CN114040868B - 用于运行车辆的防抱死制动系统的方法和相应的防抱死制动系统 - Google Patents

用于运行车辆的防抱死制动系统的方法和相应的防抱死制动系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆的防抱死制动系统的方法，其中周期性地至少在构建阶段（108）和降低阶段（110）中操控车辆的至少一个车轮处的制动力矩（102），以便阻止车轮的抱死，其中，在构建阶段（108）中提高制动力矩（102）直到超过车轮处的附着力最大值，并且在随后的降低阶段（110）中将制动力矩（102）降低制动力矩差（112），所述制动力矩差在使用车轮的在构建阶段（108）之后所检测到的车轮加速度值（114）和用于车轮的目标加速度值（116）的情况下被求取。

Description

用于运行车辆的防抱死制动系统的方法和相应的防抱死制动 系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行车辆的防抱死制动系统的方法和相应的防抱死制动系统。
背景技术
在利用防抱死制动系统的制动过程中阻止了车辆的车轮在附着力减小的情况下持续地抱死，其方式为：在车辆的车轮处周期性地提高和再次降低制动力矩。在此，在车轮开始抱死之后，每个车轮的制动力矩分别降低到车辆特定的预先规定的或者说所施加的制动力矩。该确定的制动力矩如此低，使得车轮在所有想得到的情况下再次开始转动。从该确定的数值起制动力矩再次提高，直至车轮再次开始抱死。在下降与重新提高之间制动力矩能够针对保持持续时间恒定地保持在预先规定的制动力矩上，以便给予车轮时间以用于稳定。
发明内容
在这样的背景下，利用在此所提出的方案提出了一种用于运行车辆的防抱死制动系统的方法、相应的防抱死制动系统以及最后相应的计算机程序产品和机器可读的存储介质。在此所提出的方案的有利的改进方案和改善方案从说明书中得到。在所述用于运行车辆的防抱死制动系统的方法中，周期性地至少在制动力矩走势的构建阶段和降低阶段中操控所述车辆的至少一个车轮处的制动力矩，以便阻止车轮的抱死，其中，在构建阶段中提高所述制动力矩直到超过所述车轮处的附着力最大值，并且在随后的降低阶段中将所述制动力矩降低制动力矩差，所述制动力矩差在使用所述车轮的在所述构建阶段之后所检测到的车轮加速度值和用于所述车轮的目标加速度值的情况下被求取，其中以在所述降低阶段的操控时间点之后的时间步长检测所述车轮加速度值。所述防抱死制动系统被构造用于，在相应的装置中执行、实现和/或操控根据本发明的方法。在所述存储介质上存储有用于执行、实现和/或操控根据本发明的方法的步骤的程序代码。
本发明的实施方式能够以有利的方式来实现，以阻止制动力矩剧烈地下降，其方式为：在每个周期中，在使用在下降之前在车轮处所检测到的单个参量的情况下计算制动力矩应该下降到哪种水平上。因此，在随后提高制动力矩时能够更快速地再次实现高的制动作用。
提出了一种用于运行车辆的方法，在所述方法中，周期性地至少在构建阶段和降低阶段操控在车辆的至少一个车轮处的制动力矩，以便阻止车轮抱死，其中，在构建阶段中提高制动力矩，直至超过车轮处的附着力最大值并且在随后的降低阶段中将制动力矩降低制动力矩差，所述制动力矩差在使用车轮的在构建阶段之后所检测到的车轮加速度值和用于车轮的目标加速度值的情况下来求取。
本发明的实施方式的构思主要能够被视为基于在下文中所说明的思想和认识。
制动力矩能够理解为反作用于车轮的转动运动的转矩。制动力矩能够通过车辆的制动系统来产生。制动力矩例如能够通过制动系统的与车轮耦接的液压的制动器来产生。在液压的制动器中，所设定的制动压力能够与制动力矩成比例。同样地，制动力矩能够通过车辆的驱动系统来产生。制动力矩例如能够通过驱动系统的与车轮耦接的电动马达来产生。能够有针对性地操控电动马达，以便产生制动力矩。
通过制动力矩在车轮的轮胎与轮胎下方的地基之间产生滑移。在构建阶段中，制动力矩斜坡式地提高。因此也提高了滑移。制动力矩例如线性上升地提高。制动力矩能够从最低力矩出发提高。当滑移到达临界值时，能够到达附着力最大值。在超过附着力最大值时，滑移能够比例过大地或者指数地增加或者说附着力能够比例过大地或者指数地减小。在附着力最大值处最大制动力能够从轮胎传递到地基上。如果超过附着力最大值，车轮会开始抱死，因为制动力矩不再能够完全地传递到地基上。
为了结束抱死，能够使车轮再次加速。当制动力矩小于瞬时能从地基传递到车轮上的力矩时，车轮能够再次加速。在降低阶段中制动力矩能够快速地减小。制动力矩能够以制动力矩差为幅度减小到较低的制动力矩上。例如，在液压的制动器中，制动压力能够通过打开出口阀来减小，直至在车轮处施加较低的制动力矩。就通过驱动系统所提供的制动力矩而言，能够直接操控所减小的制动力矩。制动力矩差也能够近似与之前的制动力矩一样大。而后能够如此减小制动力矩，直至没有力矩再施加在车轮处。例如能够完全地打开出口阀或者中断对制动力矩的操控。制动力矩差也能够大于制动力矩。而后，制动力矩能够通过与制动力矩相反设置地作用的驱动力矩来抵消或者说过度补偿。通过驱动力矩能够主动地加速车轮。
车轮加速度值作为数值能够代表车轮的瞬时的转动加速度。转动加速度能够由车轮的转动速度推导。转动速度能够通过车轮处的传感器来检测。目标加速度值能够是预先规定的数值。能够为车辆预先配置目标加速度值。目标加速度值能够表示为应用参数。通过在此所提出的方案能够在使用一个应用参数的情况下操控制动力矩。在降低阶段中的制动力矩差能够由所检测到的车轮加速度值和目标加速度值来计算。
能够使用车轮的在构建阶段之后所检测到的车轮加速度走势的最小值作为车轮加速度值。车轮加速度走势代表车轮的加速度在时间上的走势。车轮加速度走势包括多个数值。由于车轮和与所述车轮一起转动的部件的惯性矩，转动加速度也能够在构建阶段结束之后减小，直至车轮再次加速。最小值表征在减小的转动加速度与增大的转动加速度之间的转折点。通过使用最小值来计算制动力矩差能够实现高的精确性。
替代地，车轮加速度值能够以在降低阶段的操控时间点之后的时间步长来检测。这能够持续一个时间步长，直到降低阶段的一个或者多个措施对车轮显示出作用。车轮能够与操控时间点略微时间偏置地再次加速。在此之前，车轮能够继续减速。时间步长主要能够通过防抱死制动系统的死时间来预先给定。
当车轮的车轮加速度梯度小于用于车轮的极限梯度时，能够识别出超过附着力最大值。车轮加速度梯度能够由车轮的转动加速度推导。车轮加速度梯度表征车轮加速度走势的斜率。在车轮制动时，车轮加速度梯度能够是负的。因此，在超过附着力最大值时，车轮的负的车轮加速度梯度能够在绝对值方面大于用于该车轮的同样负的极限梯度的值。能够简单地监测车轮加速度梯度。
制动力矩能够在紧随降低阶段之后的平台阶段中直至下一构建阶段保持恒定。至少在平台阶段期间能够检测出车轮加速度走势。当车轮加速度走势的最大值小于目标加速度值并且因此没有到达车轮加速度差时，能够提高用于求取下一制动力矩差的目标加速度值的因子。通过提高因子，制动力矩差能够在下一降低阶段中变大，由此实现更剧烈的制动力矩降低。通过更剧烈的制动力矩降低，车轮更剧烈地加速。相反地，当车轮加速度走势的最大值以超过公差范围为幅度大于目标加速度值并且因此超过车轮加速度差时，能够降低用于求取下一制动力矩差的目标加速度值的因子。通过降低因子，制动力矩差在下一降低阶段中变小。通过较小的制动力矩差导致了较弱的制动力矩降低。通过较弱的制动力矩降低，车轮不那么剧烈地加速。能够从一个周期到另一个周期调节目标加速度值的因子。
如果在平台阶段结束时的车轮加速度值以少于车轮加速度差为幅度大于在之前构建阶段结束时的车轮加速度值，则能够提高用于求取下一制动力矩差的目标加速度值的因子。通过提高因子，制动力矩差能够在下一降低阶段中变大，由此实现更剧烈的制动力矩降低。通过更剧烈的制动力矩降低，车轮更剧烈地加速。相反地，如果在平台阶段结束时的车轮加速度值以超过车轮加速度公差为幅度大于在之前构建阶段结束时的车轮加速度值，则能够降低用于求取下一制动力矩差的目标加速度值的因子。通过降低因子，制动力矩差在下一降低阶段中变小。通过较小的制动力矩差导致较弱的制动力矩降低。通过较弱的制动力矩降低，车轮不那么剧烈地加速。能够从一个周期到另一个周期调节目标加速度值的因子。
所述方法例如能够以软件或硬件或者以来自软件和硬件的混合形式例如在控制器中执行。
在此所提出的方案还实现了一种防抱死制动系统，所述防抱死制动系统被构造用于，在相应的装置中执行、操控或者说实现在此所提出的方法的变型方案的步骤。
防抱死制动系统能够是一种电气设备，所述电气设备带有用于处理信号或数据的至少一个计算单元、用于存储器信号或数据的至少一个存储器单元和用于读入或者输出嵌入到通讯协议中的数据的至少一个接口和/或通信接口位置。计算单元例如能够是用于处理传感器信号并且根据传感器信号来输出数据信号的信号处理器、所谓的系统ASIC或者微控制器。存储器单元能够例如是闪存、EPROM或者磁性的存储器单元。接口能够被构造为用于从传感器读入传感器信号的传感器接口并且/或者被构造为用于将数据信号和/或控制信号输出到执行器处的执行器接口。通信接口能够被构造用于，无线地和/或有线地读入或者输出数据。接口也能够是软件模块，所述软件模块例如在微控制器上与其他的软件模块一起存在。
带有程序代码的计算机程序产品或者计算机程序也是有利的，所述程序代码能够存储在机器可读的载体或者存储介质如半导体存储器、硬盘存储器或者光学的存储器上，并且用于执行、实现和/或操控根据前面所描述的实施方式中的任一项所述的方法的步骤，尤其当程序产品或程序在计算机或者设备上实施时。
要指出的是，本发明的可行的特征和优点中的一些特征和优点在此参照不同的实施方式来说明。本领域技术人员认识到，防抱死制动系统的和方法的特征能够以合适的方式进行组合、适配或者更换，以便得出本发明另外的实施方式。
附图说明
在下文中参考附图来说明本发明的实施方式，其中，附图和说明书都不应当解释为限制本发明。
图1示出了按照实施例的制动力矩和车轮加速度的走势的示图。
附图仅仅是示意性的并且没有按真实比例。相同的附图标记在图中表示相同的或起相同作用的特征。
具体实施方式
图1示出了车辆的车轮处的制动力矩102的制动力矩走势100和车轮的车轮加速度106的车轮加速度走势104。制动力矩走势100和车轮加速度走势104在按照实施例的用于阻止车轮抱死的防抱死制动系统的调节式的干预期间被示出。制动力矩102周期性地在构建阶段108提高并且在降低阶段110下降。在此，制动力矩102在构建阶段108中如此程度地提高，直至车轮超过附着力最大值并且开始抱死。在降低阶段110中，制动力矩102分别降低制动力矩差112，因此车轮由于相对于地基的剩余附着力而再次加速。
有待操控的制动力矩差112在使用在相应的构建阶段108之后所检测到的车轮加速度值114的情况下针对每个随后的降低阶段110被计算。为此，在构建阶段108之后测量车轮加速度106并且将其映射成车轮加速度值114。车轮加速度值114和车辆特定的目标加速度值116连同其他的固定的车辆参数被应用到处理规则中并且计算制动力矩差112。在此，目标加速度值116代表车轮在开始抱死之后所期望的再次加速。
在一种实施例中，在构建阶段108结束之后监测车轮加速度走势104。由于车轮的惯性，车轮加速度106延迟地对制动力矩102的降低作出反应。在此，将车轮加速度走势104的最小的车轮加速度值130使用作为车轮加速度值。
因为车轮的惯性是已知的，所以车轮加速度值114能够替代地以在降低阶段110的操控时间点120之后的时间步长118来检测。例如当车轮加速度106的加速度梯度122小于极限梯度时，能够操控降低阶段110。
在一种实施例中，制动力矩102在降低阶段110之后针对平台阶段124保持恒定，直至下一构建阶段108开始。在平台阶段122中车轮稳定。在平台阶段124中监测，车轮加速度106是否足够剧烈地上升，以便到达目标加速度值116。如果没有到达或者超过目标加速度值116，则在实施例中适配在处理规则中的用于计算制动力矩差112的因子。如果没有到达目标加速度值116，即车轮没有足够剧烈地加速，则如此适配因子，使得针对下一降低阶段110在相同地所检测到的车轮加速度值114的情况下计算出更大的制动力矩差112。相反地，在以多于公差为幅度超过目标加速度值116的情况下如此适配因子，使得针对下一降低阶段110在相同地所检测到的车轮加速度值114的情况下计算出较小的制动力矩差112。
在一种实施例中，将车轮加速度值114在构建阶段108结束时且时间步长118之后与所到达的车轮加速度值130进行比较。如果车轮加速度值114与车轮加速度值130的差值在平台阶段124中超出或者没有到达车轮加速度差126，则能够利用因子来附加地修正所计算出的制动力矩差112。
在一种实施例中，在平台阶段124结束时的制动力矩102在下一构建阶段108开始时非常快速地提高到初始值128。如此选择初始值128，使得车轮可靠地还没有抱死，然而已经能够期待制动作用。由此能够缩短构建阶段108的持续时间或者说以较低的斜率提高制动力矩102。
换句话说，提出一种用于借助于不稳定性调节器进行制动力优化的算法。
当今的ABS调节器基于带有周期性地运行的压力构建阶段、压力保持阶段和压力卸载阶段的不稳定性调节原则。在此，在车轮中构造压力，直至超过轮胎特性曲线的或者说μ滑移特性曲线的最大值并且车轮变得不稳定。
因此保证了，调节器稳健地对道路摩擦系数的变化作出反应并且因此识别出最大能传递的制动力的变化。此后，在能够开始下一压力构建之前利用有针对性的压力卸载来稳定车轮。压力卸载应该在所有能设想到的摩擦系数上稳健地起作用并且因此保证了车轮不发生抱死。
当前，压力卸载参量被复杂地运用到相应的车辆上。在此挑战在于，如此应用压力卸载，使得该压力卸载不仅在带有剧烈的法向力变化的瞬态阶段中、在带有剧烈的滑移动力的小的车辆速度中、在带有短时间的摩擦系数变化的干扰中而且在稳态的状态中可靠地正常运转并且保证车轮稳定。这能够通过下述方式来实现，即：通过附加的应用参数和情况识别来有针对性地修正所应用的基本卸载参量。
在此所提出的基于模型的压力卸载是自适应的，因为所述压力卸载自主地适配上面所说明的情况。所述压力卸载能够仅仅通过输入参量来增大或者缩小。因此，新的压力卸载不需要广泛地应用所说明的情况并且因此拥有明显地更少的应用参数。
如果车轮以任意的压力构建梯度被引导超过附着力特性曲线(Kraftschlusskennlinie)的最大值，则压力在此处所提出的方案中尽可能快速地再次下降到车轮再次稳定的水平上。在车轮动力明显地大于车辆动力之后，在此能够简化地假设，在压力卸载期间基本上不发生法向力变化。此外实行简化，即：在压力卸载之后并且因此在用于车轮稳定所必需的压力水平上，设定与压力卸载(μ1)之前到达的相同的附着力(Kraftschluss)(μ2)。
为了进行阐明，在(1)中示出了压力卸载开始时的力矩平衡：
Fx1＝1/RRad＊(JRad*ax1/RRad+Cp＊px1) (1)
其中，Fx1是压力卸载开始时的制动力；
RRad是车轮的滚动半径；
JRad是车轮的惯性矩；
ax1是压力卸载开始时的加速度；
Cp是制动系数(＝制动盘的车轮半径*制动活塞的面积*附着系数)；并且
px1是压力卸载开始时的制动压力。
在(2)中示出了压力卸载结束时的力矩平衡：
Fx2＝1/RRad＊(JRad＊ax2/RRad+Cp＊px2) (2)
其中，Fx2是压力卸载结束时的制动力；
ax2是压力卸载结束时的加速度；并且
px1是压力卸载结束时的制动压力。
制动力Fx与刚刚作出的假设μ＝常数和FN＝常数保持恒定，由此得出：
Fx1＝Fx2 (3)。
如果将(1)和(2)应用到(3)中并且因此根据压力构成差，则在(4)中产生了必要的压力卸载级：
Δp Abbau＝JRad/(RRad*Cp)*(ax2-ax1)*K (4)
在此，JRad、RRad和Cp是车辆参数并且目标车轮加速度asoll＝ax2是唯一的应用参数。K是修正因子，所述修正因子能够根据到达目标车轮加速度而提高或者减少。
在图1中示出了按照在此所提出的方案的不稳定性调节器的调节周期。在上方的图示部分中示出了车轮压力走势，在下方的图示中描绘了配属的a车轮曲线(aRad-Verlauf)。
在ABS调节的稳态的状态中，车轮再加速度在每个调节周期中在压力卸载之后在车轮稳定期间到达目标车轮加速度。压力卸载参量随着变大的车轮减速而增大，并且随着变小的车轮减速而降低。在干扰和摩擦系数变化的情况下，压力卸载级自动地进行适配。存在较少的连续压力卸载。连续卸载不具有统一的压力级大小。
最后需要指出的是，诸如“具有”、“包括”等概念不排除其他的元件或者步骤，并且诸如“一个”概念不排除多个。

Claims (8)

1.一种用于运行车辆的防抱死制动系统的方法，其中周期性地至少在制动力矩走势(100)的构建阶段(108)和降低阶段(110)中操控所述车辆的至少一个车轮处的制动力矩(102)，以便阻止车轮的抱死，其中，在构建阶段(108)中提高所述制动力矩(102)直到超过所述车轮处的附着力最大值，并且在随后的降低阶段(110)中将所述制动力矩(102)降低制动力矩差(112)，所述制动力矩差在使用所述车轮的在所述构建阶段(108)之后所检测到的车轮加速度值(114)和用于所述车轮的目标加速度值(116)的情况下被求取，其中以在所述降低阶段(110)的操控时间点(120)之后的时间步长(118)检测所述车轮加速度值(114)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中将所述车轮的在所述构建阶段(108)之后所检测到的车轮加速度走势(104)的最小值使用作为车轮加速度值(114)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中当所述车轮的车轮加速度梯度(122)小于用于所述车轮的极限梯度时，识别出超过所述附着力最大值。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述制动力矩(102)在紧随降低阶段(110)的平台阶段(124)中直至下一构建阶段(108)保持恒定，并且至少在所述平台阶段(124)期间检测所述车轮的车轮加速度走势(104)，其中，如果所述车轮加速度走势(104)的最大值小于所述目标加速度值(116)，则提高用于求取下一制动力矩差(112)的因子。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述制动力矩(102)在紧随降低阶段(110)的平台阶段(124)中直至下一构建阶段(108)保持恒定，并且所述平台阶段(124)期间检测所述车轮的车轮加速度走势(104)，其中，如果所述车轮加速度走势(104)的最大值以超过公差范围为幅度大于目标加速度值(116)，则降低用于求取下一制动力矩差(112)的因子。
6.一种防抱死制动系统，所述防抱死制动系统被构造用于，在相应的装置中执行、实现和/或操控根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
7.一种控制器，所述控制器被构造用于执行、实现和/或操控根据权利要求1至5中的任一项所述的方法。
8.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有用于执行、实现和/或操控根据权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤的程序代码。
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