CN104691550A - 确定浮滑的风险 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定机动车辆的浮滑风险的方法包括以下步骤：确定在该机动车辆正在行驶的道路上有水，确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数，确定多个轮胎特性，确定降水，确定所行驶的道路的多个地图信息项，以及基于这些确定的信息来确定是否存在浮滑风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定浮滑风险的技术。具体地讲，本发明涉及正行驶在道路上的机动车辆的浮滑风险。
背景技术
如果一台机动车辆正行驶在一段湿的道路上，轮胎可能在湿润情况下并且在失去道路抓地力的过程中浮滑。于是在轮胎与底下表面之间存在水，这样使得该轮胎不能对底下表面传递该机动车辆的任何引导或制动力。该机动车辆于是可能开始打滑。
已经提出了用于确定浮滑风险的不同建议。DE 102004044788A1提出确定机动车辆的轮胎与底下表面之间的摩擦系数以便能够推断出浮滑风险。
发明内容
本发明基于的目的是获得一种用于改进确定浮滑风险的方法和设备。本发明通过具有下述1和9的特征的方法和设备解决了这些问题。下述2-8表现了多个优选的实施例。
1.一种用于确定机动车辆的浮滑风险的方法，包括以下步骤：
-确定在该机动车辆正在行驶的道路上有水；
-确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数；
-确定多个轮胎特性；
-确定降水；
-确定所行驶的道路的多个地图信息项，以及
-基于这些确定的信息确定是否存在浮滑风险。
2.如上述1所述的方法，其中额外地确定该机动车辆的速度，并且额外地基于该速度来确定该浮滑风险。
3.如上述1或2所述的方法，其中额外地确定该轮胎的声阻抗，并且额外地基于该声阻抗来确定该浮滑风险。
4.如以上1-3之一所述的方法，其中额外地确定该轮胎与该道路之间的摩擦系数，并且额外地基于该摩擦系数来确定该浮滑风险。
5.如以上1-4之一所述的方法，其中该浮滑风险是通过一个多维度的特征图表来确定的。
6.如以上1-5之一所述的方法，其中这些轮胎特性包括多个静态信息项，这些静态信息项包括轮胎类型、轮胎尺寸、轮胎花纹深度的磨损极限以及轮胎制造商之中的至少一项。
7.如以上1-6之一所述的方法，其中这些轮胎特性包括多个动态信息项，这些动态信息项包括轮胎花纹深度和轮胎充气压力之中的至少一项。
8.如以上1-7之一所述的方法，其中这些地图信息项包括道路类型和浮滑风险区域之中的至少一项。
9.一种用于确定机动车辆的浮滑风险的设备，包括以下各项：
-用于确定该机动车辆正在行驶的道路上有水的一个第一装置；
-用于确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数的一个第二装置；
-用于确定多个轮胎特性的一个第三装置；
-用于确定降水的一个第四装置；
-用于确定所行驶的道路的多个地图信息项的一个第五装置，以及
-被配置成基于这些确定的信息确定是否存在浮滑风险的一个处理设备。
根据本发明的一种用于确定机动车辆的浮滑风险的方法包括以下步骤：确定在该机动车辆正在行驶的道路上有水，确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数，确定多个轮胎特性，确定降水，确定所行驶的道路的多个地图信息项，以及基于这些确定的信息确定是否存在浮滑风险。
根据本发明，来自多个不同的来源的信息项彼此互联以便确定浮滑风险。在这种背景下，可以使用旨在确定可能导致浮滑的部分方面的已知技术。以此方式，例如增大浮滑风险的因素(例如湿度)可以与减小浮滑风险的因素(例如低的速度)相权衡，以便尽可能适当地确定浮滑风险。因此有可能改进浮滑风险的确定。
如果出现浮滑风险，可以输出一个相对应的信号。该信号可以被例如光学地、声学地或触觉地提供给该机动车辆的驾驶员，从而使得所述驾驶员采取适合的措施来减小浮滑风险。额外地或可替代地，还可以发生对于该机动车辆的控制、特别是纵向控制的自动干预。在这种背景下，优选地可以使该机动车辆的速度下降以便减小浮滑风险。
在一个进一步的实施例中，额外地确定了该机动车辆的速度，并且该浮滑风险额外地是基于该速度来确定的。这些描述的影响因素中的一些因素直接地或间接地取决于该机动车辆的速度。通过考虑该机动车辆的速度，有可能改进浮滑风险的确定。此外，可能通过推测性确定浮滑风险，这在于针对比该机动车辆的速度更高或更低的速度来预先确定该风险。有可能通过考虑另外的适用情况来从其中推断增大或降低该机动车辆的速度是否将增大或减小浮滑风险。特别地，以此方式可以确定这种增大或减小的程度。对于针对该浮滑风险的可以接受的一个给定阈值而言，则有可能确定是否(假定低的浮滑风险)有可能增大速度而不触及该阈值、或者是否(假定高的浮滑风险)减小该速度以足够使该浮滑风险下降低于该阈值。
在又一个实施例中，确定了该轮胎的声阻抗，并且额外地基于该声阻抗来确定该浮滑风险。该声阻抗对应于由该轮胎的排水导致的制动效果。该声阻抗越高，浮滑风险就越大。
在又一个实施例中，确定了该轮胎与该道路之间的摩擦系数，并且额外地基于该摩擦系数来确定该浮滑风险。该摩擦系数越低，浮滑风险就越高。
在一个优选实施例中，该浮滑风险是通过一个多维度的特征图表来确定的。在这种背景下，有利地可以将连接标准容易地建模。例如，如果在底下表面上必定不存在水，则即使被考虑在内的其他标准指示出高风险，也可以因此将浮滑风险确定成近似为0。在另一方面，即使被考虑在内的其他标准指示出比较低的风险，小轮胎花纹和高速以及道路上较高的水位的组合也可以导致确定出高到认为必然发生浮滑的浮滑风险。在两种给出的实例中，这些其他标准不再重要并且可以被忽略。此外，该特征图表可以对经验值建模，这些经验值通常仅仅是对于计算而言难于接受的或者甚至根本不可能的。例如，可以使用轮胎类型或轮胎制造商来作为用于确定浮滑风险的影响因素而不给这些信息指配数值。
通过互联，有可能适当地确定即将到来的浮滑风险，这例如在于确定在城镇交通情况下以50km/h的速度行驶引起低的浮滑风险，虽然该轮胎只具有低的剩余花纹深度并且存在严重的降水。
在一个实例中，这些轮胎特性包括多个静态信息项，这些静态信息项包括轮胎类型、轮胎尺寸、轮胎花纹深度的磨损极限以及轮胎制造商之中的至少一项。
在另一个实例中，这些轮胎特性包括多个动态信息项，这些动态信息项包括轮胎花纹深度和轮胎充气压力之中的至少一项。
特别地，可以通过被永久地安装在该轮胎中的一个轮胎ID芯片以一种无线的方式调用这些静态轮胎特性。在一些实例中，还可以通过轮胎压力监测***(称为“Tire Pressure Monitoring System(轮胎压力监控***)”，简称为TPMS)来确定例如轮胎充气压力的动态信息。另外的静态轮胎特性还可以例如在轮胎客户服务的范围之内被手动地输入。另外的动态轮胎特性可以通过测量技术来确定，例如在轮胎客户服务的范围之内或者在该机动车辆的运行过程中。
这些地图信息项优选地包括道路类型和浮滑风险区域之中的至少一项。该道路类型可以包括道路等级，例如高速公路或联邦公路。例如，已知的是高速公路通常具有横向2％的坡度，以便将水引导至路面的边缘。这不影响浮滑风险。该道路类型还可以被更精确地了解，例如可以确定在该机动车辆区域中覆盖的精确的路面。在高速公路的情况下，混凝土板作为路面覆盖物可以例如具有与被称为低噪声沥青不同的浮滑特性。例如，如果存在取决于湿度的交通管制或者特定的打滑风险指示，则可能存在浮滑风险区。一般的警告(例如针对道路中坑洼)也可以被确定为浮滑风险区。这些地图信息项可以从带有地图数据的一个地图存储器获得或者是例如通过一个光学道路标志识别***在该机动车辆的周围环境中感测出的。
根据本发明的一种用于确定机动车辆的浮滑风险的设备，包括：用于确定该机动车辆正在行驶的道路上有水的一个第一装置、用于确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数的一个第二装置、用于确定多个轮胎特性的一个第三装置、用于确定降水的一个第四装置、用于确定所行驶的道路的多个地图信息项的一个第五装置、以及被配置成基于这些确定的信息来确定是否存在浮滑风险的一个处理设备。
额外地，该处理设备优选地被配置成将这个确定出的浮滑风险与一个预定阈值进行比较、并且如果这个确定出的浮滑风险超出该阈值则输出一个信号。该信号可以特别地被引导至该机动车辆的驾驶员处并且可以是通过声学的、光学的或触觉的方式来提供的。
附图说明
现在将通过参照附图更详细地说明本发明，在附图中：
图1示出了一种用于确定浮滑风险的方法的流程图；
图2示出了一种用于确定浮滑风险的设备；
图3示出了一个随速度和水位变化而变化的轮胎声阻抗的图表；
图4示出了一个随轮胎压力的变化而变化的轮胎纵向滑移的图表；
图5示出了一个随速度的变化而变化的轮胎纵向滑移的图表；并且
图6示出了一个随轮胎花纹深度的变化而变化的轮胎纵向滑移的图表。
具体实施方式
图1示出了一种用于确定浮滑风险的方法100的流程图。方法100是基于多个信息项的互联的，这些信息项可以是从不同的来源彼此独立地确定的。在这种背景下，假定一种机动车辆包括至少一个带有与道路相接触的轮胎的车轮。该机动车辆在道路上以一个固有速度移动，其中优选地使该轮胎滚动。
在一个第一步骤105中，确定在该道路上有水。特别地，有可能确定该道路是否是湿的，或者如果在该道路上已经聚集了水则确定在该道路上的水有多高。步骤105中的这种确定优选地是不依赖于该道路上水的来源的。因此，有可能例如考虑到即使没有降水，水也会下落在该机动车辆的区域中。
在一个步骤110中，确定在该机动车辆的区域中的降水。确定该降水可以是例如基于气象信息或传感器信息，例如像雨传感器或超声波传感器或该机动车辆车载的驻车辅助***的摄像头。在一个实施例中，还可以对该降水进行分类。在这种背景下，例如雨、雨夹雪、雪以及冰雹可以彼此区分开来。尽管黑冰的确定不是方法100的主题的一部分，但雪或冰雹的融化降水也可以导致水聚集在道路上，其结果是存在浮滑的风险。
在一个步骤115中，确定在该机动车辆的区域中的道路的多个地图信息项。在这种背景下，特别是可以确定道路等级。该道路等级包括例如高速公路、国道、城镇道路以及私家道路。在另一个实施例中，该道路等级还可以包括关于路面状态、路面材料以及路面表面的信息。这些地图信息项可以源自于与该机动车辆车载的一个地图存储器，其中可以例如通过一个卫星导航***来确定该机动车辆的位置。
另外的地图信息项可以包括在该机动车辆的区域中指示出有风险的位置。这些有风险的位置可以包括例如取决于湿度的限速或对该道路上坑洼、打滑的风险或者该道路的总体上不佳状态的警告。这些有风险的位置可以在该地图数据上做标记或者可以通过在该道路区域的一个道路标志或交通信息***由传感器检测出。
在一个任选的步骤120中，确定该轮胎的声阻抗。如以下将参照图3进行更详细地描述的，该声阻抗可以由传感器来测定或者基于该机动车辆的速度和该道路上的水位来确定。该声阻抗可以被用作一个用于浮滑风险的指示器。
在一个步骤125中，确定该轮胎与该道路之间的摩擦系数。为此目的，有可能求助于现有技术。然而，还可以非常规地确定该摩擦系数，例如基于一个电子稳定程序的或像该机动车辆的一个机电前桥或后桥转向***一样的一个主动转向***的数据。
在一个步骤130中，确定该轮胎的多个特性。这些特性可以包括多个静态信息项，例如轮胎类型(HP，UHP，所有季节，夏季，冬季等)、轮胎尺寸(直径，宽度，截面等)、对于轮胎充气压力的建议、最低允许的或推荐的剩余花纹深度以及轮胎制造商。额外地或可替代地，还可以使用动态信息项，例如当前剩余花纹深度、轮胎的明确标识、轮胎的生产日期、轮胎的历史(该轮胎已经于何时何地被安装)、该轮胎已经行驶的里程数。特别地，还可以由传感器来确定这些动态信息项、以及同样如果适当的话这些静态信息项中的一些项。
在一个步骤135中，还可以额外地考虑可能对浮滑风险具有影响的另外的信息。特别地，这些信息可以包括该机动车辆的速度。
在一个步骤140中，在步骤105至步骤135中确定的信息项被彼此互联，并且针对该机动车辆确定出浮滑风险。可以通过一个特征图表、数值计算或者这两个程序的一个组合来发生这种互联。在一个实施例中，有可能确定是否存在浮滑的风险。在另一个实施例中，有可能确定该浮滑风险有多大。在这种情况下，这个确定的浮滑风险可以与一个预定阈值进行比较以便确定该浮滑风险的存在。
如果存在浮滑风险，则一个信号可以特别地被输出给该机动车辆的驾驶员。在方法100的一个变体中，该信号还可以用来控制该机动车辆100。特别地，当存在浮滑风险时，可以自动地或部分自动地降低该机动车辆的速度。
图2示出了用于执行方法100的一个设备200。设备200的这些单独的元件被成对地指配给来自图1的方法100的步骤。在另一个实施例中，还可以通过设备200的一个单一元件来执行方法100的多个步骤。
一个装置205被配置成根据步骤105确定该道路上有水。在一个实施例中，一个光学摄像头、例如后视摄像头或道路标志识别摄像头可以检测该道路区域中的水。例如，如果该机动车辆或其他机动车辆导致水从该道路起旋涡，则可以确定尾涡流。在另一个实施例中，如果该机动车辆正在移动经过一段湿的道路，就可以在该机动车辆的区域中、特别是在该乘客舱中使用一个扩音器来检测一种特征噪声。在又一个实施例中，可以基于在多个单独的车轮处的瞬时声阻抗或者通过该机动车辆的横摆率来确定该道路上有水。还可以使用该机动车辆在纵向方向上的加速度来确定该道路上有水。驻车辅助***的这些超声波传感器也对湿度或水分是敏感的。
一个装置210被配置成根据步骤110来确定降水。可以例如通过通常借助光学手段估算机动车辆挡风玻璃上的水的一个雨传感器来确定该机动车辆区域的降水。除此之外，还可以基于一个用于清洁该挡风玻璃的挡风玻璃刮水器的速度来确定降水。
用于在步骤115的意义上确定多个地图信息项的一个装置215优选地包括一个地图存储器连带有一个定位装置。该定位装置可以特别地包括例如一个像GPS或GALILEO一样的卫星导航***的一个导航信号接收器。该定位装置和该地图存储器可以特别地形成用于引导该机动车辆的一个导航***的一部分。额外地或可替代地，用于光学检测道路标志的一个摄像头或一个交通信息***可以被提供在该机动车辆的区域中。特别地，可以识别指示一个浮滑风险位置的道路标志。在未来，将有可能经由移动无线因特网或经由无线接收来将最新的风险指示输入该导航***。
用于根据步骤120确定声阻抗的一个装置220可以通过测量技术或以计算的方式确定该声阻抗。在计算确定的情况下，可以基于该道路上的水位和该机动车辆的速度来确定该声阻抗。可替代地，还可以测量该声阻抗，其中在一个实施例中因而可以基于该机动车辆的速度来确定该道路上的水位。
一个装置225被配置成根据步骤125确定摩擦系数。该摩擦系数可以是按任何希望的方式确定的，例如根据现有技术中已知方法中的一个方法。可替代地，还可以使用另一种途径(例如基于EPS或HAL)。
用于根据步骤130确定轮胎特性的一个装置230优选地包括一个轮胎ID芯片和一个无线读取设备，该轮胎ID芯片被永久地安装在该轮胎中。该轮胎ID芯片被配置成可获得该轮胎的多个轮胎特性。这些轮胎特性可以包括多个静态或动态信息项。在一个进一步的实施例中，该轮胎ID芯片被连接到一个测量装置上，其结果是还可以获得多个动态信息项、例如轮胎充气压力或该轮胎的里程数。在另一个实施例中，一个测量设备被提供用于确定多个轮胎特性。例如，可以光学地确定轮胎花纹深度，或者可以声学地确定轮胎充气压力。
任选地，根据步骤135可以提供用于确定杂项信息的另一个装置135。例如，可以使用一个速度传感器以用于确定该机动车辆的速度。
图3取自于Manfred Mitschke和Henning Wallentowitz的施普林格(Springer)培训手册“Dynamik der Kraftfahrzeuge[机动车辆动力学]”并且示出了随着机动车辆的速度和道路上水的水位的变化而变化的轮胎声阻抗的一个示例性图表300。该机动车辆的速度被绘制在水平方向上，并且一个相关的声阻抗被绘制在竖直方向上。针对水位为0.2mm、0.5mm、1mm、1.5mm以及2mm的插值曲线被表示出。该图示所基于的测量涉及其值由暗点来表示的一个常规轮胎以及其值由亮点来表示的一个带束轮胎。根据定义，该声阻抗对应于在湿道路和干道路上轮胎滚动阻力之间的差值。该声阻抗取决于该轮胎在一个时间单位内可以排出的水量、即取决于该机动车辆的速度和由轮胎宽度和水位界定的表面。该声阻抗通常不依赖于轮胎设计、轮胎充气压力以及车辆负荷。
下面的图4至图6取自于Klaus-Peter Glaeser和Markus Fach的专业文章“Der Nassgriff und das Aquaplaningverhalten vonPKW-Reifen[乘用车的湿地抓地力和浮滑行为]”(公开于“Dokumentation Kraftfahrwesen[汽车过程文献]”e.V.)。
图4示出了一个随轮胎充气压力的变化而变化的纵向滑移的图表400。纵向滑移作为百分比被输入在水平方向上，并且圆周摩擦系数被输入在竖直方向上。多个对应关系表示不同的轮胎压力，1.5巴、2.5巴、3.5巴以及4.5巴。这些关系应被理解成是示例性的。清楚的是，轮胎与道路之间的每单位面积的接触压力随着该轮胎压力的下降而减小，其结果是轮胎足迹(轮胎接触面积)变得更大并且浮滑风险增大。
展示出的图表涉及在轮胎负荷为2.5kN、速度为80km/h以及水膜为2mm的情况下尺寸为225/45ZR 16的具有5mm花纹深度的轮胎。
图5示出了一个随指定机动车辆的速度的变化而变化的纵向滑移的图表500。纵向滑移作为百分比被输入在水平方向上，并且圆周摩擦系数被输入在竖直方向上。尺寸为225/45ZR 16具有5mm花纹深度、轮胎负荷为2.5kN的轮胎以及2mm的水膜被用作所展示出的测量的基础。通过举例的方式展示出了针对60km/h、80km/h、100km/h以及120km/h的机动车辆速度的不同曲线。
清楚的是浮滑风险随着该速度的增大而增大。
图6示出了一个随轮花纹深度的变化而变化的纵向滑移的图表600。纵向滑移作为百分比被输入在水平方向上，并且圆周摩擦系数被输入在竖直方向上。尺寸为225/45ZR 16的具有轮胎负荷2.5kN、速度为80km/h的轮胎以及2mm的水膜被用作所展示出的测量的基础。展示出了针对2mm、5mm以及8mm的轮胎花纹深度的示例性曲线。
清楚的是浮滑风险随着该轮胎花纹深度的减小而增大。
Claims (9)
1.一种用于确定机动车辆的浮滑风险的方法(100)，包括以下步骤：
-确定在该机动车辆正在行驶的道路上有水(105)；
-确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数(125)；
-确定多个轮胎特性(130)；
-确定降水(110)；
-确定所行驶的道路的多个地图信息项(115)，以及
-基于这些确定的信息确定是否存在浮滑风险(140)。
2.如权利要求1所述的方法(100)，其中额外地确定该机动车辆的速度(135)，并且额外地基于该速度来确定该浮滑风险(140)。
3.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中额外地确定该轮胎的声阻抗(120)，并且额外地基于该声阻抗来确定该浮滑风险(140)。
4.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中额外地确定该轮胎与该道路之间的摩擦系数(125)，并且额外地基于该摩擦系数来确定该浮滑风险(140)。
5.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中该浮滑风险是通过一个多维度的特征图表来确定(140)的。
6.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中这些轮胎特性包括多个静态信息项，这些静态信息项包括轮胎类型、轮胎尺寸、轮胎花纹深度的磨损极限以及轮胎制造商之中的至少一项。
7.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中这些轮胎特性包括多个动态信息项，这些动态信息项包括轮胎花纹深度和轮胎充气压力之中的至少一项。
8.如权利要求1或2所述的方法(100)，其中这些地图信息项包括道路类型和浮滑风险区域之中的至少一项。
9.一种用于确定机动车辆的浮滑风险的设备(200)，包括以下各项：
-用于确定该机动车辆正在行驶的道路上有水的一个第一装置(205)；
-用于确定该机动车辆的一个轮胎与该道路之间的摩擦系数的一个第二装置(225)；
-用于确定多个轮胎特性的一个第三装置(230)；
-用于确定降水的一个第四装置(210)；
-用于确定所行驶的道路的多个地图信息项的一个第五装置(215)，以及
-被配置成基于这些确定的信息确定是否存在浮滑风险的一个处理设备(240)。
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