DE102021123100A1 - Method for avoiding rear wheel lift of a single-track vehicle during deceleration and braking system for a single-track vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung der Hinterradabhebung eines einspurigen Fahrzeugs (10) während Verzögerungsvorgängen. Bei dem Verfahren werden eine Vorderradbremse (20) und eine Hinterradbremse (30) angesteuert, um das Fahrzeug zu verzögern, es wird kontinuierlich ein negatives Längskraftpotential des Hinterradreifens (32) bestimmt, und sobald der Betrag des negativen Längskraftpotentials unter einen vorgegebenen Grenzwert sinkt, wird die Bremswirkung der Vorderradbremse (20) verringert und/oder sobald der Betrag des negativen Längskraftpotential abnimmt und Werte knapp oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts annimmt, wird der Aufbau der Bremswirkung der Vorderradbremse (20) verlangsamt. Die Erfindung betrifft auch ein Bremssystem für ein einspuriges Fahrzeug.The invention relates to a method for avoiding the rear wheel lifting of a single-track vehicle (10) during deceleration processes. In the method, a front wheel brake (20) and a rear wheel brake (30) are controlled in order to decelerate the vehicle, a negative longitudinal force potential of the rear wheel tire (32) is continuously determined, and as soon as the magnitude of the negative longitudinal force potential falls below a predetermined limit value, it is the braking effect of the front wheel brake (20) is reduced and/or as soon as the magnitude of the negative longitudinal force potential decreases and assumes values just above the specified limit value, the build-up of the braking effect of the front wheel brake (20) is slowed down. The invention also relates to a braking system for a single-track vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung der Hinterradabhebung eines einspurigen Fahrzeugs während Verzögerungsvorgängen. Die Erfindung betrifft auch ein Bremssystem für ein einspuriges Fahrzeug. Unter dem Begriff einspurige Fahrzeuge werden insbesondere Motorräder mit einfacher oder doppelter Vorder- oder Hinterradführung verstanden.The invention relates to a method for preventing the rear wheel lifting of a single-track vehicle during deceleration processes. The invention also relates to a braking system for a single-track vehicle. The term single-track vehicles is understood to mean, in particular, motorcycles with single or double front or rear wheel guidance.
Stabile und kontrollierte Verzögerungsvorgänge sind entscheidend für die Sicherheit von einspurigen Fahrzeugen. Dies gilt vor allem in Gefahrensituationen, in denen eine Vollbremsung notwendig ist. Während des Verzögerungsvorgangs von einspurigen Fahrzeugen kommt es aufgrund der Trägheit zu einer Änderung der Radlasten, was als dynamische Radlastverteilung bezeichnet wird. Diese ist bei einspurigen Fahrzeugen aufgrund des kurzen Radstandes und des hohen Schwerpunkts besonders bei Verzögerungsvorgängen, bei denen die Vorderradbremse einen maßgeblichen Anteil der Verzögerung des Fahrzeugs aufbringt, stark ausgeprägt. Somit kommt es bei Verzögerungsvorgängen zu einer Umverteilung der Radlasten, wobei eine Entlastung des Hinterradreifens stattfindet, während der Vorderradreifen im gleichen Maße belastet wird und sich das einspurige Fahrzeug aufgrund der nachgebenden Federung im vorderen Bereich absenkt. Im Extremfall kann das Hinterrad dabei so weit entlastet werden, dass es den Bodenkontakt verliert. Dabei fährt das einspurige Fahrzeug ausschließlich auf dem Vorderradreifen. Wird in dieser Situation weiterhin eine Verzögerung durch die Vorderradbremse aufgebracht, so kann dies zum Überschlagen des einspurigen Fahrzeugs führen.Stable and controlled deceleration processes are crucial for the safety of single-track vehicles. This applies above all in dangerous situations in which emergency braking is necessary. During the deceleration process of single-track vehicles, wheel loads change due to inertia, which is called dynamic wheel load distribution. Due to the short wheelbase and the high center of gravity, this is particularly pronounced in single-track vehicles when decelerating, in which the front wheel brake applies a significant proportion of the vehicle's deceleration. Thus, when decelerating, the wheel loads are redistributed, with the rear tire being relieved while the front tire is loaded to the same extent and the single-track vehicle lowers in the front area due to the yielding suspension. In extreme cases, the rear wheel can be relieved to such an extent that it loses contact with the ground. The single-track vehicle drives exclusively on the front wheel tyre. In this situation, if deceleration is continued by the front wheel brake, it may cause the single-track vehicle to roll over.
Daher ist ein Abheben des Hinterrads unbedingt zu verhindern. Hinterradabhebeerkennungen sind ein wichtiger Bestandteil von Motorradbremsregelsystemen. Diese verhindern, dass sich das Hinterrad über ein als akzeptabel definiertes Maß hinaus abhebt. Wird erkannt, dass sich das Hinterrad (übermäßig stark) abhebt, wird die Bremskraft am Vorderradreifen verringert, so dass verhinderte wird, dass sich das Fahrzeug überschlägt.It is therefore essential to prevent the rear wheel from lifting off. Rear wheel lift detections are an important part of motorcycle brake control systems. These prevent the rear wheel from lifting beyond a level defined as acceptable. If the rear wheel lifts up (excessively) is detected, the braking force on the front tire is reduced to prevent the vehicle from rolling over.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird ein Abheben des Hinterrads anhand des Verhaltens der Hinterradgeschwindigkeit bei Änderung des Bremsdrucks der Hinterradbremse erkannt. Bei dieser Art von Hinterradabhebeerkennung wird vorausgesetzt, dass sowohl am Vorder- als auch am Hinterrad eine starke Verzögerung aufgebracht wird. Dabei kann die Betätigung der Hinterradbremse durch den Fahrer erfolgen, um eine entsprechende Bremsverzögerung am Hinterrad aufzubringen, oder in dem das Motorradbremsregelsystem selbständig einen Bremsdruck an der Hinterradbremse aufbaut, wenn eine strake Verzögerung am Vorderrads erkannt wird. Dabei lässt das Motorradbremsregelsystem während der gesamten Bremsung abwechselnd gezielt einen hohen Bremsdruck am Hinterrad zu, welcher zu einem Überbremsen des Hinterradreifens und somit zu Schlupf führt, und senkt anschließend den in der Hinterradbremse herrschenden Bremsdruck wieder ab. Besitzt das Hinterrad Bodenkontakt, so verringert sich beim Absenken des Bremsdrucks an der Hinterradbremse der am Hinterrad herrschende Schlupf und die Hinterradgeschwindigkeit erhöht sich.According to the current state of the art, lifting of the rear wheel is detected based on the behavior of the rear wheel speed when the braking pressure of the rear wheel brake changes. With this type of rear wheel lift detection, it is assumed that a strong deceleration is applied to both the front and rear wheels. The rear wheel brake can be actuated by the driver in order to apply a corresponding braking deceleration at the rear wheel, or in which the motorcycle brake control system independently builds up braking pressure at the rear wheel brake if a severe deceleration at the front wheel is detected. During the entire braking process, the motorcycle brake control system alternately allows high braking pressure on the rear wheel, which leads to overbraking of the rear wheel tire and thus to slip, and then reduces the braking pressure in the rear wheel brake again. If the rear wheel is in contact with the ground, the slip on the rear wheel decreases when the brake pressure on the rear wheel brake is reduced and the rear wheel speed increases.
Verliert das Hinterrad den Bodenkontakt während des Verzögerungsvorgangs, so bleibt der hohe Schlupf am Hinterrad auch bei einem Absenken des Bremsdrucks an der Hinterradbremse erhalten oder erhöht sich sogar. Dies hat zur Folge, dass die Hinterradgeschwindigkeit konstant bleibt oder absinkt. Somit kann das Motorradbremsregelsystem das abgehobene Hinterrad als einen Zustand erkennen, bei dem bei einem geringen Bremsdruck an der Hinterradbremse ein hoher Hinterradschlupf vorliegt. Wird dieser Zustand erkannt, so reduziert das Motorradbremsregelsystem den an der Vorderradbremse herrschenden Bremsdruck so lange, bis das Hinterrad wieder anläuft, was als ein Zustand erkannt wird, in welchem das Hinterrad wieder (ausreichend) Bodenkontakt hat.If the rear wheel loses contact with the ground during the deceleration process, the high level of slip on the rear wheel is maintained or even increased even if the brake pressure on the rear wheel brake is reduced. As a result, the rear wheel speed remains constant or drops. Thus, the motorcycle brake control system can recognize the lifted rear wheel as a condition in which there is a high rear wheel slip with a low braking pressure at the rear wheel brake. If this condition is detected, the motorcycle brake control system reduces the brake pressure prevailing at the front wheel brake until the rear wheel starts moving again, which is detected as a condition in which the rear wheel has (sufficient) contact with the ground again.
Nachteilig ist bei dieser Art der Hinterradabhebeerkennung, dass die Abtastrate, mit der das Motorradbremsregelsystem den Zyklus von Überbremsen und Absenken des Bremsdrucks wiederholt, aufgrund der technisch begrenzten Bremsdruckdynamik und der physikalisch begrenzten Raddynamik mit typischerweise 2 bis 3 Hz, verhältnismäßig gering ist. Dies kann dazu führen, dass ein abgehobenes Hinterrad in ungünstigen Fällen mit 500 ms Verspätung erkannt wird, wodurch bereits potenziell hohe Hinterradabheber entstehen können. The disadvantage of this type of rear-wheel lift-off detection is that the sampling rate at which the motorcycle brake control system repeats the cycle of over-braking and reducing the brake pressure is relatively low, typically at 2 to 3 Hz, due to the technically limited brake pressure dynamics and the physically limited wheel dynamics. This can lead to a lifted rear wheel being detected with a delay of 500 ms in unfavorable cases, which can result in potentially high rear wheel lift.
Darüber hinaus muss bei Motorradbremsregelsystemen, die keinen Aktor für einen automatischen Bremsdruckaufbau an der Hinterradbremse besitzen, der Fahrer die Hinterradbremse stark genug betätigen, um einen Schlupf am Hinterrad und somit ein Überbremsen des Hinterrads hervorzurufen. Wird die Hinterradbremse nicht stark genug durch den Fahrer betätigt oder wird die Hinterradbremse gar nicht betätigt, kann nicht erkannt werden, ob es zu einem Abheben des Hinterrads kommt. Ferner ist es möglich, dass auch wenn ein Hinterradabheber erkannt wird, es in ungünstigen Fahrsituationen zu einem Versatz des Hinterrads und damit einer unerwünschten Instabilität kommt.In addition, in motorcycle brake control systems that do not have an actuator for an automatic brake pressure build-up on the rear wheel brake, the driver must actuate the rear wheel brake strongly enough to cause the rear wheel to slip and thus cause the rear wheel to overbrake. If the rear wheel brake is not applied strongly enough by the driver or if the rear wheel brake is not applied at all, it cannot be determined whether the rear wheel is lifting off. Furthermore, it is possible that even if a rear wheel lift is detected, the rear wheel will be offset in unfavorable driving situations and thus an undesired instability.
Es sind auch Lösungen bekannt, bei denen die zuvor beschriebene Hinterradabhebeerkennung in Kombination mit einer Verzögerungsbegrenzung eingesetzt wird. Hierbei wird eine Maximalverzögerung definiert, die knapp unterhalb der kritischen Verzögerung liegt, bei der das Hinterrad des Fahrzeugs abhebt. Wird diese Maximalverzögerung bei einem Verzögerungsvorgang überschritten, wird entweder der Bremsdruckaufbau am Vorderrad stark verlangsamt, sodass nur ein langsames Entlasten oder Abheben des Hinterrads erfolgt, oder der Bremsdruck am Vorderrad wird abgebaut, sodass das Hinterrad nicht abhebt und der Bodenkontakt erhalten bleibt. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass die kritische Verzögerung bei der das Hinterrad des einspurigen Fahrzeugs abhebt, maßgeblich von der Beladung, dem vorliegenden Gefälle oder der Steigung abhängt. Daher ist eine konservative Wahl der Maximalverzögerung notwendig, um möglichst viele Fahrzustände abzudecken. Dies hat wiederum zur Folge, dass das Motorradbremsregelsystem in vielen Fahrzuständen bereits deutlich unterhalb der in diesem Moment tatsächlich herrschenden kritischen Verzögerung eingreift und nicht die volle Verzögerungsleistung erreicht wird.Solutions are also known in which the previously described rear wheel lifting detection is combined with a deceleration limiter is used. A maximum deceleration is defined here, which is just below the critical deceleration at which the rear wheel of the vehicle lifts off. If this maximum deceleration is exceeded during a deceleration process, either the brake pressure build-up on the front wheel is greatly slowed down so that the rear wheel is only slowly relieved or lifted off, or the brake pressure on the front wheel is reduced so that the rear wheel does not lift off and ground contact is maintained. A disadvantage of this method is that the critical deceleration at which the rear wheel of the single-track vehicle lifts off depends largely on the load, the existing downhill or uphill gradient. A conservative choice of the maximum deceleration is therefore necessary in order to cover as many driving conditions as possible. This in turn has the consequence that in many driving conditions the motorcycle brake control system intervenes well below the critical deceleration actually prevailing at that moment and the full deceleration performance is not achieved.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Abheben des Hinterrads möglichst schnell zu erkennen, ohne dass dabei eine Betätigung der Hinterradbremse durch den Fahrer notwendig ist. Zudem soll bei Verzögerungsvorgängen die maximal verfügbare Verzögerungsleistung im Bremsvorgang ausgenutzt werden.The object of the invention is to detect lifting of the rear wheel as quickly as possible without the driver having to actuate the rear wheel brake. In addition, when decelerating, the maximum available deceleration power should be utilized in the braking process.
Die gestellte Aufgabe zur Vermeidung der Hinterradabhebung eines einspurigen Fahrzeugs während Verzögerungsvorgängen wird durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten gelöst:
- a) es werden eine Vorderradbremse und eine Hinterradbremse angesteuert, um das Fahrzeug zu verzögern,
- b) es wird kontinuierlich ein negatives Längskraftpotential des Hinterradreifens bestimmt,
- c) sobald der Betrag des negativen Längskraftpotentials unter einen vorgegebenen Grenzwert sinkt, wird die Bremswirkung der Vorderradbremse verringert und/oder sobald der Betrag des negativen Längskraftpotential abnimmt und Werte knapp oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts annimmt, wird der Aufbau der Bremswirkung der Vorderradbremse verlangsamt.
- a) a front wheel brake and a rear wheel brake are activated in order to decelerate the vehicle,
- b) a negative longitudinal force potential of the rear wheel tire is continuously determined,
- c) as soon as the magnitude of the negative longitudinal force potential falls below a specified limit value, the braking effect of the front wheel brake is reduced and/or as soon as the magnitude of the negative longitudinal force potential decreases and assumes values just above the specified limit value, the build-up of the braking effect of the front wheel brake is slowed down.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, ein Abheben oder eine kritische Entlastung des Hinterradreifens anhand des am Hinterradreifen verfügbaren Längskraftpotenzials, welches abhängig von der am Hinterrad herrschenden Aufstandskraft ist, zu erkennen. Mit dem negativen Längskraftpotential ist dabei die maximal übertragbare Längskraft des Hinterradreifens während des Verzögerungsvorgangs unter den herrschenden Bedingungen gemeint. Nimmt der Betrag des negativen Längskraftpotenzials an dem Hinterrad geringe Werte an oder kann kein verfügbares negatives Längskraftpotenzial am Hinterradreifen erfasst werden, so kann darauf geschlossen werden, dass die Aufstandskraft am Hinterradreifen gering ist und sich ein Abheben des Hinterrads ankündigt bzw. dass keine Aufstandskraft am Hinterradreifen verfügbar ist und kein Bodenkontakt besteht. Die Bestimmung des negativen Längskraftpotenzials am Hinterradreifen erfolgt kontinuierlich, weshalb eine Abhebung des Hinterradreifens unmittelbar erkannt werden kann. Dies ermöglicht dem Motorradbremsregelsystem, schnell zu reagieren und die Bremswirkung der Vorderradbremse anzupassen.The invention is based on the basic idea of recognizing a lifting or a critical relief of the rear wheel tire based on the longitudinal force potential available on the rear wheel tire, which is dependent on the contact force prevailing on the rear wheel. The negative longitudinal force potential means the maximum transmissible longitudinal force of the rear wheel tire during the deceleration process under the prevailing conditions. If the magnitude of the negative longitudinal force potential on the rear wheel is low or if no available negative longitudinal force potential can be detected on the rear wheel tire, it can be concluded that the contact force on the rear wheel tire is low and the rear wheel is about to lift off or that there is no contact force on the rear wheel tire is available and there is no ground contact. The negative longitudinal force potential on the rear wheel tire is determined continuously, which is why a lift of the rear wheel tire can be detected immediately. This allows the motorcycle brake control system to react quickly and adjust the braking effect of the front brake.
Vorteilhafterweise wird, sobald das Längskraftpotenzial wieder ansteigt und über dem Grenzwert liegt, die Bremswirkung der Vorderradbremse erhöht oder wieder eine Erhöhung der Bremswirkung der Vorderradbremse zugelassen. Somit kann, bei verfügbarem negatives Längskraftpotenzial am Hinterradreifen, wieder eine stärkere Verzögerung des einspurigen Fahrzeugs erfolgen. Abhängig davon, wie hoch die vom Fahrer über die Vorder- und Hinterradbremse angeforderte Bremswirkung ist, wird über das Vorderrad entweder eine größere Verzögerung aufgebracht oder lediglich die Begrenzung der maximal möglichen Verzögerung an dem Vorderrad teilweise oder vollständig zurückgenommen. Dies stellt sicher, dass in darauffolgenden Verzögerungsvorgängen zunächst die gesamte Verzögerungsleistung an der Vorderradbremse zur Verfügung steht.Advantageously, as soon as the longitudinal force potential rises again and is above the limit value, the braking effect of the front wheel brake is increased or an increase in the braking effect of the front wheel brake is permitted again. Thus, with available negative longitudinal force potential on the rear tire, the single-track vehicle can again be decelerated more strongly. Depending on how great the braking effect requested by the driver via the front and rear wheel brakes is, either a greater deceleration is applied via the front wheel or only the limitation of the maximum possible deceleration at the front wheel is partially or completely withdrawn. This ensures that in subsequent deceleration processes, the entire deceleration power is initially available at the front wheel brake.
Bevorzugt ist die in Schritt a) angesteuerte Hinterradbremse zur Verzögerung des Fahrzeugs eine elektrische Maschine. Dabei ist es denkbar, dass zusätzlich eine konventionelle Reibungsbremse am Hinterrad angeordnet ist. Die elektrische Maschine bringt dabei nicht nur eine Verzögerungsleistung am Hinterradreifen auf, sondern ermittelt auch das negative Längskraftpotenzial des Hinterradreifens.The rear wheel brake activated in step a) for decelerating the vehicle is preferably an electric machine. It is conceivable that a conventional friction brake is additionally arranged on the rear wheel. The electric machine not only applies deceleration power to the rear wheel tyre, but also determines the negative longitudinal force potential of the rear wheel tyre.
Bevorzugt kann das kontinuierliche Bestimmen des Längskraftpotenzials des Hinterradreifens in Schritt b) durch eine PID-Schlupfregelung erfolgen, die das Längskraftpotenzial des Hinterradreifens anhand des wirkenden Ist-Schlupfes am Hinterradreifen bestimmt. Diese adaptive Regelung ermöglicht eine Ausführung ohne teure Sensorik oder aufwändige Algorithmen, die den verfügbaren Reibbeiwert der Straße abschätzen, um Rückschlüsse auf das Längskraftpotenzial zu schließen. Hierdurch kann eine kostengünstige Entwicklung realisiert werden.The continuous determination of the longitudinal force potential of the rear wheel tire in step b) can preferably be carried out by a PID slip control, which determines the longitudinal force potential of the rear wheel tire based on the actual slip acting on the rear wheel tire. This adaptive control enables implementation without expensive sensors or complex algorithms that estimate the available coefficient of friction on the road in order to draw conclusions about the longitudinal force potential. In this way, a cost-effective development can be realized.
Der gegebene Grenzwert in Schritt c) kann anhand eines abgeschätzten Reibwerts zwischen Hinterradreifen und Straße und einer minimal zulässigen Aufstandskraft am Hinterradreifen berechnet werden. Hierdurch kann ein sinnvoller Grenzwert festgelegt werden, sodass eine Hinterradabhebung vollständig verhindert wird und es somit zu keinem kritischen Fahrzustand kommt, da das Hinterrad den Bodenkontakt nicht verliert. Dies trägt dazu bei, dass das Fahrzeug sich trotz starker Verzögerungsvorgänge kontrolliert und stabil abbremsen lässt und die Sicherheit erhöht.The given limit value in step c) can be based on an estimated coefficient of friction between the rear tire and the road and a minimum allowable Significant contact force on the rear tire can be calculated. In this way, a sensible limit value can be set so that the rear wheel is completely prevented from lifting off and there is no critical driving situation, since the rear wheel does not lose contact with the ground. This contributes to the fact that the vehicle can be braked in a controlled and stable manner despite heavy deceleration processes and increases safety.
Bevorzugt kann das Verringern der Bremswirkung der Vorderradbremse in Schritt c) durch einen Abbau des Bremsdrucks erfolgen, sodass die Aufstandskraft am Hinterradreifen erhöht wird und/oder dass die Verlangsamung des Aufbaus der Bremswirkung der Vorderradbremse durch eine Verlangsamung des Bremsdruckaufbaus erfolgt. Hinsichtlich der sich ergebenden Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen zum Anpassen der Bremswirkung der Vorderradbremse verwiesen.Preferably, the braking effect of the front wheel brake can be reduced in step c) by reducing the brake pressure, so that the contact force on the rear wheel tire is increased and/or the deceleration of the build-up of the braking effect of the front wheel brake takes place by slowing down the build-up of brake pressure. With regard to the resulting advantages, reference is made to the above explanations for adjusting the braking effect of the front wheel brake.
Die Verringerung der Bremswirkung der Vorderradbremse in Schritt c) kann bei einer Überschreitung des vorgegebenen Grenzwerts durch eine Aufhebung aller Maßnahmen erfolgen, die den Bremsdruck begrenzen und/oder den Bremsdruckaufbau verlangsamen. Dadurch wird sichergestellt, dass nachdem das Reifenlängskraftpotenzial einen unkritischen Wert erreicht hat wieder die gesamte Verzögerungsleistung zur Verfügung steht.The braking effect of the front wheel brake in step c) can be reduced if the predetermined limit value is exceeded by canceling all measures that limit the brake pressure and/or slow down the brake pressure build-up. This ensures that after the tire longitudinal force potential has reached a non-critical value, the full deceleration performance is available again.
Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Bremssystem für ein einspuriges Fahrzeug, mit einer Vorderradbremse, einer Hinterradbremse, die eine elektrische Maschine aufweist, und einer fahrzeugintegrierten Steuerung, wobei die fahrzeugintegrierte Steuerung dazu eingerichtet ist, auf Basis von ermittelten Daten kontinuierlich das am Hinterradreifen wirkende negative Längskraftpotential zu bestimmen, und wobei die fahrzeugintegrierte Steuerung die maximal zulässige Bremswirkung der Vorderradbremse in Abhängigkeit des am Hinterradreifen bestimmten negativen Längskraftpotentials steuert. Die sich hieraus ergebenen Vorteile sind den obigen Ausführungen zu entnehmen. Auch hier gilt die zuvor aufgeführte Definition bezüglich des negativen Längskraftpotenzials am Hinterradreifen.The object mentioned at the outset is also achieved by a braking system for a single-track vehicle, with a front wheel brake, a rear wheel brake, which has an electric machine, and a vehicle-integrated controller, the vehicle-integrated controller being set up to continuously monitor the rear tire on the basis of data determined to determine acting negative longitudinal force potential, and wherein the vehicle-integrated controller controls the maximum permissible braking effect of the front wheel brake as a function of the negative longitudinal force potential determined on the rear tire. The resulting advantages can be found in the above statements. The definition given above with regard to the negative longitudinal force potential on the rear tire also applies here.
Vorteilhafterweise weist die fahrzeugintegrierte Steuerung einen PID-Schlupfregler auf. Dies erlaubt ein kontinuierliches Bestimmen des Längskraftpotenzials des Hinterreifens.The vehicle-integrated controller advantageously has a PID slip controller. This allows the longitudinal force potential of the rear tire to be continuously determined.
Die elektrische Maschine kann auch den Antrieb des einspurigen Fahrzeugs bilden. Somit dient die elektrische Maschine nicht nur dazu das einspurige Fahrzeug zu verzögern, sondern auch zu dessen Beschleunigung.The electric machine can also form the drive of the single-track vehicle. Thus, the electric machine not only serves to decelerate the single-track vehicle, but also to accelerate it.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
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1 eine schematische Zeichnung eines einspurigen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem; - -
2 zeigt ein Diagramm mit einer grafischen Darstellung der vereinfachten Abhängigkeit des negativen Längskraftpotentials eines Reifens von der Aufstandskraft bei unterschiedlichen Reibwerten; und - -
3 ein Blockschaltbild einer fahrzeugintegrierten Steuerung mit einem PID-Schlupfregler.
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1 a schematic drawing of a single-track vehicle with a braking system according to the invention; - -
2 shows a diagram with a graphical representation of the simplified dependency of the negative longitudinal force potential of a tire on the contact force with different coefficients of friction; and - -
3 a block diagram of a vehicle-integrated controller with a PID slip controller.
Die fahrzeugintegrierte Steuerung 50 ist dazu eingerichtet, ein Abheben des Hinterradreifens 32 bei Verzögerungsvorgängen zu erkennen und zu verringern oder gar vollständig zu unterbinden. Hierfür bestimmt die Steuerung 50 auf Basis von Fahrzeugdaten während Verzögerungsvorgängen kontinuierlich das am Hinterradreifen 32 verfügbare negative Längskraftpotential und steuert in Abhängigkeit davon die Bremswirkung der Vorderradbremse 20.The vehicle-integrated
Das negative Längskraftpotential des Hinterradreifens 32 ist vereinfacht aus dem Produkt der am Hinterradreifen 32 herrschenden Aufstandskraft und dem zwischen Hinterradreifen 32 und Straßenoberfläche herrschenden Reibwert definiert:
Das negative Längskraftpotential des Hinterradreifens 32 verhält sich vereinfacht ausgedrückt direkt proportional zur Aufstandskraft des Hinterradreifens 32. Dadurch können anhand des verfügbaren Längskraftpotentials des Hinterradreifens 32 Rückschlüsse auf die am Hinterradreifen 32 herrschende Aufstandskraft geschlossen werden. Je mehr sich die Last während eines Verzögerungsvorgangs durch die dynamische Radlastverteilung auf den Vorderradreifen 22 verlagert, desto geringer wird die am Hinterradreifen 32 herrschende Aufstandskraft, und damit nimmt auch das negative Längskraftpotential ab.Put simply, the negative longitudinal force potential of the
Um eine Abhebung des Hinterradreifens 32 vollständig zu verhindern, wird ein Grenzwert vorgegeben, unterhalb dem der Betrag des negativen Längskraftpotential des Hinterradreifens 32 nicht liegen darf, da ansonsten die Aufstandskraft zu gering wird und der Hinterradreifen 32 kurz davor ist, den Bodenkontakt zu verlieren. Kommt es zur Grenzwertunterschreitung, so verringert die fahrzeugintegrierte Steuerung 50 die Bremswirkung der Vorderradbremse 20, und zwar mindestens durch eine Verlangsamung des Bremsdruckaufbaus, meist jedoch durch einen Abbau des Bremsdrucks. Sobald das Fahrzeug 10 einen stabilen Zustand mit einer ausreichenden Aufstandskraft am Hinterradreifen 32 erreicht, hebt die Steuerung 50 alle Maßnahmen auf, die den Bremsdruck begrenzen oder den Bremsdruckaufbau verlangsamen. Dabei ist es denkbar, dass die Aufhebung der Maßnahmen kontinuierlich erfolgt, da eine sprunghafte Aufhebung ein instabiles Fahrzeugverhalten verursachen könnte.In order to completely prevent the
Die
Der PID-Schlupfregler 70 dient dazu, mit Eingangssignalen das negative Längskraftpotential des Hinterradreifens 32 zu bestimmen.The
Diese Bestimmung erfolgt unteranderem anhand des am Hinterradreifen 32 vorliegenden Schlupfs, welcher dem PID-Schlupfregler 70 in Form des Eingangssignals 72 vorliegt.This determination is made using, among other things, the slip present at the
Das Eingangssignals 72 für den am Hinterradreifen 32 vorliegenden Schlupf ergibt sich aus den Signalen 74 und 76, die die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Radumfangsgeschwindigkeit des Hinterradreifen 32 als Messgröße enthalten. Die Messung der beiden Geschwindigkeiten kann durch Sensoren erfolgen. Anhand der Schlupfberechnung 78 erfolgt die Ermittlung des Schlupfes am Hinterradreifen 32 aus Signalen 74 und 76.The
Darüber hinaus umfasst die Steuerung 50 einen Sollschlupfregler 80, der dem PID-Schlupfregler 70 den Sollschlupf in Form eines Signals 82 als Eingangsgröße bereitstellt.In addition, the
Dabei wird das negative Längskraftpotential mittels des I-Anteils des Hinterradreifen-Bremsmoments des PID-Schlupfreglers 70 ermittelt, und der Sollradschlupf wird mittels des negative Längskraftpotentials bestimmt.The negative longitudinal force potential is determined using the I component of the rear wheel tire braking torque of the
Bevor die Ermittlung des negative Längskraftpotentials anhand des I-Anteils des Hinterradreifen-Bremsmoments erfolgt, wird der I-Anteil durch einen Tiefpassfilter 84 gefiltert.Before the negative longitudinal force potential is determined using the I component of the rear wheel tire braking torque, the I component is filtered by a low-
Als Ausgangsgröße liefert der PID-Schlupfregler 70 das negative Längskraftpotentials des Hinterradreifens 32 dessen Betrag bei der Grenzwertkontrolle 86 mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird. Kommt es zu einer Unterschreitung, so gibt die Grenzwertkontrolle 86 ein Signal aus, welches den Bremsdruck in der Vorderradbremse 20 verringert oder den Bremsdruckaufbau verlangsamt.The
Zudem ist es denkbar, dass der PID-Schlupfregler 70 in Abhängigkeit von dem bestimmten negativen Längskraftpotential des Hinterradreifens 32 als Ausgangsgröße zusätzlich ein Hinterradreifen-Bremsmoment vorgibt, welches der PID-Schlupfregler 70 an die Hinterradbremse 30 rückführt, um die maximal mögliche Bremswirkung durch das zur Verfügung stehende negativen Längskraftpotential des Hinterradreifens 32 während des Verzögerungsvorgangs auszunutzen .It is also conceivable that the
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