DE19628979A1

DE19628979A1 - Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines ABS

Info

Publication number: DE19628979A1
Application number: DE19628979A
Authority: DE
Inventors: Ivica Batistic
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: DE19628979B4; JP2001504767A; US6208928B1; WO1998003380A1; EP0912377A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesse rung des Regelverhaltens eines Antiblockiersystems, insbe sondere zur Verbesserung der Lenkbarkeit des Fahrzeugs und der Fahrstabilität während einer Kurvenfahrt, bei dem aus dem Drehverhalten der Fahrzeugräder eine Fahrzeug-Referenz geschwindigkeit abgeleitet und Kriterien zum Erkennen einer Kurvenfahrtsituation und der Kurvenrichtung gewonnen werden, bei dem bei Kurvenfahrterkennung anstelle des Standard-Re gelmodus ein Sonder- bzw. Kurven-Regelmodus in Funktion ge setzt wird, der bereits im Teilbremsbereich eine Verringe rung des Bremsdrucks an dem kurveninneren Vorderrad und/oder kurveninneren Hinterrad hervorruft und bei dem zur Kurven fahrterkennung gefilterte Radschlupfwerte gebildet und aus gewertet werden.

Bei einer Kurvenfahrterkennung wird bei einem Regelverfahren der hier genannten Art durch die Druckentlastung der kurven inneren Räder ein die Kurvenfahrt ausgleichendes, stabili sierendes Giermoment um die Hochachse des Fahrzeugs erzeugt. Der Bremsdruck an den kurvenäußeren Rädern wird, wenn die Regelung während einer Teilbremsung einsetzt, konstant ge halten oder erhöht sich automatisch durch die Unterbindung eines weiteren Bremsdruckaufbaus an dem oder an den kurven inneren Rädern.

Aus der DE 34 13 738 C2 (P 5547) ist bereits ein Blockierschutzregelungssystem (ABS) mit einer Kurvenfahr terkennungsschaltung, die ebenfalls auf der Radschlupfmes sung beruht, bekannt. Zur Kurvenfahrterkennung werden die Schlupfwerte an den Rädern einer Fahrzeugseite addiert, mit der Schlupfsumme der Räder der anderen Fahrzeugseite ver glichen und ein Kurvenfahrterkennungssignal erzeugt, sobald die Differenz der Schlupfsummen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Bei Kurvenfahrterkennung werden dann Auswahl kriterien, wie "Select-low" oder "Select-high", nach denen der Druckverlauf in den einzelnen Bremsdruckregelkanälen dieser Bremsanlage geregelt wird, und Grenzwerte für das Wirksamwerden dieser Auswahlkriterien variiert. Auf diese Weise soll die Regelung den unterschiedlichen Bedingungen während einer Geradeausfahrt und während einer Kurvenfahrt angepaßt werden.

Aus der DE 21 19 590 A1 ist es bekannt, ein Kurvenfahrter kennungssignal mit Hilfe eines Querbeschleunigungsmeßgerä tes, wie eines Quecksilberschalters, zu gewinnen.

Ferner ist es bereits bekannt, die Funktionen eines ABS zu erweitern, indem das System zum Verbessern der Fahrstabili tät bzw. Bremsstabilität in der Kurve eingesetzt wird. Hier zu wird während einer Kurvenfahrt und einer Teilbremsung, d. h. bei einem Bremsvorgang, bei dem die ABS-Ansprechschwel len nicht erreicht werden, durch eine gezielte Verzögerung des Bremsdruckaufbaus an den kurveninneren Rädern im Ver gleich zum Bremsdruck an den kurvenäußeren Rädern ein stabi lisierendes Moment um die Hochachse des Fahrzeugs hervor gerufen ("Bremsanlage und Schlupf-Regelsystem der neuen 7er- Reihe von BMW", ATZ 97(1995), Seiten 8-15 und "Bremsanlage und Schlupf-Regelungssysteme der neuen Baureihe 5 von BMW", ATZ 98(1996) Seiten 188-194). Die Information über den aktu ellen Lenkwinkel wird, wenn kein Lenkwinkelsensor verwendet wird, aus der Querbeschleunigung abgeleitet, die wiederum aus den Radsensorsignalen berechnet wird.

Die Berechnung des gefilterten Radschlupfes und die Auswer tung dieser Größe zur Bestimmung von Kriterien für eine Kur venfahrt sind in den nicht vorveröffentlichten Patentanmel dungen DE 195 22 634 A1 (P 7914) und DE 195 22 632 A1 (P 7916) beschrieben. Zur Kurvenfahrterkennung werden nach die sen Schriften die gefilterten Radschlupfwerte miteinander verglichen und ausgewertet. Auf einen Kurvenfahrt-Regelmodus wird umgeschaltet, wenn gleichzeitig der gefilterte Radschlupf an beiden Vorderrädern über einem vorgegebenen Schlupf-Maximalwert und der gefilterte Radschlupf eines Hin terrades über einem ebenfalls vorgegebenen Schlupf-Maximal wert und der gefilterte Radschlupf des zweiten Hinterrades unter einem bestimmten Schlupf-Minimalwert liegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu ermitteln, mit dem das Regelverhalten eines ABS während einer Kurvenfahrt, und zwar schon vor Erreichen der eigentlichen ABS-Einsatzschwellen, verbessert werden kann, indem allein aus dem Raddrehverhalten die Kurvenfahrtsituation zuverlässig erkannt und durch Eingriff in das Bremsgeschehen ein stabilisierendes Moment um die Hochachse des Fahrzeugs - bei einem Bremsvorgang während einer Kurvenfahrt - hervorgerufen wird.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann. Die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß der Schlupfzustand der einzelnen Räder durch Er mitteln eines Schlupfdifferenzwertes, nämlich der Differenz zwischen dem momentanen Radschlupf und dem gefilterten Rad schlupf, und eines Schlupfsummenwerten, der durch Integra tion der Differenz zwischen dem momentanen Radschlupf und einem vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert gebildet wird, erfaßt wird, daß durch Auswertung des Schlupfdifferenzwertes und des Schlupfsummenwertes ein Radzustandswert, insbeson dere ein den Schräglauf des Rades oder die Radquerdynamik darstellender Wert, der daher zur Kurvenfahrterkennung aus wertbar ist, ermittelt wird und daß durch Vergleich der Schräglaufwerte der einzelnen Fahrzeugräder auf den Fahr zeugzustand geschlossen wird.

Nach einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Radzustandsermittlung eine annähernd gleichbleibende, unter einem vorgegebenen Grenzwert liegende Schlupfdifferenz von zum Beispiel ± 1 km/h als Hinweis oder Kriterium für einen konstanten Schräglauf und damit für eine Kurvenerkennung bewertet wird. Der gleichbleibende, relativ geringe Schlupfdifferenzwert zeugt von dem Vorhandensein einer sog. Radquerdynamik. Ein hoher Schlupfdifferenzwert weist dagegen auf eine hohe Längsdynamik und damit auf eine Geradeausfahrt-Situation hin.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, einen Schlupfwert von etwa 0,5-3%, insbesondere 1-2%, der Fahrzeuggeschwin digkeit oder Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit als zulässigen Schlupfwert vorzugeben. Für die Vorderräder gelten ein Schlupf von etwa 3% der Fahrzeug(referenz)geschwindigkeit und für die Hinterräder ein Schlupf von etwa 1-2% der Fahrzeug(referenz)geschwindigkeit als zulässig.

Nach einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird bei der Fahrzeugzustandsermittlung ein annä hernd konstanter Schräglauf an beiden Rädern einer Fahrzeug seite als Kriterium für eine Kurvenfahrt, ein nur an der Vorderachse feststellbarer konstanter Schräglauf als Krite rium für ein Untersteuern des Fahrzeugs bewertet. Ein nur an der Hinterachse auftretender, konstanter Schräglauf gilt als Hinweis auf ein Untersteuern.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der Abbildung hervor, die im Blockschaltbild, schematisch vereinfacht die wesentlichen elektronischen Komponenten ei ner Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens wiedergibt.

Die dargestellte Schaltungsanordnung dient zur Veranschaulichung der prinzipiellen Arbeitsweise einer Schaltungsanordnung für ein ABS, die mit Komponenten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und damit zur Verbesserung des Regelverhaltens während einer Kurvenfahrt ergänzt ist.

Die Eingangsinformationen für die Blockierschutzregelung werden nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Er findung mit Hilfe von Radsensoren S1 bis S4, die das Dreh verhalten jedes einzelnen Fahrzeugrades erfassen, gewonnen. S1 bis S4 symbolisieren passive oder aktive Meßwertaufneh mer, in denen die Drehbewegung des jeweiligen Rades, das mit einer Zahnscheibe oder einem anderen bekannten Meßwertgeber ausgerüstet ist, ein die Drehbewegung wiedergebendes Aus gangssignal hervorruft. Die Fahrzeugräder, VL, VR, HL, HR sind ebenfalls symbolisch angedeutet.

Nach Aufbereitung der Sensor-Ausgangssignale stehen Signale oder Daten, die die einzelnen Radgeschwindigkeiten v₁ bis v₄ darstellen, zur Verfügung. Die Aufbereitungsschaltungen sind in einem Schaltungsblock 1 untergebracht.

Durch logische Verknüpfung der Radgeschwindigkeits-Informa tionen oder -Signale v₁ bis v₄ wird in einer Schaltung 2 eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit v_REF gebildet, die anstelle der - nicht bekannten - tatsächlichen Fahrzeuggeschwindig keit als Bezugsgröße zur Ermittlung dem Bremsschlupfes Δv₁ bis Δv₄ der einzelnen Räder herangezogen wird. Hierzu sind die Vergleicher und differenzbildenden Stufen 3 bis 6 vor gesehen, die für jedes Rad den Schlupf nach der Beziehung

Δv_i = V_REF-v_i
i = 1 . . . 4

errechnen.

In einem Filter 7-10 mit Tiefpaßcharakteristik wird für jedes Rad i individuell ein gefiltertes Radschlupfsignal fws_i (i = 1 bis 4) nach der Beziehung

fws_n = fws_n-1 + (Δv-fws_n-1)/T

gebildet, wobei "n" den letzten, "n-1" den vorletzten Arbeitstakt bedeuten. Aus beiden Größen wird schließlich radindividuell eine Schlupfdifferenz SD_i

SD_i = slipdiff_i = Δv_i-fws_ni

ermittelt.

Schließlich wird für jedes Rad bzw. zur radindividuellen Auswertung der momentanen Schlupfwerte Δv_i eine Rechenstufe 15-18 benötigt, die hier als Schlupfintegrator 15-18 bezeichnet wird. Durch Integration der Differenz zwischen dem momentanen Schlupfwert Δv_i und einem vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert S_erl. wird (radindividuell) ein Schlupfsummenwert oder Schlupfintegral SI nach der Beziehung

errechnet.

Der Schlupfzustand jedes einzelnen Rades läßt sich also auf Basis des jeweiligen Schlupfdifferenzwertes SD, nämlich der Differenz zwischen dem momentanen Radschlupf Δv_i dieses Rades i und dem gefilterten Radschlupf fws_i, und aus dem jeweiligen Schlupfintegralwert oder Schlupfsummenwert SI beurteilen. Das Auswerten des Schlupfdifferenzwertes SD und des Schlupfsummenwertes SI ergibt einen Radzustandswert, der ein Maß für den Schräglauf eines Rades oder die Radquerdynamik darstellt.

Durch Vergleich der Schräglaufwerte der einzelnen Fahrzeugräder läßt sich dann auf den Fahrzeugzustand schließen.

Zur Radzustandsermittlung werden für jedes Rad die Ausgangssignale oder Ausgangsdaten der beschriebenen Schaltungskomponenten, nämlich die Informationen über den momentanen Schlupf Δv_i, der gefilterte Schlupfwert fws_i, der Schlupfdifferenzwert SD bzw. SD_i und das Integral bzw. der Schlupfsummenwert SI bzw. SI_i einem Auswertungsschaltkreis 19-22, der als Radzustandsermittlung RZE bezeichnet ist, zugeleitet.

Ein geringer Differenzbetrag von z. B. ± 1 km/h in Verbindung mit einem ständig vorhandenem Schlupf deuten auf einen Bremsvorgang mit einem konstanten Schräglauf hin, d. h. auf eine Radquerdynamik bzw. auf das Vorhandensein von quer zur Fahrtrichtung auf die Räder gerichteten Kräften. Ein großer Differenzbetrag deutet dagegen auf eine hohe Radlängsdynamik hin. Ein Schräglauf kann in diesem Fall ausgeschlossen werden.

Als zulässiger Schlupfwert S_erl. wird beispielsweise ein Schlupfwert von 0,5-2% der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit v_REF vorgegeben. Ein typischer Wert für den zulässigen Schlupf S_terl. liegt bezogen auf die Vorderachse, bei etwa 3% (oder 2 bis 4%), bezogen auf die Hinterachse bei etwa 1-2% der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit. Der die Schlupfsumme bildende Schlupfintegrator 15-18, der in Funktion tritt, sobald die Differenz aus dem momentanen Schlupfwert Δv_i und dem vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert S_erl. einen Wert über 0 annimmt, stellt gewissermaßen ein Maß für den Radzustand bzw. für die Radquerdynamik dar.

Zur Fahrzeugzustandsermittlung werden die auf die einzelnen Räder wirkenden Kräfte bzw. die Radzustandsgrößen verglichen. Folgende Fälle sind hervorzuheben:

a) Liegt an den beiden Rädern einer Fahrzeugseite, z. B. der linken Fahrzeugseite, ein "konstanter Schräglauf" vor, während dies für die Räder auf der anderen (rechten) Fahrzeugseite nicht gilt, so deutet dies auf einen Bremsvorgang in einer Linkskurve hin.
b) Bei umgekehrten Verhältnissen liegt eine Rechtskurve vor.
c) Läßt sich lediglich an den Vorderrädern ein näherungsweise "konstanter Schräglauf" erkennen, nicht jedoch an den Hinterrädern, so liegt ein als "Untersteuern" bezeichneter Fahrzeugzustand vor.
d) Wenn ausschließlich die Hinterräder "konstanten Schräglauf" erkennen lassen, handelt es sich um eine Kurvenfahrt mit sog. "Übersteuer"-Tendenz.

Die erfindungsgemäße Radzustands- und Fahrzeugzustands ermittlung kann in den Regelsystemen auf vielfältige Weise ausgewertet werden. Bei einem ABS-System wird erfindungsgemäß auf Basis dieser Informationen das Regelverhalten verbessert und eine bessere Lenkbarkeit des Fahrzeugs und eine höhere Fahrstabilität erzielt.

Zur Fahrzeugzustandsermittlung ist eine Programmstufe oder ein Schaltkreis 23 symbolisch dargestellt, der die Ausgangssignale der einzelnen, radindividuellen Schaltkreise oder Operatoren 19-22 erhält und auswertet. Schließlich wird das Ausgangssignal bzw. werden die Ausgangsdaten der Fahrzeugzustandsermittlung der eigentlichen ABS-Logik 24 zugeführt, die in bekannter Weise auf Basis komplexer Algorithmen eine Blockierschutzregelung bewirkt.

Zur Erläuterung und besseren Verständlichkeit der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden die einzelnen Funktionen und Schritte in Form von Schaltblöcken und Schaltkreisen dargestellt. In der Praxis werden diese Funktionen, wenn es sich um eine ABS-Schaltung auf Basis von programmgesteuerten Schaltkreisen handelt, in den Programmablauf einbezogen.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung des Regelverhaltens eines Antiblockiersystems, insbesondere zur Verbesserung der Lenkbarkeit des Fahrzeugs und der Fahrstabilität während einer Kurvenfahrt, bei dem aus dem Drehverhalten der Fahrzeugräder eine Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit abgeleitet und Kriterien zum Erkennen einer Kurvenfahrtsituation und der Kurvenrichtung gewonnen werden, bei dem bei Kurvenfahrterkennung anstelle des Standard-Regelmodus ein Sonder- bzw. Kurven-Regelmodus in Funktion gesetzt wird, der bereits im Teilbremsbereich eine Verringerung des Bremsdrucks an dem kurveninneren Vorderrad und/oder kurveninneren Hinterrad hervorruft und bei dem zur Kurvenfahrterkennung gefilterte Radschlupfwerte gebildet und ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlupfzustand der einzelnen Räder durch Ermitteln eines Schlupfdifferenzwertes, nämlich der Differenz zwischen dem momentanen Radschlupf (Δv_{i; mit i = 1 . . . 4}) und dem gefilterten Radschlupf (fws_i), und eines Schlupfsummenwerten (SI_i), der durch Integration der Differenz zwischen dem momentanen Radschlupf (Δv_i) und einem vorgegebenen, zulässigen Schlupfwert (S_erl.) gebildet wird, erfaßt wird, daß durch Auswertung des Schlupfdifferenzwertes (SD_i) und des Schlupfsummenwertes (SI_i) ein Radzustandswert, insbesondere ein den Schräglauf des Rades oder die Radquerdynamik darstellender Wert, der zur Kurvenfahrterkennung auswertbar ist, ermittelt wird und daß durch Vergleich der Schräglaufwerte der einzelnen Fahrzeugräder auf den Fahrzeugzustand geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Radzustandsermittlung ein annähernd gleichbleibender, unter einem vorgegebenen Grenzwert liegender Schlupfdifferenzwert (SD_i) als Kriterium für einen konstanten Schräglauf und damit für eine Kurvenfahrterkennung bewertet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Fahrzeugzustandsermittlung ein annähernd konstanter Schräglauf an beiden Rädern einer Fahrzeugseite als Kriterium für eine Kurvenfahrt bewertet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein nur an der Vorderachse feststellbarer konstanter Schräglauf als Kriterium für ein Untersteuern des Fahrzeugs, ein nur an der Hinterachse auftretender konstanter Schräglauf als Kriterium für ein Untersteuern bewertet werden.