DE4329745C1

DE4329745C1 - Verfahren zur frühzeitigen Erfassung von unerwarteten gefährlichen Fahrbahnverhältnissen

Info

Publication number: DE4329745C1
Application number: DE4329745A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Dieckmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2013-09-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur frühzeitigen Erfassung von unerwarteten und vom Fahrzeuglenker eines nur front- oder nur heckgetriebenen Kraftfahrzeugs optisch häufig nicht ohne weiteres oder nicht früh genug erkennbaren gefährlichen Fahr bahnverhältnissen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ge nannten Art.

Neuere Erkenntnisse zeigen, daß es entgegen der zuvor in der Fachwelt allgemein vertretenen Meinung sehr wohl möglich ist, aus den den bekannten µ/s-Kennlinien entsprechenden Radumfangs kraft/Radschlupf-Kennlinien (K = f (λ)) bereits sehr frühzeitig, nämlich schon im unteren Radumfangskraft-Bereich, also schon im Mikrobereich des Radumfangskraft-Radschlupf-Kennlinienfeldes, auf den herrschenden Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn zu schließen, wenn insbesondere der Radschlupf nur genau genug ge messen bzw. ermittelt wird.

Bei einem bekannten Verfahren zur Überwachung des Kraftschlusses zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Kraftfahrzeug-Räder (DE-40 10 507-C1), mit dem der Fahrzeugführer eines Kraftfahr zeugs während des normalen Fahrbetriebs frühzeitig auf den Fahr bahnzustand, d. h. über den Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Reifen der angetriebenen Räder informiert werden soll, wird der Radschlupf λ sowie die gleichzeitig wirksame Radumfangskraft K der überwachten angetriebenen Räder während stationärer und qua sistationärer Fahrbetriebszustände, d. h. innerhalb des Mikrobe reichs des Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeldes, in ste ter Folge ermittelt, wobei die Ermittlung des Radschlupfes mit einer im ‰-Bereich liegenden Genauigkeit erfolgt. Dabei wer den zunächst bei zumindest annähernd trockener Fahrbahn ermit telte Radumfangskraft-Radschlupf-Wertepaare gespeichert und es wird das spätere Auftreten bzw. Erfassen eines solchen Wertepaa res, dessen Radschlupf spürbar größer ist als der eines zuvor gespeicherten Wertepaares mit gleich großer Radumfangskraft als Zeichen einer spürbaren Verschlechterung der Kraftschlußbedin gungen gewertet, was dem Fahrzeugführer dann durch ein geeigne tes Warnsignal zur Kenntnis gegeben werden kann.

Der Radschlupf der überwachten Fahrzeugräder wird dabei vorzugs weise nicht als momentane Größe bestimmt, sondern entweder über eine definierte längere Zeitdauer, von z. B. ein bis zwei Sekun den, oder über einen definierten Raddrehwinkel, von z. B. 360° oder einem vielfachen Ganzen davon, als Radschlupfmittelwert (Schlupfsumme) λ_m nach der Beziehung

bzw.

Darin bedeuten S_A und S_N die während des definierten Raddrehwin kels einerseits vom Radsensor des jeweils überwachten angetrie benen Rades und andererseits vom Radsensor des nicht angetriebe nen Rades erzeugten Signalimpulssummen und k einen Kalibrierfak tor, der z. B. ungleich große Radumfänge des überwachten ange triebenen Fahrzeugs und des zugehörigen nicht angetriebenen Fahrzeugrades berücksichtigt.

Um auf Dauer möglichst korrekte Ergebnisse zu erzielen, wird bei diesem vorbekannten Verfahren während des Fahrbetriebs wieder holt ein Kalibrieren der elektronischen Auswerte- und Regel anordnung durchgeführt, um auftretende Unterschiede in den Rad umfängen beider Räder zu berücksichtigen. Dazu werden jeweils während antriebsfreier Betriebsphasen des Fahrzeugs (z. B. beim Ausrollen des Fahrzeug oder beim Gangwechseln) die während eines definierten Raddrehwinkels von den Radsensoren der überwachten an sich angetriebenen, dann jedoch frei dahinrollenden Räder er zeugten Signalimpulssummen S_A0 und die gleichzeitig von den Rad sensoren der ohnehin frei dahinrollenden Räder erzeugten Signal impulssummen S_N0 zueinander zum Kalibrierfaktor

in Beziehung gesetzt. Da bei einem antriebsfrei dahinrollenden Kraftfahrzeug weder an den grundsätzlich nicht angetriebenen Rä dern noch an den lediglich in dieser Betriebsphase frei dahin rollenden angetriebenen Rädern Umfangskräfte übertragen werden, ist bei einem solchen Zustand der auftretende Radschlupf defini tionsgemäß gleich 0. Während solcher Betriebsphasen auftretende Differenzen zwischen den von den jeweiligen Radsensoren erzeug ten Signalimpulssummen repräsentieren damit also lediglich einen auf unterschiedliche wirksame Radumfänge zurückzuführenden "Scheinschlupf", der während normaler nicht antriebsfreier Be triebsphasen bei der Ermittlung des Radschlupfes eben durch den vorerwähnten Kalibrierfaktor k zu berücksichtigen ist.

Weil für eine solche Kalibrierung geeignete antriebsfreie Be triebsphasen während des normalen Fahrbetriebs üblicherweise nur relativ selten auftreten, ist alternativ vorgesehen, während des Fahrbetriebs wiederholt mit Hilfe einer Motorbremszustandsmes sung eine Kalibrierung bzw. einen Nullpunktabgleich des Rad schlupfmittelwertes λ_m bzw. der Radumfangskraft/Radschlupf-Kenn linie des jeweils betroffenen überwachten angetriebenen Rades durchzuführen. Solche Motorbremsphasen treten während des norma len Fahrbetriebs allein durch "Gas weg nehmen" vergleichsweise häufig auf.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, welches die Möglichkeit eröffnet, den Fahrer ei nes Kraftfahrzeugs bereits sehr frühzeitig, und dann sehr sicher vor gefährlichen Fahrbahnverhältnissen zu warnen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ge löst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch seine Zuver lässigkeit und seine in der Praxis meß- und regelungstechnisch einfache Betriebsweise aus, die es nicht erforderlich macht, bei Aufnahme des Fahrbetriebs jeweils erst besondere Fahrsituationen oder -verhältnisse (z. B. trockene Fahrbahn) herzustellen, und im übrigen insbesondere ermöglicht, die Meßanordnung bzw. das Meßverfahren während des Fahrbetriebs in einfachster Weise stän dig zu kalibrieren, ohne daß hier zuerst besondere Betriebssi tuationen abgewartet oder geschaffen werden müssen.

Anhand eines in der Zeichnung prinzipienhaft dargestellten Aus führungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend erläutert.

In der Zeichnung zeigen in prinzipienhafter und schematischer Darstellung

Fig. 1 die vier Räder eines Kraftfahrzeugs mit ihnen zugeordneten Sensoreinrichtungen und einer elektronischen Auswerte- und Warneinrichtung,

Fig. 2 ein Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeld und

Fig. 3a bis 3c verschiedene Entstehungsstadien der in Fig. 2 gezeigten Kennlinie.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung von unerwarteten und vom Fahrzeuglenker optisch häufig nicht ohne weiteres oder nicht frühzeitig genug erkennbaren gefährlichen Fahrbahnverhält nissen ist anwendbar bei Fahrzeugen, bei denen mindestens eines der Fahrzeugräder nicht angetrieben ist, also bei nur front- oder nur heckgetriebenen Fahrzeugen, nicht aber bei allradge triebenen Fahrzeugen.

Demzufolge sind in der schematischen Darstellung der Fig. 1 mit 1 zwei überwachte angetriebene Räder, im Beispiel die Vorderrä der, und mit 2 zwei nichtangetriebene Räder des Fahrzeugs bezif fert.

Bei den angetriebenen Rädern 1 wird fortlaufend der Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Reifen überwacht, indem - wie aus der DE-40 10 507-C1 bekannt - während stationärer und quasistationä rer Fahrbetriebszustände, d. h. innerhalb des Mikrobereichs des bekannten Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeldes in steter Folge u. a. der Radschlupf λ sowie die gleichzeitig wirksame Ra dumfangskraft K ermittelt werden, wobei die Ermittlung des Rad schlupfes λ mit einer im ‰-Bereich liegenden Genauigkeit er folgt.

Demzufolge sind den einzelnen Rädern 1, 2 zur Radschlupf-Ermitt lung Radsensoren 3 zugeordnet, mit denen das jeweilige Raddreh verhalten, d. h. die Raddrehgeschwindigkeit bzw. die Umfangsge schwindigkeit etc. erfaßt wird. Vorzugsweise werden hierzu Si gnalimpulse erzeugende digitale Radsensoren eingesetzt, wie sie u. a. auch bei Antiblockierregeleinrichtungen (ABS) Verwendung finden.

Die bekannten Signalimpulse erzeugenden digitalen Radsensoren erfüllen die Ansprüche an die hier erforderliche hohe Meßgenau igkeit an sich üblicherweise nicht. Deshalb wird der Radschlupf der überwachten angetriebenen Räder 1 nicht als momentane Größe bestimmt, sondern als Radschlupfmittelwert (Schlupfsumme) λ_m, und zwar entweder über eine definierte längere Zeitdauer, von z. B. 1 bis 2 Sekunden, nach der Beziehung

bzw.

oder über einen definierten Raddrehwinkel, von z. B. 360° oder einem vielfachen Ganzen davon, nach der Beziehung

bzw.

worin S_A und S_N die während der definierten Zeitdauer einerseits vom Radsensor 3 des angetriebenen Rades 1 und andererseits vom Radsensor 3 des nicht angetriebenen, d. h. freirollenden Rades 2 erzeugten Signalimpulssummen, t_A und t_N die zum Durchlaufen des definierten Raddrehwinkels einerseits vom Radsensor (3) des je weils überwachten angetriebenen Rades (1) und andererseits vom Radsensor (3) des nicht angetriebenen Rades (2) benötigte Zeit und k einen Kalibrierfaktor bedeuten.

Um die Signalimpulssummen S_A und S_N bzw. die Zeiten t_A und t_N der angetriebenen und nichtangetriebenen Räder 1, 2 wirklich gleichzeitig zu erfassen, werden die Radsensoren 3 der angetrie benen und der nichtangetriebenen Räder 1, 2 jeweils vorzugsweise miteinander synchronisiert, d. h. sie werden jeweils zu identi schen Zeitpunkten - für z. B. je eine volle Radumdrehung oder einem ganzen Vielfachen davon - gestartet.

Gleichzeitig wird zu jedem in dieser Weise ermittelten Schlupf mittelwert λ_m der angetriebenen Räder 1 die dann gerade wirksame Radumfangskraft K erfaßt bzw. ermittelt, so daß von den über wachten angetriebenen Rädern 1 in steter Folge neue aktuelle Ra dumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare K/λ_m zur Verfügung stehen.

Die in dieser Weise ermittelten Radumfangskraft/Radschlupf- Wertepaare K/λ bzw. K/λ_m werden in Speichereinheiten der in Fig. 1 nur schematisch angedeuteten Auswerte-Elektronik 5 gespei chert. Wenn eine vorgegebene Anzahl, von z. B. zehn bis zwanzig solcher K/λ_m-Wertepaare 9 abgespeichert ist, dann wird in diesem Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeld K = f (λ_m) jeweils ei ne mittelnd durch diese K/λ-Wertepaare 9 verlaufende Regres sionskurve 7 erzeugt, wie in Fig. 2 angedeutet. Im allgemeinen stellt diese Ausgleichs- oder Regressionskurve 7 eine Gerade dar. Durch ständige Aufnahme neuer K/λ-Wertepaare 9 und durch gleichzeitige Löschung der jeweils ältesten K/λ-Wertepaare wird diese Regressionskurve 7 von der Auswerte-Elektronik 5 dann lau fend aktualisiert, was sich gegebenenfalls durch eine entspre chende Lageänderung, insbesondere durch eine entsprechende Stei gerungsänderung der Regressionskurve 7 bemerkbar macht, was in Fig. 2 durch einen Zweirichtungspfeil angedeutet ist.

Es ist leicht nachvollziehbar, daß die Steigung der in Fig. 2 dargestellten Regressionsgeraden 7 durch die Güte des Kraft schlusses zwischen der Fahrbahn und dem Reifen des überwachten angetriebenen Rades 1 bestimmt wird; eine Verschlechterung der Fahrbahnverhältnisse, z. B. infolge von überfrierender Nässe, Glatteis oder auch Aquaplaning o.ä. wird sich daher stets durch eine entsprechende Verringerung der Regressionskurven-Steigung bemerkbar machen.

Erfindungsgemäß wird daher in der Auswerte-Elektronik 5 die Steigung der aktualisierten Regressionskurve 7 fortlaufend mit der Steigung einer fest abgespeicherten Grenzkurve (Grenzkenn linie) verglichen, die während der Konzeption des Fahrzeugs bzw. bei der Konzeption der Auswerte-Elektronik 5 z. B. in prakti schen Fahrversuchen für den schlechtest denkbaren "Normal straßenzustand" ermittelt worden ist, z. B. für eine mit Winter reifen befahrene nasse rauhe Asphaltfahrbahn.

Sowie nun die Steigung der ständig aktualisierten Regressions kurve 7 während des Fahrbetriebs kleiner oder auch nur gleich der Steigung dieser fest abgespeicherten Grenzkurve wird, wird von der Auswerte-Elektronik 5 selbsttätig ein geeignetes Warn signal ausgelöst, was in Fig. 1 durch ein Signalhorn o. ä. 6 an gedeutet ist.

Da die Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare 9 bereits während stationärer und quasistationärer Fahrbetriebszustände, d. h. in nerhalb des Mikrobereichs des Radumfangskraft/Radschlupf-Kenn linienfeldes ermittelt werden und nicht erst bei instationären Fahrbetriebszuständen, kann der Fahrzeugführer bereits sehr frühzeitig vor unerwarteten gefährlichen Fahrbahnverhältnissen gewarnt werden.

In Fig. 2 ist mit 8 eine für einen solchen denkbar schlechtesten "Normalstraßenzustand" geltende Grenzkurve angedeutet.

Um das erfindungsgemäße Verfahren weiter zu optimieren, kann es von Vorteil sein, die Steigung der fest abgespeicherten Grenz kurve 8, d. h. die Ansprechschwelle der Warneinrichtung in Ab hängigkeit von bestimmten Betriebsparametern selbsttätig varia bel zu gestalten, z. B. in Abhängigkeit von einer erfaßten Fahr bahnunebenheit und/oder in Abhängigkeit von der Fahrzeugberei fung, d. h. in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug mit einer Winter- oder einer Sommerbereifung ausgerüstet ist.

Neuere Erkenntnisse zeigen nämlich, daß in der Praxis die Um fangskraftsteife, das ist die Steigung der Regressionsgeraden 7, auf unebenen Fahrbahnen absinkt, ohne daß damit eine entspre chende Verringerung des maximalen Kraftschlusses verbunden wäre.

Mit Vorteil wird daher die abgespeicherte Grenzkurve 8 selbsttä tig in Abhängigkeit von erfaßter Fahrbahnbeschaffenheit verän derbar ausgebildet, nämlich derart, daß sie aus einer Grundein stellung mit relativ kleinerer Steigung, die z. B. auf eine nas se unebene Fahrbahn abgestimmt ist, selbsttätig umgeschaltet wird auf eine relativ größere Steigung, sobald das Vorliegen ei ner ebenen Fahrbahnbeschaffenheit erkannt wird. In Fig. 2 ist eine in dieser Weise umgeschaltete Grenzkurve gestrichelt ange deutet und mit 8′ beziffert.

Die Information über die Ebenheit bzw. über die Unebenheit einer Fahrbahn läßt sich im allgemeinen quasi als Abfallprodukt unmit telbar aus den "Roh"Signalen der Radsensoren 3 ermitteln. Diese liefern i.a. nämlich als Rohsignale sinusförmige Spannungen, die in der Regelelektronik für die Ermittlung des Radschlupfes im Rahmen des erfindungsgemäßen Warnverfahrens oder einer eben falls installierten ABS-Anlage in üblicher Weise in eine für die Rechenbausteine der Elektronik benötigte<Signalimpulsfolge umge wandelt werden. Wenn diese sinusförmigen "Roh"Signale der Rad sensoren nun in einem Parallelzweig einer geeigneten Frequenza nalyse, z. B. einer FFT (Fourier-Analyse) zugeführt, oder im ein fachsten Fall über eine geeignete Tiefpaßanordnung geführt wer den, ergeben sich ausgangsseitig dieser Tiefpaßanordnung in Ab hängigkeit von der Ebenheit bzw. Unebenheit der Fahrbahn signi fikante Ausgangssignale, die dann zum vorerwähnten Umschalten der Steigung der fest abgespeicherten Grenzkurve verwendet wer den können. Bei ebenen Fahrbahnen ergibt sich ausgangs der Tief paßanordnung nämlich keine auswertbare Ausgangsspannung, bei un ebenen Fahrbahnen dagegen eine von der Unebenheit abhängige aus wertbare Wechselspannung. Die abgespeicherte "Basis"Grenzkurve 8 wird deshalb jeweils generell für die an sich ungünstigste "Normal"Betriebssituation festgelegt, das heißt z. B. für eine glatte unebene Fahrbahn. Wenn nun mit Hilfe einer vorerwähnten Frequenzanalyse oder einer Tiefpaßfilter-Anordnung festgestellt wird, daß die aktuelle Fahrbahn nicht uneben, sondern eben ist, dann wird die Steigung der Grenzkurve selbsttätig um ein defi niertes Maß, wie in Fig. 2 mit 8′ angedeutet, angehoben, so daß die Anlage frühzeitiger ein Warnsignal abgeben kann.

Diesem Verfahren liegt die Sicherheitsphilosophie zugrunde, daß der Fahrer des Fahrzeugs in keinem Falle falsche Warnsignale er halten soll, da dies dazu führen könnte, daß er in der einen oder anderen Situation ein tatsächlich begründetes Warnsignal nicht ernst nimmt. Dem Fahrer soll also nicht unbedingt die Ga rantie gegeben werden, daß er bei gefährlichen Fahrbahnverhält nissen in jedem Falle ein Warnsignal erhalten wird, er soll aber in jedem Falle sicher sein, daß dann, wenn ein Warnsignal abge geben wird, auch definitiv Gefahr droht.

Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet in vorteilhafter Weise auch die Möglichkeit, mit geringem regelungstechnischen Aufwand selbsttätig, d. h. ohne jeden Eingriff des Fahrers, die jeweili ge Fahrzeugbereifung zu berücksichtigen, nämlich in der Weise, daß die fest abgespeicherte Grenzkurve 8 aus einer auf eine Win terbereifung abgestimmten Grundeinstellung mit relativ kleinerer Steigung selbsttätig umgeschaltet wird auf eine relativ größere Steigung, sowie aus signifikanten Merkmalen der aktualisierten Regressionskurve 7 erkannt wird, daß keine Winterbereifung, son dern eine Sommerbereifung vorliegt.

Es wurde nämlich erkannt, daß die Umfangskraftsteife, d. h. die Steigung der Regressionskurve 7 bei gleicher Fahrbahnbeschaffen heit mit Sommerreifen wesentlich größer ist als mit Winterrei fen.

Um nun im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens selbsttätig zu berücksichtigen, ob eine Winterbereifung oder eine Sommerberei fung vorliegt, wird erfindungsgemäß während des Fahrbetriebs kontinuierlich die Steigung der aktualisierten Regressionskurve 7 abgespeichert und laufend jeweils in Richtung größere Steigung aktualisiert, d. h. wenn sich die Steigung der aktualisierten Regressionskurve 7 vergrößert, dann wird diese größer gewordene Steigung abgespeichert, wenn sich dagegen die Steigung der ak tualisierten Regressionskurve 7 verringert, wird der zuvor ge speicherte größere Steigungswert beibehalten. Sowie nun dieser abgespeicherte aktualisierte Steigungswert (Maximalwert) einen fest abgespeicherten vorgegebenen Steigungswert dauerhaft über schreitet, der bei der Konzeption der Auswerte-Elektronik 5 z. B. auf der Basis einer Kombination Winterbereifung/trockene Be tonfahrbahn festgelegt wurde, stellt dies ein eindeutiges und sicheres Indiz für das Vorliegen einer Sommerbereifung dar, da ja die Steigung der Regressionskurve eines mit einer Winter bereifung ausgestatteten angetriebenen Fahrzeugrades bei best möglicher Fahrbahn, nämlich trockenem Beton, nicht größer sein kann, als der zuvor erwähnte fest abgespeicherte Vergleichs- Steigungswert.

Sobald auf diese Weise von der Auswerte-Elektronik 5 erkannt worden ist, daß das Fahrzeug nicht mit einer Winterbereifung, sondern mit einer Sommerbereifung ausgerüstet ist, kann die im Radumfangskraft/Radschlupf-Kennlinienfeld abgespeicherte Grenz kurve wiederum in regelungstechnisch einfacher Weise auf eine größere Steigung umgeschaltet werden. In Fig. 2 ist rein exem plarisch eine solche Grenzkurve größerer Steigung strichpunk tiert angedeutet und mit 8′′ beziffert. Die Grenzkurve 8′′ könn te z. B. auf der Basis einer Kombination Sommerbereifung/nasse ebene Asphaltfahrbahn festgelegt worden sein; auf diese ver gleichsweise steile Grenzkurve würde die abgespeicherte "Basis"Grenzkurve selbsttätig umgeschaltet werden, nachdem die Auswerte-Elektronik 5 zum einen in vorerwähnter Weise erkannt hatte, daß keine unebene, sondern eine ebene Fahrbahn vorliegt, und zum anderen, daß das Fahrzeug nicht mit einer Winterberei fung, sondern mit einer Sommerbereifung ausgerüstet ist.

Durch diese selbsttätige Steigungsanpassung der fest abgespei cherten Grenzkurve 8 an tatsächlich vorliegende Normalbetriebs zustände "Sommerbereifung/ebene Fahrbahn), wird quasi die An sprechempfindlichkeit der Anlage verbessert. Die Anlage wird sensibilisiert.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren wie in Fig. 1 angedeutet, jeweils getrennt für die Räder der linken Fahrzeugseite und für die Räder der rechten Fahrzeugseite angewendet wird, d. h. wenn bei der Ermittlung des Radschlupfs λ bzw. der Schlupfsumme λ_m des linken angetriebenen Rades 1 u. a. nur auf die vom Radsensor 3 des zugehörigen linken nichtangetriebenen Rades 2 gelieferten Signale zurückgegriffen wird und entsprechend bei der Schlupfer mittlung für das rechte angetriebene Rad 1 auf die vom zugehöri gen rechten nichtangetriebenen Rades 2 gelieferten Signale, dann erhält der Fahrer des Fahrzeugs jeweils getrennte Warnhinweise über die jeweils kritische Fahrbahnglätte für die linke Fahr zeugseite respektive für die rechte Fahrzeugseite.

Da die Vorderräder und die Hinterräder eines Fahrzeugs bei Kur venfahrt auf unterschiedlich großen Kurvenradien laufen, ergeben sich auch bei identischen Radumfängen der Vorder- und der Hin terräder völlig unabhängig von der tatsächlichen Größe des Rad schlupfs am angetriebenen Fahrzeugrad je nach Größe der Kurve mehr oder weniger große Unterschiede zwischen den von den vorde ren und hinteren Radsensoren gelieferten Signalen.

Diese das Überwachungsergebnis verfälschende Beeinflussung der Meßwerte infolge Kurvenfahrt kann in einfacher und vorteilhafter Weise dadurch berücksichtigt werden, daß die Ausgangssignale der Radsensoren 3 der nichtangetriebenen Räder 2 beider Fahrzeugsei ten miteinander verknüpft bzw. verglichen werden, wie dies in Fig. 1 durch die gestrichelte Querverbindung zwischen den beiden Auswerte-Elektroniken 5 angedeutet ist. Signifikante Differenzen zwischen den erzeugten Ausgangssignalen dieser beiden Radsenso ren 3 zeigen eindeutig, daß eine mehr oder weniger scharfe Kurve durchfahren wird, was bei der Ermittlung der Schlupfwerte bzw. der Schlupfsummen λ_m dann in einfacher Weise korrigierend Be rücksichtigung finden kann. Es ist aber auch möglich und gegebe nenfalls günstiger, bei Überschreiten einer vorgegebenen Größt differenz die gerade anfallenden Sensorsignale für die Auswer tung, d. h. für die Ermittlung eines Radschlupfes sowie für die Aktualisierung der Regressionskurve 7 völlig außer acht zu las sen, weil das Ergebnis möglicherweise eh zu ungenau wäre.

Wie eingangs erwähnt wurde, wird die Regressionskurve bzw. Re gressionsgerade 7 jeweils mittelnd durch eine bei der Auslegung der Anlage festgelegte bestimmte Anzahl laufend aktualisierter Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare 9 mit unterschiedlich gro ßen Radumfangskräften gelegt. Die festgelegte Anzahl dieser ab gespeicherten Wertepaare 9 stellt jeweils einen Kompromiß dar zwischen einerseits möglichst vielen Punkten, die erforderlich wären, um eine möglichst repräsentative Regressionskurve zu er zeugen, und andererseits möglichst wenigen Punkten, um möglichst schnell eine möglichst aktuelle Regressionskurve zu erzeugen.

Es ist deshalb von Vorteil, wenn ein Warnsignal auch bereits dann unmittelbar abgegeben wird, wenn - je nach vorheriger Fest legung - eines oder nacheinander zwei oder mehrere der erfaßten individuellen Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare 9 einen Schlupfwert aufweist, der signifikant, d. h. um ein definiertes Maß größer ist als der zu einer gleich großen Radumfangskraft gehörige Schlupfwert der abgespeicherten aktualisierten Regress ionskurve 7.

Eine solche Einzelbewertung auffälliger Radumfangskraft/Rad schlupf-Wertepaare kann regelungstechnisch in einfacher Weise z. B. dadurch realisiert werden, daß - im Kennlinienfeld - rechts der abgespeicherten Re gressionskurve 7 eine Art Toleranzband zugelassen wird, derart, daß nur außerhalb dieses Toleranzbandes auftretende Wertepaare unmittelbar zur Abgabe eines Warnsignals führen, nicht aber noch innerhalb dieses Toleranzbandes liegende Wertepaare. Ein solches Toleranzband kann z. B. nach Art einer mit konstantem Abstand parallel zur Regressionskurve 7 verlaufenden Kurve etc. ausge bildet sein, oder z. B. auch als Toleranzgerade mit geringerer Steigung, d. h. mit in Abhängigkeit vom Radschlupf wachsendem Abstand zur Regressionskurve 7. In Fig. 2 ist eine solche paral lele Toleranzkurve rein exemplarisch gepunktet angedeutet und mit 10 beziffert.

Wenn der Radschlupf der überwachten angetriebenen Räder 1 als Radschlupfmittelwert (Schlupfsumme) λ_m nach der Beziehung

bzw.

ermittelt wird, worin k einen Kalibrierfaktor darstellt, der be wirkt, daß die auf der Basis der so ermittelten Schlupfsumme er zeugte Regressionskurve 7 wie in Fig. 2 dargestellt durch den Nullpunkt des Koordinatensystems verläuft, dann kann dieser Ka librierfaktor, der beim bekannten Verfahren jeweils nur in be stimmten, nämlich antriebsfreien Betriebsphasen durch Rollversu che ermittelt werden konnte, erfindungsgemäß von der Auswerte- Elektronik 5 völlig unabhängig vom herrschenden Betriebszustand in einfacher Weise selbsttätig kontinuierlich unmittelbar aus der jeweils aktualisierten Regressionskurve 7 nach der Beziehung

ermittelt werden.

Hierin bedeuten k_alt den zuvor bei der Ermittlung der für die aktualisierte Regressionskurve 7 verwendeten Radumfangskraft/ Radschlupf-Wertepaare 9 benutzten alten Kalibrierfaktor und X den Regressions-Kurven-Offset dieser Regressionskurve in Promil le, d. h. den Abzissenabschnitt zwischen dem Nullpunkt des Ra dumfangskraft/Radschlupf-Koordinatensystems und dem Schnitt punkt der aktualisierten Regressionskurve 7 mit der Abzisse, d. h. mit der Radschlupfachse.

Es findet somit permanent, d. h. mit jeder Aktualisierung der erzeugten Regressionskurve ein automatisches Kalibrieren des Sy stems statt.

Beim aller ersten betriebsmäßigen Ermitteln der Radschlupfwerte λ_m bzw. der darauf basierenden Regressionskurve 7 wird ein fik tiver Kalibrierfaktor von z. B. k = 1 verwendet, der dann in vo rerwähnter Weise mit jeder Aktualisierung der Regressionskurve selbsttätig aktualisiert wird.

In den Fig. 3a bis 3c sind zum besseren Verständnis verschie dene Stadien des automatischen Kalibrierens des System angedeu tet.

In Fig. 3a ist angedeutet, daß die bei noch nicht kalibriertem System oder bei mit einem fiktiven Kalibrierfaktor k = 1 ermit telten Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare 9 innerhalb des Ra dumfangskraft/Radschlupf-Koordinatensystems K = f (λ_m) im allge meinen derart verteilt angeordnet sind, daß eine durch sie ent sprechend Fig. 3b mittelnd hindurchgelegte Ausgleichs- bzw. Re gressionsgerade 7 nicht durch den Nullpunkt dieses Koordinaten system verläuft, sondern die Abzisse, d. h. die Radschlupfgerade mit einem Offset X schneidet. Ein solcher Kurvenverlauf entsprä che natürlich nicht der Realität, da ein Radschlupf λ_m stets nur dann auftreten kann, wenn eine Radumfangskraft wirksam ist. Zur Kalibrierung des Systems wird daher von den entsprechend ausge bildeten Logik- und Rechenbausteinen der Auswerte-Regelelektro nik 5 selbsttätig quasi eine Parallelverschiebung der "falsch liegenden" Regressionsgeraden durchgeführt, und zwar so lange, bis der Offset X in Promille verschwunden ist und die Regres sionskurve wie in Fig. 3c dargestellt richtig durch den Null punkt des Koordinatensystems verläuft; in Fig. 3c ist zum Ver gleich die ursprüngliche Lage der Regressionskurve gestrichelt dargestellt und mit 7′ beziffert. Dieses kontinuierliche korri gierende Parallelverschieben einer "falschliegenden" aktuali sierten Regressionskurve 7 findet sich in der vorerwähnten Be ziehung

wieder.

In der Prinzipdarstellung der Fig. 1 sind mit 4 Sensoren o.ä. zur Erfassung der Radumfangskräfte der angetriebenen Räder 1 an gedeutet, wobei es sich beispielsweise um Dehnmeßstreifenanord nungen o.ä. handeln kann. Die wirksamen Radumfangskräfte können aber auch in bekannter Weise rein rechnerisch aus den Motorkenn daten errechnet werden, wozu nicht allein konstruktive Merkmale des Motors, sondern insbesondere auch Kennwerte gehören, die den jeweiligen Motorbetriebszustand kennzeichnen.

Bezugszeichenliste

1 überwachte angetriebene Räder
2 nichtangetriebene Räder
3 Radsensoren
4 Sensoren zur Erfassung der Radumfangskräfte
5 Auswerte-Elektronik
6 Warneinrichtung
7 Regressionskurve; Regressionsgerade
7′ "noch unkalibrierte" Regressionskurve
8 Grenzkurve; Grenzkennlinie
8′ in Abhängigkeit von Betriebsparametern veränderte Grenzkurve
8′′ in Abhängigkeit von Betriebsparametern veränderte Grenzkurve
9 K/λ_m-Wertepaare
10 Toleranzkurve
λ Radschlupf (des angetriebenen Rades)
λ_m Radschlupfmittelwert (Schlupfsumme)
K Radumfangskraft
S_A Signalimpulssumme vom angetriebenen Rad
S_N Signalimpulssumme vom nichtangetriebenen Rad
k Kalibrierfaktor
X Regressionskurven-Offset

Claims

1. Verfahren zur Erfassung von unerwarteten und vom Fahrzeug lenker eines nur front- oder nur heckgetriebenen Kraftfahr zeugs optisch häufig nicht ohne weiteres oder nicht früh ge nug erkennbaren gefährlichen Fahrbahnverhältnissen, wie u. a. insbesondere Aquaplaning, überfrierende Nässe oder Glatt eis, bei dem der Kraftschluß zwischen Fahrbahn und Reifen angetriebener Räder (1) fortlaufend überwacht wird, indem u. a. der Radschlupf (λ_m) sowie die gleichzeitig wirksame Rad umfangskraft (K) der überwachten Räder (1) während statio närer und quasistationärer Fahrbetriebszustände, d. h. in nerhalb des Mikrobereichs des bekannten Radumfangskraft/Rad schlupf-Kennlinienfeldes in steter Folge ermittelt werden, wobei die Ermittlung des Radschlupfs (λ_m) mit einer im ‰-Bereich liegenden Genauigkeit erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die ermittelten Radumfangskraft/Radschlupf-Wertepaare (9) gespeichert werden und dann, wenn eine vorgegebene Anzahl solcher Wertepaare (9) mit unterschiedlich großen Radum fangskraftwerten abgespeichert ist, eine im Radumfangs kraft/Radschlupf-Kennlinienfeld K = f (λ_m) jeweils mit telnd durch diese Wertepaare (9) verlaufende Regressions kurve (7), insbesondere eine Regressionsgerade erzeugt wird, wobei die Regressionskurve (7) ständig durch Auf nahme neuer und durch gleichzeitige Löschung der jeweils ältesten K/λ_m-Wertepaare (9) aktualisiert wird, daß
b) die aktualisierte Regressionskurve (7) mit einer fest ab gespeicherten Grenzkurve (Grenzkennlinie) (8, 8′, 8′′) verglichen wird und daß
c) ein Warnsignal ausgelöst wird, wenn die Steigung dK/dλ_m der aktualisierten Regressionskurve (7) kleiner oder gleich der Steigung der fest abgespeicherten Grenzkurve (8, 8′, 8′′) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgespeicherte Grenzkurve (8) selbsttätig in Ab hängigkeit von erfaßter Fahrbahnbeschaffenheit veränderbar ist, nämlich derart, daß sie aus einer Grundeinstellung mit relativ kleinerer Steigung, die auf eine nasse unebene Fahr bahn abgestimmt ist, selbsttätig umgeschaltet wird auf eine relativ größere Steigung, sowie das Vorliegen einer ebenen Fahrbahnbeschaffenheit erkannt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Information über die Ebenheit oder die Unebenheit der Fahrbahn aus den sinusförmigen Rohsignalen der Radsenso ren (3) gewonnen wird, indem diese in einem Parallelzweig einer geeigneten Frequenzanalyse, z. B. einer FFT (Fourier- Analyse) zugeführt oder über eine Tiefpaßanordnung geführt und deren signifikanten Ausgangssignale als Umschaltsignale für die Grenzkurve (8) verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgespeicherte Grenzkurve (8) selbsttätig in Ab hängigkeit von der Fahrzeugbereifung (Winter-/Sommerberei fung) veränderbar ist, nämlich derart, daß sie aus einer auf Winterbereifung abgestimmten Grundeinstellung mit relativ kleinerer Steigung selbsttätig umgeschaltet wird auf eine relativ größere Steigung, sowie aus signifikanten Merkmalen der aktualisierten Regressionskurve (7) erkannt wird, daß eine Sommerbereifung vorliegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß kontinuierlich die Steigung der aktualisierten Regres sionskurve (7) abgespeichert und in Richtung größere Stei gung aktualisiert wird,
und daß das dauerhafte Überschreiten eines vorgegebenen fe sten Steigungswerts als Indiz für das Vorliegen einer Som merbereifung angesehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine getrennte Anwendung für die Räder der linken Fahrzeugseite und für die Räder der rechten Fahrzeugseite.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radsensoren (3) der angetriebenen Räder (1) und der nichtangetriebenen Räder (2) jeweils miteinander synchroni siert werden, d. h. jeweils zu identischen Zeitpunkten für je eine volle Radumdrehung oder einem ganzen Vielfachen da von gestartet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangssignale der Radsensoren (3) der nichtange triebenen Räder (2) beider Fahrzeugseiten miteinander ver knüpft bzw. verglichen werden
und daß bei Kurvenfahrt auftretende signifikante Differenzen zwischen ihnen bei der Ermittlung der Schlupfwerte bzw. der Schlupfsummen (λ_m) korrigierend Berücksichtigung finden oder bei Überschreiten einer vorgegebenen Größtdifferenz bewir ken, daß die gerade anfallenden Sensorsignale für die Aus wertung bzw. für die Aktualisierung der Regressionskurve (7) außer acht gelassen werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Warnsignal unmittelbar auch bereits dann ausgelöst wird, wenn - je nach Festlegung - nur eines oder nacheinander zwei oder mehrere der erfaßten individuellen K/λ-Wertepaare einen Schlupfwert λ bzw. λ_m aufweist, der um ein definiertes Maß Δλ größer ist als der zum selben Radumfangskraftwert K der aktualisierten Regressionskurve (7) gehörige Schlupfwert λ.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Regressionskurve (7) ein Toleranzband (10) mit konstantem Δλ vorgesehen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Regressionskurve (7) ein Toleranzband mit zu höheren λ-Werten zunehmendem Δλ vorgesehen ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende, z. T. für sich bekannte Merk male:

- Als Radschlupf wird - unter Verwendung von Signalimpulse erzeugenden digitalen Radsensoren (3) zur fortlaufenden Er fassung der Raddrehgeschwindigkeit bzw. Radumfangsgeschwin digkeit sowohl der überwachten angetriebenen als auch zumin dest eines der nicht angetriebenen Räder (1 bzw. 2) - entwe der der während einer definierten längeren Zeitdauer nach der Beziehung oder der während eines definierten Raddrehwinkels nach der Beziehung ermittelte Radschlupfmittelwert (Schlupfsumme) λ_m gespei chert und ausgewertet,
worin S_A und S_N die während der definierten Zeitdauer einer seits vom Radsensor (3) des jeweils überwachten angetriebe nen Rades (1) und andererseits vom Radsensor (3) des nicht angetriebenen Rades (2) erzeugten Signalimpulssummen bzw. t_A und t_N die zum Durchlaufen des definierten Raddrehwinkels einerseits vom Radsensor (3) des jeweils überwachten ange triebenen Rades (1) und andererseits vom Radsensor (3) des nicht angetriebenen Rades (2) benötigte Zeit bedeuten und k einen Kalibrierfaktor darstellt.
- Der Kalibrierfaktor k wird kontinuierlich unmittelbar aus der jeweils aktualisierten Regressionskurve (7) abgeleitet nach der Beziehung worin k_alt den bei der Ermittlung der für die aktualisierte Regressionskurve (7) verwendeten K/λ_m-Wertepaare benutzten alten Kalibrierfaktor darstellt und X den Regressionskurven- Offset, der dem Abzissenabschnitt zwischen dem Nullpunkt des Radumfangskraft/Radschlupf-Koordinatensystems und dem Schnittpunkt der aktualisierten Regressionskurve (7) mit der Abzisse, d. h. mit der Radschlupfachse entspricht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim erstmaligen betriebsmäßigen Ermitteln der Rad schlupfmittelwerte λ_m bzw. der darauf basierenden Regres sionskurve (7) ein fiktiver Kalibrierfaktor von z. B. k = 1 verwendet wird.