die mindestens eine Neigung abhängig von der erfassten mindestens einen Beschleunigung, einer Gierrate, mindestens einer Raddrehzahl und einem Lenkradwinkel oder Lenkwinkel mittels eines vorgegebenen physikalischen Fahrzeugmodells ermittelt. Der Vorteil ist, dass die Gierrate, die Raddrehzahlen und der Lenkradwinkel oder Lenkwinkel im Allgemeinen bereits als Messgrößen im Fahrzeug zur Verfügung stehen, so dass für das Erfassen dieser Messgrößen keine zusätzlichen Sensoren vorgesehen werden müssen.In an advantageous embodiment, the at least one inclination is determined depending on the detected at least one acceleration, a yaw rate, at least one wheel speed and a steering wheel angle or steering angle by means of a predetermined physical vehicle model. The advantage is that the yaw rate, the wheel speeds and the steering wheel angle or steering angle are generally already available as measured variables in the vehicle, so that no additional sensors have to be provided for detecting these measured variables.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Nickrate und/oder eine Wankrate erfasst. Die mindestens eine Neigung wird abhängig von der Nickrate und/oder von der Wankrate ermittelt. Insbesondere wird der Nickwinkel abhängig von der Nickrate und der Wankwinkel abhängig von der Wankrate ermittelt. Der Vorteil ist, dass dadurch ein besonders präzises und zuverlässiges Ermitteln der mindestens einen Neigung und somit auch der Reibkennzahl möglich ist. Dies gilt insbeson- dere für besondere Fahrzustände, wie zum Beispiel Schleudern oder starkes Rutschen.In a further advantageous embodiment, a pitch rate and / or a roll rate is detected. The at least one inclination is determined as a function of the pitch rate and / or the roll rate. In particular, the pitch angle is determined as a function of the pitch rate and the roll angle as a function of the roll rate. The advantage is that this allows a particularly precise and reliable determination of the at least one inclination and thus also of the friction coefficient. This applies in particular to special driving conditions, such as skidding or heavy slipping.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die mindestens eine Neigung durch Integration der Nickrate beziehungs- weise der Wankrate ermittelt wird. Der Vorteil ist, dass dies sehr einfach ist.In this context, it is advantageous if the at least one inclination is determined by integration of the pitch rate or the roll rate. The advantage is that this is very easy.
In diesem Zusammenhang ist es weiter vorteilhaft, wenn bei Vorherrschen mindestens eines vorgegebenen Fahrzustands des Fahrzeugs die mindestens eine Neigung, die durch das vorgegebene physikalische Fahrzeugmodell ermittelt wurde, der Integration als Initialisierungswert zugewiesen wird. Der Vorteil ist, dass der Initialisierungswert, der in dem mindestens ei- nen vorgegebenen Fahrzustand ermittelt wird, besonders zuverlässig ist und durch ein Rücksetzen der Integration auf den Initialisierungswert ein Divergieren des Integrals auf einfache Weise und zuverlässig verhindert werden kann. Der mindes- tens eine vorgegebene Fahrzustand umfasst insbesondere normales Fahren ohne Schleudern oder starkes Rutschen.In this context, it is further advantageous if, in the prevalence of at least one predetermined driving state of the vehicle, the at least one inclination determined by the predetermined physical vehicle model is assigned to integration as the initialization value. The advantage is that the initialization value contained in the at least one NEN predetermined driving condition is determined, is particularly reliable and by resetting the integration to the initial value diverging the integral can be easily and reliably prevented. The at least one predetermined driving state includes in particular normal driving without skidding or heavy slipping.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn. Mindestens ein Differenzwinkel wird zwischen einem Fahrzeugaufbau und einem Fahrwerk erfasst. Mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird in einer Ebene erfasst, die im Wesentlichen parallel zur Fahr- bahn verläuft. Die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird abhängig vom mindestens einen Differenzwinkel korrigiert. Die Reibkennzahl wird ermittelt abhängig von der korrigierten mindestens einen Beschleunigung.According to a second aspect, the invention is characterized by a method and a corresponding device for determining a friction index between at least one tire of a vehicle and a roadway. At least one differential angle is detected between a vehicle body and a chassis. At least one acceleration of the vehicle is detected in a plane that runs essentially parallel to the roadway. The detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one differential angle. The friction coefficient is determined as a function of the corrected at least one acceleration.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei Vorliegen unterschiedlicher Differenzwinkel zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrwerk die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig von einer Einbaurichtung eines Beschleunigungssensors, der für die Erfassung der mindestens einen Be- schleunigung vorgesehen ist, einen unterschiedlich großen Beschleunigungsfehler aufweist, der durch die Erdbeschleunigung verursacht ist. Der Beschleunigungsfehler wirkt sich jedoch negativ auf die Präzision der ermittelten Reibkennzahl aus. Bereits ein Differenzwinkel von drei Grad kann zu einem Be- schleunigungsfehler in Höhe von 0,5 Metern pro Sekunde führen und die Präzision des ermittelten Reibwerts erheblich beeinträchtigen. Durch Berücksichtigung des mindestens einen Differenzwinkels zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrwerk und der Erdbeschleunigung kann der Einfluss der Erdbeschleunigung auf die erfasste mindestens eine Beschleunigung und die ermittelte Reibkennzahl verringert oder eliminiert werden. Das Korrigieren der mindestens einen Beschleunigung erfolgt somit insbesondere in Bezug auf die Erdbeschleunigung. Die Reibkenn- zahl ist daher besonders präzise und zuverlässig ermittelbar. Die mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs umfasst insbesondere eine Längsbeschleunigung und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs.The invention is based on the finding that, when different differential angles between the vehicle body and the chassis are present, the detected at least one acceleration of the vehicle has a different magnitude of acceleration error as a function of a mounting direction of an acceleration sensor which is provided for detecting the at least one acceleration caused by the gravitational acceleration. However, the acceleration error has a negative effect on the precision of the determined friction coefficient. Even a difference angle of three degrees can lead to an acceleration error of 0.5 meters per second and significantly affect the precision of the determined coefficient of friction. By taking into account the at least one differential angle between the vehicle body and the chassis and the gravitational acceleration, the influence of the gravitational acceleration on the detected at least one acceleration and the determined friction coefficient can be reduced or eliminated. The correction of the at least one acceleration thus takes place in particular with respect to the gravitational acceleration. The friction characteristics The number is therefore particularly precise and reliably determinable. The at least one acceleration of the vehicle comprises, in particular, a longitudinal acceleration and / or a transverse acceleration of the vehicle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten oder des zweiten Aspekts wird die Ermittlung der Reibkennzahl ausgesetzt, wenn ein Betrag der mindestens einen Neigung oder des mindestens einen Differenzwinkels größer ist als ein vorgege- bener erster Neigungsschwellenwert beziehungsweise Differenzwinkelschwellenwert, und wieder aufgenommen wird, wenn der Betrag der mindestens einen Neigung beziehungsweise des mindestens einen Differenzwinkels kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Neigungsschwellenwert beziehungsweise Differenz- winkelschwellenwert. Der erste und der zweite Neigungsschwellenwert beziehungsweise Differenzwinkelschwellenwert können insbesondere auch gleich vorgegeben sein oder können so vorgegeben sein, dass sich eine Schalthysterese ergibt. Bei Neigungen der Fahrbahn, die größer sind als der vorgegebene ers- te Neigungsschwellenwert, können Verformungen der Reifen auftreten, die gegebenenfalls nicht oder nur unzureichend im physikalischen Modell berücksichtigt sind oder berücksichtigt werden können. Durch das Aussetzen der Ermittlung der Reibkennzahl kann erreicht werden, dass nur zuverlässige Reib- kennzahlen bereitgestellt werden.In an advantageous embodiment of the first or the second aspect, the determination of the friction coefficient is suspended when an amount of the at least one inclination or the at least one differential angle is greater than a predetermined first inclination threshold or differential angle threshold, and resumed when the amount of at least one inclination or the at least one difference angle is smaller than a predetermined second inclination threshold value or difference angle threshold value. The first and the second inclination threshold value or the difference angle threshold value can in particular also be given the same or can be predetermined such that a switching hysteresis results. In the case of inclinations of the roadway which are greater than the predefined first inclination threshold value, it is possible for deformations of the tires to occur which may or may not be taken into account or are taken into account insufficiently in the physical model. By suspending the determination of the friction index, it can be achieved that only reliable friction coefficients are provided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten oder des zweiten Aspekts wird ein Schräglaufwinkel erfasst oder ermittelt. Ein lateraler Reibwert zwischen dem mindestens ei- nen Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn wird mittels eines Modells ermittelt, in dem ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem lateralen Reibwert und dem Schräglaufwinkel derart vorgegeben ist, dass ein nichtlinearer Verlauf des lateralen Reibwerts in Bezug auf den Schräglaufwinkel abhängig ist von einem rekursiv ermittelten Schätzwert der Reibkennzahl. Abhängig vom lateralen Reibwert wird eine der mindestens einen Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechende Modellbeschleunigung ermittelt und eine Abweichung zwischen der mindestens einen Beschleunigung des Fahrzeugs und der Modellbeschleunigung ermittelt. Die Rekursion beim Ermitteln des Schätzwerts der Reibkennzahl umfasst, dass dieser abhängig von der ermittelten Abweichung angepasst wird. Der Vorteil ist, dass die Reibkennzahl auf diese Weise einfach und zuverlässig als Schätzwert ermittelbar ist.In a further advantageous embodiment of the first or the second aspect, a slip angle is detected or determined. A lateral coefficient of friction between the at least one tire of the vehicle and the roadway is determined by means of a model in which a functional relationship between the lateral friction value and the slip angle is predetermined in such a way that a nonlinear profile of the lateral friction value is dependent on the slip angle is from a recursively determined estimate of the friction coefficient. Depending on the lateral coefficient of friction, a model acceleration corresponding to the at least one acceleration of the vehicle is determined and a deviation between the at least determines an acceleration of the vehicle and the model acceleration. The recursion in determining the estimated value of the friction coefficient comprises that it is adjusted as a function of the determined deviation. The advantage is that the friction coefficient in this way can be determined simply and reliably as an estimated value.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine Draufsicht auf ein Fahrzeug,FIG. 1 is a plan view of a vehicle;
Figur 2 eine Seitenansicht des Fahrzeugs auf einer in Längsrichtung geneigten Fahrbahn,FIG. 2 shows a side view of the vehicle on a longitudinally inclined roadway,
Figur 3 eine Vorderansicht des Fahrzeugs auf einer in Querrichtung geneigten Fahrbahn,FIG. 3 shows a front view of the vehicle on a transversely inclined roadway,
Figur 4 eine weitere Seitenansicht des Fahrzeugs auf der in Längsrichtung geneigten Fahrbahn,FIG. 4 shows a further side view of the vehicle on the longitudinally inclined roadway,
Figur 5 eine erste Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl,FIG. 5 shows a first device for determining a friction index,
Figur 6 eine zweite Vorrichtung zum Ermitteln der Reibkennzahl,FIG. 6 shows a second device for determining the friction index,
Figur 7 ein erstes Ablaufdiagramm,FIG. 7 shows a first flowchart,
Figur 8 ein zweites Ablaufdiagramm und8 shows a second flowchart and
Figur 9 ein Diagramm eines lateralen Reibwerts.FIG. 9 shows a diagram of a lateral coefficient of friction.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figuren- übergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided with the same reference numbers across the figures.
Ein Fahrzeug weist eine Recheneinheit 1 und Sensoren auf (Figur 1) . Die Sensoren sind mit der Recheneinheit 1 gekoppelt. Die Sensoren sind insbesondere ausgebildet zum Erfassen von fahrdynamischen Messgrößen. Solche Sensoren sind insbesondere ein Längsbeschleunigungssensor 2 zum Erfassen einer erfassten Längsbeschleunigung a x sens und/oder ein Querbeschleuni- gungssensor 3 zum Erfassen einer erfassten Querbeschleunigung a y sens und ein Gierratensensor 4 zum Erfassen einer Gierrate w_z und ein Lenkradwinkelsensor 7 zum Erfassen eines Lenkradwinkels γ. Anstatt des Lenkradwinkels γ oder zusätzlich zu diesem kann auch ein Lenkwinkel an den Rädern erfasst werden, insbesondere bei Vorliegen einer Überlagerungslenkung. Ferner ist bevorzugt an jedem Rad des Fahrzeugs ein Raddrehzahlsensor 8 angeordnet zum Erfassen jeweils einer Raddrehzahl rd. Zusätzlich können auch ein Wankratensensor 5 zum Erfassen einer Wankrate w x und/oder ein Nickratensensor 6 zum Erfassen einer Nickrate w_y vorgesehen sein. Die Sensoren sind jeweils mit der Recheneinheit 1 gekoppelt und führen dieser die jeweils erfassten Messwerte zu. Ferner können auch weitere Sensoren vorgesehen sein.A vehicle has an arithmetic unit 1 and sensors (FIG. 1). The sensors are coupled to the arithmetic unit 1. The sensors are in particular designed for detecting driving dynamic measured variables. Such sensors are in particular a longitudinal acceleration sensor 2 for detecting a detected longitudinal acceleration ax sens and / or a lateral acceleration sensor 3 for detecting a detected lateral acceleration ay sens and a yaw rate sensor 4 for detecting a yaw rate w_z and a steering wheel angle sensor 7 for detecting a steering wheel angle γ. Instead of the steering wheel angle γ or in addition to this, a steering angle can be detected at the wheels, in particular in the presence of a superposition steering. Furthermore, a wheel speed sensor 8 is preferably arranged on each wheel of the vehicle for detecting a respective wheel speed rd. In addition, a roll rate sensor 5 for detecting a roll rate wx and / or a pitch rate sensor 6 for detecting a pitch rate w_y can also be provided. The sensors are in each case coupled to the arithmetic unit 1 and supply the respectively acquired measured values to them. Furthermore, other sensors may be provided.
Figur 2 zeigt das Fahrzeug in einer Seitenansicht auf einer in Längsrichtung des Fahrzeugs geneigten Fahrbahn. Die Fahrbahn ist in Bezug auf eine fahrzeugunabhängige vorgegebene Bezugsebene BE um einen Nickwinkel θ geneigt. Entsprechend weist das Fahrzeug eine Orientierung im Raum auf, die um eine Querachse des Fahrzeugs gedreht ist. Ein Fahrwerk FW desFIG. 2 shows the vehicle in a side view on a roadway inclined in the longitudinal direction of the vehicle. The roadway is inclined with respect to a vehicle-independent predetermined reference plane BE by a pitch angle θ. Accordingly, the vehicle has an orientation in space that is rotated about a transverse axis of the vehicle. A LG FW of the
Fahrzeugs weist im Wesentlichen ebenfalls den Nickwinkel θ gegenüber der vorgegebenen Bezugsebene BE auf.Vehicle also essentially has the pitch angle θ with respect to the predetermined reference plane BE.
Figur 3 zeigt das Fahrzeug in einer Vorderansicht auf einer in Querrichtung des Fahrzeugs geneigten Fahrbahn. Die Fahrbahn ist in Bezug auf die fahrzeugunabhängige vorgegebene Bezugsebene BE um einen Wankwinkel φ geneigt. Entsprechend weist das Fahrzeug eine Orientierung im Raum auf, die um eine Längsachse des Fahrzeugs gedreht ist. Das Fahrwerk FW des Fahrzeugs weist im Wesentlichen ebenfalls den Wankwinkel φ gegenüber der vorgegebenen Bezugsebene BE auf. Die Sensoren und insbesondere der Längsbeschleunigungssensor 2 und der Querbeschleunigungssensor 3 sind im Allgemeinen fest mit einer vorgegebenen Ausrichtung im Fahrzeug montiert. Im Allgemeinen sind der Längsbeschleunigungssensor 2 und der Querbeschleunigungssensor 3 so angeordnet, dass diese eine tatsächliche Längsbeschleunigung a x beziehungsweise Querbeschleunigung a_y des Fahrzeugs unter Annahme einer waagerechten, horizontal verlaufenden Fahrbahn erfassen. Weist die Fahrbahn demgegenüber jedoch eine Neigung auf, erfassen der Längsbeschleunigungssensor 2 und/oder der Querbeschleunigungssensor 3 nicht nur eine Komponente der tatsächlichen Längs- beziehungsweise Querbeschleunigung a x, a y, sondern auch eine Komponente einer Erdbeschleunigung a_g. Dies führt zu einem Längsbeschleunigungsfehler a x err beziehungsweise zu einem Querbeschleunigungsfehler a_y_err, das heißt die er- fasste Längsbeschleunigung a x sens entspricht einer Summe der tatsächlichen Längsbeschleunigung a_x und des Längsbeschleunigungsfehlers a x err und die erfasste Querbeschleunigung a_y_sens entspricht einer Summe der tatsächlichen Quer- beschleunigung a y und des Querbeschleunigungsfehlers a_y_err .FIG. 3 shows the vehicle in a front view on a roadway inclined in the transverse direction of the vehicle. The roadway is inclined with respect to the vehicle-independent predetermined reference plane BE by a roll angle φ. Accordingly, the vehicle has an orientation in space that is rotated about a longitudinal axis of the vehicle. The chassis FW of the vehicle also essentially has the roll angle φ with respect to the predetermined reference plane BE. The sensors and in particular the longitudinal acceleration sensor 2 and the lateral acceleration sensor 3 are generally fixedly mounted with a predetermined orientation in the vehicle. In general, the longitudinal acceleration sensor 2 and the lateral acceleration sensor 3 are arranged to detect an actual longitudinal acceleration ax or lateral acceleration a_y of the vehicle assuming a horizontal, horizontally running roadway. If, on the other hand, the roadway has an inclination, the longitudinal acceleration sensor 2 and / or the lateral acceleration sensor 3 detect not only a component of the actual longitudinal or lateral acceleration ax, ay, but also a component of a gravitational acceleration a_g. This leads to a longitudinal acceleration error ax err or to a lateral acceleration error a_y_err, that is, the detected longitudinal acceleration ax sens corresponds to a sum of the actual longitudinal acceleration a_x and the longitudinal acceleration error ax err and the detected lateral acceleration a_y_sens corresponds to a sum of the actual lateral acceleration ay and Lateral acceleration error a_y_err.
Die vorgegebene Bezugsebene BE ist insbesondere mit einem festen Bezug zu einer Richtung der Erdbeschleunigung a g vor- gegeben, zum Beispiel senkrecht oder parallel zu dieser. Bevorzugt ist die vorgegebene Bezugsebene BE eine am Ort des Fahrzeugs senkrecht zur Richtung der Erdbeschleunigung a_g verlaufende und somit waagerecht und horizontal verlaufende Ebene. Die vorgegebene Bezugsebene BE kann jedoch auch anders vorgegeben sein.The predetermined reference plane BE is in particular given with a fixed relation to a direction of the gravitational acceleration a g, for example perpendicular or parallel to it. The predetermined reference plane BE is preferably a plane running at the location of the vehicle perpendicular to the direction of the gravitational acceleration a_g and thus extending horizontally and horizontally. However, the predetermined reference plane BE can also be specified differently.
Der Längsbeschleunigungssensor 2 und/oder der Querbeschleunigungssensor 3 sind bevorzugt in einem Fahrzeugaufbau FA des Fahrzeugs angeordnet. Der Fahrzeugaufbau FA und das Fahrwerk FW sind beispielsweise über ein Dämpfungssystem, das zum Beispiel Federn umfasst, miteinander gekoppelt. Aufgrund dieser nicht starren Kopplung können der Fahrzeugaufbau FA und das Fahrwerk FW einen Nickdifferenzwinkel θ diff und/oder einen Wankdifferenzwinkel φ_diff zueinander aufweisen, der insbesondere während einer Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs, einer Kurvenfahrt oder durch Beladung des Fahrzeugs ungleich Null werden kann. Der Nickdifferenzwinkel θ_diff und/oder der Wankdifferenzwinkel φ_diff können auch als Differenzwinkel bezeichnet werden. In Figur 4 ist der Nickdifferenzwinkel θ_diff für die Seitenansicht des Fahrzeugs gezeigt. Jedoch sind der Nickdifferenzwinkel θ diff und der Wankdifferenzwinkel φ_diff in den meisten Fahrsituationen klein, so dass der Fahrzeugaufbau FA daher in Bezug auf ein Nicken oder Wanken des Fahrzeugs im Wesentlichen auch die Neigung der Fahrbahn aufweist.The longitudinal acceleration sensor 2 and / or the lateral acceleration sensor 3 are preferably arranged in a vehicle body FA of the vehicle. The vehicle body FA and the chassis FW are coupled to one another, for example, via a damping system, which comprises, for example, springs. Because of this non-rigid coupling, the vehicle body FA and the chassis FW can have a pitch difference angle θ diff and / or a Have Wankdifferenzwinkel φ_diff to each other, which can be equal to zero, in particular during acceleration or deceleration of the vehicle, cornering or by loading the vehicle. The pitch difference angle θ_diff and / or the roll difference angle φ_diff may also be referred to as the difference angle. FIG. 4 shows the pitch difference angle θ_diff for the side view of the vehicle. However, the pitch difference angle θ diff and the roll difference angle φ_diff are small in most driving situations, so that the vehicle body FA therefore has substantially the inclination of the roadway with respect to a pitch or roll of the vehicle.
Bevorzugt weist das Fahrzeug für das Ermitteln des Nickdiffe- renzwinkels θ_diff und des Wankdifferenzwinkels φ_diff Federwegsensoren 9 oder Höhenstandssensoren auf.The vehicle preferably has spring travel sensors 9 or level sensors for determining the pitch difference angle θ_diff and the roll difference angle φ_diff.
Figur 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung für ein Ermitteln einer Reibkennzahl μ_R. Die Reibkennzahl μ R charakterisiert die Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn und ist definiert als Quotient aus einer maximal vom Reifen auf die Fahrbahn übertragbaren Kraft in Richtung parallel zu der Fahrbahn und einer Aufstandskraft F_z oder als ein Grenzwert dieses Quotienten für große Schlupfwerte .FIG. 5 shows a first embodiment of a device for determining a friction coefficient μ_R. The coefficient of friction μ R characterizes the friction between the tire and the road and is defined as the quotient of a maximum of the tire on the road transferable force in the direction parallel to the road and a Aufstandskraft F_z or as a limit of this quotient for large slip values.
Die Vorrichtung ist beispielsweise durch die Recheneinheit 1 gebildet oder ist ein Teil von dieser. Die Vorrichtung um- fasst eine Fahrzeugbeobachtereinheit FB, die ausgebildet ist, die Neigung des Längs- und/oder des Querbeschleunigungssen- sors 2, 3 in Bezug zur vorgegebenen Bezugsebene BE zu ermitteln, beispielsweise als Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff und/oder als Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ_diff. Bevorzugt erfolgt das Ermitteln dieser Summen abhängig von der erfassten Längs- beschleunigung a_x_sens und/oder der erfassten Querbeschleunigung a y sens und den Raddrehzahlen rd, der Gierrate w z und dem Lenkradwinkel γ oder Lenkwinkel mittels eines vorgegebenen physikalischen Fahrzeugmodells. Besonders vorteilhaft ist es, Nickwinkel θ plus Nickdifferenzwinkel θ_diff und/oder Wankwinkel φ plus Wankdifferenzwinkels φ diff abhängig von der Nickrate w_y und/oder der Wankrate w_x zu ermitteln.The device is formed for example by the arithmetic unit 1 or is a part of this. The device comprises a vehicle observer unit FB, which is designed to determine the inclination of the longitudinal and / or the lateral acceleration sensor 2, 3 with respect to the predetermined reference plane BE, for example as the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff and / or as the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ_diff. Preferably, these sums are determined as a function of the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration ay sens and the wheel speeds rd, the yaw rate wz and the steering wheel angle γ or steering angle by means of a predetermined physical vehicle model. Especially advantageous it is to determine pitch angle θ plus pitch difference angle θ_diff and / or roll angle φ plus rolling difference angle φ diff depending on the pitch rate w_y and / or the roll rate w_x.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Beschleunigungsfehlerer- mittlungseinheit ERR, die ausgebildet ist, abhängig von der erfassten Längsbeschleunigung a_x_sens und/oder der erfassten Querbeschleunigung a y sens und der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ_diff und/oder der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff den Längsbeschleunigungsfehler a_x_err und/oder den Querbeschleuni- gungsfehler a y err zu ermitteln. Das Ermitteln erfolgt unter Berücksichtigung der Erdbeschleunigung a_g. Die Vorrichtung ist ferner ausgebildet, abhängig von der erfassten Längsbe- schleunigung a_x_sens und dem Längsbeschleunigungsfehler a x err die tatsächliche Längsbeschleunigung a x zu ermitteln und entsprechend abhängig von der erfassten Querbeschleunigung a y sens und dem Querbeschleunigungsfehler a y err die tatsächliche Querbeschleunigung a_y zu ermitteln.The device further comprises an acceleration error determination unit ERR, which is designed as a function of the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration ay sens and the sum of the pitch angle θ and the pitch angle θ_diff and / or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff to determine the longitudinal acceleration error a_x_err and / or the lateral acceleration error ay err. The determination takes place taking into account the acceleration of gravity a_g. The device is furthermore designed to determine the actual longitudinal acceleration a x as a function of the detected longitudinal acceleration a_x_sens and the longitudinal acceleration error a x err and to determine the actual lateral acceleration a_y in accordance with the detected lateral acceleration a y sens and the lateral acceleration error a y err.
Die Vorrichtung umfasst ferner eine Schätzeinheit EST, die ausgebildet ist, die Reibkennzahl μ R zwischen dem mindestens einen Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn als einen Schätzwert zu ermitteln. Der Schätzeinheit EST wird dazu die tat- sächliche Längs- oder Querbeschleunigung a_x, a_y zugeführt. Ferner werden der Schätzeinheit EST ein Schräglaufwinkel α, die Aufstandskraft F_z des jeweiligen Reifens des Fahrzeugs auf der Fahrbahn und eine Fahrzeuggeschwindigkeit v zugeführt. Der Schräglaufwinkel α ist definiert als ein Winkel zwischen einer Radebene, die senkrecht zu einer Radachse steht, und einer Bewegungsrichtung eines Berührbereichs, in dem sich der Reifen und die Fahrbahn berühren.The device further comprises an estimation unit EST, which is designed to determine the coefficient of friction μ R between the at least one tire of the vehicle and the roadway as an estimated value. The estimation unit EST is supplied with the actual longitudinal or lateral acceleration a_x, a_y. Further, the estimation unit EST is supplied with a slip angle α, the footing force F_z of the respective tire of the vehicle on the road, and a vehicle speed v. The slip angle α is defined as an angle between a wheel plane perpendicular to a wheel axis and a moving direction of a touch area in which the tire and the road touch.
Vorzugsweise werden Messwerte der Messgrößen, zum Beispiel der erfassten Längs- oder Querbeschleunigung a_x_sens, a y sens, der Raddrehzahlen rd, der Gierrate w z und so weiter aufbereitet, bevor diese der Fahrzeugbeobachtereinheit FB, der Beschleunigungsfehlerermittlungseinheit ERR oder der Schätzeinheit EST zugeführt werden. Das Aufbereiten der jeweiligen Messwerte umfasst beispielsweise ein Filtern und insbesondere ein Tiefpassfiltern und/oder ein Korrigieren o- der Umwandeln der erfassten Messwerte. Ferner kann vorgesehen sein, abhängig von den zugeführten Messwerten abgeleitete Messgrößen zu ermitteln, beispielsweise unter Berücksichtigung von fahrdynamischen Fahrzeugmodellen oder durch einfaches Verrechnen von zwei oder mehr der erfassten Messwerte unterschiedlicher Messgrößen zu einem Messwert einer aus die- sen abgeleiteten Messgröße. Eine solche abgeleitete Messgröße ist beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die abhängig von den erfassten Raddrehzahlen rd ermittelbar ist, oder die Aufstandskraft F_z, die über ein Rad des Fahrzeugs senkrecht auf die Fahrbahn ausgeübt wird. Ferner ist auch der Schräglaufwinkel α abhängig von der erfassten Gierrate w_z ermittelbar. Die genannten abgeleiteten Messgrößen sind jedoch gegebenenfalls auch anders ermittelbar oder erfassbar.Preferably, measured values of the measured quantities, for example the detected longitudinal or lateral acceleration a_x_sens, ay sens, the wheel speeds rd, the yaw rate wz and so on, are processed before these are sent to the vehicle observer unit FB, the acceleration error determination unit ERR or the Estimation unit EST be supplied. The processing of the respective measured values comprises, for example, a filtering and in particular a low-pass filtering and / or a correction or conversion of the acquired measured values. Furthermore, it may be provided to determine measured variables derived depending on the supplied measured values, for example taking vehicle-dynamics vehicle models into account or by simply calculating two or more of the measured values of different measured variables into a measured value of a measured variable derived therefrom. Such a derived measured variable is, for example, the vehicle speed v, which can be determined as a function of the detected wheel speeds rd, or the contact force F_z, which is exerted perpendicular to the roadway via a wheel of the vehicle. Furthermore, the slip angle α can be determined as a function of the detected yaw rate w_z. However, the said derived measured variables may also be determined or recorded differently.
Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung für das Ermitteln der Reibkennzahl μ R, die sich von der ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Fahrzeugbeobachtereinheit FB ausgebildet ist, abhängig von Sensorsignalen der Federwegsensoren 9 oder Höhenstandssensoren den Nickdifferenzwinkel θ diff und/oder den Wankdif- ferenzwinkel φ_diff zu ermitteln, und die Beschleunigungsfeh- lerermittlungseinheit ERR ausgebildet ist, abhängig von diesen Differenzwinkeln und abhängig von der erfassten Längsbeschleunigung a x sens und/oder der erfassten Querbeschleunigung a_y_sens den Längsbeschleunigungsfehler a_x_err und/oder den Querbeschleunigungsfehler a y err zu ermitteln. Ansonsten entspricht die zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Wesentlichen der ersten Ausführungsform der Vorrichtung.FIG. 6 shows a second embodiment of the device for determining the coefficient of friction μ R, which differs from the first embodiment essentially in that the vehicle observer unit FB is designed, depending on sensor signals of the spring travel sensors 9 or level sensors, the pitch difference angle θ diff and / or Wankdifferenzwinkel φ_diff to determine, and the Beschleunigungsfehl erermittlungseinheit ERR is designed to determine depending on these difference angles and depending on the detected longitudinal acceleration ax sens and / or the detected lateral acceleration a_y_sens the longitudinal acceleration error a_x_err and / or the lateral acceleration error ay err. Otherwise, the second embodiment of the device substantially corresponds to the first embodiment of the device.
Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Programms zum Ermitteln der Reibkennzahl μ_R. Das Programm wird durch die erste Ausführungsform der Vorrichtung ausgeführt. Das Programm beginnt in einem Schritt Sl. In einem Schritt S2 werden die Gierrate w z, die Raddrehzahlen rd und der Lenkradwinkel γ oder der Lenkwinkel erfasst oder ermittelt. Ein Schritt S3 kann vorgesehen sein, die Nickrate w y und/oder die Wankrate w_x zu erfassen. Ferner werden in einem Schritt S4 die er- fasste Längsbeschleunigung a_x_sens und/oder die erfasste Querbeschleunigung a_y_sens erfasst.FIG. 7 shows a flow chart of a first program for determining the friction coefficient μ_R. The program is executed by the first embodiment of the device. The program starts in a step Sl. In a step S2, the yaw rate wz, the wheel speeds rd and the steering wheel angle γ or the steering angle detected or determined. A step S3 may be provided to detect the pitch rate wy and / or the roll rate w_x. Furthermore, the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration a_y_sens are detected in a step S4.
In einem Schritt S5 wird bevorzugt durch die Fahrzeugbeobachtereinheit FB die Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ_diff und/oder die Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff ermittelt abhängig von derIn a step S5, the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ_diff and / or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff is preferably determined by the vehicle observer unit FB as a function of
Gierrate w_z, den Raddrehzahlen rd, dem Lenkradwinkel γ oder dem Lenkwinkel und der erfassten Längs- oder Querbeschleunigung a_x_sens, a_y_sens und gegebenenfalls abhängig von der Nickrate w y oder der Wankrate w x. Die Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ_diff und/oder die Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff werden mittels des vorgegebenen physikalischen Fahrzeugmodells ermittelt.Yaw rate w_z, the wheel speeds rd, the steering wheel angle γ or the steering angle and the detected longitudinal or lateral acceleration a_x_sens, a_y_sens and optionally depending on the pitch rate w y or the roll rate w x. The sum of the pitch angle θ and the pitch angle θ_diff and / or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff are determined by means of the predetermined physical vehicle model.
In einem Schritt S6 wird vorzugsweise überprüft, ob ein Betrag der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff größer ist als ein vorgegebener Nickwinkelschwellenwert θ_th und/oder ob ein Betrag der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff größer ist als ein vorge- gebener Wankwinkelschwellenwert φ_th. Der vorgegebene Nickwinkelschwellenwert θ th und der vorgegebene Wankwinkelschwellenwert φ_th können auch als vorgegebene Neigungsschwellenwerte bezeichnet werden. Diese betragen beispielsweise etwa 20 Grad. Sie können jedoch auch größer oder klei- ner als 20 Grad sein.In a step S6, it is preferably checked whether an amount of the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff is greater than a predetermined pitch angle threshold θ_th and / or an amount of the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff is greater than a given given roll angle threshold φ_th. The predetermined pitch angle threshold value θ th and the predetermined roll angle threshold value φ_th may also be referred to as predetermined tilt threshold values. These are for example about 20 degrees. However, they can also be larger or smaller than 20 degrees.
Es können für die Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ_diff und für die Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff auch jeweils zwei vorgegebene Neigungsschwellenwerte vorgegeben sein, insbesondere ein vorgegebener erster und ein vorgegebener zweiter Neigungsschwellenwert. Sind der vorgegebene erste und zweite Neigungsschwellenwert jeweils gleich groß vorgegeben, so entsprechen diese dem vorgegebenen Nickwinkelschwellenwert θ_th beziehungsweise dem vorgegebenen Wankwinkelschwellenwert φ th. Sind der erste und der zweite Neigungsschwellenwert jedoch unterschiedlich groß vorgegeben, dann kann dadurch eine Schalthysterese vorgegeben werden. Die Ermittlung der Reibkennzahl μ R kann dadurch beispielsweise ausgesetzt werden, wenn der Betrag der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff oder der Betrag der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ_diff größer ist als der jeweilige vorgegebene erste Neigungsschwellenwert, und wieder aufgenommen werden, wenn der Betrag der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff oder der Betrag der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ_diff kleiner ist als der jeweilige vorgegebene zweite Neigungs- Schwellenwert. Bevorzugt wird bei der Wiederaufnahme der Ermittlung der Reibkennzahl μ R von der zuletzt vor der vorangegangenen Aussetzung der Ermittlung ermittelten Reibkennzahl μ_R als Startwert ausgegangen.For the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ_diff and for the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff, in each case two predefined tilt threshold values can also be predetermined, in particular a predetermined first and a predetermined second tilt threshold value. If the predetermined first and second tilt threshold values are each given the same size, then they correspond this the predetermined pitch angle threshold θ_th or the predetermined roll angle threshold φ th. However, if the first and second inclination threshold values are predetermined differently, then a switching hysteresis can be specified. The determination of the friction coefficient μ R can thereby be suspended, for example, if the magnitude of the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff or the sum of the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ_diff is greater than the respective predetermined first tilt threshold, and resumed when the amount of the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff or the magnitude of the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ_diff is smaller than the respective predetermined second tilt threshold. In the case of the resumption of the determination of the coefficient of friction μ R, it is preferred that the friction coefficient μ_R determined last before the preceding suspension of the determination is used as the starting value.
Ist die Bedingung im Schritt S6 erfüllt, das heißt ist derIf the condition in step S6 is met, that is, the
Betrag der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff größer als der vorgegebene Nickwinkelschwellenwert θ_th oder ist der Betrag der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff größer als der vorgegebene Wankwinkelschwellenwert φ_th, dann wird das Programm imAmount of the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff is greater than the predetermined pitch angle threshold θ_th or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff is greater than the predetermined roll angle threshold φ_th, then the program in
Schritt S2 fortgesetzt. Andernfalls wird in einem Schritt S7 der Längs- und/oder der Querbeschleunigungsfehler a_x_err, a y err abhängig von der erfassten Längsbeschleunigung a_x_sens und der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdiffe- renzwinkels θ diff beziehungsweise abhängig von der erfassten Querbeschleunigung a_y_sens und der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff ermittelt. In einem Schritt S8 wird abhängig vom Längs- oder Querbeschleunigungs- fehler a_x_err, a_y_err und der erfassten Längs- oder Querbe- schleunigung a_x_sens, a_y_sens die tatsächliche Längs- oder Querbeschleunigung a_x, a_y ermittelt. Die tatsächliche Längs- oder Querbeschleunigung a x, a y entspricht einer um den Einfluss der Erdbeschleunigung korrigierten Längs- oder Querbeschleunigung .Step S2 continued. Otherwise, in a step S7 the longitudinal and / or the lateral acceleration error a_x_err, ay err is dependent on the detected longitudinal acceleration a_x_sens and the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff or dependent on the detected lateral acceleration a_y_sens and the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff determined. In a step S8, the actual longitudinal or lateral acceleration a_x, a_y is determined as a function of the longitudinal or lateral acceleration error a_x_err, a_y_err and the detected longitudinal or transverse acceleration a_x_sens, a_y_sens. The actual longitudinal or lateral acceleration ax, ay corresponds to one order the influence of gravitational acceleration corrected longitudinal or lateral acceleration.
In einem Schritt S9 wird die Reibkennzahl μ R abhängig von der tatsächlichen Längs- oder Querbeschleunigung a_x, a_y ermittelt. Das Programm wird im Schritt S2 fortgesetzt. Vorzugsweise wird das Programm erst nach Ablauf einer Wartezeitdauer T W fortgesetzt. Die Wartezeitdauer T W entspricht beispielsweise einem Abtastintervall, in dem die Messwerte er- fasst oder ermittelt werden, oder einem vorgegebenen Zeitintervall für ein Anpassen und somit Aktualisieren des Schätzwerts der Reibkennzahl μ R.In a step S9, the coefficient of friction μ R is determined as a function of the actual longitudinal or lateral acceleration a_x, a_y. The program is continued in step S2. The program is preferably continued only after a waiting period T W has elapsed. The waiting period T W, for example, corresponds to a sampling interval in which the measured values are detected or determined, or a predetermined time interval for adjusting and thus updating the estimated value of the friction coefficient μ R.
Das Ermitteln der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdiffe- renzwinkels θ_diff und/oder der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff erfolgt im Schritt S5 bevorzugt abhängig von der Nickrate w_y beziehungsweise der Wankrate w x. Bevorzugt wird die Nickrate w y und/oder die Wankrate w_x dazu numerisch integriert, um Änderungen der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff beziehungsweise der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff besonders präzise ermitteln zu können, insbesondere auch dann, wenn sich das Fahrzeug in einem besonderen Fahrzustand befindet, das heißt das Fahrzeug zum Beispiel schleudert oder stark rutscht. Bevorzugt wird ein Initialisierungswert für die Integration durch das vorgegebene physikalische Fahrzeugmodell abhängig von der Gierrate w_z, den Raddrehzahlen rd, dem Lenkradwinkel γ oder dem Lenkwinkel und der erfassten Längs- oder Querbeschleunigung a_x_sens, a y sens ermittelt. Ferner wird bevorzugt in mindestens einem vorgegebenen Fahrzustand des Fahrzeugs das Integral auf den aktuell ermittelten Initialisierungswert zurückgesetzt. Dadurch wird ein Divergieren des Integrals verhindert und die Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff und/oder die Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ diff sind dauerhaft zuverlässig und präzise ermittelbar. Erfolgt das Rücksetzen des Integrals auf den aktuellen Initialisierungswert genügend häufig, dann sind die Kor- rekturen des Integrals und somit auch der Summe des Nickwinkels θ und des Nickdifferenzwinkels θ diff und/oder der Summe des Wankwinkels φ und des Wankdifferenzwinkels φ_diff nur gering und beeinträchtigen daher die nachfolgende Verarbeitung nicht.The determination of the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ_diff and / or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff is preferably carried out in step S5 depending on the pitch rate w_y or the roll rate w x. The pitch rate wy and / or the roll rate w_x is preferably integrated numerically in order to be able to determine changes in the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff in a particularly precise manner, in particular even if the vehicle is in a particular driving condition, that is, the vehicle, for example, flings or slips heavily. An initialization value for the integration by the predetermined physical vehicle model is preferably determined as a function of the yaw rate w_z, the wheel speeds rd, the steering wheel angle γ or the steering angle and the detected longitudinal or lateral acceleration a_x_sens, ay sens. Furthermore, the integral is preferably reset to the currently determined initialization value in at least one predetermined driving state of the vehicle. This prevents divergence of the integral and the sum of the pitch angle θ and the pitch difference angle θ diff and / or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ diff are durably reliably and precisely determinable. If the resetting of the integral to the current initialization value takes place sufficiently frequently, then the cor- Distorts the integral and thus the sum of the pitch angle θ and the pitch angle θ diff and / or the sum of the roll angle φ and the roll difference angle φ_diff only small and therefore do not affect the subsequent processing.
Für die zweite Ausführungsform der Vorrichtung ist ein entsprechendes Programm vorgesehen. Abweichend von der ersten Ausführungsform der Vorrichtung werden im Schritt S2 die Sen- sorsignale der Federwegsensoren 9 oder der Höhenstandssensoren erfasst. Im Schritt S5 wird der Nickdifferenzwinkel θ diff und/oder der Wankdifferenzwinkel φ diff ermittelt abhängig von den erfassten Sensorsignalen der Federwegsensoren 9 oder der Höhenstandssensoren. Der Schritt S6 kann vorgese- hen sein, um einen Betrag des Nickdifferenzwinkels θ_diff und/oder des Wankdifferenzwinkels φ diff auf das Überschreiten eines vorgegebenen Differenzwinkelschwellenwerts zu überprüfen. Ferner wird im Schritt S7 der Längs- und/oder der Querbeschleunigungsfehler a_x_err, a_y_err abhängig von der erfassten Längsbeschleunigung a x sens und dem Nickdifferenzwinkel θ_diff beziehungsweise abhängig von der erfassten Querbeschleunigung a y sens und dem Wankdifferenzwinkel φ_diff ermittelt. Ansonsten entspricht das Programm im Wesentlichen dem der ersten Ausführungsform der Vorrichtung.For the second embodiment of the device, a corresponding program is provided. Deviating from the first embodiment of the device, the sensor signals of the spring travel sensors 9 or the level sensors are detected in step S2. In step S5, the pitch difference angle θ diff and / or the roll difference angle φ diff is determined as a function of the detected sensor signals of the spring travel sensors 9 or the level sensors. The step S6 may be provided to check an amount of the pitch difference angle θ_diff and / or the roll difference angle φ diff to the exceeding of a predetermined differential angle threshold. Furthermore, in step S7 the longitudinal and / or the lateral acceleration error a_x_err, a_y_err is determined as a function of the detected longitudinal acceleration a x sens and the pitch difference angle θ_diff or dependent on the detected lateral acceleration a y sens and the roll difference angle φ_diff. Otherwise, the program essentially corresponds to that of the first embodiment of the device.
Figur 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Ermitteln der Reibkennzahl μ_R durch Schätzen gemäß dem Schritt S9. Das Programm wird vorzugsweise durch die Schätzeinheit EST ausgeführt. Das Ermitteln der Reibkennzahl μ_R ist bei- spielhaft abhängig von der tatsächlichen Querbeschleunigung a_y dargestellt. Es ist jedoch ebenso möglich, die Reibkennzahl μ R abhängig von der tatsächlichen Längsbeschleunigung a_x entsprechend zu ermitteln. Das Programm beginnt in einem Schritt Sil. In einem Schritt S12 wird der Schätzwert der Reibkennzahl μ_R für einen Zeitpunkt t-1 mit einem vorgegebenen Wert belegt, zum Beispiel mit 1. In einem Schritt S13 werden der Schräglaufwinkel α, die Aufstandskraft F z, die Fahrzeuggeschwindigkeit v als Eingangsgröße erfasst oder ermittelt. In einem Schritt S14 wird ein lateraler Reibwert μ T abhängig vom Schräglaufwinkel α und vom Schätzwert der Reibkennzahl μ_R zum Zeitpunkt t-1 ermittelt. Der laterale Reibwert μ_T ist definiert als Quotient aus einer auf den Reifen wirkenden Querkraft F_y und der Aufstandskraft F z des Reifens auf der Fahrbahn. In einem Schritt S15 wird eine ermittelte Querbeschleunigung a_y_c ab- hängig vom ermittelten lateralen Reibwert μ T als eine fahrdynamische Modellgröße ermittelt und vorzugsweise durch Tiefpassfiltern geglättet. Beispielsweise wird die Querkraft F_y als Produkt aus dem ermittelten lateralen Reibwert μ_T und der Aufstandskraft F z ermittelt. Die ermittelte Querbe- schleunigung a_y_c kann dann abhängig von der ermittelten Querkraft F y ermittelt werden.FIG. 8 shows a flow chart of a program for determining the friction coefficient μ_R by estimating according to step S9. The program is preferably executed by the estimation unit EST. The determination of the friction coefficient μ_R is shown as an example depending on the actual lateral acceleration a_y. However, it is also possible to determine the coefficient of friction μ R as a function of the actual longitudinal acceleration a_x accordingly. The program starts in a step Sil. In a step S12, the estimated value of the friction coefficient μ_R for a time t-1 is assigned a predetermined value, for example 1. In a step S13, the slip angle α, the contact force F z, the vehicle speed v are detected or determined as an input variable. In a step S14, a lateral coefficient of friction μ T is determined as a function of the slip angle α and of the estimated value of the friction coefficient μ_R at time t-1. The lateral friction coefficient μ_T is defined as the quotient of a lateral force F_y acting on the tire and the tire upright force F z on the roadway. In a step S15, a determined lateral acceleration a_y_c is determined as a vehicle dynamic model variable as a function of the determined lateral friction coefficient μ T, and is preferably smoothed by low-pass filtering. For example, the transverse force F_y is determined as the product of the determined lateral coefficient of friction μ_T and the contact force F z. The determined lateral acceleration a_y_c can then be determined as a function of the determined lateral force F y.
In einem Schritt S 16 wird die tatsächliche Querbeschleunigung a_y als Eingangsgröße ermittelt oder gelesen. In einem Schritt S17 wird vorzugsweise überprüft, ob ein Betrag der erfassten Querbeschleunigung a_y kleiner ist als ein vorgegebener unterer Querbeschleunigungsgrenzwert a th. Der vorgegebene untere Querbeschleunigungsgrenzwert a_th beträgt beispielsweise etwa 0,5 m/s2, kann jedoch auch größer oder klei- ner als 0,5 m/s2 vorgegeben sein. Ferner wird im Schritt S17 vorzugsweise überprüft, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner ist als ein vorgegebener unterer Geschwindigkeitsgrenzwert v th. Der vorgegebene untere Geschwindigkeitsgrenzwert v_th beträgt beispielsweise etwa 5 m/s, kann jedoch auch größer oder kleiner als 5 m/s vorgegeben sein.In a step S 16, the actual lateral acceleration a_y is determined or read as an input variable. In a step S17, it is preferably checked whether an amount of the detected lateral acceleration a_y is smaller than a predetermined lower transverse acceleration limit value a th. The predefined lower lateral acceleration limit value a_th is, for example, about 0.5 m / s 2 , but may also be greater than or less than 0.5 m / s 2 . Further, it is preferably checked in step S17 whether the vehicle speed v is smaller than a predetermined lower speed limit value v th. The predetermined lower speed limit v_th is for example about 5 m / s, but may also be greater than or less than 5 m / s.
Ferner wird im Schritt S17 vorzugsweise überprüft, ob die tatsächliche Querbeschleunigung a_y innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes um die ermittelte Querbeschleunigung a_Y_c liegt. Eine untere Grenze des vorgegebenen Toleranzbandes ist als eine Differenz eines Betrags der ermittelten Querbeschleunigung a_y_c und eines unteren Beschleunigungstoleranzgrenzwerts a min vorgegeben. Entsprechend ist eine obe- re Grenze des vorgegebenen Toleranzbandes durch eine Summe des Betrags der ermittelten Querbeschleunigung a_y_c und eines oberen Beschleunigungstoleranzgrenzwerts a_max vorgegeben. Liegt der Betrag der erfassten Querbeschleunigung a_y innerhalb des vorgegebenen Toleranzbandes, dann wird das Programm im Schritt S20 beendet. Andernfalls wird in einem Schritt S18 der Schätzwert der Reibkennzahl μ_R angepasst. Das Anpassen des Schätzwerts der Reibkennzahl μ R erfolgt so, dass dem Schätzwert der Reibkennzahl μ_R zu einem Zeitpunkt t eine Differenz des Schätzwerts der Reibkennzahl μ R zum Zeitpunkt t-1 und eines Produkts aus einem Faktor K und einer Differenz des Betrags der ermittelten Querbeschleunigung a_y_c und des Betrags der tatsächlichen Querbeschleunigung a y zugewiesen wird. In einem Schritt S19 wird ferner für ei- nen nachfolgenden Anpassungsschritt gemäß den Schritten S13 bis S18 dem Schätzwert der Reibkennzahl μ R zum Zeitpunkt t-1 der Schätzwert der Reibkennzahl μ_R zum Zeitpunkt t zugewiesen. Das Programm wird im Schritt S20 beendet. Der Schritt S12 wird bevorzugt nur bei einem ersten Ausführen des Pro- gramms gemäß Figur 8 als Initialisierung ausgeführt. Bei folgenden Ausführungen des Programms wird dieses bevorzugt mit der zuletzt ermittelten Reibkennzahl μ R zum Zeitpunkt t-1 als Initialisierungswert ausgeführt. Auf diese Weise wird die Reibkennzahl μ R rekursiv als Schätzwert ermittelt. Der Fak- tor K ist beispielsweise vorgegeben als etwa 1,5 s/m T_W. Der Faktor K kann jedoch auch anders vorgegeben sein.Further, S17, it is preferably checked in step whether the actual lateral acceleration a_y within a predetermined tolerance band around the determined transverse acceleration a c is _Y_. A lower limit of the predetermined tolerance band is specified as a difference between an amount of the determined lateral acceleration a_y_c and a lower acceleration tolerance limit value a min. Accordingly, an upper re limit of the predetermined tolerance band by a sum of the amount of the determined lateral acceleration a_y_c and an upper acceleration tolerance limit a_max given. If the amount of the detected lateral acceleration a_y is within the predetermined tolerance band, then the program is ended in step S20. Otherwise, the estimated value of the friction coefficient μ_R is adjusted in a step S18. The adjustment of the estimated value of the friction coefficient μ R is effected such that the estimated value of the friction coefficient μ_R at a time t is a difference of the estimated value of the friction coefficient μ R at the time t-1 and a product of a factor K and a difference of the magnitude of the determined lateral acceleration a_y_c and the amount of the actual lateral acceleration ay is assigned. In a step S19, the estimated value of the friction coefficient μ_R at time t is also assigned to the estimated value of the friction coefficient μ R at time t-1 for a subsequent adaptation step according to steps S13 to S18. The program is ended in step S20. The step S12 is preferably executed only in a first execution of the program according to Figure 8 as an initialization. In the following executions of the program this is preferably carried out with the last determined friction coefficient μ R at time t-1 as the initialization value. In this way, the friction coefficient μ R is recursively determined as an estimated value. For example, the factor K is given as about 1.5 s / m T_W. However, the factor K can also be specified differently.
Die Schätzeinheit EST ist ausgebildet, das Programm gemäß Figur 8 auszuführen und abhängig von den ihr zugeführten er- fassten oder ermittelten Messwerten den Schätzwert der Reibkennzahl μ_R zwischen dem mindestens einen Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn zu ermitteln. Für das Schätzen der Reibkennzahl μ_R wird der laterale Reibwert μ_T im Schritt S14 abhängig vom erfassten oder ermittelten Schräglaufwinkel α mittels eines Modells ermittelt. Zwischen dem lateralenThe estimation unit EST is designed to execute the program according to FIG. 8 and to determine the estimated value of the friction coefficient μ_R between the at least one tire of the vehicle and the roadway, depending on the measured values acquired or determined. For estimating the friction coefficient μ_R, the lateral friction value μ_T is determined in step S14 as a function of the detected or determined slip angle α by means of a model. Between the lateral
Reibwert μ T und dem Schräglaufwinkel α besteht im Modell ein nichtlinearer funktionaler Zusammenhang, der in einer ersten Kurve kl und einer zweiten Kurve k2 für unterschiedliche Schätzwerte der Reibkennzahl μ_R in Figur 9 beispielhaft dargestellt ist. Der Schätzwert der Reibkennzahl μ_R beträgt beispielsweise für die erste Kurve kl 0,5 und für die zweite Kurve k2 1. Der funktionale Zusammenhang kann jedoch auch an- ders vorgegeben sein.Coefficient of friction μ T and the slip angle α in the model is a non-linear functional relationship, in a first curve kl and a second curve k2 for different Estimates of the friction coefficient μ_R in Figure 9 is shown by way of example. The estimated value of the friction coefficient μ_R is, for example, 0.5 for the first curve and k2 for the second curve 1. However, the functional relationship can also be specified differently.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ermitteln der tatsächlichen Längs- oder Querbeschleunigung a x, a y gemäß den Schritten S2 bis S8 und das Ermitteln der ermittelten Querbe- schleunigung a y c als die fahrdynamische Modellgröße gemäß den Schritten S13 bis S15 parallel oder quasi parallel zueinander erfolgt, das heißt einerseits die Schritte S2 bis S8 und andererseits die Schritte S13 bis S15 parallel oder quasi parallel zueinander ausgeführt werden. Das Programm gemäß Fi- gur 8 endet dann nicht im Schritt S20 sondern wird anstelle dessen im Schritt S13 fortgesetzt, gegebenenfalls nach Ablauf der Wartezeitdauer T_W.It may also be provided that the determination of the actual longitudinal or lateral acceleration ax, ay according to the steps S2 to S8 and the determination of the determined lateral acceleration ayc as the vehicle dynamic model variable according to the steps S13 to S15 is parallel or quasi parallel to each other, that is, on the one hand, the steps S2 to S8 and on the other hand, the steps S13 to S15 are performed in parallel or quasi parallel to each other. The program according to FIG. 8 then does not end in step S20 but instead continues in step S13, if appropriate after expiration of the waiting period T_W.
Zusätzlich oder alternativ zum Längsbeschleunigungssensor 2 und zum Querbeschleunigungssensor 3 können auch andere oder weitere Beschleunigungssensoren vorgesehen sein, deren er- fasste Beschleunigungen um den Einfluss der Erdbeschleunigung a_g abhängig von der Neigung des jeweiligen Beschleunigungssensors korrigiert werden und für die Ermittlung der Reib- kennzahl μ_R genutzt werden können. Im Allgemeinen wird mindestens eine Neigung mindestens eines Beschleunigungssensors in Bezug auf die fahrzeugunabhängige vorgegebene Bezugsebene BE ermittelt und wird mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors in der Ebene erfasst, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn oder die im Wesentlichen parallel zum Fahrzeugaufbau FA verläuft. Die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird abhängig von der mindestens einen Neigung korrigiert und die Reibkennzahl μ R wird ermittelt abhängig von der korrigierten mindestens einen Beschleunigung. Bevorzugt umfasst die mindestens eine Neigung den Nickwinkel θ und/oder den Wankwinkel φ. Ferner umfasst die erfasste mindestens eine Beschleunigung bevorzugt die erfasste Längsbeschleunigung a_x_sens und/oder die erfasste Querbeschleunigung a_y_sens . Jedoch kann die mindestens eine Neigung der Fahrbahn auch durch einen anderen Winkel repräsentiert sein und kann die erfasste mindestens eine Beschleunigung auch durch eine ande- re Beschleunigung des Fahrzeugs repräsentiert sein. In addition or as an alternative to the longitudinal acceleration sensor 2 and the lateral acceleration sensor 3, it is also possible to provide other or further acceleration sensors whose detected accelerations are corrected for the influence of the acceleration due to gravity of the respective acceleration sensor and are used to determine the friction coefficient μ_R can. In general, at least one inclination of at least one acceleration sensor with respect to the vehicle-independent predetermined reference plane BE is determined, and at least one acceleration of the vehicle is detected by means of the at least one acceleration sensor in the plane which is substantially parallel to the road surface or substantially parallel to the vehicle body FA , The detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one inclination and the friction coefficient μ R is determined as a function of the corrected at least one acceleration. Preferably, the at least one inclination comprises the pitch angle θ and / or the roll angle φ. Furthermore, the detected at least one acceleration preferably comprises the detected longitudinal acceleration a_x_sens and / or the detected lateral acceleration a_y_sens. However, the at least one inclination of the roadway can also be represented by a different angle, and the detected at least one acceleration can also be represented by another acceleration of the vehicle.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Ermitteln einer Reibkennzahl (μ_R) zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn, bei demAnspruch [en] A method for determining a friction coefficient (μ_R) between at least one tire of a vehicle and a roadway, in which
- mindestens eine Neigung mindestens eines Beschleunigungssensors in Bezug auf eine fahrzeugunabhängige vorgegebene Bezugsebene (BE) ermittelt wird,at least one inclination of at least one acceleration sensor with respect to a vehicle-independent predetermined reference plane (BE) is determined,
- mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors mindes- tens eine Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Ebene erfasst wird, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn verläuft,at least one acceleration of the vehicle is detected in a plane which runs essentially parallel to the roadway, by means of the at least one acceleration sensor,
- die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig von der mindestens einen Neigung korrigiert wird undthe detected at least one acceleration of the vehicle is corrected as a function of the at least one inclination, and
- die Reibkennzahl (μ R) ermittelt wird abhängig von der kor- rigierten mindestens einen Beschleunigung.- The friction coefficient (μ R) is determined depending on the corrected at least one acceleration.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Neigung abhängig von der erfassten mindestens einen Beschleunigung, einer Gierrate (w_z) , mindestens einer Raddrehzahl (rd) und einem Lenkradwinkel (γ) oder Lenkwinkel mittels eines vorgegebenen physikalischen Fahrzeugmodells ermittelt wird.2. The method of claim 1, wherein the at least one inclination is determined depending on the detected at least one acceleration, a yaw rate (w_z), at least one wheel speed (rd) and a steering wheel angle (γ) or steering angle by means of a predetermined physical vehicle model.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - eine Nickrate (w_y) und/oder eine Wankrate (w_x) erfasst wird und3. The method according to any one of the preceding claims, in which - a pitch rate (w_y) and / or a roll rate (w_x) is detected and
- die mindestens eine Neigung abhängig von der Nickrate (w_y) und/oder von der Wankrate (w x) ermittelt wird.- The at least one slope is determined depending on the pitch rate (w_y) and / or of the roll rate (w x).
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die mindestens eine4. The method of claim 3, wherein the at least one
Neigung durch Integration der Nickrate (w_y) beziehungsweise der Wankrate (w x) ermittelt wird.Inclination is determined by integration of the pitch rate (w_y) or the roll rate (w x).
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei Vorherrschen min- destens eines vorgegebenen Fahrzustands des Fahrzeugs die mindestens eine Neigung, die durch das vorgegebene physikalische Fahrzeugmodell ermittelt wurde, der Integration als Initialisierungswert zugewiesen wird. 5. The method of claim 4, wherein, when at least one predetermined driving state of the vehicle prevails, the at least one inclination determined by the predetermined physical vehicle model is assigned to integration as the initialization value.
6. Verfahren zum Ermitteln einer Reibkennzahl (μ R) zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn, bei dem - mindestens ein Differenzwinkel zwischen einem Fahrzeugaufbau (FA) und einem Fahrwerk (FW) erfasst wird,6. A method for determining a friction coefficient (μ R) between at least one tire of a vehicle and a roadway, in which - at least one difference angle between a vehicle body (FA) and a chassis (FW) is detected,
- mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Ebene erfasst wird, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn verläuft, - die erfasste mindestens eine Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig vom mindestens einen Differenzwinkel korrigiert wird und- At least one acceleration of the vehicle is detected in a plane which is substantially parallel to the road surface, - the detected at least one acceleration of the vehicle is corrected depending on the at least one differential angle, and
- die Reibkennzahl (μ_R) ermittelt wird abhängig von der korrigierten mindestens einen Beschleunigung.- The friction coefficient (μ_R) is determined depending on the corrected at least one acceleration.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Ermittlung der Reibkennzahl (μ_R) ausgesetzt wird, wenn ein Betrag der mindestens einen Neigung oder des mindestens einen Differenzwinkels größer ist als ein vorgegebener erster Neigungsschwellenwert beziehungsweise Differenzwinkelschwellenwert, und wieder aufgenommen wird, wenn der Betrag der mindestens einen Neigung beziehungsweise des mindestens einen Differenzwinkels kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Neigungsschwellenwert beziehungsweise Differenzwinkelschwel- lenwert.7. The method according to claim 1, wherein the determination of the friction coefficient (μ_R) is suspended when an amount of the at least one inclination or the at least one differential angle is greater than a predetermined first inclination threshold value or difference angle threshold value, and is resumed when the Amount of at least one inclination or the at least one differential angle is smaller than a predetermined second inclination threshold or Differenzwinkschwel- lenwert.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem8. The method according to any one of the preceding claims, wherein
- ein Schräglaufwinkel (α) erfasst oder ermittelt wird,a slip angle (α) is detected or determined,
- ein lateraler Reibwert (μ_T) zwischen dem mindestens einen Reifen des Fahrzeugs und der Fahrbahn mittels eines Modells ermittelt wird, in dem ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem lateralen Reibwert (μ T) und dem Schräglaufwinkel (α) derart vorgegeben ist, dass ein nichtlinearer Verlauf des lateralen Reibwerts (μ T) in Bezug auf den Schräglaufwinkel (α) abhängig ist von einem rekursiv ermittelten Schätzwert der Reibkennzahl (μ R) ,- A lateral coefficient of friction (μ_T) between the at least one tire of the vehicle and the roadway is determined by means of a model in which a functional relationship between the lateral coefficient of friction (μ T) and the slip angle (α) is predetermined such that a nonlinear course the lateral coefficient of friction (μ T) in relation to the slip angle (α) is dependent on a recursively determined estimated value of the friction index (μ R),
- abhängig von dem lateralen Reibwert (μ_T) eine der mindestens einen Beschleunigung des Fahrzeugs entsprechende Modell- beschleunigung ermittelt wird und eine Abweichung zwischen der mindestens einen Beschleunigung des Fahrzeugs und der Modellbeschleunigung ermittelt wird unddepending on the lateral coefficient of friction (μ_T), a model model corresponding to at least one acceleration of the vehicle acceleration is determined and a deviation between the at least one acceleration of the vehicle and the model acceleration is determined and
- die Rekursion beim Ermitteln des Schätzwerts der Reibkenn- zahl (μ_R) umfasst, dass dieser abhängig von der ermittelten- the recursion in determining the estimated value of the friction coefficient (μ_R) includes that this depends on the determined
Abweichung angepasst wird.Deviation is adjusted.
9. Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl (μ R) zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahr- bahn, die ausgebildet ist9. A device for determining a friction coefficient (μ R) between at least one tire of a vehicle and a roadway, which is formed
- zum Ermitteln mindestens einer Neigung mindestens eines Beschleunigungssensors in Bezug auf eine fahrzeugunabhängige vorgegebene Bezugsebene (BE) ,for determining at least one inclination of at least one acceleration sensor with respect to a vehicle-independent predetermined reference plane (BE),
- zum Erfassen mindestens einer Beschleunigung des Fahrzeugs mittels des mindestens einen Beschleunigungssensors in einerfor detecting at least one acceleration of the vehicle by means of the at least one acceleration sensor in one
Ebene, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn verläuft,Plane that runs essentially parallel to the roadway,
- zum Korrigieren der erfassten mindestens einen Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig von der mindestens einen Neigung und - zum Ermitteln der Reibkennzahl (μ R) abhängig von der korrigierten mindestens einen Beschleunigung.- To correct the detected at least one acceleration of the vehicle depending on the at least one inclination and - to determine the friction coefficient (μ R) depending on the corrected at least one acceleration.
10. Vorrichtung zum Ermitteln einer Reibkennzahl (μ_R) zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahr- bahn, die ausgebildet ist10. A device for determining a friction coefficient (μ_R) between at least one tire of a vehicle and a roadway, which is formed
- zum Erfassen mindestens eines Differenzwinkels zwischen einem Fahrzeugaufbau (FA) und einem Fahrwerk (FW) ,for detecting at least one differential angle between a vehicle body (FA) and a chassis (FW),
- zum Erfassen mindestens einer Beschleunigung des Fahrzeugs in einer Ebene, die im Wesentlichen parallel zur Fahrbahn verläuft,for detecting at least one acceleration of the vehicle in a plane which is substantially parallel to the roadway,
- zum Korrigieren der erfassten mindestens einen Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig vom mindestens einen Differenzwinkel und- For correcting the detected at least one acceleration of the vehicle depending on the at least one differential angle and
- zum Ermitteln der Reibkennzahl (μ R) abhängig von der kor- rigierten mindestens einen Beschleunigung. - To determine the friction coefficient (μ R) depending on the corrected at least one acceleration.
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