WO2015074744A1 - Verfahren und vorrichtung zur reibwertermittlung in einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reibwertermittlung in einem fahrzeug Download PDF

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WO2015074744A1
WO2015074744A1 PCT/EP2014/003010 EP2014003010W WO2015074744A1 WO 2015074744 A1 WO2015074744 A1 WO 2015074744A1 EP 2014003010 W EP2014003010 W EP 2014003010W WO 2015074744 A1 WO2015074744 A1 WO 2015074744A1
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vehicle
tire
friction
coefficient
longitudinal
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PCT/EP2014/003010
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Inventor
Stefan Jacobi
Karl-Ludwig Haken
Original Assignee
Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft
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Application filed by Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft filed Critical Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/068—Road friction coefficient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/13—Aquaplaning, hydroplaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2555/00—Input parameters relating to exterior conditions, not covered by groups B60W2552/00, B60W2554/00
    • B60W2555/20—Ambient conditions, e.g. wind or rain

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for calculating a coefficient of friction between at least one tire of a vehicle and a roadway.
  • the calculation is based on various estimation methods, each of which is assigned a confidence factor.
  • the driving behavior of a vehicle is highly dependent on a respective coefficient of friction between the tire and the road. If the coefficient of friction is high, it can be correspondingly accelerated or decelerated or driven accordingly fast around a curve. If the coefficient of friction is low, the vehicle can easily become unstable due to a loss of liability to the road surface and cause dangerous driving situations with correspondingly dangerous driving conditions. For a driver, it is very important to know how much traction or power is available to the roadway, i. What is the maximum available adhesion between the tire and the road? This information can also increase the control performance of all vehicle dynamics control systems, such as. An anti-lock braking system (ABS) with appropriate processing.
  • ABS anti-lock braking system
  • German document DE 10 2009 002 245 AI discloses a method for determining a coefficient of friction between the tire and the road in a vehicle, in which an actual tire return torque with a
  • Cornering force is determined on at least one steered wheel.
  • a rack power is detected and a restoring moment on the steered wheel in dependence
  • CONFIRMATION COPY the rack force and the cornering force determined as a function of a caster and determined on the basis of the return torque of the coefficient of friction.
  • DE 10 2006 036 5 751 A1 determines a state variable of a vehicle according to a given kinematic relationship as a function of the respective rack force, which in turn is calculated as a function of the steering moments acting in the steering system.
  • a yawing-moment computing unit is provided for overcoming the oversteer / understeer 5 phenomenon of the vehicle by appropriately controlling the left and right wheels
  • the coefficient of friction is formed as a function of at least one respective driving state of the vehicle to be classified in advance, and of respective environmental conditions to be classified in advance, and the coefficient of friction is estimated by at least one estimation method
  • Trust factor is occupied.
  • the term "occupy” in the context of the presented invention a mathematical assignment, preferably a weighting example. By multiplication by a factor to understand.
  • a coefficient of friction or adhesion is to be understood as meaning a coefficient of friction or coefficient of adhesion or a friction coefficient or a coefficient of friction.
  • the coefficient of friction is a measure of the friction force in relation to the contact force between two bodies, in particular between the tire and the road. In a broader sense, the term friction also includes the more
  • the method also includes the strongly qualitative ones
  • Determination or estimation whether e.g. Aquaplaning or Fahrbahnglätte exists. This can be done by methods such as FuzzyLogic or Assotiative Saving or by direct route e.g. done by simple phenomenological considerations.
  • the inventive method is based on several successive building up
  • a classification of a respective driving state takes place.
  • the respective driving state of the vehicle is advantageously classified by means of a longitudinal, transverse and vertical dynamic state of the vehicle.
  • a driving state in the context of the present invention is to be understood as movement of a vehicle relative to the roadway.
  • the respective current driving state can be described by a temporally variable, vectorial direction of travel, consisting of longitudinal, transverse and vertical dynamic parts.
  • the transverse dynamics are divided into potential driving states “straight ahead”, “stationary cornering” and “unsteady cornering”. Furthermore, a distinction between left and right curve is possible. The unsteady cornering can be further divided into or out of the curve.
  • the longitudinal dynamics can thus be divided into driving states such as "accelerated”, “constant”, “motor-braked” or “braked”. Another classification would be, for example.
  • the second example offers the advantage that even driving conditions of downhill with engine brake or service brake with constant or even increasing speed clearly described can be.
  • This term covers both the overall movement of the vehicle in the topography of a landscape (uphill or downhill travel or in-plane travel) or the states of motion of individual wheels with respect to the vehicle body over the road surface such as sprung and sprung and thus the connection to the effective Contact forces or normal forces in the
  • Ambient conditions of the vehicle as these also affect the coefficient of friction and thus the driving behavior of the vehicle.
  • the classification of the ambient conditions takes place in at least three
  • Distinction between the different categories is made using at least one sensor from the following lists of sensors: rain sensor,
  • Humidity sensor outside temperature sensor, tire temperature sensor,
  • Structure-borne sound sensors vehicle environment sensors, front-rear-view camera,
  • outside temperature are estimated, whether dew precipitated on the road. If in this case the outside temperature is below approx. 3 ° C, the formation of ice slipperiness is to be expected.
  • an energy which is present in a respective one Tire of the vehicle is converted into heat, is calculated and the calculated energy is used to estimate a height of any water film on the road surface depending on the driving speed.
  • the forces required to classify longitudinal and lateral dynamics are used to estimate respective forces acting between the tire and the road surface. Estimating these forces acting between tire and road surface calculates the energy that is converted into heat in the tire.
  • respective energies that the respective tires deliver to the environment are estimated. If more energy is emitted to the environment than is possible at the measured ambient temperature by air and road contact, it can be assumed that cooling is currently taking place through a film of water which absorbs the energy additionally emitted by the respective tire.
  • the additional energy released can be calculated by a function of a driving speed and a height of the water film on the roadway, whereby the height of the water film can be inferred at a known given amount of energy and driving speed.
  • the at least one estimation method is selected as a function of a respective driving state to be classified beforehand.
  • the respective at least one estimation method via which the current coefficient of friction is determined, is selected as a function of previously determined classification results of the driving state, wherein the selection of the at least one
  • Estimation preferably takes place automatically. By means of the previously classified driving conditions, it is possible to make a selection of friction coefficient estimation methods suitable at a particular time. Further, the results of the classification allow for weighting results of methods involved in friction coefficient estimation if more than one friction coefficient estimation method is used.
  • the at least one estimation method is selected as a function of respective classified environmental conditions.
  • the respective at least one estimation method for estimating the current coefficient of friction as a function of the previously determined classification results of the environmental conditions and / or the
  • Driving state is selected, the selection is preferably done automatically.
  • the different estimation methods can enter into the calculation, ie the estimation of the coefficient of friction, equally or with a different weighting adapted to the respective classification results.
  • the respective estimation methods are provided in order to adapt the respective estimation methods to respective ambient conditions and / or driving conditions, according to the invention.
  • At least one possible interference variable is identified and identified with a
  • Weighting factor or a corresponding characteristic value of a confidence factor is weighted.
  • Friction value determination is of great importance, such as crosswind, bank, longitudinal inclination, ruts, different traction in the left and right lane and an ABS or FDR control intervention. It is therefore provided to determine such disturbance variables, for example using a measurement of a steering torque and / or spring travel or a vertical acceleration of the vehicle, to identify and, if necessary, to include in a calculation of the coefficient of friction.
  • respective disturbance variables are also weighted by at least one confidence factor, i. that each disturbance with a respective
  • a confidence factor is a factor which is used to weight a respective function or method, for example an estimation method, against other methods and thereby its specific relative proportion of one based on a plurality of methods determine the overall result.
  • a confidence factor consists of characteristic values, the respective specific driving conditions and / or environmental conditions or
  • Assessed estimation methods are assigned and which are used to weight the respective estimation method with these. Since the method according to the invention comprises at least one estimation method and in particular a combination of a plurality of estimation methods for determining or
  • This weighting takes place, as explained above, for example on the basis of environmental conditions and / or driving conditions.
  • the weighting also includes other mathematical methods which, for example, can also take account of the mutual influence of a plurality of factors of trust. For reasons of normalization, in a calculation using weighted procedures, it is necessary to include a total of the respective weightings in the calculation. Such an inclusion can take place, for example, in the form of a division of the total result obtained from the summation by a sum of the respective characteristic values of the confidence factor.
  • the influence of the disturbance variables is taken into account by calculating the coefficient of friction as a function of disturbance variables which correspond to a respective characteristic value of a variable associated with the respective ambient conditions and / or a respective driving condition
  • Weighting factor are weighted.
  • the respective weighted disturbance variables are offset against each other and compared with a predetermined minimum value. If the result of the calculation of the weighted disturbances lies below the specified value
  • Vehicle control system thereby a trustworthy way to assess respective driving maneuvers.
  • the corresponding characteristic values i. E. Values of the confidence factor for a specific driving condition and / or concrete
  • a contribution of a tire temperature-based estimation method to only one fourth of a contribution of a wheel speed-based estimation method is taken into account in the calculation or estimation of the coefficient of friction.
  • the described relative influence of respective estimation methods is determined by the respective confidence factors or their characteristic values, for example, those to be provided
  • Control unit of the vehicle are deposited described.
  • Confidence factors can take on any value and possibly also on respective previously classified driving situations or environmental conditions are dynamically adjusted, whereby a relative influence of respective estimation method on the coefficient of friction changes accordingly.
  • respective methods can contribute more or less to a respective overall result.
  • the at least one estimation method is weighted with a respective characteristic value of a corresponding confidence factor, and a value which results in an estimated maximum adhesion is calculated from all weighted estimated values of respective methods or estimation methods.
  • a reliable estimation of a currently available maximum adhesion or friction value between tire and roadway can be achieved.
  • the currently available maximum frictional connection can be converted into the current coefficient of friction, wherein a transfer from the current coefficient of friction to the currently available maximum frictional connection is also possible.
  • a maximum available adhesion is to be understood as a value which indicates how much traction a respective tire or the whole
  • the respective tire can be loaded up to this value before the contact with the road is lost and, for example, the respective tire is blocked or twisted and produces high slip.
  • Estimated method or disturbance variables are calculated and a value calculated thereby is compared with a previously provided minimum value and falls below the minimum value by the calculated value, a message is generated, which states that currently no reliable estimate of the maximum available adhesion is possible.
  • a quality criterion in the form of a minimum value.
  • all relevant characteristic values are offset against each other, i. For example, summed up and compared with the previously provided minimum value. If the value calculated thereby, for example an average value of the confidence factor, is below the minimum value, no reliable estimation of the maximum available frictional connection or the coefficient of friction is currently possible. It can be envisaged in such a case, in which the result of the calculation of the characteristic values of the respective confidence factor is smaller than the minimum value, to provide the driver of the vehicle with a warning or control units that currently no reliable estimate of the maximum adhesion or the coefficient of friction is possible.
  • the respective disturbance variables are weighted and a value, for example an average, is calculated from respective weighted disturbance variables.
  • Confidence factors that can be assigned fixed or dynamic, to be offset and compared with a previously provided minimum value. If the calculated value is below the minimum value, it may be provided to provide the driver of the vehicle with a warning or control devices information that currently no reliable estimate of the maximum traction or the coefficient of friction is possible. In a further possible embodiment of the method according to the invention, it is provided that the respective characteristic value of the further confidence factor is compared with the minimum value to be provided in advance, and falls below the value
  • the at least one estimation method is selected from the following list of estimation methods:
  • Vehicle movement j) calculating a trailing distance from a quotient of restoring torque and lateral force when the wheel is rolling free, and k) calculating the maximum available frictional connection between the respective tire and the roadway by comparing the actual restoring torque with one
  • the distance-related data can be stored, for example, in a navigation device as an in-vehicle database. By means of vehicle position determination, the data in the vehicle can be used with foresight. These are, for example.
  • Road friction value relevant information Contained are predicted and / or current and / or past information that can be measured or observed. These may have been collected by other road users or stationary observers or weather stations. These are, for example, the current road condition incl. Degree of coverage with media such. Water, snow, ice, frost, oil, leaves; as well as place, time, prognosis and course of the comprehensively characterized weather situation incl. temperature and in particular also the place and time course of kind and amount of precipitation and the ruling ones
  • Visibility conditions that, in conjunction with the coefficient of friction, influence the driving style of the driver and the activation of vehicle systems.
  • Important information on the driving condition, the environmental conditions or potential risks by approaching limit states can also be derived from other sensors located in the vehicle and with appropriate weighting in one
  • the rain sensor for controlling the windshield wiper provides information about the current amount of rainfall on the windshield and thus by correction of various factors such as driving speed, road inclination approximately the water level on the road.
  • Acceleration or structure-borne noise sensors in the vehicle are capable of
  • Vehicle overall system to contribute to the determination of water level, micro and macrotexture of the road surface, snow and ice and to provide aquaplaning conditions.
  • the water height determination works e.g. by measuring sound or structure-borne noise intensities in characteristic for road spray water
  • Self-diagnosis e.g., ACC radar blindness due to icing
  • Road conditions can be determined dry, wet, ice, snow or the spray behind the vehicle as a result of water on the road.
  • respective estimation methods for determining the coefficient of friction or the maximum available frictional connection of the respective tire of the vehicle with the roadway it is possible to reliably determine the values of the coefficient of friction or the maximum available frictional connection and continuously to respective conditions, ie to respective ambient conditions and / or to adapt to driving situations or driving conditions.
  • the method according to the invention is based on a multiplicity of potentially usable estimation methods, it being possible to optionally increase a scope of the estimation method used to determine the coefficient of friction or of the maximum available frictional connection with a corresponding availability of respectively necessary sensors.
  • Tangle combined with data of a navigation system and can be used to calculate respective braking distances, braking intervention times and / or cornering speeds.
  • Pilot control or regulation reduces a necessary stopping distance compared to a conventional anti-lock braking system, which only intervenes when a respective tire or a respective wheel has already run into the locked state. Especially on a slippery road, such a late intervention has an unfavorable effect on a necessary braking distance.
  • the present invention relates to a corresponding device for controlling a driving stability of a vehicle having at least one arithmetic unit, wherein at least one previously provided characteristic value of a confidence factor is to be included in respective calculations of a coefficient of friction or a maximum available adhesion and a respective driver of the vehicle and / or others
  • Vehicle dynamics control systems are informed about a current coefficient of friction between at least one tire of the vehicle and a roadway.
  • the control of the driving stability of the vehicle takes place as a function of the at least one Calculated unit calculated friction coefficient or the calculated maximum available frictional connection.
  • the device according to the invention can be used to control the driving stability of the vehicle. Furthermore, specific to the driver
  • Necessary calculations are performed by a control unit of the vehicle or by a computing unit that may be included in the device. By an estimate of a current coefficient of friction, for example.
  • ABS anti-lock braking system
  • Stability program or a traction program of the powertrain or the spring damper system or a steering system can be regulated efficiently. This means that respective control or regulation operations of the respective
  • Vehicle control system can be adapted to the current coefficient of friction, whereby, for example, reduces a brake pressure to be applied and a blocking of the tire even before a detection of blocking, as provided, for example, in an ABS is prevented. It is understood that the above-mentioned features can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic course of a classification of a respective one
  • FIG. 2 shows a schematic course of a classification of respective ones
  • FIG. 3 shows a schematic course of a determination of the respective disturbance in a calculation of a coefficient of friction between the tire and the roadway in a possible one
  • FIG. 4 shows a schematic overview of the calculation of the coefficient of friction
  • FIG. 5 shows a possible embodiment according to the invention of a table with characteristic values of confidence factors which are used for the weighting for calculating the
  • FIG. 6 shows a diagram of a possible estimation according to the invention of a maximum adhesion between respective tires and a roadway.
  • FIG. 7 shows a further possible embodiment according to the invention of a table with confidence factors of respective disturbance variables used to calculate the coefficient of friction.
  • FIG. 1 of a classification of a respective driving state 1 of a vehicle serves for the assignment or division of the respective driving situation 1 into one of nine current driving states 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 by means of
  • Velocity profile (longitudinal dynamics) 22 and an applied brake pressure 27 The velocity profile is thereby measured by a tachometer, the
  • the lateral dynamics 20 are pre-classified by means of a yaw rate ⁇ 21, i. If the yaw rate ⁇ 21 corresponds approximately to the value zero, the driving situation 1 is assigned to a current driving state "straight ahead" 6. If the yaw rate 21 is greater or less than the value zero, then another calculation of a respective yaw acceleration ⁇ 23, 25 takes place. If the yaw rate 21 has assumed a value less than zero and the corresponding yaw acceleration 25 has assumed approximately zero, then the driving situation 1 is assigned to the driving state "curve right" 10. If the yaw acceleration 25 is not equal to zero, then the vehicle is in a "transition state" 8.
  • the yaw rate 21 has assumed a value greater than zero and the corresponding yaw acceleration 23 is approximately zero, then the current driving state is assigned to a "left turn" 2, whereas if the yaw acceleration 23 is not equal to zero, the vehicle is in a "transitional state". 4 is located.
  • Driving speed is calculated. If the current longitudinal acceleration 26 is approximately zero, then the longitudinal acceleration is assigned to the driving state "constant" 14, if the longitudinal acceleration 26 is greater than zero, then the current driving state is classified as "accelerated” 12 and in the case of a value of the longitudinal acceleration being less than zero the driving state classified as "braked” 18. Since a vehicle both by means of a
  • Brake motor braked as can be braked by a service brake is further differentiated in the case of a value of the longitudinal acceleration less than zero on an applied brake pressure 27. If the brake pressure 27 is greater than zero, then the current driving state is "braked” 18, whereas in the case of a value of the brake pressure 27 equal to zero, a driving state "motor-braked” 16 is classified. By including the brake pressure 27 in the classification, it is possible to clearly describe even driving situations of a downhill with engine or service brake with constant or even increasing speed.
  • respective driving conditions can be assigned to respective environmental conditions, such as, for example, “braked wet” or "accelerated dry”. Since, during the respective driving situation 1, respective ambient conditions are also relevant for a driving behavior or a coefficient of friction between the tire and the roadway, these are interpreted in a further classification method illustrated in FIG.
  • the classification method for interpreting the current environmental conditions is based on measured values of sensors 201, 203, 205 and 207, the measured values of the various sensors 201, 203, 205 and 207 being determined with one another
  • the measured values of a rain sensor 201 are interpreted in an intermediate step 211. If actual precipitation is to be measured, then an adjustment step 213 follows, as indicated by the arrow 214 or an adjustment step 215, as indicated by the arrow 212. Provide an outside temperature sensor 203 or a
  • Tire temperature sensor 205 in the respective adjustment steps 215 and 213, respectively
  • the environment is classified as "wet” 233.
  • the outside temperature sensor 203 measures a value below 3 ° C, the environment is classified as “potentially smooth” 232.
  • the rain sensor 201 currently measures no precipitation and provides a comparison step 216, that even using data of the tire temperature sensor 205 currently no cooling water film 220 is present, the current environmental conditions are classified as "dry” 231.
  • An estimation of the presence of the water film 220 on the tire of the vehicle is made using both the outside temperature sensor 203, the
  • Tire temperature sensor 205 as well as driving dynamics sensors 207, wherein the driving dynamics sensors 207 in particular for the calculation of a respective
  • Energy input into the tires 218 are used with the measurements of the outside temperature sensor 203 and the tire temperature sensor 205 in a
  • Adjustment step 219 is adjusted.
  • the vehicle dynamics sensor 207 provided by the outside temperature sensor 203, the tire temperature sensor 205, is provided
  • the energies that the respective tires deliver to the environment are estimated. Is more energy delivered to the environment than that by means of the
  • Outside temperature sensor 203 measured ambient temperature by air and road contact of the respective tire is possible, it can be assumed that a cooling of the respective tire by a water film 220, whereby also the environment is classified as "wet" 233 accordingly.
  • An amount of heat emitted in this case can be calculated, for example, as a function of a current driving speed and a height of the water film 220. If respective adjustment steps 216, 215, 213 or 219 have to reconcile contradictory measurements or partial results, then a new measurement is carried out and a classification of the contradictory values is omitted.
  • the classification methods illustrated in FIGS. 1 and 2 permit a selection of friction coefficient estimation methods suitable at a given time and a weighting of results of friction coefficient estimation if more than one estimation method is used.
  • the method illustrated in FIG. 3 is based on an estimation of a steering torque.
  • a current state of a steering torque starting from a start state 301, a current state of a steering torque.
  • Vehicle control system 303 detected. If the vehicle control system is active, there is a disturbance in a state of active control 305. If the vehicle control system 303 is not active, it is assessed by a comparison of a determined longitudinal acceleration in the vehicle-fixed coordinate system with a current actual longitudinal acceleration 26, if the vehicle is currently a slope 309 has overcome, which is the case when the longitudinal acceleration in the vehicle-fixed coordinate system is not equal to the actual actual longitudinal acceleration. If the longitudinal acceleration in the vehicle-fixed coordinate system corresponds approximately to the actual actual longitudinal acceleration 26, then a further adjustment step 313 of FIG.
  • Driving speed does not match. If the vehicle has a 3-axis acceleration and yaw rate sensor, the vehicle movement in space can be determined much more accurately. From the vehicle movement and the spring paths so the topography of the roadway with longitudinal and transverse inclination also
  • a possible influence of crosswind 317 is classified via calculations 320, 322, and 324 and the matching steps 321, 323, and 325.
  • a current occurrence of ruts 318 is made or different adhesion in left and right lane 319 closed. If the respective adjustment steps 321 and 323 together with the calculations 320 and 322 result in a unique result, the method ends in an end state 330. If the respective disturbance variables 305, 309, 315, 317, 318 or 319 are currently present, these become another one Calculation of the coefficient of friction provided and possibly charged with a confidence factor. Now or after a fixed time grid, the procedure is run again from starting point 301.
  • Friction 440 and a maximum available traction 450 between tire and roadway is based on various sub-methods 401, 402, 403, 404, 405, 406 and 407.
  • sub-method 401 a currently measured longitudinal acceleration 411 and a currently measured lateral acceleration 412 becomes a global one
  • Adhesion coefficient determined In order to increase the accuracy of this determination, the measured values of the longitudinal acceleration 411 and the
  • Transverse acceleration 412 can be converted into rolling stock parallel values via roll and pitch angles. If a 3-axial acceleration sensor is used, a consideration of the currently acting vertical acceleration can increase the accuracy of the calculation of the lateral and longitudinal acceleration acting parallel to the road surface. The necessary knowledge of roll and pitch angles can either under
  • wheel loads 413 are used to view a wheel-individual adhesion utilization from the currently occurring longitudinal and lateral accelerations 411, 412 as well as knowledge of a chassis and suspension system of the respective vehicle.
  • wheel loads 413 are used to view a wheel-individual adhesion utilization from the currently occurring longitudinal and lateral accelerations 411, 412 as well as knowledge of a chassis and suspension system of the respective vehicle.
  • An evaluation of respective wheel speeds 415 provided in sub-method 403 offers diverse potential for the calculation of parameters relevant to frictional engagement. at
  • Vehicles with single-axis drive can be determined by a comparison of driven to non-driven wheels, a respective slip on the driven wheels. With known driving force and axle load on a rear axle of the vehicle, by forming a quotient of driving force to slip, a longitudinal force stiffness 435 can be determined. If the longitudinal stiffness 435 is lower than in the case of a grippy, dry road surface and the same wheel load, then the respective tire in question will already slip partially. From a currently used traction 440 and a ratio of current longitudinal stiffness 435 to a longitudinal stiffness in handy
  • Lane can be closed to a maximum available traction 450. Since respective side forces also affect the longitudinal force stiffness 435, this calculation provides reliable values only if the longitudinal acceleration 411 is significantly greater than the lateral acceleration 412. Strong water film thicknesses can also lead to wheel speed fluctuations, which is why these are processed in corresponding process steps, i. Estimation method will be considered.
  • An EPS tie-rod force 416 can convert at knowledge of a ⁇ axle and steering kinematics in a restoring moment of the front axle of the vehicle in part methods 404th
  • the restoring moment initially increases with increasing lateral force.
  • a Force utilization of approx. 60% already achieves the restoring moment, however, its maximum.
  • a lateral force on the front axle From a recent vehicle movement can calculate a lateral force on the front axle. From the quotient of restoring moment and lateral force can be calculated with freely rolling wheel a tire trailing distance 417, which consists of a
  • Return torque under the return torque which can be achieved on dry, non-skid road with the same lateral force, can be concluded from the currently used traction and a ratio of current restoring torque to restoring torque at grip road to the maximum available traction 450.
  • the slip angle and with knowledge of the axle kinematics and elastokinematics and the slip angle can be determined. Analogously to the evaluation of the slip already described, the slip angle can additionally be evaluated.
  • Sub-method 405 relates to driving through individual road sections with a large water film thickness, wherein a significant increase in a current driving resistance is caused by a surge 420. By increasing the current
  • Longitudinal acceleration signal 411 changes abruptly. If at the same time the steering wheel angle changes and "inappropriate” the steering torque, then there is a unilaterally increased water film thickness, which in this context means “unsuitable” Steering torque is not caused by a respective driver of the vehicle but by the roadway, which can be assessed by evaluating the yaw rate 419 and other driving dynamics variables. If, in addition to individual wheels, the wheel speed abruptly decreases or the wheel speed becomes restless, there is already a floating up or short-term rising at the respective wheel. By detecting specific patterns, it is thus possible to be critical to the current water film height
  • Driving speed are closed.
  • One challenge here is to identify other confounding factors, such as potholes or gusts of wind, which can also lead to wheel speed fluctuations or sudden vehicle deceleration.
  • the partial methods 406 and 407 have already been described in FIG. 2 and relate to a rain sensor, by means of which, taking into account a travel speed 421, a current amount of precipitation 422 is concluded. Whereas in partial method 407 the tire temperature sensor is used to deduce the energy input into the tires 218 and thereby the presence of a water film 220 in method step 431.
  • Adjustment step 423 uses a determined from the partial methods 401 and 402 adhesion for determining the maximum available adhesion 450. If, on the other hand, no vehicle control system is active, the results from the partial methods 401 and 402 are used to determine the currently used force closure 440. Furthermore, a respective tread depth 433 of the tires of the vehicle has a significant influence on the corresponding measurements necessary for the respective partial methods 402, 403 and 404 and is therefore included in these calculations.
  • a confidence factor or characteristic values of the confidence factor is determined for each estimation method as a function of the driving state, as illustrated in FIG.
  • respective sub-processes 401 to 407 are assigned corresponding characteristic values 555 to the classified driving situations "straight ahead” 6, "turn” 2, 10 or “transition” 4,8 as shown in FIG. 1, as shown by way of example in tables 520, 530 and 540 .
  • the tables predefined by the described components of the lateral dynamics 20 are further divided according to the driving states of the longitudinal dynamics 22 likewise reported in FIG. 1 into "accelerated” 12, "constant” 14, "motor-braked” 16 and "operationally braked” 18.
  • control active sub-processes 501 which consist of a merger of the sub-processes 401 and 402, "wheel speeds” 403, “tie rod force” 404, "sound resistance” 405, “rain sensor” 406 and “tire temperature” 407, are assigned a corresponding to the respective driving conditions Characteristic 555 is occupied and for further calculations to
  • the confidence factor or the characteristic value 555 of the sound resistance 405 changes as a function of the driving states "straight ahead" 6, "turn” 2, 10 or “transition” 4, 8, since as a rule already during cornering, due to differences Routes to be covered, which rotate individual wheels at different speeds. Accordingly, detection of aquaplaning 430 during cornering is more difficult than straight ahead driving. According to the driving conditions "Curve" 2, 10 or “transition” 4, 8 assigned lower characteristic values 555.
  • the characteristic values 555 of the respective driving states can be changed dynamically, for example in
  • the respective confidence factors may, for example, to a very precise and reliable estimate of the maximum available power circuit max 660 are used with confidence factor of Formula 630, as shown in Figure 6.
  • the respective characteristic values 555 are calculated, i. E. is added to a respective current total value of the driving characteristics of the
  • the maximum available traction M max 660 valid can be calculated.
  • the disturbance variables 309, 315, 317, 318 and 319 are also assigned with driving state-specific 5 characteristic values 555 of a further confidence factor, in accordance with the system described in FIG.
  • another total value of another confidence factor Vs ge s can be calculated. If the further total value of the further confidence factor Vs ges is below a critical value Vsmin to be provided previously, then no reliable coefficient of friction or adhesion can be estimated at this point or this driving state due to a lack of information about disturbances and it will be a last one

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Reibwerts zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn, wobei der Reibwert in Abhängigkeit mindestens eines jeweiligen, vorab zu klassifizierenden Fahrzustands des Fahrzeugs sowie jeweiliger, vorab zu klassifizierender Umgebungsbedingungen gebildet wird, wobei der Reibwert durch mindestens ein Schätzverfahren geschätzt wird, wobei das mindestens eine Schätzverfahren mit mindestens einem Kennwert eines Vertrauensfaktors belegt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reibwertermittlung in einem Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Berechnung eines Reibwerts zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn. Dabei liegen der Berechnung verschiedene Schätzverfahren zugrunde, die jeweils mit einem Vertrauensfaktor belegt werden.
Das Fahrverhalten eines Fahrzeugs ist stark abhängig von einem jeweiligen Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn. Ist der Reibwert hoch, so kann entsprechend stark beschleunigt bzw. verzögert bzw. entsprechend schnell um eine Kurve gefahren werden. Ist der Reibwert niedrig, so kann das Fahrzeug durch einen Haftungsverlust zur Fahrbahn leicht instabil werden und gefährliche Fahrsituationen mit entsprechend gefährlichen Fahrzuständen bedingen. Für einen Fahrer ist es von großer Bedeutung zu wissen, wie viel Traktion oder Kraftübertragungsvermögen zur Fahrbahn zur Verfügung steht, d.h. wie groß ein maximal verfügbarer Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn ist. Diese Information kann ebenfalls die Regelgüte von sämtlichen Fahrdynamikregelsystemen, wie bspw. ein Antiblockiersystem (ABS) bei entsprechender Verarbeitung steigern.
Einzelne Verfahren zur Berechnung eines Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn sind bereits beschrieben. So offenbart die deutsche Druckschrift DE 10 2009 002 245 AI ein Verfahren zur Ermittlung eines Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn in einem Fahrzeug, bei dem ein Ist-Reifenrückstellmoment mit einem
Referenzreifenrückstellmoment abgeglichen wird, wobei aus einem Verhältnis der
Momente auf den aktuellen Reibwert geschlossen wird.
In der deutschen Druckschrift DE 10 2010 036 638 AI wird hingegen ein Verfahren zum Bestimmen des Reibwerts bei einem Fahrzeug vorgestellt, bei dem eine
Seitenführungskraft an mindestens einem gelenkten Rad bestimmt wird. Dabei wird eine Zahnstangenkraft erfasst und ein Rückstellmoment an dem gelenkten Rad in Abhängigkeit
BESTÄTIGUNGSKOPIE der Zahnstangenkraft sowie der Seitenführungskraft als eine Funktion eines Nachlaufs ermittelt und auf Grundlage des Rückstellmoments der Reibwert bestimmt.
Ebenfalls auf Grundlage einer Zahnstangenkraft wird in der Druckschrift DE 10 2006 036 5 751 AI eine Zustandsgröße eines Fahrzeugs gemäß einem vorgegebenen kinematischen Zusammenhang als Funktion der jeweiligen Zahnstangenkraft ermittelt, die ihrerseits als Funktion der im Lenksystem wirkenden Lenkmomente berechnet wird.
In der Druckschrift DE 195 23 354 AI wird hingegen eine Einrichtung zum Abschätzen0 von aktuellen Reibwerten der Fahrbahn auf der Basis von Daten von einem
Lenkwinkelsensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Gierwinkelsensor offenbart. Ferner ist beschrieben, diese Daten in die Berechnung der
Drehmomentverteilung auf die Vorder- und Hinterräder miteinzubeziehen. Außerdem ist eine Giermoment-Recheneinheit vorgesehen, um das Phänomen des Über- / Untersteuern5 des Fahrzeugs durch entsprechende Steuerung der linken und rechten Räder zu
verhindern.
Vor diesem Hintergrund wird ein Verfahren zur Ermittlung eines Reibwerts zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn mit den Merkmalen von0 Patentanspruch 1 vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen sind den entsprechenden
Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 15 bereitgestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Reibwert in Abhängigkeit5 mindestens eines jeweiligen, vorab zu klassifizierenden Fahrzustands des Fahrzeugs sowie jeweiliger, vorab zu klassifizierender Umgebungsbedingungen gebildet wird und der Reibwert durch mindestens ein Schätzverfahren geschätzt wird, wobei das
mindestens eine Schätzverfahren mit mindestens einem Kennwert eines
Vertrauensfaktors belegt wird. Unter dem Begriff "belegen" ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine mathematische Zuordnung, vorzugsweise eine Gewichtung bspw. durch Multiplikation mit einem Faktor zu verstehen. Unter einem Reibwert bzw. einem Kraftschluss ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Reibungsbeiwert bzw. Kraftschlussbeiwert bzw. ein Reibungskoeffizient bzw. eine Reibungszahl zu verstehen. Der Reibwert ist ein Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen zwei Körpern, insbesondere zwischen Reifen und Fahrbahn. Im weiter gefassten Sinn beinhaltet der Begriff Reibwert auch den eher
phänomenologisch geprägten Begriff Kraftübertragungsvermögen des Reifens auf die Fahrbahn, wobei dieser bei Aquaplaning oder Fahrbahnglätte sehr gering sein kann.
Das Verfahren umfasst neben der quantitativen Berechnung der oben genannten physikalischen Parameter wie Reibwert also auch die stark qualitative geprägte
Ermittlung oder Abschätzung, ob z.B. Aquaplaning oder Fahrbahnglätte vorliegt. Dies kann mittels Verfahren wie FuzzyLogic oder Assotiativen Speichern oder auf direktem Weg z.B. mittels einfacher phänomenologischer Betrachtungen geschehen. Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf mehreren aufeinander aufbauenden
Verfahrensschritten. In einem ersten Schritt erfolgt eine Klassifikation eines jeweiligen Fahrzustands. Dabei wird vorteilhafterweise der jeweilige Fahrzustand des Fahrzeugs mittels eines längs-, quer- und vertikaldynamischen Zustands des Fahrzeugs klassifiziert. Unter einem Fahrzustand ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Bewegung eines Fahrzeugs relativ zur Fahrbahn zu verstehen. Der jeweilige aktuelle Fahrzustand kann durch eine zeitlich variable, vektorielle Fahrtrichtung, bestehend aus längs, quer- und vertikaldynamischen Anteilen beschrieben werden. Dabei wird die Querdynamik aufgeteilt in potentielle Fahrzustände "geradeaus", "stationäre Kurvenfahrt" sowie "instationäre Kurvenfahrt". Weiterhin ist eine Unterscheidung zwischen Links- und Rechtskurve möglich. Die instationäre Kurvenfahrt lässt sich weiter in Ein- oder Ausfahren aus der Kurve aufteilen.
Bei der Längsdynamik wird unterschieden zwischen "konstante Geschwindigkeit",
"beschleunigt" und "gebremst". Bei dem Fahrzustand "gebremst" kann noch weiter unterschieden werden zwischen "gebremst mit Betriebsbremse" und "gebremst mit Motorbremse". Diese Unterscheidung ist notwendig, da bei den jeweiligen Bremsarten ein merklicher Unterschied in einer Kraftschlussausnutzung einzelner Räder auftreten kann, d.h. einzelne Räder bspw. beim Bremsen mit der Betriebsbremse leichter blockieren können.
Die Längsdynamik kann also aufgeteilt werden in Fahrzustände wie bspw. "beschleunigt", "konstant", "motorgebremst" oder "gebremst". Eine weitere Einteilung wäre bspw.
"beschleunigt", "konstant", "verzögert" und "angetrieben" sowie "Motorbremse" und "Betriebsbremse", wobei das zweite Beispiel den Vorteil bietet, dass auch Fahrzustände der Bergabfahrt mit Motorbremse bzw. Betriebsbremse mit konstanter oder gar zunehmender Geschwindigkeit eindeutig beschrieben werden können.
Es wird hier auch der vertikaldynamische Bewegungszustand des Fahrzeugs
berücksichtigt, wobei dieser Begriff sowohl die gesamtheitliche Bewegung des Fahrzeugs in der Topographie einer Landschaft (Bergauf- oder Bergabfahrt oder Fahrten in der Ebene) oder die Bewegungszustände einzelner Räder bezüglich dem Fahrzeugaufbau über der Fahrbahnoberfläche wie Eingefedert und Ausgefedert und damit auch die Verbindung zu den wirksamen Anpresskräften bzw. Normalkräften in den
Reifenaufstandsflächen umfassen.
Die Querdynamik wird hingegen bspw. eingeteilt in "Kurve (links)", "Übergang (links)", "geradeaus", "Übergang (rechts)", "Kurve (rechts)". Um ein Fahrverhalten eines Fahrzeugs zu stabilisieren bzw. zu optimieren, ist zunächst eine genaue Kenntnis über den jeweiligen Fahrzustand des Fahrzeugs nötig. Daher wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst über eine Gierrate bzw. eine
Gierbeschleunigung die Querdynamik und über eine tatsächliche Längsbeschleunigung und/oder den Bremsdruck die Längsdynamik klassifiziert, d.h. einem der genannten Fahrzustände zugeordnet. Sowohl für die Klassifikation der Längsbeschleunigung als auch für die Klassifikation der Querbeschleunigung notwendige Sensoren sind bei Fahrzeugen mit Fahrdynamikregelung in der Regel bereits vorhanden.
Ferner erfolgt in einem zweiten Schritt eine Klassifikation jeweiliger
Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs, da diese ebenfalls auf den Reibwert und damit auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs Einfluss nehmen. Die Klassifikation der Umgebungsbedingungen erfolgt dabei in mindestens drei
Kategorien, nämlich "Trockenheit", "Fahrbahnglätte" und "Nässe". Eine weitere Aufteilung der Fahrbahnglätte ist bei Verwendung geeigneter Sensoren denkbar. Eine
Unterscheidung zwischen den verschiedenen Kategorien erfolgt unter Verwendung mindestens eines Sensors aus der folgenden Listen an Sensoren: Regensensor,
Luftfeuchtigkeitssensor, Außentemperatursensor, Reifentemperatursensor,
Reifenschwingungssensor, Radträgerschwingungssensor, Schall- oder
Körperschallsensoren, Fahrzeugumfeldsensorik, Front-Heckkamera,
Fahrdynamiksensoren.
Steht zusätzlich ein Luftfeuchtigkeitssensor zur Verfügung kann auf Grund der
Außentemperatur abgeschätzt werden, ob sich Tau auf der Fahrbahn niederschlägt. Liegt in diesem Fall die Außentemperatur unter ca. 3°C ist die Bildung von Eisglätte zu erwarten.
In einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass unter Verwendung mindestens eines Sensors eine Energie, die in einem jeweiligen Reifen des Fahrzeugs in Wärme umgewandelt wird, berechnet wird und die berechnete Energie zur Schätzung einer Höhe eines ggf. vorliegenden Wasserfilms auf der Fahrbahn in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit genutzt wird. Falls ein Fahrzeug zusätzlich mit Reifeninnentemperatursensoren ausgestattet ist, werden mittels der zur Klassifikation von Längs- und Querdynamik erforderlichen Größen jeweilige Kräfte, die zwischen Reifen und Fahrbahn wirken, abgeschätzt. Aus der Schätzung dieser zwischen Reifen und Fahrbahn wirkenden Kräfte wird die Energie berechnet, die im Reifen in Wärme umgewandelt wird.
Unter Verwendung von durch die Reifeninnentemperatursensoren zur Verfügung gestellten Messwerten werden ferner jeweilige Energien, welche die jeweiligen Reifen an die Umgebung abgeben, geschätzt. Wird an die Umgebung mehr Energie abgegeben als bei der gemessenen Umgebungstemperatur durch Luft- und Fahrbahnkontakt möglich ist, kann davon ausgegangen werden, dass aktuell eine Kühlung durch einen Wasserfilm erfolgt, der die von dem jeweiligen Reifen zusätzlich abgegebene Energie aufnimmt. Die zusätzlich abgegebene Energie kann durch eine Funktion einer Fahrgeschwindigkeit und einer Höhe des Wasserfilms auf der Fahrbahn berechnet werden, wodurch bei bekannter abgegebener Energiemenge und Fahrgeschwindigkeit auf die Höhe des Wasserfilms geschlossen werden kann.
In einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine Schätzverfahren in Abhängigkeit eines jeweiligen zuvor zu klassifizierenden Fahrzustands ausgewählt wird.
Da der aktuelle Reibwert einen jeweiligen Fahrzustand erheblich beeinflusst, ist vorgesehen, dass das jeweilige mindestens eine Schätzverfahren, über das der aktuelle Reibwert ermittelt wird, in Abhängigkeit von zuvor ermittelten Klassifikationsergebnissen des Fahrzustands gewählt wird, wobei die Auswahl des mindestens einen
Schätzverfahrens vorzugsweise automatisch erfolgt. Mittels der zuvor klassifizierten Fahrzustände ist es möglich, eine Auswahl von zu einem jeweiligen Zeitpunkt geeigneten Verfahren zur Reibwertschätzung zu treffen. Ferner wird durch die Ergebnisse der Klassifikation eine Gewichtung von Ergebnissen von an der Reibwertschätzung beteiligter Verfahren ermöglicht, falls mehr als ein Verfahren zur Reibwertschätzung verwendet werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine Schätzverfahren in Abhängigkeit jeweiliger klassifizierter Umgebungsbedingungen ausgewählt wird.
Da jeweilige Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs neben dem Fahrzustand ebenfalls erheblichen Einfluss auf den aktuellen Reibwert zwischen Fahrzeug bzw. Reifen und Fahrbahn haben bzw. haben können, ist vorgesehen, dass das jeweilige mindestens eine Schätzverfahren zur Schätzung des aktuellen Reibwerts in Abhängigkeit der zuvor ermittelten Klassifikationsergebnisse der Umgebungsbedingungen und/oder des
Fahrzustands ausgewählt wird, wobei die Auswahl vorzugsweise automatisch erfolgt.
Dabei können grundsätzlich alle geeigneten Verfahren zur möglichen Beschreibung von Einflussfaktoren auf den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn verwendet werden, wobei vorzugsweise Verfahren zur Schätzung jeweiliger Fahrzustände über Längs- und Querbeschleunigungssensoren sowie Verfahren zur Ermittlung jeweiliger
Schlupfschwankungen zwischen verschiedenen Rädern, eines Reifennachlaufs, eines Schwallwiderstands, einer Niederschlagsmenge oder eines Wasserfilms auf der Fahrbahn zur Reibwertermittlung verwendet werden.
Die verschiedenen Schätzverfahren können gleichermaßen oder mit einer verschiedenen, den jeweiligen Klassifikationsergebnissen angepassten Gewichtung in die Berechnung, d.h. die Schätzung des Reibwerts eingehen. Um die jeweiligen Schätzverfahren an jeweilige Umgebungsbedingungen und/oder Fahrzustände anzupassen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die jeweiligen
Schätzverfahren individuell zu gewichten, d.h. mit einem Vertrauensfaktor bzw. einem jeweiligen dem jeweiligen Schätzverfahren zu einer jeweiligen Umgebungsbedingung und/oder Fahrzustand zugeordneten Kennwert des Vertrauensfaktors zu verrechnen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens eine mögliche Störgröße identifiziert und mit einem
Vertrauensfaktor bzw. einem entsprechenden Kennwert eines Vertrauensfaktors gewichtet wird.
Bei derart komplexen Berechnungen wie der Reibwertschätzung bzw. der
Reibwertermittlung wird Störgrößen, wie bspw. Seitenwind, Querneigung, Längsneigung, Spurrinnen, unterschiedlicher Kraftschluss in linker und rechter Spur sowie einem ABS- oder FDR-Regeleingriff eine große Bedeutung beigemessen. Es ist daher vorgesehen, derartige Störgrößen bspw. unter Verwendung einer Messung eines Lenkmoments und/oder von Federwegen bzw. einer Vertikalbeschleunigung des Fahrzeugs zu ermitteln, zu identifizieren und ggf. in eine Berechnung des Reibwerts miteinzubeziehen. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass jeweilige Störgrößen durch mindestens einen Vertrauensfaktor ebenfalls gewichtet werden, d.h. dass jede Störgröße mit einem jeweiligen
entsprechenden Kennwert des mindestens einen Vertrauensfaktors belegt bzw. gewichtet wird.
Durch Verwendung eines Vertrauensfaktors für die Schätzverfahren und analog dazu eines weiteren Vertrauensfaktors für die Störgrößen, können entsprechende Einflüsse gewichtet und dadurch auf ihre Verlässlichkeit hin beurteilt werden. Unter einem Vertrauensfaktor ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Faktor zu verstehen, der dazu verwendet wird eine jeweilige Funktion bzw. ein jeweiliges Verfahren, bspw. ein Schätzverfahren, gegenüber weiteren Verfahren zu gewichten und dadurch dessen spezifischen relativen Anteil an einem auf Basis von mehreren Verfahren erhaltenen Gesamtergebnis festzulegen. Ein Vertrauensfaktor besteht aus Kennwerten, die jeweiligen spezifischen Fahrzuständen und/oder Umgebungsbedingungen bzw.
Schätzverfahren zugeordnet sind und die zur Gewichtung der jeweiligen Schätzverfahren mit diesen verrechnet werden. Da das erfindungsgemäße Verfahren mindestens ein Schätzverfahren und insbesondere eine Kombination aus einer Mehrzahl von Schätzverfahren zur Ermittlung bzw.
Berechnung des Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn vorsieht, scheint eine
Gewichtung jeweiliger Schätzverfahren aus der Mehrzahl von Schätzverfahren ggf.
sinnvoll. Diese Gewichtung erfolgt, wie voranstehend erläutert, bspw. auf Grundlage von Umgebungsbedingungen und/oder Fahrzuständen.
Um bei Berechnung des Reibwerts eine Gewichtung der Schätzverfahren untereinander zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass jedes durch Anwendung eines Schätzverfahrens erhaltene Resultat für den Reibwert mit einem jeweiligen dem Schätzverfahren
zugeordneten Kennwert des jeweiligen Vertrauensfaktors multipliziert, d.h. gewichtet wird und alle so gewichteten Resultate der einzelnen Schätzverfahren aufaddiert werden. Unter der Gewichtung sind auch andere mathematische Verfahren, die bspw. auch den wechselseitigen Einfluss mehrerer Vertrauensfaktoren berücksichtigen können, zu verstehen. Aus Gründen einer Normierung ist es bei einer Berechnung mit jeweils gewichteten Verfahren notwendig, eine Gesamtheit der jeweiligen Gewichtungen in die Berechnung miteinzubeziehen. Eine solche Einbeziehung kann bspw. in Form einer Division des aus der Summation erhaltenen Gesamtresultats durch eine Summe der jeweiligen Kennwerte des Vertrauensfaktors erfolgen. Der Einfluss der Störgrößen wird berücksichtigt, indem der Reibwert in Abhängigkeit von Störgrößen berechnet wird, die mit einem mit jeweiligen Umgebungsbedingungen und/oder einem jeweiligen Fahrzustand verbundenen jeweiligen Kennwert eines
Vertrauensfaktors gewichtet sind. Dazu werden die jeweiligen gewichteten Störgrößen miteinander verrechnet und mit einem vorgegebenen Minimalwert abgeglichen. Liegt das Ergebnis der Verrechnung der gewichteten Störgrößen unter dem vorgegeben
Minimalwert, so ist aktuell keine zuverlässige Reibwertschätzung möglich.
Die Verwendung von Vertrauensfaktoren ermöglicht eine verlässliche Ermittlung bzw. Schätzung des Reibwerts und bietet dem Fahrer sowie einem jeweiligen
Fahrzeugregelsystem dadurch eine vertrauenswürdige Möglichkeit zur Beurteilung jeweiliger Fahrmanöver.
Sind den jeweiligen Schätzverfahren zur Bestimmung des Reibwerts feste
Vertrauensfaktoren bzw. Kennwerte zugewiesen, so sind durch bspw. einen Techniker vor Inbetriebnahme des Fahrzeugs die entsprechenden Kennwerte, d.h. Werte des Vertrauensfaktors für einen konkreten Fahrzustand und/oder konkrete
Außenbedingungen, bereitzustellen. Diese Kennwerte bedingen eine feste Hierarchie jeweiliger Schätzverfahren untereinander, bei der bspw. ein auf der Reifentemperatur basierendes Verfahren ebenso wie ein auf einer Raddrehzahl basierendes Verfahren in die Berechnung des Reibwerts einbezogen wird. Dabei wird aufgrund des jeweiligen
Vertrauensfaktors bzw. Kennwerts bspw. ein Beitrag eines auf einer Reifentemperatur basierenden Schätzverfahrens nur mit einem Viertel eines Beitrags eines auf einer Raddrehzahl basierenden Schätzverfahrens bei der Berechnung bzw. Schätzung des Reibwerts berücksichtigt.
Der beschriebene relative Einfluss jeweiliger Schätzverfahren wird über die jeweiligen Vertrauensfaktoren bzw. deren Kennwerte, die bspw. in einem vorzusehenden
Steuergerät des Fahrzeugs hinterlegt werden, beschrieben. Die Kennwerte der
Vertrauensfaktoren können jeden beliebigen Wert annehmen und ggf. auch an jeweilige zuvor klassifizierte Fahrsituationen bzw. Umweltbedingungen dynamisch angepasst werden, wodurch sich ein relativer Einfluss jeweiliger Schätzverfahren auf den Reibwert entsprechend ändert. Durch die Gewichtung mit anschließender Normierung können jeweilige Verfahren stärker bzw. schwächer zu einem jeweiligen Gesamtergebnis beitragen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine Schätzverfahren mit einem jeweiligen Kennwert eines entsprechenden Vertrauensfaktors gewichtet wird und aus allen gewichteten Schätzwerten jeweiliger Verfahren bzw. Schätzverfahren ein Wert, der einen geschätzten maximalen Kraftschluss ergibt, berechnet wird.
Durch Verwendung mehrerer gewichteter, d.h. mit jeweiligen Kennwerten jeweiliger Vertrauensfaktoren verrechneter Schätzverfahren kann eine verlässliche Schätzung eines aktuell verfügbaren maximalen Kraftschlusses bzw. Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn erreicht werden. Dabei kann der aktuell verfügbare maximale Kraftschluss in den aktuellen Reibwert überführt werden, wobei auch eine Überführung von dem aktuellen Reibwert zum aktuell verfügbaren maximalen Kraftschluss möglich ist. Unter einem maximal verfügbaren Kraftschluss ist im Kontext der Erfindung ein Wert zu verstehen, der angibt wie viel Traktion einem jeweiligen Reifen bzw. dem ganzen
Fahrzeug aktuell zur Verfügung steht. Daher kann der jeweilige Reifen bis zu diesem Wert belastet werden bevor der Kontakt zur Fahrbahn verloren geht und bspw. der jeweilige Reifen blockiert oder durchdreht und hohen Schlupf erzeugt.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass jeweilige Kennwerte jeweiliger Vertrauensfaktoren jeweiliger
Schätzverfahren bzw. Störgrößen verrechnet werden und ein dadurch berechneter Wert mit einem zuvor bereitgestellten Minimalwert abgeglichen wird und bei Unterschreiten des Minimalwerts durch den berechneten Wert eine Meldung generiert wird, die besagt, dass aktuell keine zuverlässige Schätzung des maximal verfügbaren Kraftschlusses möglich ist.
Da die jeweiligen Vertrauensfaktoren bzw. die entsprechenden Kennwerte sich in
Abhängigkeit von klassifiziertem Fahrzustand und/oder Umweltbedingungen ändern können, ist vorgesehen, ein Gütekriterium in Form eines Minimalwerts zu berücksichtigen. Dazu werden alle relevanten Kennwerte miteinander verrechnet, d.h. bspw. aufsummiert und mit dem zuvor bereitzustellenden Minimalwert abgeglichen. Liegt der dadurch berechnete Wert, bspw. ein Mittelwert des Vertrauensfaktors unter dem Minimalwert, so ist aktuell keine zuverlässige Schätzung des maximal verfügbaren Kraftschlusses bzw. des Reibwerts möglich. Es kannvorgesehen werden, in einem solchen Fall, bei dem das Ergebnis der Verrechnung der Kennwerte des jeweiligen Vertrauensfaktors kleiner als der Minimalwert ist, dem Fahrer des Fahrzeugs eine Warnung bzw. Steuergeräten eine Information darüber bereitzustellen, dass aktuell keine verlässliche Schätzung des maximalen Kraftschlusses bzw. des Reibwerts möglich ist.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die jeweilige Störgrößen gewichtet werden und aus jeweiligen gewichteten Störgrößen ein Wert, bspw. ein Mittelwert berechnet wird.
Ebenso wie bereits für die Vertrauensfaktoren des mindestens einen Schätzverfahrens zur Schätzung des Reibwerts bzw. maximalen Kraftschlusses erläutert, ist auch für die ermittelten Störgrößen vorgesehen, diese mit jeweiligen Kennwerten der
Vertrauensfaktoren, die fest oder dynamisch vergeben sein können, zu verrechnen und mit einem zuvor bereitzustellenden Minimalwert abzugleichen. Falls der berechnete Wert unter dem Minimalwert liegt, so kann vorgesehen werden, dem Fahrer des Fahrzeugs eine Warnung oder Steuergeräten eine Information darüber bereitzustellen, dass aktuell keine verlässliche Schätzung des maximalen Kraftschlusses bzw. des Reibwerts möglich ist. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der jeweilige Kennwert des weiteren Vertrauensfaktors mit dem vorab bereitzustellenden Minimalwert abgeglichen wird und bei Unterschreiten des
bereitzustellenden Werts durch den weiteren Vertrauensfaktor ein zuletzt geschätzter Reibwert als weiterhin gültig angenommen wird.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das mindestens eine Schätzverfahren ausgewählt ist aus der folgenden Liste an Schätzverfahren:
a) Berechnung eines globalen Kraftschlusses zwischen mindestens einem Reifen und der Fahrbahn mittels einer gemessenen Längs- und Querbeschleunigung, b) Berechnung jeweiliger Radlasten durch die aktuell auftretende Längs- und
Querbeschleunigung sowie Kenntnissen zum Beladungszustand, zum Fahrwerk und Federungssystem, c) Schätzen jeweiliger Längs- und Seitenkräfte durch Kenntnisse zur Verwendung einer Berechnung nach a) und b) sowie Kenntnissen zu einem Antriebs- und Regelsystem des jeweiligen Fahrzeugs, d) Bestimmen einer Reifen-Längssteifigkeit oder einer dazu äquivalenten Grösse durch Bildung eines Quotienten aus Reifenlängskraft und Reifenlängsschlupf, e) Bestimmen einer Reifen-Quersteifigkeit oder einer dazu äquivalenten Grösse durch Bildung eines Quotienten aus Reifenquerkraft und Reifenquerschlupf, f) Bestimmen einer gesamtheitlichen Reifen-Steifigkeit oder einer dazu äquivalenten Grösse durch Bildung eines Quotienten aus Reifenkraft und Reifenschlupf mittels
Kombination von Anspruch dl und d2 oder mittels eines gesamtheitlichen vektoriellen Ansatzes, g) Bestimmen des maximal verfügbaren Kraftschlusses zwischen mindestens einem Reifen und der Fahrbahn durch ein Verhältnis zwischen aktueller Längs-, Quer- oder gesamtheitlicher Reifen-Steifigkeit und vorzugebender Längs-, Quer- oder
gesamtheitlicher Reifen-Steifigkeit bei griffiger Fahrbahn, h) Berechnen eines Rückstellmoments einer Vorderachse des jeweiligen Fahrzeugs durch Umrechnen einer EPS-Spurstangenkraft unter Verwendung von Kenntnissen über Achsund Lenkkinematik, i) Berechnen einer Seitenkraft an der Vorderachse aus einer jeweiligen
Fahrzeugbewegung, j) Berechnen einer Nachlaufstrecke aus einem Quotienten aus Rückstellmoment und Seitenkraft bei freirollendem Rad, und k) Berechnen des maximal verfügbaren Kraftschlusses zwischen jeweiligem Reifen und der Fahrbahn durch Vergleichen des aktuellen Rückstellmoments mit einem
vorzugebenden Rückstellmoment bei griffiger, trockener Fahrbahn,
I) Ermitteln einer Wasserfilmdicke auf der Fahrbahn durch Bestimmen verschiedener Muster eines Längsbeschleunigungssignals sowie eines Lenkradwinkels im Verhältnis zu einem Lenkmoment und einer Radrehzahl, m) Ermitteln des Reibungsbeiwerts durch Nutzung von streckenbezogenen Daten, die in einer fahrzeugeigenen Datenbasis abgelegt sind und beschreibende Größen der Fahrbahn umfassen, und o) Ermitteln des Reibungsbeiwerts durch Nutzung von Daten aus Kommunikation mit fahrzeugexternen Quellen oder externen Daten-Servern. Die streckenbezogenen Daten können dabei beispielsweise in einem Navigationsgerät als fahrzeugeigene Datenbasis abgelegt werden. Mittels Fahrzeugpositionsbestimmung können die Daten im Fahrzeug vorausschauend genutzt werden. Dies sind bspw.
geographische Position der Fahrbahn, geometrischer Verlauf und Fahrbahnhöhe über NN, Fahrbahnlängs- und Querneigung, Art des Belags, Mikro- und Makrotextur, weitere
Charakteristika die den Fahrbahnreibungsbeiwert dauerhaft beeinflussen, Kuppen und Senken, Spurrinnen, Exposition auf Brücken oder Abschattung. Von den fahrzeugexternen Quellen wie z.B. von anderen Fahrzeugen oder von externen Daten-Server können streckenbezogene, zeitlich variable Daten im Fahrzeug zeitaktuell und auf den Standort und die Route des Fahrzeugs bezogen lokal und / oder
vorausschauend bereitgestellt werden. Dies umfasst das gesamte Feld an für den
Fahrbahnreibwert relevanten Informationen. Enthalten sind dort prognostizierte und / oder aktuelle und / oder bereits in der Vergangenheit liegende Informationen die messbar oder beobachtbar sind. Diese können durch andere Verkehrsteilnehmer oder stationäre Beobachtungseinrichtungen oder Wetterstationen gesammelt worden sein. Dies sind bspw. der aktuelle Fahrbahnzustand inkl. Bedeckungsgrad mit Medien wie z.B. Wasser, Schnee, Eis, Reif, Öl, Laub; sowie Ort, Zeitpunkt, Prognose und Verlauf der umfassend charakterisierten Wetterlage inkl. Temperatur und insbesondere auch der Ort und zeitliche Verlauf von Art und Menge von Niederschlägen und die herrschenden
Sichtverhältnissen, die im Zusammenspiel mit dem Reibungsbeiwert die Fahrweise des Fahrers und die Aktivierung von Fahrzeugsystemen beeinflussen. Wichtige Aufschlüsse über den Fahrzustand, die Umwelt-Bedingungen oder potentielle Risiken durch Annäherung an Grenzzustände lassen sich auch aus weiteren im Fahrzeug befindlichen Sensoren ableiten und mit entsprechender Gewichtung in einem
Gesamtsystemansatz nutzen.
Dazu gehören beispielsweise folgende Sensoren: Der Regensensor zur Ansteuerung des Scheibenwischers liefert Aufschluss über die aktuelle Niederschlagsmenge auf der Windschutzscheibe und damit mittels Korrektur diverser Faktoren wie Fahrgeschwindigkeit, Fahrbahnneigung näherungsweise die Wasserhöhe auf der Straße.
Beschleunigungs- oder Körperschallsensoren im Fahrzeug sind in der Lage im
Fahrzeuggesamtsystem einen Beitrag zur Bestimmung von Wasserhöhe, Mikro- und Makrotextur der Fahrbahnoberfläche, Schnee und Eis und von Aquaplaningzuständen zu liefern. Die Wasserhöhenbestimmung funktioniert z.B. durch Messung von Schall- oder Körperschallintensitäten in für Fahrbahn-Spritzwasser charakteristischen
Frequenzbändern. Fahrbahn-Mikro- und Makrotextur, Schnee, Eis kann mit ähnlichen Verfahren aus der Analyse des Schwingungsverhaltens im Reifen, in der Radaufhängung oder im Gesamtfahrzeug gewonnenen werden.
Weitere aufschlussreiche Informationsquellen zum Thema Reibungsbeiwertdektion sind die Sensoren zur Beobachtung des Fahrzeugumfelds wie ACC-Radars und Kameras. Bestimmte Witterungsverhältnissen und Betriebsbedingungen werden mittels
Selbsdiagnose (z.B. ACC-Radar Blindheit durch Vereisung) detektiert um
Funktionseinschränkungen zu erkennen und zu vermeiden. Dies kann in einem
Gesamtsystem genutzt werden. Über Kameras können Informationen über den
Fahrbahnzustand trocken, naß, Eis, Schnee ermittelt werden oder über die Gischt hinter dem Fahrzeug in Folge von Wasser auf der Fahrbahn.
Durch Verwendung jeweiliger Schätzverfahren zur Bestimmung des Reibwerts bzw. des maximal verfügbaren Kraftschlusses des jeweiligen Reifens des Fahrzeugs mit der Fahrbahn, ist es möglich, die Werte des Reibwerts bzw. des maximal verfügbaren Kraftschlusses verlässlich zu ermitteln und kontinuierlich an jeweilige Gegebenheiten d.h. an jeweilige Umgebungsbedingungen und/oder Fahrsituationen bzw. Fahrzustände anzupassen. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, jeweilige Schätzungsverfahren mit einem Vertrauensfaktor zu gewichten und in Abhängigkeit jeweiliger Störgrößen, die ebenfalls, bspw. über einen weiteren Vertrauensfaktor gewichtet sein können, zu verwenden. Da unterschiedliche Fahrzeuge eine unterschiedliche Sensorkonfiguration aufweisen, basiert das erfindungsgemäße Verfahren auf einer Vielzahl von potentiell verwendungsfähigen Schätzverfahren, wobei bei einer entsprechenden Verfügbarkeit jeweils notwendiger Sensoren optional ein Umfang der zur Ermittlung des Reibwerts bzw. des maximal verfügbaren Kraftschlusses verwendeten Schätzverfahren erhöht werden kann.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der ermittelte Reibwert bzw. der ermittelte maximal verfügbare
Kraftschluss mit Daten eines Navigationssystem kombiniert und zur Berechnung jeweiliger Bremswege, Bremseingriffszeitpunkte und/oder Kurvengeschwindigkeiten genutzt werden kann.
Durch Vorwissen über einen jeweils aktuellen Reibwert ist es möglich, einen Bremsdruck so zu regulieren, dass ein Blockieren des jeweiligen Rades bzw. Reifens noch vor Einsetzen eines ersten Radstillstands verhindert werden kann. Eine derartige
Vorsteuerung oder -regelung vermindert einen notwendigen Bremsweg gegenüber einem herkömmlichen Antiblockiersystem, das erst eingreift, wenn ein jeweiliger Reifen bzw. ein jeweiliges Rad bereits in den blockierten Zustand hineingelaufen ist. Insbesondere bei glatter Fahrbahn wirkt sich ein derart spätes Eingreifen ungünstig auf einen notwendigen Bremsweg aus.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Regelung einer Fahrstabilität eines Fahrzeugs mit mindestens einer Recheneinheit, wobei mindestens ein zuvor bereitzustellender Kennwert eines Vertrauensfaktors in jeweilige Berechnungen eines Reibwerts bzw. eines maximal verfügbaren Kraftschlusses aufzunehmen ist und ein jeweiliger Fahrer des Fahrzeugs und/oder weitere
Fahrdynamikregelsysteme über einen aktuellen Reibwert zwischen mindestens einem Reifen des Fahrzeugs und einer Fahrbahn zu informieren sind. Dabei erfolgt die Regelung der Fahrstabilität des Fahrzeugs in Abhängigkeit des durch die mindestens eine Recheneinheit berechneten Reibwerts bzw. des berechneten maximal verfügbaren Kraftschlusses.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist unter anderem für eine Regelung der Fahrstabilität des Fahrzeugs verwendungsfähig. Weiterhin können dem Fahrer spezifische
Informationen über verfügbare Traktions- oder Querbeschleunigungsreserven dargestellt werden. Dafür notwendige Berechnungen werden von einem Steuergerät des Fahrzeugs oder von einer ggf. von der Vorrichtung umfassten Recheneinheit durchgeführt. Durch eine Schätzung eines aktuellen Reibwerts können bspw.
Fahrzeugregelungsanlagen wie bspw. ein Antiblockiersystem (ABS) oder ein
Stabilitätsprogramm oder ein Traktionsprogramm des Antriebsstrangs oder das Feder- Dämpfersystem oder ein Lenksystem effizient reguliert werden. Dies bedeutet, dass jeweilige Steuerungs- oder Regelungsoperationen der jeweiligen
Fahrzeugregelungsanlage an den aktuellen Reibwert angepasst werden können, wodurch bspw. ein anzulegender Bremsdruck reduziert und ein Blockieren des Reifens bereits vor einer Detektion des Blockierens, wie es bspw. bei einem ABS vorgesehen ist, verhindert wird. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von beispielhaften Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt einen schematischen Verlauf einer Klassifikation eines jeweiligen
Fahrzustands bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 2 zeigt einen schematischen Verlauf einer Klassifikation jeweiliger
Umgebungsbedingungen eines Fahrzeugs bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Figur 3 zeigt einen schematischen Verlauf einer Ermittlung jeweiliger Störgröße bei einer Berechnung eines Reibwerts zwischen Reifen und Fahrbahn bei einer möglichen
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 4 zeigt eine schematische Übersicht von zur Berechnung des Reibwerts
eingesetzter Verfahren bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 5 zeigt eine mögliche erfindungsgemäße Ausführungsform einer Tabelle mit Kennwerten von Vertrauensfaktoren, die zur Gewichtung von zur Berechnung des
Reibwerts eingesetzten Verfahren verwendet werden.
Figur 6 zeigt ein Schema zu einer möglichen erfindungsgemäßen Schätzung eines maximalen Kraftschlusses zwischen jeweiligen Reifen und einer Fahrbahn. Figur 7 zeigt eine weitere mögliche erfindungsgemäße Ausführungsform einer Tabelle mit Vertrauensfaktoren jeweiliger zur Berechnung des Reibwerts eingesetzter Störgrößen.
Der in Figur 1 dargestellte Ablauf einer Klassifikation eines jeweiligen Fahrzustands 1 eines Fahrzeugs dient zur Zuordnung bzw. Einteilung der jeweiligen Fahrsituation 1 in einen von neun aktuellen Fahrzuständen 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 mittels
Messungen einer aktuellen Fahrtrichtung (Querdynamik) 20, eines aktuellen
Geschwindigkeitsverlaufs (Längsdynamik) 22 und eines anliegenden Bremsdrucks 27. Der Geschwindigkeitsverlauf wird dabei durch Messwerte eines Tachometers, die
Fahrtrichtung durch Messwerte eines Gierratensensors und der Bremsdruck durch einen Bremsdrucksensor ermittelt. Die jeweiligen Werte des Tachometers und des Gierratensensors werden verrechnet, interpretiert und schließlich einem bestimmten, vordefinierten Fahrzustand zugeordnet.
Ausgehend von den Messwerten des Gierratensensors wird die Querdynamik 20 mittels einer Gierrate ψ 21 vorab-klassifiziert, d.h. falls die Gierrate ψ 21 ungefähr dem Wert Null entspricht, wird die Fahrsituation 1 einem aktuellen Fahrzustand "geradeaus" 6 zugewiesen. Falls die Gierrate 21 größer oder kleiner als der Wert Null ist, so erfolgt eine weitere Berechnung einer jeweiligen Gierbeschleunigung ψ 23, 25. Falls die Gierrate 21 einen Wert kleiner Null angenommen hat und die entsprechende Gierbeschleunigung 25 ungefähr den Wert Null angenommen hat, so wird die Fahrsituation 1 dem Fahrzustand "Kurve rechts" 10 zugeordnet. Ist die Gierbeschleunigung 25 ungleich Null, so befindet sich das Fahrzeug in einem "Übergangszustand" 8.
Falls die Gierrate 21 einen Wert größer Null angenommen hat und die entsprechende Gierbeschleunigung 23 ungefähr Null ist, so wird der aktuelle Fahrzustand einer "Kurve links" 2 zugeordnet, wohingegen bei einem Wert der Gierbeschleunigung 23 ungleich Null, das Fahrzeug sich in einem "Übergangszustand" 4 befindet.
Zur Klassifikation der Längsdynamik 22 erfolgt zunächst eine Interpretation einer aktuellen tatsächlichen Längsbeschleunigung v, 26, die aus der aktuellen
Fahrgeschwindigkeit berechnet wird. Ist die aktuelle Längsbeschleunigung 26 ungefähr Null, so wird die Längsbeschleunigung dem Fahrzustand "konstant" 14 zugeordnet, ist die Längsbeschleunigung 26 größer Null, so wird der aktuelle Fahrzustand als "beschleunigt" 12 klassifiziert und im Falle eines Wertes der Längsbeschleunigung kleiner Null wird der Fahrzustand als "gebremst" 18 klassifiziert. Da ein Fahrzeug sowohl mittels einer
Motorbremse motorgebremst als auch durch eine Betriebsbremse gebremst werden kann, wird im Falle eines Wertes der Längsbeschleunigung kleiner Null über einen anliegenden Bremsdruck 27 weiter differenziert. Ist der Bremsdruck 27 größer Null, so ist der aktuelle Fahrzustand "gebremst" 18, wohingegen im Falle eines Wertes der Bremsdrucks 27 gleich Null ein Fahrzustand "motorgebremst" 16 klassifiziert wird. Durch Einbeziehung des Bremsdrucks 27 in die Klassifikation ist es möglich, auch Fahrsituationen einer Bergabfahrt mit Motor- bzw. Betriebsbremse mit konstanter oder gar zunehmender Geschwindigkeit eindeutig zu beschreiben.
Wird zusätzlich die Vertikalbeschleunigung gemessen, so ist eine weitere Klassifikation bezüglich der Vertikaldynamik denkbar. Auswirkungen bzgl. der Reibwertschätzung sind vor allem bei länger anhaltenden Vertikalbeschleunigungen bspw. in Senken und auf Kuppen zu beachten.
Durch eine Fusion der Klassifikationsergebnisse von Längs- und Querbeschleunigung können jeweilige Fahrzustände jeweiligen Umgebungsbedingungen, wie bspw. "gebremst nass" oder "beschleunigt trocken" zugeordnet werden. Da während der jeweiligen Fahrsituation 1 auch jeweilige Umgebungsbedingungen für ein Fahrverhalten bzw. einen Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn relevant sind, werden diese in einem weiteren, in Figur 2 dargestellten Klassifikationsverfahren interpretiert. Das Klassifikationsverfahren zur Interpretation der aktuellen Umgebungsbedingungen basiert auf Messwerten von Sensoren 201 , 203, 205 und 207, wobei die ermittelten Messwerte der verschiedenen Sensoren 201 , 203, 205 und 207 miteinander
abgeglichen werden, um ein verlässliches Klassifikationsergebnis zu gewährleisten. Dabei werden zunächst die Messwerte eines Regensensors 201 in einem Zwischenschritt 211 interpretiert. Falls aktuell Niederschlag zu messen ist, so folgt ein Abgleichschritt 213, wie durch den Pfeil 214 angedeutet bzw. ein Abgleichschritt 215, wie durch den Pfeil 212 angedeutet. Erbringen ein Außentemperatursensor 203 bzw. ein
Reifentemperatursensor 205 in den jeweiligen Abgleichschritten 215 bzw. 213
passende, d.h. zum selben Klassifikationsergebnis führende Messungen, so wird die Umgebung als "Nass" 233 klassifiziert. Misst der Außentemperatursensor 203 allerdings einen Wert von unter 3°C, so wird die Umgebung als "potentiell glatt" 232 klassifiziert. Misst der Regensensor 201 aktuell keinen Niederschlag und erbringt ein Vergleichsschritt 216, dass auch unter Verwendung von Daten des Reifentemperatursensors 205 aktuell kein kühlender Wasserfilm 220 vorliegt, so werden die aktuellen Umgebungsbedingungen als "trocken" 231 klassifiziert. Eine Schätzung eines Vorliegens des Wasserfilms 220 auf den Reifen des Fahrzeugs erfolgt dabei unter Verwendung sowohl des Außentemperatursensors 203, des
Reifentemperatursensors 205 als auch von Fahrdynamiksensoren 207, wobei die Fahrdynamiksensoren 207 insbesondere für die Berechnung eines jeweiligen
Energieeintrags in die Reifen 218 verwendet werden, der mit den Messungen des Außentemperatursensors 203 und des Reifentemperatursensors 205 in einem
Abgleichschritt 219 abgeglichen wird.
In einem Abgleichschritt 219 wird aus den durch den Außentemperatursensor 203, den Reifentemperatursensor 205, den Fahrdynamiksensoren 207 bereitgestellten
Messwerten als auch einer Energie 218, die in einem jeweiligen Reifen in Wärme umgewandelt wird, entsprechend der Pfeilrichtungen, auf ein Vorliegen eines Wasserfilms 220 geschlossen. Durch Messung jeweiliger Reifeninnentemperaturen werden die Energien, die die jeweiligen Reifen an die Umgebung abgeben, geschätzt. Wird an die Umgebung mehr Energie abgegeben als dies bei der mittels des
Außentemperatursensors 203 gemessenen Umgebungstemperatur durch Luft- und Fahrbahnkontakt des jeweiligen Reifens möglich ist, kann von einer Kühlung des jeweiligen Reifens durch einen Wasserfilm 220 ausgegangen werden, wodurch auch entsprechend die Umgebung als "nass" 233 klassifiziert wird. Eine dabei abgegebene Wärmemenge kann bspw. als Funktion einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit und einer Höhe des Wasserfilms 220 berechnet werden. Falls jeweilige Abgleichschritte 216, 215, 213 oder 219 widersprüchliche Messungen bzw. Teilergebnisse abzugleichen haben, so wird eine erneute Messung vollzogen und von einer Klassifikation der widersprüchlichen Werte abgesehen. Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Klassifikationsverfahren erlauben eine Auswahl von zu einem jeweiligen Zeitpunkt geeigneten Verfahren zur Reibwertschätzung und eine Gewichtung von Ergebnissen der Reibwertschätzung, falls mehr als ein Schätzverfahren angewendet werden.
Das in Figur 3 dargestellte Verfahren beruht auf einer Schätzung eines Lenkmoments. Dabei wird ausgehend von einem Startzustand 301 ein aktueller Zustand einer
Fahrzeugregelungsanlage 303 erfasst. Ist die Fahrzeugregelungsanlage aktiv, so besteht eine Störgröße in einem Zustand aktiver Regelung 305. Ist die Fahrzeugregelungsanlage 303 nicht aktiv, so wird durch einen Abgleich einer ermittelten Längsbeschleunigung im fahrzeugfesten Koordinatensystem mit einer aktuellen tatsächlichen Längsbeschleunigung 26 bewertet, ob das Fahrzeug derzeit eine Steigung 309 zu überwinden hat, was der Fall ist, wenn die Längsbeschleunigung im fahrzeugfesten Koordinatensystem ungleich der aktuellen tatsächlichen Längsbeschleunigung ist. Falls die Längsbeschleunigung im fahrzeugfesten Koordinatensystem der aktuellen tatsächlichen Längsbeschleunigung 26 in etwa entspricht, so wird durch einen weiteren Abgleichschritt 313 einer
Querbeschleunigung im fahrzeugfesten Koordinatensystem mit einem Produkt aus tatsächlicher Giergeschwindigkeit und aktueller Fahrgeschwindigkeit eine aktuelle
Querneigung 315 der Fahrbahn klassifiziert. Das Fahrzeug befindet sich auf einer
Querneigung 315, wenn die Querbeschleunigung im fahrzeugfesten Koordinatensystem mit einem Produkt aus tatsächlicher Giergeschwindigkeit und aktueller
Fahrgeschwindigkeit nicht übereinstimmt. Verfügt das Fahrzeug über einen 3-axialen Beschleunigungs- und Drehratensensor, so kann die Fahrzeugbewegung im Raum wesentlich genauer bestimmt werden. Aus der Fahrzeugbewegung und den Federwegen kann damit die Topografie der Fahrbahn mit Längs- und Querneigung ebenfalls
näherungsweise berechnet werden.
Ein ggf. vorhandener Einfluss von Seitenwind 317 wird über Berechnungen 320, 322, und 324 und den Abgleichschritten 321 , 323 und 325 klassifiziert.
Ferner wird in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Abgleichschritts 325 und eines darauf folgenden weiteren Abgleichschritts 327 auf ein aktuelles Auftreten von Spurrinnen 318 bzw. unterschiedlichem Kraftschluss in linker und rechter Spur 319 geschlossen. Führen die jeweiligen Abgleichsschritte 321 und 323 zusammen mit den Berechnungen 320und 322 zu einem eindeutigen Ergebnis, so endet das Verfahren in einem Endzustand 330. Falls die jeweiligen Störgrößen 305, 309, 315, 317, 318 oder 319 aktuell vorliegen, werden diese für eine weitere Berechnung des Reibwerts zur Verfügung gestellt und ggf. mit einem Vertrauensfaktor verrechnet. Jetzt oder nach einem festen Zeitraster wird das Verfahren wieder erneut ab Startpunkt 301 durchlaufen.
Das in Figur 4 dargestellte Verfahren zur Schätzung eines aktuell genutzten
Kraftschlusses 440 und eines maximal verfügbaren Kraftschlusses 450 zwischen Reifen und Fahrbahn basiert auf verschiedenen Teilverfahren 401 , 402, 403, 404, 405, 406 und 407. In Teilverfahren 401 wird aus einer aktuell gemessenen Längsbeschleunigung 411 und einer aktuell gemessenen Querbeschleunigung 412 ein globaler
Kraftschlussbeiwert bestimmt. Um die Genauigkeit dieser Bestimmung zu erhöhen, können die gemessenen Werte der Längsbeschleunigung 411 und der
Querbeschleunigung 412 über Wank- und Nickwinkel in fahrbahnparallele Werte umgerechnet werden. Wird ein 3-axialer Beschleunigungssensor genutzt, kann eine Berücksichtigung der aktuell wirkenden Vertikalbeschleunigung die Genauigkeit der Berechnung der fahrbahnparallel wirkenden Quer- und Längsbeschleunigung steigern. Die dafür notwendigen Kenntnisse der Wank- und Nickwinkel können entweder unter
Verwendung von Kenntnissen zum Fahrzeug aus jeweiligen Beschleunigungen geschätzt werden oder mit Hilfe von ggf. vorzusehenden Federwegsensoren näherungsweise berechnet werden.
Steht ebenfalls ein 3-axialer Drehratensensor zur Verfügung, kann hieraus die Bewegung des Fahrzeugs im Raum noch genauer bestimmt werden. Die Umrechnung der
Beschleunigungen in fahrbahnparallele Quer- und Längsbeschleunigung ist damit noch genauer möglich.
Eine Fusion von Längs- 411 ax und Querbeschleunigung ay 412 wird dabei über die
V 2 2
a + a
i UM nci μ lobal « - berechnet. In Teilverfahren 402 wird zur Betrachtung einer radindividuellen Kraftschlussausnutzung aus den momentan auftretenden Längs- und Querbeschleunigungen 411 , 412 sowie Kenntnissen zu einem Fahrwerk und Federungssystem des jeweiligen Fahrzeugs auf jeweilige Radlasten 413 geschlossen. Durch zusätzliche Kenntnisse zu einem Antriebsund Bremssystem des jeweiligen Fahrzeugs lassen sich in jeweilige Aufstandsflächen übertragene Längs- und Seitenkräfte und damit auch ein an jedem Rad momentan ausgenutzter Kraftschluss 414 schätzen. Eine in Teilverfahren 403 vorgesehene Auswertung jeweiliger Raddrehzahlen 415 bietet vielfältiges Potential zur Berechnung von kraftschlussrelevanten Parametern. Bei
Fahrzeugen mit Ein-Achs-Antrieb kann durch einen Vergleich von angetriebenen zu nicht angetriebenen Rädern ein jeweiliger Schlupf an den angetriebenen Rädern bestimmt werden. Bei bekannter Antriebskraft und Achslast an einer Hinterachse des Fahrzeugs kann durch Bilden eines Quotienten Antriebskraft zu Schlupf eine Längskraftsteifigkeit 435 bestimmt werden. Ist die Längskraftsteifigkeit 435 geringer als bei griffiger, trockener Fahrbahn und gleicher Radlast, dann rutscht der jeweils betrachtete Reifen bereits partiell. Aus einem momentan genutzten Kraftschluss 440 und einem Verhältnis von aktueller Längskraftsteifigkeit 435 zu einer Längskraftsteifigkeit bei griffiger
Fahrbahn kann auf einen maximal verfügbaren Kraftschluss 450 geschlossen werden. Da jeweilige Seitenkräfte ebenfalls die Längskraftsteifigkeit 435 beeinflussen, liefert diese Berechnung nur dann zuverlässige Werte, wenn die Längsbeschleunigung 411 deutlich größer als die Querbeschleunigung 412 ist. Starke Wasserfilmdicken können ebenfalls zu Raddrehzahlschwankungen führen, weshalb diese in entsprechenden Verfahrensschritten, d.h. Schätzverfahren berücksichtigt werden.
Eine EPS-Spurstangenkraft 416 lässt sich in Teilverfahren 404 bei Kenntnis einer Achs¬ und Lenkkinematik in ein Rückstellmoment der Vorderachse des Fahrzeugs umrechnen. Das Rückstellmoment steigt mit zunehmender Seitenkraft zunächst an. Bei einer Kraftschlussausnutzung von ca. 60% erreicht das Rückstellmoment aber bereits sein Maximum.
Aus einer aktuellen Fahrzeugbewegung lässt sich eine Seitenkraft an der Vorderachse berechnen. Aus dem Quotienten aus Rückstellmoment und Seitenkraft lässt sich bei frei rollendem Rad eine Reifennachlaufstrecke 417 berechnen, die sich aus einem
geometrischen Nachlauf einer jeweiligen Achskinetik und dem Reifenrückstellmoment zusammensetzt. Analog zur bereits beschriebenen Auswertung des Schlupfes wird das aktuelle Rückstellmoment mit einem Rückstellmoment, das auf griffiger, trockener Fahrbahn bei gleicher Seitenkraft erreicht wird, verglichen. Liegt das aktuelle
Rückstellmoment unter dem Rückstellmoment, das auf trockener, griffiger Fahrbahn bei gleicher Seitenkraft erreicht werden kann, kann aus dem aktuell genutzten Kraftschluss und einem Verhältnis von aktuellem Rückstellmoment zu Rückstellmoment bei griffiger Fahrbahn auf den maximal verfügbaren Kraftschluss 450 geschlossen werden. Diese Berechnungen sind zuverlässig, wenn keine signifikanten Längskräfte an den gelenkten Vorderrädern vorliegen, da bei einer Kurvenfahrt Verformungen des Reifens im
Allgemeinen auch einen dezentralen Angriff resultierender Längskräfte zur Folge haben, wodurch ein zusätzlicher Anteil am Rückstellmoment von den Längskräften verursacht wird.
Bei Verwendung eines 3-axialen Beschleunigungs- und Drehratensensors können der Schwimmwinkel und bei Kenntnis der Achskinematik und -elastokinematik auch die Schräglaufwinkel bestimmt werden. Analog zur bereits beschriebenen Auswertung des Schlupfes kann zusätzlich der Schräglaufwinkel ausgewertet werden.
Teilverfahren 405 betrifft ein Durchfahren einzelner Fahrbahnabschnitte mit großer Wasserfilmdicke, wobei eine deutliche Erhöhung eines aktuellen Fahrwiderstands durch einen Schwallwiderstand 420 bewirkt wird. Durch die Erhöhung des aktuellen
Fahrwiderstands nimmt die Fahrgeschwindigkeit etwas ab und ein aktuelles
Längsbeschleunigungssignal 411 ändert sich sprungartig. Ändern sich zeitgleich der Lenkradwinkel und„unpassend" hierzu das Lenkmoment, so liegt eine einseitig erhöhte Wasserfilmdicke vor. Unter "unpassend" ist in diesem Kontext zu verstehen, dass das Lenkmoment nicht von einem jeweiligen Fahrer des Fahrzeugs sondern von der Fahrbahn verursacht wird, was durch Auswertung der Gierrate 419 und weiterer fahrdynamischer Größen beurteilt werden kann. Nimmt zusätzlich an einzelnen Rädern die Raddrehzahl schlagartig ab bzw. wird die Raddrehzahl unruhig, liegt an dem jeweiligen Rad bereits ein Aufschwimmen bzw. kurzzeitiges Aufschwimmen vor. Durch ein Detektieren von spezifischen Mustern kann somit auf eine zur aktuellen Wasserfilmhöhe kritische
Fahrgeschwindigkeit geschlossen werden. Eine Herausforderung besteht hierbei in einer Identifizierung anderer Störfaktoren, wie Schlaglöcher oder Windböen, die ebenfalls zu Raddrehzahlschwankungen oder schlagartigen Fahrzeugverzögerungen führen können.
Die Teilverfahren 406 und 407 wurden bereits in Figur 2 beschrieben und betreffen einen Regensensor, durch den unter Einbezug einer Fahrgeschwindigkeit 421 auf eine aktuelle Niederschlagsmenge 422 geschlossen wird. Wohingegen in Teilverfahren 407 mittels des Reifentemperatursensors auf den Energieeintrag in die Reifen 218 und dadurch auf eine Anwesenheit eines Wasserfilms 220 in dem Verfahrensschritt 431 geschlossen wird.
Durch Kombination jeweiliger Teilverfahren 401 bis 407 ist es möglich, ein zusätzliches Wissen über bspw. vorliegende Umgebungsbedingungen zu ermitteln. So kann bei bekannter Anwesenheit des Wasserfilms 220 durch den Verfahrensschritt 431 und einer unpassenden Änderung des Lenkradwinkels auf ein Vorhandensein von Aquaplaning 430 geschlossen werden.
Liegt ein Aktivitätszustand eines Fahrzeugregelungssystems vor, so wird in einem
Abgleichschritt 423 ein aus den Teilverfahren 401 und 402 ermittelter Kraftschluss zur Bestimmung des maximal verfügbaren Kraftschlusses 450 verwendet. Ist hingegen keine Fahrzeugregelungsanlage aktiv, werden die Ergebnisse aus den Teilverfahren 401 und 402 zur Bestimmung des aktuell genutzten Kraftschlusses 440 eingesetzt. Ferner nimmt eine jeweilige Profiltiefe 433 der Reifen des Fahrzeugs erheblichen Einfluss auf die entsprechenden für die in den jeweiligen Teilverfahren 402, 403 und 404 notwendigen Messungen und wird daher in diese Berechnungen mit einbezogen.
Selbiges gilt für eine Quer- und Längsneigung 434, die in den Teilverfahren 404 und 406 berücksichtigt wird.
Da die verschiedenen Teilverfahren 401 bis 407 nur in bestimmten Fahrsituationen zuverlässige Ergebnisse liefern können, wird ein Vertrauensfaktor bzw. Kennwerte des Vertrauensfaktors für jedes Schätzverfahren in Abhängigkeit des Fahrzustands ermittelt, wie in Figur 5 dargestellt.
Dabei werden den jeweiligen Teilverfahren 401 bis 407 den wie in Figur 1 beschriebenen klassifizierten Fahrsituationen "geradeaus" 6, "Kurve" 2, 10 oder "Übergang" 4,8 entsprechende Kennwerte 555 zugeordnet, wie beispielhaft in den Tabellen 520, 530 und 540 dargestellt. Dazu werden die durch die beschriebenen Komponenten der Querdynamik 20 voreingeteilten Tabellen weiter gemäß der ebenfalls in Figur 1 berichteten Fahrzustände der Längsdynamik 22 in "beschleunigt" 12, "konstant" 14, "motorgebremst" 16 und "betriebsgebremst" 18 eingeteilt.
Die Teilverfahren "Regelung aktiv" 501 , das aus einer Fusion der Teilverfahren 401 und 402 besteht, "Raddrehzahlen" 403, "Spurstangenkraft" 404, "Schallwiderstand" 405, "Regensensor" 406 und "Reifentemperatur" 407 werden entsprechend der jeweiligen Fahrzustände mit einem Kennwert 555 belegt und für weitere Berechnungen zur
Verfügung gestellt. Entsprechend ändert sich bspw. der Vertrauensfaktor bzw. der Kennwert 555 des Schallwiderstands 405 in Abhängigkeit der Fahrzustände "geradaus" 6, "Kurve" 2, 10 oder "Übergang" 4,8, da während einer Kurvenfahrt in der Regel bereits, bedingt durch unterschiedlich zurückzulegende Strecken, die einzelnen Räder unterschiedlich schnell drehen. Demzufolge ist eine Detektion von Aquaplaning 430 während einer Kurvenfahrt schwerer möglich als bei einer Geradeausfahrt. Entsprechend werden den Fahrzuständen "Kurve" 2, 10 bzw. "Übergang" 4, 8 niedrigere Kennwerte 555 zugeordnet. Dabei können die Kennwerte 555 der jeweiligen Fahrzustände dynamisch verändert, bspw. in
Abhängigkeit jeweiliger Klassifikationsergebnisse und/oder Sensormessungen, oder aber durch einen Techniker in einem Programmierungsschritt bspw. eines Steuergeräts, fest vorgegeben sein.
Die jeweiligen Vertrauensfaktoren können bspw. zu einer sehr präzisen und verlässlichen Schätzung eines maximal verfügbaren Kraftschlusses max 660 mit Vertrauensfaktor gemäß Formel 630 verwendet werden, wie in Figur 6 dargestellt.
Dabei werden die jeweiligen Kennwerte 555 verrechnet, d.h. addiert, um einen jeweiligen für den Fahrzustand spezifischen aktuellen Gesamtwert der Kennzahlen des
Vertrauensfaktors VMges gemäß Formel 630:
= Λ·νμΑ + Αη · νμΔη + AF■ νμΑΡ + RS · νμΚ8 + RT■ νμΚΤ zu errechnen. Durch eine Division eines Ergebnisses einer Summe von Multiplikationen der Teilverfahren 501 , 403, 404, 405, 406, 407 mit dem dem jeweiligen Fahrzustand 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 oder 18 entsprechenden Kennwert 555, durch den aktuellen Gesamtwert des Vertrauensfaktors V ges kann der maximal verfügbare Kraftschluss 660 max gemäß Formel 620:
R_ Α · A - VVA + μ^ μ^ + AF■ Ύμ^ + RS■ - V^ + RT■ μκτ · νμΚΤ geschätzt werden. Liegt der aktuell gesamte Vertrauensfaktor unter einem kritischen Wert VMmin, so ist aktuell keine zuverlässige Schätzung des maximal
verfügbaren Kraftschlusses pmax 660 möglich und es kann eine Warnung 610 an den Fahrer oder eine entsprechende Information an Steuergeräte übermittelt werden. Es wird ein zuletzt geschätzter maximal verfügbarer Kraftschluss weiterhin als gültig
angenommen. Liegt der aktuelle Gesamtwert des Vertrauensfaktors V ges 630 über dem kritischen Wert V \n oder ist mit diesem identisch, so kann der maximal verfügbare Kraftschluss Mmax 660 valide berechnet werden. Für eine weitere Verbesserung der Schätzung des maximal verfügbaren Kraftschlusses max 660 ist vorgesehen, ggf. Störgrößen gemäß Figur 3, mit in die Schätzung des maximal verfügbaren Kraftschlusses
Figure imgf000032_0001
660 aufzunehmen. Dafür ist vorgesehen, die Störgrößen 309, 315, 317, 318 und 319 ebenfalls mit fahrzustandsspezifischen 5 Kennwerten 555 eines weiteren Vertrauensfaktors, gemäß dem in Figur 5 beschriebenen System zu belegen.
Durch Verrechnung der jeweiligen in Figur 7 dargestellten Kennwerte 555 der Störgrößen 309, 315, 317, 318, und 319 mit den ermittelten Werten der Störgrößen 309, 315,
10 317, 318, und 319 kann ein weiterer Gesamtwert eines weiteren Vertrauensfaktors Vsges berechnet werden. Liegt der weitere Gesamtwert des weiteren Vertrauensfaktor Vsges unter einem zuvor bereitzustellenden kritischen Wert Vsmin, so ist zu diesem Zeitpunkt bzw. zu diesem Fahrzustand keine zuverlässige Reibwert- bzw. Kraftschlussschätzung aufgrund mangelnder Informationen zu Störgrößen möglich und es wird ein zuletzt
15 geschätzter Reibwert bzw. maximal verfügbarer Kraftschluss weiterhin als gültig
angenommen. Auch in diesem Fall kann eine entsprechende Information an den Fahrer oder an Steuergeräte weitergeleitet werden, die darauf hinweisen, dass zurzeit keine zuverlässige Schätzung eines aktuellen maximal verfügbaren Kraftschlusses möglich ist. 0

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung eines Reibwerts zwischen mindestens einem Reifen eines Fahrzeugs und einer Fahrbahn, wobei der Reibwert in Abhängigkeit mindestens eines jeweiligen, vorab zu klassifizierenden Fahrzustands des Fahrzeugs sowie jeweiliger, vorab zu klassifizierender Umgebungsbedingungen gebildet wird, wobei der Reibwert durch mindestens ein Schätzverfahren geschätzt wird, wobei das mindestens eine
Schätzverfahren mit mindestens einem Kennwert eines Vertrauensfaktors belegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der jeweilige Fahrzustand des Fahrzeugs mittels eines längs-, quer- und vertikaldynamischen Zustands des Fahrzeugs klassifiziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die jeweiligen Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs unter Verwendung mindestens eines Sensors aus der folgenden Liste an
Sensoren bestimmt werden: Regensensor, Luftfeuchtigkeitssensor,
Außentemperatursensor, Reifentemperatursensor, Reifenschwingungssensor,
Radträgerschwingungssensor, Schall- oder Körperschallsensoren,
Fahrzeugumfeldsensorik, Front-Heckkamera, Fahrdynamiksensoren.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem unter Verwendung des mindestens einen Sensors eine Energie, die in einem jeweiligen Reifen des Fahrzeugs in Wärme
umgewandelt wird, berechnet wird und die berechnete Energie zur Schätzung einer Höhe eines ggf. vorliegenden Wasserfilms auf der Fahrbahn in Abhängigkeit der
Fahrgeschwindigkeit, genutzt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine Schätzverfahren in Abhängigkeit eines jeweiligen klassifizierten Fahrzustands ausgewählt wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine Schätzverfahren in Abhängigkeit jeweiliger klassifizierter Umgebungsbedingungen ausgewählt wird.
5 7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Reibwert in Abhängigkeit von einem jeweiligen Kennwert eines Vertrauensfaktors gewichteter Störgrößen berechnet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Störgrößen ausgewählt sind aus der lo folgenden Liste an Störgrößen: Längsneigung, Querneigung, Seitenwind, Spurrinnen, unterschiedlicher Kraftschluss in linker und rechter Spur, Regeleingriff eines
Antiblockiersystems, Regeleingriff eines Fahrdynamikregelsystems.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens 15 eine Schätzverfahren mit einem jeweiligen Kennwert eines Vertrauensfaktor gewichtet wird und aus allen gewichteten Schätzwerten jeweiliger Schätzverfahren ein Wert, der einen geschätzten maximalen Kraftschluss zwischen Reifen und Fahrbahn ergibt, berechnet wird.
20 10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem jeweilige Vertrauensfaktoren jeweiliger
Schätzverfahren verrechnet werden und der dadurch berechnete Wert mit einem zuvor bereitzustellenden Minimalwert abgeglichen wird und bei Unterschreiten des Minimalwerts durch den berechneten Wert eine Meldung generiert wird, die besagt, dass aktuell keine zuverlässige Schätzung des maximal verfügbaren Kraftschlusses möglich ist.
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11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der weitere Vertrauensfaktor mit dem vorab bereitzustellenden Wert abgeglichen wird und bei Unterschreiten des bereitzustellenden Werts durch den Vertrauensfaktor der zuletzt geschätzte maximal verfügbare
Kraftschluss als weiterhin gültig angenommen wird.
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12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem jeweilige Kennwerte des mindestens einen Vertrauensfaktors durch eine feste Größe definiert werden.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem jeweilige Kennwerte des mindestens einen Vertrauensfaktors in Abhängigkeit eines jeweiligen Fahrzustands gebildet werden.
14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das mindestens eine Schätzverfahren ausgewählt ist aus der folgenden Liste an Schätzverfahren: a) Berechnung eines globalen Kraftschlusses zwischen mindestens einem Reifen und der Fahrbahn mittels einer gemessenen Längs- und Querbeschleunigung, b) Berechnung jeweiliger Radlasten durch die aktuell auftretende Längs- und
Querbeschleunigung sowie Kenntnissen zum Beladungszustand, zum Fahrwerk und Federungssystem, c) Schätzen jeweiliger Längs- und Seitenkräfte durch Kenntnisse zur Verwendung einer Berechnung nach a) und b) sowie Kenntnissen zu einem Antriebs- und Regelsystem des jeweiligen Fahrzeugs, d) Bestimmen einer Reifen-Längssteifigkeit oder einer dazu äquivalenten Grösse durch Bildung eines Quotienten aus Reifenlängskraft und Reifenlängsschlupf,
e) Bestimmen einer Reifen-Quersteifigkeit oder einer dazu äquivalenten Grösse durch Bildung eines Quotienten aus Reifenquerkraft und Reifenquerschlupf, f) Bestimmen einer gesamtheitlichen Reifen-Steifigkeit oder einer dazu äquivalenten Grösse durch Bildung eines Quotienten aus Reifenkraft und Reifenschlupf mittels
Kombination von Anspruch dl und d2 oder mittels eines gesamtheitlichen vektoriellen Ansatzes, g) Bestimmen des maximal verfügbaren Kraftschlusses zwischen mindestens einem Reifen und der Fahrbahn durch ein Verhältnis zwischen aktueller Längs-, Quer- oder gesamtheitlicher Reifen-Steifigkeit und vorzugebender Längs-, Quer- oder
gesamtheitlicher Reifen-Steifigkeit bei griffiger Fahrbahn, h) Berechnen eines Rückstellmoments einer Vorderachse des jeweiligen Fahrzeugs durch Umrechnen einer EPS-Spurstangenkraft unter Verwendung von Kenntnissen über Achsund Lenkkinematik, i) Berechnen einer Seitenkraft an der Vorderachse aus einer jeweiligen
Fahrzeugbewegung, j) Berechnen einer Nachlaufstrecke aus einem Quotienten aus Rückstellmoment und Seitenkraft bei freirollendem Rad, und k) Berechnen des maximal verfügbaren Kraftschlusses zwischen jeweiligem Reifen und der Fahrbahn durch Vergleichen des aktuellen Rückstellmoments mit einem
vorzugebenden Rückstellmoment bei griffiger, trockener Fahrbahn,
I) Ermitteln einer Wasserfilmdicke auf der Fahrbahn durch Bestimmen verschiedener Muster eines Längsbeschleunigungssignals sowie eines Lenkradwinkels im Verhältnis zu einem Lenkmoment und einer Radrehzahl, m) Ermitteln des Reibungsbeiwerts durch Nutzung von streckenbezogenen Daten, die in einer fahrzeugeigenen Datenbasis abgelegt sind und beschreibende Größen der Fahrbahn umfassen, und o) Ermitteln des Reibungsbeiwerts durch Nutzung von Daten aus Kommunikation mit fahrzeugexternen Quellen oder externen Daten-Server.
15. Vorrichtung zur Regelung einer Fahrstabilität eines Fahrzeugs mit mindestens einer Recheneinheit, die dazu ausgelegt ist, mindestens einen zuvor bereitzustellenden Kennwert eines Vertrauensfaktors in jeweilige Berechnungen eines Reibwerts zur Regelung der Fahrstabilität aufzunehmen und ein jeweiliger Fahrer des Fahrzeugs und/oder weitere Fahrdynamikregelsysteme über den aktuellen Reibwert zwischen mindestens einem Reifen des Fahrzeugs und einer Fahrbahn zu informieren sind und mittels Kommunikationseinrichtung andere Fahrzeuge und oder Datenserver über den Reibwert oder das Kraftübertragungsvermögen oder zur Ermittlung desselben erforderliche Parameter in Kenntnis zu setzen, um dort Regelung der Fahrverhaltens des anderen Fahrzeugs und / oder Information des dortigen Fahrers vorzunehmen.
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