DE4314826A1

DE4314826A1 - Verfahren zur Bestimmung der Kraftschlußreserve von Fahrzeugen

Info

Publication number: DE4314826A1
Application number: DE4314826A
Authority: DE
Inventors: Mark Andrews
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1993-05-05
Filing date: 1993-05-05
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: DE4314826B4

Description

Es ist beispielsweise aus dem DE-Buch "Hans-Jürgen Görich: System zur Ermittlung des aktuellen Kraftschlußpotentials eines PKW im Fahrbetrieb", VDI-Verlag Düsseldorf, 1993, VDI Fortschrittberichte, Reihe 12, Nr. 181, das Kraftschlußpotential eines Fahrzeuges zu prognostizieren. Neben der Verwendung eines derart ermittelten Kraftschlußpotentiales durch im Fahrzeug befindliche fahrdynamisch wirksame Systeme ist es möglich, diese Informationen an den Fahrer des Fahrzeuges weiterzugeben. Hierdurch können Unfälle infolge nicht angepaßter Geschwindigkeit, besonders auf nassen oder glatten Fahrbahnoberflächen, vermieden werden, die von einem Informationsdefizit des Fahrers oder von seinen Fehlinterpretationen des Fahrbahnzustandes ausgehen.

Das so ermittelte Kraftschlußpotential ist fahrdynamisch zwar korrekt, in dieser Form aber nicht immer zu verwenden. Vor allem wenn Eingriffe oder Reaktionen von im Fahrzeug angeordneten Systemen oder Warneinrichtungen bei Annäherung an die Grenzen des Kraftschlußpotentiales vorgesehen sind, ist zu beachten, daß der Fahrer besonders in sicherheitsrelevanten Fahrsituationen sehr beansprucht ist und daher nur wenig Zeit für zusätzliche Aufgaben wie die korrekte Erfassung und Verarbeitung von vorschnellen Eingriffen in die Führung des Fahrzeuges oder Warnungen zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, das Kraftschlußpotential fehlerfrei und situationsgerecht zu ermitteln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

- ein Kraftschlußpotential und ein Fahrzustandes des Fahrzeuges erfaßt werden,
- das Verhältnis des Fahrzustandes zu einer durch das Kraftschlußpotential bestimmten und an die Fahrsituation angepaßten Fahrgrenze bestimmt wird, und gleichzeitig
- das aktuelle Kraftschlußpotential bewertet und
- aus dem Kraftschlußpotential eine empfohlene Höchstgeschwindigkeit berechnet und deren Überschreiten dem Fahrer angezeigt wird.

Durch die Erfindung wird das Kraftschlußpotential in vorteilhafter Weise situationsabhängig bestimmt. Hieraus können dann, dann ebenfalls situationsabhängig, Warnungen und Eingriffe erzeugt werden. Durch deutlich höhere Warnschwellen für Beschleunigungen in Fahrzeuglängsrichtung werden die Warnungen und Eingriffe weder bei einer Notbremsung noch bei starkem Beschleunigen vorschnell eingeleitet.

Durch Filterung wird ausgeschlossen, daß kurzfristige und minimale Überschreitungen der Warnschwellen schon zu Überschreitungen des Kraftschlußpotentials führen und so die Glaubwürdigkeit der Warnungen und Eingriffe für den Fahrer in Frage stellen würden.

Durch Verwenden einer Hysterese werden nur kurz andauernde Warnungen und Eingriffe verhindert. Außerdem muß der Fahrer nach ausgelöster Warnung deutlich langsamer fahren, um die Warnung wieder zu löschen. Hat der Fahrer eine Warnung oder einen Eingriff durch Überschreiten einer hohen Warnschwelle ausgelöst, so wird nach Löschen dieser Warnung oder dieses Eingriffes eine einer niederen Warnschwelle zugeordnete Warnung oder Eingriff ausgelöst. Um alle Warnungen oder Eingriffe zu löschen, muß der Fahrer die niedrigste Abschaltschwelle unterschreiten.

Durch die Hysterese ist die Warnschwelle für den Fahrer nicht deutlich erkennbar und es ist ihm daher auch nicht möglich, das Fahrzeug stets an der Warnschwelle zu bewegen. Durch diese Maßnahme wird die Wahrscheinlichkeit einer Risikokompensation vermindert, d. h. der Fahrer kann die durch die nach der Erfindung erzeugten Warnungen oder Eingriffe erhöhte Sicherheit beim Betreiben seines Fahrzeuges nicht dadurch zunichte machen, daß er das Fahrzeug nun stets an der Grenze des zur Verfügung stehenden Kraftschlußpotentiales betreibt.

Schließlich ist mit der erfindungsgemäßen Ausgabe der Warnungen an den Fahrer erreicht, daß der Fahrer nur die notwendigen Informationen in sinnfälliger Weise erhält.

Die Erfindung ist nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm einer Warnstrategie auf Grundlage des Kraftschlußpotentiales,

Fig. 2 ein Flußdiagramm einer Warnstrategie auf Grundlage einer aus dem Kraftschlußpotential ermittelten empfohlenen Höchstgeschwindigkeit,

Fig. 3 eine Darstellung des Kraftschlußpotentiales,

Fig. 4 die Grundeinstellung von Warnstufenschwellen,

Fig. 5 ein Diagramm zur Bildung eines Wertes Factor_G

Fig. 6 eine beschleunigungsabhängige Anpassungsfunktion der Warnschwellen,

Fig. 7 einen Aufbau von Warnbereichen auf Basis der Warnschwellen,

Fig. 8 ein Diagramm einer Filterung bei Überschreiten einer Warnschwelle,

Fig. 9 ein Ablaufdiagramm einer Warnsequenz mit optischen und akustischen Meldungen,

Fig. 10 für optische Meldungen verwendete Symbole und deren Einbauort,

Fig. 11 ein Diagramm einer Versuchsfahrt,

Fig. 12 ein Diagramm einer Filterung von Warnungen auf glatten Oberflächen,

Fig. 13 ein Diagramm des Bremsweges in Abhängigkeit vom Kraftschlußpotential,

Fig. 14 ein Diagramm einer Höchstgeschwindigkeit abhängig vom Bremsweg,

Fig. 15 eine Warnfolge auf Basis der empfohlenen Höchstgeschwindigkeit und Tab. 1 Werte zur Beschreibung einer Funktion F1.

Basis für das Verfahren zur Bestimmung der Kraftschlußreserve eines Fahrzeuges sind die Ergebnisse einer Kraftschlußerfassung und der daraus resultierenden der verschiedenen Sicherheitsreserven, wie sie im DE-Buch "Hans-Jürgen Görich: System zur Ermittlung des aktuellen Kraftschlußpotentials eines PKW im Fahrbetrieb", hier insbesondere im Kapitel 4.5, beschrieben sind.

Hierauf baut die nachfolgend beschriebene Warnstrategie, die eine Anwendung des Verfahren zur Bestimmung der Kraftschlußreserve darstellt, auf. Die Warnstrategie bewertet das aktuelle Kraftschlußpotential und das Verhältnis des Fahrzustands SAF_ACT zur Fahrgrenze SAF_LIM, die durch das Kraftschlußpotential bestimmt ist. Als Ergebnis liefert sie dem Fahrer Warnungen im Form von optischen, akustischen und haptischen Meldungen. Die Warnungen an den Fahrer werden auf Basis folgender, nachfolgend beschriebener Warnstrategien erzeugt:

I. Beim Überschreiten von bestimmten Schwellen des Verhältnisses SAF-ACT/SAF_LIM d. h. wenn der Fahrzustand des Fahrzeuges eine bestimmten Schwelle des Kraftschlußpotentials überschreitet.
II. Beim Unterschreiten einer bestimmten Warnschwelle des Kraftschlußpotentials (WLMON)
III. Beim Überschreiten der empfohlenen Höchstgeschwindigkeit, die aus dem Kraftschlußpotential berechnet wird.

I. Erzeugung von Warnungen auf Basis des Kraftschlußpotentials und der Fahrzeugbeschleunigungen

Bei diesen Warnungen sind im wesentlichen folgende Schritte notwendig:

- Erzeugung von zwei unterschiedlicher Warnschwellen WS1ON und WS2ON, die proportional zu einer aus dem Kraftschlußpotential bestimmten Fahrgrenze als Prozentsätze der Fahrgrenze definiert sind.
- Anpassung der Warnschwellen an den Fahrstil des Fahrers mfg, die mit dem Fahrzustand erfaßte Fahrgeschwindigkeit vsp und die Größe des zur Verfügung stehenden Kraftschlußpotentials.
- Erzeugen einer Hysterese, indem zwei Warnbereiche aus den Warnschwellen aufgebaut werden. Sie dient als Schutzmaßnahme vor negativen Auswirkungen der Warnung wie z. B. zu der Risikokompensation seitens des Fahrers.
- Anpassung der Warnbereiche auf Grund des Verhältnisses Längsbeschleunigung axsp über Querbeschleunigung aysp.
- Abfrage, ob die Warnschwellen WS1ON oder WS2ON überschritten sind.
- Filterung beim Überschreiten der Warnschwellen, damit bei kurzfristigem Überschreiten keine Warnungen erzeugt werden.
- Festlegung von Mindestdauern der erzeugten akustischen und optischen Meldungen an den Fahrer.

Fig. 1 zeigt in einem Flußdiagramm detailliert den Ablauf der Warnstrategie auf. Die Erzeugung von Warnungen auf Basis des Kraftschlußpotentials und der Fahrzeugbeschleunigungen ist dort im linken Zweig dargestellt.

Nach der Erfassung der notwendigen Eingangsgrößen wird ein Sicherheitslimit SAF_LIM bestimmt. Das Sicherheitslimit SAF_LIM, ein radialer Vektor durch die aktuellen Fahrzeugbeschleunigungskoordinaten bis zum maximal erreichbaren Kraftschlußpotential, ist in Fig. 3 gezeigt. Die zwei rechtwinkligen Komponenten von SAF_LIM sind axres und ayres. Das Sicherheitslimit SAF_LIM wird folgendermaßen berechnet:

SAF_LIM = SQR(axres_*axres + ayres_*ayres) (1)

(SQR steht für "quadratische Wurzel"). Es werden zwei Warnschwellen WS1ON und WS2ON eingerichtet, oberhalb deren Warnungen an den Fahrer ausgelöst werden. Die Größe der Warnschwellen WS1ON und WS2ON sind als Prozentsätze der aktuelle Fahrgrenze definiert. Fig. 4 zeigt die Grundeinstellung der Warnschwellen.

Die Warnstrategie soll auch vom Fahrstil des Fahrers, der aktuellen Fahrgeschwindigkeit vsp, und dem aktuellen Kraftschlußpotential abhängen. Die Erfassung des Fahrstils des Fahrers ist beispielsweise in der DE 39 22 051 A1 beschrieben. Hier wird das Ergebnis einer solchen Erfassung in Form eines den Fahrstil beschreibenden Wertes mfg verwendet.

Die Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit vsp des Fahrzeuges entsteht, weil beim Befahren von Kurven mit gleichem Radius auch steigende Querbeschleunigungen aysp erreicht werden. Dies erfordert kürzere Reaktionszeiten vom Fahrer. Die Abhängigkeit vom Kraftschlußpotential entsteht auch implizit, weil der Fahrer eine falsche Vorstellung vom herrschenden Kraftschlußpotential etwa bei Glätte oder Nässe hat. Die Faktoren, die aus diesen drei Abhängigkeiten berechnet werden, werden zusammen multipliziert und als gesamter Faktor in der Berechnung der endgültigen Größe der Warnschwellen weiter verwendet.

Fig. 5 zeigt wie die einzelnen Faktoren als Funktionen der drei Einflußgrößen (Fahrgeschwindigkeit vsp: Linie A, Geschwindigkeit (m/s); Fahrstil: Linie B, 0 = verbrauchsorientiert, 1 = leistungsorientiert; Kraftschlußpotential: Linie C, axmin (m/s²)) gebildet werden. Aus den drei einzelnen Faktoren wird ein gesamter Faktor Factor_G, folgendermaßen gebildet:

Factor_G = Factor_A_*Factor_B_*Factor_C (2)
if (Factor_G < 1.3) Factor_G = 1.3 (3)
if (Factor_G < 0.8) Factor_G = 0.8 (4).

Mit dem Faktor_G werden die Warnschwellen WS1ON und WS2ON entweder nach außen (Factor_G < 1.0) oder nach innen (Factor_G < 1.0) geschoben. Falls Factor_G = 1.0 ist, bleiben die Warnschwellen WS1ON und WS2ON unverändert. Die Verschiebung ist auf den Wertebereich 0,8 bis 1,3 beschränkt.

Die Warnschwellen WS1ON und WS2ON verlaufen nach der Berücksichtigung des Faktor Factor_G noch parallel zu den Fahrgrenzen, die sich aus dem Kraftschlußpotential ergeben (Fig. 3). Ergebnisse aus Unfallanalysen und Literaturrecherchen zeigen, daß der Fahrer schon bei Ausnutzung der Hälfte der maximal erreichbaren Querbeschleunigung aysp Unterstützung braucht.

Man darf jedoch den Fahrer bei einer Notbremsung nicht mit einer Warnung ablenken. Auch bei geradliniger Beschleunigung befindet sich der Fahrer normalerweise nicht in Schwierigkeiten und muß deshalb nicht gewarnt werden. Hinsichtlich dieser Überlegungen besteht in der Warnstrategie die Möglichkeit, die Warnschwellen WS1ON und WS2ON so anzupassen, daß Warnungen nur in gefährlichen Beschleunigungsbereichen erzeugt werden. Fig. 6 zeigt das Ergebnis dieser Anpassung am Beispiel der ersten Warnschwelle WS1ON. Der Winkel q wird dabei folgendermaßen berechnet:

q = arcsin(axsp/β(axsp_*axsp + aysp_*aysp) (5)
mit: axsp = Längsbeschleunigungskomponente
und aysp = Querbeschleunigungskomponente.

Ein Winkelfaktor Factor_W wird aus

Factor_W=F1(q) (6)

berechnet. Die Funktion F1 ist in Tabelle 1 durch Stützwerte beschrieben. Zwischenwerte werden durch Interpolation ermittelt. Nun werden folgendermaßen die gültigen Warnschwellen (Einschaltschwellen) WS1ON_actual und WS2ON_actual sowie die Abschaltschwellen WS1OFF und WS2OFF berechnet:

WS1ON_actual = (WS1ON_*Factor_G) + Factor_W_*(1.0-(WS1ON_*Factor_G)) (7)
WS2ON_actual = (WS2ON_*Factor_G) + Factor_W_*(1.0-(WS2ON_*Factor_G)) (8)
WS1OFF = WS1ON_actual_*(1.0-WS1HYST) (9)
WS2OFF = WS2ON_actual_*(1.0-WS2HYST) (10).

WS1HYST und WS2HYST erzeugen dabei bereits erwähnte Hysterese. Fig. 7 zeigt, wie Warnbereiche auf Basis der Warnschwellen WS1ON und WS2ON mit den entsprechenden Hysteresen WS1HYST und WS2HYST aufgebaut sind. Die Hysteresen sind ist notwendig, um nur kurz andauernde Fahrermeldungen zu verhindern. Nach ausgelöster Warnung muß der Fahrer deutlich langsamer fahren, damit er die Abschaltschwelle WS1OFF oder WS2OFF erreicht und die Warnung vom System wieder ausgeschaltet wird. Beim Verlassen des höheren Warnbereiches (unterhalb WS2OFF) erfolgt ein Übergang in den niedrigeren Warnbereich (bis Unterschreiten von WS1OFF). Mit dieser Methode reduziert man die Wahrscheinlichkeit der Risikokompensation, d. h. der Fahrer wird davon abgehalten immer an der Grenze der Warnschwellen zu fahren. Aus den aktuellen Fahrzeugquer- und längsbeschleunigungen aysp und axsp wird der momentan ausgenutzte Teil des Kraftschlußpotentials SAF_ACT berechnet (siehe Fig. 3):

SAF_ACT = SQR(axsp_*axsp + aysp_*aysp) (11).

Danach wird der Grad der Ausnutzung des maximal erreichbaren Kraftschlußpotentials SAF_LIM berechnet. Er wird Sicherheitsratio SAF_RAT genannt und mit

SAF_RAT = SAF_ACT/SAF_LIM (12)

berechnet. Falls SAF_RAT eine der Warnschwellen überschreitet

SAF_RAT < WS1ON_actual oder (13)
SAF_RAT < WS2ON_actual (14)

wird ein Warnvorgang initialisiert.

Der Fahrer wird aber nicht sofort eine Meldung bekommen. Kurzfristige und minimale Überschreitungen der Warnschwellen müssen von langfristigen oder sehr schwerwiegenden Überschreitungen der Warnschwellen unterschieden werden. Warnungen bei jeder Überschreitung der Warnschwellen würden sicherlich nicht vom Fahrer akzeptiert werden und damit nicht zum erwarteten angepaßten Fahrerverhalten ermutigen. Die Warnstrategie nimmt daher auf Basis der Überschreitungszeitdauer eine Filterung der Warnungen vor. Fig. 8 zeigt am Beispiel der ersten Warnstufe (Warnschwelle WS1ON_actual), wie die Filterung aufgebaut ist. Linie A zeigt, wann der Fahrer die Warnschwelle überschreitet, die aus den verschiedenen o.g. Faktoren berechnet wird. Gleichzeitig beginnt ein Zeitzähler (siehe Linie B) aufwärts zu zählen, so lange der Fahrzustand über der Warnschwelle liegt. Falls der Fahrzustand unter die Warnschwelle fällt, wird der Zähler nach unten gezählt (siehe Fig. 8, Zeitpunkt T1). Wenn der Zähler eine bestimmte Schwelle (X) erreicht, wird ein Statusbit (Siehe Linie C) auf eins gesetzt. Der Zähler läuft weiter bis zur Schwelle Y. So lang sich der Zähler über der Schwelle X befindet, bleibt das Statusbit gesetzt. Das Statusbit wird nur auf Null zurückgesetzt, wenn der Zähler unter die Schwelle X fällt. Diese Strategie birgt eine Zeitverzögerung in sich, bedeutet aber, daß nur während langfristiger Überschreitungen der Warnschwellen Meldungen an den Fahrer ausgegeben werden.

Dasselbe Filterungsprinzip wird auch für Warnungen im zweiten Warnbereich (Warnschwelle WS2ON_actual) verwendet. Die Variablen X und Y sind für die beiden Warnbereiche wie folgt gewählt:

X = 500 ms, Y = 500 ms.

In der Warnstrategie muß berücksichtigt werden, in wie weit die Warnschwellen WS1=N_actual und WS2ON_actual überschritten sind oder ob die Warnschwellen mit hohem Gradienten überschritten werden. In dem Fall, daß das Statusbit nur kurzfristig auf eins gesetzt wird (in diesem Zusammenhang bedeutet kurzfristig <1 Sekunde), muß die Meldung an den Fahrer auf eine Mindestzeitdauer verlängert werden. Der Fahrer benötigt eine gewisse Zeit, die Warnung zu verstehen. Wieviel Zeit dafür in Anspruch genommen wird, hängt vom Fahrer, aber auch vom verwendeten Sensorkanal (optisch / akustisch / haptisch) des Fahrers ab. In der vorliegenden Ausführung benutzt die Warnstrategie für Warnungen, die auf Grund zu hoher Fahrzeugbeschleunigungen erzeugt werden, nur optische und akustische Informationskanäle. Die Mindestdauer der Warnungen sind wie folgt definiert:

WS1ON_actual: optische Meldung 3000 ms, akustische Meldung 1500 ms
WS2ON_actual: optische und akustische Meldung 2000 ms.

Beide Warnungen, die aus der Überschreitung der Warnschwellen WS1ON_actual und WS2ON_actual erzeugt werden, bestehen aus einer optischen Meldung und einer akustischen Meldung. Die Warnung aus WS2ON_actual hat höhere Priorität als die Warnung aus WS1ON_actual.

Fig. 9 zeigt eine typische Warnfolge. Falls der Zeitraum T geringer als die WS1ON_actual-Mindestdauer ist, werden die optischen und akustischen Meldungen von WS1ON_actual gekürzt. Die optischen Meldungen für WS1ON_actual und WS2ON_actual sind gleich und bestehen aus dem Symbol 1 (Siehe Fig. 10). Die akustische Meldung für WS1ON_actual wird verwendet, um die Aufmerksamkeit des Fahrers sicher auf die Warnung zu lenken. Deshalb dauert diese Meldung nur eine kurze Zeit. Die akustische Meldung für WS2ON_actual hat das Ziel, den Fahrer mit Nachdruck auf die Fahrsituation aufmerksam zu machen. Deshalb bleibt der Summer angeschaltet, bis die WS2ON_actual-Warnung entfällt. Beim Rückfall in den WS1-Warnbereich wird die WS1ON_actual-Akustikmeldung (Summer 1) nicht noch einmal erzeugt.

Die akustischen Meldungen werden mit zwei Summern erzeugt. Der Summer für die WS1ON-Meldung (Summer 1) erzeugt einen leiseren Ton von niedrigerer Frequenz als der Summer der WS2ON-Meldung. Der Summer für die WS2ON-Akustikmeldung (Summer 2) liefert einen mit einer Frequenz von 3 Hz intermittierenden Ton. Die Lautstärke der beiden Summertöne lassen sich unabhängig von einander einstellen.

Die optischen Meldungen von WS1ON und WS2ON bestehen aus einem Symbol (Symbol 1). Weitere Meldungen benutzen ein zweites Symbol (Symbol 2). Fig. 10 zeigt die verwendeten Symbole und den Einbauort in einem Kombiinstrument des Fahrzeuges. In einer ersten Ausführung der optischen Warnanzeigen besteht diese aus zwei Lampen, die beide mit einem farbigen Bildsymbol versehen sind. In einer zweiten Ausführung besteht die Warnanzeige aus einem graphischen Liquid-Crystal-Display (LCD) mit zwei Hintergrundbeleuchtungsfarben: rot und gelb. Mit dieser Technik steht mehr Flexibilität zur Verfügung, um Informationen auch in Form von Text oder graphischen Symbolen an den Fahrer zu übermitteln. Die Helligkeit der Beleuchtung des LCDs und der Lampen ist verstellbar.

Die aktuelle verwendeten Symbole wurden ausgewählt, weil zwei Informationen an den Fahrer übertragen werden sollen. Die erste Information (Symbol 1) teilt dem Fahrer mit, daß die Fahrgeschwindigkeit vsp oder Beschleunigung in Längs- bzw. Querrichtung axsp bzw. aysp für den aktuellen Fahrbahnzustand zu hoch ist. Die zweite Information (Symbol 2) bedeutet, daß die Fahrbahnoberfläche im Augenblick sehr glatt ist. Während die erste Information relativ ist, ist die zweite ist absolut: Die erste Information ergibt sich aus Bewertungen der aktuellen Fahrsituation und Fahrgrenzen und die zweite Information folgt aus der Erfassung des Fahrbahnzustandes.

Normalerweise wird nur ein Symbol beleuchtet, fährt der Fahrer aber zu schnell auf glatter Fahrbahn, dann sind beide Symbole aktiv. Der nach unten gerichtete Pfeil (Symbol 1) neben dem Tachometer soll dem Fahrer den Eindruck vermitteln, daß er langsamer fahren soll.

Fig. 11 zeigt die erzeugten Ergebnisse aus der Warnstrategie bei einer Versuchsfahrt. Der Fahrer wurde gewarnt weil die Querbeschleunigung zu hoch war. Zu Beginn wurde nur die erste Warnschwelle überschritten, der nach unten orientierte Pfeil (Symbol 1) wurde beleuchtet und der Summer 1 angeschaltet. Nach einigen Sekunden wurde die zweite Warnschwelle überschritten und der Summer 2 wurde anstelle des Summers 1 aktiviert. Der Fahrer hat zwar auf die Warnung reagiert, aber die Querbeschleunigung ist immer noch zu hoch. Aus diesem Grund ist das Symbol 1 beleuchtet geblieben. Ein paar Sekunden später war der Fahrer noch einmal zu schnell und wurde ein weiteres Mal gewarnt. Am Ende der Versuchsfahrt hat der Fahrer richtig reagiert und die Querbeschleunigung durch Verzögern reduziert.

II. Erzeugung von Warnungen auf glatten Fahrbahnoberflächen

Bei Warnungen gemäß II. werden folgende, im rechten Zweig des Flußdiagrammes nach Fig. 2 dargestellte Verfahrensschritte durchgeführt:

- Bildung einer Warnschwelle WLMON mit Hysterese WLMHYST.
- Unterschreiten der Warnschwelle durch den Betrag der im Kraftschlußpotential enthaltenen minimalen Längsbeschleunigung |axmin| (entsprechend der maximalen Bremsverzögerung) löst eine Abfolge von Warnungen aus.
- Filterung der Warnung, damit kurzfristige und minimale Unterschreitungen der Warnschwelle WLMON nicht zu einer Warnung führen.
- Nach einer festgelegte Streckenlänge mit einem Betrag der minimalen Längsbeschleunigung, der höher als die Warnschwelle ist, werden die Warnungen gelöscht.

Das Symbol 2 (siehe Fig. 10) wird bei glatten Fahrbahnoberflächen verwendet. Das Ziel in diesem Fall ist es, den Fahrer über den Fahrbahnzustand zu informieren. Die Information ist nicht Fahrgeschwindigkeits- oder beschleunigungsabhängig. Eine Warnung durch kurzfristige Beleuchtung des Symbols (Symbol 2) wird durch entsprechende Filterung und die eingebaute Hysterese vermieden. Hysterese und Filterung sind programmiert und leicht zu ändern.

Fig. 12 zeigt, wie die Hysterese WLMHYST der Warnschwelle WLMON und die Mindestdauer der Meldung aufgebaut sind. Die Zeitverzögerung A wird genauso gebildet, wie im Fig. 8 bereits dargestellt. Das Symbol 2 "schleuderndes Auto" wird dem Fahrer gezeigt. Das Symbol ist der auf den Straßenschildern gezeigten Darstellung ähnlich. Außerdem wird eine akustische Meldung über Summer 1 ausgelöst. Ändern sich die Kraftschlußpotentialverhältnisse sehr schnell, werden sehr kurze Warnungen erst nach einer Verzögerung abgebrochen. Die Verzögerung beträgt 150 Meter zurückgelegte Strecke auf nicht mehr glatter Fahrbahnoberfläche, d. h. die minimale Längsbeschleunigung (entsprechend der maximalen Bremsverzögerung) ist größer als die Warnschwelle. Die Abschaltschwelle WLMOFF berechnet sich wie folgt aus der Warnschwelle WLMON und der Hysterese WLMHYST:

WLMOFF = WLMON_*(1.0 + WLMHYST) (15)
mit WLMON = 2,5 und WLMHYST = 0,4.

III. Erzeugung von Warnungen auf Grund zu hoher Fahrgeschwindigkeit

Warnungen gemäß III bestehen im wesentlichen aus folgenden Schritten:

- Bildung eines künstlich berechneten Bremswegs s_min auf Basis des aktuellen Kraftschlußpotentials.
- Bildung einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit aus dem Bremsweg unter Berücksichtigung der Reaktionszeit des Fahrers.
- Bildung einer Abfolge von Warnungen mit haptischen, optischen und akustischen Meldungen an den Fahrer.

Es reicht nicht aus, Warnungen nur aus dem Kraftschlußpotential und der Fahrzeugbeschleunigung erzeugen. Man kann sich Situationen vorstellen, bei denen das Auto bei sehr geringer Längsbeschleunigung auf glatter Fahrbahnoberfläche eine sehr hohe Fahrgeschwindigkeit vsp erreicht, ohne die geschilderten Warnschwellen zu übertreten. Dem Fahrer wird dabei keine Warnung ausgesprochen. In solchen Fällen muß eine empfohlene Höchstgeschwindigkeit auf Basis des aktuellen Kraftschlußpotentials berechnet werden, die dem Fahrer mitgeteilt wird.

Der Fahrer wählt die aktuell gefahrene Fahrgeschwindigkeit vsp unter anderem danach, wie lange er braucht, das Fahrzeug aus dieser Fahrgeschwindigkeit vsp bis zum Stillstand abzubremsen. Im ersten schritt des in Fig. 2 dargestellten Flußdiagrammes wird deshalb nach der Erfassung des Kraftschlußpotentiales ein künstlichen Bremsweg auf Basis des Kraftschlußpotentials berechnet (Fig. 14). Der Bremsweg wird so berechnet, weil die Fahrstrategie des Fahrers vermutlich als Bremsweg beschrieben werden kann.

Im zweiten Schritt läßt sich eine empfohlene Höchstgeschwindigkeit aus dem Bremsweg mit Berücksichtigung der Reaktionszeit des Fahrers ausrechnen (siehe Fig. 13).

Da die Verantwortung immer beim Fahrer liegt, ist es nicht sinnvoll, die vom System empfohlene Höchstgeschwindigkeit explizit als Ziffern auszugeben. Dieser Wert wird nur als interne Größe weiterverarbeitet. Das Ziel ist es, dem Fahrer den Eindruck geben, daß er zu schnell fährt, nicht aber, daß er die empfohlene Höchstgeschwindigkeit als garantiert sichere Fahrgeschwindigkeit vsp wahrnimmt. Außerdem kann die Weitergabe dieser Information den Fahrer dazu verleiten, die "on board" berechnete Richtgeschwindigkeit mit höherer Priorität zu betrachten, als die gesetzlichen Höchstgeschwindigkelten, die über Straßenschilder oder Verkehrswechselzeichen vorgeschrieben sind.

Statt dessen wird im dritten Schritt ein Warnbereich auf Basis der empfohlenen Höchstgeschwindigkeit erzeugt. Der Warnbereich ist hysteresebehaftet und durch die Warnschwelle v_rec und die Abschaltschwelle v_rec_off beschrieben.

Beschreitet in den nachfolgenden Abfragen die Fahrgeschwindigkeit vsp 80% der Warnschwelle v_kor_rec, so wird über das Gaspedal eine faktische Warnung an den Fahrer ausgegeben. Überschreitet die Fahrgeschwindigkeit vsp die Warnschwelle v_rec, so wird zusätzlich eine akustische Warnung an den Fahrer über einen der Summer ausgegeben. Die Warnungen werden gelöscht, wenn die Fahrgeschwindigkeit vsp die Abschaltschwelle v_rec_off unterschreitet.

Die dargestellte Ausführung verwendet optische und akustische Meldungen. In weiteren Ausführungen ist es vorgesehen, ein aktives Gaspedal zu verwenden, das durch Änderungen der Gaspedalrückstellkraft das Verhaltens des Fahrers beeinflußt. Die hierbei verwendete Strategie ist gemäß Fig. 15 aufgebaut.

Informationsweitergabe an andere Fahrzeuge oder an ein zentrales Überwachungssystem

Steht dem Fahrzeug Übermittlungskanäle zur Fahrzeug-Fahrzeug Kommunikation oder zur Fahrzeug-Infrastruktur Kommunikation zur Verfügung, so können vom beschriebenen Fahrzeugkraftschlußerkennungssystem erhaltene Informationen an andere Verkehrsteilnehmer oder an eine Verkehrsleitzentrale weitergeleitet werden. Dies hat folgende Vorteile:

- Nichtausgerüstete Fahrzeuge können kraftschlußrelevante Informationen bekommen, sofern sie ein Kommunikationssystem besitzen. Kommt die Informationen über eine intelligente Infrastruktur, so kann der Fahrer eine Vorausschau über den Fahrbahnzustand einige Kilometer vor dem Fahrzeug erhalten. Damit ist er in der Lage, seine Fahrgeschwindigkeit vsp rechtzeitig auf bisher unvorhergesehene Gegebenheiten anpassen.
- Die Verkehrsleitzentrale erhält ohne am Straßenrand installierte, teure Sensorik einen aktuellen Überblick über den Fahrbahnzustand im Straßennetz bekommt. Falls die Fahrzeuge mit Sensorik zur Sichtweitenerfassung und zur Ermittlung der Windverhältnisse ausgestattet sind, wird der Zentralleitrechner einen noch besseren Überblick über die Verkehrsverhältnisse erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Kraftschlußreserve von Fahrzeugen mit folgenden Schritten:

- Erfassen eines Kraftschlußpotential und ein Fahrzustandes des Fahrzeuges,
- Bestimmen des Verhältnisses des Fahrzustandes zu einer durch das Kraftschlußpotential bestimmten und an die Fahrsituation angepaßten Fahrgrenze, und gleichzeitig
- Bewerten des aktuellen Kraftschlußpotentiales und
- Berechnen einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit aus dem Kraftschlußpotential.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Bestimmen des Verhältnisses des Fahrzustandes zu der durch das Kraftschlußpotential bestimmten und an die Fahrsituation angepaßten Fahrgrenze mit folgenden Schritten durchgeführt wird:

- Erzeugung von zwei unterschiedlicher Warnschwellen (WS1ON, WS2ON) proportional zu der aus dem Kraftschlußpotential bestimmten Fahrgrenze als Prozentsätze der Fahrgrenze,
- Anpassung der Warnschwellen (WS1ON, WS2ON) an einen Fahrstil des Fahrers (mfg), eine mit dem Fahrzustand erfaßte Fahrgeschwindigkeit (vsp) und die Größe des zur Verfügung stehenden Kraftschlußpotentials,
- Erzeugen einer Hysterese (WS1HYST, WS2HYST),
- Anpassung der Warnbereiche auf Grund des Verhältnisses einer Längsbeschleunigung (axsp) über einer Querbeschleunigung (aysp),
- Abfrage, ob die Warnschwellen (WS1ON, WS2ON) überschritten sind,
- Filterung beim Überschreiten der Warnschwellen (WS1ON, WS2ON),
- Erzeugen eines Ausgangssignales für Erschöpfung des Kraftschlußpotentiales und Festlegung von Mindestdauern des erzeugten Ausgangssignales.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bewerten des aktuellen Kraftschlußpotentiales mit folgenden Schritten durchgeführt wird:

- Bildung einer Warnschwelle (WLMON) mit Hysterese (WLMHYST),
- Erzeugen eines Ausgangssignales für glatte Fahrbahnoberfläche, wenn der Betrag der im Kraftschlußpotential enthaltenen minimalen Längsbeschleunigung (|axmin|) die Warnschwelle (WLMON) unterschreitet,
- Filterung des Ausgangssignales,
- Löschen des Ausgangssignales, wenn der Betrag der iminimalen Längsbeschleunigung (|axmin|) die Warnschwelle (WLMON) über eine festgelegte Streckenlänge hinweg überschreitet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit aus dem Kraftschlußpotential mit folgenden Schritten durchgeführt wird:

- Bildung eines künstlich berechneten Bremswegs (s_min) auf Basis des aktuellen Kraftschlußpotentials,
- Bildung einer empfohlenen Höchstgeschwindigkeit aus dem Bremsweg (s_min) unter Berücksichtigung einer Reaktionszeit des Fahrers,
- Bildung eines Ausgangssignales zur Anzeige zu hoher Fahrgeschwindigkeit.