-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Arbeitspunkts eines Schlupfreglers für ein Rad eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes Steuergerät.
-
Stand der Technik
-
Schlupfregler können als Bremsschlupfregler oder Antriebsschlupfregler ausgestaltet sein. Ein Bremsschlupfregler kann Teil eines Antiblockiersystems (ABS) sein und kann dann auch als Anti Lock Control (ALC) bezeichnet werden. Ein Antriebsschlupfregler kann Teil eines Traktionskontrollsystems (TCS) sein. Während der Regler aktiv ist, wird ein geschätzter, optimaler Druck für eine bestmögliche Verzögerung bzw. Beschleunigung als Arbeitspunkt bezeichnet.
-
Ein Bremsschlupfregler eines Fahrzeugs wird aktiv, wenn zumindest ein Rad des Fahrzeugs beginnt zu blockieren. Ein Arbeitspunkt für die Regelung ist dabei herkömmlich ein zum Zeitpunkt der Aktivierung des Bremsschlupfreglers von einem Fahrer getretener bzw. angeforderter Bremsdruck. Ein erster Wert des Arbeitspunkts kann als Aufsetzpunkt bezeichnet werden. Nach der Aktivierung wird zuerst das Rad stabilisiert, indem der Bremsdruck stark abgesenkt wird. Wenn das Rad stabilisiert ist, wird der Bremsdruck in kleinen Schritten erhöht, wobei der Arbeitspunkt ein Regelziel des Bremsschlupfreglers ist.
-
Ein Antriebsschlupfregler eines Fahrzeugs wird aktiv, wenn zumindest ein Rad des Fahrzeugs beginnt durchzudrehen. Ein Arbeitspunkt für die Regelung ist dabei herkömmlich ein zum Zeitpunkt der Aktivierung des Antriebsschlupfreglers von einem Fahrer getretenes bzw. angefordertes Antriebsmoment. Ein erster Wert des Arbeitspunkts kann als Aufsetzpunkt bezeichnet werden. Nach der Aktivierung wird zuerst das Rad stabilisiert, indem das Antriebsmoment stark abgesenkt wird. Wenn das Rad stabilisiert ist, wird das Antriebsmoment in kleinen Schritten erhöht, wobei der Arbeitspunkt ein Regelziel des Antriebsschlupfreglers ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Einstellen eines Arbeitspunkts eines Schlupfreglers für ein Rad eines Fahrzeugs und ein entsprechendes Steuergerät, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Vorteile der Erfindung
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, einen Arbeitspunkt eines Schlupfreglers mit zumindest einem großen Schritt voreinzustellen und anschließend in kleinen Schritten zu optimieren. Das beschriebene Einstellen des Arbeitspunkts kann hierbei eine schnelle und/oder präzise Regelung von Brems- bzw. Antriebsmomenten ermöglichen.
-
Es wird ein Verfahren zum Einstellen eines Arbeitspunkts eines Schlupfreglers für ein Rad eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei der aktivierte Schlupfregler ein an dem Rad bewirktes Drehmoment ausgehend von dem Arbeitspunkt unter Berücksichtigung eines aktuell gemessenen Schlupfs zwischen dem Rad und einem Untergrund regelt,
wobei vor und/oder während einer Aktivierung des Schlupfreglers das Drehmoment wiederholt beobachtet wird und ein Wert des Arbeitspunkts auf einen zeitlich zurückliegenden Wert des Drehmoments eingestellt wird, wenn der Schlupf eine vorbestimmte Bedingung erfüllt.
-
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
-
Wenn ein Rad über einen Untergrund rollt und dabei in oder gegen eine Rollrichtung eine Kraft auf den Untergrund übertragen wird, tritt ein Schlupf zwischen dem Rad und dem Untergrund auf. Die Kraft ist proportional zu einem am Rad wirkenden Drehmoment. Der Schlupf wird mit zunehmendem Drehmoment größer. Das übertragbare Drehmoment weist dabei ein Maximum auf, ab dem der Schlupf weiter zunimmt, das Drehmoment aber stark abnimmt. Wenn das Maximum des Drehmoments überschritten ist, fängt das Rad an durchzurutschen. Beim Bremsen fängt das Rad an zu blockieren, beim Beschleunigen fängt das Rad an durchzudrehen. Das maximale Drehmoment ist abhängig von aktuellen Umgebungsbedingungen. Die Umgebungsbedingungen beeinflussen das Rad und den Untergrund. Durch das komplexe Zusammenspiel der Umgebungseinflüsse ist eine Berechnung des optimalen Drehmoments nicht möglich.
-
Ein Bremsschlupfregler regelt einen Bremsdruck an einer mit dem Rad mechanisch gekoppelten Bremse so, dass der Schlupf unterhalb eines Werts bleibt, bei dem das maximal mögliche Drehmoment vom Rad auf den Untergrund übertragen werden kann. Das Drehmoment am Rad ist proportional zum Bremsdruck. Ein Schätzwert für einen zum Übertragen des maximal möglichen Drehmoments erforderlichen Bremsdruck kann als Arbeitspunkt des Bremsschlupfreglers bezeichnet werden, da der tatsächlich dafür erforderliche Bremsdruck nicht bekannt ist und nur angenähert werden kann. Der Bremsschlupfregler kann den Bremsdruck erhöhen, den Bremsdruck halten oder den Bremsdruck absenken, damit das Rad nicht rutscht.
-
Ein Antriebsschlupfregler regelt ein Antriebsmoment so, dass der Schlupf unterhalb eines Werts bleibt, bei dem das maximal mögliche Antriebsmoment vom Rad auf den Untergrund übertragen werden kann. Ein Schätzwert des maximal möglichen Antriebsmoments kann als Arbeitspunkt des Antriebsschlupfreglers bezeichnet werden, da das tatsächlich übertragbare Antriebsmoment nicht bekannt ist und nur angenähert werden kann. Der Antriebsschlupfregler kann das Antriebsmoment erhöhen, das Antriebsmoment halten oder das Antriebsmoment absenken, damit das Rad nicht rutscht.
-
Der Schlupfregler kann aktiviert werden, wenn beispielsweise ein Fahrer des Fahrzeugs über ein Bremspedal des Fahrzeugs einen zu starken Bremsdruck aufbaut oder über ein Fahrpedal des Fahrzeugs zu stark beschleunigen will. Der Schlupfregler gibt einen Drehmomentsollwert für das Drehmoment aus. Der Drehmomentsollwert wird im Bremssystem des Fahrzeugs in den hydraulischen Bremsdruck umgesetzt und/oder in einem Antriebssystem des Fahrzeugs in ein Antriebsmoment umgesetzt. Der Drehmomentsollwert ist dann unabhängig vom jeweilig betätigten Pedal.
-
Der Schlupfregler kann inaktiv sein, wenn der Schlupf kleiner als ein Grenzwert ist. Wenn der Schlupfregler aktiviert wird, wird der Arbeitspunkt als Aufsetzpunkt des Schlupfreglers bezeichnet.
-
Beim Beobachten kann ein zeitlicher Verlauf des Drehmoments, also des Antriebsmoments oder des Bremsmoments aufgezeichnet werden. Ebenso können in vorbestimmten Abständen Werte des Drehmoments gespeichert werden. Beim Einstellen des Arbeitspunkts beziehungsweise des Aufsetzpunkts kann einer der aufgezeichneten beziehungsweise gespeicherten Werte als der neue Arbeitspunkt beziehungsweise Aufsetzpunkt verwendet werden.
-
Der hier vorgestellte Ansatz kann sowohl bei aktivem Schlupfregler als auch bei inaktivem Schlupfregler angewendet werden. Bei inaktivem Schlupfregler wird dabei der Aufsetzpunkt nachgeführt. Bei aktivem Schlupfregler wird der Arbeitspunkt nachgeführt.
-
Der Wert des Arbeitspunkts kann auf den zurückliegenden, d.h. zu einem früheren Zeitpunkt eingestellten Wert des Drehmoments gesetzt werden, wenn ein Wendepunkt von einem negativen zu einem positiven Gradienten eines Verlaufs des Schlupfs erkannt wird. Der Arbeitspunkt kann auf einen um eine Totzeit des Bremssystems oder Antriebssystems zeitlich zurückliegenden Wert des Drehmoments gesetzt werden. An einem Wendepunkt von einem negativen Gradienten zu einem positiven Gradienten nimmt der Schlupf zu. Das Bremssystem und das Antriebssystem können aber nicht verzögerungsfrei reagieren. Bis das Bremssystem und/oder Antriebssystem reagiert hat, wird der Schlupf einen Zielbereich bereits verlassen haben bzw. sich vom maximalen Drehmoment entfernen. Daher kann der Arbeitspunkt auf das zurückliegende Drehmoment gesetzt werden, an dem der Schlupf noch gut war.
-
Der Wert des Arbeitspunkts kann auf den zurückliegenden Wert des Drehmoments gesetzt werden, wenn der Schlupf größer als ein Grenzwert ist. Der Grenzwert kann beispielsweise durch Versuche, Berechnungen, Vorerfahrungen oder ähnliches vorbestimmt und in dem Schlupfregler eingespeichert werden. Der Arbeitspunkt kann beispielsweise auf den zurückliegenden Wert, bei dem ein gutes Drehmoment übertragen werden konnte, gesetzt werden, wenn der Schlupf größer als 7% wird. Der Arbeitspunkt kann erneut zurückgesetzt werden, wenn der Schlupf größer als 13,5%, 17,5% und 23% wird. Desweiteren wird beim Einstellen des Drehmoments der Arbeitspunkt berücksichtigt. Dieser gibt einen Zielwert vor, bis zu dem das Drehmoment schnell angepasst werden kann und verhindert ein Über- bzw. Unterschreiten des optimalen Werts.
-
Der Wert des Bremsdrucks kann erfasst werden, wenn der Schlupf innerhalb eines Zielschlupfbereichs liegt und eine positive oder negative Beschleunigung des Fahrzeugs innerhalb eines Zielbeschleunigungsbereichs liegt. Der Wert kann erfasst werden, wenn der Schlupf und die Beschleunigung so sind, wie gewollt.
-
Der Wert des Arbeitspunkts kann um ein vordefiniertes Inkrement erhöht werden, wenn der Schlupf innerhalb eines Zielschlupfbereichs liegt, das Drehmoment über dem Arbeitspunkt liegt und ein Wendepunkt von einem positiven zu einem negativen Gradienten eines Verlaufs des Schlupfs erkannt wird. Wenn das tatsächlich anliegende Drehmoment am Rad über dem Arbeitspunkt liegt und der Schlupf trotzdem beginnt zu fallen, ist der Arbeitspunkt zu niedrig. Ein Inkrement kann ein größerer Schritt sein, um den Arbeitspunkt schnell verändern zu können.
-
Ein Gradient des Drehmoments kann proportional zum Arbeitspunkt eingestellt werden. Je höher der Arbeitspunkt ist, umso stärker kann das Drehmoment verändert werden. Umgekehrt kann das Drehmoment umso weniger stark verändert werden, je niedriger der Arbeitspunkt ist. Ein hoher Arbeitspunkt ergibt sich bei guten, d.h. griffigen Straßenverhältnissen. Ein niedriger Arbeitspunkt ergibt sich bei schlechten, d.h. rutschigen Straßenverhältnissen.
-
Der Wert des Arbeitspunkts kann um ein vordefiniertes Inkrement erhöht werden und das Drehmoment für eine Zeitdauer konstant gehalten werden, wenn das Drehmoment über dem Arbeitspunkt liegt und ein Gradient des Schlupfs negativ ist. Wenn das tatsächliche Drehmoment bereits über dem Arbeitspunkt liegt und der Schlupf trotzdem fällt, ist der Arbeitspunkt zu niedrig.
-
Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
-
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
-
Das Steuergerät kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
-
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Steuergeräts und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
-
Figurenliste
-
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 2 bis 5 zeigen Darstellungen von Einstellungen eines Arbeitspunkts gemäß einem Ausführungsbeispiel;
-
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem Steuergerät 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuergerät 102 ist dazu ausgebildet, einen Arbeitspunkt 104 für einen Schlupfregler 106 des Fahrzeugs 100 einzustellen. Der Schlupfregler 106 ist dazu ausgebildet, einen Schlupf 108 an zumindest einem Rad 110 des Fahrzeugs zu begrenzen. Dazu reduziert der Schlupfregler 106 ein Drehmoment 112 an dem betreffenden Rad 110, wenn eine Drehmomentanforderung 114 von einem anderen Steuergerät oder einer anderen Funktion im selben Steuergerät des Fahrzeugs 100 oder einem Fahrer des Fahrzeugs 100 zu groß ist. Der Schlupfregler 106 kann dazu auf ein Bremssystem 116 des Fahrzeugs 100 beziehungsweise ein Antriebssystem 118 des Fahrzeugs 100 einwirken. Der Schlupfregler 106 wird aktiv, wenn das Drehmoment 112 an zumindest dem einem Rad 110 zu groß für aktuelle Bedingungen wird und der Schlupf 108 an dem Rad 110 größer als ein durch die aktuellen Bedingungen vorgegebenes Maximum ist. Das Drehmoment 112 kann ein Bremsmoment oder ein Antriebsmoment sein. Diese unterscheiden sich lediglich durch ihr Vorzeichen.
-
Der Arbeitspunkt 104 ist ein geschätzter Drehmomentwert, bei dem eine optimale Kraftübertragung zwischen dem Rad 110 und dem Untergrund erreicht werden sollte. Der Arbeitspunkt 104 ist damit abhängig von den aktuellen Bedingungen am Rad 110 beziehungsweise Untergrund.
-
Das Steuergerät 102 liest den Schlupf 108 und das aktuelle Drehmoment 112 ein und beobachtet einen Schlupfverlauf des Schlupfs 108 und einen Drehmomentverlauf des Drehmoments 112. Das Steuergerät 102 stellt den Arbeitspunkt 104 in Abhängigkeit von dem Schlupf 108 und dem Drehmoment 112 ein.
-
Mit anderen Worten wird bei dem hier vorgestellten Ansatz ein optimaler Aufsatzpunkt und Arbeitspunkt für eine Regelgröße eines Reglers, beispielsweise in einem Anti-Blockier-System (ABS) oder Traktionskontrollsystem (TCS) voreingestellt. Als Aufsatzpunkt des Reglers wird ein Wert der Regelgröße bezeichnet, bei dem die Regelung beginnt.
-
Dabei wird der Ansatz am Beispiel des Druckniveaus des Reglers des Anti Lock Controllers (ALC) beschrieben. Bei Anti Lock Control (ALC) handelt es sich um eine Bremsdruckregelung (Auf-, Abbau und halten), um einem Blockieren der Räder entgegenzuwirken und den Bremsweg zu verkürzen.
-
Während der Regler aktiv ist, wird ein geschätzter, optimaler Druck für die bestmögliche Verzögerung als Arbeitspunkt bezeichnet.
-
Herkömmlicherweise wird im Anti Lock Control (ALC) auf das aktuelle Druckniveau aufgesetzt, dass zum Zeitpunkt der Aktivierung des Anti Lock Control (ALC) berechnet ist. Da zu diesem Zeitpunkt bereits eine Instabilität des Rades vorliegt, ist dieser Punkt nicht optimal gewählt. Der Regler kann den optimalen Arbeitspunkt erst bestimmen, wenn das Rad stabilisiert ist. Der Regler stabilisiert dabei das Rad, um das optimale Druckniveau zu finden und von dort den Druck einzustellen.
-
Bei dem hier vorgestellten Ansatz erfolgt eine Optimierung des Druckaufsatzpunktes bevor die Radinstabilität erkannt wird. Dadurch kann direkt auf ein möglichst gutes Druckniveau aufgesetzt werden, wenn der Druckabbau anfängt und der Druck schnell wieder auf diesen Punkt erhöht werden, nachdem das Rad sich stabilisiert hat. Eine lange Suche nach dem optimalen Druckniveau entfällt.
-
Am Beispiel Anti Lock Control (ALC) kann dadurch der Bremsweg reduziert werden, da der Anti Lock Controller direkt den optimalen Schlupf durch das richtige Druckniveau einstellt und so die maximal mögliche Verzögerung schneller erreicht.
-
Weiterhin wird während der aktiven Regelung der Arbeitspunkt so angepasst, dass eine möglichst hohe Performance erreicht wird. Beim Anti Lock Control (ALC) werden eine möglichst große Verzögerung des Fahrzeugs erreicht und ein Schwingen durch schnelle Druckaufbauten und Druckabbauten verhindert.
-
Durch den hier vorgestellten Ansatz wird der maximale Bremsdruck schneller erreicht. Der Regler bietet dadurch die bestmögliche Performance. Das Regelverhalten passt sich an aktuelle Gegebenheiten (z. B. Straße, Räder) an. Die Raddynamik wird bei dem Aufsetzpunkt berücksichtigt, wodurch vorausschauend geregelt werden kann. Schwingungen durch zu schnelle und teilweise unnötige Druckaufbauten und Druckabbauten werden reduziert.
-
Zusammenfassend wird durch den hier vorgestellten Ansatz das Verhalten am Anfang der Regelung (Druckaufsatzpunkt) und während der Regelung (Arbeitspunkt) optimiert, indem das für die Situation bestmögliche Druckniveau bestimmt wird. Dies führt im Falle des Anti Lock Control (ALC) zu einer Verkürzung des Bremswegs, einer Reduzierung großer Druckaufbauten und Abbauten (Reduzierung von Schwingungen) und zu einer Berücksichtigung der Raddynamik, wodurch frühzeitig auf Änderungen reagiert werden kann.
-
Bei anderen Reglern, wie etwa dem Traktionskontrollsystem (TCS), kann so der Anfahrvorgang mit besserer Traktion ermöglicht werden. Auch hier kann ein geschätzter Arbeitspunkt das Regelverhalten deutlich positiv beeinflussen.
-
Der Arbeitspunkt ist der geschätzte Druck, bei dem der Regler die beste Performance liefern kann, ohne das Rad zu destabilisieren. Für die Bewertung der bestmöglichen Performance können der Schlupf und die Raddynamik herangezogen werden. Dabei kann ein definierter Bereich für den Schlupf und die Raddynamik als Zielzone für das Rad bezeichnet werden, in der das Regelverhalten optimal ist.
-
Da der Regler äußeren Einflüssen unterliegt, kann der ideale Arbeitspunkt nicht genau berechnet werden. Deshalb werden Messgrößen im System genutzt, um den Arbeitspunkt anzupassen. Bei der Bestimmung des Arbeitspunktes kann die Totzeit des Systems berücksichtigt werden. Eine Änderung des Schlupfs zum Zeitpunkt t_1 ist auf eine Druckänderung zu Zeitpunkt t_1 minus t_Totzeit des Systems zurückzuführen. Eine Anpassung des Arbeitspunktes durch spezifische Regeln verhindert eine lange Phase, in der der Regler das Optimum des Drucks sucht und ermöglicht ein schnelles Reagieren auf starke Änderungen an der Umgebung, wie z.B. einen deutlich kleineren Reibkoeffizient des Untergrunds. Außerdem kann bereits bei Aktivierung der Regelung das optimale Druckniveau abgeschätzt werden, bei dem sich der gewünschte Schlupf am Rad einstellt.
-
Grundsätzlich kann der Arbeitspunkt zu hoch oder zu niedrig gewählt sein. Im Folgenden wird unterschieden zwischen „Arbeitspunkt niedriger wählen als der aktuelle Bremsdruck“, und „Arbeitspunkt höher wählen als der aktuelle Bremsdruck“. Für beide Möglichkeiten werden beispielhaft unterschiedliche Szenarien beschrieben, bei denen eine Anpassung des Druckniveaus sinnvoll ist. Der Regler versucht dabei den Druck des Arbeitspunkts einzustellen und diesen möglichst lange zu halten, um die bestmögliche Performance zu erreichen.
-
Wenn bei aktivem Regler ein Wendepunkt im Schlupf erkannt wird, also ein Wechsel von einem negativen zu einem positiven Gradienten, der anzeigt, dass das Rad zu viel Bremsdruck hat und deshalb die Zone des optimalen Schlupfs verlassen wird, kann der Druckaufsatzpunkt bzw. Arbeitspunkt des Reglers niedriger gewählt werden, als der aktuelle Bremsdruck. Vor dem Wendepunkt war das Rad im Bereich des optimalen Schlupfs, weshalb dieser Bremsdruck als Arbeitspunkt für den Regler gut geeignet ist. Der Regler „übernimmt“ den Druck, bei dem sich das Rad im optimalen Schlupf befunden hat und regelt auf dieses Ziel, anstatt den aktuellen Systemdruck zu nehmen, der zu einem zu hohen Schlupf des Rades führen würde. Bei einem zu hohen Bremsdruck würde das Rad destabilisiert und es würde eine starke Regelung benötigt, um es erneut zu stabilisieren. Der zurückliegend erfasste Arbeitspunkt hilft dabei, das Rad möglichst stabil zu halten und damit die Performance des Reglers zu erhöhen.
-
Wenn der Arbeitspunkt des Reglers zu hoch ist, also wenn sich der Schlupf von unterhalb einer Schlupfgrenze darüber erhöht, kann der Druckaufsatzpunkt bzw. Arbeitspunkt des Reglers niedriger gewählt werden, als der aktuelle Bremsdruck. Beim Anti Lock Control (ALC) hat sich eine erste Grenze von 7% Bremsschlupf als hilfreich erwiesen. Desweiteren hat sich gezeigt, dass eine Anpassung des Arbeitspunkts beim Überschreiten von 13,5%, 17,5% und 23% Schlupf sinnvoll ist. Ein Überschreiten dieser Grenzen erfordert einen niedrigeren Bremsdruck, der ohne den geänderten Arbeitspunkt nur langsam durch einen Druckabbau erreicht wird.
-
Wenn das Rad bei einer Bremsung das Druckniveau mit einer stabilen, guten Verzögerung (z.B. Schlupf < 5% und a < -15) durchläuft, bevor es instabil wird, kann dieses Druckniveau als Aufsetzpunkt des Reglers verwendet werden. Durch die frühzeitige Erkennung des optimalen Punktes, regelt der Regler direkt auf das optimale Druckniveau. Längere Druckaufbauten und Druckabbauten können reduziert werden.
-
Der Druckaufsetzpunkt bzw. Arbeitspunkt des Reglers kann höher gewählt werden als der aktuelle Bremsdruck, wenn der Schlupf gestiegen ist, aber gerade anfängt zu sinken und außerdem der aktuelle Systemdruck höher ist als der Arbeitspunkt des Reglers. Ein sinkender Schlupf innerhalb der Zone des optimalen Schlupfs deutet auf zu wenig Bremsdruck hin. Dies würde zu einem längeren Bremsweg führen.
-
Wenn sich der Schlupf im optimalen Bereich befindet, also beim Anti Lock Control (ALC) beispielsweise zwischen null und fünf Prozent, und es wird ein Wendepunkt von steigendem Schlupf zu fallendem Schlupf detektiert, also der Gradient von positiv zu negativ wechselt, ist der Arbeitspunkt zu niedrig und sollte erhöht werden. Ein sinkender Schlupf im optimalen Bereich ist ein Anzeichen dafür, dass mehr Bremsdruck aufgebaut werden kann und somit der Verzögerung des Fahrzeugs gesteigert wird.
-
Zusätzlich kann in Abhängigkeit von dem Arbeitspunkt die Dynamik der Regelung, also der Gradient für den Druckaufbau und Druckabbau, angepasst werden. Bei niedrigem Arbeitspunkt wird dabei eine geringere Dynamik, also ein langsamerer Druckaufbau und Druckabbau verwendet, um den Druck anzupassen. Je höher der Arbeitspunkt liegt, umso stärker sind die Anpassungen des Drucks. Durch die Abhängigkeit der Dynamik vom Arbeitspunkt kann stark auf geänderte äußere Einflüsse reagiert werden, ohne dass die feinfühlige Regelung nahe des Arbeitspunkts verhindert wird.
-
Weiterhin kann der Arbeitspunkt dazu genutzt werden, das Systemverhalten bei starken Änderungen abzuwarten, um eine vorzeitige, falsche Reaktion des Reglers zu verhindern. Wenn beispielsweise der Zieldruck durch einen aktiven Druckaufbau bereits oberhalb des Arbeitspunkts liegt, wird für eine bestimmte Zeit (beim Anti Lock Control (ALC) z.B. 30 ms) der Druck gehalten und die Änderung des Schlupfs beobachtet. Wenn der Schlupf sich nicht in die gewünschte Richtung ändert, wird weiter Druck aufgebaut. Wenn jedoch der Schlupf sich schon stark ändert, reagiert der Regler darauf und hält weiterhin den Druck bzw. kann auch schon entgegenwirken, falls die Änderung des Schlupfs zu groß ist.
-
Der hier vorgestellte Ansatz kann bei Reglern eingesetzt werden, die den Schlupf als eine maßgebliche Messgröße verwenden, wie zum Beispiel der Anti Lock Controller (ALC) und das Traction Control System (TCS). Der Ansatz kann auch auf den Arbeitspunkt des Motors übertragen werden.
-
2 bis 5 zeigen Darstellungen eines Einstellens des Arbeitspunkts 104 gemäß Ausführungsbeispielen. Das Einstellen erfolgt dabei durch ein Steuergerät, wie in 1. Der Arbeitspunkt 104 ist zusammen mit dem Schlupf 108 und einem Bremsdruck 200 in einem Diagramm dargestellt, das auf seiner Abszisse die Zeit und auf seiner Ordinate unterschiedliche Wertebereiche des Arbeitspunkts 104, des Bremsdrucks 200 und des Schlupfs 108 aufgetragen hat. Der Arbeitspunkt 104 ist hier ein Druckwert, der ein Regelziel für den Bremsdruck 200 repräsentiert.
-
2 zeigt das Überschreiten einer Zielzone 202 des Schlupfs 108 durch ein zu hohes Drehmoment am Rad. Dabei wird als Arbeitspunkt 104 ein Wert des Bremsdrucks 200 gewählt, bei dem der Schlupf 108 in der Zielzone 202 gelegen hat. Anschließend wird der Bremsdruck 200 auf den Arbeitspunkt 104 geregelt, sodass das Drehmoment wieder in der Zielzone 202 liegt. Die Darstellung ist sowohl für den Aufsetzpunkt gültig, bevor der Schlupfregler aktiv ist, als auch für die Anpassung des Arbeitspunkts 104 während der Regelung.
-
3 zeigt die Funktion des Arbeitspunkts 104, wenn das Drehmoment im Bereich des Optimums liegt. Der Schlupfregler kann Störungen aus der Umgebung wie zum Beispiel Schwankungen des Reibkoeffizienten im Untergrund ausgleichen, ohne das Optimum erneut zu suchen. Der Arbeitspunkt 104 ist der Zielwert.
-
4 zeigt einen Wendepunkt 204 des Schlupfs 108 von einem negativen zu einem positiven Gradienten. Durch den Wendepunkt 204 kann mit Hilfe der Totzeit 206 des Systems der notwendige Bremsdruck 200 abgeschätzt werden, um das Optimum der Kraftübertragung zu erreichen. Dazu wird der Bremsdruck 200 zum Zeitpunkt des Wendepunkts 204 minus der Totzeit 206 als Arbeitspunkt 104 verwendet und auf diesen Wert geregelt.
-
5 zeigt einen Wendepunkt 204 des Schlupfs von einem positiven zu einem negativen Gradienten bevor das maximal übertragbare Drehmoment erreicht wird. Dies führt zu einer Erhöhung des Arbeitspunkts 104, damit in der nächsten Regelschleife das Drehmoment besser eingeregelt wird.
-
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
