DE10259272B4

DE10259272B4 - Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE10259272B4
Application number: DE10259272A
Authority: DE
Inventors: Dr. Rieth Peter E.; Dr. Schwarz Ralf; Sascha Semmler; Prof. Dr. Isermann Rolf
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: DE10259272A1

Abstract

Die Erfindung beruht auf dem Problem, in einfacher Weise die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zu bestimmen. Dazu sieht die Erfindung vor, dass aus den zur Verfügung stehenden Sensorsignalen auf unterschiedlichen Berechnungswegen (2, 3, 4) mehrere vorläufige Einzelwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt werden. Aus diesen wird in einem Berechnungsblock (12), nachdem sie mit Gewichtungsfaktoren, die durch den Block (9) je nach Fahrsituation zur Verfügung gestellt werden, bewertet worden sind, die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit VFahrzeug als Mittelwert gebildet. Wenigstens eine Berechnung (Block (2)) beruht dabei auf einer Abschätzung der an den Rädern wirkenden Längskräfte.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit eines mehrrädrigen Fahrzeuges, das mit Radsensoren zur Bestimmung der Drehzahl seiner mit Radbremsen versehenen Räder versehen ist.
Derartige Fahrzeuge sind bekannt. Ihre Radbremsen sind Systemen zugeordnet, mit denen die einzelnen Zuspannkräfte bzw. Bremsdrücke unabhängig von einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer automatisch durch eine Regeleinrichtung bestimmt und eingestellt werden können. Die Bremspedalbetätigung durch den Fahrer dient dabei lediglich als Leitgröße. Hierbei handelt es sich z. B. um ABS-Systeme oder um ”Brake-by-wire”-Bremsanlagen.
Die Regeleinrichtung benötigt eine Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit, die auch als Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit bezeichnet wird. Solange die Räder nicht abgebremst werden, lässt sich diese unmittelbar aus den Raddrehzahlen ableiten, was die Grundlage eines jeden Tachometers ist. Während einer Regelung befinden sich die Räder aber in einem Brems- oder Beschleunigungsschlupf, so dass ihre Drehzahl nicht mehr mit der Fahrzeuggeschwindigkeit linear korreliert ist.
Für diesen Fall ist schon unterbreitet worden, die Signale eines mit dem Fahrzeug gekoppelten Beschleunigungssensors zur Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zu nutzen. Dies führte aber nicht in allen Fällen zu einem befriedigenden Ergebnis.
Aus der DE 199 36 710 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße bekannt. Hierzu werden Radgeschwindigkeitsgrößen gemessen und Gewichtungsgrößen für die einzelnen Radgeschwindigkeitsgrößen ermittelt. In Abhängigkeit der mit den Gewichtungsgrößen gewichteten Radgeschwindigkeitsgrößen wird durch Mittelwertbildung eine Stützgröße ermittelt, in Abhängigkeit derer die Fahrzeuggeschwindigkeitsgröße ermittelt wird.
Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, die Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit weiter zu verbessern.
Die Erfindung sieht daher zur Lösung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vor.
Mit dieser Methode lässt sich mit einem geringen Aufwand die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit hinreichend genau bestimmen.
Das Verfahren kann deutlich verbessert werden, wenn in einem der wenigstens zwei Berechnungswege die Fahrzeugverzögerung (negative Längsbeschleunigung) aus der Summe der an den Rädern wirkenden Längskräfte ermittelt wird, wobei jede einzelne Längskraft aus der jeweiligen Zuspannkraft und der Raddrehzahlbeschleunigung ermittelt wird. Sensoren zur Bestimmung der Zuspannkraft sind bei einigen Systemen, so z. B. bei ”Brake-by-wire”-Bremsanlagen eingesetzt. Bei hydraulischen Bremsanlagen wird dazu der Druck in den Radbremszylindern gemessen. Daraus lässt sich in Kenntnis der Konstruktionsparameter der jeweiligen Radbremse die Zuspannkraft und damit das Bremsmoment bestimmen. In Kenntnis der aktuellen Raddrehzahlverzögerung lässt sich daraus die Längskraft am Reifen berechnen.
Zur Bestimmung der einzelnen Gewichtungsfaktoren werden wenigstens zwei der folgenden Eingangsgrößen herangezogen:
Der Radschlupf desjenigen Rades, das den kleinsten Radschlupfwert aufweist, dabei wird ein Radbremsschlupf negativ gezählt.
Die Raddrehzahlbeschleunigung des Rades mit dem kleinsten Radschlupf. Dieser Wert ist negativ bei einem gebremsten Rad.
Die von den Beschleunigungssensoren abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges.
Die von den Zuspannkräften an den Rädern abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges.
Der Schwimmwinkel des Fahrzeuges.
Für das Verfahren reicht es vollkommen aus, wenn die Gewichtungsfaktoren in der Art einer Fuzzy-Logik aus den in wenigen Bereichskategorien eingeteilten Eingangsgrößen abgeleitet werden. Da die jeweiligen Einzelwerte über große Bereiche der Eingangsgrößen durchaus gleich gewichtet werden können, reicht eine Grobeinteilung der Eingangsgrößen z. B. in vier Bereiche aus. Vorhandene Ungenauigkeiten werden dabei auch dadurch kompensiert, dass die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit als Mittelwert aus mehreren Einzelwerten gebildet ist.
Wichtige Regeln zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren sind z. B.:
Für den Fall, dass der Radschlupf desjenigen Rades, das den kleinsten Radschlupfwert aufweist, zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren herangezogen wird, wird, wenn dieser nahe 0 liegt, der Gewichtungsfaktor für die aus den Radsensoren abgeleiteten Einzelwerte nahe 1 gesetzt. Dieser Fall ist gegeben, wenn die Räder nicht gebremst oder beschleunigt werden und damit ihre Drehzahl mit der Fahrzeuggeschwindigkeit linear korreliert.
Der andere Fall ist bei einer Bremsung gegeben. Der Radschlupf ist dann negativ: Wenn die von dem Beschleunigungssensor abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges und die von den Zuspannkräften an den Rädern abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren herangezogen werden, werden die Gewichtungsfaktoren für die aus den beiden Längsbeschleunigungen ermittelten Einzelwerte in etwa gleichwertig gesetzt.
Das Verfahren ermöglicht es auch, Defekte an dem System festzustellen. Dazu wird die aus den Zuspannkräften ermittelte Fahrzeugverzögerung mit der aus dem Fahrzeugverzögerungssensor abgeleiteten Fahrzeugverzögerung verglichen. Kann eine deutliche Abweichung festgestellt werden, muss dies zumindest dann als Defekt interpretiert werden, wenn ein Radbremsschlupf vorliegt.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild, das im Folgenden näher erläutert wird:
Bei Traktionsregel- oder Antriebsschlupfsystemen ist es erforderlich, die auf jedes angetriebene Rad wirkenden Antriebskräfte so zu regeln, dass das Fahrzeug eine maximale Beschleunigung erfährt.
Bei Antiblockiersystemen hingegen ist es erforderlich, die auf jedes abgebremste Rad wirkenden Bremskräfte so zu regeln, dass das Fahrzeug eine maximale Verzögerung erfährt.
Hierbei ist es erforderlich, den oben genannten Systemen die geschätzte Geschwindigkeit des Fahrzeuges möglichst genau als Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen.
Das vorliegende Verfahren verwendet zur Schätzung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit die Radgeschwindigkeiten, Bremsdrücke, Beschleunigungen in Längs- und Querrichtung, die Gierrate sowie den Lenkradwinkel.
Aus diesen Sensorinformationen werden drei unterschiedliche Schätzungen der Fahrzeuggeschwindigkeit gebildet, erstens eine Schätzung aus den Raddrehzahlen, zweitens aus den Beschleunigungssensoren und drittens aus den Bremsdrücken, die ein Maß für die Zuspannkraft darstellen.
Zunächst werden im Block (1) basierend auf den Zuspannkräften bzw. den Bremsdrücken und Radverzögerungen die Längskräfte an den Rädern berechnet. Anschließend wird im Block (2) die Summe dieser Kräfte gebildet und eine geschätzte Beschleunigung des Fahrzeugs berechnet. Hierzu wird von der Einheit (5) die geschätzte Fahrzeugmasse zur Verfügung gestellt.
Des Weiteren wird im Block (2) eine Transformation in Richtung des Fahrzeugschwimmwinkels durchgeführt, der im Block (5) bereits geschätzt wurde. Normalerweise ist der Schwimmwinkel in unkritischen Fahrsituationen vernachlässigbar. Darüber hinaus wird die Fahrbahnsteigung, die durch Block (5) bereitgestellt wird, ebenfalls zur Fehlerkorrektur berücksichtigt.
Im Block (3) werden die gemessenen Beschleunigungen in Längs- und Querrichtung ebenfalls in Richtung des Schwimmwinkels transformiert, wobei die geschätzte Fahrbahnsteigung aus dem Block (5) ebenfalls berücksichtigt wird.
Im Block (4) werden die Raddrehzahlinformationen in der Form bearbeitet, dass Einflüsse z. B. aufgrund unterschiedlicher Wege beim Durchfahren einer Kurve kompensiert werden können.
Im Block (6) wird die von Block (4) bereitgestellte maximale Geschwindigkeit ermittelt und liegt zur weiteren Verarbeitung am Ausgang an.
Im Block (10) wird die Fahrzeuggeschwindigkeit aus den Bremsdrücken ermittelt. Hierbei wird die am Ausgang von (2) anliegende Beschleunigung über die Abtastzeit des Systems integriert. Hierzu addiert sich die im Block (12) zuletzt ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit.
Analog bildet sich die Geschwindigkeit basierend auf den Beschleunigungssensoren im Block (11).
Die nun berechneten drei Geschwindigkeiten liegen am Fuzzy-System (12) an. Um eine Aussage über die Zuverlässigkeit der einzelnen Geschwindigkeiten zu erhalten, werden die aus den Blöcken (2), (3) und (7) berechneten Beschleunigungen sowie der im Block (8) ermittelte Radschlupf dem Block (9) zugeführt. Die Aufgabe von Block (9) ist es, die am Fuzzy-System (12) anliegenden Geschwindigkeiten zu bewerten und entsprechend zu gewichten.
Die geschätzte Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit liegt als Ausgang des Fuzzy-Systems (12) an und kann den Traktionsregel- bzw. Antiblockiersystemen zur weiteren Informationsverarbeitung zugeführt werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit eines mehrrädrigen Fahrzeuges, das mit Radsensoren zur Bestimmung der Drehzahl seiner mit Radbremsen versehenen Räder versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit einem Verzögerungssensor zur Bestimmung zumindest der Fahrzeuglängsverzögerung und mit Sensoren zur Bestimmung der Zuspannkraft oder des Bremsdruckes der einzelnen Radbremsen versehen ist, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden: (a) Auf Basis der Sensorinformationen werden auf wenigstens zwei nicht voneinander abhängigen Berechnungswegen angenäherte vorläufige Einzelwerte für die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt; (b) aus den mit unterschiedlichen Faktoren gewichteten Einzelwerten wird die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit als Mittelwert gebildet, wobei (c) zuvor in einer Bewertungseinheit je nach Fahrsituation die Gewichtungsfaktoren bestimmt worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der wenigstens zwei Berechnungswege die Fahrzeugverzögerung aus der Summe der an den Rädern wirkenden Längskräfte ermittelt wird, wobei jede einzelne Längskraft aus der jeweiligen Zuspannkraft oder dem Bremsdruck und der Raddrehzahlbeschleunigung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der folgenden Eingangsgrößen zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren herangezogen werden: Der Radschlupf desjenigen Rades, das den kleinsten Radschlupfwert aufweist, die Raddrehzahlbeschleunigung des Rades mit dem kleinsten Radschlupf, die von den Beschleunigungssensoren abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges, die von den Zuspannkräften oder den Bremsdrücken an den Rädern abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges, Schwimmwinkel des Fahrzeuges.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfaktoren in der Art einer Fuzzy-Logik aus den in wenigen Bereichskategorien eingeteilten Eingangsgrößen abgeleitet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Radschlupf desjenigen Rades, das den kleinsten Radschlupfwert aufweist, zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren herangezogen wird und dass, wenn dieser nahe 0 liegt, der Gewichtungsfaktor für die aus den Radsensoren abgeleiteten Einzelwerte nahe 1 liegt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Beschleunigungssensoren abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges und die von den Zuspannkräften oder den Bremsdrücken an den Rädern abgeleitete Längsbeschleunigung des Fahrzeuges zur Bestimmung der Gewichtungsfaktoren herangezogen werden und dass, wenn der Radschlupf negativ ist, die Gewichtungsfaktoren für die aus den beiden Längsbeschleunigungen ermittelten Einzelwerte in etwa gleichwertig sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Zuspannkräften oder den Bremsdrücken ermittelte Fahrzeugverzögerung mit der aus dem Fahrzeugverzögerungssensor abgeleitete Fahrzeugverzögerung verglichen wird und eine deutliche Abweichung zumindest dann als Defekt interpretiert wird, wenn ein Radbremsschlupf vorliegt.