DE10010306A1

DE10010306A1 - Verfahren zur Bestimmung des Kraftschlußpotentials eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10010306A1
Application number: DE10010306A
Authority: DE
Inventors: Stefan Jacobi
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-13

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung des Kraftschlußpotentials eines Fahrzeuges vorgeschlagen, bei welchem der Reibungsbeiwert zwischen Fahrbahn und Reifen unter Berücksichtigung von Fahrbahnrauigkeit, Reifenprofiltiefe, Reifendruck und/oder Reifentyp ermittelt wird.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, wie es bereits aus der DE 42 18 034 A1 bekannt ist. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine kontinuierliche Bestimmung des Kraftschlußpotentials eines Kraftfahrzeuges in der Art durchgeführt, daß zunächst die einen Fahrzustand des Fahrzeuges beschreibenden Größen ermittelt werden, so daß dann aus diesen Meßwerten der aktuelle Fahrzustand bestimmt wird. Als nächster Schritt wird mit Hilfe von Fahrbahnsensorik und aus dem Fahrzustand ein Fahrbahnzustand bestimmt, und aus diesen Werten der augenblicklich herrschende Reibungsbeiwert prognostiziert. Der Reibungsbeiwert bildet die Grundlage für die Bestimmung des dem Fahrzeug zur Verfügung stehenden Kraftschlußpotentials.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß die Genauigkeit bei der Ermittlung des Reibungsbeiwertes und des Kraftschlußpotentials erhöht wird. Dies geschieht durch die Einbeziehung eines Korrekturfaktors, welcher aus den Parametern für die Fahrbahnrauhigkeit, der Reifenprofiltiefe, dem Reifeninnendruck und dem Reifentyp ermittelt wird.

Diese Verbesserung der Bestimmung des Reibungsbeiwertes und somit auch des Kraftschlußpotentials bezieht sich dabei vorteilhafterweise auf alle Fahrbahnzustände, so daß über den gesamten Fahrbereich eine Aussage möglich ist. Wird die Größe Reibungsbeiwert oder Kraftschlußpotential in nachgeschalteten Systemen zur Fahrerwarnung, zur Vorsteuerung von Fahrwerkregelsystemen oder zur Einspeisung in Informationsnetzwerke der Verkehrsinfrastrukutr verwendet, ergibt sich aus der höheren Prognosegüte ein Gewinn an Fahrsicherheit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der 1 nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Ablaufplan zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 den Zusammenhang zwischen Fahrbahnrauhigkeit und Reibungsbeiwert bei Nässe und

Fig. 3 den Einfluß der Profiltiefe auf den Reibungsbeiwert bei Nässe.

Die Fig. 1 zeigt den Ablaufplan der einzelnen Verfahrensschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In einem ersten Arbeitsschritt, welcher durch das Kästchen 10 angegeben wird, wird der Reibungsbeiwert bzw. das Kraftschlußpotential gemäß dem bereits bekannten Verfahren bestimmt, welches bereits in der eingangs zitierten DE 42 18 034 A1 beschrieben ist. Damit wird in diesem Arbeitsschritt 10 aus der Fahrgeschwindigkeit und dem Fahrbahnzustand (trocken, naß oder eisig) der Reibungsbeiwert prognostiziert, der bei rauher Fahrbahn, maximaler Profiltiefe, Sollwertfülldruck der Reifen und optimalem Reifentyp zu erwarten ist. Im Ergebnis des Arbeitsschrittes 10 liegt im Arbeitsschritt 11 der Reibungsbeiwert µ vor.

Für eine Bewertung dieses Ergebnisses bzw. die Bestimmung des Korrekturfaktors KF wird im Arbeitsschritt 12 die Fahrbahnrauhigkeit FR, im Arbeitsschritt 13 die Reifenprofiltiefe RPT, im Arbeitsschritt 14 der Reifendruck RD und im Arbeitsschritt 15 der Reifentyp bestimmt. Die Erfassung der Fahrbahnrauhigkeit FR, der Reifenprofiltiefe RFT und des Reifendruckes RD ist bereits bekannt und soll hier nicht nochmals detailliert erläutert werden.

Bei dem vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren wird aufgrund dieser einzelnen erfaßten Parameter (FR, RPT, RD, etc.) jeweils ein Korrekturfaktor KF für den Reibungsbeiwert µ ermittelt. Die Bestimmung der einzelnen Korrekturfaktoren wird für jeden Einflußparameter jeweils anhand eines abgespeicherten stützstellenbasierten Kennfeldes vorgenommen. Die Kennfelder beschreiben den prozentualen Einfluß der entsprechenden Parameter auf den Reibungsbeiwert µ in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und dem Fahrbahnzustand in vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dies mit Hilfe der Wasserhöhe auf der Fahrbahn dargestellt. Durch Interpolation in diesen Kennfeldern wird der aktuell gültige Korrekturwert des Reibungsbeiwertes bei der momentanen Fahrgeschwindigkeit und Wasserhöhe bestimmt.

In der Fig. 1 sind die Bestimmungen der Korrekturfaktoren für die einzelnen Parameter jeweils durch die parallel ablaufenden Arbeitsschritte dargestellt. So wird der Wert der Fahrbahnrauhigkeit anhand eines im Arbeitsschritt 16 abgespeicherten Kennfeldes entsprechend gewichtet, so daß im Ergebnis des Arbeitsschrittes 17 der Korrekturfaktor für die Fahrbahnrauhigkeit KF(RF) vorliegt. Gleichzeitig wird der Wert der Reifenprofiltiefe anhand eines abgespeicherten Kennfeldes 18 gewichtet und in einem Arbeitsschritt 19 der Korrekturfaktor für die Reifenprofiltiefe KF(RPT) bestimmt. Die Bestimmung des Korrekturfaktors für den Reifendruck KF(RD) erfolgt analog dazu anhand des abgespeicherten Kennfeldes 20 zur Ermittlung des Korrekturfaktors im Verfahrensschritt 21. Ebenso wie die Bestimmung der Korrekturfaktoren für die Parameter Reifenprofiltiefe, Reifendruck und Fahrbahnrauhigkeit wird für den jeweiligen Reifentyp der entsprechende Korrekturfaktor bestimmt. Hier ist ebenfalls ein Kennfeld 22 abgespeichert anhand dessen im Arbeitsschritt 23 der zugehörige Korrekturfaktor bestimmt wird.

Jeder dieser so ermittelten Korrekturfaktoren KF wird mit dem unkorrigierten Reibungsbeiwert µ multipliziert, so daß dann in den Verfahrensschritten 24, 25, 26 und 27 jeweils eine Korrektur auf Basis geänderter Fahrbahnrauhigkeit oder auf Basis geänderter Reifenprofiltiefe, auf Basis des geänderten Reifendruckes oder auf Basis des geänderten Reifentyps zur Verfügung steht. Im Ergebnis des Verfahrens steht am Ausgang der Verfahrensschritt 24, 25, 26 und 27 im Arbeitsschritt 28 der korrigierte Reibungsbeiwert µ-korrigiert zur Verfügung und kann nun im nachfolgenden Arbeitsschritt 29 zur Bestimmung des Kraftschlußpotentials ausgegeben werden.

Der korrigierte Reibungsbeiwert wird letztendlich berechnet, indem der Korrekturfaktor mit dem unkorrigierten Reibungsbeiwert multipliziert wird und das Ergebnis zum unkorrigierten Reibungsbeiwert addiert wird. Dies geschieht für sämtliche vier Einflußparameter, so daß auf diese Weise der korrigierte Reibungsbeiwert berechnet wird. Im wesentlichen gilt:

µ-korrigiert = µ(1 + KF(FR) + KF(RPT) + KF(RD) + KF(Reifentyp)

Ausgehend von der Vorgabe rauhe Fahrbahn, maximale Profiltiefe, Sollwertfülldruck der Reifen und optimalen Reifentyp sind die Korrekturfaktoren KF(FR); KF(RPT); KF(RD) und KF(Reifentyp) nahezu immer kleiner oder gleich Null.

Denkbar sind auch verschiedene weitere Berechnungsmethoden zur Bestimmung eines Korrekturwertes für den Reibungsbeiwert. So kann zum Beispiel die gleiche Funktionalität mit Hilfe von Polynomansätzen, durch Einsatz von assoziativen Speichern, Fuzzylogik oder analytische Rechenverfahren realisiert werden, um den Einfluß der Größen Fahrbahnrauhigkeit, Reifenprofiltiefe, Reifeninnendruck und Reifentyp auf die Kraftschlußverhältnisse zwischen Fahrbahn und Reifen darzustellen.

In Fig. 2 ist anhand eines Diagramms zur besseren Verständlichkeit der Problematik der Einfluß der Fahrbahnrauhigkeit auf den Reibungsbeiwert bei Nässe dargestellt. Hier ist auf der Y-Achse die Abnahme des Reibungsbeiwertes in Prozent dargestellt, während auf der X-Achse die Fahrgeschwindigkeit ablesbar ist. Mit Hilfe des hier gezeigten Zusammenhanges wird der prozentuale Korrekturfaktor Fahrbahnrauhigkeit entsprechend Block 17 in Fig. 1 ermittelt. Der korrigierte Reibungsbeiwert wird gemäß der zu Fig. 1 erläuterten Formel berechnet. Es ist deutlich zu erkennen, daß bei einer Wasserhöhe von 1 mm und einer relativ hohen Fahrbahnrauhigkeit der Reibungsbeiwert über die Fahrgeschwindigkeit im wesentlichen erhalten bleibt, während sie bei einem Wasserfilm von 3 mm und einer geringen Fahrbahnrauhigkeit mit zunehmender Geschwindigkeit sehr stark abnimmt.

In Fig. 3 ist der Einfluß der Profiltiefe auf den Reibungsbeiwert bei Nässe dargestellt. Auch hier ist auf der Y-Achse der Reibungsbeiwert µ in Prozent ausgehend von Null angegeben und auf der X-Achse die Fahrgeschwindigkeit. Hier ist zu erkennen, daß bei einer großen Profiltiefe (7 mm) der Reibungsbeiwert bei zunehmender Geschwindigkeit auch bei einem höheren Wasserfilm erhalten bleibt, während sie bei einer geringeren Profiltiefe relativ stark abnimmt. Die größte Abnahme des Reibungsbeiwertes ist in Fig. 3 bei einer Wasserhöhe von 3 mm und einer Profiltiefe von 3 mm dargestellt. Hier hat das Fahrzeug bei hohen Geschwindigkeiten einen sehr geringen Reibungsbeiwert und damit auch ein sehr geringes Kraftschlußpotential.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Kraftschlußpotentiales eines Kraftfahrzeuges, wobei der Fahrzustand des Fahrzeuges und der Fahrbahnzustand bestimmt wird, wobei aus diesen Werten ein Reibungsbeiwert prognostiziert wird und eine Ermittlung des Kraftschlußpotentials aus dem Reibungsbeiwert erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung des Reibungsbeiwert (µ) und/oder des Kraftschlußpotentials die Fahrbahnrauhigkeit (FR), die Reifenprofiltiefe (RPT), der Reifendruck (RD) und/oder der Reifentyp einbezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Berücksichtigung des Einflusses von Fahrbahnrauhigkeit, Reifenprofiltiefe, Reifendruck und/oder Reifentyp für jeden Einflußparameter je ein Korrekturfaktor (KF) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anhand jedes Korrekturfaktors der Reibungsbeiwert korrigiert wird und die Gesamtheit der korrigierten Reibungsbeiwerte anschließend für einen repräsentativen Wert zusammengefaßt werden, welcher dann die Grundlage für die Bestimmung des Kraftschlußpotentials bietet.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfaktoren für jeden Parameter aus einem stützstellenbasierten abgespeicherten Kennfeld entnommen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfelder jeweils in Fahrversuchen ermittelt und abgespeichert werden.