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Dokumentenidentifikation DE602004002326T2 20.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001495904
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten
Anmelder Fuji Jukogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Hiwatashi, Yutaka c/o Fuji Jukogyo Kabushiki K., Tokyo, JP
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 602004002326
Vertragsstaaten DE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.07.2004
EP-Aktenzeichen 040158800
EP-Offenlegungsdatum 12.01.2005
EP date of grant 13.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse B60K 31/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G08G 1/0967(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und insbesondere ein Verfahren zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten unter Verwendung einer adaptiven Steuerungstheorie.

Ein Straßenoberflächenreibungskoeffizient wird zum Berechnen von Steuerparametern für eine Fahrzeugsteuerung verwendet, z.B. für eine Traktionssteuerung, eine Bremskraftsteuerung, eine Drehmomentverteilungssteuerung, oder ähnliche. Um eine derartige Steuerung sicher auszuführen, muss der Straßenoberflächenreibungskoeffizient präzise erfasst werden. Beispielsweise sind in der JP-A-08-2274 und in der JP-A-11-64128 eine Technik zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf einem Lenkwinkel, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Giergeschwindigkeit unter Verwendung einer adaptiven Steuerungstheorie dargestellt. Gemäß der JP-A-08-2274 wird eine Gier- oder Gleitbewegung eines Fahrzeugs modelliert, werden eine Gierbewegung eines realen Fahrzeugs und eine modellierte Gierbewegung miteinander verglichen, und wird eine momentane Reifencharakteristik geschätzt, um einen Straßenoberflächenreibungskoeffizient zu schätzen. Gemäß der JP-A-11-64128 wird ein als Basis für die Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten dienender Straßenoberflächenreibungskoeffizient gemäß einer Fahrtumgebung oder einem Fahrtzustand eines Fahrzeugs auf einen vorgegebenen Anfangswert gesetzt, wodurch der Straßenoberflächenreibungskoeffizient mit hoher Genauigkeit geschätzt werden kann.

Außerdem wird in der JP-A-2002-19489 (entspricht der US-A-2003/0038714) eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerungsvorrichtung beschrieben, die einen oberen Grenzwert einer Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einem von einer an der Straße angeordneten Infrastruktur übertragenen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit abnehmendem Straßenoberflächenreibungskoeffizient vermindert. Insbesondere wird eine Vorrichtung zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten durch Aktualisieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit der Zeit basierend auf einem geschätzten Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert beschrieben, mit:

einer Spezifizierungseinheit zum Spezifizieren des Straßenoberflächenreibungsköeffizienten basierend auf einer durch eine straßenseitige Infrastruktur in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs erfassten Straßenoberflächeninformation, wenn die Straßenoberflächeninformation abgerufen wird; und

einer Schätzeinheit zum Setzen des derart spezifizierten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten als Anfangswert, Zurücksetzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwertes auf den Anfangswert und anschließenden Starten der Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit dem Anfangswert als Richtwert basierend auf der Fahrzeugposition.

Gemäß der JP-A-11-64128 wird der vorgegebene Anfangswert zwar gemäß der Situation geeignet verwendet, dieser Anfangswert stimmt jedoch möglicherweise nicht mit dem aktuellen oder Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert überein. Um die Schätzgenauigkeit für den Straßenoberflächenreibungskoeffizient zu erhöhen, sollte vorzugsweise ein Anfangswert verwendet werden, der dem aktuellen Straßenoberflächenzustand besser entspricht, d.h. ein zuverlässigerer Anfangswert. Außerdem wird in der JP-A-2002-19489 eine Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung unter Verwendung eines von einer Infrastruktur übertragenen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten beschrieben, es wird jedoch kein Verfahren zum autonomen Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten unter Verwendung dieses Wertes beschrieben.

Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der vorstehenden Probleme entwickelt worden, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schätzgenauigkeit für den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten in einer autonomen Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten unter Verwendung eines hochgradig zuverlässigen Anfangswertes zu erhöhen.

Um die vorstehenden Probleme zu lösen, wird in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Patentanspruch 1 insbesondere eine Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung bereitgestellt, die einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf einem geschätzten aktuellen oder Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert mit der Zeit oder im Zeitverlauf aktualisiert, um den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten zu schätzen. Die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung weist auf: eine Spezifizierungseinheit zum Spezifizieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf einer durch eine straßenseitige Infrastruktur in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs erfassten Straßenoberflächeninformation, wenn die Straßenoberflächeninformation abgerufen wird, und eine Schätzeinheit zum Setzen des derart spezifizierten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten als Anfangswert, zum Zurücksetzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwertes auf den Anfangswert und zum anschließenden Starten einer Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit dem Anfangswert als Richtwert basierend auf einer Dynamikgleichung des Fahrzeugs.

Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schätzt die Schätzeinheit vorzugsweise eine Seitenführungskraft basierend auf einer Dynamikgleichung des Fahrzeugs unter Verwendung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, eines Lenkwinkels und einer Giergeschwindigkeit, und schätzt den Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert basierend auf der Seitenführungskraft der Vorder- und Hinterräder unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten. Außerdem spezifiziert die Spezifizierungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorzugsweise den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten gemäß der abgerufenen Straßenoberflächeninformation unter mehreren Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, die mehreren Straßenoberflächeninformationselementen zugeordnet sind. Vorzugsweise weist die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner eine Abrufeinrichtung zum Abrufen einer Dienstinformation, die die Straßenoberflächeninformation enthält, von der straßenseitigen Infrastruktur, und einen Computer auf, zum Ausgeben der Straßenoberflächeninformation an die Spezifizierungseinheit synchron mit einem Ankunftszeitpunkt, zu dem das Fahrzeug an einem Ort ankommt, der der durch die abgerufene Dienstinformation spezifizierten Straßenoberflächeninformation entspricht.

Durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Patentanspruch 5 wird insbesondere ein Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzverfahren zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten durch Aktualisieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit der Zeit basierend auf einem geschätzten Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert bereitgestellt. Das Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzverfahren weist auf: einen ersten Schritt zum Spezifizieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf einer durch eine straßenseitige Infrastruktur in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs erfassten Straßenoberflächeninformation, wenn die Straßenoberflächeninformation abgerufen wird, und einen zweiten Schritt zum Setzen des derart spezifizierten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten als Anfangswert, zum Zurücksetzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwertes auf den Anfangswert und zum anschließenden Starten einer Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit dem Anfangswert als Richtwert basierend auf einer Dynamikgleichung des Fahrzeugs.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der erste Schritt vorzugsweise einen Schritt zum Spezifizieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten gemäß der abgerufenen Straßenoberflächeninformation unter mehreren Straßenoberflächenreibungskoeffizienten auf, die mehreren Straßenoberflächeninformationselementen zugeordnet sind.

Nachstehend werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:

1 ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen der Gesamtkonstruktion eines Fahrzeugs, in dem eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung verwendet wird;

2 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer straßenseitigen Infrastruktur;

3 ein Blockdiagramm zum Darstellen der Gesamtkonstruktion einer Informationsliefervorrichtung;

4 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer erfindungsgemäßen Verarbeitung zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten; und

5 ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels zulässiger Bereiche für einen einer Straßenoberflächeninformation entsprechenden Informationstraßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr;.

1 zeigt ein Blockdiagramm zum schematischen Darstellen der Gesamtkonstruktion eines Fahrzeugs C, in dem eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung verwendet wird. Ein Mikrocomputer mit einer CPU, einem RAM-Speicher, einem ROM-Speicher, einer Ein-/Ausgabeschnittstelle, usw. kann als Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 (die auch als "Straßenoberflächen-&mgr;-Schätzvorrichtung" bezeichnet werden kann) verwendet werden. Der Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 werden verschiedenartige Signale zugeführt, und die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung schätzt einen einem Straßenoberflächenzustand entsprechenden Straßenoberflächenreibungskoeffizient (der auch als "Straßenoberflächen-&mgr;" bezeichnet werden kann) basierend auf diesen Signalen. Die der Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 zugeführten Signale beinhalten von einer Informationsliefervorrichtung 2 in einer Fahrtrichtung abgerufene Straßenoberflächeninformationen und Erfassungssignale (für eine Fahrzeuggeschwindigkeit V, einen Lenkwinkel &thgr; und eine Giergeschwindigkeit &ggr;), die von Sensoren 3 bis 5 abgerufen werden. Außer diesen Signalen werden Aktivierungssignale von jeweiligen Steuereinheiten 6 bis 8 zugeführt, d.h. von einer Traktionssteuerungseinheit 6, einer ABS-Steuereinheit 7 und einer Bremskraftsteuerungseinheit 8, und außerdem wird ein Rutschzustanderfassungssignal zugeführt, wenn durch eine Rutschzustanderfassungseinheit 9 ein Rutschen oder Schleudern erfasst wird. Außerdem wird unter der Getriebesteuerung einer Getriebesteuerungseinheit 10 ein Signal zugeführt, das ein ausgewähltes von zwei Fahrmustern anzeigt, d.h. ein normales Fahrtmuster und ein Leistungsfahrtmuster (ein Muster für einen Fahrbereich, der breiter ist als derjenige des normalen Fahrtmusters bei einem niedrigen Gang). Außer diesem Signal wird auch ein Signal zugeführt, das anzeigt, ob ein Bereich ausgewählt ist oder nicht.

Die Informationsliefervorrichtung 2 ist im Allgemeinen eine im Fahrzeug C installierte Vorrichtung eines als AHS bezeichneten Verkehrsinformationssystems. Im AHS wird dem Fahrzeug C eine mit dem Verkehr in Beziehung stehende Information durch eine Kommunikation zwischen der Informationsliefervorrichtung 2 und einer straßenseitigen Infrastruktur 20 zugeführt. Verschiedenartige mit Verkehrszuständen in Verbindung stehende Informationen werden im AHS-System gesammelt und verarbeitet. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Straßenoberflächeninformationsdienst als einer dieser Dienste genutzt, wobei die durch die straßenseitige Infrastruktur 20 erfasste Straßenoberflächeninformation in einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs von der Informationsliefervorrichtung 2 an die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 ausgegeben wird.

Nachstehend wird zunächst die straßenseitige Infrastruktur 20 unter Bezug auf 2 beschrieben. Die straßenseitige Infrastruktur 20 wird im wesentlichen aus DSRC-(Dedicated Short Range Communications) Elementen gebildet, die kontinuierlich oder diskret angeordnet sind. Das DSRC-Element überträgt Information über Punktkommunikationen unter Verwendung eines vorgegebenen Hochfrequenzbandes (z.B. eines 5,8GHz-Bandes) an das Fahrzeug C (d.h. an die Informationsliefervorrichtung 2). Funktionell betrachtet wird das DSRC-Element in ein Basispunkt-DSRC- und ein Informations-DSRC-Element eingeteilt.

Das Basispunkt-DSRC-Element ist ein DSRC-Element, das den Beginn eines Dienstes anzeigt und als Positionsrichtwert dient und eine Basispunktinformation überträgt. Das Informations-DSCR-Element überträgt die Dienstinformation. Insbesondere zeigt die Dienstinformation den Typ des Dienstes, den aktivierten/deaktivierten Zustand des Dienstes, eine Position eines Informationszielabschnitts, einen Dienstendpunkt, für jeden Dienst erforderliche Informationen, usw. an. Die "für jeden Dienst erforderliche Information" bezeichnet eine individuelle Information, die als Zielinformation jedes Dienstes dient und der Straßenoberflächeninformation eines Informationszielabschnitts entspricht und beispielsweise im Straßenoberflächeninformationsdienst in fünf Stufen bewertet wird: "trocken", "naß", "Wasserfilm", "Schnee" und "Eis". Die von diesen DSRC-Elementen übertragene Information wird durch eine Basisstation (nicht dargestellt) kollektiv gemanagt. Die Basisstation überwacht in vorgegebenen Intervallen (z.B. 100 ms) Straßenoberflächenzustände in den an der Straße angeordneten Informationszielabschnitten und erzeugt/aktualisiert die Dienstinformation bei Bedarf. Dadurch spiegelt die über das Informations-DSRC-Element übertragene Straßenoberflächeninformation den aktuellen Straßenoberflächenzustand der Straße wider.

3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen der Gesamtkonstruktion der Informationsliefervorrichtung 2. Die Informationsliefervorrichtung 2 besteht im Wesentlichen aus einer Abrufeinrichtung 21 und einem Computer 22. Die Abrufeinrichtung 21 ruft die von den DSRC-Elementen übertragene Basispunktinformation und die Dienstinformation ab und gibt diese Information an den Computer 22 aus. Weil die Information von den DSRC-Elementen drahtlos übertragen wird, weist die Abrufeinrichtung 21 eine bekannte Antennen- und Kommunikationseinheit auf. Als Computer 22 kann ein Mikrocomputer verwendet werden, der im Wesentlichen aus einer CPU, einem ROM-Speicher, einem RAM-Speicher, einer Ein-/Ausgabeschnittstelle usw. besteht. Wenn der Typ der von der Abrufeinrichtung 21 ausgegebenen Dienstinformation der Straßenoberflächeninformationsdienst ist, spezifiziert der Computer 22 die Straßenoberflächeninformation in der in der entsprechenden Dienstinformation enthaltenen Information. Anschließend gibt der Computer 22 diese Straßenoberflächeninformation synchron mit dem Ankunftszeitpunkt des Fahrzeugs C am Informationszielabschnitt an die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 aus. Dem Computer werden verschiedene Daten zugeführt, z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Zustand eines Fahrtrichtungssignals usw., die durch Fahrzeugzustandsensoren erfasst werden. Beispielsweise kann der Computer 22 eine Absolutposition des Fahrzeugs C bezüglich einem Basispunkt-DSRC-Element als Richtwert durch Berechnen einer akkumulierten Fahrtstrecke basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V erfassen. Der Computer 22 kann die derart abgerufene Dienstinformation für einen Fahrer auf einem Display darstellen oder über Lautsprecher ausgeben.

Die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 wird nachstehend unter Bezug auf 1 näher beschrieben. Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3, ein Lenkwinkelsensor 4 und ein Giergeschwindigkeitssensor 5 sind bekannte Sensoren zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Lenkwinkels &thgr; bzw. der Giergeschwindigkeit &ggr;.

Die Traktionssteuerungseinheit 6 erfasst eine Rutschrate jedes Rades basierend auf der Geschwindigkeit jedes Rades. Wenn die Rutschrate größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, wird ein vorgegebenes Steuersignal an eine (nicht dargestellte) Bremssteuerungseinheit ausgegeben, um jeweilige Bremsmechanismen (z.B. Radzylinder) des linken/rechten Vorder-/Hinterrades unabhängig anzusteuern und das Fahrzeug C zu bremsen. In Verbindung mit dieser Bremsoperation wird ein vorgegebenes Steuersignal an eine (nicht dargestellte) Motorsteuerungseinheit ausgegeben, um ein einem (nicht dargestellten) Motor zugeführtes Drehmoment zu vermindern. Die ABS-Steuereinheit 7 entscheidet basierend auf dem Drehzustand jedes Rades und der Fahrzeuggeschwindigkeit, ob ein ABS-Bremsvorgang erforderlich ist oder nicht, wenn ein Fahrer ein Bremspedal betätigt. Wenn entschieden wird, dass ein ABS-Bremsvorgang erforderlich ist, wählt die ABS-Steuereinheit 7 einen Hydraulikdruckmodus aus einem Druckerhöhungsmodus, einem Druckhaltemodus und einem Druckminderungsmodus aus und gibt ein dem ausgewählten Modus entsprechendes Steuersignal an die Bremsenantriebseinheit aus. Die Bremskraftsteuerungseinheit 8 berechnet eine Soll-Bremskraft zum Korrigieren einer Untersteuerungstendenz oder einer Übersteuerungstendenz des Fahrzeugs C nach Bedarf, und wählt ein Rad aus, auf das diese Soll-Bremskraft ausgeübt werden sollte. Anschließend wird ein Steuersignal an die Bremsenantriebseinheit ausgegeben, so dass die Soll-Bremskraft auf das ausgewählte Rad ausgeübt und die Bremskraft gesteuert wird. Wie vorstehend beschrieben wurde, werden, wenn die jeweiligen Steuereinheiten 6 bis 8 aktiviert werden, entsprechende Aktivierungssignale an die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 ausgegeben.

Die Rutschzustanderfassungseinheit 9 beurteilt den Rutschzustand jedes Rades basierend auf der Drehzahl jedes Rades. Die Getriebesteuerungseinheit 6 wählt automatisch eines von zwei Fahrt- oder Schaltmustertypen aus, d.h. ein normales Muster oder ein Leistungsmuster (oder ein Fahrer wählt das Muster unter Verwendung eines Schalters aus), und steuert das Getriebe gemäß dem derart ausgewählten Schaltmuster.

Funktionell betrachtet weist die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 eine Spezifizierungseinheit 11 und eine Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 auf. Die Spezifizierungseinheit 11 ruft die von der Informationsliefervorrichtung 2 ausgegebene Straßenoberflächeninformation ab und spezifiziert den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr; (nachstehend als "Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient" bezeichnet) basierend auf dieser Straßenoberflächeninformation ab. Die Beziehung zwischen der Straßenoberflächeninformation und dem Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient ist in einer Tabelle gespeichert, die durch eine Simulation, ein Experiment oder auf ähnliche Weise erstellt wird. Daher ist die entsprechende Beziehung zwischen der Straßenoberflächeninformation und dem Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizienten im ROM-Speicher des Mikrocomputers gespeichert. Tabelle 1 zeigt die entsprechende Beziehung zwischen der Straßenoberflächeninformation und dem Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizienten.

Tabelle 1

Die Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 berechnet einen Schätzwert E des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr;. Zum Berechnen des Schätzwertes E berechnet die Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 Parameter (Spezifizierungsdaten) basierend auf der Dynamikgleichung eines Fahrzeugs unter Verwendung der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Lenkwinkels &thgr; und der Giergeschwindigkeit &ggr;. Insbesondere wird die Dynamikgleichung des Fahrzeugs durch Zustandsvariablen dargestellt, eine Parameterabgleichregel wird festgelegt und die adaptive Steuerungstheorie wird entwickelt, um verschiedene Parameter zu schätzen. Seitenführungskräfte Kf und Kr der Vorder- und Hinterräder werden basierend auf den derart geschätzten Parametern berechnet, und der Schätzwert E wird basierend auf den Seitenführungskräften Kf und Kr berechnet.

Wenn ein durch eine Änderung der Giergeschwindigkeit &ggr; geschätzter Parameter durch "a" und ein durch den Lenkwinkel &thgr; geschätzter Parameter durch "b" bezeichnet werden, erfüllen die Seitenführungskräfte Kf und Kr der Vorder- und Hinterräder beispielsweise die folgende Gleichung.

[Gleichung 1]

  • Kf = b·Iz·n/2Lf
  • Kr = (a·Iz + Lf·Kf)/Lr

Unter Verwendung der derart geschätzten Seitenführungskräfte Kf und Kr wird der Schätzwert E des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten gemäß der folgenden Gleichung berechnet.

[Gleichung 2]

  • E = (Ef + Er)/2
  • Ef = Kf/Kf0
  • Er = Kr/Kr0

Hierbei stellen "Ef" einen Schätzwert des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten an der Vorderradseite und "Er" einen Schätzwert des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten an der Hinterradseite dar. "Kf0" bezeichnet eine Seitenführungskraft (nachstehend als "äquivalente Seitenführungskraft" bezeichnet), die unter Berücksichtigung der Wirkungen der Rollbewegung und der Aufhängung der Vorderräder bei einem vorgegebenen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten (z.B. einem großen Reibungskoeffizienten) erhalten werden. Ähnlicherweise bezeichnet "Kr0" eine äquivalente Seitenführungskraft der Hinterräder bei einem großen Reibungskoeffizienten. Anhand dieser Gleichung wird deutlich, dass der Schätzwert E basierend auf dem Mittelwert der Schätzwerte Ef und Er für einen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr; an der Vorderradseite bzw. an der Hinterradseite berechnet wird.

Im Prinzip setzt die Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 den berechneten Schätzwert E als den dem aktuellen Straßenoberflächenzustand entsprechenden Straßenoberflächenreibungskoeffizient &mgr; (einen Istwert) und gibt diesen Wert an eine Antriebskraftverteilungssteuerungseinheit 13 aus. Die Antriebskraftverteilungssteuerungseinheit 13 bestimmt ein Einrückdrehmoment einer zwischen zwei Ausgangselementen einer (nicht dargestellten) Mitteldifferentialvorrichtung angeordneten Übertragungskupplung 14 basierend auf dem Straßenoberflächenreibungskoeffizienten. Die Beziehung zwischen dem Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und der Einrückkraft ist durch ein Kennfeld oder einen Funktionsausdruck vorgegeben, das/der durch eine Simulation, ein Experiment oder auf ähnliche Weise erzeugt wird. Die Übertragungskupplung 14 wird gemäß der derart bestimmten Einrückkraft aktiviert, und die Drehmomentverteilung für die Vorder- und Hinterräder wird gesteuert, so dass die Lenkstabilität, das Kurvenfahrtverhalten und das Straßenauflageverhalten verbessert werden können. Die Details des Verfahrens zum Berechnen des Schätzwertes E des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten und das auf dem Schätzwert E basierende Antriebskraftverteilungssteuerungsverfahren sind in der JP-A-08-2274 und in der JP-A-11-64128 beschrieben, auf die gegebenenfalls Bezug genommen werden kann. Wie in 1 nicht deutlich dargestellt ist, kann die Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten an die Traktionssteuerungseinheit 6, die Bremskraftsteuerungseinheit 8 und ähnliche Einrichtungen ausgeben.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass, wenn die Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 den Schätzwert E als den dem aktuellen Straßenoberflächenzustand entsprechenden Straßenoberflächenreibungskoeffizient setzt, die Reibungskoeffizientschätzeinheit 12 den Schätzwert E bei Bedarf auf einen vorgegebenen Anfangswert zurücksetzt. Der Grund, warum der Anfangswert an Stelle des Schätzwertes E verwendet wird ist, dass dadurch die Schätzgenauigkeit für den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten erhöht wird. Die Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, auf die die adaptive Steuerungstheorie angewendet wird, wird basierend auf einer integrierten Operation ausgeführt, gemäß der bestimmt wird, ob der Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert größer oder gleich dem Schätzwert E ist. D.h., der Straßenoberflächenreibungskoeffizient wird durch Aktualisieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizient mit der Zeit basierend auf dem Schätzwert E des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten geschätzt. Beispielsweise wird ein zu einem Zeitpunkt t0 geschätzter vorgegebener Wert &mgr;0 des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten als Richtwert für eine nächste Schätzung eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr;1 zu einem Zeitpunkt t1 (t0 < t1) verwendet, und der derart geschätzte Straßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr;1 wird als Richtwert für eine weitere Schätzung eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten &mgr;2 zu einem Zeitpunkt t2 (t1 < t2) verwendet.

Wenn der Straßenoberflächenreibungskoeffizient geändert wird, unterscheidet sich der anfangs geschätzte Straßenoberflächenreibungskoeffizient nach der Änderung jedoch wesentlich vom Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert. Dies ist der Fall, weil in dem in der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Schätzverfahren die integrierte Operation verwendet wird, so dass, wenn der Straßenoberflächenreibungskoeffizient wesentlich geändert wird, die integrierte Operation dieser Änderung nicht folgen kann. Daher ist eine gewisse Zeitdauer erforderlich, bis ein geeignetes Schätzergebnis für den Straßenoberflächenreibungskoeffizienten erhalten wird. Außerdem ist es schwierig, einen geeigneten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten in einem Fahrtzustand zu schätzen, in dem das Fahrzeug ohne zu lenken geradeaus fährt.

Daher können gemäß der vorliegenden Ausführungsform diese Probleme gelöst werden durch geeignetes Zurücksetzen des Schätzwertes E auf den Anfangswert, d.h. indem der Anfangswert ohne Unterbrechung vorgegeben wird. Der der vorstehend beschriebenen Straßenoberflächeninformation entsprechende Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient kann als Anfangswert verwendet werden. Bei Bedarf wird der Anfangswert auf einen vorgegebenen Wert (z.B. 0,3) gesetzt, der verwendet wird, wenn verschiedene Signale von den jeweiligen Steuereinheiten 6 bis 8, 10 und von der Rutschzustanderfassungseinheit 9 zugeführt werden, oder auf einen anderen vorgegebenen Wert (z.B. 0,5), der verwendet wird, wenn entschieden wird, dass das Fahrzeug für eine lange Zeitdauer angehalten hat.

Nachstehend wird das Verfahren zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten beschrieben. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten. Die im Ablaufdiagramm dargestellte Verarbeitung oder Routine wird durch die Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 in vorgegebenen Zeitintervallen aufgerufen und während einer Zeitdauer ausgeführt, die sich von einem Zeitpunkt, zu dem ein Motor durch Drehen eines (nicht dargestellten Zündschalters) gestartet wird, bis zu einem Zeitpunkt erstreckt, zu dem der Motor durch Drehen des Zündschalters ausgeschaltet wird, d.h. während eines Fahrtzyklus.

Zunächst wird in Schritt 1 entschieden, ob der Motor nach einer langen Haltezeit des Fahrzeugs gestartet wird. Der hierin verwendete Ausdruck "lange Haltezeit" oder "nach einer langen Haltezeit des Fahrzeugs" bezeichnet eine Zeitdauer, die erforderlich ist, um das Fahrzeug zu einem Händler zu transportieren oder eine Einheit bei einem Händler auszutauschen, oder eine für einen ähnlichen Zweck erforderliche Zeitdauer. Wenn der Motor nach einer langen Haltezeit gestartet wird, kann berücksichtigt werden, dass eine lange Zeitdauer verstrichen ist, seitdem der Motor zuvor ausgeschaltet worden ist. Daher besteht die Möglichkeit, dass sich ein Straßenoberflächenzustand vor der langen Haltezeit z.B. aufgrund von Frost oder Regenfall auf der Straße vom aktuellen Straßenoberflächenzustand unterscheidet. Bei einem normalen Neustart des Motors wird der Straßenoberflächenreibungskoeffizient (der Schätzwert E) basierend auf den Seitenführungskräften Kf und Kr geschätzt, die während des vorherigen Fahrtzyklus geschätzt wurden und in einem Backup-RAM-Speicher gespeichert sind. In den vorstehenden Fällen besteht jedoch die Möglichkeit, dass der geschätzte Straßenoberflächenreibungskoeffizient und der aktuelle oder Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert sich aufgrund der unterschiedlichen Straßenoberflächenzustände wesentlich voneinander unterscheiden. Daher wird nach einer langen Haltezeit die Entscheidungsverarbeitung von Schritt 1 vor der Verarbeitung von Schritt 4 ausgeführt, um zu verhindern, dass die Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf den im vorherigen Fahrtzyklus geschätzten Seitenführungskräften Kf und Kr ausgeführt wird.

Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 1 JA lautet, d.h., wenn der Motor nach einer langen Haltezeit gestartet wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 2 fort. In Schritt 2 wird der Straßenoberflächenreibungskoeffizient auf einen Anfangswert (z.B. 0,5) in einem Mittenbereich zwischen einem hohen und einem niedrigen Reibungskoeffizientenbereich zurück gesetzt, woraufhin die Routine beendet wird. Daher beginnt die Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten im nächsten Zyklus mit dem Anfangswert als Richtwert. Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 1 dagegen NEIN lautet, d.h., wenn der Motor nach einer Zeitdauer gestartet wird, die nicht als lange Haltezeit betrachtet wird, oder wenn der Motor bereits gestartet worden ist und der aktuelle Fahrtzyklus ein zweiter oder folgender Zyklus ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 3 fort.

In Schritt 3 werden Erfassungssignale von den Sensoren 3 bis 5, d.h. die Fahrzeuggeschwindigkeit V, der Lenkwinkel &thgr; und die Giergeschwindigkeit &ggr;, eingelesen. In Schritt 4 wird der Schätzwert E des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf der in den Gleichungen 1 und 2 dargestellten adaptiven Steuerungstheorie unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit V, des Lenkwinkels &thgr; und der Giergeschwindigkeit &ggr; berechnet.

In Schritt 5 wird entschieden, ob ein Straßenoberflächeninformationsflag Finf auf "1" gesetzt ist. Das Straßenoberflächeninformationsflag Finf wird anfangs auf "0" gesetzt, und der Wert "1" zeigt an, dass die Straßenoberflächeninformation im aktuellen Zyklus von der Informationsliefervorrichtung 2 zugeführt wird. Daher werden, wenn das Straßenoberflächeninformationsflag Finf sich irgendwann von "0" auf "1" ändert, die Verarbeitungen von Schritt 8 und der nachfolgenden Schritte gemäß dem positiven Entscheidungsergebnis von Schritt 5 übersprungen, und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 6 fort. In Schritt 6 wird die Straßenoberflächeninformation eingelesen. Im dem dem Schritt 6 folgenden Schritt 7 wird der Straßenoberflächenreibungskoeffizient (gemäß einem Aktualisierungsprozeß) auf den der Straßenoberflächeninformation entsprechenden Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient &mgr;inf zurückgesetzt und das Straßenoberflächeninformationsflag Finf auf "0" gesetzt, woraufhin die Routine beendet wird. Daher beginnt die Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizient im nächsten Zyklus mit dem Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient als Richtwert. Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 5 dagegen NEIN lautet, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 8 fort.

In Schritt 8 wird entschieden, ob ein Triggersignal zugeführt wird. Das Triggersignal weist die Aktivierungssignale der Steuereinheiten 6 bis 8, die Rutschzustanderfassungssignale der Rutschzustanderfassungseinrichtung 9 und das auf der Leistungsmusterauswahl oder der Bereichauswahl basierende Signal auf. Das Triggersignal wird in mindestens einem der beiden Fälle erzeugt: (1) wenn das Fahrzeug C rutscht, und (2) wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizient fährt. Wenn die Entscheidung in Schritt 8 NEIN lautet, d.h., wenn keines dieser Signale zugeführt wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 9 fort. In Schritt 9 wird ein Reibungskoeffizientänderungsidentifizierungsflag Fs auf "0" zurück gesetzt. Das Reibungskoeffizientänderungsidentifizierungsflag Fs ist ein Flag, das anzeigt, ob sich der Straßenoberflächenreibungskoeffizient auf einen kleinen Wert ändert, und wird nur dann auf "1" gesetzt, wenn ein Triggersignal zugeführt wird. In Schritt 10 wird der Straßenoberflächenreibungskoeffizient auf den in Schritt 4 berechneten Schätzwert E gesetzt, woraufhin die Routine beendet wird. Daher beginnt die Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten im nächsten Zyklus mit dem Schätzwert E als Richtwert. Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 8 dagegen NEIN lautet, d.h., wenn mindestens ein Triggersignal zugeführt wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt 11 fort.

In Schritt 11 wird entscheiden, ob der berechnete Schätzwert E größer ist als ein niedriger Wert eines Reibungskoeffizienten, z.B. 0,3. Der Schätzwert E wird mit dem niedrigen Wert verglichen, um die Zuverlässigkeit des Schätzwertes E zu beurteilen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird das Triggersignal in mindestens einem der beiden Fälle erzeugt: (1) wenn das Fahrzeug C rutscht, und (2) wenn das Fahrzeug auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoeffizient fährt, und das Triggersignal zeigt an, dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient klein ist. Daher wird durch Vergleichen des Schätzwertes E mit einem repräsentativen kleinen Wert eines Reibungskoeffizienten (in der vorliegenden Ausführungsform 0,3) entschieden, ob der Straßenoberflächenreibungskoeffizient genau geschätzt wurde. Wenn das Entscheidungergebnis in Schritt 11 NEIN lautet (d.h. E ≤ 0,3), wird der Schätzwert E im unteren Reibungskoeffizientenbereich geschätzt, so dass der Schätzwert hochgradig zuverlässig ist. Dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt 10 fort. Nachdem der Straßenoberflächenreibungskoeffizient auf den Schätzwert E gesetzt wurde (Schritt 10), wird die Routine beendet. Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 11 dagegen JA lautet (d.h. E > 0,3), wird entschieden, dass der Schätzwert E möglicherweise nicht zuverlässig ist, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt 12 fortschreitet.

In Schritt 12 wird entschieden, ob das Reibungskoeffizientänderungsidentifizierungsflag Fs auf "1" gesetzt ist. Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 12 JA lautet, d.h., wenn auch im vorangehenden Zyklus ein Triggersignal zugeführt wurde, wird entschieden, dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient weiterhin im unteren Reibungskoeffizientenbereich liegt. D.h., es wird entschieden, dass sich der Straßenoberflächenzustand sich zwischen dem vorangehenden und dem aktuellen Zyklus nicht geändert hat. In diesem Fall wird, auch wenn der Schätzwert E größer ist als 0,3, der Schätzwert E basierend auf dem Rechenergebnis als exakter Wert betrachtet, so dass die Verarbeitung zu Schritt 10 fortschreitet. Der Straßenoberflächenreibungskoeffizient wird auf den Schätzwert E gesetzt (Schritt 10), woraufhin die Routine beendet wird. Wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt 12 dagegen NEIN lautet, d.h., wenn im vorangehenden Zyklus kein Triggersignal zugeführt wurde, wird entschieden, dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient sich im Vergleich zum Straßenoberflächenreibungskoeffizient des vorangehenden Zyklus in den unteren Reibungskoeffizientenbereich verschoben hat. D.h., es wird entschieden, dass sich der Straßenoberflächenzustand zwischen dem vorangehenden und dem aktuellen Zyklus geändert hat, woraufhin die Verarbeitung zu Schritt 13 fortschreitet. In Schritt 13 wird das Flag Fs auf "1" gesetzt, und der Straßenoberflächenreibungskoeffizient wird auf den Anfangswert (z.B. 0,3) zurückgesetzt, der näher bei einem kleinen Reibungskoeffizent liegt. Daraufhin wird die Routine beendet. Daher beginnt die Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten im nächsten Zyklus mit diesem Anfangswert als Richtwert.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient basierend auf der durch die straßenseitige Infrastruktur 20 erfassten Straßenoberflächeninformation spezifiziert. Der durch die straßenseitige Infrastruktur 20 erfasste Straßenoberflächenzustand spiegelt den aktuellen Straßenoberflächenzustand wider, so dass der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient dem aktuellen Straßenoberflächenreibungskoeffizient entspricht. Wenn der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient der Schätzeinheit 12 zugeführt wird, wird der Schätzwert E des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, der von den Erfassungssignalen der Sensoren 3 bis 5 bestimmt wird, auf den Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient zurück gesetzt. Daher beginnt die Schätzeinheit 12 im nächsten Zyklus mit der Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten unter Verwendung dieses Anfangswertes als Richtwert, so dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient ausgehend von einem Wert in der Nähe des tatsächlichen Straßenoberflächenreibungskoeffizient geschätzt und die Schätzgenauigkeit für den Straßenoberflächenreibungskoeffizient erhöht werden kann. Außerdem kann gemäß den Anforderungen des AHS-Systems, weil die Straßenoberflächeninformation an Punkten bereitgestellt wird, an denen häufig eine Änderung des Straßenoberflächenzustands auftritt, wie beispielsweise Frost oder ähnliche Zustände, das vorstehend erwähnte Problem gelöst werden, das auftritt, wenn der Straßenoberflächenreibungskoeffizient sich ändert, indem der Straßenoberflächenreibungskoeffizient zwangsweise auf den Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient gesetzt wird. Außerdem wird auch in einem Fahrtzustand, in dem das Fahrzeug ohne Lenkbewegung geradeaus fährt, die Straßenoberflächeninformation zugeführt, und wird der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient auf den Anfangswert gesetzt, so dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient effektiv geschätzt werden kann.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die durch die straßenseitige Infrastruktur 20 gelieferte Straßenoberflächeninformation, die einen Straßenzustand enthält, punktweise von der Informationsliefervorrichtung zugeführt. Daher tritt, wenn die derart zugeführte Straßenoberflächeninformation als Wert des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten festgelegt wird, ein Problem dahingehend auf, dass der betreffende Straßenoberflächenreibungskoeffizient zwar ein geeigneter Wert innerhalb des Informationszielabschnitts ist, aber außerhalb des Informationszielabschnitts ein vom tatsächlichen Straßenoberflächenzustand verschiedener, ungeeigneter Wert sein kann. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jedoch die durch die straßenseitige Infrastruktur 20 erfasste Straßenoberflächeninformation (der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient) als aktueller oder Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert gesetzt, wobei dieser Wert jedoch lediglich als Anfangswert gesetzt wird. Der dem Straßenoberflächenzustand entsprechende Straßenoberflächenreibungskoeffizient wird auf der Basis dieses Anfangswertes gemäß dem Fahrtzustand des Fahrzeugs C mit der Zeit autonom geschätzt. Daher kann ein exakter Straßenoberflächenreibungskoeffizient unabhängig davon berechnet werden, ob er innerhalb oder außerhalb des Informationslieferzielabschnitts liegt.

Außerdem wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Fahrzeug C nach einer langen Haltezeit gestartet wird, der Straßenoberflächenreibungskoeffizient zwangsweise auf einen Wert in einem Mittenbereich zwischen einem hohen Reibungskoeffizientenbereich und einem niedrigen Reibungskoeffizientenbereich gesetzt. Dadurch kann, auch wenn das Fahrzeug nach einer langen Haltezeit auf einer Straße mit hohem oder niedrigem Straßenoberflächenreibungskoeffizient gestartet wird, eine Verzögerung des Ansprechverhaltens der Steuerung vermieden werden. Wenn das Fahrzeug C (zum Zeitpunkt, zu dem ein Triggersignal zugeführt wird) rutscht und/oder auf einer Straße mit kleinem Reibungskoeffizienten fährt, wird der Anfangswert auf einen Wert im niedrigen Reibungskoeffizientenbereich gesetzt. Dadurch kann der Straßenoberflächenreibungskoeffizient ausgehend von einem Wert in der Nähe des tatsächlichen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten geschätzt und das Ansprechverhalten der Steuerung verbessert werden.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die entsprechende Beziehung zwischen der Straßenoberflächeninformation und dem Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient in Tabelle 1 dargestellt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Modus beschränkt. Als der Straßenoberflächeninformation entsprechender Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient kann ein beliebiger Wert in einem Bereich gewählt werden, der auf der Basis der Straßenoberflächeninformation geeignet festgelegt werden kann. 5 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines zulässigen Bereichs des der Straßenoberflächeninformation entsprechenden Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizienten. In 5 ist der zulässige Bereich des der Straßenoberflächeninformation entsprechenden Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizienten schraffiert dargestellt. Wenn beispielsweise die Straßenoberflächeninformation den Zustand "trocken" darstellt, kann ein beliebiger Wert im Bereich von 0,7 bis 0,9 als Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient ausgewählt werden. Außerdem ist die Straßenoberflächeninformation in der vorstehenden Ausführungsform in fünf Arten unterteilt. Wenn der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient mit höherer Genauigkeit spezifiziert werden soll, kann die Straßenoberflächeninformation jedoch auch z.B. in acht Arten unterteilt werden, denen der Straßenoberflächenreibungskoeffizient zugeordnet werden kann. In diesem Fall ist die Zuverlässigkeit des als Anfangswert dienenden Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizienten hoch, so dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient exakter geschätzt werden kann. Außerdem ist ein Funktionsausdruck vorgegeben, der auf der Kenntnis basiert, dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient sich mit der Geschwindigkeit ändert, und der Informations-Straßenoberflächenreibungskoeffizient kann unter Berücksichtigung der Straßenoberflächeninformation und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit spezifiziert werden.

Als Triggersignale werden die Signale von der Traktionssteuerungseinheit 6, der ABS-Steuereinheit 7, der Bremskraftsteuerungseinheit 8, der Rutschzustanderfassungseinheit 9 und der Getriebesteuerungseinheit 10 verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Modus beschränkt, in dem alle vorstehenden Signale verwendet werden. Außerdem können zusätzlich zu diesen Signalen ein Scheibenwischeraktivierungssignal, ein eine niedrige Umgebungstemperatur anzeigendes Signal, das anzeigt, dass die Umgebungstemperatur kleiner oder gleich einer vorgegebenen Umgebungstemperatur ist, usw. als Triggersignal verwendet werden.

In der vorliegenden Ausführungsform ist die Spezifizierungseinheit 11 in der Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung 1 angeordnet. Die Informationsliefervorrichtung 2 kann jedoch die Funktion der Spezifizierungseinheit 11 aufweisen. Beispielsweise ist das vorstehend beschriebene Kennfeld im ROM-Speicher des in der Informationsliefervorrichtung 2 angeordneten Computers 2 gespeichert und wird der Straßenoberflächenreibungskoeffizient an Stelle der Straßenoberflächeninformation ausgegeben. Bei dieser Konstruktion kann die Spezifizierungseinheit 11 weggelassen werden. Die vorliegende Ausführungsform hat jedoch den Vorteil, dass eine vorhandene Informationsliefervorrichtung 2 direkt verwendet werden kann.

Erfindungsgemäß wird der Straßenoberflächenreibungskoeffizient (Anfangswert) basierend auf der durch eine straßenseitige Infrastruktur erfassten Straßenoberflächeninformation spezifiziert. Weil der durch die straßenseitige Infrastruktur erfasste Straßenoberflächenzustand den aktuellen Straßenoberflächenzustand widerspiegelt, entspricht der derart spezifizierte Straßenoberflächenreibungskoeffizient dem aktuellen Straßenoberflächenreibungskoeffizient. Wenn der von der Spezifizierungseinheit abgerufene Straßenoberflächenreibungskoeffizient der Schätzeinheit zugeführt wird, wird der aktuelle Wert des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten auf den Anfangswert zurückgesetzt. Dadurch beginnt die Schätzeinheit auf der Basis dieses Anfangswertes mit der Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, so dass der Straßenoberflächenreibungskoeffizient von einem Wert in der Nähe des aktuellen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten ausgehend geschätzt werden kann. Dadurch kann die Schätzgenauigkeit für den Straßenoberflächenreibungskoeffizient erhöht werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung zum besseren Verständnis der Erfindung unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist ersichtlich, dass die Erfindung innerhalb des durch die beigefügten Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung auch auf verschiedene andere Weisen realisierbar ist.


Anspruch[de]
Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzvorrichtung zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten (&mgr;) durch Aktualisieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit der Zeit unter Verwendung eines geschätzten Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwertes als Richtwert für eine nächste Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, mit:

einer Spezifizierungseinheit (11) zum Spezifizieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf einer durch eine straßenseitige Infrastruktur in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs erfassten Straßenoberflächeninformation, wenn die Straßenoberflächeninformation abgerufen wird; und

einer Schätzeinheit (12) zum Setzen des spezifizierten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten als Anfangswert für eine Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, zum Zurücksetzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten-Istwertes auf den Anfangswert und zum Starten einer Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit dem Anfangswert als Richtwert für eine nächste Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schätzeinheit eine Seitenführungskraft basierend auf einer Dynamikgleichung des Fahrzeugs unter Verwendung einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V), eines Lenkwinkels (&thgr;) und einer Giergeschwindigkeit (&ggr;) schätzt und den Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwert basierend auf der geschätzten Seitenführungskraft (Kf, Kr) von Vorder- und Hinterrädern unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Straßenoberflächenreibungskoeffizienten schätzt. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Spezifizierungseinheit den der abgerufenen Straßenoberflächeninformation entsprechenden Straßenoberflächenreibungskoeffizient unter mehreren Straßenoberflächenreibungskoeffizienten spezifiziert, die mehreren Straßenoberflächeninformationselementen zugeordnet sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit:

einer Abrufeinrichtung zum Abrufen einer Dienstinformation, die die Straßenoberflächeninformation enthält, von der straßenseitigen Infrastruktur (20); und

einem Computer zum Ausgeben der Straßenoberflächeninformation an die Spezifizierungseinheit synchron mit einem Ankunftszeitpunkt, zu dem das Fahrzeug an einem Punkt ankommt, der der durch die abgerufene Dienstinformation spezifizierten Straßenoberflächeninformation entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schätzeinheit den Anfangswert mit Unterbrechung ausgibt. Straßenoberflächenreibungskoeffizientschätzverfahren zum Schätzen eines Straßenoberflächenreibungskoeffizienten durch Aktualisieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit der Zeit unter Verwendung eines geschätzten Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwertes als Richtwert für eine nächste Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, mit:

einem ersten Schritt zum Spezifizieren des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten basierend auf einer durch eine straßenseitige Infrastruktur (20) in einer Fahrtrichtung eines Fahrzeugs erfassten Straßenoberflächeninformation, wenn die Straßenoberflächeninformation abgerufen wird; und

einem zweiten Schritt zum Setzen des spezifizierten Straßenoberflächenreibungskoeffizienten als Anfangswert für eine Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten, zum Zurücksetzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizient-Istwertes auf den Anfangswert und zum anschließenden Starten einer Verarbeitung zum Schätzen des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten mit dem Anfangswert als Richtwert für eine nächste Schätzung des Straßenoberflächenreibungskoeffizienten.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Schritt einen Schritt zum Spezifizieren des der abgerufenen Straßenoberflächeninformation entsprechenden Straßenoberflächenreibungskoeffizienten unter mehreren Straßenoberflächenreibungskoeffizienten aufweist, die mehreren Straßenoberflächeninformationselementen zugeordnet sind.






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