CN1014225B - 车辆防抱死制动系统中控制制动压力的方法 - Google Patents

Abstract

一种在车辆防抱死制动系统中控制制动压力的方法，在实施制动时，在每一个给定的时间间隔之后，测量被制动轮的转动减速，并将其与前一个时间间隔中的转动减速作比较，以调正被制动车轮，使其可在摩擦系数——滑移曲线的最佳区域内运转。另外，根据比较的结果来改变制动压力。还需相应地监测减速车轮的重新加速情况，以便当重新加速或加速的增长过小时，进一步降低制动压力。

Description

本发明涉及在车辆防抱死（ABS）制动系统中控制制动压力的方法，在这方法中，被制动车轮的转动状态被予以测定，如果车轮的滑移和/或转动减速超过预定的临界值时，制动的压力就要予以改变。

对于备有防抱死系统的通常车辆的制动，为了要检测出车轮将成为抱死的趋向和避免这种抱死，车辆的各个车轮的转动需要不断受到监测，特别是被制动车轮的滑移及其减速需要测定。只要一发现车轮的滑移或减速显示出有抱死的趋向（这是有关滑移和/或减速的某一预定临界值被超过时而确定的情况），则有关车轮制动的进一步压力升高即予以停止或者将制动压力减小。

车辆防抱死制动系统的结构和功能其基本原理可能已是公知的，并被描述在，例如，波许技术公报（BOSCH    TECHNISCHE    BERICHTE）1980年第7卷第2期，第65至94页上（或者相应的英文版Bosch    Technological    Reports，1982年2月期，ISSN0006-789X）。

控制防抱死制动压力的问题主要在于使被制动车轮的周向速度在制动动作的整个控制过程期间尽量地保持在已知的附着系数/滑移曲线上最合适的范围内。

防抱死制动系统应当能够对显示出车轮将变成抱死的趋向的被制 动轮的转动状态的变化作出最灵敏和不会耽误的反应，以求当车辆仍处于可操纵的状态下时，在尽可能短的停驶距离内能够予以制动。

为了能达到上述要求，现有技术的办法是尽可能精确地（灵敏地）调整临界值，在这个值下改变制动压力的过程（压力减小，压力维持，或压力增大）。然而，在这种情况下，由于多种不同原因，对临界值的这种灵敏的调整有某些局限。

在制动时，要达到尽可能短的停驶距离而同时保持车辆的操纵稳定性的决定性因素在于马路表面与被制动轮胎之间的附着系数μ。由于这个原因，附着系数在一些出版物中常被称为“制动压力系数”。作为滑移函数的附着系数μ除了决定于诸如轮胎的结构、形状及其接触力和轮胎压力等多项参数外，主要决定于路面的性质（是干、是湿还是覆盖着冰层）。

在摩擦系数/滑移曲线中（按照通例，曲线呈特性曲线）一般总是分为“稳定范围”和“不稳定范围”（参看上面引述的出版物）。当被制动车轮运行在制动压力系数/滑移曲线的上升区段上时，它是“稳定的”并且侧向操纵良好，而当它运行在制动压力系数/滑移曲线的下降区段上时，它是“不稳定的”并且侧向操纵不良。要将车轮从不稳定状态恢复到稳定状态，必须大大地减小制动力矩（压力减小）。

因此，如果要使停驶距离尽可能短，而车辆仍便于操纵，减速车轮一定要保持在稳定的范围内，但接近于转入不稳定范围。

为了与此适应，现行技术的办法是先准备一个降低压力的第一阶段（当关于被制动车轮的滑移和/或转动减速的某种临界值被超过时），随后继之以制动压力保持不变的第二阶段，如果在第二阶 段后所测定的车轮的转动减速或者滑移仍太严重时，制动压力就再进一步减低。压力减小阶段的持续时间以及随后的维持阶段的持续时间都可以取决于测量出的车轮的转动减速。

在很多情况下，现有技术的方法所存在的缺点在于，压力减小终止得太晚，也就是所谓的欠制动发生时，停驶距离已经错过了。反之，压力减小也可能完成得过早，其结果是，制动时仍发生不必要的太长阶段，而此时，车轮没有在摩擦系数/滑移曲线的理想范围内运转。

西德专利DE-22    64    141C2号公开了一种ABS控制方法，在这方法中，时间座标被增长了。在这种情况下，车轮的减速是在制动压力保持固定的期间内测定的，并且不论车轮减速是减低，还是保持不变，或者不论车轮减速是增加，都要予以查明。制动压力的控制是根据测到的车轮减速是减低还是增加来进行的。在这些已知的方法中，车轮减速的比较是绝对的，也就是说，确定车轮减速是减小还是增加完全取决于车轮的减速信号，也就是要查明车轮是减速还是加速。在逐次的时间间隔内，不作车轮减速（或加速）之间的比较。在这已知的现有技术中，如果车轮的减速在制动压力阶段减小（在这阶段，压力不变），则被制动轮处于摩擦系数/滑移曲线的稳定范围内。反之，如果车轮减速在不变的制动压力下增加了，则可以断定车轮已处于摩擦系数/滑移曲线的不稳定范围内，因而制动压力必须予以减低。这意味着在该已知的ABS控制系统中，仅仅只是在测定的量值之间作比较，而这量值是当制动压力不变的情况下测得的。从一个时间间隔至下一个时间间隔的车轮转动运动的变化情况也没有予以比较，而只是在量得的数值与绝对 数值之间进行比较。

因此，本发明的一个目的就是设计出一种在车辆防抱死制动系统中控制制动压力的方法，它可使被制动车轮尽可能接近于摩擦系数/滑移曲线的最佳数值。

根据本发明，这一目的是这样达到的，在实施制动时，在每一给定的时间间隔后测定出被制动轮的转动减速情况，并将其与测出的前一时间间隔的转动减速情况作比较，根据比较的结果，来改变制动压力。

现有技术的方法是在整个制动动作的控制过程中，考虑被制动车轮是否已超越了某种临界值来改变制动压力，而本发明采用了一种完全不同的方法。制动动作一开始整个时间过程被分成大约3至20毫秒（ms）的短的时间间隔，但5至10毫秒的间隔则更为理想。然后测定转动减速度和/或转动加速度并将其与前一时间间隔中测得的作比较。因此，根据本发明制动压力是根据比较的结果来予以控制的，而不是如现有技术那样根据超越某种临界值来控制的。

根据本发明，时间座标被增长了，从每两个相邻的时间间隔（当然排除第一个时间间隔）中测得的关于转动状态的数值，被用来作为制动压力的控制参数。换言之，随时间变化的车轮转动速度曲线的梯度被作为制动压力的决定性的控制数值。

在防抱死系统中增长时间座标在西德专利DE-OS    S    3201929号中已经公布过，但是在其中它被用于不同的目的。

本发明的一个较好的改进是，如果比较显示出在最近的过去时间间隔内所测得的转动减速与先前时间间隔里的减速相比减小了， 而且小于一个给定的数值时，制动压力至少应在即将到来的一部分时间间隔中予以降低。

根据本发明，用数学术语来说，就是求出（形成）随时间变化的减速导数。也可以这样实现本发明方法，按照纯数学的说法，就是求出导数，并观察其变化。本发明的程序有一个极其短促的“松弛时间”，换句话说，与通常的控制方法相比，ABS系统对于马路情况的变化反应极其迅速。对于通常的控制系统，由于各种不同原因，这种快速的变化是不希望有的，因此，被筛除出去，而对于本发明的方法，在几个毫秒之内的控制情况的变化是可能的，也是希望有的。

本发明方法的一个较好的改进提出，以通常的方式定下关于被制动车轮的滑移和/或减速的临界值（例如，关于减速的临界值为1.5g，关于滑移的临界值是20%）用于从制动动作开始后的一个预定的时间期间内，而这个时间期间比根据本发明规定的增长的时间间隔为长，以使车轮在制动开始时强制进入摩擦系数/滑移曲线的一个较佳范围中。首先必须超过这些临界值，然后按照预定的时间间隔及各时间间隔间的转动减速的比较情况，再根据本发明开始控制。

为了避免产生欠制动的不稳定车轮，本发明另一个改进提出，如果比较显示出在最近的上一次的时间间隔内的转动减速与先前的时间间隔内的相比已经减小超过一个预定值时，则应终止制动压力的降低。车轮的重新加速阶段（这发生于压力降低之后）也要受到监测，这是为了尽可能快地使已变成不稳定的车轮再进入到摩擦系数/滑移曲线的稳定范围中来。为了要做到这一点，规定在实施制 动动作时，在预先确定的每一个时间间隔后，测定被制动车轮的转动加速度，并将其与至少一个在前的时间间隔中测得的转动加速度相比较，然后根据比较的结果来改变制动压力。

因此，如果车轮重新加速度的绝对值太小或者根本看不出有重新加速度的增大，那末，即使车轮已经又要加快速度，制动压力也要予以继续降低。用这种方式就可以更快地进入摩擦系数/滑移曲线的最佳范围内。

根据本发明的一个较优良的改进，这种在重新加速阶段中的制动压力的降低，只有在车轮仍旧处于滑移状态下才能实行。由于这个原因，被制动车轮的滑移必须始终予以监测，并需测定它是否已大于一个预定的数值。

如果当车轮不再处于充分滑移的状态中，在车轮的重新加速阶段，压力仍旧继续降低，则即使车轮已开始要变得稳定，仍会引起进一步的压力降低，这当然是因为在进入稳定范围时重新的加速度变小。

然而，还有一些马路表面的摩擦系数比较低，在这种路面上，当车轮已高度滑移时车轮的重新加速又变小了。在这种情况下存在一种危险性，即ABS控制系统会过早地指出轮子已可能重新趋于稳定，因而，虽然滑移仍旧很厉害，但转入压力增大。这就可能会引起不希望有的车轮过早抱死。为了避免这种情况的发生，在某些情况下，甚至在车轮重新加速阶段，如果由于算出的参考速度过低而检测不出滑移（事实上，车轮仍旧处于滑移状态），应当有可能降低制动压力。

上面所提到的，虽然计算机没有算出有任何滑移，但在重新加 速的阶段中仍旧有压力降低的“某些”情况，特别是指下面的情况：

1）如果在短时间的压力增高后，车轮又变成不稳定，

2）如果压力降低延续了相当时间（例如，50毫秒），

3）如果在重新加速阶段期间，没有太高的加速度绝对值（例如，5g）发生。

因此，本发明较优良的改进方式规定，在被制动车轮的加速阶段期间，整个压力增大的一段时间要予以测量，并且如果发现该段时间小于一个给定的数值时，即使没有检测出车轮有滑移，制动压力也需降低。

根据本发明方法的另一优良的改进方式，测得被制动车轮在摩擦系数/滑移曲线的非稳定范围内移动并且正在加速的这段时间。同样需要测量车轮在摩擦系数/滑移曲线的稳定范围内移动的相应一段时间。这些数据可以由ABS控制系的计算机不断地存贮起来。在加速阶段内，车轮不稳定的一段时间与在前的车轮稳定的一段时间作比较，然后将两段时间之间的关系确定下来（求出各段时间的商数）。如果这商数大于一个预定的数值（例如是1），随后就需要将压力降低，既便是没有测出车轮有滑移现象。

此外，最好把车轮在加速阶段期间内的整个压力降低的一段时间测量出来，如果这段时间被发现是大于一个预定的数值时，既便是没有测出车轮有滑移，制动压力也需降低。

最后，在被制动轮加速阶段期间内，各个给定的时间间隔内加速度的相应绝对值也要被测量出来。于是将这些数值与一个给定的加速度数值作比较，如果所有这些测量出的加速度数值都小于预定的加速度数值，则既使没有测出车轮有滑移，也需使制动压力降低。

以下将根据附图，对本发明的一个实施例作进一步的说明。

图1显示出在一个共同时间标度上的圆周速度V_Rad，所谓的基准速度V_Ref，和车辆的速度

等曲线以及相应的阀门位置和制动压力曲线;

图2是显示实施本发明方法的流程方框图。

在图1中，不同的阶段以1，2…和9表示。在阶段1和5，被制动车轮在如前面所述的稳定状态下行驶，也就是在摩擦系数/滑移曲线的最理想的范围内运行。

在阶段2和6期间，发生闭合式的压力降低（closed    pressure    reduction）（即，不是脉冲式的压力降低而是一个永久性的），因为各个时间间隔（每间隔为10ms）的减速度减小永久地小于一个给定值，例如1g/5ms。

在阶段3期间，车轮的重新加速度大于一个给定的绝对值，并且在各个时间间隔中还充分地增大，因而没有再进行进一步的压力降低。所以，如图1b）所示，曲线是处于较低的基础状态，并且说明，压力降低阀是关闭的。一个开式的压力降低阀以图1b）中的梯级来表示。

在阶段4期间，虽然重新加速较小，但仍没有充分的滑移，因而压力没有降低。

在阶段7期间，各个时间间隔的车轮的转动减速的降低太小，因而实行了脉冲式的压力降低。

在阶段8期间，车轮的加速太小，更具体地说，加速度的增大，即各个时间间隔的转动速度的变化小于一个给定的数值，因而继续实行脉冲式的压力降低，以使车轮的转动速度V_Rad更快地转入基 准速度V_Ref的范围。

在阶段9期间，计算机确定下列情况已经实现：

1）压力降低已经发生了相当时间，即大于一个预定数值50ms。这意味着阶段6，7和8加在一起持续的时间大于50ms。

2）在一个短时间的升高压力后，车轮再一次变得不稳定，即阶段5较阶段6，7和8总和为短。

3）在紧邻的前面的阶段8中，重新的加速度小于一个预定的数值，例如5g。

进一步的压力降低发生在阶段9，因为所有上面提到的三种情况均已实现。

图2是显示实施上述程序的流程方框图。

一次计算运行对应每一个前述的时间间隔，例如10ms。在每一次计算运行中，车轮的圆周速度被存储起来（如图2顶部所示）。对于间隔n，就是车轮圆周速度V_Radn，对于间段n-1，就是车轮圆周速度V_Radn-1，而对于瞬时的时间间隔，就是车轮圆周速度V_Radn-2。在功能块△V₁和△V₂的输出处则可以获得两个连续时间间隔之间的速度差。由于该举例的10ms的运行或时钟信号是一个预定的固定数值，这速度差也提供了被制动车轮的加速度或减速度的直接度量。

加速度或减速度的变化就可以从差异形成电路△V₃的输出处读出。

如果车轮圆周速度减慢大于一个给定的极限值△V_limit2，或者加速度小于这个临界值，一个信号“1”就会出现于比较器1 的输出处。如果减速的减小（或者加速度的增大）比预定值少△V_limit2，则比较器2的输出处同样会出现信号“1”。△V_limit1和△V_limit2的数值产生于一个比较数值发生器，并取决于车轮是在减低速度还是在加快速度。再者，也可使这些数值取决于车辆速度V_Fz和车辆减速度a_Fz。这种取决情况是由熟悉有关车辆的技术人员通过实验决定的。

如果信号“1”也加到门G2的第二输入端，比较器1和2的输出信号就通过“或”门G1和控制放大器A和从而通过门G3的压力降低阀V将其连通。如果在充分滑移的情况下，在门G4的第一输入端有一信号或如果在门G5的输出端有一信号“1”，前述的信号“1”才会出现。要提供这一信号“1”，必须满足下列条件：

只要被制动车轮仍处于不稳定状态（由于车轮以本来已知的方式滑移的结果）计数器Z2总是根据一个定时的时钟在计数。反之，如果车轮转入稳定范围，则由计数器Z1根据一个定时的时钟计数。在从稳定的范围转入到不稳定范围时，微分器D就产生一个脉冲，而两个计数器的计数被输入到比较器4中。在一段时间过后，两个计数器就归零，从而准备再行计数。信号“1”不会在比较器的输出端出现，除非不稳定阶段大于稳定阶段。在车轮圆周加速度高时，即a_Rad＞a_limit，比较器3提供一个信号“1”，这信号通过门G6将计数器Z2归零。其结果，不稳定的时间积聚起来，一直等到在高的重新加速下，其数值被取消，结果稳定的时间周期通常加长，换言之，信号“0”会出现在比较器4的输出端。然而，如果在输出端有一信号“1”，并且如果比较器5也提供一个信号“1”，因为由计数器Z3确定的压力降低时间已大于一个给定的 比较值tab_limit，则在门G5的输出端也会有一个信号“1”，并且由门G1输出端控制的压力降低信号就成为有效的，而不计算被制动车轮的任何滑移。

Claims (6)

1、一种在车辆防抱死制动系统中控制制动压力的方法，其中测量被制动车轮的转动状态并根据测量的结果来改变制动压力，其特征在于：

在开始制动动作时，在每一个预定的时间间隔后测定被制动车轮的转动减速情况，并将其与在前一个时间间隔中量得的转动减速情况作比较。

如果所作的比较显示出，在最近的上一个时间间隔里的转动减速与前一个时间间隔的转动减速相比减小了少于一个预定的数值，则至少要在随后的一部分紧接续的时间间隔中，将制动压力降低。

如果所作的比较显示出，在最近的上一个时间间隔测定的转动减速，与前一个时间间隔的转动减速相比减小了多于一个预定的数值，则制动压力的降低必须停止。

2、一种在车辆防抱死制动系统中控制制动压力的方法，其中，测量被制动车轮的转动状态，并根据测量的结果改变制动压力，其特征在于：

在开始制动动作时，在每一个预定的时间间隔后测定被制动车轮的转动加速，并将其与在前的至少一个时间间隔里测得的转动加速作比较。

如果所作的比较显示出，在最近的上一个时间间隔里的车轮加速的绝对值小于一个预定的数值，并且/或者与前一个时间间隔里的加速数值相差少于一个预定的数值，则至少要在随后的一部分紧接续的时间间隔中，将制动压力降低。

3、根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于制动压力的降低只是在车轮的滑移大于一个预定的数值时才予以执行。

4、根据权利要求2中所述的方法，其特征在于测量在被制动车轮的加速阶段期间整个压力增大的一段时间，如果这段时间被发现短于一个预定的数值，并且如果没有测出车轮有滑移的话，则也降低制动压力。

5、根据权利要求2中所述的方法，其特征在于测量被制动车轮在加速阶段期间内车轮不稳定的时间，并将其与在前的车轮稳定的时间作比较，其特征还在于确定如此量出的车轮不稳定和稳定时间之间的关系，其特征还在于假使该关系被发现大于一个预定的数值，并且如果没有测出车轮有滑移，也需降低制动压力。

6、根据权利要求2中所述的方法，其特征在于测量在各个预定的时间间隔中被制动车轮加速阶段内的各个加速度的绝对值，并将其与一个预定的加速度数值作比较，如果所有测量出的加速度数值都比预定的加速度数值为小，且如果没有测出车轮有滑移的话，则也需降低制动压力。

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