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CN111565945A - 用于在车辆中测定当前车道粗糙度的方法 - Google Patents

用于在车辆中测定当前车道粗糙度的方法 Download PDF

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CN111565945A CN201880086129.5A CN201880086129A CN111565945A CN 111565945 A CN111565945 A CN 111565945A CN 201880086129 A CN201880086129 A CN 201880086129A CN 111565945 A CN111565945 A CN 111565945A
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Abstract

在一种用于在车辆中测定当前车道粗糙度的方法中，从车轮转速中确定与频率有关的振幅特性，并且测定粗糙度特征参量作为车道粗糙度的量度。

Description

用于在车辆中测定当前车道粗糙度的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在车辆中测定当前车道粗糙度的方法。
背景技术
在轮胎与车道之间的摩擦系数通过不同的影响参量确定，属于此的有：胎体的构造、橡胶混合物和车道的表面性质。表面性质又取决于车道的湿度状态和微粗糙度，所述微粗糙度基本上确定在轮胎与车道之间的啮合效应。在了解车道粗糙度的情况下，可以在对行驶动力学有影响的车辆单元、例如车辆的制动系统或驱动系统中以以下方式产生力和力矩，即行驶安全性和/或行驶动力学得以改善。
发明内容
借助于根据本发明的方法，可以在车辆中测定车道的当前车道粗糙度，其中车辆在所述车道上行驶。可以在车辆行驶期间确定车道粗糙度。用于测定车道粗糙度的基础是传感地检测车轮的转速以及分析车轮转速的变化过程。优选地经由转速传感器确定车轮的转速，其中也可以从转速的变化过程中确定车轮的旋转速度。
在该方法情况下，借助于频率分析基于所记录的转速确定与频率有关的振幅特性。振幅特性表示车轮或轮胎的与频率有关的振幅，其中振幅特性的基本变化过程是特定于轮胎的，以及与轮胎中的气压和轮胎磨损状态有关。振幅特性的基本变化过程在谐振频率的区域内具有最大值。
高频振荡与振幅特性的基本变化过程叠加，所述高频振荡可以被归因于由于车道粗糙度引起的激励。在振幅特性的基本变化过程中的高频振荡典型地具有比基本变化过程显著更小的振幅。从表示与振幅特性的基本变化过程的偏差的这种高频振荡中，利用统计方法测定粗糙度特征参量，所述粗糙度特征参量是车道粗糙度的量度。
因此，借助于根据本发明的方法可能的是，在行驶期间仅基于转速传感器的信息来确定表征车道粗糙度的粗糙度特征参量。然后可以在车辆中进一步处理粗糙度特征参量，尤其是用于操控影响车辆的行驶动力学的车辆单元、例如驱动系统、制动系统和/或转向系统或主动行走机构单元。车道粗糙度基本上确定在轮胎与道路之间的啮合效应，并且与车道表面的湿度状态共同地属于车道的表面性质的主要因素。表面性质与橡胶混合物和轮胎的构造共同地确定在轮胎与车道之间的摩擦系数。因此，车道粗糙度对摩擦系数具有决定性影响，其中必要时在了解车道粗糙度的情况下，尤其是在附加地了解当前车道湿度情况下以及在了解橡胶混合物和胎体的构造的情况下，可以推断出摩擦系数。由于最后提到的两个影响参量对于分别采取的轮胎类型本身是已知的，并且至少可以从车辆中的其他传感器信息估计车道表面湿度，因此可以在根据本发明确定车道粗糙度的情况下测定在轮胎与车道之间的摩擦系数。
作为例如通过对与振幅特性的基本变化过程叠加的高频振荡进行统计评估确定的粗糙度特征参量，尤其是考虑振幅特性或叠加的振荡的振幅方差。可以利用本身已知的数学方法从与频率有关的振幅特性中确定振幅方差。振幅方差是以恰当的方式再现车道的实际粗糙度的这种粗糙度特征参量。
作为是振幅特性中的分散（Streuung）的量度的振幅方差的替代，也可以测定和考虑与方差有关系的特征参量、例如标准偏差。此外，附加地或可替代地可能的是，测定其他统计粗糙度特征参量，例如高频振荡与振幅特性的基本变化过程的最大偏差。
根据一种有利的实施方案，在轮胎或车轮的振幅特性的谐振点中测定粗糙度特征参量。谐振点表示与频率有关的振幅特性中的最大值，并且表征所使用的轮胎类型，其中从所使用的轮胎类型的转速中确定振幅特性。在谐振放大的区域中，可以从振幅特性中以最高的精度确定粗糙度特征参量。为了确定车道粗糙度，有利地考虑围绕谐振点的频谱之内的振幅特性。就此而言，不仅直接在振幅特性的谐振点中而且在振幅特性的谐振点的相邻区域中测定粗糙度特征参量。
根据另一有利的实施方案，使粗糙度特征参量与轮胎典型的参考值有关。通过参照参考值，获得对于当前轮胎类型拥有有效性的相对值。通过参照轮胎典型的参考值实现粗糙度特征参量的归一化。
根据另一适宜的实施方案，从转速的变化过程也确定轮胎中的气压。轮胎中的压力损失导致在振幅特性的变化过程中朝向较低频率偏移，其中可以从偏移程度中推断出压力损失。因此，从转速变化过程不仅可以确定轮胎中的压力损失而且可以确定车道粗糙度。
根据另一种适宜的实施方案，给每个车辆车轮或至少多于一个的车辆车轮分配转速传感器，经由所述转速传感器侧定车轮的转速。这使得能够确定多个与频率有关的振幅特性，并且从中分别测定粗糙度特征参量。通过由此实现的冗余可以在确定车道粗糙度时实现更高程度的安全性。
根据另一有利的实施方案，在操控影响行驶动力学的车辆单元、诸如制动系统、驱动系统、转向系统或主动行走机构时使用所测定的粗糙度特征参量。必要时可以在驾驶员辅助系统的范围中对主动（aktiven）车辆单元进行操控。
不同的方法步骤在车辆中的控制设备中运行，其中转速信息作为输入信号被输送给所述控制设备，并且在所述控制设备中，基于所输送的转速信号确定与频率有关的振幅特性，从所述与频率有关的振幅特性中测定前述粗糙度特征参量。必要时可以在控制设备中产生控制信号或操纵信号（Stellsignale），以便操控影响行驶动力学的车辆单元。
本发明此外涉及一种车辆，其具有至少一个在车辆车轮处的转速传感器、至少一个影响行驶动力学的车辆单元以及具有用于执行该方法的前述控制设备。
附图说明
从其他权利要求、附图说明和附图中可以获悉其他优点和适宜的实施方案。其中：
图1示出粗糙的车道上的车辆车轮，
图2示出车辆车轮的与频率有关的振幅特性，
图3示出用于在车辆中测定当前车道粗糙度的流程图。
具体实施方式
在图1中示出车辆车轮1，所述车辆车轮具有在轮辋3上的轮胎2，其中车辆车轮1悬挂在车轮悬挂装置4处，所述车轮悬挂装置被构造为弹簧减震器系统。车辆车轮1在车道5上行驶，所述车道具有比较强烈地清楚表现出的车道粗糙度。车道5的车道粗糙度在行驶期间导致车辆车轮1的垂直激励（Anregung）。
车辆车轮1可以安装在机动双轮车上或安装在机动车上。
借助于转速传感器测定车辆车轮1的转速，其中可以通过频率分析从转速的变化过程中确定图2中所示的与频率有关的振幅特性。图2根据频率示出额定振幅特性6和实际振幅特性7，所述实际振幅特性相对于额定振幅特性6在较低频率的方向上偏移。振幅特性取决于所使用的轮胎类型。额定振幅特性6和实际振幅特性7之间的偏移通过轮胎2中的压力损失实现。
在图2中，用虚线标出谐振区域8，其中具有额定振幅特性6的最大值以及实际振幅特性7的最大值的谐振点位于所述谐振区域之内。为了测定粗糙度特征参量，利用根据图3的流程图来测定在谐振区域8中实际振幅特性7的振幅方差（Amplitudenvarianz）。
根据图3中的流程图，借助于转速传感器9测定车辆车轮1的车轮转速并且作为输入参量输送给车辆中的控制设备10中，在所述控制设备中评估转速传感器9的传感器数据。在控制设备10中，在第一评估步骤11中从转速传感器9的转速中测定与频率有关的实际振幅特性。在实际振幅特性7的谐振区域8中确定振幅方差，而且对于与实际振幅特性7的基本变化过程叠加的高频振荡确定振幅方差。在图2中，该高频振荡可以被识别为与振幅特性的基本变化过程叠加的不规则振动。
在下一评估步骤12中，在控制设备10中在谐振区域8中计算实际振幅特性7的振幅方差。振幅方差表示与轮胎典型参考值14相关的粗糙度特征参量，从中得出归一化的粗糙度特征参量，所述归一化的粗糙度特征参量在控制设备10的输出端处可供使用并且在车辆单元13中可以被继续使用，所述车辆单元影响车辆的行驶动力学。车辆单元13示例性地是制动系统、驱动系统、转向系统或主动行走机构单元。在操控车辆单元13时，尤其是鉴于车辆安全性或必要时其他准则可以使用归一化的车道粗糙度。

Claims (10)

1.一种用于在车辆中测定当前车道粗糙度的方法，其中测定车轮的转速，并且执行所述转速的变化过程的频率分析，其中确定与频率有关的振幅特性，其中从所述振幅特性中测定统计粗糙度特征参量作为车道粗糙度的量度，所述统计粗糙度特征参量表征与所述振幅特性的基本变化过程的偏差。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测定所述振幅特性的振幅方差作为粗糙度特征参量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在轮胎（2）或车轮的振幅特性的谐振点中或与所述轮胎（2）或车轮的振幅特性的谐振点相邻地测定所述粗糙度特征参量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，从所述粗糙度特征参量推断出轮胎（2）与车道（5）之间的摩擦系数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，使所述粗糙度特征参量与轮胎典型的参考值有关。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，从所述转速的变化过程来确定所述轮胎（2）中的气压。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，给每个车辆车轮（1）分配转速传感器（9），经由所述转速传感器来测定车轮的转速。
8.一种用于在使用根据权利要求1至7中任一项所述的方法情况下操控影响行驶动力学的车辆单元（13）的方法，其特征在于，根据粗糙度特征参量来操控所述车辆单元（13）。
9.一种控制设备，其用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
10.一种车辆，具有根据权利要求9所述的控制设备（10）、具有至少一个在车辆车轮（1）处的转速传感器（9）以及具有影响行驶动力学的车辆单元（13）。
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