DE102010031467A1

DE102010031467A1 - Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems

Info

Publication number: DE102010031467A1
Application number: DE102010031467A
Authority: DE
Inventors: Ivica Batistic; Lucas Kroh; Marco Loewert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2011-02-24

Abstract

Verfahren und elektronisches Kraftfahrzeugbremssystem zur Verbesserung des Regelverhaltens eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems, umfassend zumindest die Funktion Antiblockiersystem (ABS), bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und zur Ermittlung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, des Radschlupfes, der Verzögerung und Beschleunigung der einzelnen Räder und ggf. anderer Regelgrößen ausgewertet wird und bei dem Schwellenwerte des Radschlupfs oder anderer geeigneter Größen für das Einsetzen der ABS-Regelung vorgegeben werden, bei dem eine Fahrbahnbeurteilungseinrichtung neben Radbeschleunigungssignalen Signale eines Längsbeschleunigungs- und/oder Querbeschleunigungssensors auswertet und dass zumindest eine Schwelle der ABS-Regelung von der Fahrbahnbeurteilungseinrichtung in Abhängigkeit der Fahrbahnbeschaffenheit eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 195 38 545 A1 ist ein elektronisches Kraftfahrzeugsbremssystem bekannt, das die Regelfunktionen Antiblockiersystem (ABS) und Antriebsschlupfsregelung (ASR) umfasst. In heutigen Bremssystemen ist darüber hinaus häufig noch die Funktion Fahrdynamikregelung (ESC/ESP) serienmäßig vorhanden. Zur Verhinderung des Blockierens der Räder beim Bremsen wertet das Antiblockiersystem das Drehverhalten der einzelnen Räder aus und bestimmt daraus eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ν_Ref. Zusätzlich wird für jedes Rad individuell der Radschlupf
gebildet und ausgewertet.
Zur Regelung des Radschlupfs werden in der Regel Schwellenwerte des Radschlupfs vorgegeben, die das Einsetzen der Regelung festlegen.
Das in der besagten DE 195 38 545 A1 beschriebene ABS-Regelungsverfahren umfasst eine Einrichtung zur Erkennung von Fahrbahnstörungen basierend auf mehr oder weniger stark ausgeprägten Schwingungen der Radumfangsgeschwindigkeit, also auf der Umfangsbeschleunigung. Wenn über die Auswertung der Radbeschleunigung ν . _R an einem Rad eine Instabilität erkannt wurde, wird die Schlupfschwelle für den Eintritt in die ABS-Regelung nach oben verschoben. Dies führt zu einer verringerten Empfindlichkeit der Regelung und damit zu einer selteneren Fehlaktivierung auf Grund von Fahrbahnstörungen.
Auch aus der WO 99/50114 geht ein ähnliches Verfahren zur Erkennung von sogenanntem ”Schlechtweg” hervor, bei dem eine speziell gefilterte Radbeschleunigung zur Erkennung genutzt wird.
Jedoch liefert die Auswertung der Radbeschleunigung, welche über die Radgeschwindigkeitsschwingungen Auskunft gibt, auf manchem Untergrund, wie z. B. fest gefahrenem Schnee, oder Kopfsteinpflaster, nicht immer zuverlässige Informationen über die Fahrbahnbeschaffenheit. Bei abnehmender Geschwindigkeit nimmt die Schwingungsamplitude bei gleichem Untergrund ab, so dass die Erkennung und Auswertung zunehmend schwieriger wird.
Erheblich schwieriger ist die Optimierung einer ABS-Regelung in allradgetriebenen Fahrzeugen. Besonders bei heute sehr verbreiteten großvolumigen, allradgetriebenen Personenkraftfahrzeugen (sogenannte SUV-Fahrzeuge), bei denen der Schwerpunkt im Vergleich zu herkömmlichen Pkws vergleichsweise hoch liegt, ist eine Erkennung des Untergrunds zur Verbesserung der Regelfunktionen von großem Interesse. Obwohl einige dieser Fahrzeuge über einen sogenannte ”Offroad”-Schalter verfügen, welcher die Verantwortung für die Schlechtweg- bzw. Geländebeschaffenheit des Fahrzeugs in die Hände des Fahrers legt, besteht der Bedarf an einer automatisch, also von der Fahrzeugregelung durchgeführten Erkennung des momentanen Untergrunds (z. B. ”Schlechtweg”) und einer davon abhängig optimierten ABS-Regelung.
Es besteht daher die Aufgabe, eine ABS-Regelung mit einer automatischen Erkennung des Fahrbahnuntergrunds bereitzustellen, welche in bestimmten Situationen zuverlässiger arbeitet, als eine Erkennung auf Basis von Radgeschwindigkeitsschwingungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das elektronische Kraftfahrzeugbremssystem gemäß Anspruch 7.
Das Verfahren gemäß der Erfindung setzt sich zum Ziel, das Regelverhalten eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems zu verbessern, welches zumindest die Funktion Antiblockiersystem umfasst. Das Antiblockiersystem misst das Drehverhalten der einzelnen Räder, ermittelt auf Basis des Drehverhaltens sowie ggf. weiterer Einflussgrößen eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, den Radschlupf, die Verzögerung und die Beschleunigung der einzelnen Räder und wertet diese Größen in geeigneter Weise aus. Innerhalb des Algorithmusses der ABS-Regelung sind Schwellenwerte des Radschlupfs oder andere geeigneter Größen für das Einsetzen der eigentlichen ABS-Radregelung vorgegeben. Das Bremssystem umfasst weiterhin eine Fahrbahnbeurteilungseinrichtung, die neben Radbeschleunigungssignalen Signale eines Längsbeschleunigungs- und/oder Querbeschleunigungssensors alleine oder gemeinsam mit anderen Indikatoren auswertet. Die Fahrbahnbeurteilungseinrichtung stellt zumindest eine Schwelle der ABS-Regelung in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit (z. B. Fahrbahnqualität) ein.
Die Einstellung der zumindest einen Schwelle und die Beurteilung des Bedarfs der Einstellung erfolgt vorzugsweise radindividuell.
Wie bereits beschrieben, wertet die Fahrbahnbeurteilungseinrichtung neben Radbeschleunigungssignalen Signale eines Längsbeschleunigungs- und/oder Querbeschleunigungssensors zur Beurteilung der Fahrbahnbeschaffenheit aus. Dabei werden vorzugsweise die Signale des Längs- und/oder Querbeschleunigungssensors als weitestgehend ungefilterte Signale (z. B. als Rohsignale) der Fahrbahnbeurteilungseinrichtung zur Verfügung gestellt. Die Verwendung der ungefilterten Sensorsignale erlaubt dann auf einfache Weise eine Erkennung von Fahrzeug- und/oder Karosserieschwingungen an Hand derer eine Aussage über die Fahrbahnbeschaffenheit möglich ist.
Liegt eine Fahrbahn mit Fahrbahnstörungen vor, übertragen sich die durch die Störungen erzeugten Radschwingungen auf die elastischen Radaufhängungselemente auf die Karosserie. Dadurch wird eine Schwingung des gesamten Fahrzeugs angeregt, welche durch die Beschleunigungssensoren aufgenommen wird. Durch die Ausnutzung der Rohsignale der Längs- und/oder Querbeschleunigung und deren Nutzung bzw. Einbeziehung in die Fahrbahnerkennung ist es möglich, diese Signale zu Analysieren, bevor die Signale einer sonst üblichen weiteren Signalverarbeitung, z. B. in Form einer Filterung oder Mittelung, unterzogen werden. In herkömmlichen Fahrdynamikregelungssystemen liegen diese ungefilterten Sensorsignale in der Regel nicht ohne weiteres vor, so dass eine Verwendung der ungefilterten Beschleunigungssignale nicht der üblichen Vorgehensweise entspricht.
Vorzugsweise erfolgt eine Auswertung der ungefilterten Signale des Längs- und/oder Querbeschleunigungssensors von der Fahrbahnbeurteilungseinrichtung. Hierzu wird/werden ganz besonders bevorzugt innerhalb des Signalverlaufs zumindest das Signalmaximum und/oder das -minimum innerhalb einer Signalperiode ausgewertet.
Aus der vorstehenden Auswertung wird bevorzugt als Maß für die Fahrbahnqualität die Differenz zwischen Beschleunigungsmaximum und -minimum gebildet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden für die Amplitude der Beschleunigungsdifferenz eine oder mehrere Schwellenwerte festgelegt, welche besonders bevorzugt in Abhängigkeit der Fahrsituation verschoben werden.
Das Verfahren basiert also besonders zweckmäßig auf einer Auswertung zumindest des Maximums und Minimums der Rohsignale innerhalb einer Signalperiode. Beispielsweise wird, wenn die Differenz zwischen den beiden relativen Extrema einen definierten Betrag überschreitet und die Periode innerhalb der definierten Grenze bleibt, ein Zähler gestartet. Die besagte Betrag (die Breite des zulässigen Bandes) der Signalperiode ist vorzugsweise konstant und unabhängig vom Regelungsstatus des Fahrzeugs oder der Betrag wird abhängig von der Höhe der Fahrzeugverzögerung verändert. Es hat sich bei der Auswertung des Beschleunigungssensorsignals zudem als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn Maßnahmen getroffen werden, die eine Erfassung von Beschleunigungsänderungen auf Grund eines Bremsbeginns oder Bremsendes vermeiden. Eine Erkennung des Bremsbeginns oder des Bremsendes ist beispielsweise durch Auswerten der innerhalb des Bremsensteuergeräts vorhandenen Reglersignale ohne weiteres möglich.
Die Schwelle für die Mindestdifferenz der Extremwerte wird bevorzugt vom Regelungsstatus des Fahrzeugs abhängig gemacht. Bei ungebremstem Fahrzeug und außerhalb der ABS-Regelung liegt die erforderliche Mindestdifferenz zwischen 1 m/s² und 3 m/s², typischerweise bei 1,5 m/s² bis 2 m/s².
Bei einem gebremsten bzw. sich in einer ABS-Regelung befindenden Fahrzeug liegt die Schwelle für die Mindestdifferenz der relativen Extremwerte deutlich höher. Dies ist nötig, weil bei einer Vollbremsung wegen verschiedener Ursachen deutlich höhere Kräften auf die Sensoren wirken. Trägheit und die durch Bremskräfte deutlich reduzierte Fahrwerkselastizitäten zählen zu solchen Ursachen. Die Mindestwerte der Differenz der Extremwerte liegen dann bevorzugt zwischen 4 m/s² und 6 m/s². Verwendet man niedrigere Mindestschwellen, wie sie für eine ungebremste Fahrt geeignet sind, würde das normale Rauschen der Rohsignale die Erkennung des Status „gestörte Fahrbahn” bei homogenen Bedingungen bewirken.
Bevorzugt wird dann, wenn der weiter oben beschriebene Zähler einen vordefinierten Wert erreicht oder überschritten hat, durch die Fahrbahnerkennungseinrichtung der Status „Gestörte Fahrbahn” festgelegt. Die Schwelle für den Zählerwert liegt bezogen auf die Zeit zweckmäßigerweise im Bereich zwischen einschließlich etwa 30 ms und einschließlich etwa 100 ms.
Der Status ”Gestörte Fahrbahn” wird nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch dann beibehalten, wenn danach die Extremalwertdifferenz unterhalb der Auslöseschwelle liegt, zum Beispiel bei ca. 60% bis 100% der Erkennungsschwelle.
Vorzugsweise wird der Status „Gestörte Fahrbahn” wieder rückgängig gemacht, wenn die Differenz der Extrema einen Minimalwert unterschreitet, der unterhalb des vorstehenden Bereichs liegt. Besonders bevorzugt wird dabei der Status für eine Mindestzeit in einem Bereich von einschließlich etwa 100 ms bis einschließlich etwa 300 ms, typisch etwa 150 ms, aufrechterhalten.
Es kann außerdem zweckmäßig sein, mehrere Farbahnkategorien festzulegen, die nach Qualität und Art der Fahrbahn unterscheiden. Das Verfahren kann besonders zweckmäßig auch in Kombination einer Fahrbahnbeurteilung durchgeführt werden, die eine Fahrbahnbeurteilung auf Basis einer an sich bekannten Analyse der Radbeschleunigung vornimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19538545 A1 [0002, 0004]
- WO 99/50114 [0005]

Claims

Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems, umfassend zumindest die Funktion Antiblockiersystem (ABS), bei dem das Drehverhalten der einzelnen Räder gemessen und zur Ermittlung einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, des Radschlupfes, der Verzögerung und Beschleunigung der einzelnen Räder und ggf. anderer Regelgrößen ausgewertet wird und bei dem Schwellenwerte des Radschlupfs oder anderer geeigneter Größen für das Einsetzen der ABS-Regelung vorgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrbahnbeurteilungseinrichtung neben Radbeschleunigungssignalen Signale eines Längsbeschleunigungs- und/oder Querbeschleunigungssensors auswertet und dass zumindest eine Schwelle der ABS-Regelung von der Fahrbahnbeurteilungseinrichtung in Abhängigkeit der Fahrbahnbeschaffenheit eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der zumindest einen Schwelle und die Beurteilung des Bedarfs der Einstellung radindividuell erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Längs- und/oder Querbeschleunigungssensors als weitestgehend ungefilterte Signale der Fahrbahnbeurteilungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, so dass an Hand der Signale Fahrzeug- und/oder Karosserieschwingungen erkennbar sind.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ungefilterten Signale des Längs- und/oder Querbeschleunigungssensors von der Fahrbahnbeurteilungseinrichtung ausgewertet werden, in dem innerhalb des Signalverlaufs zumindest das Signalmaximum und/oder das -minimum innerhalb einer Signalperiode ausgewertet wird/werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Maß für die Fahrbahnqualität die Differenz zwischen Beschleunigungsmaximum und -minimum gebildet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Amplitude der Beschleunigungsdifferenz eine oder mehrere Schwellenwerte festgelegt werden, welche vorzugsweise in Abhängigkeit der Fahrsituation verschoben werden.
Elektronisches Kraftfahrzeugbremssystem mit einem elektronischen Steuergerät, welches zumindest die Funktion Antiblockiersystem (ABS) umfasst und zumindest einen Längs- und/oder Beschleunigungssensor umfasst oder mit diesem/n verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass darin eine Fahrbahnbeurteilungseinrichtung vorgesehen ist, welche zumindest eine Schwelle der ABS-Regelung anpasst, wobei eine Beurteilungseinrichtung vorgesehen ist, welche den Bedarf einer Schwellenanpassung auf Basis oder unter Berücksichtung von Beschleunigungssensorsignalen vornimmt.