DE102004016900A1

DE102004016900A1 - Road surface water film height determining method, for use in driver warning system, involves comparing measured signals at front and rear wheels of vehicle to determine signal difference, and determining film height from difference

Info

Publication number: DE102004016900A1
Application number: DE200410016900
Authority: DE
Inventors: Michael Glinz
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 2004-04-06
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2005-10-27

Abstract

The method involves measuring signals of sensors (5) at front and rear wheels (3, 4) of a motor vehicle (1) moving at same speed on a road surface, and transforming the signals into electrical signals. The measured signals are compared, preferably in a frequency range between 2 and 5 Hz, to determine the signal difference and from this water film height of the road is determined. A warning signal is issued upon reaching a predefined signal difference.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Wasserfilmhöhe auf einer Fahrbahn während der Fahrt eines Kraftfahrzeuges, bei dem über Messeinrichtungen Emissionen von Fahrzeugrädern gemessen und in elektrische Signale umgewandelt werden.The The invention relates to a method for determining a water film height on a Roadway during the journey of a motor vehicle in which emissions via measuring devices of vehicle wheels measured and converted into electrical signals.

Der Betriebsbereich eines Personenkraftwagens wird durch die Verhältnisse in der Kontaktzone zwischen Reifen und Fahrbahn maßgeblich beeinflusst. Da die Kraftübertragung zwischen Reifen und Fahrbahn durch Kraftschluß, also durch Reibung, erfolgt, ist die Kraftübertragung von den Eigenschaften der beiden Reibpartner abhängig. Um aktive Fahrwerke, Sicherheitssysteme oder Warneinrichtungen optimal mit Informationen zu versorgen, ist es unter anderem wichtig, die Beschaffenheit der Fahrbahn festzustellen. Ein Aspekt ist dabei, wie hoch bei nasser Fahrbahn der Wasserfilm ist.Of the Operating range of a passenger car is determined by the circumstances in the contact zone between the tire and the road affected. Because the power transmission between the tire and the roadway due to frictional engagement, ie is the power transmission depends on the properties of the two friction partners. To active chassis, Security systems or warning devices optimal with information Among other things, it is important to provide the nature of the Determine the roadway. One aspect is how high in wet conditions Roadway is the water film.

In dem Artikel „Ermittlung des aktuellen Kraftschlußpotentials eines Pkws im Fahrbetrieb" von Dr. H.-J. Görich, S. Jakobi und U. Reuter in den VDI-Berichten Nr.: 1088/1993, Seiten 307 – 309 ist ein Verfahren zur Erkennung von Fahrbahnnässe beschrieben, bei der über ein akustisches Sensorsystem die Wasserhöhe auf der Fahrbahn erfasst wird. Dabei wird ein Geräuschpegel an der Radhausinnenverkleidung über Beschleunigungsaufnehmer sensiert und in einer elektronischen Signalaufbereitung in Analogtechnik vorverarbeitet, um die Signalintensität im für Wasser charakteristischen Frequenzbereich zu erhalten. Unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit, die sich aus den Signalen von ABS-Raddrehzahlsensoren ergibt, wird aus der Geräuschintensität die Wasserhöhe auf der Fahrbahn quantitativ bestimmt. Zur Kalibrierung dieses akustischen Wasserhöhenmessverfahrens wird ein lichtoptischer Wasserhöhensensor als Referenzwertgeber eingesetzt. Die Zeitschriebe der Beschleunigungsaufnehmer-Signale werden fouriertransformiert, so dass die Spektren von trockner und nasser Straße miteinander verglichen werden können.In the article "Investigation the current adhesion potential of a passenger car while driving "by Dr. H.-J. Görich, S. Jakobi and U. Reuter in the VDI reports No .: 1088/1993, pages 307-309 is a method for detecting road wetness described in which a acoustic sensor system detects the water level on the road surface becomes. This is a noise level at the Radhausinnenverkleidung over Accelerometer sensed and in an electronic signal processing in Analog technology preprocessed to the signal intensity in for water to get characteristic frequency range. Considering the driving speed resulting from the signals of ABS wheel speed sensors results in the noise level, the water level on the Lane determined quantitatively. To calibrate this acoustic water level measurement method becomes a light-optical water level sensor used as a reference value transmitter. The time records of the accelerometer signals are Fourier transformed so that the spectra of dryer and wet street with each other can be compared.

Um im Fahrbetrieb unter Umgehung der Fouriertransformation die Frequenzgänge analysieren zu können, werden die von den Aufnehmern erzeugten Wechselspannungssignale in einer analogen Vorverarbeitungselektronik in charakteristische Gleichspannungspegel umgewandelt. Sie sind der Signalintensität im durch Fahrbahnnässe beeinflussten Frequenzbereich proportional. Bei dem Verfahren werden beide vorderen Radhausinnenverkleidungen mit Beschleunigungsaufnehmern bestückt, so dass pro Fahrspur eine „akustische Wasserhöhe" zur Verfügung steht.Around while driving, bypassing the Fourier transform, analyze the frequency responses to be able to become the AC signals generated by the transducers in an analog preprocessing electronics in characteristic DC level converted. They are due to the signal intensity in road wet affected frequency range proportional. In the process will be both front wheel arch liners with accelerometers stocked, so that per lane an "acoustic Water level "is available.

Nachteilig an dem beschriebenen Verfahren ist, dass relativ aufwendig über ABS-Radsensoren die Geschwindigkeit und gegebenenfalls über optische Sensoren die Beschaffenheit des Fahrbahnbelages bei der Bestimmung der Wasserfilmhöhe berücksichtigt werden muss.adversely On the described method is that relatively expensive on ABS wheel sensors, the speed and optionally via optical sensors the nature of the road surface at the Determination of water film height considered must become.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auf einfache Art und Weise eine Wasserfilmhöhe auf einer Fahrbahn bestimmt werden kann.task the present invention is to provide a method with the easy way a water film height on one Roadway can be determined.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei werden während der Fahrt eines Kraftfahrzeuges über Messeinrichtungen Emissionen am Vorderrad und am Hinterrad des Kraftfahrzeuges gemessen und in elektrische Signale umgewandelt. Die gemessenen Vorderrad- und Hinterradsignale werden miteinander verglichen, und aus dem Signalunterschied zwischen dem Vorderradsignal und dem Hinterradsignal wird die Wasserfilmhöhe bestimmt. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dass Einflüsse wie der Fahrbahnbelag und die Radgeschwindigkeit vollständig herausgefiltert werden können, da die Signale sowohl des Vorderrades als auch des Hinterrades bei gleicher Geschwindigkeit und bei gleichem Fahrbahnbelag ermittelt werden.According to the invention this Problem solved by a method having the features of claim 1. there be while the journey of a motor vehicle over Measuring equipment Emissions at the front wheel and at the rear wheel of the motor vehicle measured and converted into electrical signals. The measured Front and rear wheel signals are compared, and from the signal difference between the front wheel signal and the rear wheel signal becomes the water film height certainly. In this way it is possible that influences like the road surface and the wheel speed are completely filtered out can be because the signals of both the front wheel and the rear wheel at same speed and determined at the same road surface become.

Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass als Emissionen Schallemissionen verwendet werden, die über Schallsensoren gemessen werden. Diese Schallsensoren können entweder Körperschallsensoren sein, die an der Radhausinnenverkleidung angeordnet sind, oder Mikrofone, die im Bereich der Räder bzw. Reifen im Fahrzeug angeordnet sind.A Continuing the procedure provides that as emissions sound emissions to be used over Sound sensors are measured. These sound sensors can either Acoustic emission sensors be located on the inside of the wheel arch, or microphones, those in the field of wheels or tires are arranged in the vehicle.

Alternativ zu einer Schallmessung, sei es Körperschall oder Luftschall über Schallmesssensoren, können als Emissionen auch die Spritzwassermenge über optische oder kapapzitvie Sensoren gemessen werden. Aufgrund der Tatsache, dass das Hinterrad in einem Bereich abrollt, in dem durch die Wasserverdrängung des Vorderrades der Wasserstand auf der Fahrbahn für das Hinterrad deutlich geringer ist, wird eine verringerte Spritzwassermenge in der Hinterradspur durch das Hinterrad aufgewirbelt. Lichtschranken oder kapazitive Sensoren können die Spritzwassermenge insbesondere qualitativ unterscheiden, was bei einem Vergleich der entsprechenden Sensorsignale einen Signalunterschied ergibt, über den die Wasserfilmhöhe bestimmt werden kann.alternative to a sound measurement, be it structure-borne noise or airborne sound Sound sensors, can as emissions also the amount of spray water via optical or kapapzitvie Sensors are measured. Due to the fact that the rear wheel rolling in an area where due to the water displacement of the Front wheel the water level on the road for the rear wheel significantly lower is, is a reduced amount of spray water in the rear wheel whirled up by the rear wheel. Photocells or capacitive Sensors can the amount of spray water in particular qualitatively differ what in a comparison of the corresponding sensor signals a signal difference yields, about the water film height can be determined.

Es hat sich herausgestellt, dass sich die Signalamplitude in einem Frequenzbereich von 2Hz – 5 Hz signifikant ändert, also dass in diesem Bereich der Unterschied einer nassen Fahrbahnoberfläche zu einer trocknen Fahrbahnoberfläche besonders gut erkannt werden kann. Daher wird sich auch in diesem Frequenzbereich ein Signalunterschied über der Wasserfilmhöhe ergeben.It has been found that the signal amplitude changes significantly in a frequency range from 2 Hz to 5 Hz, so that in this area the difference between a wet road surface and a dry road surface can be recognized particularly well. Therefore, in this frequency range, a signal difference over the Water film height result.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Erreichen eines festgelegten Signalunterschiedes eine Aquaplaning-Warnung ausgegeben wird, entweder als optisches oder akustisches Signal an den Fahrer oder als Signal an ein Fahrzeugsteuerungssystem, das aufgrund der Aquaplaning-Warnung die Geschwindigkeit reduziert. Schwimmt der Vorderreifen aufgrund eines zu hohen Wasserstandes auf der Straße bei einer nicht angemessenen Geschwindigkeit auf, verändert sich schlagartig das Signalverhältnis, so dass der Aquaplaning-Effekt frühzeitig erkannt werden kann. Alternativ wird eine Aquaplaning-Warnung dann ausgegeben, wenn die maximale Wasserverdrängmenge des Vorderreifens bei einer entsprechenden Geschwindigkeit erreicht wird, so dass bereits vor dem Eintreten eines Aquaplaning-Effektes Maßnahmen oder Warnmeldungen veranlasst werden können.A Development of the invention provides that upon reaching a fixed signal difference, a hydroplaning warning is issued, either as a visual or audible signal to the driver or as a signal to a vehicle control system, due to the aquaplaning warning the speed is reduced. Floats the front tire due too high a level of water on the road at an inappropriate speed on, changed abruptly the signal ratio, so that the aquaplaning effect can be detected early. Alternatively, a hydroplaning alert is issued when the maximum Wasserverdrängmenge the front tire is reached at an appropriate speed, so that measures even before the occurrence of a aquaplaning effect or warning messages can be initiated.

Um auch quantitative Aussagen über die Wasserhöhe treffen zu können, werden Vergleichswerte aus Referenzmessungen bestimmt, so dass in Abhängigkeit von dem Reifentyp, ggf. dem Reifenzustand mit entsprechender Wasserverdrängkapazität und dem Signalunterschied die vorherrschende Wassermenge ermittelt werden kann.Around also quantitative statements about the water level to be able to meet Comparative values are determined from reference measurements, so that depending on the type of tire, possibly the tire condition with corresponding displacement capacity and the water Signal difference the prevailing amount of water can be determined can.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.following is an embodiment of Invention with reference to the attached Figures explained in more detail.

1 zeigt schematisch eine Sensoranordnung in einem Fahrzeug; 1 schematically shows a sensor arrangement in a vehicle;

2a und 2b zeigen Modelle einer Schallemission am Vorderrad und am Hinterrad. 2a and 2 B show models of sound emission at the front wheel and at the rear wheel.

In der 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, das sich auf einer Fahrbahn 2 in Pfeilrichtung bewegt. Sowohl im Bereich des Vorderrades 3 als auch im Bereich des Hinterrades 4 ist ein oder sind mehrere Sensoren 5 angeordnet, die während der Fahrt die Emissionen messen, die von den Rädern 3, 4 erzeugt werden. Insbesondere sind die Sensoren 5 als Mikrofone oder Körperschallsensoren ausgebildet, die den Schallpegel von dem Spritzwasser oder das Abrollgeräusch der jeweiligen Reifen 3, 4 aufnehmen. Fährt das Fahrzeug 1 auf der Straße 2 mit einer Wasserschicht, wird sich am Vorderrad 3 ein Schallpegel einstellen, der verschieden zu dem Schallpegel am Hinterrad ist, da sich das Hinterrad 4 in einer Spur bewegt, in der das Wasser bereits von dem Vorderrad 3 verdrängt wurde.In the 1 is schematically a motor vehicle 1 pictured on a roadway 2 moved in the direction of the arrow. Both in the area of the front wheel 3 as well as in the area of the rear wheel 4 is one or more sensors 5 arranged that measure the emissions of the wheels while driving 3 . 4 be generated. In particular, the sensors 5 designed as microphones or structure-borne sound sensors, the sound level of the spray or the rolling noise of the respective tires 3 . 4 take up. Drives the vehicle 1 in the street 2 with a layer of water, will be on the front wheel 3 set a sound level that is different from the sound level at the rear wheel, as the rear wheel 4 moved in a lane, in which the water is already from the front wheel 3 was displaced.

In den 2a und 2b ist diese Situation schematisch dargestellt, in der Figur 2a ist das Vorderrad 3 mit einem relativ haben Wasserpegel 6a dargestellt, während in der 2b das Hinterrad 4 gezeigt ist, das eine im wesentlichen geringe Wassermenge zu verdrängen hat, da es in der Spur des Vorrades 3 läuft.In the 2a and 2 B this situation is shown schematically in the figure 2a is the front wheel 3 with a relative water level 6a shown while in the 2 B the rear wheel 4 is shown, which has to displace a substantially small amount of water, as it is in the track of the Vorrades 3 running.

Aufgrund der Schallpegelmessung ist es möglich, einen direkten Signalvergleich zwischen den Signalen vorzunehmen, die am Vorderrad 3 und am Hinterrad 4 gemessen wurden. Aufgrund der unterschiedlichen Wasserfilmhöhen 6a, 6b ergibt sich ein Signalunterschied zwischen den jeweiligen Rädern 3, 4; aus der Höhe des Signalunterschiedes kann die Höhe des Wasserfilmes bzw. der verdrängten Wassermenge geschlossen werden. Dabei ist ein direkter Signalvergleich ahne Fourieranalyse möglich. In einer Differenzbildung der absoluten Signale der Vorder- und Hinterräder 3, 4 ergibt sich ein Absolutsignal proportional zur Wasserfilmhöhe. Dadurch kann die Rechnerleistung in einer Auswerteeinheit reduziert werden.Due to the sound level measurement, it is possible to make a direct signal comparison between the signals on the front wheel 3 and at the rear wheel 4 were measured. Due to the different water film heights 6a . 6b results in a signal difference between the respective wheels 3 . 4 ; From the height of the signal difference, the height of the water film or the displaced amount of water can be closed. In this case, a direct signal comparison without Fourier analysis is possible. In a difference of the absolute signals of the front and rear wheels 3 . 4 results in an absolute signal proportional to the water film height. As a result, the computer power can be reduced in an evaluation unit.

Da die Werte der Emissionen eines Vorderrades 3 und eines Hinterrades 4 verglichen werden, die in einer Spur laufen, können aufgrund der gleichen Geschwindigkeiten der Räder 3, 4 und der gleichen Umgebungsbedingungen weitere Einflüsse, wie der Fahrbahnbelag und die Geschwindigkeit, eliminiert werden, ohne aufwendige zusätzliche Sensoreinrichtungen bereitzustellen.As the values of emissions of a front wheel 3 and a rear wheel 4 can be compared, which run in a lane, due to the same speeds of the wheels 3 . 4 and the same environmental conditions, other influences, such as road surface and speed, are eliminated without the need for expensive additional sensor devices.

Alternativ zu akustischen Sensoren 5 ist es möglich, die verdrängte Spritzwassermenge der Räder 3, 4 über optische oder kapazitive Sensoren zu ermitteln.Alternative to acoustic sensors 5 It is possible, the displaced water spray amount of the wheels 3 . 4 using optical or capacitive sensors to determine.

Darüber hinaus ist es vorgesehen, dass eine Referenzmessung des rechten Vorderrades und des linken Vorderrades durchgeführt wird, um Unterschiede zwischen den jeweiligen Fahrspuren zu ermitteln.Furthermore It is intended that a reference measurement of the right front wheel and the left front wheel is performed to differences between to determine the respective lanes.

Claims

A method for determining a water film height on a road surface while driving a motor vehicle, are measured by measuring devices emissions from vehicle wheels and converted into electrical signals, characterized in that the emissions are measured at the front wheel and the rear wheel, the measured front and rear wheel signals with each other are compared and that the water film height is determined from the signal difference between the front wheel signal and the rear wheel signal.

Method according to claim 1, characterized in that that measured emissions as noise emissions via sound sensors become.

A method according to claim 1, characterized in that as emissions the Spritzwassermen ge be measured via optical or capacitive sensors.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the signal amplitude in a frequency range from 2 Hz to 5 Hz.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the signals are compared directly with each other.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that upon reaching a fixed signal difference an Apuaplaning warning is issued.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the water level above comparative values is determined from reference measurements.