DE19602170A1 - Verfahren zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung von FahrwegbedingungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung von
Fahrwegbedingungen.
Ein derartiges Verfahren wird benötigt, um bei Fahrzeugen,
deren Bremsanlage so gestaltet ist, daß es möglich ist, den
Radbremsdruck unabhängig von der vom Fahrer auf das Bremspedal
ausgeübten Kraft so einzustellen oder zu regeln, das Drehver
halten der Räder den Reibbedingungen auf der Fahrbahn und den
Fahrwegbedingungen anpassen zu können.
Bei einem Antiblockiersystem wird z. B. der Bremsdruck derart
geregelt, daß sich die Räder bei einer Vollbremsung mit einem
Schlupf drehen, bei dem sowohl hohe Bremskräfte als auch hohe
Seitenkräfte übertragen werden können. Dies hat zur Folge, daß
das Fahrzeug bei einer Vollbremsung lenkbar bleibt.
Es sind aber auch andere Bremsdruckregelungen bekannt, so wird
z. B. bei einer Antriebsschlupfregelung versucht, ein Durchdre
hen der angetriebenen Räder beim Anfahren zu verhindern. Bei
einer Fahrstabilitätsregelung soll durch einen gezielten Brems
druckaufbau an bestimmten Rädern ein Schleudern des Fahrzeuges
um seine Hochachse verhindert werden.
Die insbesondere für ein Antiblockiersystem entwickelten Regel
algorithmen basieren darauf, daß aus den Signalen der Radsenso
ren, die das Drehverhalten der Räder erfassen, eine Fahrzeugre
ferenzgeschwindigkeit abgeleitet wird und daß mit einem Regel
algorithmus versucht wird, die jeweilige Radgeschwindigkeit,
das ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades, der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit
im Sinne eines optimalen Schlupfes anzupas
sen.
In dem Regelalgorithmus sind fahrzeugspezifische Grenzwerte
definiert, bei deren Auftreten eine Anpassung des Bremsdruckes
einsetzt.
So werden z. B. Radverzögerungen definiert, so daß der Brems
druck abgebaut werden kann, wenn die Fahrzeugräder zu stark
verzögern,f also die Tendenz aufweisen zu blockieren. Auf diese
Weise läßt sich der Radschlupf in engen Grenzen halten. Die
Schwellenwerte der Regelung sind für feste, flache Fahrbahn
oberflächen unabhängig vom Reibwert der Fahrbahn definiert.
Bei Bremsungen auf welligen Fahrbahnoberflächen (Schlechtweg)
oder Fahrbahnen mit losem Untergrund (off road) erscheint es
nicht angebracht, mit den Werten zu rechnen, die für feste,
flache Oberflächen definiert worden sind. Man konnte nämlich
feststellen, daß auf den o.g. Untergründen die Bremswege ver
längert werden. Dies läßt sich theoretisch darauf zurückführen,
daß durch die Schwankungen der Karosserie bzw. des Fahrzeug
aufbaus auf welligen Untergrund die Radlasten der einzelnen
Räder sich sehr stark ändern, wodurch die Anpassung der Rad
geschwindigkeit an die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit nicht
mehr optimal durchgeführt werden kann. Beim losen Untergrund
läßt sich die Verlängerung des Bremsweges dadurch erklären, daß
dort die Kraftschlußausnutzung bei Schlupfwerten im Bereich
zwischen 0,2 und 1 mit steigendem Schlupf noch anwachsen und
nicht wie üblich leicht fallen. Die führt zu Mißinterpretatio
nen der Radsensorsignale durch den üblichen Regealgorithmus.
Für die genannten Fälle sind die normalen Regelalgorithmen, mit
Eingriffsschwellen, die für feste, flache Fahrbahnuntergründe
definiert sind, zu empfindlich eingestellt. Es ist daher not
wendig, o.g. Fahrwegbedingungen zu erkennen und geeignete Son
derregelmodi zu schalten, die insbesondere darin bestehen, daß
Eingriffsschwellen in dem Sinne angepaßt werden, daß höhere
Schlupfwerte erlaubt sind.
Aus der US-PS 4969100 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer
Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit bekannt, die aus den Signalen,
die von den Radsensoren geliefert werden, abgeleitet wird.
Gleichzeitig ist ein Beschleunigungssensor vorgesehen, dessen
Werte mit der Referenzgeschwindigkeit bzw. mit einer daraus
abgeleiteten Referenz-Fahrzeugbeschleunigung verglichen werden.
Im Falle einer Abweichung wird das Verfahren zur Bestimmung der
Referenzgeschwindigkeit geändert.
Mit dem Begriff Fahrzeugbeschleunigung solle sowohl positive
als auch negative Werte der Geschwindigkeitsänderung erfaßt
werden.
Im vorliegenden Fall beruht die Erfindung auf der Aufgabe, ein
Verfahren darzustellen, mit der die Fahrwegbedingungen ermit
telt werden können, so daß der Regelalgorithmus entsprechend
angepaßt werden kann.
Dazu wird vorgeschlagen, eine errechnete Fahrzeug-Referenzbeschleunigung
mit den Werten eines Beschleunigungssensors zu
vergleichen und aus dem Vergleich Kriterien für die Bestimmung
der Fahrwegsituation abzuleiten, um nach Maßgabe dieser Krite
rien in den Regelalgorithmus zur Bremsdruckregelung einzugrei
fen.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß mit der Referenz
geschwindigkeit ein zeitlich gemittelter Wert für das Gesamt
fahrzeuges dargestellt wird. Ein Beschleunigungssensor, der mit
der Fahrzeugkarosserie bzw. mit dem Fahrzeugaufbau verbunden
ist, mißt die Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie, die ins
besondere aufgrund von Nickbewegungen der Fahrzeugkarosserie
gegenüber dem Fahrgestell, von der Gesamtfahrzeugbeschleunigung
verschieden ist. Die Beschleunigung des Gesamtfahrzeuges kann
durch die errechnete Referenz-Fahrzeugbeschleunigung dar
gestellt werden. Bildet man die Differenz zwischen den Werten,
die der Beschleunigungssensor liefert und der errechneten Refe
renzbeschleunigung, läßt sich die Bewegung der Karosserie bzw.
des Aufbaus gegenüber dem Gesamtfahrzeug darstellen.
Diese Bewegung wird nun vor allem charakterisiert durch die
Fahrwegbedingungen. Insbesondere wird man bei welliger Fahrbahn
erwarten, daß die Karosserie gegenüber dem Gesamtfahrzeug ent
sprechend der Wellenstruktur der Fahrbahnoberfläche nickt und
wankt, so daß durch eine zeitliche Analyse des Differenzsignals
hinsichtlich seiner Frequenzen und Amplitude diese Situation
erkannt werden kann. Insbesondere läßt sich beim Auftreten
kleiner Frequenzen und kleinen Amplituden auf wellige Fahrbahn
(Schlechtweg) schließen. Bei niedriger Frequenz und großen
Amplituden kann auf ein stark unebenes Gelände mit im allgemei
nem losem Untergrund (off-road) geschlossen werden.
Entsprechend von festgelegten Kriterien lassen sich damit Er
eignissignale ausgeben, aufgrund der der Regelalgorithmus zur
Bremsdruckregelung angepaßt wird.
Die Verdeutlichung des Erfindungsgedankens erfolgt anhand einer
sehr schematischen Darstellung in der Fig. 1.
Mit 1 ist eine schematisch dargestellte Fahrzeugkarosserie
angedeutet. Diese wird über vier Räder 2, 3, 4, 5 über allgemein
bekannte Radaufhängungen getragen. Das Drehverhalten eines
jeden Rades kann mit Hilfe eines sogenannten Radsensors 6, 7, 8, 9
erfaßt werden. Mit der Karosserie 1 ist ein Beschleunigungs
sensor 10 verbunden, der die Beschleunigung bzw. Verzögerung
der Karosserie 1 in Fahrzeuglängsrichtung wiedergibt.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß das Verfahren natürlich
verfeinert werden kann, wenn auch Querbeschleunigungen des
Fahrzeuges erfaßt werden.
Die Radsensoren 6, 7, 8, 9 geben ein winkelaufgelöstes Signal
wieder, deren zeitliche Ableitung die Winkelgeschwindigkeit der
Räder oder kurz gesprochen die Radgeschwindigkeit darstellt.
Aufgrund dieser Signale läßt sich eine sogenannte Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit
12 ermitteln. Dazu sind in einer elek
tronischen Auswerteinheit 13 entsprechende Berechnungsalgorith
men implementiert. Es sind unterschiedliche Methoden bekannt,
die an dieser Stelle aber nicht näher erläutert werden brau
chen, da sie dem Fachmann für eine Bremsdruckregelung ohne
weiteres geläufig sind. Es kommt auch nicht entscheidend auf
die Art der Bestimmung der Referenzgeschwindigkeit an, vielmehr
ist es notwendig zu wissen, daß die Referenzgeschwindigkeit die
Geschwindigkeit des Gesamtfahrzeuges in einem zeitlichen Mittel
wiedergibt.
Durch eine zeitliche Ableitung des Fahrzeug-Referenzsignals
läßt sich die Referenz-Fahrzeugbeschleunigung 13 ermitteln.
Der Beschleunigungs-/Verzögerungssensor 10 liefert ebenfalls
ein Beschleunigungssignal, das allerdings nur die Längs
beschleunigung 14 der Karosserie 1 wiedergibt.
Dieses Beschleunigungssignal ist nicht identisch mit der
Referenz-Fahrzeugbeschleunigung, da es erstens nur die Be
schleunigung der Karosserie bzw. des Aufbaus ermittelt und
andererseits keine zeitliche Mittelung erfährt. Setzt man die
beiden Signale 13, 14 in einem Differenzbildner 15 in Vergleich,
so erhält man eine Relativverzögerung, die die Verzögerung bzw.
Beschleunigung der Karosserie gegenüber dem Gesamtfahrzeug
wiedergibt. Wenn in diesem Zusammenhang von Signalen gesprochen
wird, so sind hier nicht Einzelwerte gemeint, sondern eine
Darstellung der jeweiligen Größe im zeitlichen Verlauf.
Das Relativsignal 16 läßt sich nun hinsichtlich seiner Frequenz
und den auftretenden Amplituden analysieren. Zumindest die zwei
folgenden Kriterien lassen sich ableiten. Liegt ein erheblicher
Hochfrequenzanteil mit entsprechender Amplitude vor, so läßt
sich daraus schließen, daß das Fahrzeug auf welligem Untergrund
bewegt wird. Es wird das Ereignissignal E1 ausgegeben.
Stellt man fest, daß niedrige Frequenzen dominieren, so läßt
dies kontinuierlich geänderte Fahrbahnneigungen vermuten, wor
aus geschlossen werden kann, daß das Fahrzeug im off-road-Bereich
bewegt wird. Es wird das Ereignissignal E2 ausgegeben.
Je nachdem wie weit die Erkenntnis über die Darstellung von
bestimmten Fahrwegsituationen in Signalen der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung
13, der Karosseriebeschleunigung 14 sowie im
Differenzsignal 16 voranschreitet, lassen sich auch weitere
Kriterien ableiten. Je nachdem welches Ereigniskriterium E1
oder E2 vorliegt, kann nun die Bremsdruckregelung angepaßt
werden. Die Anpassung wird vor allem darin bestehen, daß die
Eingriffsschwellen erhöht werden, so daß auch höhere Schlupf
werte erlaubt sind.
Claims (3)
1. System zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen innerhalb ei
nes Bremsdruckregelverfahrens für ein Fahrzeug mit Radsen
soren zur Bestimmung des Drehverhaltens der Fahrzeugräder
mit einem Beschleunigungssensor zur Erfassung mindestens
der Längsbeschleunigung der Fahrzeugkarosserie, mit einer
elektronischen Auswerteeinheit, die die Radsensorsignale
auswertet und eine Referenz-Fahrzeugbeschleunigung ermit
telt, wobei das vom Beschleunigungssensor gelieferten Si
gnale mit der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung in bezug ge
setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwi
schen der Referenz-Fahrzeugbeschleunigung (13) und der Ka
rosseriebeschleunigung (14) gebildet wird und aus dem Dif
ferenzsignal (16) Eingriffskriterien abgeleitet werden,
aufgrund derer Regelschwellen für die Bremsdruckregelung
geändert werden.
2. System zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal (16)
hinsichtlich der auftretenden Frequenzen analysiert wird,
wobei bei einem großen Anteil von hohen Frequenzen die Re
gelschwellen so eingestellt werden, daß sie den Bedingungen
auf welliger Fahrbahn angepaßt sind.
3. System zur Bestimmung von Fahrwegbedingungen nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzsignal hin
sichtlich seiner Frequenz analysiert wird und bei einem
großen Anteil von niedrigen Frequenzen die Regelschwellen
so eingestellt werden, daß sie den Bedingungen für losen
Untergrund angepaßt sind.
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Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |