DE10118129B4

DE10118129B4 - Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines KFZ-Regelungssystems

Info

Publication number: DE10118129B4
Application number: DE10118129A
Authority: DE
Inventors: Ralph Gronau; Dieter Burkhard; Dirk Waldbauer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: DE10118129A1

Abstract

Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines KFZ-Regelungssystems, eines Fahrstabilitätsregelungssystem (ESP^®), bei dem die Giergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs sowie die Raddynamik der einzelnen Fahrzeugräder beobachtet werden und bei, dem ein Überschreiten vorgegebener Schlupfschwellen, z. B einer ABS-Regelschwelle, zum Regelungseintritt führt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen von Kriterien für ein Driftmanöver, nämlich bei einer über einem Grenzwert liegenden Gierrate und einer über einem Grenzwert liegenden Querbeschleunigung und bei gleichzeitig geringer Raddynamik, ein Schlupfschwellen-Offset gebildet wird und dass nach Regelungseintritt die Regelschwelle, d. h. die Schlupfschwelle für den regelungsbedingten Abbau von Bremsdruck in der jeweiligen Radbremse, durch den Schlupfschwellen-Offset erhöht wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines KFZ-Regelungssystems, insbesondere eines Fahrstabilitätsregelungssystem (ESP^®), bei dem die Giergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs sowie die Raddynamik der einzelnen Fahrzeugräder beobachtet werden und bei dem ein Überschreiten vorgegebener Schlupfschwellen, insbesondere von ABS-Schwellen, zum Regelungseintritt führt.
Die DE 199 19 840 C1 offenbart ein Verfahren zur Fahrstabilitäts- und/oder Traktionsregelung, welches bei Vorliegen einer μ-split-Fahrsituation, bei der die Fahrbahn signifikant unterschiedliche Reibwerte für achsgleiche Räder aufweist, die jeweilige Aktivierungsschwelle für einen Fahrstabilitäts- bzw. Traktionsregeleingriff anhebt. Somit wird die erwartete Fahrzeugreaktion ohne verfrühte Auslösung der Regelung noch zugelassen. Durch eine verfrühte Auslösung kann es zum Überbremsen eines Niedrigreibwert-Rades und deutlich hörbaren Schlupfüberhöhungen kommen, was zur Druckmodulation an einem Hochreibwert-Rad mit daraus resultierenden Bremswegverlusten führen kann. Das beschrie bene Verfahren verhindert dies durch variable Anhebung der jeweiligen Aktivierungsschwelle in Abhängigkeit vom Differenzbetrag einer Bremsdruckkenngröße zweier seitenverschiedener Radbremsen. Für höhere Differenzbeträge erfolgt eine größere Anhebung als für niedrige Differenzbeträge, womit eine für die betreffende Situation unangemessene Erhöhung der Schwelle vermieden wird.
Die DE 198 30 971 A1 offenbart ein dynamisches Stabilitäts-Steuersystem, welches einen Schlupf und ein Schleudern eines Kraftfahrzeuges während einer Kurvenfahrt oder während eines Ausweichmanövers oder bei Auftreten einer plötzlichen Veränderung der Straßenbedingung durch unabhängiges Bewirken von Bremskräften an Front- und Heckrädern steuert bzw. regelt. Einer vom Fahrer beabsichtigten Fahrtrichtungsänderung soll Rechnung getragen werden, während bei einer Veränderung der Fahrtrichtung durch äußere Störungen sobald wie möglich eine Richtungssteuerung des Fahrzeugs erforderlich ist. Das Stabilitäts-Steuersystem bestimmt eine Richtungszustandsvariable, z. B. einen Schräglaufwinkel, bezogen auf eine Zielrichtung, und steuert eine gesteuerte Variable wie z. B. eine Gierrate; diese Steuerung erfolgt, sobald die Differenz zwischen Richtungszustandsvariable und Zielrichtungszustandswert einen Schwellenwert überschreitet. Bei einer durch Änderung des Zielrichtungszustandswerts verursachten Differenz erfolgt die Bremssteuerung seltener bzw. schwerer als bei einer durch Veränderung der Richtungszustandsvariablen hervorgerufenen Abweichung, indem zumindest einer von dem Schwellenwert und der gesteuerten Variable verändert wird.
Bei Manövern, in denen ein Fahrzeug über alle vier Räder driftet, was auf Niedrigreibwerten leichter als auf Hoch reibwertfahrbahnen eintreten kann, können durch schräglaufbedingten Schlupf die ABS-Regelschwellen, die auch in einem Fahrstabilitätsregelungssystem (ESP^®) beim drohendem Blockieren eines Rades den Bremsdruck beeinflussen; erreicht oder überschritten werden. Dies führt dazu, dass ein Einbremsen durch den Fahrer wegen des infolge der einsetzenden ABS-Regelung geschlossenen Einlassventils nicht mehr möglich ist. Die Folge ist ein ”hartes” Bremspedal, welches auch vom Normalfahrer als störend oder irritierend empfunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Regelverhalten des Systems bei solchen Manövern zu verbessern.
Es hat sich herausgestellt, dass dies durch Anwendung des im Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens gelingt. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass beim Erkennen von Kriterien für ein Driftmanöver, nämlich bei einer über einem vorgegebenen Grenzwert liegender Gierrate, z. B. einer Gierrate in der Größenordnung von 2°/s, und einer über einem vorgegebenen Grenzwert von z. B. 0,2 g liegender Querbeschleunigung, bei gleichzeitig geringer Raddynamik, ein Schlupfschwellen-Offset gebildet wird und dass nach Eintritt in eine ABS-Regelung die Regelschwelle, nämlich die Schlupfschwelle für den regelungsbedingten Abbau von Bremsdruck in der jeweiligen Radbremse, durch den Schlupfschwellen-Offset erhöht wird.
In den Unteransprüchen sind noch einige besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Diagramme gehen noch weitere Vorteile der Erfindung hervor. Es zeigen
1 in schematischer Darstellung, als Diagramm den Verlauf des Schlupfes, der Fahrzeug- und der Radgeschwindigkeit sowie einiger Regelungssignale in einer Fahrsituation, in der die Bildung des Schlupfschwellen-Offsets vor dem Einsetzen der Regelung beginnt, während in der Situation nach
2 die Bildung des Schlupfschwellen-Offsets erst nach dem Einsetzen der ABS-Regelung beginnt. Die Diagramme dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den 1 und 2 sind die Fahrzeuggeschwindigkeit (1), die Geschwindigkeit des betrachteten Rades (3), die ursprüngliche ABS-Regelschwelle oder Schlupfschwelle (2) und die durch den Offset erhöhte Schlupfschwelle (4) wiedergegeben. Außerdem zeigen die Figuren die Drift-Erkennung (5), den ABS-Regelungsverlauf (6), den Schlupfschwellen-Offset (7) und die Ansteuerung des Bremsdruckeinlass- oder -aufbauventils (8).
In der Fahrsituation nach 1 wird zum Zeitpunkt t₁ das Vorliegen eines Driftmanövers (5) erkannt. Dies geschieht erfindungsgemäß durch eine (nicht dargestellte) Auswertung der aktuellen Gierrate und der Querbeschleunigung, die beide in dieser Situation über vorgegebenen Grenzwerten liegen, während gleichzeitig eine relativ geringe Raddynamik festzustellen ist; die Abweichung der Radgeschwindigkeit von der Fahrzeug- oder Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (Differenz zwischen (1) und (3)) bleibt innerhalb eines relativ schmalen Toleranzbandes.
Die Bildung des Schlupfschwellen-Offset beginnt zum Zeitpunkt t₁ der Drift-Erkennung. Die Blockierschwelle wird allerdings erst später, nämlich zum Zeitpunkt t₂, erreicht. Erfindungsgemäß wird nun (zum Zeitpunkt t₂) die Regel- oder Schlupfschwelle durch das bis zu diesem Zeitpunkt errechnete Schlupfschwellen-Offset erhöht; dies wird in 1 durch die gestrichelt dargestellte Kennlinie – Übergang von (2) zu (4) – veranschaulicht. Zum Zeitpunkt t₃ unterschreitet der Schlupf die erfindungsgemäß durch den Offset (7) erhöhte Schlupfschwelle (4); der Schlupfschwellen-Offset bleibt im weiteren Verlauf bis zur Beendigung der Drift-Situation konstant. Als Folge des Schlupfschwellen-Offsets, der die Empfindlichkeit der Regelung verringert, wird zum Zeitpunkt t₃ die Druckabbauphase wieder bendet und, in dem Ausführungsbeispiel nach 1, ungepulster Druckaufbau an der Vorderachse VA herbeigeführt, allerdings nur, wenn die Fahrzeugbremse noch betätigt ist bzw. Druck im Hauptzylinder herrscht. Bei drucklosem Hauptzylinder wird zum Zeitpunkt t₃, wie in 1 gestrichelt angedeutet ist, die ABS-Regelung beendet.
In dem Ausführungsbeispiel nach 2 beginnt das Errechnen des Schlupfschwellen-Offsets erst beim Einsetzen eines ABS-Regelungsvorganges, also zum Zeitpunkt t₄. Das Vorliegen eines Driftmanövers wurde bereits zuvor beim Zeitpunkt t₁ erkannt. Im übrigen besteht Übereinstimmung mit der dem anhand der 1 beschriebenen Manöver.
Der Erfindung liegen die folgenden grundsätzlichen Überlegungen und Feststellungen zugrunde
Ein Driftmanöver auf Niedrigreibwert ist einerseits durch eine Gierrate (z. B. > 2°/s), eine Querbeschleunigung (z. B. > 0.2 g) und gegebenenfalls (bei Allradfahrzeugen mit Längsbeschleunigungssensor) durch eine Längsbeschleunigung (z. B. > –0.2 g) charakterisiert. Gleichzeitig ist eine sehr geringe Raddynamik erkennbar; der Radverlauf bleibt innerhalb eng begrenzter Schlupfbänder. Ist ein Längsbeschleunigungssignal vorhanden, kann auf eine Auswertung der Radsignale verzichtet werden.
Des weiteren ist über den Drucksensor erkennbar, ob der Fahrer die Bremse betätigt hat. Wenn dies nicht der Fall ist, kann das detektierte Radmuster nur durch Schräglaufschlupf begründet sein. Aus der Radmusterüberwachung ist es bereits bekannt, nach Ablauf einer gewissen Zeit in der Druckabbauphase die Schlupfschwellen (radindividuell) stufenweise zu erhöhen.
Nach vorliegender Erfindung ist es vorgesehen, nicht nur die Abbauschwellen in der Regelung zu erhöhen, sondern die Erkennung ggf. schon vor dem ABS-Eintritt zu starten (siehe 1) und die Aufbaumodulation so zu modifizieren, dass der Pedalkomfort und das Fahrverhalten (querdynamisch) verbessert werden.
Wird das oben angesprochene Rad- und/oder Sensormuster erkannt, wird der Schlupfschwellen-Offset sofort gebildet, nicht aber auf die Schlupfschwelle zum Regelungseintritt aufaddiert. Wenn das entsprechende Rad in die ABS-Regelung kommt, wird der ggf. schon vor der Regelung akkumulierte Offset auf die Schwelle (radindividuell) aufaddiert.
Die Überwachung der entsprechenden Muster vor der Regelung kann, muss aber nicht erfolgen.
Die Raddynamik beschreibt das Drehverhalten der Räder. Eine geringe Raddynamik ist gegeben, wenn die Räder im Schlupfband nur relativ geringe Verzögerungen und (Wieder) Beschleunigungen erfahren. Geringe Raddynamik ist für ein Driftmanöver oder Schleudermanöver durch schräglaufbedingten Schlupf typisch.
Der Schlupfschwellen-Offset wird in Abhängigkeit von Schlupf und vorliegender Raddynamik mit unterschiedlichen Zählraten gebildet. D. h. je geringer die Raddynamik und um so höher der Schlupf ist, desto schneller wird Offset gebildet. Der Offset wird auf ein Maximum limitiert, um eine Regelung nicht gänzlich zu verhindern. Diese Limitierung errechnet sich wie folgt: Offsetmax = Vref – Vrad – Schwellenormal + 5·Vref/100,wobei ”V_ref” die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, ”V_rad” die Drehgeschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugrades und ”Schwelle_normal” die normale, d. h. die ohne Driftmanövererkennung gültige Schlupfschwelle bezeichnen.
Wenn der Radschlupf kleiner als die modifizierte Regelschwelle (Schwelle + Offset) ist, wird nicht nur die Abbauphase verlassen, sondern auch die Vorderachse auf ungepulsten Aufbau gesetzt um dem Fahrer die Möglichkeit zum Einbremsen zu geben. Durch den dann möglichen Druckaufbau an der Vorderachse ist ein stabilisierender Effekt zu erwarten, da der Druckaufbau an der Vorderachse einen Impuls in Richtung Untersteuern und damit eine Stabilisierung des Fahrzeuges bewirkt. Zusätzlich kann die Fahrzeugreferenz auf die Geschwindigkeit des Rades, das zuerst in eine Aufbauphase eingetreten ist, gesetzt werden, um diese Phase möglichst lange aufrechterhalten zu können.
Alternativ zu dem Setzen der Vorderräder in einen ungepulsten Aufbau (Fahrzeug bleibt aber in der ABS-Regelung) kann, wenn der Fahrer das Bremspedal noch nicht betätigt hat (Drucksensorwert auf 0 bar) und der Schlupf < Schwelle + Offset und Drucksensorwert = 0, die ABS-Regelung beendet werden.
Um ein erneutes Überschreiten der ABS-Regelschwellen nach Beendigung der ABS-Regelung während des Driftmanövers zu erschweren, wird der Offset auf die Schlupfschwellen, solange aufrechterhalten, wie die Bedingungen zum Erkennen des Driftmanövers vorliegen und mindestens 2 Räder und/oder 1 Vorderrad ein V_ref – V_rad > 1 Km/h haben. D. h. wenn die zuvor genannten Bedingungen nicht mehr vorliegen, wird der Algorithmus beendet.

Claims

Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines KFZ-Regelungssystems, eines Fahrstabilitätsregelungssystem (ESP^®), bei dem die Giergeschwindigkeit und die Querbeschleunigung des Fahrzeugs sowie die Raddynamik der einzelnen Fahrzeugräder beobachtet werden und bei, dem ein Überschreiten vorgegebener Schlupfschwellen, z. B einer ABS-Regelschwelle, zum Regelungseintritt führt, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen von Kriterien für ein Driftmanöver, nämlich bei einer über einem Grenzwert liegenden Gierrate und einer über einem Grenzwert liegenden Querbeschleunigung und bei gleichzeitig geringer Raddynamik, ein Schlupfschwellen-Offset gebildet wird und dass nach Regelungseintritt die Regelschwelle, d. h. die Schlupfschwelle für den regelungsbedingten Abbau von Bremsdruck in der jeweiligen Radbremse, durch den Schlupfschwellen-Offset erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Schlupfschwellen-Offsets nach dem Erkennen eines Driftmanövers einsetzt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Schlupfschwellen-Offsets nach dem Erkennen eines Driftmanövers und dem Überschreiten der ABS-Regelschwellen einsetzt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gierrate ein Grenzwert in der Größenordnung von 2°/s und für die Querbeschleunigung ein Grenzwert in der Größenordnung von 0,2 g vorgegeben werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der die Höhe des Schlupfschwellen-Offsets in Abhängigkeit vom momentanen Schlupf und der momentaner Raddynamik, d. h. vom Schlupf und von der Raddynamik beim Erkennen des Driftmanövers, bemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfschwellen-Offset auf einen Maximalwert (Offset_max), der nach der Beziehung Offsetmax = Vref – Vrad – Schwellenormal + 5·Vref/100ermittelt wird, begrenzt wird, wobei mit ”V_ref” die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, mit ”V_rad” die Drehgeschwindigkeit des betrachteten Fahrzeugrades und mit ”Schwelle_normal” die normale, d. h. die ohne Driftmanövererkennung gültige Schlupfschwelle bezeichnet sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Drifterkennung, wenn der Schlupf des betrachteten Rades kleiner wird als die durch den Schlupfschwellen-Offset erhöhte Regelschwelle, die Druckabbauphase verlassen und die Einsteuerung von Bremsdruck in die Radbremse der Vorderachse bzw. der Bremsdruckaufbaugradient an der Vorderachse erhöht werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Drifterkennung der Bremsdruck an der Vorderachse bei einem im Normalfall mit Druckaufbaupulsen gesteuerten Regelungssystem durch ungepulsten Druckaufbau erhöht wird.