DE4317030C2

DE4317030C2 - Verfahren zum Erkennen des Fahrzustandes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn

Info

Publication number: DE4317030C2
Application number: DE4317030A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Arnold; Arno Roeder; Lothar Ruminy
Original assignee: Temic Telefunken Microelectronic GmbH
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2013-05-22
Also published as: DE4317030A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Fahrzustandes an ei nem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es geht bereits aus dem älteren Patent 42 35 809 hervor, hinter einem Rad ei nes Kraftfahrzeuges einen Plattensensor anzuordnen, der während der Fahrt bei nasser Fahrbahn von dein Rad hochgeschleuderten Wassertropfen ausgesetzt ist. Ein Aquaplaning-Zustand kann damit frühestens nach Auftre ten dieses Zustandes erkannt werden. Eine Vorwarnung vor dem Aquapla ning-Zustand, also der Gefährdungsgrad bei nasser Fahrbahn, ist nicht mög lich.

Aus der gattungsgemäßen DE 40 20 565 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, bei dem zum Erkennen des Fahrbahnzustandes, einem Rechner Meßwerte eines Raddrehzahlsensors und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingegeben werden und vom Rechner anhand eines Kennfeldes eine Fahrzustandsbewertung vorgenommen wird, aus der Einfluß auf ein Fahrzeugregelsystem, wie z. B. Antiblockiersystem bzw. Vertriebsregelung genommen wird.

Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Kennwerte erst beim Bremsen ermit telt werden. Glätte der Fahrbahn und Aquaplaning können nur festgestellt werden,wenn die Räder bereits durchdrehen. Weiterhin kann die Wasser höhe auf der Fahrbahn nicht ermittelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, wel ches jederzeit den konkreten Fahrzustand bei nasser Fahrbahn, insbesonde re den Gefährdungsgrad durch Aquaplaning eines Kraftfahrzeuges liefert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteran sprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet Anspruch 5.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das aufbereitete Si gnal des Nässesensors (Nässesignal) zusammen mit den Werten aus der Schlupfberechnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit über einen Kennfeld rechner eine einwandfreie Fahrzustandsbewertung liefert, die für den Fahr zeuglenker zu Anzeigen über eine Aquaplaning- oder Schlupfgefahr ausge wertet und einem Fahrzeug-Regelsystem zugeführt werden. Ein weiterer Vorteil ist, daß aus dem Nässesignal die Wasserhöhe errechnet wird. Dadurch ist es möglich, den Aquaplaning-Gefährdungsgrad nicht nur für eine be stimmte Fahrgeschwindigkeit anzuzeigen, sondern für jede vorkommende Wasserhöhe. Weiterhin kann durch das abgelegte Reibbeiwert-Kennfeld für die vorliegende Wasserhöhe in dem Kennfeld-Rechner der Reibbeiwert er rechnet und angezeigt werden. Bei Reifenabnutzung mit Abnahme des Rei fenprofils ergibt sich auch eine Änderung des Nässekennfeldes. Dabei ver schiebt sich der Punkt beim Eintreten von Aquaplaning oder von Reifen schlupf zu niedrigeren Werten des Nässesignals. Hier ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch die Anwendung eines Selbstlernalgorithmus das Kennfeld automatisch der neuen Fahrzeug-Reifen-Konfiguration angepaßt wird. Die ses erfolgt durch Ermittlung der Schlupfgeschwindigkeit über den Vergleich der Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dar in, daß durch die Anordnung eines Temperatursensors beim Nässesensor die Temperatur der durch das Rad aufgeworfenen Partikel, wie Wasser oder Schnee, gemessen werden kann. Dadurch wird ein exakter Rückschluß auf die Fahrbahnoberflächentemperatur ermöglicht und z. B. zu einer Eiswar nungsanzeige ausgewertet. Des weiteren erlaubt das Verfahren auch die Möglichkeit, durch manuelle Eingaben festgelegter Kennwerte, die Kennfel der zu verändern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der für die Berechnung des Fahrzustandes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn erfor derlichen Einrichtungen;

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Verfahrens für die Ein richtungen nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm mit der Nässesensor-Amplitude und dem Reifen schlupf in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit;

Fig. 4 ein Diagramm mit der Verschiebung der Kurve der Nässesen sor-Amplitude bei Reifenabnutzung und

Fig. 5 ein in einem Kennfeldrechner abgelegtes Nässe-Kennfeld.

An einem Kraftfahrzeug 1, von dem nur Vorderräder 2 und Hinterräder 3 dargestellt sind, sind hinter den Vorderrädern 2 an nicht dargestellten Spritzlappen oder direkt an Kotflügeln Nässesensoren 4 angeordnet, die mit Temperatursensoren 5 kombiniert sind. Weiterhin sind an den Radachsen der Vorderräder 2 Sensoren 6 für die Raddrehzahl angebracht. In der Karos serie des Kraftfahrzeuges 1 ist ein Rechner 7 untergebracht, in den die Si gnale von den Sensoren 4, 5 und 6 eingegeben werden. Weiterhin werden über 8 Fahrzeuggeschwindigkeitssignale und über 9 eventuelle manuelle Da ten in den Rechner 7 eingegeben. Ausgangssignale des Rechners 7 stehen über 11 als Anzeigen dein Fahrer zur Verfügung bzw. werden an ein Fahr zeug-Regelsystem 12 und an ein Anti-Aquaplaning-System 13 gegeben.

Im Blockschaltbild der Fig. 2 ist der Verfahrensablauf für die Berechnung und Anzeige des Fahrzustandes an dem Kraftfahrzeug 1 mit seinen Einrich tungen dargestellt. Im oberen Teil der Fig. 2 sind die Sensoren dargestellt, die ihre Signale in den Rechner 7 eingeben. Im Rechner 7 werden die Signale des Raddrehzahlsensors 6 in die Radgeschwindigkeit 15 umgerechnet. Aus der Radgeschwindigkeit 15 und den Signalen der Fahrzeuggeschwindigkeit 8 wird in bekannter Weise eine Schlupfberechnung 16 durchgeführt. Die Si gnale des Nässesensors 4 werden in einer Signalverarbeitung 17 verstärkt, gefiltert und geglättet und zusammen mit den Signalen aus der Schlupfbe rechnung 16 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 8 einem Kennfeldrechner 18 zugeleitet; letzterer bildet innerhalb des Rechners 7 eine eigene Rechner einheit. Weiterhin wird in den Rechner 7 ein auf die Wasserhöhe bezogenes Reibbeiwert-Kennfeld 19 eingegeben, dem auch eventuelle Schlupfsignale aus der Schlupfberechnung 16 zugeführt werden. Der Kennfeldrechner 18 vergleicht die eingehenden Signale mit dein Nässekennfeld 20, das anhand der Fig. 3 bis 5 erläutert wird. Aus dem Nässekennfeld 20 und dem Reibbei wert-Kennfeld 19 wird eine Fahrzustandsbewertung 21 errechnet. Letztere wird nicht ergänzt durch die Signale des Temperatursensors 5. Bei Fahren in Nässe kann nun zu jeder Zeit aufgrund der eingegebenen Signale die Fahr zustandsbewertung errechnet und damit der Aquaplaning-Gefährdungsgrad durch die Anzeigen über die Wasserhöhe- und Aquaplaning-Anzeige 22, eine eventuelle Schlupf- und Reibbeiwert-Anzeige 23 und durch eine Temperatur anzeige 24 dem Fahrer mitgeteilt werden. Weiterhin stehen die Werte aus der Fahrzustandsbewertung 21 zur Veranlassung von Gegenmaßnahmen ge gen Aquaplaning zur Verfügung. Wenn sich das Reifenprofil im Laufe der Zeit verringert, muß durch eine Reifenprofilangleichung 25 das Nässekenn feld 20 herunterskaliert werden. Dieses wird nachstehend anhand der Fig. 4 näher beschrieben. In analoger Weise wird auch das Reibbeiwert-Kennfeld 19 umskaliert.

In der Fig. 3 sind in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit die Nässe sensor-Amplitude A (Nässesignal) und der Reifenschlupf R aufgetragen. Das Nässesignal A, welches im Kennfeldrechner 18 abgelegt ist, ändert seine Grö ße proportional zur Intensität des auf den Nässesensor 4 prasselnden Was sers. Die maximale Größe wird mit Schlupfbeginn der Räder infolge Aquapla ning erreicht. Der Schlupf R wird aus der Radgeschwindigkeit und der Fahr zeuggeschwindigkeit in der Schlupfberechnung 16 ermittelt. Bei der gestri chelten Linie ist die kritische Geschwindigkeit v_k, oberhalb der sowohl Aqua planing als auch Schlupf auftritt und die Kurve A abfällt. Für jede Fahrzeug- Reifen-Konfiguration ergibt sich eine eigene Kurve A in Abhängigkeit von v. Änderungen dieser Kurve A können z. B. durch Reifenabnutzung eintreten. Dabei verschiebt sich der kritische Wert v_k zu einer niedrigeren Geschwin digkeit. In Fig. 4 ist die ausgezogene Linie A₁ z. B. bei einer Profiltiefe von 6 mm und einer kritischen Geschwindigkeit v_k1 und die gestrichelte Linie A₂ bei einer Profiltiefe von 8 mm und einer kritischen Geschwindigkeit von v_k2 dargestellt. Diese Änderung des Nässesignals A geht durch einen Selbstlern algorithmus über die Reifenprofilangleichung 25 in den Kennfeldrechner 18 ein. In der Fig. 5 ist ein ganzes Kennfeld von Nässesignalen A in Abhängig keit von der Geschwindigkeit v dargestellt. Diese Kurven 30 bis 33 sind im Kennfeldrechner 18 für die unterschiedlichen Wasserhöhen h von 2, 4, 6 und 8 mm abgelegt. Jede dieser Kurven 30 bis 33 hat eine kritische Geschwindig keit v_k, bei der mit höherer Geschwindigkeit Aquaplaning und Schlupf ein setzt. Die Punkte für die kritischen Geschwindigkeiten v_k sind durch eine Kurve 34 miteinander verbunden. Es ist klar und entspricht der Praxis, daß bei steigenden Wasserhöhen h die kritische Geschwindigkeit v_k bei immer geringerer Fahrgeschwindigkeit v einsetzt.

Claims

1. Verfahren zum Erkennen des Fahrzustandes an einem Fahrzeug bei nasser Fahrbahn, bei dem in einen Rechner die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Raddrehzahlen und die Außentemperatur eingegeben werden, wobei im Rechner aus der Raddrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit die Radge schwindigkeit berechnet wird und wobei die eingegebenen Signale in einem Kennfeldrechner verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kennfeldrechner (18) zusätzlich ein Nässekennfeld (20), ein Reibbeiwert kennfeld (19), die Signale eines Nässesensors (4) und eine Schlupfbe rechnung (16) eingegeben werden, daß alle in den Kennfeldrechner (18) eingegebenen Daten zusammen mit der Anzeige des Temperatursensors (5) zu einer Fahrzustandsbewertung (21) aufbereitet werden, und daß aus der Fahrzustandsbewertung (21) bei jeder Geschwindigkeit Anzeigen über Was serhöhe (h) und Aquaplaning (22) sowie über Schlupf- und Reibbeiwerte (23) errechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ver ändertem Schlupf der Räder bei abnehmender Profiltiefe der Räder, durch die Anwendung eines Selbstlernalgorithmus über eine Reifenprofilanglei chung (25) das Nässekennfeld (20) im Selbstlernprinzip den geänderten Parametern angepaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Fahrzustandsbewertung (21) Eingangsgrößen für Fahrzeug-Regelsysteme (12) berechnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch manuelle Dateneingabe (9) die im Rechner (7) vorhandenen Daten und Kenn felder verändert werden.

5. Vorrichtung für das Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß an einem Kraftfahrzeug (1) hinter einem Rad paar, vorzugsweise hinter den Vorderrädern (2) je der Nässesensor (4) und der Temperatursensor (5), an den Radachsen der Raddrehzahlsensor (6), in der Karosserie der Rechner (7) und am Armaturenbrett Anzeigen (22, 23, 24) zum Fahrzustand angeordnet sind.