DE102017214003B4 - Verfahren zur Bestimmung einer Radschlupfinformation eines Rades eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Radschlupfinformation eines Rades (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) eines Kraftfahrzeugs (10), gemäß dem während der Fahrt des Kraftfahrzeugs mittels Sensoren (14) zur Umfeldwahrnehmung das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) erfasst wird, und die erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) betreffenden Daten für die Bestimmung der Radschlupfinformation verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) betreffenden Daten für jedes Rad (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) eine aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) ermittelt wird und dass die ermittelte aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) der Räder (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) mit der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (V_{Kraftfahrzeug}) verglichen wird, wobei im Falle dass eine aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) eines oder mehrerer Räder (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (V_{Kraftfahrzeug}) abweicht als Radschlupfinformation bestimmt wird, dass das betroffene Rad oder die betroffenen Räder (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) sich im Schlupf befinden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Radschlupfinformation eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem Ausfall eines einem Rad zugeordneten Raddrehzahlsensors, gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Art.
• Um die Fahrzeugstabilität bzw. Lenkbarkeit des Kraftfahrzeugs auch auf rutschigen Untergründen zu gewährleisten, sind Informationen bzgl. des Schlupfes am Rad notwendig. Heutige ABS/ESC-Systeme nutzen Raddrehzahlinformationen um festzustellen, welches Rad sich wie weit im Schlupf befindet.
• Fällt ein oder mehrere Raddrehzahlsensoren aus, so wird dies heute dem Fahrer angezeigt (Bewarnung durch ABS/ESC-Lampe) und dem Fahrer die Verantwortung übertragen das Fahrzeug sicher zu führen oder abzustellen. Insbesondere im Hinblick auf die Funktion eines pilotierten bzw. (teil)autonomen Fahrens, hätte das zur Konsequenz, dass die Funktion des pilotierten bzw. (teil)autonomen Fahrens kurzfristig deaktiviert werden müsste, da aufgrund der fehlenden Information über den Radschlupf das Fahrzeug in eine sicherheitskritische Fahrsituation geraten könnte, die vom System nicht mehr beherrscht werden könnte.
• Die DE 10 2011 085 041 A1 offenbart ein landwirtschaftliches Fahrzeug mit einer elektro-pneumatischen Reifendruckregelanlage. Die Reifendruckregelanlage umfasst eine elektronische Steuereinheit zur Regelung eines Reifendrucks und Mittel zur Ermittlung oder Angabe des Schlupfes zwischen Boden und Reifen des Fahrzeugs. Um den Reifendruck automatisiert einzustellen bzw. zu regeln, ist vorgesehen, dass in der elektronischen Steuereinheit wenigstens ein Kennfeld abgelegt ist, und der Reifendruck anhand des Kennfeldes in Abhängigkeit vom Schlupf regelbar ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren anzugeben, mittels dem im Falle eines Ausfalls eines Raddrehzahlsensors eine Ersatzinformation über die Haftungssituation (Schlupf) der Räder des Kraftfahrzeugs generiert werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
• Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsmäßen Verfahrens.
• In heutigen Kraftfahrzeugen ist für Fahrerassistenzsysteme, Parksysteme und zur Fahrerunterstützung an allen Seiten des Kraftfahrzeugs eine große Anzahl von Sensoren zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs, z. B. in Form von Kameras, Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren verbaut. Lediglich beispielhaft wird auf Kraftfahrzeug Tesla, Modell 3 verwiesen, in dem acht Kameras, zwölf Ultraschallsensoren sowie ein Radarsensor verbaut sind. Die primäre Aufgabe dieser Sensoren zur Umfeldwahrnehmung ist es Informationen über Abstände, Geschwindigkeiten und Größen von dem Fahrumfeld benachbarten Objekten zu erfassen. Als Nebeneffekt und für die primäre Aufgabe, manchmal sogar als Störeffekt (weil bisher ungenutzt) liefern diese Sensoren je nach Verbauort auch Signale, Bilder und Informationen über die Räder des Kraftfahrzeugs in dem sie verbaut sind.
• Gemäß dem Verfahren zur Bestimmung einer Radschlupfinformation der Räder eines Kraftfahrzeugs wird während der Fahrt des Kraftfahrzeugs mittels Sensoren zur Umfeldwahrnehmung das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern erfasst. Erfindungsgemäß werden die von den Sensoren erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern betreffenden Signale zur Bestimmung der Radschlupfinformation verwendet. Hierzu wird mittels einer Regel-/Steuereinheit aus den erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern betreffenden Daten für jedes Rad, die Raddrehung und eine aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit ermittelt. Anschließend wird in der Regel-/Steuereinheit ein Vergleich durchgeführt, indem die ermittelte aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit der Räder mit der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit verglichen wird. Ergibt der Vergleich, dass die Radumfangsgeschwindigkeit eines Rades oder mehrerer Räder von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abweicht, so wird als Radschlupfinformation bestimmt, dass das betroffene Rad bzw. die betroffenen Räder sich im Schlupf befinden. „Von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abweicht“ ist nachfolgend so zu verstehen, dass die Radumfangsgeschwindigkeit signifikant von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit abweicht, insbesondere so dass für die Radumfangsgeschwindigkeit V_Rad in Bezug zur Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V_{Kraftfahrzeug} gilt: $$\left|V_{Rad}\right|\le 0.9\left|V_{Kraftfahrzeug}\right|oder\left|V_{Rad}\right|\ge 1.1\left|V_{Kraftfahrzeug}\right|.$$

  
• D. h. ist die von der Regel-/Steuereinheit aus erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern betreffenden Daten ermittelte Radumfangsgeschwindigkeit eines Rades signifikant kleiner bzw. signifikant größer als die aktuelle Kraftfahrzeuggeschwindigkeit, so blockiert das Rad, bzw. das Rad dreht durch. Somit ist eine Ersatz-Schlupf-Information zur Verfügung gestellt und das Bremsregelsystem kann anhand dieser Information Regeleingriffe über die Bremse (ABS, ESP) oder das Antriebssteuergerät (ASR) durchführen.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist nunmehr in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass auch im Falle eines Ausfalls eines Raddrehzahlsensors eine Ersatz-Schlupf-Information generiert werden kann. D. h. es wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine redundante Radschlupfinformation zur Verfügung gestellt. Das hat den positiven Effekt, dass - da nunmehr eine Ersatz-Schlupf-Information zur Verfügung steht - im Falle eines pilotierten bzw. (teil)autonomen Fahrens eine Deaktivierung nicht zwingend erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass vorliegend eine kostengünstige und aufwandsarme Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht ist, da die Generierung der Ersatz-Schlupf-Information unter Verwendung von in heutigen Kraftfahrzeugen in der Regel standardmäßig verbauten Sensoren zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugumfelds durchgeführt wird.
• Bevorzugt wird eine Kamera als Sensor zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs verwendet, wie beispielsweise im Falle eines Vorderrads eine im Außenspiegel integrierte, nach unten gerichtete top-view Kamera und das von der Kamera miterfasste optische Umfeld der Räder wird zur Bestimmung der Radschlupfinformation verwendet.
• Alternativ können auch ein Ultraschallsensor und/oder ein Radarsensor als Sensoren zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs verwendet werden, wobei dann das vom Ultraschallsensor und/oder Radarsensor miterfasste Umfeld der Räder zur Bestimmung der Radschlupfinformation verwendet wird.
• Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung einer Radschlupfinformation eines Rades eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Regel-/Steuereinheit, der die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit als Eingangssignal zur Verfügung gestellt wird, sowie einen, jedem Rad der Achse zugeordneten Radrehzahlsensor, deren Ausgangsignale der Regel-/Steuereinheit als weitere Eingangssignale zur Verfügung gestellt werden.
• Weiterhin umfasst die Vorrichtung Sensoren zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs, mittels denen das Kraftfahrzeugumfeld samt den Rädern erfasst wird, wobei der Regel/Steuereinheit als zusätzliche Eingangsgrößen die von den Sensoren zur Umfeldwahrnehmung erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern betreffenden Daten zur Verfügung gestellt werden.
• Aufgrund der nunmehr der Regel-/Steuereinheit als weitere Eingangsgröße zur Verfügung gestellten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern betreffenden Daten, ist die Bestimmung einer redundanten Radschlupfinformation ermöglicht.
• Damit eine ausreichende Erfassung des Kraftfahrzeugumfelds samt Rädern durch die Sensoren zur Umfeldwahrnehmung gewährleistet ist, sind vorzugsweise die Sensoren im Kraftfahrzeug so angeordnet bzw. verbaut, dass sich die Räder noch im Sichtfeld der Sensoren zur Umfeldwahrnehmung befinden. D. h. durch eine entsprechende Anpassung der Sensorposition ist auf eine einfache Art und Weise eine ausreichende Erfassung realisierbar.
• Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Sensoren zur Umfeldwahrnehmung so ausgebildet bzw. konstruktiv ausgelegt sind, beispielsweise durch einen vergrößerten Erfassungswinkel, dass neben der primären Aufgabe, nämlich der Umfeldwahrnehmung, auch noch die Räder und damit die Raddrehung miterfasst wird.
• Vorzugsweise handelt es sich bei den Sensoren zur Umfeldwahrnehmung um eine Kamera und/oder Ultraschallsensor und/oder Radarsensor.
• Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.
• In der Zeichnung bedeutet:
• 1 eine Ansicht schräg von vorne eines Kraftfahrzeugs, und
• 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung des Verfahrens zur Bestimmung einer redundanten Radschlupfinformation eines Rades eines Kraftfahrzeugs.
• 1 zeigt ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug. Hierbei ist - wie schematisch dargestellt - dem linken Vorderrad 12-1 ein Sensor 14 zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs 10 zugeordnet. Vorliegend ist der Sensor 14 in Form einer im Außenspiegel integrierten top-view Kamera ausgebildet. Die Kamera 14 ist dabei so angeordnet und ausgebildet, dass auch das linke Vorderrad 12-1 im Sichtfeld der Kamera 14 liegt und damit auch Bilder über das Rad 12-1 von der Kamera 14 erfasst werden. Eine entsprechende Kamera 14 ist sowohl dem rechten Vorderrad 12-2 als auch dem linken und rechten Hinterrad 16-1, 16-2 zugeordnet, vgl. 2.
• Wie 2 zu entnehmen ist, werden die Bildsignale der Sensoren 14 einer Steuer-/Regeleinheit 18 zur Verfügung gestellt. Neben diesen Daten werden der Steuer-/Regeleinheit 18 als Eingangssignale zudem noch die Ausgangssignale der Radrehzahlsensoren 20-1, 20-2, 20-3, 20-4 sowie - wie schematisch mit der Bezugsziffer 22 dargestellt - die aktuelle Kraftfahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung gestellt.
• Für die nachfolgende Erläuterung des Verfahrens wird angenommen, dass der dem linken Vorderrad 12-1 zugeordnete Raddrehzahlsensor 20-1 ausgefallen ist.
• Zur Ermittlung der Ersatz-Radschlupf-Information werden nun von der Steuer-/Regeleinheit 18 aus, den von den Kameras 14 zur Verfügung gestellten Bilddaten der Räder 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 die Raddrehung und die Radumfangsgeschwindigkeit V_Rad der Räder 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 ermittelt.
• Anschließend werden die ermittelten Radumfangsgeschwindigkeiten V_Rad der Räder 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4 mit der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V_{Kraftfahrzeug} des Kraftfahrzeugs 10 verglichen.
• Vorliegend hat der Vergleich ergeben, dass die Radumfangsgeschwindigkeit V_Rad des linken Vorderrads 12-1 signifikant von der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V_{Kraftfahrzeug} abweicht, nämlich, dass die Radumfangsgeschwindigkeit V_Rad des Rades 12-1 um den Faktor 1,3 größer als die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V_{Kraftfahrzeug} ist. In Bezug auf die anderen Räder 12-2, 12-3 und 12-3 wurde vorliegend keine signifikante Abweichung festgestellt.
• Aufgrund der festgestellten erhöhten Radumfangsgeschwindigkeit V_Rad des linken Rad 12-1 wird nun als Ersatz-Radschlupf-Information bestimmt, dass das Rades 12-1 durchdreht und sich damit im Schlupf befindet, mit der Konsequenz, dass die Regel-/Steuereinheit eine Schlupfregelung durchführen kann, indem das betroffene Rad 12-1 abgebremst wird.
• Somit wird, wie dargelegt, durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, dass insbesondere auch nach Ausfall eines Raddrehzahlsensors eine Ersatz-Schlupf-Information generiert werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Bestimmung einer Radschlupfinformation eines Rades (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) eines Kraftfahrzeugs (10), gemäß dem während der Fahrt des Kraftfahrzeugs mittels Sensoren (14) zur Umfeldwahrnehmung das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) erfasst wird, und die erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) betreffenden Daten für die Bestimmung der Radschlupfinformation verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten, das Kraftfahrzeugumfeld samt Rädern (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) betreffenden Daten für jedes Rad (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) eine aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) ermittelt wird und dass die ermittelte aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) der Räder (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) mit der aktuellen Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (V_{Kraftfahrzeug}) verglichen wird, wobei im Falle dass eine aktuelle Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) eines oder mehrerer Räder (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (V_{Kraftfahrzeug}) abweicht als Radschlupfinformation bestimmt wird, dass das betroffene Rad oder die betroffenen Räder (12-1, 12-2, 16-1, 16-2) sich im Schlupf befinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera als Sensor (14) zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs (10) verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallsensor als Sensor (14) zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs (10) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radarsensor als Sensor (14) zur Umfeldwahrnehmung des Kraftfahrzeugs (10) verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichung der Radumfangsgeschwindigkeit (V_Rad) von der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit (V_{Kraftfahrzeug}) vorliegt, wenn für die Beträge der Geschwindigkeiten (V_Rad, V_{Kraftfahrzeug}) gilt: $$\left|V_{Rad}\right|\le 0.9\left|V_{Kraftfahrzeug}\right|oder\left|V_{Rad}\right|\ge 1.1\left|V_{Kraftfahrzeug}\right|.$$

   

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