DE102019208822A1

DE102019208822A1 - Verfahren zur Steuerung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs und Steuereinheit für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019208822A1
Application number: DE102019208822.8A
Authority: DE
Inventors: Vladimir Koukes; Paul Linhoff; Cristiano Hoffmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2020-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs (100), die dazu ausgebildet ist, die Räder (102) des Fahrzeugs (100) mit einem Verzögerungsmoment zu beaufschlagen, wobei das Fahrzeug (100) eine Sensorik (110, 112) zur Bestimmung von die Fahrdynamik des Fahrzeugs (100) charakterisierenden Größen aufweist und wobei das Fahrzeug (100) eine Steuereinheit (106) aufweist, die dazu ausgebildet ist, auf Grundlage von Messwerten für die Größen eine Antiblockier-Regelung für die Räder (102) des Fahrzeugs (100) durchzuführen. Das Verfahren weist das Ermitteln einer Serie von Messwerten Yiund/oder von aus den Messwerten abgeleiteten Werten für wenigstens eine der Größen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten Ximittels der Sensorik (110, 112), das Ermitteln eines zu erwartenden Wertes Yfuturefür die wenigstens eine Größe zu einem zukünftigen Zeitpunkt δX auf Grundlage der Messwerte Yiund/oder abgeleiteten Werte, das Ermitteln, auf Grundlage des zu erwartenden Wertes Yfuturefür die wenigstens eine Größe, ob ein Blockieren eines von der Bremseinrichtung mit einem Verzögerungsmoment beaufschlagten Rades (102) des Fahrzeugs (100) zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX bevorsteht, und wenn ermittelt wird, dass ein Blockieren des Rades (102) zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX bevorsteht, das Auslösen und Durchführen der Antiblockier-Regelung für das Rad (102) auf Grundlage des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe durch die Steuereinheit (106) auf.

Description

Hybrid- und Elektrofahrzeuge verfügen häufig über „Brake-by-Wire“ Bremssysteme, bei denen eine durch den Fahrzeugführer oder ein Fahrassistenzprogramm ausgelöste Bremsanforderung erfasst wird und eine Bremseinrichtung entsprechend der erfassten Bremsanforderung angesteuert wird. Insbesondere für autonomes Fahren sind solche Systeme von hoher Bedeutung.
Bei einem elektrohydraulischen Brake-by-Wire Bremssystem wird beispielsweise auf Grundlage der erfassten Bremsanforderung eine, mit den Radbremsen eines Fahrzeugs hydraulisch verbundene, Druckbereitstellungseinrichtung so angesteuert, dass das entsprechende Bremsfluid mit einem, der erfassten Bremsanforderung entsprechenden, Druck beaufschlagt wird.
Bei elektromechanischen Bremsen (EMB) handelt es sich um eine weitere Variante derartiger „Brake-by-Wire“ Bremssysteme. Elektromechanische Bremsen verfügen über Aktuatoren in den Rädern des Fahrzeugs und eine oder mehrere elektronische Steuereinheiten. Die Aktuatoren enthalten meist einen Elektromotor und ein Getriebe. Der Aktuator erzeugt Spannkräfte (Bremskräfte) im Bremssattel und wird hierzu von einer entsprechenden elektronischen Steuer- und Regeleinheit (ECU) angesteuert.
Ein heutzutage wesentliches Element jedes Fahrzeugbremssystems ist die Antiblockier Regelung (ABS), deren einwandfreie Funktion, sowie ein für den Fahrer sicherer und komfortabler Bremsvorgang, stets gewährleistet sein soll. Bei aktivem ABS sollen sich dabei vorzugsweise die aufgebrachten Bremskräfte mit der geringstmöglichen Zeitverzögerung ändern können. Ist der Radschlupf zu groß, muss die Bremskraft möglichst schnell abgebaut werden, um die Überschreitung des maximalen Reibwerts zu verhindern. Anderseits muss die Bremskraft im Falle eines zu kleinen Schlupfs prompt erhöht werden. Für einen optimalen Bremsvorgang ist dabei ein dauerhaft hoher Reibwert erforderlich. Eine optimale Kraftübertragung zwischen Rädern und Fahrbahn stellt sich dabei üblicherweise bei einem geringfügigen Schlupf (ca. 15%) der Reifen ein.
In der Praxis ist der Zusammenhang zwischen Reibwert und Schlupf zumeist nicht genau bekannt. Es werden mehrere, im Fahrzeugbremssystem vorhandene fahrdynamische Größen benutzt, um den Zeitpunkt für die Aktivierung der Antiblockier-Regelung (ABS) zu erkennen, wie bspw. die Radgeschwindigkeit, die Radbeschleunigung, die Fahrzeugbeschleunigung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremskraft, der Radschlupf, etc. Die dabei geregelte Größe ist die Bremskraft.
Die Bremskraft muss im Falle einer ABS Bremsung mit möglichst geringem Zeitverzug ab- oder aufgebaut werden. Die Druckbereitstellungseinrichtung einer elektrohydraulischen Bremse, wie auch die Aktuatoren einer elektromechanischen Bremse können die Bremskraft jedoch nicht immer ausreichend schnell ändern. Eine Verzögerung einer Umsetzung einer Bremsanforderung nach der entsprechenden Ansteuerung durch die ECU kann vielmehr zu groß sein, was zu einer Destabilisierung des Fahrzeugs führen und/oder den Komfort des Bremsvorgangs verschlechtern kann. So kann sich beispielsweise das Fahrzeug durch wiederholte Veränderung der Fahrzeugverzögerung aufgrund von Schlupfeinläufen mehr und mehr aufschaukeln.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Steuerung einer Bremseinrichtung sowie eine Steuereinheit für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs anzugeben, die die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und mit der Steuereinheit gemäß Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, die Räder des Fahrzeugs mit einem Verzögerungsmoment zu beaufschlagen. Das Fahrzeug weist dabei eine Sensorik zur Bestimmung von die Fahrdynamik des Fahrzeugs charakterisierenden Größen auf, sowie eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, auf Grundlage von Messwerten für die Größen eine Antiblockier-Regelung für die Räder des Fahrzeugs durchzuführen. Das Verfahren weist dabei die Ausführung der folgenden Schritte durch die Steuereinheit auf:

• Ermitteln einer Serie von Messwerten und/oder von aus den Messwerten abgeleiteten Werten für wenigstens eine der Größen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten mittels der Sensorik,
• Ermitteln eines zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe zu einem zukünftigen Zeitpunkt auf Grundlage der Messwerte und/oder abgeleiteten Werte,
• Ermitteln, auf Grundlage des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe, ob ein Blockieren eines von der Bremseinrichtung mit einem Verzögerungsmoment beaufschlagten Rades des Fahrzeugs zu dem zukünftigen Zeitpunkt bevorsteht, und
• Wenn ermittelt wird, dass ein Blockieren des Rades zu dem zukünftigen Zeitpunkt bevorsteht, das Auslösen und Durchführen der Antiblockier-Regelung für das Rad auf Grundlage des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Blockieren eines oder mehrerer Räder zu einem bestimmten, in der Zukunft liegenden Zeitpunkt abgeschätzt werden. Wird dabei erkannt, dass ein Blockieren eines Rades bevorsteht, kann die Regelung der Bremskraft bzw. die Antiblockier-Regelung bereits vor Eintreten des Blockierens so angesteuert werden, dass ein Blockieren des Rades effektiv verhindert wird. Effektiv wird demnach die Antiblockier-Regelung für einen in der Zukunft zu erwartenden Fahrzustand durchgeführt. Aufgrund der Verzögerung einer Umsetzung der Regelanforderung durch die Bremseinrichtung erfolgt jedoch die tatsächliche Anpassung der Betriebsparameter der Bremseinrichtung (aufgebrachte Bremskraft) erst zu einem späteren Zeitpunkt, bzw. idealerweise zu dem Zeitpunkt, für den ein Blockieren des Rades vorhergesagt wurde. Auf diese Weise wird es möglich, die maximal mögliche Verzögerung des Fahrzeugs zu erreichen, da bei der Bremsung die Räder im Idealfall nie Blockieren und damit immer in einem günstigen Schlupfbereich mit einem hohen Reibwert arbeiten können.
Bei der Bremseinrichtung des Fahrzeugs kann es sich dabei grundsätzlich um jede beliebige Form einer Bremseinrichtung handeln, welche dazu geeignet ist, die Räder eines Fahrzeugs zu verzögern, insbesondere auch um eine elektrohydraulische Bremseinrichtung.
Bei der Sensorik zur Bestimmung von die Fahrdynamik des Fahrzeugs charakterisierenden Größen handelt es sich beispielsweise um Raddrehzahlsensoren, Geschwindigkeitssensoren, Drucksensoren, oder ähnliches. Mithin handelt es sich bei den die Fahrdynamik des Fahrzeugs charakterisierenden Größen beispielsweise um eine Raddrehzahl, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen hydraulischen Druck im Bremssystem, einen Anpressdruck eines Bremsbelags auf einer Bremsscheibe, oder ähnliches. Auf Grundlage von Messwerten für ebendiese Größen wird ein bevorstehendes Blockieren eines Rades mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt.
Alternativ oder zusätzlich zur direkten Verwendung der Messwerte, können auch aus den Messwerten abgeleitete Größen zur Bestimmung eines bevorstehenden Blockierens eines Rades herangezogen werden. Bei einer solchen abgeleiteten Größe kann es sich beispielsweise um eine Radbeschleunigung, oder eine Fahrzeugbeschleunigung handeln, die aus der Raddrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer entsprechenden Zeitspanne ermittelt werden kann. Der Begriff „abgeleitet“ ist hierbei jedoch nicht im mathematischen Sinne, also im Sinne eines zeitlichen Differentials zu verstehen. Vielmehr kann eine „abgeleitete Größe“ eine beliebig komplex aus Messwerten oder weiteren abgeleiteten Größen zusammengesetzte Größe sein.
Vorzugsweise wird die Zeitbasis für die Bestimmung des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Messgröße zu dem zukünftigen Zeitpunkt an die Antiblockier-Regelung angepasst. So werden üblicherweise in einer Antiblockier-Regelung Regelschleifen (Loops) mit einer definierten, zeitlichen Länge (bspw. 5ms) vorgesehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft die Festlegung des zukünftigen Zeitpunkts ausgehend von dem Zeitpunkt des Beginns eines Loops als Vielfaches der Dauer eines Loops festzulegen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der zu erwartende Wert für einen Zeitpunkt ermittelt wird, der nach Ablauf von fünf Loops erreicht sein wird. Die Zahl der Loops, welche hier als Grundlage für den zu untersuchenden, zukünftigen Zeitpunkt angesetzt wird, kann vorzugsweise als Stellgröße verwendet werden, mit der die Sensibilität des Verfahrens gesteuert werden kann.
Bei Verwendung von Messwerten für unterschiedliche Größen zur Bestimmung eines bevorstehenden Blockierens des Rades, wird vorzugsweise für jede der Größen ein zu erwartender Wert für die Größe zu dem betrachteten zukünftigen Zeitpunkt bestimmt. Aus der Zusammenschau der so ermittelten, zu erwartenden Werte für alle Größen kann dann das Blockieren des Rades für den betrachteten Zeitpunkt ermittelt werden.
Eine einfach umsetzbare Ermittlung des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe zu dem Zeitpunkt wird nach einer Ausführungsform dadurch erreicht, dass der zu erwartende Wert für die wenigstens eine Größe zu dem Zeitpunkt durch eine lineare Regression auf Grundlage der Serie von N Messwerten ermittelt wird, wobei aus den ermittelten Regressionsgrößen der zu erwartende Wert der wenigstens einen Größe zum Zeitpunkt T extrapoliert wird.
Dabei wird nach einer weiteren Ausführungsform bei der Ermittlung der Serie von N Messwerten jedem der N Messwerte jeweils der Zeitpunkt der Erfassung des Messwertes zugeordnet. Die lineare Regression wird dann auf Grundlage der Messwerte und den zugeordneten Erfassungszeitpunkten durchgeführt. Auf diese Weise wird eine direkte Zuordnung eines zu erwartenden Wertes zu einem definierten Zeitpunkt möglich. Bei Verwendung von Loops definierter Länge kann anstelle des Erfassungszeitpunkts auch ein Laufindex über die Zahl der Loops zu den Messwerten erfasst werden. Aufgrund der konstanten Länge der Loops kann dann aus der Zahl des Laufindex auf den Erfassungszeitpunkt geschlossen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass nach Durchführung der linearen Regression eine Unsicherheit für den zu erwartenden Wert für die wenigstens eine Größe zu dem zukünftigen Zeitpunkt ermittelt wird, wobei das Ermitteln eines bevorstehenden Blockierens des Rades die Unsicherheit berücksichtigt. Insbesondere kann es sich bei der Unsicherheit um die Standardabweichung der betrachteten Größe handeln. Die Bestimmung der Standardabweichung ist dabei bei Verwendung einer linearen Regression zur Bestimmung des zu erwartenden Werts einfach zu bestimmen.
Die Art und Weise, wie die Standardabweichung bei der Ermittlung eines bevorstehenden Blockierens des Rades berücksichtigt wird, hängt dabei davon ab, wie die betrachtete Messgröße ausgewertet wird. Wird beispielsweise für die Messgröße ein oberer Grenzwert für die Feststellung eines blockierenden Rades und mithin für die Aktivierung der Antiblockierregelung vorgesehen, wird vorzugsweise die Standardabweichung, oder ein Vielfaches der Standardabweichung, von dem ermittelten, zu erwartenden Wert abgezogen und der so ermittelte Wert bei der Bestimmung des Blockierens berücksichtigt. Umgekehrt wird für den Fall, dass für die Messgröße ein unterer Grenzwert für die Feststellung eines blockierenden Rades und mithin für die Aktivierung der Antiblockierregelung vorgesehen ist, vorzugsweise die Standardabweichung, oder ein Vielfaches der Standardabweichung, zu dem ermittelten, zu erwartenden Wert addiert und der so ermittelte Wert bei der Bestimmung des Blockierens berücksichtigt. Durch die Wahl eines Vielfachen der Standardabweichung kann dabei ein Konfidenzintervall eingestellt werden, das eine Feinjustierung des Verfahrens erlaubt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bremseinrichtung wenigstens eine elektromechanische Radbremse mit einem elektromotorisch angetriebenen Aktuator auf, wobei der Aktuator eine Auslöseverzögerung aufweist, wobei der zukünftige Zeitpunkt von der Auslöseverzögerung abhängt. In diesem Fall ist die Bestimmung eines voraussichtlich blockierenden Rades genau so auf die Auslöseverzögerung abgestimmt, dass bei einer Auslösung der ABS-Regelung aufgrund der Feststellung eines voraussichtlich blockierenden Rades die entsprechende Bremsanforderung durch die Bremseinrichtung genau zu dem Zeitpunkt umgesetzt wird, für den das Blockieren des Rades vorhergesagt wurde.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Steuereinheit für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Serie von Messwerten und/oder von aus den Messwerten abgeleiteten Werten für wenigstens eine die Fahrdynamik des Fahrzeugs charakterisierende Größe mittels einer Sensorik des Fahrzeugs zur Bestimmung der Größen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zu ermitteln, einen zu erwartenden Wert für die wenigstens eine Größe zu einem zukünftigen Zeitpunkt auf Grundlage der Messwerte und/oder abgeleiteten Werte zu ermitteln, auf Grundlage des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe zu ermitteln, ob ein Blockieren eines von der Bremseinrichtung mit einem Verzögerungsmoment beaufschlagten Rades des Fahrzeugs zu dem zukünftigen Zeitpunkt bevorsteht, und wenn ermittelt wird, dass ein Blockieren des Rades zu dem zukünftigen Zeitpunkt bevorsteht, eine Antiblockier-Regelung für das Rad auf Grundlage des zu erwartenden Wertes für die wenigstens eine Größe durchzuführen.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Bremseinrichtung,
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs, und
3 eine graphische Darstellung zum Vergleich einer Verzögerung eines Fahrzeugs ohne das erfindungsgemäße Verfahren und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 weist vier Räder 102 auf, denen jeweils eine Radbremse 104 zugeordnet ist. Die Radbremsen 104 sind Teil einer Bremseinrichtung des Fahrzeugs 100, welche neben den Radbremsen 104 ferner eine Steuereinheit 106 und eine Druckbereitstellungseinrichtung 108 aufweist. In dem Fahrzeug 100 ist ferner eine Sensorik angeordnet, welche zur Erfassung von Größen ausgebildet ist, welche die Fahrdynamik des Fahrzeugs 100 charakterisieren. Beispielsweise weist das Fahrzeug 100 den Rädern 102 zugeordnete Raddrehzahlsensoren 110 auf, sowie einen Beschleunigungssensor 112. Der Beschleunigungssensor 112 ist beispielsweise dazu ausgebildet, Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeugs 100 zu erfassen.
Die beschriebenen Sensoren 110 und 112 sind mit der Steuereinheit 106 verbunden. Die während einer Fortbewegung des Fahrzeugs 100 durch die Sensoren 110 und 112 ermittelten Messwerte werden über entsprechende Kommunikationskanäle an die Steuereinheit 106 übermittelt. Die Steuereinheit 106 ist dann dazu ausgebildet, auf Grundlage der empfangenen Messwerte das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, und die Druckbereitstellungseinrichtung 108 entsprechend anzusteuern.
Die Druckbereitstellungseinrichtung 108 ist hydraulisch mit den Radbremsen 104 verbunden und dazu ausgebildet, entsprechend den Steuerbefehlen der Steuereinheit 106 die Radbremsen 104 mit einem hydraulischen Druck zu beaufschlagen. Radindividuelle Bremsdrücke können beispielsweise mittels den Radbremsen zugeordneten Radventilen realisiert werden. Durch Beaufschlagen mit hydraulischem Druck sind die Radbremsen 104 wiederum dazu ausgebildet, ein Verzögerungsmoment auf die Räder 102 des Fahrzeugs 100 zu bewirken.
Bei der mit Bezug auf 1 beschriebene Variante einer Bremseinrichtung handelt es sich um eine elektrohydraulische Bremseinrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch gleichermaßen für eine elektromechanische Bremseinrichtung durchführbar. In diesem Fall würde die Druckbereitstellungseinrichtung 108 entfallen, und die Steuereinheit 106 würde Steuerbefehle direkt an die Radbremsen 104, bzw. die in den Radbremsen 104 enthaltenen Aktuatoren übermitteln. Die übrigen Ausführungen bezüglich des Aufbaus bleiben hiervon unberührt.
Unabhängig von der Wahl der Variante der Bremseinrichtung hat eine solche Bremseinrichtung üblicherweise eine Auslöseverzögerung, mit der sie auf einen Steuerbefehl der Steuereinheit 106 reagiert bzw. mit der die durch den Steuerbefehl identifizierte Änderung eines auf die Räder 102 des Fahrzeugs 100 bewirkten Verzögerungsmoments durch die Bremseinrichtung umgesetzt werden kann. Dies liegt hauptsächlich in der Trägheit der Elemente einer solchen Bremseinrichtung begründet. Die Auslöseverzögerung kann dabei durch eine Größe δX beschrieben werden, welche den Zeitversatz beschreibt, der zwischen dem Eingang eines Steuerbefehls und dem Umsetzen des Steuerbefehls durch die Bremseinrichtung im Sinne einer Reduktion des Verzögerungsmoments verstreicht.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Verfahrensablaufs im Sinne der vorliegenden Erfindung. Dabei werden in einem ersten Schritt 200 Messwerte für Größen ermittelt, welche die Fahrdynamik des Fahrzeugs 100 charakterisieren. Hierzu können direkt messbare Größen, wie beispielsweise eine Raddrehzahl, eine angelegte Radbremskraft, oder eine Fahrzeugbeschleunigung berücksichtigt werden. Gleichermaßen können hier jedoch auch komplexe Größen berücksichtigt werden, welche aus mehreren Messgrößen zusammengesetzt sind. So kann beispielsweise ein Radschlupf, eine Radbeschleunigung, eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder ein Reibwert der Fahrbahn ermittelt werden.
Die so ermittelten Werte werden in dem anschließenden Verfahrensschritte 202 verwendet, um eine Vorhersage zu treffen, wie sich diese Werte in der Zukunft entwickeln werden. Hierzu kann beispielsweise mittels einer linearen Regression eine Abschätzung der entsprechenden Werte getroffen werden. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, arbeiten Antiblockier-Regelungen häufig mit Regelschleifen (Loops), welche eine definierte zeitliche Länge aufweisen. Zur Voraussage von Werten für die zuvor beschriebenen Größen kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass jeder Wert Y einer solchen Größe in jedem Loop gemessen und gespeichert wird, wodurch nach Durchlaufen einer definierten Zahl N von Loops für eine bestimmte Messgröße eine Reihe von N Werten (Y₁, Y₂, ... , Y_N) vorliegt. Dabei wird vorzugsweise neben den Werten auch die entsprechende Nummer X_i (X₁=1, X₂=2, ... , X_N=N) des Wertes gespeichert. Die Nummer X_i eines Wertes Y_i ist dabei aufgrund der konstanten Länge eines Loops stellvertretend für eine Zeit.
Im Falle einer linearen Regression wird dabei eine Voraussage für den Wert Y_i einer Größe zu einem definierten Zeitpunkt, repräsentiert durch die Nummer X_i, durch eine lineare Funktion der Form $Y_{i} = a + b \cdot X_{i}$
bestimmt.
Die Größen a und b sind dabei Beiwerte, die zuvor ermittelt werden müssen. Hierzu werden vorzugsweise zunächst die folgenden Mittelwerte berechnet: $X_{a v e r} = \sum_{i = 1}^{N} \frac{X_{i}}{N} und Y_{a v e r} = \sum_{i = 1}^{N} \frac{Y_{i}}{N}$
Anschließend werden mithilfe der zuvor ermittelten Mittelwerte, die Beiwerte a und b für die zuvor angegebene lineare Funktion bestimmt: $\begin{matrix} b = \sum_{i = 1}^{N} \frac{(X_{i} - X_{a v e r}) \cdot (Y_{i} - Y_{a v e r})}{{(X_{i} - X_{a v e r})}^{2}} \\ a = Y_{a v e r} - b \cdot X_{a}_{v e r} \end{matrix}$
Der zu erwartende Wert Yfuture für die betrachtete Größe wird dann wie folgt berechnet: $Y_{f u t u r e} = a + b \cdot (X_{N} + δ X)$
Die Größe δX gibt dabei ein Zeitintervall an, das den zukünftigen Zeitpunkt ausgehend vom Zeitpunkt der Abschätzung des zukünftigen Werts Yfuture festlegt. Dabei ist die Größe δX vorzugsweise gerade so angepasst, dass sie der Auslöseverzögerung der Bremseinrichtung entspricht. Ferner kann die Größe δX als Vielfaches der Dauer eines Loops angenommen werden. Beispielsweise kann δX auf die Länge von fünf Loops festgelegt werden. Effektiv dient die Größe δX demnach als Stellgröße, mit der die Antiblockier-Regelung, bzw. das frühzeitige Auslösen der Antiblockier-Regelung an die technischen Gegebenheiten der Bremseinrichtung angepasst werden kann.
Neben der Bestimmung eines zu erwartenden Wertes Y_future der Größe, kann durch die lineare Regression auf einfache Art und Weise auch eine Abschätzung einer Unsicherheit des so bestimmten Wertes Y_future erfolgen. Hierzu kann nach einer bevorzugten Ausführungsform eine Standardabweichung Δ wie folgt bestimmt werden: $Δ= \sqrt{\sum_{i = 1}^{N} \frac{{(Y_{i} - Y_{a v e r})}^{2}}{N}}$
Ausgehend von der so ermittelten Standardabweichung Δ kann dann der ermittelte, zu erwartende Wert Yfuture korrigiert werden: $Y_{f u t u r e, c o r r} = Y_{f u t u r e} + K \cdot Δ$
oder $Y_{f u t u r e, c o r r} = Y_{f u t u r e} - K \cdot Δ$
Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, wird dabei je nach Verwendung des ermittelten, zu erwartenden Wertes Y_future bei der Bestimmung eines blockierenden Rades entweder ein Vielfaches (Faktor K) der Standardabweichung Δ von dem Wert Yfuture abgezogen, oder addiert werden. Die Frage, ob die Standabweichung addiert oder subtrahiert wird, entscheidet sich danach, ob zur Bestimmung eines blockierenden Rades eine Obergrenze für den Wert Y_future, oder eine Untergrenze für den Wert Yfuture verwendet wird. Bei Verwendung einer Obergrenze wird dabei die Subtraktion verwendet, während bei Verwendung eine Untergrenze die Addition angewendet wird. Mit der Wahl des Faktors K kann dabei eine entsprechende Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens an technische Gegebenheiten des Fahrzeugs erfolgen.
Nachdem der zu erwartende Wert Yfuture bzw. der um die Standardabweichung Δ korrigierte Wert Y_future,corr in Schritt 202 ermittelt wurde, wird dann auf Grundlage der so ermittelten Werte in Schritt 204 das Bevorstehen eines Blockierens eines betrachteten Rades 102 des Fahrzeugs 100 abgeschätzt. Wird dabei festgestellt, dass zu dem betrachteten Zeitpunkt das untersuchte Rad 102 voraussichtlich blockieren wird, wird sofort die entsprechende Antiblockier-Regelung für das Rad 102 ausgelöst.
Die zuvor beschriebene Betrachtung wird dabei vorzugsweise fortlaufend für alle Räder 102 des Fahrzeugs 100 durchgeführt, wobei zu jedem Loop eine solche Vorhersage und gegebenen Falles eine entsprechende Aktivierung der Antiblockier-Regelung erfolgt.
Die 3 zeigt exemplarisch grafische Darstellungen des zeitlichen Verlaufs der Radgeschwindigkeit 300, der Fahrzeuggeschwindigkeit 302 und der angelegten Bremskraft 304 für eine ABS Regelung ohne das erfindungsgemäße Verfahren (3 a)) und unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens (3 b)).
Wie in der 3 a) gut zu erkennen ist, steigt zu Beginn des Bremsvorgangs zunächst die angelegte Bremskraft 304 stark an, woraufhin kurz nach Beginn des Bremsvorgangs ein erster Einbruch der Radgeschwindigkeit 300 erfolgt. Der Einbruch der Radgeschwindigkeit 300 weist dabei darauf hin, dass eine zu große Bremskraft 304 angelegt wurde, sodass das betrachtete Rad blockiert. Infolgedessen wird anschließend die Bremskraft 304 stark reduziert, sodass die gemessene Radgeschwindigkeit 300 wieder der generellen Fahrzeuggeschwindigkeit 302 folgt. Im weiteren Verlauf des Bremsvorgangs erfolgen immer wieder kurzzeitige Einbrüche der Radgeschwindigkeit 300 infolge einer zu großen angelegten Bremskraft 304. Die dargestellten starken Amplituden dieser Pulsation sind eine Folge einer zu langsamen Reaktion der Bremseinrichtung auf entsprechende Steuerbefehle der Steuereinheit und führen zu einer Verschlechterung des Fahrkomforts und zu einer Destabilisierung des Fahrzeugs.
Die 3 b) zeigt hingegen ein Verlauf, bei dem die Radgeschwindigkeit 306 über weite Strecken exakt der Fahrzeuggeschwindigkeit 308 folgt, und nur geringe Einbrüche aufweist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bereits vor einem blockieren eines Rades eine entsprechende Anpassung der Bremskraft 310 eingeleitet wird, welche aufgrund der Auslöseverzögerung der Bremseinrichtung zu dem Zeitpunkt umgesetzt wird, zudem das Rad voraussichtlich blockiert. Als Folge hiervon bleiben die Amplituden der Pulsationen der Radgeschwindigkeit 306 und der Bremskraft 310 verglichen mit dem Verlauf in 3 a) gering. Der Radschlupf bleibt dabei zu jeder Zeit ausreichend klein und das Rad arbeitet immer im stabilen Zustand. Als Folge hiervon ist die Fahrweise des Fahrzeugs komfortabel und das Fahrzeug bleibt während des Bremsvorgangs stets stabil.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Bremseinrichtung eines Fahrzeugs (100), die dazu ausgebildet ist, die Räder (102) des Fahrzeugs (100) mit einem Verzögerungsmoment zu beaufschlagen, wobei das Fahrzeug (100) eine Sensorik (110, 112) zur Bestimmung von die Fahrdynamik des Fahrzeugs (100) charakterisierenden Größen aufweist, wobei das Fahrzeug (100) eine Steuereinheit (106) aufweist, die dazu ausgebildet ist, auf Grundlage von Messwerten Y_i für die Größen eine Antiblockier-Regelung für die Räder (102) des Fahrzeugs (100) durchzuführen, wobei das Verfahren die Ausführung der folgenden Schritte durch die Steuereinheit (106) aufweist: • Ermitteln einer Serie von Messwerten Y_i und/oder von aus den Messwerten abgeleiteten Werten für wenigstens eine der Größen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten X_i mittels der Sensorik (110, 112), • Ermitteln eines zu erwartenden Wertes Yfuture für die wenigstens eine Größe zu einem zukünftigen Zeitpunkt δX auf Grundlage der Messwerte Y_i und/oder abgeleiteten Werte, • Ermitteln, auf Grundlage des zu erwartenden Wertes Y_future für die wenigstens eine Größe, ob ein Blockieren eines von der Bremseinrichtung mit einem Verzögerungsmoment beaufschlagten Rades (102) des Fahrzeugs (100) zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX bevorsteht, und • Wenn ermittelt wird, dass ein Blockieren des Rades (102) zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX bevorsteht, das Auslösen und Durchführen der Antiblockier-Regelung für das Rad (102) auf Grundlage des zu erwartenden Wertes Yfuture für die wenigstens eine Größe.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erwartende Wert Yfuture für die wenigstens eine Größe zu dem Zeitpunkt δX durch eine lineare Regression auf Grundlage der Serie von Messwerten ermittelt wird, wobei aus den ermittelten Regressionsgrößen (a, b) der zu erwartende Wert Yfuture der wenigstens einen Größe zum dem zukünftigen Zeitpunkt δX extrapoliert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Serie von Messwerten Y_i jedem der Messwerte Y_i jeweils der Zeitpunkt X_i der Erfassung des Messwertes Y_i zugeordnet wird, wobei die lineare Regression auf Grundlage der Messwerte Y_i und den zugeordneten Erfassungszeitpunkten X_i durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung der linearen Regression eine Unsicherheit Δ für den zu erwartenden Wert Yfuture für die wenigstens eine Größe zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX ermittelt wird, wobei das Ermitteln eines bevorstehenden Blockierens des Rades (102) die Unsicherheit Δ berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung wenigstens eine elektromechanische Radbremse mit einem elektromotorisch angetriebenen Aktuator aufweist, wobei der Aktuator eine Auslöseverzögerung aufweist, wobei der zukünftige Zeitpunkt δX von der Auslöseverzögerung abhängt.
Steuereinheit (106) für eine Bremseinrichtung eines Fahrzeugs (100), wobei die Steuereinheit (100) dazu ausgebildet ist, • Eine Serie von Messwerten Y_i und/oder von aus den Messwerten abgeleiteten Werten für wenigstens eine die Fahrdynamik des Fahrzeugs (100) charakterisierende Größe mittels einer Sensorik (110, 112) des Fahrzeugs (100) zur Bestimmung der Größen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten X_i zu ermitteln, • Einen zu erwartenden Wert Yfuture für die wenigstens eine Größe zu einem zukünftigen Zeitpunkt δX auf Grundlage der Messwerte Y_i und/oder abgeleiteten Werte zu ermitteln, • Auf Grundlage des zu erwartenden Wertes Yfuture für die wenigstens eine Größe zu ermitteln, ob ein Blockieren eines von der Bremseinrichtung mit einem Verzögerungsmoment beaufschlagten Rades (102) des Fahrzeugs (100) zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX bevorsteht, und • Wenn ermittelt wird, dass ein Blockieren des Rades (102) zu dem zukünftigen Zeitpunkt δX bevorsteht, eine Antiblockier-Regelung für das Rad (102) auf Grundlage des zu erwartenden Wertes Yfuture für die wenigstens eine Größe durchzuführen.