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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Straßenoberflächenzustandsabschätzungsvorrichtung und,
noch genauer, auf eine Straßenoberflächenzustandsabschätzungsvorrichtung
(eine Vorrichtung zum Abschätzen
des Zustands einer Straßenoberfläche), die
eine physikalische Größe abschätzt, die
einen Zustand einer Straßenoberfläche wiedergibt,
wie einen Bremskraftgradienten und einen Antriebskraftgradienten
in einem Bereich geringen Schlupfs, der einen Bereich gleichmäßiger Fahrt
aufweist.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung JP 2000-118375 A offenbart eine ABS-Vorrichtung zum
Abschätzen
eines Bremsmomentgradienten (den man durch Multiplizieren eines
Bremskraftgradienten mit einem Quadrat eines effektiven Radradius
erhält)
von einem Raddrehzahlsignal, und zum Maximieren der Bremskraft durch
Steuern des abgeschätzten
Bremsmomentgradienten so, dass er mit einem Zielwert nahe Null zusammenfällt. In
dieser Vorrichtung wird der Bremsmomentgradient auf der Grundlage
eines Radverzögerungsbewegungsmodells
abgeschätzt,
das durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben wird, wobei der Bremsmomentgradient
und damit der Bremskraftgradient in einem Grenzbremsbereich, in
dem eine Radverzögerungsbewegung
dominiert, genau abgeschätzt
werden kann.
wobei v
w eine
Raddrehzahl (m/s) wiedergibt; w eine Straßenoberflächenstörung wiedergibt; k einen Bremskraftgradienten
(Ns/m) wiedergibt; R
c einen wirksamen Radradius (m)
wiedergibt; und J ein Trägheitsmoment eines
Fahrzeugs wiedergibt.
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In
einem Bereich niedrigen Schlupfs, in dem der Bremskraftgradient
vergleichsweise groß ist,
wird jedoch die Radverzögerungsbewegung
durch eine Aufhängungslängsresonanz
beeinflusst, die eine Resonanz ist, die bei ungefähr 15 Hz
erzeugt wird, und durch eine Reifendrehungssresonanz, die eine Resonanz
ist, die bei ungefähr
40 Hz erzeugt wird. Daher besteht das Problem, dass es nicht möglich ist,
den Bremskraftgradienten im Bereich geringen Schlupfs durch die
Technik abzuschätzen,
bei welcher der Bremsmomentgradient auf der Grundlage der Gleichung
(1) abgeschätzt
wird.
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Die
DE 195 43 928 C2 ,
die als nächstkommender
Stand der Technik angesehen wird, lehrt, Aquaplaning eines Reifens
auf einer nassen Straßenoberfläche zu erfassen
und entweder den Fahrer darüber
zu informieren oder regelnd einzugreifen. Die Erfassung wird durch
Erfassen und Auswerten von Frequenzen einer Reifenrotationsschwingung
durchgeführt.
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Die
DE 195 45 013 A1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abschätzen eines Zustands einer Straßenoberfläche, bei
dem mit Hilfe zusätzlicher
Schwingungssensoren bei der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs entstehende
Geräusch-
und Schwingungsspektren aufgenommen, analysiert und zur Gewinnung
von Informationen über
die Fahrbahnbeschaffenheit oder Fahrsituation ausgewertet werden.
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Die
DE 196 02 170 A1 offenbart
ein Verfahren zum Bestimmen des Straßenzustands, das im wesentlichen
darauf basiert, dass aufgrund von Signalen der Radsensoren eine
Referenz-Fahrzeugbeschleunigung ermittelt wird. Dieses Signal wird
mit der Karosseriebeschleunigung, die über einen Beschleunigungssensor an
der Fahrzeugkarosserie ermittelt wird, verglichen, wobei das Differenzsignal
einer Frequenzanalyse zugeführt
wird. Die Frequenzanalyse ermöglicht
es, Ereigniskriterien abzuleiten, welche die Fahrwegbedingungen angeben.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung JP 11-78843 A offenbart eine Radzustandsabschätzungsvorrichtung,
wobei ein Bremskraftgradient auf der Grundlage eines Reifendrehungsschwingungsmodells abgeschätzt wird.
Durch Feststellen, dass die Resonanzcharakteristik der Reifenrotationsschwingung
schärfer wird,
wenn der Bremskraftgradient größer wird,
wird ein Dämpfungskoeffizient
der Reifenrotationsschwingung identifiziert, um den Bremskraftgradienten
abzuschätzen.
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In
einem Fall des Bremsens, in dem der Bremskraftgradient klein wird,
wird jedoch keine Reifenrotationschwingung erzeugt, weil die Radverzögerungsbewegung
dominant wird. Daher besteht im vorstehend beschriebenen Stand der
Technik ein Problem darin, dass der Bremskraftgradient in einem
Fall des Bremsens, bei dem keine Schwingung der Reifenrotation auftritt,
nicht abgeschätzt
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorstehende Problem
zu lösen.
Die Erfindung schafft eine Straßenoberflächenzustandsabschätzungsvorrichtung,
die eine physikalische Größe abschätzt, die
einen Straßenoberflächenzustand
in einem Bereich geringen Schlupfs wiedergibt, der einen Bereich gleichförmiger Fahrt
aufweist, wie einen Bremskraftgradienten, einen Antriebskraftgradienten
oder einen Straßenoberflächenreibungsgradienten
bzw. μ-Gradienten.
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Im
Folgenden werden die Grundlagen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, kann ein Radresonanzsystem durch ein
dynamisches Modell wiedergegeben werden, in dem Torsionsfederelemente 14 und 16 eines
Reifens mit jeweiligen Federkonstanten K1 und K2 zwischen einer
Felge 10 und einem Reifenmantel bzw. Gürtel 12 eingesetzt
sind, und in dem ein Aufhängungs-
bzw. Federungselement, in dem ein Federelement 18 mit einer
Federkonstante K3 parallel mit einem Dämpfer 20 verbunden
ist, zwischen der Felge 10 und einer Fahrzeugkarosserie
eingefügt
ist. In diesem Modell wird eine Störung von der Straßenoberfläche (Straßenoberflächenstörung) vom
Mantel 12 über
die Federelemente 14 und 16 auf die Felge 10 übertragen,
beeinflusst eine Raddrehzahl ω,
und wird über
das Aufhängungselement
an die Fahrzeugkarosserie übertragen.
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Nun
erfolgt die Beschreibung der Beziehung zwischen dem Bremskraftgradienten
und einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz,
welche die Nachfolgefrequenz der Übertragungscharakteristik von einer
Straßenoberflächenstörung auf
die Raddrehzahl unter Nutzung eines vollständigen Radmodells fünfter Ordnung
wiedergibt, in dem eine Radverzögerungsbewegung
erster Ordnung, eine Längsrichtungsaufhängungsresonanz
zweiter Ordnung und eine Reifendrehungsresonanz zweiter Ordnung
integriert sind. Der Bremskraftgradient wird, wie in 2 gezeigt,
durch einen Gradienten einer Tangente einer Kurve wiedergegeben,
die eine Beziehung zwischen einer Bremskraft und einer Schlupfgeschwindigkeit
(oder einem Schlupfverhältnis)
wiedergibt.
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3 ist
ein Schaubild eines Verstärkungsfaktors,
das die Frequenzantworten der Raddrehzahl auf eine Straßenoberflächenstörung für Bereiche
von einem Grenzbremsbereich bis zu einem Bereich niedrigen Schlupfs
zeigt, wobei es eine Spanne für
Reifencharakteristiken (d.h. für
Bereiche von einem Bereich, bei dem der Bremskraftgradient 300 Ns/m
ist, zu einem Bereich, bei dem der Bremskraftgradient 10.000 Ns/m
ist) gibt. Das heißt,
das Schaubild zeigt die Beziehung zwischen der Frequenz und der
Verstärkung
der Amplitude der Raddrehzahl mit Bezug auf die Amplitude der Straßenoberflächenstörung.
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Die
Raddrehzahlfrequenzcharakteristik in 3 zeigt,
dass die Verstärkung
für den
Bereich, in dem der Bremskraftgradient vergleichsweise klein ist,
wie nahe der Grenze der Reibkraft zwischen einer Straße und einem
Reifen in einem Bereich niedriger Frequenz groß ist und in einem Bereich
hoher Frequenz klein ist. Insbesondere ist für den Bereich, in dem der Bremskraftgradient
vergleichsweise klein ist, die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die einen Unterschied zwischen der Verstärkung im Bereich niedriger
Frequenz und der Verstärkung
im Bereich hoher Frequenz wiedergibt, groß.
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Dagegen
ist die Verstärkung
im Bereich niedriger Frequenz für
den Bereich in den Raddrehzahlfrequenzcharakteristiken, in dem der
Bremskraftgradient vergleichsweise groß ist, wie einem Bereich gleichförmigen Fahrens,
viel kleiner im Vergleich zu dem Bereich, in dem der Bremskraftgradient
vergleichsweise klein ist. Zudem ist im Hochfrequenzbereich die
Verstärkung
für den
Bereich, in dem der Bremskraftgradient vergleichsweise groß ist, nicht
viel kleiner als die Verstärkung
für den
Bereich, in dem der Bremskraftgradient vergleichsweise klein ist,
und zwar aufgrund des Einflusses der erzeugten Drehungsresonanz
des Reifens (nahe 40 Hz). Daher ist in dem Bereich, in dem der Bremskraftgradient
vergleichsweise groß ist,
die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
klein. Ebenso ändert
sich eine charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die einen Unterschied zwischen einem Schwingungspegel eines Raddrehzahlsignals
im Niederfrequenzbereich und einem Schwingungspegel eines Raddrehzahlsignals
im Hochfrequenzbereich wiedergibt, ähnlich wie die charakteristische
Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die den Unterschied zwischen der Verstärkung im Niederfrequenzbereich
und der Verstärkung
im Hochfrequenzbereich wiedergibt.
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Aus
dem Vorstehenden ist klar, dass die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die den Unterschied zwischen der Verstärkung im Niederfrequenzbereich
und der Verstärkung
im Hochfrequenzbereich wiedergibt, oder die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die den Unterschied zwischen dem Schwingungspegel des Raddrehzahlsignals
im Niederfrequenzbereich und dem Schwingungspegel des Raddrehzahlsignals
im Hochfrequenzbereich wiedergibt, mit dem Steigen des Bremskraftgradienten
fällt.
Unter Nutzung dieser Charakteristik kann der Bremskraftgradient
aus der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
abgeschätzt
werden.
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Mit
Bezug auf das Frequenzband nahe 40 Hz in 3, in dem
die Drehresonanz des Reifens auftritt, ist die Spitzenwellenform
der Drehresonanz des Reifens um so schärfer, je größer der Bremskraftgradient
ist. Zudem bewegt sich die gesamte Frequenzcharakteristik der Spitzenwellenform
zu einem höheren
Frequenzbereich, wenn der Bremskraftgradient größer wird.
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Insbesondere
kann verstanden werden, dass eine Knickpunktfrequenz mit einer Vergrößerung des Bremskraftgradienten,
wie in 6 gezeigt, größer wird,
wenn die Radcharakteristik mit einem Verzögerungsmodell erster Ordnung
angenähert
wird. Daher ist es möglich,
den Bremskraftgradienten aus der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
abzuschätzen,
welche die Nachfolgefrequenz der Übertragungscharakteristik von
Straßenstörungen auf
die Raddrehzahl wiedergibt, indem die Radcharakteristiken mit dem
Verzögerungsmodell
erster Ordnung angenähert
werden und die Knickpunktfrequenz (als die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz)
abgeschätzt
wird, die eine Frequenz ist, bei der die Verstärkung von einem Wert in einem
vorherbestimmten Bereich auf einen Wert außerhalb des vorherbestimmten
Bereichs wechselt. Verzögerungsmodelle
zweiter und dritter Ordnung und ähnliche
haben Charakteristiken, die im wesentlichen ähnlich denen des Verzögerungsmodells
erster Ordnung sind. Daher ist es möglich, einen Bremskraftgradienten
aus dem Wert der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
abzuschätzen,
indem die Radcharakteristik mit dem Verzögerungsmodell niedrigerer Ordnung
angenähert
wird und die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
abgeschätzt
wird.
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Der
Bremskraftgradient, wenn eine Bremskraft auf den Reifen wirkt, und
ein Antriebskraftgradient, wenn eine Antriebskraft auf den Reifen
wirkt, sind beides physikalische Größen, welche die Schlüpfrigkeit
zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche wiedergeben. Ebenso sind
der Gradient der Bremskraft und der Gradient der Antriebskraft physikalische
Größen, die
dem μ-Gradienten
der Straßenoberfläche entsprechen, der
den Reifengriffigkeitszustand wiedergibt. Demgemäß kann jeder von diesen Gradienten
wie der Bremskraftgradient, der ein Gradient einer Tangente einer
Kurve ist, die eine Beziehung zwi schen einem Schlupfverhältnis (oder
einer Schlupfgeschwindigkeit) und einer Bremskraft wiedergibt, der
Antriebskraftgradient, der ein Gradient einer Tangente einer Kurve
ist, die eine Beziehung zwischen einem Schlupfverhältnis (oder
einer Schlupfgeschwindigkeit) und einer Antriebskraft wiedergibt,
und einem μ-Gradienten
der Straßenoberfläche, der
ein Gradient einer Tangente einer Kurve ist, die eine Beziehung
zwischen einem Schlupfverhältnis
(oder einer Rutschgeschwindigkeit) und einem μ der Straßenoberfläche wiedergibt, als eine physikalische
Größe abgeschätzt werden,
welche die Schlüpfrigkeit
zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche wiedergibt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde ausgehend vom oben beschriebenen Grundsatz
gemacht. Eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Raddrehzahlsensor zum
Erfassen der Raddrehzahl und zur Ausgabe eines Raddrehzahlsignals;
einen Abschnitt zum Abschätzen
einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz,
um auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals eine charakteristische
Größe der Raddrehzahlfrequenz
abzuschätzen,
die eine Folgefrequenz von Übertragungscharakteristiken
von einer Straßenstörung an
die Raddrehzahl wiedergibt; und einen Abschnitt zum Abschätzen einer
physikalischen Größe, um aus
der abgeschätzten
charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
eine physikalische Größe abzuschätzen, die
einen Straßenzustand
wiedergibt.
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Raddrehzahlsensor zum
Erfassen der Raddrehzahl und zur Ausgabe eines Raddrehzahlsignals;
einen Abschnitt zum Abschätzen
einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz,
um auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals eine charakteristische
Größe der Raddrehzahlfrequenz
abzuschätzen,
die einen Unterschied zwischen einer charakteristischen Größe in einem
Niederfre quenzbereich und einer charakteristischen Größe in einem
Hochfrequenzbereich, der höher
ist als der Niederfrequenzbereich, in einem Verstärkungsschaubild
wiedergibt, das eine Frequenzantwort der Übertragungscharakteristiken
von einer Straßenoberflächenstörung an
die Raddrehzahl wiedergibt; und einen Abschnitt zum Abschätzen einer
physikalischen Größe, um aus
der abgeschätzten
charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
eine physikalische Größe abzuschätzen, die
einen Straßenzustand
wiedergibt.
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Eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Raddrehzahlsensor zum
Erfassen einer Raddrehzahl und zur Ausgabe eines Raddrehzahlsignals;
einen Abschnitt zum Abschätzen
einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz,
um auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals eine charakteristische
Größe der Raddrehzahlfrequenz
abzuschätzen,
die eine Folgefrequenz einer Übertragungscharakteristik
von einer Straßenstörung an
die Raddrehzahl wiedergibt; und einen Abschnitt zum Abschätzen einer
physikalischen Größe, um aus
der abgeschätzten
charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
eine physikalische Größe abzuschätzen, die
einen Straßenzustand
wiedergibt. In der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gibt die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
in einer Übertragungscharakteristik
von einer Straßenoberflächenstörung zur
Raddrehzahl, die an ein Modell niedriger Ordnung angenähert ist,
eine Knickpunktfrequenz wieder, die eine Frequenz ist, an welcher
der Verstärkungsfaktor
von einem Wert in einem vorherbestimmten Bereich in einem Verstärkungsschaubild,
das eine Frequenzantwort des angenäherten Modells niedriger Ordnung
auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals wiedergibt, auf einen Wert
außerhalb
des vorherbestimmten Bereichs wechselt.
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Eine
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Raddrehzahlsensor zum
Erfassen einer Raddrehzahl und zur Ausgabe eines Raddrehzahlsignals;
einen Abschnitt zum Abschätzen
einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz,
um auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals eine physikalische Größe als eine
charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
für jeden
einer Vielzahl von Frequenzbereichen abzuschätzen, in die ein Verstärkungsschaubild
unterteilt ist, das eine Frequenzantwort der Übertragungscharakteristiken
von einer Straßenoberflächenstörung an
die Raddrehzahl wiedergibt; und einen Abschnitt zum Abschätzen einer
physikalischen Größe, um aus
der Vielzahl der abgeschätzten
charakteristischen Größen der
Raddrehzahlfrequenz eine physikalische Größe abzuschätzen, die einen Straßenzustand wiedergibt.
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Das
Verstärkungsschaubild
ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen einer Frequenz und
einer Verstärkung
wiedergibt, die durch ein Verhältnis
einer Ausgangsamplitude (einer Amplitude von Zeitseriendaten einer
Raddrehzahl) zu einer Eingangsamplitude (einer Amplitude der Straßenoberflächenstörung) wiedergegeben
wird. Ein Sensor, der die Raddrehzahl in einem vorherbestimmten
Abtastzeitabschnitt erfasst und Zeitseriendaten der Raddrehzahl
ausgibt, kann als der Raddrehzahlsensor genutzt werden.
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In
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann als das Modell niedriger Ordnung
ein Verzögerungsmodell
erster Ordnung oder ähnliches
genutzt werden, aber das Verzögerungsmodell
erster Ordnung ist vorteilhaft.
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In
jeder der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine physikalische Größe, welche
die Schlüpfrigkeit
zwischen dem Reifen und der Straßenoberfläche wiedergibt, als eine physikalische
Größe abgeschätzt, die
den Straßenoberflächenzustand
wiedergibt, wobei die Tatsache genutzt wird, dass die Gesamtfrequenzcharakteristik
(Wellenform) in einem Frequenzband um 40 Hz, in dem eine Reifendrehungsresonanz erzeugt
wird, sich zu einer höheren
Frequenz bewegt, wenn der Bremskraftgradient größer wird. Demgemäß kann eine
physikalische Größe abgeschätzt werden,
die den Zustand der Straßenoberfläche in einem
Bereich niedrigen Schlupfs, der einen Bereich gleichförmigen Fahrens
einschließt,
wiedergibt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaubild, das ein dynamisches Modell eines Radresonanzsystems
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Schaubild, das die Beziehung zwischen der Bremskraft und der Schlupfgeschwindigkeit zeigt;
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3 ein
Verstärkungsschaubild,
das eine Frequenzantwort der Raddrehzahl auf Straßenoberflächenstörungen im
vollständigen
Modell zeigt;
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4 ein
Blockschaubild, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
5 einen
Ablaufplan, der einen Algorithmus zum Abschätzen eines Frequenzbands in
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
Verstärkungsschaubild,
das Frequenzantworten der Raddrehzahl auf Straßenoberflächenstörungen in einem Verzögerungsmodell
erster Ordnung zeigt;
-
7 ein
Schaubild, das eine Beziehung zwischen dem Frequenzband und dem
Bremskraftgradienten zeigt;
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8 die
Verlagerung eines Reifens;
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9 ein
Schaubild, um abgeschätzte
Werte und tatsächliche
Werte der Bremskraft während
des Vorwärtsbremsens
bzw. forcierten Bremsens zu vergleichen;
-
10 ein
Schaubild, um abgeschätzte
Werte und wahre Werte des Bremskraftgradienten während des Vorwärtsbremsens
bzw. forcierten Bremsens zu vergleichen;
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11 ein
Blockschaubild, das einen Abschnitt zum Abschätzen einer charakteristischen
Größe der Raddrehzahlfrequenz
nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 ein
Blockschaubild, das einen Abschnitt zum Abschätzen einer charakteristischen
Größe der Raddrehzahlfrequenz
nach einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Übertragungscharakteristik von
Straßenoberflächenstörungen auf
die Raddrehzahl durch ein Verzögerungsmodell
erster Ordnung angenähert,
eine Knickpunktfrequenz (Bandfrequenz) wird aus der Frequenzantwort
des Verzögerungsmodells
erster Ordnung auf der Grundlage von Zeitseriendaten der Raddrehzahl
abgeschätzt,
und ein Brems kraftgradient wird aus der abgeschätzten Knickpunktfrequenz abgeschätzt.
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Wie
in 4 gezeigt, umfasst die vorliegende Ausführungsform
einen Raddrehzahlsensor 30, einen Abschnitt 32 zum
Abschätzen
einer Knickpunktfrequenz und einen Abschnitt 34 zum Abschätzen eines
Bremskraftgradienten. Der Raddrehzahlsensor 30 dient dazu,
eine Raddrehzahl in einem vorherbestimmten Abtastzeitabschnitt zu
erfassen und Zeitseriendaten der Raddrehzahl als ein Raddrehzahlsignal
auszugeben. Der Abschnitt zum Abschätzen einer Knickpunktfrequenz 32 dient
dazu, eine Knickpunktfrequenz (eine charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz)
abzuschätzen,
die eine Frequenz ist, bei der sich die Verstärkung von einem konstanten
Wert (einem Wert in einem vorherbestimmten Bereich) in einem Verstärkungsdiagramm,
das eine Frequenzantwort eines Modells niedrigerer Ordnung wiedergibt,
welches eine Übertragungscharakteristik
von Straßenoberflächenstörungen an
die Raddrehzahl annähert,
auf einen Wert außerhalb
des vorherbestimmten Bereichs ändert.
Der Abschnitt 34 zum Abschätzen eines Bremskraftgradienten
dient dazu, einen Bremskraftgradienten mit Bezug auf die abgeschätzte Knickpunktfrequenz
auf der Grundlage der Abbildung abzuschätzen, die eine Beziehung zwischen
dem Bremskraftgradienten und der Knickpunktfrequenz zeigt und vorab
gespeichert ist.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
kann der Abschnitt 34 zum Abschätzen eines Bremskraftgradienten
mit einem ABS-Steuerabschnitt verbunden werden, um ein Betriebssignal
für eine
ABS-Steuerung für jedes
Rad auf der Grundlage des Bremskraftgradienten zu berechnen, der
vom Abschnitt 34 zum Abschätzen eines Bremskraftgradienten
abgeschätzt
wird, und mit einem ABS-Steuerventil zum Betreiben eines Bremsdrucks
für jedes
Rad auf der Grundlage des Betriebssignals, das durch den ABS-Steuerabschnitt
berechnet wird, um die ABS-Steuerung durchzuführen.
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In 4 wird
ein Aufbau für
ein einzelnes Rad gezeigt. Für
ein Fahrzeug mit einer Vielzahl von Rädern wie ein vierrädriges Fahrzeug
wird der Aufbau nach 4 für jedes der Räder vorgesehen.
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Der
Abschnitt zum Abschätzen
der Knickpunktfrequenz nach der vorliegenden Ausführungsform
erkennt eine Knickpunktfrequenz eines Verzögerungsmodells erster Ordnung
unter Nutzung einer Methode kleinster Quadrate mit einer Annahme,
dass eine weiße
Störung
bzw. ein weißes
Rauschen, d.h. eine Störung, die
alle Frequenzen enthält,
von der Straße
auf den Reifen wirkt.
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5 zeigt
einen Algorithmus zum Erkennen der Knickpunktfrequenz, und 6 ist
ein Verstärkungsdiagramm
des Verzögerungsmodells
erster Ordnung, das mit der Knickpunktfrequenz verbunden ist, die
durch den Algorithmus in 5 erkannt wird, wenn eine weiße Störung auf
das vollständige
Radmodell der 1 angewendet wird.
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Zunächst wird
der Algorithmus zum Erkennen der Knickpunktfrequenz mit Bezug auf 5 beschrieben.
Im Schritt 100 werden Daten aufgenommen, welche die Zeitseriendaten
der Raddrehzahl sind, die vom Raddrehzahlsensor erfasst werden und
zu denen die weiße
Störung
addiert wird, und dann im Schritt 102 einer Vorverarbeitung
unter Nutzung eines Butterworth-Filters zweiter Ordnung unterzogen,
beispielsweise eines Filters, der einen 2 Hz-Hochpassfilter und
einen 20 Hz-Tiefpassfilter aufweist. Gleichförmige Komponenten der Beschleunigung
des Rads können
eliminiert werden, indem das Raddrehzahlsignal in den Hochpassfilter
eingegeben wird, um eine Hochpassfilterung durchzuführen, und
ein Glättungsprozess
wird für das
Raddrehzahlsignal durch das Tiefpassfiltern durchgeführt.
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Im
folgenden Schritt 104 werden die Zeitseriendaten der Knickpunktfrequenz
von den vorverarbeiteten Zeitseriendaten der Raddrehzahl unter Nutzung
der Echtzeitmethode kleinster Quadrate abgeschätzt. Zuerst werden die Zeitseriendaten
der Raddrehzahl, die durch den Raddrehzahlsensor 30 auf
diskreter Basis im Abtastzeitabschnitt τ erfasst werden, im Schritt 102 der
Vorverarbeitung durch den Filter unterzogen. Daher werden diese
Zeitseriendaten der Raddrehzahl durch ω[k] wiedergegeben (k gibt die
Abtastzeiten auf der Grundlage des Abtastzeitabschnitts τ als einer
Einheit an und nimmt die Werte 1, 2 usw. an). Dann werden die nachstehenden
Schritte 1 und 2 wiederholt. Somit werden die Zeitseriendaten der
Knickpunktfrequenz aus den erfassten Zeitseriendaten der Raddrehzahl
abgeschätzt.
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[Schritt 1]
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ϕ[k]
= τ{ω[k – 1] – ω[k – 2]} (2)
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y[k] = –ω[k] + 2ω[k – 1] – ω[k – 2] (3)
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ϕ[k]
in Gleichung 2 ist ein Wert, den man erhält, indem die Größe einer Änderung
der Raddrehzahl in einem Abtastzeitabschnitt mit dem Abtastzeitabschnitt τ multipliziert
wird (d.h. eine physikalische Größe, die mit
einer Änderung
in der Raddrehzahl verbunden ist), und y[k] (eine physikalische
Größe, die
mit einer Änderung
in einer Änderung
in der Raddrehzahl verbunden ist) in Gleichung 3 ist eine Größe der Änderung
in einem Abtastzeitabschnitt der Größe der Änderung (d.h. ω[k – 1] – ω[k – 2] – ω[k] – ω[k – 1]) der
Raddrehzahl in einem Abtastzeitabschnitt (ω[k – 1] – ω[k – 2], ω[k] – ω[k – 1]).
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[Schritt 2]
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θ[k] = θ[k – 1] + L[k](y[k] – Φ[k]T·θ[k – 1]) (4)
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Ein
abgeschätzter
Wert θ,
d.h. eine Knickpunktfrequenz, wird aus den vorstehenden rekursiven
Formeln abgeschätzt. λ in den Gleichungen
5 und 6 gibt einen Vergesslichkeitskoeffizienten wieder, der den
Grad der Löschung
vorheriger Daten (z.B. λ =
0,98) wiedergibt, und T gibt die Transponierung einer Matrix wieder.
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θ[k] in Gleichung
4 ist eine physikalische Größe, welche
die Geschichte der physikalischen Größe wiedergibt, die mit der Änderung
in der Raddrehzahl verbunden ist, d.h. der Radbeschleunigung, und
die Geschichte der physikalischen Größe, die mit der Veränderung
der Änderung
der Raddrehzahl (der Änderung
der Radbeschleunigung) verbunden ist.
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Obwohl
ein Beispiel der Abschätzung
der Knickpunktfrequenz unter Nutzung des Echtzeitverfahrens kleinster
Quadrate vorstehend beschrieben wurde, kann die Knickpunktfrequenz
unter Nutzung anderer Echtzeitverfahren, wie des Verfahrens der
Instrumentalvariable und ähnlicher,
abgeschätzt
werden.
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6 zeigt
ein Beispiel des Ergebnisses der Abschätzung der Knickpunktfrequenz
im Verzögerungsmodell
erster Ordnung, das wie vorstehend beschrieben abgeschätzt wird.
Wie aus dem Verstärkungsschaubild
nach
6 zu erkennen ist, wird jede Verstärkung eines
angenäherten
Verzögerungsmodells
erster Ordnung als eine Charakteristik erkannt, die durch eine gleichförmige Verstärkung in
einem Schaubild eines vollständigen
Radmodells läuft
und eine Verstärkung
an einem Eigenfrequenzpunkt (nahe 40 Hz) für jeden Bremskraftgradienten
außer
300 Ns/m weitergibt. Die Resonanz der Aufhängung in Längsrichtung bei 15 Hz und die Resonanzcharakteristik
der Drehvibration des Reifens bei 40 Hz werden als ein Ergebnis
der Nutzung des Modells niedriger Ordnung nicht berücksichtigt.
Wenn ein Bremskraftgradient klein ist (300 Ns/m), wird keine Resonanz
beobachtet, weil kein Eigenfrequenzpunkt im Verzögerungsmodell erster Ordnung
passiert wird, was anzeigt, dass die Schwingungscharakteristik des
Verzögerungsmodells
erster Ordnung und die Charakteristik des vollständigen Radmodells gut miteinander übereinstimmen.
Der Grund dafür
ist, dass ein Radverzögerungsbewegungsmodell
in einem Bremsbereich nahe der Grenze, wo der Bremskraftgradient
300 Ns/m oder weniger beträgt,
dominant ist, weil es dabei einen geringeren Einfluss der Resonanz
der Aufhängung
in Längsrichtung
oder der Resonanz der Drehschwingung des Reifens gibt. Daher wird
berücksichtigt,
dass die Bewegung des Rads in diesem Bereich nahe der Grenze durch
das nachstehende Radverzögerungsbewegungsmodell
angenähert
werden kann.
wobei v
w eine
Raddrehzahl (m/s) wiedergibt; w eine Straßenoberflächenstörung wiedergibt; k einen Bremskraftgradienten
(Ns/m) wiedergibt, R
c einen effektiven Radius
des Reifens (m) wiedergibt; J das Trägheitsmoment eines Fahrzeugs
wiedergibt; und ein Koeffizient einer ersten Ableitung von v
w die Knickpunktfrequenz wiedergibt.
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Gleichung
7 zeigt, dass zwischen einer Knickpunktfrequenz ω0 und
einem Bremskraftgradienten im Grenzbereich die folgende Beziehung
besteht.
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In
einem Bereich geringen Schlupfs kann die in 7 gezeigte
Beziehung durch Nutzung eines Verfahrens kleinster Quadrate abgeleitet
werden. 7 zeigt die Beziehung zwischen
dem Bremskraftgradienten im vollständigen Radmodell und der Knickpunktfrequenz,
die von den Raddrehzahldaten unter Addition weißer Störung erkannt wird. Die Einheit
der Knickpunktfrequenzen in 7 ist [rad/s].
Der Bremskraftgradient steigt monoton, wenn die Knickpunktfrequenz
steigt. In einem Speicherabschnitt des Abschnitts 34 zum
Abschätzen des
Bremskraftgradienten wird eine Beziehung zwischen dem Bremskraftgradienten
und der Knickpunktfrequenz, die durch 7 wiedergegeben
ist, als ein Schaubild gespeichert, und es ist daher möglich, durch
Berechnen eines Bremskraftgradienten entsprechend der vom Abschnitt 32 zum
Abschätzen
der Knickpunktfrequenz auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals
unter Nutzung der Abbildung abgeschätzten Knickpunktfrequenz durch
Abschätzen
(Erkennen) der Knickpunktfrequenz den Bremskraftgradienten abzuschätzen.
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Zum
Vergleich der vorliegenden Ausführungsform
mit der in der JP-A 2000-118375 beschriebenen Technik wird ein Bremskraftgradient
abgeschätzt,
indem die Beziehung verwendet wird, die durch die Gleichung 8 in
der Druckschrift JP-A Nr. 2000-118375 wiedergegeben wird. In der vorliegenden
Ausführungsform wird
jedoch der Bremskraftgradient in einem Bereich abgeschätzt, der
auf einen Bereich niedrigen Schlupfs ausgeweitet ist, der einen
stationären
Zustand umfasst.
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Im
Folgenden wird (im Vergleich mit experimentellen Ergebnissen) beschrieben,
wie die Beziehung für das
Bremsen mit einem konstanten Raddruck zwischen dem Schlupfverhältnis und
dem Bremskraftgradienten, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Ausführungsform
abgeschätzt
wird (und der in einen Gradienten mit Bezug auf das Schlupfverhältnis umgewandelt
wird), mit wahren Werten übereinstimmt.
Diese wahren Werte erhält
man durch Annähern
einer Beziehung zwischen dem Schlupfverhältnis und der Bremskraft für schrittweises
Erhöhen
des Raddrucks unter Nutzung eines Bürstenmodells, in dem die Bewegung
der Last einbezogen ist, und Berechnen des Bremskraftgradienten
aus diesem Näherungsmodell.
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Zunächst wird
das Bürstenmodell
beschrieben, in dem die Bewegung der Last berücksichtigt wird.
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Wenn
angenommen wird, dass die Verlagerung des Reifens ΔR wie in 8 gezeigt
proportional zur Last N ist (ΔR
= kZN), ist die Bremsensteifigkeit KS wie nachstehend gezeigt proportional zur
Last N. KS = kSON (9)
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Hier
werden eine Bremskraft Fx und eine seitliche
Kraft Fy wie folgt ausgedrückt. Fx = μN cos(1 – ξ3ε )
Fv = μNsin(1 – ξ3ε ) (10)und ξS =
1 – κkSO/(3μ) (11)wobei κ einen kombinierten
Schlupf wiedergibt.
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Hierbei
ist μ ein
Reibungskoeffizient der Straßenoberfläche. Wenn
angenommen wird, dass κ
x, κ
y und tanθ einen
Schlupf in Längsrichtung,
einen Querschlupf und eine Richtung des Schlupfs wiedergeben, stehen diese
in den nachstehend gezeigten Beziehungen.
κx =
(u – Rω)/(Rω) κv = Kβv/(KSRω) tanθ = κx/κv wobei
R einen effektiven Radius eines Reifens wiedergibt, ω eine Raddrehzahl
(Winkelgeschwindigkeit) wiedergibt, u eine Geschwindigkeit in Längsrichtung
wiedergibt, v eine Geschwindigkeit in Querrichtung wiedergibt. Wenn
angenommen wird, dass die Last N proportional zur seitlichen Kraft
F
x steigt, d.h. dass N = N
0 + k
NF
x, können die
Bremskraft und die seitliche Kraft wie folgt ausgedrückt werden,
Fx = μN0 cos(1 – ξ3E )/(1 –μkNcos(1 – ξ3E ) (12) Fy = μN0sin(1 – ξ3ε )/(1 –μkNcos(1 – ξ3ε ) (13) -
Die 9 und 10 zeigen
Beziehungen zwischen Schlupfverhältnissen
und geschätzten
Bremskräften
und zwischen Schlupfverhältnissen
und geschätzten
Bremskraftgradienten (umgewandelt in und gezeigt als Gradienten
mit Bezug auf die Schlupfverhältnisse)
zum Bremsen mit gleichmäßigem Raddruck
auf einer Straße
mit festgefahrener Schneedecke und auf einer vereisten Straße. Winter reifen
ohne Spikes werden benutzt. Die Schlupfverhältnisse, geschätzten Bremskräfte und
Bremskraftgradienten sind Durchschnittswerte für fünf Sekunden nach dem Beginn
des Bremsens. Die durch gestrichelte Linien angezeigten wahren Werte
erhält
man durch Annähern
der Beziehung zwischen den Schlupfverhältnissen und Bremskräften für schrittweise
Erhöhungen
in den Raddrücken
unter Nutzung eines Bürstenmodells,
bei dem die Lastbewegung in Gleichung 12 berücksichtigt wird, und Berechnen
von Gradienten der Bremskräfte
aus diesem Näherungsmodell.
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Die
Knickpunktfrequenz wird über
die Raddrehzahl erkannt, den Bremskraftgradienten (Gradient der Bremskraft
mit Bezug auf die Schlupfgeschwindigkeit) erhält man vom erkannten Knickpunktfrequenzwert
unter Nutzung einer Abbildung (des Schaubilds) in 7,
er wird weiterhin mit der Raddrehzahl multipliziert und wird als
ein Bremskraftgradient mit Bezug auf das Schlupfverhältnis gezeigt.
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Man
kann feststellen, dass ein geschätzter
Wert des Bremskraftgradienten, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Ausführungsform
abgeschätzt
wird, vom Bremsgrenzbereich, in dem der Bremskraftgradient klein
ist, bis zum Bereich kleinen Schlupfs, wo der Bremskraftgradient
vergleichsweise groß ist
(nahe des Ursprungs), vergleichsweise gut mit dem Bremskraftgradienten übereinstimmt,
der aus dem Bürstenmodell
abgeleitet ist.
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Im
Folgenden wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform
wird ein Unterschied zwischen einem Schwingungspegel in einem Niederfrequenzbereich
und einem Schwingungspegel in einem Hochfrequenzbereich, der höher als
der Niederfrequenzbereich liegt, als eine charakte ristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
genutzt, um so den μ-Gradienten
der Straßenoberfläche abzuschätzen.
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Wie
in 11 gezeigt, ist ein Abschnitt zum Abschätzen der
Größe der Frequenzcharakteristik
der Raddrehzahl nach der vorliegenden Ausführungsform wie folgt aufgebaut:
Ein Abschnitt zur Berechnung einer charakteristischen Niederfrequenzgröße, der
einen Bandpassfilter 40A zum Herausfiltern eines Raddrehzahlsignals
in einem Niederfrequenzbereich und einen ersten Abschnitt zur Berechnung
des Schwingungspegels 42A zum Berechnen eines Schwingungspegels
aus dem Raddrehzahlsignal nach dem Filtern aufweist; ein Abschnitt
zur Berechnung einer charakteristischen Hochfrequenzgröße, der
einen Bandpassfilter 40B zum Herausfiltern eines Raddrehzahlsignals
in einem Hochfrequenzbereich und einen zweiten Abschnitt zur Berechnung
des Schwingungspegels 42B zum Berechnen eines Schwingungspegels
aus dem Raddrehzahlsignal nach dem Filtern aufweist; und ein Abschnitt 44 zur
Berechnung einer charakteristischen Größe zur Ausgabe eines Unterschieds
zwischen einer charakteristischen Niederfrequenzgröße, die
durch den Abschnitt zur Berechnung der charakteristischen Niederfrequenzgröße berechnet
wird, und einer charakteristischen Hochfrequenzgröße, die
durch den Abschnitt zur Berechnung einer charakteristischen Hochfrequenzgröße berechnet wird,
um als die Größe der Frequenzcharakteristik
der Raddrehzahl zu dienen. Ein (nicht in der Zeichnung gezeigter)
Abschnitt zum Abschätzen
des μ-Gradienten
der Straßenoberfläche, der
dem Abschnitt 34 zur Abschätzung des Bremskraftgradienten
der ersten Ausführungsform
entspricht, ist mit dem Abschnitt 44 zur Berechnung der
charakteristischen Größe verbunden.
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Der
Bandpassfilter 40A des Abschnitts zur Berechnung der charakteristischen
Niederfrequenzgröße ist so
mit einer Übertragungsfrequenz
ausgelegt, dass er Raddrehzahl signale in einem Bereich einer vergleichsweise
niedrigen Frequenz der Bewegung der Raddrehzahl überträgt. Der Bandpassfilter 40A in
der vorliegenden Ausführungsform
ist dazu ausgelegt, Raddrehzahlsignale bei Frequenzen von 15 bis
30 Hz zu übertragen.
Der Bandpassfilter 40B des Abschnitts zur Berechnung der
charakteristischen Niederfrequenzgröße ist so mit einer Übertragungsfrequenz
ausgelegt, dass er Raddrehzahlsignale in einem Bereich einer vergleichsweise
hohen Frequenz der Bewegung der Raddrehzahl überträgt. Der Bandpassfilter 40B in
der vorliegenden Ausführungsform
ist dazu ausgelegt, Raddrehzahlsignale bei Frequenzen von 30 bis
50 Hz zu übertragen.
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Der
erste Abschnitt zur Berechnung (Erfassung) des Schwingungspegels 42A quadriert
das von dem Bandpassfilter 40A übertragene Raddrehzahlsignal
und gibt ein Signal aus, das einen Schwingungspegel in Dezibel anzeigt,
um als die charakteristische Niederfrequenzgröße zu dienen. Der zweite Abschnitt
zur Berechnung (Erfassung) des Schwingungspegels 42B quadriert
ein Raddrehzahlsignal, das vom Bandpassfilter 40B übertragen
wird, und gibt ein Signal aus, das einen Schwingungspegel in Dezibel
anzeigt, um als die charakteristische Hochfrequenzgräße zu dienen.
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Der
Abschnitt 44 zur Berechnung der charakteristischen Größe gibt
einen Unterschied zwischen der charakteristischen Größe der Niederfrequenz
und der charakteristischen Größe der Hochfrequenz
aus, der als die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
dient.
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Wie
vorstehend mit Bezug auf 3 beschrieben, ist besonders
in einem Fall nahe der Grenze oder einem ähnlichen Fall der μ-Gradient
der Straßenoberfläche (entsprechend
dem Bremskraftgradienten in 3) vergleichsweise
klein, die Frequenzcharakteristik der Rad drehzahl zeigt hohe Verstärkung im
Niederfrequenzbereich und niedrige Verstärkung im Hochfrequenzbereich.
Daher ist die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die den Unterschied zwischen der Verstärkung im Niederfrequenzbereich
und der Verstärkung
im Hochfrequenzbereich anzeigt, groß. Dagegen ist speziell in
einem Fall gleichförmigen
Reisens oder einem ähnlichen
Fall der μ-Gradient
der Straßenoberfläche vergleichsweise
groß,
die Frequenzcharakteristik des Raddrehzahlsignals zeigt, dass die
Verstärkung
im Niederfrequenzbereich kleiner ist als die im Bereich, in dem
der μ-Gradient
der Straßenoberfläche vergleichsweise
klein ist. Zudem ist die Verstärkung
im Hochfrequenzbereich nicht so viel kleiner, wenn man sie mit dem
Bereich vergleicht, in dem der μ-Gradient
der Straßenoberfläche vergleichsweise
klein ist, aus Gründen
wie dem Auftreten von Drehresonanz des Reifens. Dies führt zu einer
kleinen charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz.
Daher sinkt die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz,
die den Unterschied zwischen dem Schwingungspegel im Niederfrequenzbereich
und dem Schwingungspegel im Hochfrequenzbereich anzeigt, wenn der μ-Gradient
der Straßenoberfläche steigt.
Der μ-Gradient
der Straßenoberfläche kann
aus der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
abgeschätzt
werden, indem diese Eigenschaft genutzt wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
speichert der Abschnitt zum Abschätzen des μ-Gradienten der Straßenoberfläche vorab
eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der charakteristischen
Größe der Raddrehzahlfrequenz,
welche die Differenz zwischen dem Schwingungspegel im Niederfrequenzbereich
und dem Schwingungspegel im Hochfrequenzbereich anzeigt, und den μ-Gradienten
der Straßenoberfläche zeigt,
indem die Eigenschaft genutzt wird, dass die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
sinkt, wenn der μ-Gradient
der Straßenoberfläche steigt, und
schätzt
den μ-Gradienten
der Straßenoberfläche aus
der abgeschätzten
charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
und der Abbildung ab.
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Nachstehend
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform
werden Schwingungspegel in einer Vielzahl von Frequenzbereichen
als charakteristische Größen der
Raddrehzahlfrequenz genutzt, und ein μ-Gradient der Straßenoberfläche wird
abgeschätzt.
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Wie
in 12 gezeigt, weist ein Abschnitt zur Berechnung
der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
der vorliegenden Ausführungsform
eine Vielzahl von Bandpassfiltern 461, 462, ..., 466 und
eine Vielzahl von Abschnitten zur Berechnung des Schwingungspegels 481, 482,
..., 486 auf, die mit den Ausgabeenden der Bandpassfilter
verbunden sind. Ein Abschnitt 50 zur Abschätzung des μ-Gradienten
der Straßenoberfläche, der
durch ein neurales Netzwerk gebildet wird, ist mit der Vielzahl
der Abschnitte zur Berechnung von Schwingungspegeln verbunden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist der Abschnitt zur Berechnung der charakteristischen Größe, der
in der zweiten Ausführungsform
beschrieben wird, mit dem Abschnitt zur Berechnung der charakteristischen
Größe der Raddrehzahlfrequenz
verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Übertragungsfrequenzbänder der
Bandpassfilter jeweils sechs Frequenzbänder von 10 bis 20 Hz, 20 bis
30 Hz, 30 bis 40 Hz, 40 bis 50 Hz, 50 bis 60 Hz und 60 bis 70 Hz.
Der Abschnitt zur Berechnung der charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
gibt einen Schwingungspegel für
jedes der Vielzahl der Frequenzbänder
(sechs Frequenzbänder)
als die charakteristische Größe der Raddrehzahlfrequenz
aus. Obwohl ein Beispiel der Nutzung eines Bandpassfilters zur Berechnung
des Schwingungspegels für
jedes Frequenzband für
die vorliegende Ausführungsform
beschrieben wird, können
die Frequenzkomponenten unter Nutzung einer FFT berechnet werden.
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Wie
oben beschrieben, fällt
im Fall eines kleinen μ-Gradienten
der Straßenoberfläche die
Verstärkung von
einer tiefen Frequenz ab, weil die Knickpunktfrequenz der Raddrehzahl
gering ist. Im Fall eines großen μ-Gradienten
der Straßenoberfläche tritt
bis zu einer hohen Frequenz keine Verringerung der Verstärkung auf, weil
die Knickpunktfrequenz der Raddrehzahl hoch ist. Es ist daher möglich, einen μ-Gradienten
der Straßenoberfläche zu erkennen,
indem die Schwingungspegel in jedem Frequenzbereich verglichen werden.
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Der
Abschnitt zum Abschätzen
des μ-Gradienten
der Straßenoberfläche schätzt einen μ-Gradienten der
Straßenoberfläche aus
den Schwingungspegeln in den Frequenzbändern als den charakteristischen
Größen der
Raddrehzahlfrequenz ab, indem das neurale Netzwerk genutzt wird
und die Tatsache ausgenutzt wird, dass sich die Knickpunktfrequenz
abhängig
vom μ-Gradienten
der Straßenoberfläche ändert. Das
neurale Netzwerk hat einen dreischichtigen Aufbau mit einer Eingabeschicht,
einer Zwischenschicht und einer Ausgabeschicht. Das Netzwerk erhält Eingaben
von den sechs Schwingungspegeln und schätzt drei Pegel des μ-Gradienten
der Straßenoberfläche ab.
Lernen des neuralen Netzwerks wird mit einem Rückwärts-Fortpflanzungsverfahren
unter Nutzung von Frequenzcharakteristiken der Raddrehzahl unter
drei μ-Gradienten
der Straßenoberfläche durchgeführt, d.h.
hohe, mittlere und niedrige μ-Gradienten
der Straßenoberfläche. Somit lernt
das neurale Netzwerk die Eigenschaft der Erhöhung der Knickpunktfrequenz,
wenn der μ-Gradient
der Straßenoberfläche steigt,
und ist daher fähig,
einen μ-Gradienten
der Straßenoberfläche aus
den Schwingungspegeln in den Frequenzbändern abzuschätzen.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist die vorliegende Erfindung dadurch vorteilhaft,
dass eine physikalische Größe, die
einen Zustand einer Straßenoberfläche in einem
Bereich niedrigen Schlupfs wiedergibt, der einen Bereich gleichförmiger Fahrt
einschließt,
abgeschätzt
werden kann, weil eine physikalische Größe, die einen Straßenzustand
wiedergibt, von einer charakteristischen Größe der Raddrehzahlfrequenz
abgeschätzt wird,
die eine Folgefrequenz einer Übertragungscharakteristik
von einer Straßenstörung auf
eine Raddrehzahl wiedergibt.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine physikalische Größe, die
einen Zustand einer Straßenoberfläche in einem
Bereich niedrigen Schlupfs wiedergibt, der einen Bereich gleichförmiger Fahrt
einschließt,
abgeschätzt
werden kann, weil in einer Übertragungscharakteristik
von einer Straßenoberflächenstörung an
die Raddrehzahl, an die ein Modell niederer Ordnung angenähert wird,
eine Knickpunktfrequenz in einem Verstärkungsdiagramm, das eine Frequenzantwort
des angenäherten
Modells niederer Ordnung wiedergibt, auf der Grundlage von Zeitseriendaten
einer Raddrehzahl abgeschätzt
wird und ein Bremskraftgradient aus der abgeschätzten Knickpunktfrequenz abgeschätzt wird.
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Zudem
ist die vorliegende Erfindung dadurch vorteilhaft, dass eine physikalische
Größe, die
einen Zustand einer Straßenoberfläche in einem
Bereich niedrigen Schlupfs wiedergibt, der einen Bereich gleichförmiger Fahrt
einschließt,
abgeschätzt
werden kann, weil eine physikalische Größe wie eine charakteristische
Größe der Raddrehzahlfrequenz
für jeden
aus einer Vielzahl von Fre quenzbereichen, in die ein Verstärkungsdiagramm
unterteilt ist, das eine Frequenzantwort der Übertragungscharakteristiken
von einer Straßenoberflächenstörung auf
die Raddrehzahl wiedergibt, auf der Grundlage des Raddrehzahlsignals
abgeschätzt
wird, und eine physikalische Größe, die
einen Straßenzustand
wiedergibt, aus der Vielzahl der abgeschätzten charakteristischen Größen der
Raddrehzahlfrequenz abgeschätzt
wird.
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Zusammenfassend
leistet die Erfindung Folgendes:
Um einen Bremskraftgradienten
in einem Bereich geringen Schlupfs abzuschätzen, der einen Bereich gleichförmiger Fahrt
aufweist, wird eine Vorrichtung vorgesehen, die einen Raddrehzahlsensor
zum Erfassen einer Raddrehzahl in einem vorherbestimmten Abtastzeitraum
umfasst und Zeitseriendaten der Raddrehzahl als ein Raddrehzahlsignal
ausgibt, einen Abschnitt zum Abschätzen einer Knickpunktfrequenz
umfasst, um eine Knickpunktfrequenz in einem Verstärkungsschaubild
abzuschätzen,
das eine Frequenzantwort eines Verzögerungsmodells erster Ordnung
wiedergibt, das eine Übertragungscharakteristik
von Straßenoberflächenstörungen auf
die Raddrehzahl annähert,
und einen Abschnitt zum Abschätzen
eines Bremskraftgradienten umfasst, um einen Bremskraftgradienten
mit Bezug auf die abgeschätzte
Knickpunktfrequenz auf der Grundlage der Abbildung abzuschätzen, die
eine Beziehung zwischen dem Bremskraftgradienten und der Knickpunktfrequenz
zeigt und vorab gespeichert ist.
