DE10150493B4

DE10150493B4 - Verfahren zur Erhöhung der Fahrstabilität während einer Teilbremsung bei Kurvenfahrt nach einer ABSplus-Regelstrategie

Info

Publication number: DE10150493B4
Application number: DE10150493A
Authority: DE
Inventors: Ivica Batistic
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2011-01-27
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: DE10150493A1

Abstract

Verfahren für eine Bremsanlage mit einem Schlupfregelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., bei dem zur Erhöhung der Fahrstabilität während einer Teilbremsung bei Kurvenfahrt ein Bremsdruck nach einer sogenannten ABSplus-Regelungsstrategie in einem ABSplus-Modus an einem kurveninneren Vorderrad auf einen relativ zu dem Bremsdruck an einem kurvenäußeren Vorderrad niedrigeren Druckwert geregelt wird und bei dem im Normalfall der Bremsdruck an den Hinterrädern nach einer Select-Low-Regelstrategie geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im ABSplus-Modus die Select-Low-Regelstrategie modifiziert wird, indem, solange ein Hauptzylinderdruck (p_HZ) unter einer vorgegebenen Druckschwelle (p_min) liegt, die Select-Low-Regelung durch eine Individualregelung ersetzt wird, dass beim Überschreiten dieser unteren Druckschwelle (p_min) und Andauern des ABSplus-Modus eine modifizierte Select-Low-Regelung vorgenommen wird, bei der grundsätzlich der Bremsdruck am kurvenäußeren Hinterrad höher ist als der Bremsdruck am kurveninneren Hinterrad, und dass im ABSplus-Modus beim Überschreiten einer zweiten, höheren Druckschwelle (p_max) der Bremsdruck an den Hinterrädern nach der reinen Select-Low-Regelstrategie bemessen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für eine Bremsanlage mit einem Schlupfregelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., bei dem zur Erhöhung der Fahrstabilität während einer Teilbremsung bei Kurvenfahrt der Bremsdruck nach einer sogenannten ABSplus-Regelungsstrategie in einem ABSplus-Modus an dem kurveninneren Vorderrad auf einen relativ zu dem Bremsdruck an dem kurvenäußeren Vorderrad niedrigeren Druckwert geregelt wird und bei dem im Normalfall der Bremsdruck an den Hinterrädern nach einer Select-Low-Regelstrategie geregelt wird.
Aus der DE 195 22 632 A1 ist bereits ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Blockierschutz-Regelungssystems während einer Kurvenfahrt bekannt, bei dem nach einer Kurvenfahrterkennung der für eine Geradeausfahrt gültige, auf Individualregelung der Vorderräder und Select-Low-Regelung der Hinterräder ausgelegte Normal-Regelmodus in einen Kurvenfahrt-Regelmodus geändert wird, bei dem das mittlere Druckniveau des kurveninneren Vorderrades um einen vorgegebenen Wert abgesenkt und das mittlere Druckniveau des kurvenäußeren Vorderrades um einen vorgegebenen Wert angehoben werden. Die Anwendung eines solchen Verfahrens bzw. einer solchen Regelstrategie im Teilbremsbereich wird als AB-Splus-Regelung bezeichnet.
Ein weiteres Beispiel einer ABSplus-Regelstrategie ist in der DE 196 28 973 A1 im Detail beschrieben.
Auch ist es bereits aus der DE 197 52 061 A1 bekannt, zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Kraftfahrzeug-Regelungssystems, bei dem im Normalfall der Bremsdruck an den Hinterradbremsen nach einer Select-Low-Regelstrategie eingestellt wird, die Querbeschleunigung des Fahrzeugs in der Kurve durch Auswerten des Drehverhaltens der Räder zu errechnen und in Abhängigkeit von der Querbeschleunigung eine vorgegebene Differenz zwischen dem Bremsdruck an den beiden Hinterradbremsen einzustellen, wobei grundsätzlich der Bremsdruck am kurvenäußeren Hinterrad den höheren Wert annimmt. Dies ist also eine Regelungsstrategie mit variabler Select-Low-Regelung an der Hinterachse.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorgenannten Art, das für Regelungssysteme mit ABSplus-Regelung und Select-Low-Strategie verwendet werden kann, dahingehend zu verbessern, dass, soweit es die Situation zulässt, die Stabilisierung bzw. Kurvenfahrtunterstützung im Vergleich zu dem bekannten Verfahren noch weiter erhöht wird, ohne dadurch die Sicherheit und Fahrstabilität in bestimmten, besonders kritischen Fahrsituationen zu gefährden.
Es hat sich heraus gestellt, dass diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, dass im ABSplus-Modus die Select-Low-Regelstrategie modifiziert wird, indem, solange der Vordruck unter einer vorgegebenen Druckschwelle liegt, die Select-Low-Regelung durch eine Individualregelung ersetzt wird, dass beim Überschreiten dieser unteren Druckschwelle und Andauern des ABSplus-Modus eine modifizierte Select-Low-Regelung vorgenommen wird, bei der grundsätzlich der Bremsdruck am kurvenäußeren Hinterrad höher ist als der Bremsdruck am kurveninneren Hinterrad, und dass im ABSplus-Modus beim Überschreiten einer zweiten, höheren Druckschwelle der Bremsdruck an den Hinterrädern nach der reinen Select-Low-Regelstrategie bemessen wird.
Das beigefügte Flow-Chart veranschaulicht den Entscheidungsablauf und damit die Funktion eines Bremsdruckregelungssystems, speziell eines Blockierschutzregelungssystems ABS, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Nach dem Start (1) der Abfrage, z. B. durch eine Bremsenbetätigung, wird in (2) festgestellt, dass keine Blockierschutzregelung stattfindet; jedoch ist zu diesem Zeitpunkt ”ABSplus” aktiv (3). Liegt der Vordruck oder Hauptzylinderdruck p_HZ in diesem Fall unter der vorgegebenen Druckschwelle p_min von z. B. 10 bar (Verzweigung 4: J), wird erfindungsgemäß anstelle einer im Normalmodus vorgesehenen Select-Low-Regelstrategie des Bremsdruckes in den Hinterradbremsen auf eine Individualregelung des Hinterradbremsdruckes (Operator 5) umgeschaltet.
Liegt dagegen der Vordruck p_HZ während der Teilbremsung und Kurvenfahrt in einem mittleren Druckbereich von z. B. 10 bis 30 bar, d. h. p_min < p_HZ < p_max, wird über den J-Ausgang einer weiteren Verzweigung 6 ein Operator 7 aktiviert, der eine modifizierte Select-Low-Regelung in Funktion setzt wird. Durch die modifizierte Select-Low-Regelung wird der Bremsdruck in den Hinterradbremsen derart geregelt, dass grundsätzlich am kurvenäußeren Hinterrad ein im Vergleich zum kurveninneren Hinterrad höherer Druck ansteht, wobei die Höhe der Druckdifferenz der jeweiligen Situation angepasst werden kann.
Übersteigt schließlich laut Abfrage in der Verzweigung 8 der Vordruck p_HZ die obere Druckschwelle p_max, wird nunmehr eine ”normale” Select-Low-Regelung (Operator 9) zugelassen, die bekanntlich für eine hohe Fahrstabilität Sorge trägt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Details und Grundlagen der Bremsdruckbemessung hervor.
Erfindungsgemäß wird also durch differenzierte Regelung in verschiedenen Situationen oder in verschiedenen Bremsdruckbereichen eine weitere Verbesserung oder Optimierung einer ABSplus-Regelstrategie erreicht. Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen und Überlegungen:
In einem Teilbremsbereich wird durch eine ABS-Regelstrategie die das Fahrverhalten des Fahrzeugs stabilisierende Wirkung durch das Herbeiführen einer Druckdifferenz an der Vorderachse mittels entsprechenden Druckabbaus am kurveninneren Vorderrad erreicht. Der Druckabbau geht in der Regel über das hinaus, was nach dem gegebenen oder realisierbaren Kraftschluss notwendig wäre. In solchen Situationen kann grundsätzlich die Hinterachse auf folgende Art und Weise den gewünschten stabilisierenden Beitrag liefern:

a) Unterstützender Beitrag durch den Druckabbau lediglich am kurveninneren Hinterrad (bei abgeschalteter Select-Low-Regelung), während am kurvenäußeren Hinterrad keinerlei Ventilaktivität stattfindet, und damit verbunden die Schaffung eines zusätzlichen untersteuernden Giermoments.
b) Unterstützender Beitrag durch den symmetrischen Druckabbau (Select-Low-Regelung ist in Funktion) und eine damit verbundene Erhöhung der Seitenführungskraft beider Hinterräder, insbesondere aber des kurvenäußeren Hinterrades.

Beide Varianten haben spezifische Vorteile und Nachteile. Die Alternative a) führt zu der größtmöglichen Stabilisierung, jedoch nur bei sehr niedrigen Vordrucken. Wird der Vordruck oder Hauptzylinderdruck von dem Fahrer während einer Kurvenbremsung erhöht, führt dies zu einem untersteuernden Giermoment, mit der tendenziellen Wirkung, das Fahrzeug tangential aus der Kurve heraus zu drängen.
Die Alternative b) hat eine besonders gute Lenkbarkeit und Spurtreue des Fahrzeugs bei ausreichender Stabilisierung zur Folge. Dies gilt jedoch nur bei ausreichend hohen Vordrücken. Wird ein zu niedriger Vordruck durch den Fahrer vorgegeben, reicht das resultierende untersteuernde Giermoment nicht mehr aus, um das Fahrzeug zu stabilisieren; es besteht die Gefahr, dass das Fahrzeug in die Kurve eindreht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden durch das unterschiedliche Regeln in den verschiedenen Vordruckbereichen die Vorzüge der verschiedenen Alternativen miteinander vereint. Im Niedrigdruckbereich, der nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Bereich unter 10 bar lag, ist die Seitenführungskraft, insbesondere der Hinterräder, hoch genug, um auch bei abgeschalteter Select-Low-Regelung die Stabilität zu erhalten. Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Verfahren im Niedrigdruckbereich mit optimalem Ergebnis eingesetzt werden kann.
Bei höheren Drücken, die bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung über etwa 30 bar lagen, reicht dagegen das untersteuernde Moment der Vorderachse alleine zur Stabilisierung des Fahrverhaltens aus. Das Fahrzeug braucht an der Hinterachse die größtmögliche Seitenführungskraft, um in der Spur zu bleiben. Dies wird in dieser Situation bzw. in diesem Druckbereich durch die Select-Low-Regelstrategie erreicht. Im mittleren Druckbereich, der im vorgenannten Beispiel zwischen etwa 10 und 30 bar lag, wird erfindungsgemäß eine modifizierte, variable Select-Low-Regelungsstrategie des Hinterrad-Bremsdruckes durchgeführt. Für die Funktionsweise dieser variablen Select-Low-Strategie gelten folgende Überlegungen:
Es gibt grundsätzlich zwei Möglichkeiten, den Forderungen nach Unterstützung des Fahrverhaltens in der Kurve und nach Erhalt der Stabilität zu entsprechen:

a) Bei Bremsensystemen, bei denen der Hauptzylinderdruck ohnehin mittels Drucksensor gemessen wird (dies ist bei den heutigen ESP- bzw. Fahrstabilitätssystemen der Fall), eröffnet sich die Möglichkeit einer vordruck- und querbeschleunigungsabhängigen Select-Low-Regelung des Hinterachsbremsdruckes.
b) Bei Bremsdruckregelungssystemen, die ohne einen Drucksensor im Hauptzylinder auskommen, lässt sich der Zustand des Fahrzeugs aufgrund einer Bremsschlupfanalyse ermitteln. Die notwendigen Informationen lassen sich durch Messen und Vergleichen des Drehverhaltens und Schlupfes der einzelnen Räder gewinnen. Entsprechend dem erkannten Zustand, kann dann die Regelung zwischen vollständiger Select-Low-Regelungsstrategie und einer gänzlich aufgehobenen oder einer teilaufgehobenen Select-Low-Strategie variiert werden.

Zu a:
Im Niedrigdruckbereich, d. h. bis zum Erreichen einer Druckschwelle p_min wird an der Hinterachse die Select-Low-Regelstrategie aufgehoben bzw. eine Individualregelung vorgenommen. Dabei kann zweckmäßigerweise der Vordruck p_min als Funktion einer gemessenen Querbeschleunigung a_Q definiert werden, denn ein Vordruck p_min von beispielsweise 10 bar ist im Falle einer Fahrbahn mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten für ein Aufheben bzw. einen Verzicht auf eine Select-Low-Regelung einfach zu hoch.
Erhöht nun der Fahrer den Vordruck über den Wert p_min hinaus, wird am kurvenäußeren Hinterrad nicht länger ein unbegrenzter und vom anderen Hinterrad unabhängiger Druckanstieg erlaubt. Vielmehr wird die Druckmodulation des kurveninneren Hinterrades übernommen, jedoch mit einem Korrekturfaktor für den Druckaufbau und den Druckabbau versehen.
Grundsätzlich gilt:

– der Druckabbau-Übertrag vom kurveninneren zum kurvenäußeren Hinterrad wird mit zunehmendem Vordruck größer, um bei einem bestimmten Bremsdruck ausgeglichen zu werden,
– der Druckaufbau-Übertrag vom kurveninneren zum kurvenäußeren Hinterrad wird mit zunehmendem Vordruck kleiner, um bei einem bestimmten Druck ausgeglichen zu werden.

Bei einer Bremsdruckregelung, bei der die Bremsdruckvariation und insbesondere der Bremsdruckabbau durch Ansteuerung von Bremsdruckregelventilen mit Pulsen, speziell Bremsdruckabbaupulsen erfolgt, lässt sich die erfindungsgemäß erwünschte Korrektur des Bremsdruckabbaus nach folgender Formel errechnen: K_factor_Druckabbau = k₁·(P_akt – P_min)/P_min (1)
In dieser Formel wird mit Pakt der aktuelle, vom Fahrer vorgegebene Vordruck bzw. Hauptzylinderdruck bezeichnet. k₁ ist eine Konstante; bei einem Wert der Konstanten k₁ = 1 wird bei einem aktuellen Vordruck von p_akt = 2·p_min der Faktor des Druckabbaus, nämlich der Faktor K_factor_Druckabbau = 1.
Dies bedeutet, dass die Select-Low-Regelung wieder den Druckverlauf an der Hinterachse bestimmt.
Für die Konstante k₁ sind auch andere Werte möglich, abhängig vom Kurvenverhalten des Fahrzeugs. Bei Fahrzeugen mit übersteuerndem Eigenlenkverhalten werden sowohl p_min als auch k₁ höher gewählt als bei Fahrzeugen mit neutralem oder gar untersteuerndem Eigenlenkverhalten.
Für die Bremsdruck-Aufbaupulse wird der betreffende Korrekturfaktor folgendermaßen berechnet: K_factor_Druckaufbau = k₂·P_min/(P_akt – P_min) (2)
Bei einer Konstanten k₂ = 1 wird bei einem aktuellen Druckwert p_akt = 2·p_min der Druckabbaufaktor, nämlich der K_factor_Druckaufbau = 1
Dies bedeutet, dass das Select-Low-Regelprinzip wieder den Bremsdruck an der Hinterachse bestimmt.
Jedoch sind auch für die Konstante k₂ andere Werte möglich, analog zu dem Wert der Konstanten k₁ beim Druckabbau, damit das Wiederherstellen des Select-Low-Regelungsprinzips sowohl abbau- als auch aufbauseitig bei identischem Vordruck erfolgen kann.
Zu b:
Herkömmliche ABS- und ASR-Anlagen kommen ohne Drucksensoren aus. Bekanntlich ist es möglich, basierend auf den Geschwindigkeitssignalen der einzelnen Räder die Querbeschleunigung und Längsbeschleunigung des Fahrzeugs zu errechnen und den Fahrzustand des Fahrzeugs (Übersteuern, Untersteuern, neutrales Verhalten) zu ermitteln.
Liegt kein Untersteuern vor, ist eine Hinterachsregelung nach dem Select-Low-Prinzip sinnvoll.
Beim Erkennen eines übersteuernden Fahrzustandes wird die Select-Low-Regelstrategie aufgegeben und die Druckregelung an den Hinterradbremsen auf Individualregelung umgeschaltet.
Erfindungsgemäß wird somit durch geschickte Adaption der Regelung an die verschiedenen Zustände das Regelverhalten optimiert.

Claims

Verfahren für eine Bremsanlage mit einem Schlupfregelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., bei dem zur Erhöhung der Fahrstabilität während einer Teilbremsung bei Kurvenfahrt ein Bremsdruck nach einer sogenannten ABSplus-Regelungsstrategie in einem ABSplus-Modus an einem kurveninneren Vorderrad auf einen relativ zu dem Bremsdruck an einem kurvenäußeren Vorderrad niedrigeren Druckwert geregelt wird und bei dem im Normalfall der Bremsdruck an den Hinterrädern nach einer Select-Low-Regelstrategie geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im ABSplus-Modus die Select-Low-Regelstrategie modifiziert wird, indem, solange ein Hauptzylinderdruck (p_HZ) unter einer vorgegebenen Druckschwelle (p_min) liegt, die Select-Low-Regelung durch eine Individualregelung ersetzt wird, dass beim Überschreiten dieser unteren Druckschwelle (p_min) und Andauern des ABSplus-Modus eine modifizierte Select-Low-Regelung vorgenommen wird, bei der grundsätzlich der Bremsdruck am kurvenäußeren Hinterrad höher ist als der Bremsdruck am kurveninneren Hinterrad, und dass im ABSplus-Modus beim Überschreiten einer zweiten, höheren Druckschwelle (p_max) der Bremsdruck an den Hinterrädern nach der reinen Select-Low-Regelstrategie bemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Druckschwellen (p_min, p_max), die zur Modifizierung der Select-Low-Regelung im ABSplus-Modus ausgewertet werden, der aktuelle Vordruck (p_akt) oder Hauptzylinderdruck (p_HZ) mit Hilfe von Drucksensoren gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Druckschwellen (p_min, p_max), die zur Modifizierung der Select-Low-Regelung im ABSplus-Modus ausgewertet werden, der Vordruck (p_akt) durch ein aus dem Raddrehverhalten, dem Radschlupf und aus dem Vergleich des Schlupfverlaufs an den einzelnen Rädern abgeleiteten Näherungswert bestimmt wird.