DE602004000407T2

DE602004000407T2 - Vorrichtung für ein Fahrzeug zur Schätzung des Fahrbahnreibwerts

Info

Publication number: DE602004000407T2
Application number: DE602004000407T
Authority: DE
Inventors: Masaru Kogure; Koji Matsuno; Katsufumi Ichikawa; Takayuki Ushijima; Yutaka Hiwatashi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: US7058541B2; US20040267492A1; JP4376549B2; EP1479580A1; EP1479580B1; DE602004000407D1; JP2004345521A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schätzung des Reibungskoeffizienten auf einer Straßenoberfläche, bzw. des Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs, um den Fahrbahnreibwert eines auf einer Straße fahrenden Fahrzeugs genau abzuschätzen, wie dies beispielsweise in EP 1 302 378 offenbart ist.
In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl von Regelungstechniken für ein Fahrzeug, wie z.B. eine Traktionsregelung, eine Bremskraftregelung, und Drehmomentverteilungsregelung vorgeschlagen und in die Praxis umgesetzt. In vielen dieser Techniken wird ein Fahrbahnreibwert für die Berechnung oder Korrektur notwendiger Regelungsparameter verwendet, und muss daher genau abgeschätzt werden, damit diese Regelungen zuverlässig ausgeführt werden.
JP-A-7-186989 offenbart eine derartige Technik zur Schätzung eines Fahrbahnreibwertes. dahingehend, dass die Abweichung einer seitlichen Beschleunigung berechnet wird, welche die Differenz zwischen einer auf der Basis einer tatsächlichen Gierrate eines Gierratensensors geschätzten Lateralbeschleunigung und einer tatsächlichen Lateralbeschleunigung eines Lateralbeschleunigungssensors darstellt und geschätzt wird, dass der Fahrbahnreibwert kleiner wird, wenn die Abweichung der Lateralbeschleunigung größer wird.
JP-A-8-2274 offenbart eine Technik dahingehend, dass eine Theorie einer adaptiven Regelung eingeführt wird, um so den Fahrbahnreibwert auf der Basis einer Bewegungsgleichung der Lateralbewegung eines Fahrzeugs unter Verwendung des Lenkradwinkels, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Gierrate usw. abzuschätzen.
Leider hat, da die Schätzgenauigkeit des Fahrbahnreibwertes von der Auflösung und den Störungen jedes Sensors abhängt, bei der in JP-A-7-186989 offenbarten Technik der Sensor viele Anforderungen zu erfüllen, beispielsweise muß sein Nullpunkt effektiv korrigiert sein, und er muß abgeschirmt und an einer geeigneten Position befestigt sein, um einen hoch genauen Ausgangssignalzustand zu gewährleisten.
Auch bei der in JP-A-8-2274 offenbarten Technik ist, da hauptsächlich eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften einer Fahrzeugbewegung aufgrund des Unterschiedes in Fahrbahnreibwerten verwendet wird, es schwierig, ohne schwingendes Lenkeingangssignal einen Fahrbahnreibwert zu detektieren.
Angesichts der vorstehenden Probleme wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Schätzung des Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs bereitzustellen, mit welcher die Einflüsse der Auflösung eines Sensors, der Nullpunktkorrektur, Störungen und dergleichen minimiert, und der Fahrbahnreibwert ohne ein schwingendes Lenkeingangssignal genau abgeschätzt wird.
Eine Vorrichtung zur Schätzung des Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs enthält eine erste Parameter-Erfassungseinrichtung, die einen Parameter, der ein Fahrverhalten des Fahrzeugs anzeigt, als einen ersten Parameter detektiert; eine zweite Parameter-Erfassungseinrichtung, die einen dem ersten Parameter entsprechenden Parameter als zweiten Parameter mit einem sich von dem der ersten Parameter-Erfassungseinrichtung unterscheidenden Verfahren detektiert; eine Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung, die einen Korrelationskoeffizienten zwischen den ersten und zweiten Parametern statistisch berechnet; eine Populationskorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung, die einen Korrelationskoeffizienten einer Population der durch die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung berechneten Korrelationskoeffizienten berechnet, und eine Fahrbahnreibwert-Schätzeinrichtung, die einen Fahrbahnreibwert auf der Basis des Korrelationskoeffizienten der Population abschätzt.
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
In den Zeichnungen stellen dar:
1 eine Funktionsblockdarstellung, die den Aufbau einer Vorrichtung zum Abschätzen eines Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs zeigt;
2 die Korrelation zwischen den Beschleunigungen des rechten und linken Vorderrades einschließlich der Veränderungskomponenten entsprechender Radgeschwindigkeiten, die vom Fahrbetrieb des Fahrzeugs herrühren;
3 die Korrelation zwischen den Beschleunigungen des rechten und linken Vorderrades, ohne die Veränderungskomponenten der entsprechenden Radgeschwindigkeiten, die vom Fahrbetrieb des Fahrzeugs herrühren;
4 einen Vertrauensbereich eines Korrelationskoeffizienten einer Population und die Anzahl von Stichproben bzw. Abtastwerten;
5 jeden Bereich für die Berechnung eines Korrelationskoeffizienten einer zu diesem Zeitpunkt bestehenden Population;
6 die Kennlinie eines Diagramms eines ersten Korrekturverstärkungsfaktors;
7 die Kennlinie eines Diagramms eines zweiten Korrekturverstärkungsfaktors;
8 eine graphische Darstellung zum Berechnen der Bremskraft auf der Basis eines Wertes eines Hydraulikdrucksensors eines Hauptzylinders; und
9 ein Flussdiagramm zum Abschätzen eines Fahrbahnreibwertes.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben. Gemäß Darstellung in 1 enthält eine Fahrbahnreibwert-Schätzvorrichtung 1 zum Schätzen eines Fahrbahnreibwertes (hierin nachstehend wird der Fahrbahnreibwert einfach als Fahrbahn-μ bezeichnet) eine Steuereinheit 10, mit welcher Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeitssensoren 2 und 3 verbunden sind, und in welche die Vorne-Links-Radgeschwindigkeiten ω_fl und Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeiten ω_fr eingegeben werden. Ferner besitzt die Steuereinheit 10 einen damit verbundenen Turbinendrehzahlsensor 4 eines (nicht dargestellten) Drehmomentwandlers eines automatischen Getriebes und empfängt eine Turbinendrehzahl Nt. Zusätzlich weist die Steuereinheit 10 einen Motordrehzahlsensor 5, einen Drosselklappenöffnungssensor 6, und einen Hydraulikdrucksensor 7 eines damit verbundenen Hauptzylinders auf, und empfängt die Motordrehzahl Ne, die Drosselklappenöffnung θ_th und den Hydraulikdruck P_MC des Hauptzylinders. Ferner empfängt die Steuereinheit 10 das Getriebeübersetzungsverhältnis r_g aus einem Getriebesteuersystem 8.
Die Steuereinheit 10 wird durch einen Mikrocomputer und dessen periphere Schaltungen gebildet, d.h., hauptsächlich durch die Beschleunigungsberechnungseinheiten 11 und 12, Hochpassfilter 13 und 14, eine Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15, eine Berechnungseinheit 16 für obere und untere Grenzwerte des Korrelationskoeffizienten einer Population, eine Berechnungseinheit 17 des Korrelationskoeffizienten einer Population, erste und zweite Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheiten 18 und 19, und eine Fahrbahn-μ-Schätzeinheit 20.
Die Beschleunigungsberechnungseinheit 11 empfängt die Vorne-Links-Radgeschwindigkeit ω_fl von dem Vorne-Links-Radgeschwindigkeitssensor 2, berechnet eine Vorne-Links-Radbeschleunigung dω_fl/dt als einen Differentialwert der Vorne-Links-Radgeschwindigkeit ω_fl, und gibt diesen an das Hochpassfilter 13, die erste Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheit 18 und die Fahrbahn-μ-Abschätzeinheit 20 aus.
Die Beschleunigungsberechnungseinheit 12 empfängt die Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeit ω_fr von dem Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeitssensor 3, berechnet eine Vorne-Rechts-Radbeschleunigung dω_fr/dt als einen Differentialwert der Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeit ω_fr, und gibt diesen an das Hochpassfilter 14, und die erste Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheit 18 aus.
Das Hochpassfilter 13 empfängt die Vorne-Links-Radbeschleunigung dω_fl/dt aus der Beschleunigungsberechnungseinheit 11, schneidet deren Nieder-Frequenzkomponenten, beispielsweise diejenigen niedriger als etwa 1 Hz, ab und gibt sie an die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15 aus.
Das Hochpassfilter 14 empfängt die Vorne-Rechts-Radbeschleunigung dω_fr/dt aus der Beschleunigungsberechnungseinheit 12, schneidet deren Nieder-Frequenzkomponenten, beispielsweise diejenigen niedriger als etwa 1 Hz, ab und gibt sie an die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15 aus.
Wenn gemäß 2A die Beschleunigung oder Abbremsung des Fahrzeugs groß ist, ist die Änderung der Radbeschleunigung in Abhängigkeit von der Fahroperation des Fahrers größer als die vom Fahrbahnzustand herrührende Änderungskomponente derselben. Gemäß Darstellung in 2B kommt ein Korrelationskoeffizient zwischen den Radbeschleunigungen von zwei Rädern unabhängig von einer Differenz in den Fahrbahnzuständen tendenziell näher an einen hohen Wert (= 1). Da die durch eine Fahroperation eines Fahrers bewirkte Änderung einer Radgeschwindigkeit in einem sehr niedrigen Frequenzbereich liegt (im Allgemeinen gleich oder niedriger als 1 Hz) im Vergleich zu einer Veränderung der Radgeschwindigkeit aufgrund eines Unterschiedes in den Fahrbahnzuständen, wie es in den 3A und 3B dargestellt ist, werden die Niederfrequenzkomponenten durch die Hochpassfilter 13 und 14 herausgeschnitten, und somit wird die Veränderungskomponente der Radgeschwindigkeit jedes Rades, die durch eine Fahroperation eines Fahrzeugs bewirkt wird, entfernt, so dass man genau die Korrelation der Veränderungen der Radgeschwindigkeiten aufgrund eines Unterschiedes in den Fahrbahnzuständen findet.
Wie vorstehend beschrieben, bilden gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Vorne-Links-Radgeschwindigkeitssensor 2, die Beschleunigungsberechnungseinheit 11, und das Hochpassfilter 13 eine erste (zweite) Parameter-Erfassungsein richtung, und der Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeitssensor 3 und die Beschleunigungsberechnungseinheit 12, und das Hochpassfilter 14 bilden eine zweite (erste) Parameter-Erfassungseinrichtung.
Obwohl man in der vorliegenden Ausführungsform eine Korrelation zwischen dem vorderen rechten und linken Rad detektiert, kann diese auch zwischen dem hinteren rechten und linken Rad detektiert werden. Wie vorstehend beschrieben, wird entweder ein Paar rechter und linker vorderer oder hinterer Räder verwendet, weil, wenn beispielsweise ein Paar vorderer und hinterer rechter oder linker Räder verwendet wird, eine Differenz in den Radgeschwindigkeiten zum Zeitpunkt einer Kurvenfahrt des Fahrzeugs in der Korrelation mitenthalten ist, und, wenn beispielsweise ein vierradgetriebenes Fahrzeug gefahren wird, auch ein Einfluss eines Eingriffszustands eines Mittendifferentials und dergleichen in der Korrelation mitenthalten ist.
Zusätzlich werden die Radbeschleunigungen anstelle der Radgeschwindigkeiten verwendet, da insbesondere, wenn die Radgeschwindigkeiten hoch werden, die Veränderungskomponenten der Radgeschwindigkeiten relativ zu den Radgeschwindigkeiten kleiner werden, und es unwahrscheinlich ist, daß auch die durch eine Differenz in den Fahrbahnzuständen hervorgerufenen Veränderungskomponenten detektiert werden.
Außerdem kann, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die von einer Fahroperation des Fahrzeugs herrührenden Veränderungskomponenten der Radgeschwindigkeiten durch die Hochpassfilter 13 und 14 entfernt werden, dieses Entfernen statt durch diesen Filterungsprozeß auch dadurch erreicht werden, daß die durch die nachstehende Gleichung (1) geschätzte Fahrer-Betriebskomponente v_d der Radgeschwindigkeit von der Radgeschwindigkeit subtrahiert wird: vd = Rw·(Ne·rv)/(rg·rf) (1)wobei R_w den effektiven Radius eines Reifens darstellt, r_v das Drehzahlverhältnis (= N_t/N_e) eines Drehmomentwandlers, und r_f das Endübersetzungsverhältnis darstellt.
Die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15 empfängt die Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt jeweils durch die Hochpassfilter 13 und 14 gefiltert, berechnet einen Korrelationskoeffizienten r_xy gemäß der nachstehenden Gleichung (2) und gibt ihn an die Berechnungseinheiten 16 und 17 aus.
Insbesondere wird, wenn die zwei Variablen durch x und y definiert werden (in der vorliegenden Ausführungsform die gefilterten Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt), um statistisch einen Korrelationskoeffizienten aufzufinden, der Korrelationskoeffizient r_xy im Allgemeinen durch die nachstehende Gleichung bestimmt: rxy = S(x, y)/(s(x, x)·S(y, y))1/2 (2)wobei: S(x, x) = Σ(x – xh)2 S(y, y) = Σ(y – yh)2 S(x, y) = Σ(x – xh)·(y – yh) xh = (1/n)·Σ(x)und yh = (1/n)·Σ(y)(dabei bedeutet in den vorstehenden Gleichungen das Σ-Zeichen, dass der vorstehende Additionsprozess n-mal entsprechend den n-Datenelementen durchgeführt wird).
Wenn die zwei Variablen linear korreliert, nicht korreliert, oder gegenläufig korreliert sind, ist der wie vorstehend beschrieben gefundene Korrelationskoeffizient r_xy gleich 1, 0 oder –1. "Gegenläufig korreliert" bedeutet die Beziehung zwischen den zwei Variablen, wenn die eine zunimmt, während die andere abnimmt.
Obwohl der Korrelationskoeffizient r_xy genauer berechnet werden kann, wenn die Anzahl der Abtastdaten größer wird, führt, da die Korrelationskoeffizienten zweier beliebiger Variabler voneinander in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen eines Fahrzeugs oder eines Fahrbahnzustands differieren, eine übermäßige Anzahl von Daten zur Berechnung eines ungeeigneten Wertes, welcher weniger aussagekräftig ist und einen tatsächlichen Zustand nicht korrekt darstellt. Demzufolge wird, wie später beschrieben, in der Praxis, unter Verwendung von Daten, welche innerhalb einer sehr eingeschränkten Zeitdauer erhalten werden, ein Korrelationskoeffizient abgeschätzt, welcher unter der Annahme erhalten würde, dass das Fahrzeug für eine längere Zeitdauer unter denselben Bedingungen fährt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15 als Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung vorgesehen.
Die Berechnungseinheit 16 empfängt den Korrelationskoeffizienten r_xy aus der Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15, berechnet obere und untere Grenzwerte ρ_U und ρ_L eines Korrelationskoeffizienten einer Population gemäß den nachstehenden Gleichungen (3) und (4) und gibt diese an die Berechnungseinheit 17 aus.
Da die Korrelationskoeffizienten eine sogenannte r-Verteilung zeigen, wird die Verteilung zuerst mittels einer z-Transformation nach Fisher einer Normalverteilung angenähert.
Wenn r_xy der z-Transformation unterworfen wird, wird Zr durch die nachstehende Gleichung gefunden: Zr = (1/2)·1n((1 + rxy)/(1 – rxy)).
Unter der Bedingung eines Vertrauenskoeffizienten α findet man einen zu bestimmenden oberen Grenzwert ZU und unteren Grenzwert ZL durch die nachstehenden Gleichungen ZU = Zr + u(α)/(n – 3)1/2 und, ZL = Zr – u(α)/(n – 3)1/2,wobei u(α) ein aus dem Vertrauenskoeffizienten α gefundener fester Wert ist, wenn die Normalverteilung angenommen wird, und n die Anzahl der Abtastdaten darstellt.
Dann sind mit der z-Umkehrtransformation, die oberen und unteren Grenzwerte ρ_U und ρ_L eines Korrelationskoeffizienten ρ der Population durch die nachstehenden Gleichungen (3) und (4) gegeben: ρU = (e2ZU – 1)/(e2ZU + 1) (3)und ρL = (e2ZL – 1)/(e2ZL + 1) (4)wobei e die Basis eines natürlichen Logarithmus ist.
Gemäß Darstellung in 4A existiert, wenn der Vertrauenskoeffizient α auf 0,95 gesetzt ist, der Korrelationskoeffizient der Population zwischen den oberen und unteren Grenzwerten ρ_U und ρ_L des auf der Basis des vorstehenden Vertrauenskoeffizienten gefundenen Korrelationskoeffizienten ρ der Population mit einer Wahrscheinlichkeit von 95%. Gemäß Darstellung in 4B wird, je kleiner der eingestellte Wert des Vertrauenskoeffizienten α ist, die Breite zwischen den oberen und unteren Grenzwerten ρ_U und ρ_L des Korrelationskoeffizienten ρ der Population schmäler. Außerdem wird, wie in 4C dargestellt, je größer die Anzahl der Abtastwertdaten ist, die Breite zwischen den oberen und unteren Grenzwerten ρ_U und ρ_L des Korrelationskoeffizienten ρ der Population schmäler. Der Vertrauenskoeffizient α und die Anzahl n der Abtastdaten werden vorab auf geeignete Werte mittels eines Experimentes oder dergleichen eingestellt.
Die Berechnungseinheit 17 empfängt den Korrelationskoeffizienten r_xy aus der Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15, die oberen und unteren Grenzwerte ρ_U und ρ_L des Korrelationskoeffizienten ρ der Population aus der Berechnungseinheit 16, und erste und zweite Korrekturverstärkungsfaktoren K1 und K2, welche später beschrieben werden, aus den ersten und zweiten Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheiten 18 bzw. 19. Somit wird ein Korrelationskoeffizient ρ_i einer Population dieses Zeitpunkts wie nachstehend beschrieben gefunden und wird an die Fahrbahn-μ-Schätzeinheit 20 ausgegeben.
Wenn ein in dem vorhergehenden Zyklus (i – 1) erhaltener Korrelationskoeffizient einer Population als ρ_i-1 definiert ist, in diesem Zyklus (i) erhaltene Korrelationskoeffizient-Abtastdaten als r_xy definiert sind; auf der Basis des Vertrauenskoeffizienten von 95% (d.h., α = 0,95) gefundene obere und untere Grenzwerte des Korrelationskoeffizienten ρ der Population jeweils durch ρ_U95 und ρ_L95 definiert sind; und auf der Basis des Vertrauenskoeffizienten von 50% (d.h., α ist 0,50) gefundene obere und untere Grenzwerte des Korrelationskoeffizienten ρ der Population jeweils als ρ_U50 und ρ_L50 definiert sind, wird der Korrelationskoeffizient ρ_i der zu diesem Zeitpunkt herrschenden Population gemäß einem entsprechenden der nachfolgenden vier Fälle berechnet.

(1) Unter der Bedingung: ρ_i-1 < ρ_L95 (im Falle des Bereichs (i) in 5) ρi = ρi-1 + K1·(ρL95 – ρi-1) (5)wobei der erste Korrekturverstärkungsfaktor K1 eine Konstante, nämlich 0 oder 1 ist, abhängig von dem Fahrzustand eines Fahrzeugs, ist, welcher später beschrieben wird.
(2) Unter der Bedingung: ρ_i-1 > ρ_L95 (im Falle des Bereichs (ii) in 5) ρi = ρi-1 + K1·(ρU95 – ρi-1) (6)
(3) Unter der Bedingung: ρ_L95 ≤ ρ_i-1 ≤ ρ_L50 oder ρ_U50 ≤ ρ_i-1 ≤ ρ_U95 (im Falle des Bereichs (iii) in 5) ρi = ρi-1 + K1·K2·(rxy – ρi-1)·dt/T1 (7)wobei der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2 eine Konstante ist, die in den Bereich von 0 bis 1 fällt, welche sich abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs ändert, wie nachstehend beschrieben, und dt und T₁ eine Abtastzeit bzw. Zeitkonstante repräsentieren. Mit dieser Anordnung wird im Falle (3) der Korrelationskoeffizient ρ_i-1 der vorherigen Population näher an r_xy gemäß Gleichung (7) gebracht.
(4) Unter der Bedingung: ρ_L50 ≤ ρ_i-1 ≤ ρ_U50 (im Falle des Bereichs (iv) in 5) ρi = ρi-1 + K1·K2·(rxy – ρi-1)·dt/T2 (8)wobei T₂ eine Zeitkonstante (T₁ > T₂) ist. Mit dieser Anordnung wird im Falle (4) der Korrelationskoeffizient ρ_i-1 der vorherigen Population näher an r_xy gemäß Gleichung (8) gebracht.

Die erste Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheit 18 empfängt die Vorne-Links-Radbeschleunigung dω_fl/dt aus der Beschleunigungsberechnungseinheit 11 und die Vorne-Rechts-Radbeschleunigung dω_fr/dt aus der Beschleunigungsberechnungseinheit 12, findet den ersten Korrekturverstärkungsfaktor K1 gemäß diesen Beschleunigungen durch Bezugnahme auf ein Diagramm, welches beispielsweise eine in 6 dargestellte Kennlinie besitzt, und gibt ihn an die Berechnungseinheit 17 aus.
Der erste Korrekturverstärkungsfaktor K1 ist so festgelegt, dass er eine Konstante ist, welche in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs variiert. Wenn die Varianz jedes für die Berechnung eines Korrelationskoeffizienten verwendeten Parameters nicht größer als die Auflösung des entsprechenden Sensors ist, wird, da das S/N-Verhältnis eines Signals aufgrund der Varianz sehr niedrig ist, der erste Korrekturverstärkungsfaktor K1 auf 0 gesetzt.
Beispielsweise ist, wenn eine Radbeschleunigung auf der Basis eines Signals des Radgeschwindigkeitssensors detektiert wird, welches alle 20 ms aktualisiert wird und eine Auflösung von 0,0625 km/h/LSB besitzt, eine Auflösung der Radbeschleunigung wie nachstehend gegeben:
0,0625/3,6/0,02 = 0,868 (m/s²),
und somit ist ein Signal, dessen Verstärkung nicht größer als etwa 0,1G (= 0,1 × 0,98 (m/s²)) ist, nicht größer als die Auflösung des entsprechenden Sensors, wodurch das S/N-Verhältnis des Signals sehr niedrig ist. Demzufolge wird gemäß Darstellung in 6 der erste Korrekturverstärkungsfaktor K1 so eingestellt, dass eine Veränderung der Längsbeschleunigung, die nicht größer als 0,1G ist, vernachlässigt wird.
Die zweite Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheit 19 empfängt die Turbinendrehzahl N_t des Turbinendrehzahlsensors 4; die Motordrehzahl N_e aus dem Motordrehzahlsensor 5; die Drosselklappenöffnung θ_th aus dem Drosselklappenöffnungssensor 6; den hydraulischen Druck P_MC des Hauptzylinders aus dem Hydraulikdrucksensor 7 des Hauptzylinders; und das Getriebeübersetzungsverhältnis r_g aus dem Getriebesteuersystem 8. Dann berechnet die Einstelleinheit 19 eine Längsbeschleunigung a_e des Fahrzeugs auf der Basis dieser Eingangssignale, findet in Abhängigkeit von der Längsbeschleunigung a_e den zweiten Korrekturverstärkungsfaktor K2 durch Bezugnahme auf ein Diagramm mit einer Kennlinie, wie sie in 7 dargestellt ist, und gibt diesen an die Berechnungseinheit 17 aus.
Der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2 ist so festgelegt, dass er eine Konstante ist, welche sich in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs verändert, und es wird, wenn der berechnete Korrelationskoeffizient eine offensichtlich niedrige Korrelation mit dem Fahrbahnzustand (beispielsweise in dem Falle eines auffallend niedrigen S/N, oder eines geringen Einflusses des Fahrbahnzustands bezüglich der Bewegung des Fahrzeugs) in Bezug auf r_xy besitzt, der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2, welcher einen Grad repräsentiert, der den Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Population reflektiert, verringert (K2 < 1) wie durch das Kennliniendiagramm in 7 dargestellt. In einer Situation, in welcher keine Belastung auf einen Reifen ausgeübt wird, ist es unwahrscheinlich, daß ein Fahrbahn-μ bei einer Bewegung des Fahrzeugs beeinflußt wird, und dies führt daher zu einem niedrigen S/N-Verhältnis. Der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2 wird in einem Bereich von 0 bis 1 in Abhängigkeit von den Größen "Bremskraft" und "aus einer Operation eines Fahrers abgeschätzte Antriebskraft" verändert.
Beispielsweise wird, wenn eine unter Berücksichtigung einer Motor/Getriebe-Kennlinie und einer Bremskennlinie berechnete und auf ein Fahrzeug ausgeübte Längskraft durch F_x definiert ist, und die Masse des Fahrzeugs durch m definiert ist, wie in 7 dargestellt, der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2 in Abhängigkeit von der Längsbeschleunigung a_e (= F_x/m) verändert, die aus F_x und m berechnet wird. Wenn ein Fahrwiderstand und eine Steigung nicht berücksichtigt werden, wird die Längsbeschleunigung a_e beispielsweise wie nachstehend beschrieben berechnet.
Die aus einer Operation eines Fahrers geschätzte Längskraft F_x ist die Summe einer Gesamtbremskraft F_f und einer Antriebskraft (oder einer Rückwärtsantriebskraft) F_e eines Motors, d.h. ist durch die nachstehende Gleichung gegeben: Fx = Ff + Fe (9)
Die Gesamtbremskraft F_f wird aus einer Vorderradbremskraft F_Ft pro Rad und einer Hinterradbremskraft F_Rr pro Rad gemäß der nachstehenden Gleichung (10) berechnet: Ff = –2(FFf + FRr) (10)
Die Vorder- und Hinterrad-Bremskräfte F_Ft und F_Rr werden jeweils durch die nachstehenden Gleichungen (11) und (12) bestimmt: FFt = (πDWC 2/4)·PFt·CFt·(RbFt/RW) (11)und FRr = (πDWC 2/4)·PRr·CRr·(RbRr/RW) (12)wobei D_WC einen Innendurchmesser eines Radzylinders repräsentiert, P_Ft und P_Rr jeweils hydraulische Drücke an den Vorder- und Hinterradbremsen repräsentieren, C_Ft und C_Rr jeweils Vorder- und Hinterrad-Bremsfaktoren repräsentieren, und Rb_Ft und Rb_Rr jeweils effektive Radien der Vorder- und Hinterradbremsrotoren repräsentieren. Die Vorder- und Hinterrad-Bremsfak toren C_Ft und C_Rr werden jeweils aus Reibungskoeffizienten μ_pFt und μ_pRr der Bremsbeläge der Vorder- und Hinterräder gemäß den nachstehenden Gleichungen (13) und (14) berechnet: CFt = 2μpFt (13)und CRr = 2μpRr (14)
Gemäß Darstellung in 8 ist der Hydraulikdruck P_Ft der Vorderradbremse derselbe wie der Hydraulikdruck P_MC des Hauptzylinders, und der Hydraulikdruck P_Rr der Hinterradbremse unterscheidet sich von einem Schaltpunkt-Hydraulikdruck P_Pv eines Proportionalventils.
Demzufolge gelten die nachstehenden Gleichungen: PFt = PMC (15) PRr = FFt (16)und PRr = PPv + (FFt – PPv)·tanθ (17)(wobei die Gleichungen (16) und (17) jeweils unter den Bedingungen: F_Ft < P_Pv und F_Ft ≥ P_Pv erfüllt sind).
Die Antriebskraft (oder Rückwärtsantriebskraft) F_e des Motors wird durch die nachstehende Gleichung (18) berechnet, wobei die Kennlinie des Getriebes mit berücksichtigt wird: Fe = (Tt·rf)/Rw (18)wobei T_t ein Drehmoment repräsentiert, welches hinter dem Getriebe erzeugt wird, und durch die nachstehende Gleichung (19) bestimmt wird, wenn das Motordrehmoment, das Drehmomentverhältnis und der Leistungsumwandlungswirkungsgrad eines Drehmomentwandlers jeweils durch T_e, t_conv und η definiert sind: Tt = Te·rg·tconv·η (19)wobei das Motordrehmoment T_e aus einem zuvor auf der Basis der Motordrehzahl N_e und der Drosselklappenöffnung θ_th er stellten Diagramm bestimmt wird, und das Drehmomentverhältnis t_conv aus einem zuvor auf der Basis eines Drehzahlverhältnisses r_v(= N_t/N_e) des Drehmomentwandlers erstellten Diagramm bestimmt wird.
Wenn die Gesamtbremskraft F_f und die Motorantriebskraft (oder die Motorrückwärtsantriebskraft) F_e, wie vorstehend beschrieben, bestimmt sind, wird die Längskraft F_x durch Summieren der vorstehenden Kräfte gemäß der vorstehenden Gleichung (9) bestimmt, die Längsbeschleunigung a_e durch Schätzung aus der Längskraft F_x und aus der Masse m des Fahrzeugs bestimmt und der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2 auf der Basis der Längsbeschleunigung a_e unter Bezugnahme auf das in 7 dargestellte Diagramm bestimmt.
Wie vorstehend beschrieben, bilden gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Berechnungseinheit 16, die Berechnungseinheit 17, und die ersten und zweiten Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheiten 18 und 19 eine Populationskorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung.
Die Fahrbahn-μ-Schätzeinheit 20 ist vorgesehen, um als Straßenreibwert-Schätzeinrichtung zu dienen, empfängt die Vorne-Links-Radbeschleunigung dω_fl/dt von der Bescheunigungsberechnungseinheit 11 und den Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt herrschenden Population aus der Berechnungseinheit 17, schätzt den Fahrbahn-μ in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs ab und gibt diesen als geschätzten Wert μ_i des Fahrbahn-μ aus.
Die Fahrbahn-μ-Schätzeinheit 20 legt zuvor einen Ermittlungsschätzungsschwellenwert zur Bestimmung des Fahrbahn-μ fest, um so den Fahrbahn-μ durch Vergleichen des Schwellenwertes und des Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt herrschenden Population zu schätzen. Da der Fahr bahnzustand den Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt herrschenden Population in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs beeinflusst, wird der Ermittlungsschwellenwert in Abhängigkeit von einer von drei Situationen (d.h., (i) einem Beschleunigungszustand, (ii) einem Bremszustand und (iii) einem stetigen Fahrzustand) bestimmt. Ferner wird der Fahrbahn-μ in Abhängigkeit von einer von zwei Straßenarten bestimmt, d.h. einer Straße mit hohem μ (beispielsweise einer Asphaltstraße) und einer Straße mit niedrigem μ (beispielsweise einer Straße mit verdichtetem Schnee oder einer Schotterstraße).
Wenn der Mittelwert von n Datenelementen beispielsweise der Vorne-Links-Radbeschleunigung dω_fl/dt (oder der Vorne-Rechts-Radbeschleunigung dω_fr/dt) nicht kleiner als 0,1G ist; gleich –0,1G oder kleiner ist; oder zwischen –0,1G und 0,1G liegt, wird der Fahrzustand des Fahrzeugs jeweils als Beschleunigungszustand, Bremszustand oder stabiler Fahrzustand bestimmt.
D.h., der Mittelwert (dω_fr/dt)_h der Radbeschleunigungen wird durch die nachstehende Gleichung bestimmt: (dωfr/dt)h = (1/n)·Σdωfr/dt(wobei das Σ-Zeichen bedeutet, dass der vorstehende Additionsprozess n-mal entsprechend den n Datenelementen durchgeführt wird).
Genauer gesagt wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Fahrbahn-μ wie folgt gemäß dem Fahrzustand bestimmt.

(i) Im Falle eines Beschleunigungszustands (dω_fr/dt ≥ 0,1G) wird, da es unwahrscheinlich ist, daß der Fahrbahn-μ durch den Fahrbahnzustand beeinflusst wird, der Bestimmungs schwellenwert nicht gesetzt, und der Fahrbahn-μ nicht geschätzt.
(ii) Im Falle eines Bremszustands (dω_fr/dt ≤ –0,1G) werden durch Einstellen einer Straße mit verdichtetem Schnee und einer Asphaltstraße (einer trockenen Straße) als Bezugsstraßen die Bestimmungsschwellenwerte ρ_dH und ρ_DL für eine Straße mit hohem μ und eine Straße mit niedrigem μ unter der Bedingung festgelegt: ρ_dH > ρ_dL. Außerdem wird
(a) mit der Bedingung: ρ_i ≥ ρ_dH der Straßenzustand als Straße mit hohem μ bestimmt und der geschätzte Wert μ_i des Fahrbahn-μ auf 1,0 gesetzt,
(b) mit der Bedingung: ρ_i ≤ ρ_dL, der Straßenzustand als Straße mit niedrigem μ bestimmt, und der geschätzte Wert μ_i des Fahrbahn-μ auf 0,3 gesetzt, und
(c) unter der Bedingung: ρ_dL < ρ_i < ρ_dH, der Fahrbahn-μ nicht geschätzt, und der geschätzte Wert μ_i des gegenwärtigen Fahrbahn-μ auf einen geschätzten Wert μ_i-1 des vorherigen Fahrbahn-μ gesetzt.
(iii) Im Falle des stabilen Fahrzustands (–0,1G < dω_fr/dt < 0,1G) werden durch Einstellen einer Straße mit verdichtetem Schnee und einer Asphaltstraße (einer trockenen Straße) als Bezugsstraßen die Bestimmungsschwellenwerte ρ_SH und ρ_SL für eine Straße mit hohem μ und eine Straße mit niedrigem μ unter der Bedingung: ρ_SH > ρ_SL festgelegt. Außerdem wird ähnlich zu dem vorgenannten Bremszustand (ii)
(a) mit der Bedingung: ρ_i ≥ ρ_SH der Straßenzustand als Straße mit hohem μ bestimmt und der geschätzte Wert μ_i des Fahrbahn-μ auf 1,0 gesetzt,
(b) mit der Bedingung: ρ_i ≤ ρ_SL, der Straßenzustand als Straße mit niedrigem μ bestimmt, und der geschätzte Wert μ_i des Fahrbahn-μ auf 0,3 gesetzt, und
(c) unter der Bedingung: ρ_SL < ρ_i < ρ_SH, der Fahrbahn-μ nicht geschätzt, und der geschätzte Wert μ_i des gegenwärtigen Fahrbahn-μ auf einen geschätzten Wert μ_i-1 des vorherigen Fahrbahn-μ gesetzt.

Der Betrieb der Vorrichtung zum Schätzen eines Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs, die den vorgenannten Aufbau aufweist, wird anhand eines in 9 dargestellten Flussdiagramms beschrieben. Im Schritt S101 werden die notwendigen Parameter, d.h., die Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radgeschwindigkeiten ω_fl und ω_fr, die Turbinenrotationsdrehzahl N_t, die Motordrehzahl N_e, die Drosselklappenöffnung θ_th, der Hydraulikdruck P_MC des Hauptzylinders, das Getriebeübersetzungsverhältnis r_g usw. eingelesen.
Anschließend geht der Ablauf zum Schritt S102 über und die Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt werden jeweils durch die Beschleunigungsberechnungseinheiten 11 und 12 der Steuereinheit 10 berechnet.
Wenn der Ablauf zum Schritt S103 übergeht, werden die die Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt jeweils durch die Hochpassfilter 13 und 14 gefiltert.
Dann geht der Ablauf zum Schritt S104 über, in welchem der erste Korrekturverstärkungsfaktor K1 durch die erste Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheit 18 bestimmt wird, indem auf ein entsprechendes Diagramm, das auf der Basis der Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt erstellt ist, Bezug genommen wird. Ferner wird der zweite Korrekturverstärkungsfaktor K2 durch die zweite Korrekturverstärkungsfaktor-Einstelleinheit 19 bestimmt, indem auf ein entsprechendes Diagramm, das auf der Basis der Längsbeschleunigung a_e erstellt ist, Bezug genommen wird.
Wenn der Ablauf zum Schritt S105 fortschreitet, wird der Korrelationskoeffizient r_xy durch die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinheit 15 aus den gefilterten Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt gemäß der vorgenannten Gleichung (2) berechnet.
Dann geht der Ablauf zum Schritt S106 über, in welchem gemäß der vorstehenden Gleichung (3) die oberen und unteren Grenzwerte r_U95 und r_U50 des Korrelationskoeffizienten der Population jeweils unter den Bedingungen der Vertrauenskoeffizienten: α = 0,95 und 0,50 durch die Berechnungseinheit 16 auf der Basis des Korrelationskoeffizienten r_xy berechnet werden. Ferner werden die unteren Grenzwerte ρ_L95 und ρ_L50 des Korrelationskoeffizienten der Population unter der Bedingung der Vertrauenskoeffizienten: α = 0,95 und 0,50 gemäß der vorstehenden Gleichung (4) entsprechend berechnet.
Anschließend geht der Ablauf zum Schritt S107 über, in welchem auf der Basis des Korrelationskoeffizienten r_xy die oberen Grenzwerte ρ_U95 und ρ_U50 und die unteren Grenzwerte ρ_L95 und ρ_L50 des Korrelationskoeffizienten der Population, und die ersten und zweiten Korrekturverstärkungsfaktoren K1 und K2, der Korrelationskoeffizient ρ_i der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Population durch die Berechnungseinheit 17 gemäß einem der vier nachstehenden Fälle berechnet werden: (1) ρ_i-1 < ρ_L95, (2) ρ_i-1 > ρ_U95, (3) ρ_L95 ≤ ρ_i-1 ≤ ρ_L50 oder ρ_U50 ≤ ρ_i-1 ≤ ρ_U95, und (4) ρ_L50 < ρ_i-1 < ρ_U50.
Wenn der Ablauf zum Schritt S108 übergeht, wird aus dem Mittelwert der n Datenelemente der Vorne-Links-Radbeschleunigung dω_fl/dt ein Fahrzustand des Fahrzeugs als einer der drei Situationen berechnet: (i) Beschleunigungszustand, (ii) Bremszustand, und (iii) stetiger Fahrzustand.
Demzufolge wird im Falle (i) eines Beschleunigungszustandes (dω_fr/dt ≥ 0,1G) der Bestimmungsschwellenwert nicht gesetzt; in dem Falle (ii) eines Bremszustandes (dω_fr/dt ≤ –0,1G), werden eine Straße mit verdichtetem Schnee und eine Asphaltstraße (trockene Straße) als Bezugsstraßen gesetzt, und die Ermittlungsschwellenwerte ρ_dH und ρ_dL werden für eine Straße mit hohem μ und niedrigem μ festgelegt; und in dem Falle (iii) eines stabilen Fahrzustandes (–0,1G ≤ dω_fr/dt ≤ 0,1G), werden eine Straße mit verdichtetem Schnee und eine Asphaltstraße (trockene Straße) ebenso als Bezugsstraßen gesetzt, und die Ermittlungsschwellenwerte ρ_SH und ρ_SL werden für eine Straße mit hohem μ und niedrigem μ festgelegt. Wie vorstehend beschrieben, wird in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs durch Vergleichen jedes der Bestimmungsschwellenwerte mit dem Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Population der entsprechende Fahrbahn-μ bestimmt.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Korrelationskoeffizient r_xy aus den Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt, dem Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Population auf der Basis des Korrelationskoeffizienten r_xy bestimmt, und der geschätzte Wert μ_i des Fahrbahn-μ auf der Basis des Korrelationskoeffizienten ρ_i der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Population geschätzt. Somit werden Einflüsse aufgrund von Auflösung und Störungen jedes Sensors durch statistische Verarbeitung aufgehoben und beseitigt, wodurch der gegen derartige Einflüsse und eine Schwankung eines Signals des Sensors beständige Fahrbahn-μ sogar ohne oszillierendes Lenkungseingangssignal genau geschätzt wird.
Obwohl der Korrelationskoeffizient r_xy aus den Vorne-Links- und Vorne-Rechts-Radbeschleunigungen dω_fl/dt und dω_fr/dt in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt wird, kann alternativ durch Bestimmen des Korrelationskoeffizienten r_xy zwischen der vorgenannten Längsbeschleunigung a_e und einer Längsbeschleunigung, die aus einem Signal des Radgeschwindigkeitssensors erzielt wird, der Fahrbahn-μ gemäß derselben Verarbeitung wie vorstehend beschrieben geschätzt werden, oder der Fahrbahn-μ kann gemäß derselben Verarbeitung, wie vorstehend beschrieben, geschätzt werden, indem der Korrelationskoeffizient r_xy zwischen der vorgenannten Längsbeschleunigung a_e und einer aus einem Längsbeschleunigungssensor erhaltenen Längsbeschleunigung bestimmt wird.
Des Weiteren kann alternativ der Fahrbahn-μ durch Detektieren einer Gierrate dψ/dt oder einer Lateralbeschleunigung d²y/dt² eines Fahrzeugs in der nachstehend beschriebenen Weise geschätzt werden. Mit anderen Worten ist, wenn bei einer Kurvenfahrt die Kräfte der vorderen und hinteren Räder, die Masse eines Fahrzeugs und eine Lateralbeschleunigung jeweils durch F_f und F_r, m und d²y/dt² definiert sind, eine Bewegungsgleichung einer Translationsbewegung eines sich seitlich bewegenden Fahrzeugs durch die nachstehende Gleichung gegeben: m·d2y/dt2 = 2·Ff + 2·Fr (20)
Ferner ist, wenn die Abstände der vorderen und hinteren Achse vom Schwerpunkt des Fahrzeugs, das Gier-Trägheitsmoment der Fahrzeugkarosserie und die Gierwinkelbeschleunigung je weils durch L_f, und L_r, I_z und d²y/dt² definiert sind, eine Bewegungsgleichung einer Rotationsbewegung des um seinen Schwerpunkt rotierenden Fahrzeugs durch die nachstehende Gleichung gegeben. IZ·d2ψ/dt2 = 2Ff·Lf – 2·Ff·Lr (21)
Wenn ein Schräglaufwinkel und eine Schräglaufwinkelgeschwindigkeit einer Fahrzeugkarosserie und eine Fahrzeuggeschwindigkeit jeweils durch β, dβ/dt und V gegeben sind, wird die Lateralbeschleunigung d²y/dt² durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt: d2y/dt2 = V(dβ/dt + dψ/dt) (22)
Jede der Kurvenkräfte reagiert angenähert mit einer Verzögerung erster Ordnung in Bezug auf den Schräglaufwinkel eines Reifens. Wenn diese Verzögerung vernachlässigt wird, und die Kurvenkraft ferner durch eine äquivalente Kurvenkraft linearisiert wird, in welcher die Eigenschaft einer Aufhängung in die Eigenschaft eines Reifens integriert ist, werden die Kurvenkräfte durch die nachstehenden Gleichungen ausgedrückt: Ff = –Kf·βf (23)und Fr = –Kr·βr (24)wobei K_f und K_r die äquivalenten Kurvenkräfte der Vorder- und Hinterräder darstellen und β_f und β_r die Schräglaufwinkel der Vorder- und Hinterräder darstellen.
Als Elemente in den äquivalenten Kurvenkräften K_f und K_r, in welchen Einflüsse des Abrollens und der Aufhängung berücksichtigt sind, werden, wenn ein Vorderradlenkwinkel durch δ_f definiert ist, die Schräglaufwinkel β_f und β_r der Vorder- und Hinterräder wie nachstehend unter Verwendung der Gierrate dψ/dt vereinfacht: βf = β + Lf·(dψ/dt)/V – δf (25)und βr = β – Lr·(dψ/dt)/V (26)
Eine Zustandsgleichung eines kinetischen Modells einer Fahrzeugbewegung, ausgedrückt durch die vorstehend beschriebenen Gleichungen, ist wie folgt gegeben: dx(t)/dt = A·x(t) + B·u(t) (27) x(t) = [β(dψ/dt)]T u(t) = [δf0]T
a11 = –2(Kf + Kr)/(m·V) a12 = –1 – 2(Lf·Kf – Lr·Kr)/(m·V2) a21 = –2(Lf·Kf – Lr·Kr)/Iz a22 = –2(Lf 2·Kf + Lr 2·Kr)/(Iz·V) b11 = 2Kf/(m·V) b21 = 2Lf·Kf/Iz b12 = b22 = 0
Durch Einsetzen des Vorderradlenkwinkels δ_f und der aus dem Radgeschwindigkeitssensor erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeit V in die vorstehende Gleichung (27) wird ein Ausdruck: dx(t)/dt = [dβ/dtd²ψ/dt²]^T berechnet, und die Gierrate dψ/dt oder die Lateralbeschleunigung d²y/dt² jeweils mit einer der nachstehenden Gleichungen bestimmt: dψ/dt = ∫(d2ψ/dt2)dt (28)und d2y/dt2 = V(dβ/dt + dψ/dt) (29)
Dann kann durch Bestimmen des Korrelationskoeffizienten r_xy zwischen der durch die Gleichung 28 gefundenen Gierrate dψ/dt und einem Sensorwert eines Gierratensensors, oder alternativ durch Bestimmen des Korrelationskoeffizienten r_xy zwischen der Lateralbeschleunigung d²y/dt² (bestimmt durch die Gleichung (29)) und einem Sensorwert eines Lateralbeschleunigungssensors der Fahrbahn-μ gemäß derselben Verarbeitung, wie vorstehend beschrieben, geschätzt werden.
Ferner kann durch Bestimmen des Korrelationskoeffizienten r_xy zwischen einer Lateralbeschleunigung (geschätzt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Radgeschwindigkeitssensor und dem Sensorwert des Gierratensensors erhalten wird) und dem Sensorwert des Lateralbeschleunigungssensors der Fahrbahn-μ gemäß derselben Verarbeitung, wie vorstehend beschrieben, geschätzt werden. Alternativ kann durch Bestimmen des Korrelationskoeffizienten r_xy zwischen der Gierrate (geschätzt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Radgeschwindigkeitssensor und dem Sensorwert des Lateralbeschleunigungssensors erhalten wird) und dem Sensorwert des Gierratensensors der Fahrbahn-μ gemäß derselben Verarbeitung, wie vorstehend beschrieben, geschätzt werden.
Mit anderen Worten haben, bei der Annahme, dass der Schräglaufwinkel der Fahrzeugkarosserie vernachlässigbar klein ist, die Lateralbeschleunigung d²y/dt², die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die Schräglaufwinkelgeschwindigkeit dβ/dt und die Gierrate dψ/dt die nachstehende Beziehung: dβ/dt = (d2y/dt2/V – dψ/dt) (30)
Somit ist, wenn der Fahrzustand eines Fahrzeugs beispielsweise auf den stetigen Fahrzustand beschränkt ist, in welchem eine Winkelbeschleunigung des Lenkrads klein ist, dβ/dt nahezu 0, was dazu führt, dass die Beziehung: (d²y/dt²)V = dψ/dt erfüllt wird. Mit dieser Beziehung wird die Korrelation zwischen der Lateralbeschleunigung d²y/dt² oder der Gierrate dψ/dt und dem entsprechenden Sensorwert gefunden.
Wie vorstehend beschrieben, hat die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schätzen eines Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs hervorragende Eigenschaften zum Minimieren der Einflüsse einer Auflösung eines Sensors, einer Nullpunktkorrektur, von Störungen und dergleichen, und zur genauen Schätzung eines Fahrbahnreibwertes ohne schwingendes Lenkeingangssignal.

Claims

Vorrichtung zum Schätzen eines Fahrbahnreibwertes eines Fahrzeugs, mit: einer ersten Parameter-Erfassungseinrichtung (2, 11, 13), die einen Parameter, der ein Fahrverhalten des Fahrzeugs anzeigt, als einen ersten Parameter bestimmt; einer zweiten Parameter-Erfassungseinrichtung (3, 12, 14), die einen dem ersten Parameter entsprechenden Parameter als zweiten Parameter mit einem sich von dem der ersten Parameter-Erfassungseinrichtung (2, 11, 13) unterscheidenden Verfahren bestimmt; einer Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (15) zum statistischen Berechnen eines Korrelationskoeffizienten zwischen den ersten und zweiten Parametern; einer Populationskorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (16, 17, 18, 19) zum Berechnen eines Korrelationskoeffizienten einer Population der durch die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (15) berechneten Korrelationskoeffizienten; und eine Fahrbahnreibwert-Schätzeinrichtung (20), zum Schätzen eines Fahrbahnreibwertes auf der Basis der Korrelationskoeffizienten der Population.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Parameter Radbeschleunigungen linker und rechter Räder sind, die entweder an der Vorder- oder Rückseite des Fahrzeugs angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Parameter Werte sind, aus welchen von einer Fahroperation des Fahrzeugs herrührende Veränderungskomponenten der entsprechenden Radgeschwindigkeiten ausgeschlossen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der erste Parameter eine aus einer Antriebskraft und einer Bremskraft des Fahrzeugs berechnete Längsbeschleunigung ist, und der zweite Parameter eine entweder aus der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnete oder durch einen Längsbeschleunigungssensor detektierte Längsbeschleunigung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Parameter eine durch Einsetzen notwendiger Parameter in eine Zustandsgleichung eines kinetischen Modells einer Fahrzeugbewegung bestimmte Gierrate ist, und der zweite Parameter eine durch einen Gierratensensor detektierte Gierrate ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Parameter eine durch Einsetzen notwendiger Parameter in eine Zustandsgleichung eines kinetischen Modells einer Fahrzeugbewegung bestimmte Lateralbeschleunigung ist, und der zweite Parameter eine durch einen Lateralbeschleunigungssensor detektierte Lateralbeschleunigung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Parameter eine aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und der durch einen Lateralbeschleunigungssensor detektierten Lateralbeschleunigung bestimmte Gierrate ist, und der zweite Parameter eine durch den Gierratensensor detektierte Gierrate ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Parameter eine aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und der vom Gierratensensor detektierten Gierrate bestimmte Lateralbeschleunigung ist, und der zweite Parameter eine durch den Lateralbescheunigungssensor detektierte Lateralbeschleunigung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (15) einen Korrelationskoeffizienten berechnet, indem die Summe von Produkten von Abweichungen der ersten und zweiten Parameter durch die Quadratwurzel des Produkts der Summen quadrierter Abweichungen der ersten und zweiten Parameter dividiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Populationskorrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (16, 17, 18, 19) obere und untere Grenzwerte des Korrelationskoeffizienten der Population in einer vorbestimmten Weise auf der Basis der durch die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (15) berechneten Korrelationskoeffizienten schätzt, und eine Korrelation einer zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Population in Abhängigkeit von einem zuvor berechneten Korrelationskoeffizienten der Population, den oberen und unteren Grenzwerten, und den durch die Korrelationskoeffizienten-Berechnungseinrichtung (15) berechneten Korrelationskoeffizienten berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Berechnung der Populationskorrelation einen Fahrzustand des Fahrzeugs und einen Erfassungszustand der Parameter bei der Berechnung des Korrelationskoeffizienten der zu diesem Zeitpunkt bestehenden Population berücksichtigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fahrbahnreibwert-Schätzeinrichtung (20) den Fahrbahnreibwert in einer variablen Weise in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs abschätzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fahrbahnreibwert-Schätzeinrichtung (20) einen Ermittlungsschwellenwert zum Vorabbestimmen des Fahrbahnreibwertes festlegt und den Fahrbahnreibwert abschätzt, indem sie den Ermittlungsschwellenwert mit dem Koeffizienten der Korrelation der Population vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Bestimmungsschwellenwert einen Wert einstellt, der in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs variiert.