DE102012215526A1 - Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert - Google Patents
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- B60T8/17636—Microprocessor-based systems
Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens einer Blockierschutzregelung (ABS) eines Kraftfahrzeugs an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, bei dem zumindest eine Eingriffs- oder Einsatzschwelle der Blockierschutzregelung, an die Haftungseigenschaften der Fahrzeugräder oder der jeweiligen Fahrzeugachsen oder des jeweiligen Fahrzeugrades dynamisch angepasst wird, welches sich dadurch auszeichnet, dass bei der Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle der Blockierschutzregelung die Anfangsgeschwindigkeit zu Beginn der Blockierschutzregelung und/oder die Aktivitätszeit der Blockierschutzregelung zwischen Regelungsbeginn und Zeitpunkt der Anpassung und/oder die Reifentemperatur und/oder ein von der Reifentemperatur abgeleiteter Wert und/oder ein, insbesondere modellbasierter, Schätzwert der Reifentemperatur berücksichtigt wird/werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems (ABS-Regelungssystem) an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeugregelungssystem nach Anspruch 5.
- Blockierschutzregelungssysteme müssen für unterschiedlichste Reibungskoeffizienten (Reibwerte) zwischen Fahrbahn und Reifen ausgelegt sein. Auf Eis ergeben sich mit μ < 0,1 sehr geringe Reibwerte und auf trockenem Asphalt mit μ > 1 verhältnismäßig hohe Werte. 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 gesamte Haftungspotenzial des Reifens nicht vollständig ausgenutzt werden.
- Damit dies nicht passiert, muss die Auslegung der Regelungsschwellen für die ABS-Bremsung auf Hochreibwert erfolgen.
- Zur Bewertung der Güte eines ABS-Regelungssystem wird dabei insbesondere die Bremsleistung auf trockenem Asphalt herangezogen.
- Die
EP 1 453 710 B1 beschreibt dazu ein Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems. Dabei werden die Bremsdruckregelungsschwellen an die Hafteigenschaften des jeweiligen Rades progressiv angepasst, wobei die Regelstrategie auf dem Integral der negativen Beschleunigung des Rades mit einer variablen DVN-Gegenkopplung beruht. Die DVN-Gegenkopplung ist eine Funktion mehrerer Variablen wie Geschwindigkeit, Fahrzeugverzögerung und Schlupfgeschwindigkeit, wobei die Progression bei einer Fahrzeugverzögerung einsetzt, die vom „schwächsten“ Reifen erreichbar ist. - Die zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung nicht veröffentlichte ältere Anmeldung
DE 10 2011 089 289 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens eines ABS-Regelungssystems an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dem, wie auch in derEP 1 453 710 B1 , unberücksichtigt bleibt, dass sich die Reifeneigenschaften während einer Bremsung, insbesondere bei einer Bremsung mit hoher Verzögerung aus hoher Geschwindigkeit, z.B. durch thermische Effekte, ändern können. - Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert und damit eine Verkürzung des Bremswegs besonders bei Reifen/Fahrbahnen mit hohem Potential zu erzielen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie das Kraftfahrzeugregelungssystem gemäß Anspruch 5 gelöst.
- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens einer Blockierschutzregelung (ABS) eines Kraftfahrzeugs an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, bei dem zumindest eine Eingriffs- oder Einsatzschwelle der Blockierschutzregelung, an die Haftungseigenschaften der Fahrzeugräder oder der jeweiligen Fahrzeugachsen oder des jeweiligen Fahrzeugrades dynamisch angepasst wird, zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle der Blockierschutzregelung die Anfangsgeschwindigkeit zu Beginn der Blockierschutzregelung und/oder die Aktivitätszeit der Blockierschutzregelung zwischen Regelungsbeginn und Zeitpunkt der Anpassung und/oder die Reifentemperatur und/oder ein von der Reifentemperatur abgeleiteter Wert und/oder ein, insbesondere modellbasierter, Schätzwert der Reifentemperatur berücksichtigt wird/werden.
- Vorteilhafterweise wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine verbesserte Anpassung des Regelverhaltens eines Blockierschutzregelungssystems an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, unter Berücksichtigung sich verändernder Reifeneigenschaften während eines Bremsvorgangs, erzielt.
- Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Anpassung der Eingriffsoder Einsatzschwelle in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeit vorgenommen.
- Es ergeben sich, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, für eine gleiche Fahrzeug- oder Radgeschwindigkeit verschiedene Eingriffs- oder Einsatzschwellen, in Abhängigkeit davon, welche Anfangsgeschwindigkeit zu Beginn der Blockierschutzregelung vorlag. Die auf diese Weise berücksichtigten, sich im Verlauf eines Bremsvorgangs ändernden Reifeneigenschaften, wirken sich positiv auf die Länge des Bremsweges des Fahrzeugs aus, wodurch die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer erhöht wird.
- Die Blockierschutzregelung umfasst einen Gegenkopplungsteil. Die Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle erfolgt bevorzugt durch Erhöhung oder Verringerung dieses Gegenkopplungsteils, wobei insbesondere eine Referenz-Gegenkopplung in der Regelung festgelegt ist, welche eine funktionale Abhängigkeit des Gegenkopplungteils von unterschiedlichen physikalischen Fahrzeug- und/oder Rad- und/oder Reifeneigenschaften umfasst.
- Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass durch die direkte Abbildung der Änderung von physikalischen Eigenschaften auf die Gegenkopplung, eine einfache Integration in bestehende Systeme, wie beispielsweise in der
EP 1 453 710 B1 beschrieben, möglich ist. - Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind für die Referenz-Gegenkopplung bei unterschiedlichen Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeiten zu Beginn der Blockierschutzregelung unterschiedliche Werte festgelegt, wobei insbesondere für hohe Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeiten betragsmäßig höhere Gegenkopplungswerte vorliegen als für niedrige Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeiten.
- Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens in einem Kraftfahrzeugregelungssystem.
- Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
- Es zeigen:
-
1 eine Darstellung des Verlaufs der Gegenkopplung, -
2 eine Darstellung des Verlaufs der Gegenkopplungsreduktion in Abhängigkeit der ABS-Anfangsgeschwindigkeit und -
3 eine Darstellung des Verlaufs der resultierenden Gegenkopplung in Abhängigkeit der ABS-Anfangsgeschwindigkeit. - In
1 ist ein beispielhafter Verlauf von Gegenkopplung G in Abhängigkeit von Fahrzeuggeschwindigkeit v dargestellt. - Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass das Potential der Fahrzeugreifen bei hohen Geschwindigkeiten besser ausgenutzt werden kann. Der Grund dafür sind die physikalischen Gegebenheiten des ABS-Reglers, wie endliche Takt- und Ansprechzeit, sowie ein geringes Trägheitsmoment der Räder bei niedriger Geschwindigkeit. Der Verlauf des Gegenkopplungsanteils ist regelungsspezifisch. Für die Implementierung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ergibt sich ein zu höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten betragsmäßig steigender Gegenkopplungsanteil.
- Eine niedrige Anfangsgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder des jeweiligen, separat geregelten Reifens setzt daher eine empfindlichere ABS-Regelung voraus, als es für eine hohe Anfangsgeschwindigkeit der Fall ist. Die Räder würden andernfalls den gesamten Schlupfbereich (0 bis 100%) durchfahren, bevor der ABS-Regler reagieren und die Bremskraft begrenzen könnte, um ein Blockieren der Räder zu vermeiden. Aufgrund der deutlich kleineren relativen Schlupfänderungen ist dagegen bei hohen Anfangsgeschwindigkeiten die Gefahr einer ungenügenden Bremsung vorhanden. Dieser wird durch eine entsprechend weniger empfindliche ABS-Regelung begegnet.
- Die Gegenkopplung als Funktion von Geschwindigkeit v und Beschleunigung a des Fahrzeugs oder Reifens wird zum Beispiel nach Höchstgeschwindigkeit mit leistungsfähigsten Reifen ermittelt und abgelegt.
G = f(v, a) (1) - Nachfolgend wird der physikalische Zusammenhang des genannten Prinzips näher erläutert.
- Ein in entlastetem Zustand befindlicher Teil eines Fahrzeugreifens rollt während der Fahrt in den Kontaktbereich zwischen Reifen und Fahrbahn ein. Bei der Kraftübertragung des Profilstollens auf die Fahrbahn verformt sich der Reifen. Erst durch den Schlupf des Reifens wird der Profilstollen verspannt und somit die Kraft zwischen Reifen und Fahrbahn übertragen. Nachdem der Profilstollen dieses Teils des Reifens die Kontaktfläche verlassen hat, kehrt dieser in den entlasteten Zustand zurück. Durch diese wiederkehrende Kompression und Entlastung der Profilstollen sowie der Seitenwand (Walkarbeit) erwärmt sich der Reifen während der Fahrt bei hohen Geschwindigkeiten, wobei dies in besonderem Maße an der Kontaktfläche zur Fahrbahn erfolgt.
- Die Eigenschaften des Profilstollens ändern sich dabei in Abhängigkeit von der Reifentemperatur. Im Allgemeinen wird ein Fahrzeugreifen bei höheren Temperaturen weicher, weshalb der Profilstollen mehr verformt werden muss um eine zu niedrigeren Reifentemperaturen vergleichbare Kraftübertragung zu erzielen.
- Von entscheidendem Einfluss auf den Bremsweg ist jedoch die Erwärmung des Reifens während eines Bremsvorgangs. Dabei muss über die Fahrzeugreifen zusätzlich die kinetische Energie des Fahrzeugs abgebaut werden. Ein Teil der erzeugten Bremsleistung wird an der Bremsscheibe und ein weiterer Teil an der Reifen-Fahrbahn-Kontaktfläche in Wärme umgesetzt. Die Abwärme der Bremsscheiben sowie die Reibungshitze der Reifen-Fahrbahn-Kontaktfläche haben Einfluss auf die resultierende Temperatur des Reifens, wobei die Temperaturen der Reifen, bei Bremsvorgängen aus Hochgeschwindigkeit, bis zu 100°C betragen können. Aufgrund der Temperaturabhängigkeit des Reifenmaterials beeinflusst die bei einem Bremsvorgang zusätzlich erzeugte Temperatur die Bremskraftübertragung und den Bremsweg des Fahrzeugs.
- Durch die in einem Bremsverlauf aufgrund der Reibung erzeugte höhere Temperatur der Reifen nimmt die µ-Schlupfkurve einen flacheren Verlauf ein und erreicht den Maximalwert bei einem höheren Schlupfwert. Für die Erhaltung einer weitgehend optimalen Bremskraftübertragung auf die Fahrbahn wird also mit steigender Reifentemperatur ein höherer Schlupf benötigt.
- In
2 ist die beispielsgemäße Reduktion GR der Gegenkopplung G für eine ABS-Regelung unter Hochreibwertbedingungen dargestellt, welche erfindungsgemäß zur Kompensation des Effekts der Erwärmung der Reifen in Folge eines Bremsvorgangs vorgenommen wird. Auf der Ordinate ist die Reduktion GR von Gegenkopplung G in Abhängigkeit von Geschwindigkeit vS des Fahrzeugs oder Reifens beim Einsetzen einer ABS-Regelung dargestellt. Die Gegenkopplungsreduktion GR nimmt beispielsgemäß zu höheren Einsatzgeschwindigkeiten vS ab, ist jedoch regelungsspezifisch auszulegen. - Die Berücksichtigung der Temperatureffekte auf die Kraftübertragung der Reifen erfolgt durch mathematische Zusammenfassung, insbesondere durch Differenzbildung, von Gegenkopplung G und Gegenkopplungsreduktion GR zu DVN-Gegenkopplung GDVN, welche bei Einsetzen einer Blockierschutzregelung als Referenz-Gegenkopplung herangezogen wird.
GDVN = G(v, a) – GR(vS) (2) - Für ein gebremstes Fahrzeug, welches aus 200 km/h bei aktivierter ABS-Regelung gebremst wird, liegt demnach bei 50 km/h eine höhere DVN-Gegenkopplung GDVN vor, als es für eine ABS-geregelte Bremsung aus 100 km/h oder 50 km/h der Fall ist. Für die beispielsgemäßen 50 km/h reagiert die ABS-Regelung mit unterschiedlichen DVN-Gegenkopplungswerten GDVN, in Abhängigkeit davon ob die Bremsung bei 200 km/h, 120 km/h oder 80 km/h ausgelöst wurde. Je höher die Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder jeweiligen Reifens beim Einsetzen der ABS-Regelung desto höher ist somit auch DVN-Gegenkopplung GDVN. Durch die Berücksichtigung der Reifentemperatur erfolgt eine Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens der ABS-Regelung an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- EP 1453710 B1 [0005, 0006, 0014]
- DE 102011089289 [0006]
Claims (5)
- Verfahren zur Verbesserung der Anpassung des Regelverhaltens einer Blockierschutzregelung (ABS) eines Kraftfahrzeugs an den Reifen-Fahrbahn-Reibwert, bei dem zumindest eine Eingriffs- oder Einsatzschwelle der Blockierschutzregelung, an die Haftungseigenschaften der Fahrzeugräder oder der jeweiligen Fahrzeugachsen oder des jeweiligen Fahrzeugrades dynamisch angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle der Blockierschutzregelung die Anfangsgeschwindigkeit zu Beginn der Blockierschutzregelung und/oder die Aktivitätszeit der Blockierschutzregelung zwischen Regelungsbeginn und Zeitpunkt der Anpassung und/oder die Reifentemperatur und/oder ein von der Reifentemperatur abgeleiteter Wert und/oder ein, insbesondere modellbasierter, Schätzwert der Reifentemperatur berücksichtigt wird/werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeit vorgenommen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockierschutzregelung einen Gegenkopplungsteil umfasst und die Anpassung der Eingriffs- oder Einsatzschwelle durch Erhöhung oder Verringerung des Gegenkopplungsteils der Blockierschutzregelung erfolgt, wobei insbesondere eine Referenz-Gegenkopplung (GDVN) in der Regelung festgelegt ist, welche eine funktionale Abhängigkeit des Gegenkopplungteils von unterschiedlichen physikalischen Fahrzeug- und/oder Rad- und/oder Reifeneigenschaften umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Referenz-Gegenkopplung(GDVN) bei unterschiedlichen Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeiten zu Beginn der Blockierschutzregelung unterschiedliche Werte festgelegt sind, wobei insbesondere für hohe Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeiten betragsmäßig höhere Gegenkopplungswerte vorliegen als für niedrige Fahrzeug- und/oder Radgeschwindigkeiten.
- Kraftfahrzeugregelungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt.
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