DE102011089289A1

DE102011089289A1 - Verfahren und Softwareprodukt zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert

Info

Publication number: DE102011089289A1
Application number: DE102011089289A
Authority: DE
Inventors: Henning Kerber; Ivica Batistic; Roger-Lutz Müller
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2011-12-20
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems (ABS) eines Kraftfahrzeugs an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, bei dem Bremsdruckregelungsschwellen, insbesondere die Eingriffs- oder Einsatzschwellen des Blockierschutzregelungssystems, an die Haftungseigenschaften der Fahrzeugräder oder der jeweiligen Fahrzeugachsen oder des jeweiligen Fahrzeugrades dynamisch angepasst werden, zeichnet sich dadurch aus, dass zu einem Schlupfrate-Schwellwert λ. S = (dλdt )S ein Radverzögerungs-Schwellwert aS nach der Beziehung aS = aFzg – λ. S·vFzg (1)berechnet wird, wobei aFzg die Fahrzeugverzögerung und vFzg die Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet und wobei der Radverzögerungs-Schwellwert aS als Eingriffs- oder Einsatzschwelle des Blockierschutzregelungssystems herangezogen wird. Weiterhin schlägt die Erfindung ein Softwareprodukt zum laden und/oder speichern in einem Speicher einer programmierbaren elektronischen Einrichtung vor, mit welchem ein oder mehrere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems (ABS-Regelungssystems) an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Softwareprodukt gemäß Anspruch 8.
Blockierschutzregelungssysteme müssen für unterschiedlichste Reibungskoeffizienten (Reibwerte) zwischen Fahrbahn und Reifen ausgelegt sein. Dies ist, angefangen bei sehr geringen Reibwerten auf Eis mit µ < 0,1, bis hin zu hohen Werten mit µ > 1 auf trockenem Asphalt. Zum Erreichen eines möglichst kurzen Bremsweges ist es besonders wichtig, dass bei Bremsvorgängen für Fahrbahn-Reifen-Kombinationen mit hohem Reibwert die Blockierschutzregelungssysteme ihre Regelungstätigkeit nicht aufnehmen, bevor das Maximum der sogenannten µ-Schlupfkurve erreicht ist, anderenfalls würde das Potenzial des Reifens nicht genutzt werden, da dessen Haftungsfähigkeiten nicht voll ausgenutzt würden.
Es gilt mit unterschiedlichen Reifen auf unterschiedlichen Fahrbahnen das Potential des Reifens auf bestmögliche Weise zu nutzen. Die Kraftschlussausnutzung eines Reifens hängt maßgeblich vom aktuellen Radschlupf des Reifens ab. Der Radschlupf λ berechnet sich folgendermaßen,
wobei v_Fzg die Fahrzeuggeschwindigkeit und v_Rad die Radumfangsgeschwindigkeit ist.
Ein charakteristisches Merkmal für das Erreichen bzw. Überschreiten des Maximums der µ-Schlupfkurve ist ein plötzlicher Anstieg des Radschlupfes mit folgender, stark abfallender Seitenführungskraft. Dies kann in einem kompletten Kontrollverlust über das Fahrzeug resultieren.
Üblicherweise erfolgt zur Erkennung dieses Radverhaltens ein Vergleich der Radverzögerung der Radumfangsgeschwindigkeit mit einer Verzögerungsschwelle. Als zusätzliches Regeleintrittskriterium kann neben der Verzögerungsschwelle der Radverzögerung eine sogenannte Gegenkopplung, wie in der EP 1 453 710 B1 beschrieben, den Einsatz der Blockierschutzregelung bestimmen. Diese Gegenkopplung stellt den Radverzögerungswert dar, bei welcher der stabile Ast der µ-Schlupfkurve noch nicht verlassen worden ist, d.h. der Radschlupf noch nicht übermäßig hervortritt, weil der höchste übertragbare Kraftschluss oder Reibwert noch nicht erreicht ist.
Zur Berechnung der Eingriffs- oder Einsatzschwellen des Blockierschutzregelungssystems wird die Gegenkopplung von der Radbeschleuigung a_Rad subtrahiert. Erst wenn die Radverzögerung die Gegenkopplung überschreitet, wird dies als Blockiertendenz identifiziert und der Differenzbetrag erfasst, integriert und ausgewertet. Das Integral über diese Größe, stellt ein wesentliches Kriterium für die Erkennung der notwendigen Auslösung einer Blockierschutzregelung dar.
Ist der Wert der Gegenkopplung oder Regelungsschwelle zu gering, erfolgt bei hohem Reibwert eine ungewollte Auslösung der Blockierschutzregelung im stabilen Bereich der µ-Schlupfkurve. Damit wird der optimale Reibwert in Abhängigkeit des Radschlupfes nicht ausgenutzt, womit auch der Bremsweg des Fahrzeugs länger wird, als dies in Anbetracht der Straßenverhältnisse und der Haftungsfähigkeit des Reifens notwendig wäre.
Ist dagegen der Wert der Gegenkopplung oder der Regelungsschwelle zu hoch, erfolgt bei kleinem Reibwert eine Auslösung der Blockierschutzregelung erst im instabilen Bereich der µ-Schlupfkurve, d.h. bei verstärktem Radschlupf. Die Folge davon wäre eine Blockierschutzregelung mit exzessiver Druckmodulation, was zu einer erheblichen Verschlechterung der Bremsleistung und zu erheblichen Komforteinbußen führt.
Weiterhin wird in EP 1 453 710 B1 ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems bei Bremsvorgängen auf hohem Reibwert beschrieben, bei welchem die Eingriffs- oder Einsatzschwellen des Blockierschutzregelungssystems durch progressive Erhöhung einer Gegenkopplung oder der Regelungsschwellen angepasst werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das Softwareprodukt gemäß Anspruch 8 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems (ABS) eines Kraftfahrzeugs an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, bei dem Bremsdruckregelungsschwellen, insbesondere die Eingriffs- oder Einsatzschwellen des Blockierschutzregelungssystems, an die Haftungseigenschaften der Fahrzeugräder oder der jeweiligen Fahrzeugachsen oder des jeweiligen Fahrzeugrades dynamisch angepasst werden, zeichnet sich dadurch aus, dass zu einem Schlupfrate-Schwellwert λ . = ( dλ / dt)_S ein Radverzögerungs-Schwellwert a_S nach der Beziehung a_S = a_Fzg – λ ._S·v_Fzg (1) berechnet wird, wobei a_Fzg die Fahrzeugverzögerung und v_Fzg die Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet und wobei der Radverzögerungs-Schwellwert a_S als Eingriffs- oder Einsatzschwelle des Blockierschutzregelungssystems herangezogen wird.
Der Vorteil ist, dass eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anpassung an die Reibwerte der jeweiligen Reifen-Fahrbahn-Kombinationen erfolgt, da der Radverzögerungs-Schwellwert a_S durch Berücksichtigung der realen Fahrzeugverzögerung dynamisch an den Reibwert angepasst wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Schlupfrate-Schwellwert λ ._s abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg, womit λ ._s = f(v_Fzg) ist. Bevorzugt ist dabei der Schlupfrate-Schwellwert bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg höher als bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Vorteil liegt in einer geschwindigkeitsadaptiven Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle des Blockierschutzregelungssystems.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Fahrzeugverzögerung a_Fzg für die Berechnung des Radverzögerungs-Schwellwerts a_S gemäß Beziehung 1 nur dann herangezogen, wenn bei eingeleiteter Bremsung eine stationäre Fahrzeugverzögerung vorliegt und wenn weiterhin bevorzugt eine höhere als die tatsächliche Fahrzeugverzögerung a_Fzg zur Berechnung des Radverzögerungs-Schwellwert a_S gemäß Beziehung 1 herangezogen wird, wenn keine Bremsung eingeleitet wurde oder bei eingeleiteter Bremsung keine stationäre Fahrzeugverzögerung vorliegt. Das hat den Vorteil, dass die Robustheit gegenüber Fehlauslösungen des Blockierschutzregelungssystems erhöht wird, da die aktuelle Fahrzeugverzögerung kein Maß für den Reibwert und somit für die tatsächlich erreichbare Fahrzeugverzögerung ist, solange keine Bremsung eingeleitet wurde oder während einer Bremsung sich noch keine stationäre Fahrzeugverzögerung eingestellt hat.
Besonders bevorzugt wird der Radverzögerungs-Schwellwert a_S als Verzögerungsschwelle für die Radverzögerung oder als Gegenkopplung herangezogen. Eine Integration des Verfahrens in bestehende Systeme lässt sich auf diese Art effektiv umsetzen.
Bevorzugt kann der Schlupfrate-Schwellwert λ ._S achs- oder radindividuell ausgelegt werden. Damit kann eine auf die jeweilige Achse oder das jeweilige Rad spezifizierte, individuelle Blockierschutzregelung ermöglicht werden.
Das erfindungsgemäße Softwareprodukt zum Laden und/oder Speichern in einem Speicher einer programmierbaren elektronischen Einrichtung, zeichnet sich dadurch aus, dass ein oder mehrere Schritte des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt werden. Der Vorteil liegt im effizienten Einsatz des Verfahrens in, dem Stand der Technik gemäßen, mikrocontrollergesteuerten Bremssystemen im Kraftfahrzeug.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen:
1 ein beispielgemäßes Diagramm des Verlaufs des Schlupfrate-Schwellwertes in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit λ ._S = f(v_Fzg) und
2 ein beispielgemäßes Diagramm des Verlaufs des Radverzögerungs-Schwellwert.
Leitet man die Formel zur Berechnung des Radschlupfs nach der Zeit ab, ergibt sich folgende Beziehung zwischen Radschlupfrate dλ/dt, Radverzögerung a_Rad und Fahrzeugverzögerung a_Fzg:
Daraus ergibt sich, nach der Radverzögerung umgestellt: a_Rad = (1 – λ)·a_Fzg – λ .·v_Fzg (4)
Da eine ABS-Regelung üblicherweise bei geringen Radschlüpfen ausgelöst wird, lässt sich Beziehung 4 zu Beziehung 1 weiter vereinfachen. Zu jeder Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrzeugverzögerung kann bei einer bestimmten Schlupfrate somit eine Radverzögerung berechnet werden.
Das Überschreiten des Maximums der µ-Schlupfkurve ist durch einen plötzlichen Anstieg des Schlupfs in Verbindung mit einem Anstieg der Radverzögerung über das für den stabilen Bereich der µ-Schlupfkurve typische Maß hinaus gekennzeichnet. Zur Berechnung einer Eingriffs- oder Einsatzschwelle eines ABS-Systems wird zu einem beispielsgemäßen Schlupfrate-Schwellwert λ ._S = 10%/s unter Verwendung der aktuellen Fahrzeugverzögerung a_Fzg und Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg ein zugehöriger Radverzögerungs-Schwellwert a_S gemäß Beziehung 1 berechnet und als Verzögerungsschwelle für die Radverzögerung oder als Gegenkopplung herangezogen.
Üblicherweise sind die während einer ABS-Regelung auftretenden Radschlupfraten dλ/dt in starkem Maße abhängig vom aktuellen Geschwindigkeitsbereich, wobei die im hohen Geschwindigkeitsbereich auftretende Radschlupfrate normalerweise geringer ist als im niedrigen Geschwindigkeitsbereich. Diesem Umstand wird dadurch Rechnung getragen, dass der Schlupfrate-Schwellwert λ ._S von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist λ ._S = f(v_Fzg) , was beispielsgemäß in 1 dargestellt ist. Der sich daraus gemäß Beziehung 1 ergebende Verlauf des Radverzögerungs-Schwellwerts a_S über der Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg ist in 2 abgebildet.
Die Anpassung des Radverzögerungs-Schwellwert a_S als Eingriffsoder Einsatzschwelle der ABS-Regelung an den Reibwert erfolgt durch die sich einstellende Fahrzeugverzögerung a_Fzg. Beispielsweise verschiebt sich bei hohem Reibwert der Radverzögerungs-Schwellwert aufgrund der sich naturgemäß einstellenden großen Fahrzeugverzögerung zu größeren Beträgen, wodurch eine ungewollte, zu frühe Auslösung, welche das Haftungspotential des Reifens nicht ausnutzen würde, verhindert wird. Bei niedrigem Reibwert verschiebt sich die Schwelle zu kleineren Beträgen, wodurch eine größere Sensibilität der Auslösung erreicht wird. Wie in 2 dargestellt, berücksichtigt der 2. Term in Beziehung 1 (λ ._S·v_Fzg) mit λ ._S = f(v_Fzg) , die Geschwindigkeitsabhängigkeit des Schlupfrate-Schwellwerts bei der Berechnung des Radverzögerungs-Schwellwerts a_S.
Um die Robustheit gegenüber Fehlauslösungen der ABS-Regelung zu erhöhen, wie es beispielsweise durch eine zu niedrig ermittelte Fahrzeugverzögerung auftreten kann, erfolgt eine Begrenzung des berechneten Radverzögerungs-Schwellwert a_S und/oder der bei der Berechnung verwendeten Fahrzeugverzögerung. Die Fahrzeugverzögerung ist unmittelbar abhängig vom Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn. Solange noch keine Bremsung eingeleitet wurde oder solange sich während der Einleitung einer Bremsung noch keine stationäre Fahrzeugverzögerung eingestellt hat, ist die aktuelle Fahrzeugverzögerung jedoch noch kein Maß für den Reibwert und somit für die tatsächlich erreichbare Fahrzeugverzögerung. In diesen Fällen wird bei der Berechnung des RadverzögerungsSchwellwerts a_S eine höhere Fahrzeugverzögerung a_Fzg herangezogen. Dies kann beispielsweise ein Wert vergleichbar einer Fahrzeugverzögerung bei hohem Reibwert sein. Die reale Fahrzeugverzögerung wird nur dann herangezogen, wenn bei eingeleiteter Bremsung eine stationäre Fahrzeugverzögerung vorliegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1453710 B1 [0005, 0009]

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems (ABS) eines Kraftfahrzeugs an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, bei dem Bremsdruckregelungsschwellen, insbesondere die Eingriffs- oder Einsatzschwellen des Blockierschutzregelungssystems, an die Haftungseigenschaften der Fahrzeugräder oder der jeweiligen Fahrzeugachsen oder des jeweiligen Fahrzeugrades dynamisch angepasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Schlupfrate-Schwellwert λ ._S = ( dλ / dt)_S ein Radverzögerungs-Schwellwert a_S nach der Beziehung a_S = a_Fzg – λ ._S·v_Fzg (1) berechnet wird, wobei a_Fzg die Fahrzeugverzögerung und v_Fzg die Fahrzeuggeschwindigkeit bezeichnet und wobei der Radverzögerungs-Schwellwert a_S als Eingriffs- oder Einsatzschwelle des Blockierschutzregelungssystems herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfrate-Schwellwert λ ._S abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg ist, womit λ ._S = f(v_Fzg) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfrate-Schwellwert λ ._S bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit v_Fzg höher ist als bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugverzögerung a_Fzg für die Berechnung des Radverzögerungs-Schwellwerts a_S gemäß Beziehung 1 nur dann herangezogen wird, wenn bei eingeleiteter Bremsung eine stationäre Fahrzeugverzögerung vorliegt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine höhere als die tatsächliche Fahrzeugverzögerung a_Fzg zur Berechnung des Radverzögerungs-Schwellwert a_S gemäß Beziehung 1 herangezogen wird, wenn keine Bremsung eingeleitet wurde oder bei eingeleiteter Bremsung keine stationäre Fahrzeugverzögerung vorliegt.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radverzögerungs-Schwellwert a_S als Verzögerungsschwelle für die Radverzögerung oder als Gegenkopplung herangezogen wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlupfrate-Schwellwert λ ._S achs- oder radindividuell ausgelegt wird.
Softwareprodukt zum Laden und/oder Speichern in einem Speicher einer programmierbaren elektronischen Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schritte des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt werden.