DE19638306A1 - Vehicle braking system with slip regulation - Google Patents
Vehicle braking system with slip regulationInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a braking system with the features of Claim 1.
Bisherige Schlupfregler, wie sie beispielsweise aus der EP,B1,0 365 604 (entspricht US 5,136,509) bekannt sind, verwenden ein Proportional-Differential Regelgesetz, um eine Wunsch-Sollgeschwindigkeit eines Rades einzustellen. Der Sollwert wird dabei aus einer Referenzgröße, die der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit entspricht, und einem vorgegebenen Sollbremsschlupf des Rades gebildet. Die Einstellung der Sollgeschwindigkeit beziehungsweise des Sollschlupfes geschieht dabei durch eine Verstellung von Ventilen, die den Bremsdruck absenken, halten oder steigern können. Die Einstellung der Sollgeschwindigkeit beziehungsweise des Sollschlupfes ist dabei im allgemeinen mit einem erheblichen Stellaufwand verbunden.Previous slip regulators, such as those from the EP, B1.0 365 604 (corresponds to US 5,136,509) are known, use a proportional-differential control law to get one Set the desired target speed of a wheel. Of the The setpoint is derived from a reference variable that the Longitudinal vehicle speed corresponds, and one predetermined target brake slip of the wheel is formed. The Setting the target speed or The target slip occurs by adjusting Valves that lower, maintain or increase brake pressure can. The setting of the target speed or the target slip is in general associated with a considerable amount of space.
Weiterhin sind beispielsweise ausFurthermore, for example, from
- - Veröffentlichung 1: Vadim I. Utkin: Sliding Modes in Control and Optimization, Springer Verlang, Berlin 1992 und - Publication 1: Vadim I. Utkin: Sliding Modes in Control and Optimization, Springer Verlang, Berlin 1992 and
- - Veröffentlichung 2: Jean-Jaques E. Slotine und Weipeng Li: Applied Nonlinear Control, Prentice Hall International, englewood Cliffs, NJ, 1991 strukturvariable Regler bekannt.- Publication 2: Jean-Jaques E. Slotine and Weipeng Li: Applied Nonlinear Control, Prentice Hall International, England Woods Cliffs, NJ, 1991 structure-variable controller known.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen gewünschten Soll-Bremsschlupf mit möglichst geringem Stellaufwand einzustellen.The object of the present invention is a desired target brake slip with as little as possible Adjust the effort.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1 solved.
Wie erwähnt betrifft die Erfindung ein Bremssystem zur Einstellung eines vorgebbaren Bremsschlupfes an wenigstens einem Bremsmittel aufweisenden Rad bei einem Kraftfahrzeug. Hierbei werden Drehzahlwerte erfaßt, die die Bewegungen der Fahrzeugräder, vorzugsweise die Raddrehzahlen, repräsentieren. Weiterhin wird eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit repräsentierende Referenzgröße abhängig von den erfaßten Drehzahlwerten ermittelt. Abhängig von den erfaßten Drehzahlwerten und der ermittelten Referenzgröße wird dann eine den momentanen Schlupf an dem Rad repräsentierende Schlupfgröße bestimmt. Darüber hinaus wird ein Soll-Wert für eine Bremswirkung abhängig von der ermittelten Referenzgröße und dem einzustellenden Sollschlupf bestimmt. Die Einstellung des vorgebbaren Bremsschlupfes geschieht dann durch eine Einstellung der Bremswirkung auf den bestimmten Soll-Wert. Diese Einstellung geschieht vorzugsweise durch eine Einstellung beziehungsweise Änderung eines entsprechenden Bremsdruckes.As mentioned, the invention relates to a braking system for Setting a predeterminable brake slip at least a wheel having braking means in a motor vehicle. Here, speed values are recorded that reflect the movements of the Vehicle wheels, preferably the wheel speeds, represent. Furthermore, a Longitudinal vehicle speed representative reference quantity determined depending on the recorded speed values. Dependent from the recorded speed values and the determined The reference value will then be the current slip at the Wheel representing slip size determined. Furthermore a target value for a braking effect is dependent on the determined reference size and the to be set Target slip determined. The setting of the predeterminable Brake slip then occurs by adjusting the Braking effect on the determined target value. This setting is preferably done by hiring or change a corresponding brake pressure.
Durch das erfindungsgemäße Bremssystem kann mit geringem Stellaufwand eine Einstellung des gewünschten Bremsschlupfes erreicht werden. Dadurch ergibt sich ein sehr ruhiger Druckverlauf während der Schlupfregelung und eine große Robustheit gegenüber Störungen der Eingangsgrößen.The braking system according to the invention can be used with little Adjustment effort an adjustment of the desired brake slip can be achieved. This results in a very calm Pressure course during the slip control and a large one Robustness against disturbances of the input variables.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine die momentane Bremswirkung an dem Rad repräsentierende Istgröße ermittelt wird. Zur Einstellung der Bremswirkung auf den bestimmten Sollwert wird dann die bestimmte Istgröße mit dem bestimmten Soll-Wert verglichen. Bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß eine den Reibwert des Fahrzeugrades repräsentierende Reibgröße abhängig von der ermittelten Referenzgröße bestimmt wird. Die Istgröße wird dann abhängig von der ermittelten Reibgröße und der zeitlichen Änderung der bestimmten Schlupfgröße bestimmt.In an advantageous embodiment of the invention provided that the instantaneous braking effect on the wheel representative actual size is determined. For setting the braking effect on the specific setpoint is then the certain actual size compared with the certain target value. In this embodiment, it can be provided that a Friction coefficient representing the friction value of the vehicle wheel is determined depending on the determined reference variable. The actual size then depends on the determined Friction size and the change over time of the determined Slip size determined.
Bei der zuletzt genannten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß zur Einstellung der Bremswirkung auf den bestimmten Sollwert die Bremswirkung geändert wird, wobei eine solche Änderung nur dann getätigt wird, wenn die bestimmte Istgröße von dem bestimmten Wert in vorgebbarer Weise abweicht. Aus der Hysterese der Stellglieder und aus Störungen der Eingangssignale kann sich ein ständiges Hin- und Herschalten des Reglers ("Rattern", engl. Chattering) ergeben. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann dieser Chattering-Effekt zumindest vermindert werden, womit die große Robustheit gegenüber Störungen der Eingangsgrößen erreicht wird.In the case of the last-mentioned configuration, provision can be made be that to adjust the braking effect on the certain setpoint, the braking effect is changed, whereby such a change will only be made if the certain actual size of the certain value in predeterminable Way deviates. From the hysteresis of the actuators and from Interference with the input signals can result in a constant and switching the controller (chattering) surrender. This embodiment of the invention allows this Chattering effect can be at least reduced, with which the great robustness against disturbances of the input variables is achieved.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß wenigstens abhängig von der bestimmten Schlupfgröße und deren zeitlichen Änderung ein Schaltwert gebildet wird. Zur Einstellung der Bremswirkung auf den bestimmten Sollwert wird dann die Bremswirkung abhängig von dem gebildeten Schaltwert getätigt. In another embodiment of the invention, that at least depending on the particular slip size and whose change over time is a switching value. For Setting the braking effect to the specific setpoint the braking effect is then dependent on the formed Switching value.
Auch bei der zuletzt genannten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß zur Einstellung der Bremswirkung auf den bestimmten Sollwert die Bremswirkung geändert wird, wobei eine Änderung nur dann getätigt wird, wenn der gebildete Schaltwert von einem vorgebbaren Sollwertschaltwert in vorgebbarer Weise abweicht. Hierdurch kann bei dieser Ausgestaltung der erwähnte Chattering-Effekt zumindest vermindert werden.Provision can also be made for the latter configuration be that to adjust the braking effect on the certain setpoint, the braking effect is changed, whereby a change is only made if the educated Switching value from a specifiable setpoint switching value in specifiable way deviates. This allows this Design of the chattering effect mentioned at least can be reduced.
Die Bildung des Schaltwertes kann abhängig von einem Vergleich der bestimmten Schlupfgröße mit dem vorgebbaren Bremsschlupf geschehen.The formation of the switching value can depend on one Comparison of the determined slip size with the predeterminable Brake slip happen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß eine den Reibwert des Fahrzeugrades repräsentierende Reibgröße abhängig von der ermittelten Referenzgröße bestimmt wird und die Bildung des Schaltwertes abhängig von dem bestimmten Reibwert geschieht.Furthermore, it can be provided that the coefficient of friction of the Vehicle wheel representative friction size depending on the determined reference size is determined and the formation of the Switching value happens depending on the determined coefficient of friction.
Zur erwähnten Bildung der den Reibwert des Fahrzeugrades repräsentierenden Reibgröße kann ein die Fahrzeugverzögerung repräsentierender Verzögerungswert abhängig von der ermittelten Referenzgröße bestimmt werden.For the mentioned formation of the coefficient of friction of the vehicle wheel Friction quantity representing the vehicle deceleration representative delay value depending on the determined reference size can be determined.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous configurations are the See subclaims.
Die Fig. 1 stellt mit den Teilen a und b ein Blockschaltbild der Erfindung dar. Die Fig. 2 zeigt mit den Teilen a, b und c die Funktion beziehungsweise Wirkungsweise eines strukturvariablen Reglers, während die Fig. 3 ein mechanisches Ersatzmodell eines einzelnen Rades zur Herleitung der Schaltliniengleichung offenbart. Die Fig. 4 stellt das Prinzip eines Bremsschlupferglers und die Fig. 5 die Einteilung der Reglerbereiche im Vergleich zur µ- Schlupf-Kurve dar.The Fig. 1 with the parts a and b is a block diagram of the invention. Fig. 2 shows with the parts a, b and c, the function or operation of a variable structure controller, while FIG. 3 shows an equivalent mechanical model of a single wheel for Derivation of the switching line equation disclosed. FIG. 4 shows the principle of a brake slip controller and FIG. 5 shows the division of the controller areas in comparison to the μ slip curve.
Ein strukturvariabler Regler unterteilt den Eingangsraum mit einer Schaltfunktion s(x) in verschiedene Bereiche und verwendet in den einzelnen Bereichen je nach Vorzeichen von s(x) verschiedene Bereichs-Regelgesetze. Die Gleichung s(x)=0 definiert dabei eine Schaltfläche im Eingangsraum. Die Schaltfunktion wird so gewählt, daß bei einmaligem Erreichen der Schaltfläche das System genau auf dieser Schaltfläche den vorgegebenen Soll-Wert (Sollschlupf) erreicht.A structurally variable controller divides the entrance space a switching function s (x) in different areas and used in the individual areas depending on the sign of s (x) different area rules. the equation s (x) = 0 defines a button in the entrance room. The switching function is selected so that once The system reaches the button exactly on this Button the specified target value (target slip) reached.
Der Vorteil der Anwendung eines strukturvariablen Reglers auf die Bremsschlupfregelung besteht darin, daß die Wahl der Schaltlinie so erfolgt, daß auf der Schaltfläche kein weiterer Stellaufwand erforderlich ist. Dadurch ergibt sich ein sehr ruhiger Druckverlauf während der Schlupfregelung und eine große Robustheit gegenüber Störungen der Eingangsgrößen.The advantage of using a structurally variable controller on the brake slip control is that the choice of Switching line is done in such a way that no further effort is required. This results in a very quiet pressure curve during the slip control and great resilience to interference from the Input variables.
Zur Berechnung dieser "optimalen" Schaltfunktion wird der Fahrbahnreibwert verwendet. Da dieser Wert nicht direkt gemessen werden kann, wird er hier aus internen Bremsschlupfreglergrößen geschätzt.To calculate this "optimal" switching function, the Road surface friction used. Because this value is not direct can be measured, it is here from internal Brake slip controller sizes estimated.
Bevor anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung anhand eines Bremsschlupferglers detailliert beschrieben wird, soll im folgenden zunächst kurz auf das an sich bekannte Prinzip eines strukturvariablen Reglers eingegangen werden. Before the invention is based on an exemplary embodiment a brake slip controller is described in detail in the following, briefly on the principle known per se of a structurally variable controller.
Wie schon erwähnt ist ein strukturvariabler Regler dadurch gekennzeichnet, daß er den Eingangsraum mit einer Schaltfläche s(x)=0 in zwei Bereiche unterteilt. Je nach Vorzeichen der Schaltfunkition s(x) wird ein anderes Bereichs-Regelgesetz verwendet.As already mentioned, this makes a structurally variable controller characterized that he entered the entrance room with a Button s (x) = 0 divided into two areas. Depending on The sign of the switching function s (x) becomes another Area regulation law used.
Konvention: Das Vorzeichen von s(x) wird so gewählt, daß u⁺<u⁻. Bei einer geeigneten Wahl der Bereichs-Regelgesetze u⁺ und u⁻ verbleibt das System auf der Schaltfläche, wenn die Schaltfläche einmal erreicht wurde, da auf beiden Seiten der Schaltfläche die Systemtrajektorien wieder auf die Schaltfläche zurückführen. Dies ist in der Fig. 2a zu sehen, die auf die Seite 4 der eingangs erwähnten Veröffentlichung 1 zurückgeht.Convention: The sign of s (x) is chosen such that u⁺ <u⁻. With a suitable choice of the area rule laws u⁺ and u⁻, the system remains on the button once the button has been reached, since the system trajectories on both sides of the button return to the button. This can be seen in FIG. 2a, which goes back to page 4 of the publication 1 mentioned at the beginning.
Die Fig. 2a zeigt das prinzipielle Verhalten eines strukturvariablen Reglers, der in Abhängigkeit vom Vorzeichen einer Schaltfunktion s(x) verschiedene Regelgesetze u⁺ und u⁻ verwendet. FIG. 2a shows the basic behavior of a structure-variable controller which uses different control laws u⁺ and u⁻ depending on the sign of a switching function s (x).
Die Stellgröße u ist auf der Schaltfläche s(x)=0 nicht definiert, in der Praxis ergibt sich aus der endlichen Abtastzeit des Reglers, aus der Hysterese der Stellglieder und aus Störungen der Eingangssignale ein ständiges Hin- und Herschalten des Reglers ("Rattern", engl. Chattering). Das Umschalten zwischen u⁺ und u⁻ kann also dazu führen, daß das System die Schaltlinie s(x)=0 nicht mehr verlassen kann. Diese Situation ist in Fig. 2b dargestellt, die auf die Seite 283 der eingangs erwähnten Veröffentlichung 2 zurückgeht. Bei kleinen Abweichungen von der Schaltlinie wird das System vom Regler wieder zur Schaltlinie hingeführt. The manipulated variable u is not defined on the s (x) = 0 button. In practice, the controller's finite sampling time, the hysteresis of the actuators and interference in the input signals result in the controller constantly toggling back and forth ("chatter" , English chattering). Switching between u⁺ and u⁻ can mean that the system can no longer leave the switching line s (x) = 0. This situation is shown in FIG. 2b, which goes back to page 283 of publication 2 mentioned at the beginning. In the event of small deviations from the switching line, the controller guides the system back to the switching line.
Die Stellgröße, die das System genau auf der Schaltfläche führen würde, wird als äquivalente Steuerung ueq bezeichnet. Sie ergibt sich aus der mittleren Stellgröße der Steuerungen u⁺ und u⁻. Dies ist in der Fig. 2c gezeigt, die auf die Seite 284 der eingangs erwähnten Veröffentlichung 2 zurückgeht und die Stellgröße, die das System genau entlang der Schaltlinie führt, darstellt.The manipulated variable that the system would exactly control on the button is called the equivalent control u eq . It results from the mean manipulated variable of the controls u⁺ and u⁻. This is shown in FIG. 2c, which goes back to page 284 of the publication 2 mentioned at the beginning and represents the manipulated variable which the system guides exactly along the switching line.
Ein Bremsschlupfregler berechnet für jedes Rad aus den Raddrehzahlen eine Bremsdruckdifferenz ΔpR, die wiederum über ein Korrekturglied in eine Ansteuerzeit der Ein- /Auslaßventile für den Bremsdruck umgewandelt wird (siehe die eingangs erwähnte EP,B1,0 365 604).A brake slip controller calculates a brake pressure difference Δp R for each wheel from the wheel speeds, which in turn is converted via a correction element into a control time of the intake / exhaust valves for the brake pressure (see EP, B1,0 365 604 mentioned at the outset).
Die Schaltfunktion s(x) wird nun so gewählt, daß in der Bewegung entlang der Schaltfläche keine Ansteuerung erfolgen muß:The switching function s (x) is now selected so that in the Movement along the button is not triggered got to:
ΔpR,eq = 0 (2)Δp R, eq = 0 (2)
Die Fig. 5 zeigt den bekannten Verlauf der µ(λ)- Schlupfkurve (Verlauf der Bremswirkung u beziehungsweise des Bremsdrucks abhängig von dem Bremsschlupf λ). Die Lage der Schaltfunktion im stabilen Bereich der µ(λ)-Kurve (bis zum Maximum der µ(λ)-Schlupfkurve) wird vom "optimalen" Bremsdruck us im stationären Zustand einer Bremsung bestimmt. Bei konstantem Bremsschlupf λs ergibt sich ein stationärer Bremsdruck ps. FIG. 5 shows the known profile of the μ (λ) slip curve (profile of the braking effect u or the brake pressure depending on the brake slip λ). The position of the switching function in the stable region of the µ (λ) curve (up to the maximum of the µ (λ) slip curve) is determined by the "optimal" brake pressure u s in the steady state of braking. With constant brake slip λ s , there is a stationary brake pressure p s .
Die "optimale" Schaltlinie des vorgeschlagenen Reglers verläuft also im stabilen Bereich der in der Fig. 5 gezeigten µ(λ)-Kurve auf der Linie konstanten "optimalen" Drucks us. The “optimal” switching line of the proposed regulator thus runs in the stable region of the μ (λ) curve shown in FIG. 5 on the line of constant “optimal” pressure u s .
Wie noch im folgenden detailliert erklärt wird, wird aus dem in der Fig. 3 gezeigten mechanischen Ersatzmodell eines einzelnen Rades diese "optimale" Schaltlinie in die Eingangsgrößen Schlupf λ und Schlupfänderung umgerechnet.As will be explained in detail below, this "optimal" shift line is converted into the input variables slip λ and slip change from the mechanical replacement model of a single wheel shown in FIG. 3.
Im instabilen Bereich der in der Fig. 5 gezeigten µ(λ)- Kurve wird wie zum Teil wie bisher (z. B. EP,B1,0 365 604) ein Proportional-Differential-Regelgesetz verwendet, zum Teil aber der Bremsdruck konstant gehalten, um auf einem höheren Druckniveau wieder den stabilen Bereich zu erreichen. Die Fig. 5 zeigt die einzelnen Reglerbereiche im Vergleich zur µ(λ)-Kurve. Im stabilen Bereich der µ(λ)-Kurve bewegt sich das System somit auf der Schaltlinie des optimalen Bremsdrucks us in den stationären Bremszustand. Der Chattering-Effekt wird durch einen Interpolationsbereich (in Fig. 5 dunkelgrau) um den "optimalen" Bremsdruck us vermieden.In the unstable area of the μ (λ) curve shown in FIG. 5, a proportional-differential control law is used, as in some cases as before (eg EP, B1.0 365 604), but in some cases the brake pressure is kept constant to return to the stable range at a higher pressure level. Fig. 5 shows the individual controller areas compared to the µ (λ) curve. In the stable region of the µ (λ) curve, the system thus moves to the stationary braking state on the switching line of the optimal braking pressure u s . The chattering effect is avoided by an interpolation area (dark gray in Fig. 5) around the "optimal" brake pressure u s .
Die Gleichungen der Schaltlinie im Eingangsraum des Bremsschlupfreglers ergeben sich aus der Modellierung eines einzelnen Rades. Die Kräfte und Momente, die an einem einzelnen Rad angreifen, sind in Fig. 3 dargestellt. Der Bremsdruck pR erzeugt ein Bremsmoment MB = kM *pR am Rad, mit kM als Druckverstärkungsfaktor. Die Normalkraft Fz am Rad ist bei Betrachtung eines einzelnen Rades konstant und entspricht der Gewichtskraft der anteiligen Fahrzeugmasse m: Fz = m*g. Die Reibkraft ergibt sich aus der Normalkraft, multipliziert mit Reibkoeffizient µ. Der Reibwert ist dabei stark abhängig vom BremsschlupfThe equations of the shift line in the entrance space of the brake slip controller result from the modeling of a single wheel. The forces and moments that act on a single wheel are shown in FIG. 3. The brake pressure p R generates a braking torque M B = k M * p R on the wheel, with k M as the pressure amplification factor. The normal force F z on the wheel is constant when considering a single wheel and corresponds to the weight of the proportional vehicle mass m: F z = m * g. The frictional force results from the normal force, multiplied by the coefficient of friction µ. The coefficient of friction is strongly dependent on the brake slip
wobei mit VFzg die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit und mit Nrad die Raddrehgeschwindigkeit (Raddrehzahl) des betrachteten Rades bezeichnet ist. Weiterhin gilt:where V Fzg denotes the longitudinal vehicle speed and Nrad the wheel rotation speed (wheel speed) of the wheel under consideration. The following also applies:
FR = µ(λ)*Fz F R = µ (λ) * F z
Aus den Impuls- und Drallerhaltungssätzen der Mechanik
folgen die Differentialgleichungen für die
Fahrzeuggeschwindigkeiten VFzg und die Radgeschwindigkeit
Nrad. Daraus kann die Differentialgleichung für den
Bremsschlupf λ hergeleitet werden
Gleichung 3:The differential equations for the vehicle speeds V Fzg and the wheel speed N rad follow from the momentum and spin conservation laws of mechanics. The differential equation for the brake slip λ can be derived from this
Equation 3:
wobei die Abkürzungenwith the abbreviations
sind. g bezeichnet die Erdbeschleunigung und u den aktuellen Bremsdruck.are. G denotes the acceleration due to gravity and u the current one Brake pressure.
Ist während der Bremsung der Sollschlupf λs eingestellt, so
ist der Bremsdruck konstant pR,s. Der Wert von pR,s bzw.
uR,s ergibt sich aus der Bedingung, daß bei konstantem
Schlupf λs die Schlupfänderung zu Null wird:
Gleichung 4If the target slip λ s is set during braking, the brake pressure is constant p R, s . The value of p R, s or u R, s results from the condition that the slip change becomes zero with constant slip λ s :
Equation 4
Ist dieser "optimale", stationäre Bremsdruck uR,s erreicht,
so ist keine weitere Druckänderung notwendig. Die "optimale"
Schaltlinie des strukturvariablen Regelungsansatzes im
stabilen Bereich der µ(λ)-Kurve ergibt sich aus der
Differentialgleichung des Schlupfes:
Gleichung 5:If this "optimal", stationary brake pressure u R, s is reached, no further pressure change is necessary. The "optimal" switching line of the structure-variable control approach in the stable region of the µ (λ) curve results from the differential equation of the slip:
Equation 5:
Setzt man die Gleichung 3c in die Gleichung 5 ein, so erkennt man, daß der Wert Substituting equation 3c into equation 5, so you can see that the value
der Abweichung des momentanen Ist-Bremsdrucks u von dem Sollwert us repräsentiert.represents the deviation of the instantaneous actual brake pressure u from the target value u s .
Im instabilen Bereich wird die Schaltlinie gemäß Fig. 5 gewählt. Es können jedoch auch andere Funktionen gewählt werden. Eine Bewegung auf der Schaltlinie existiert nur im stabilen Bereich, deshalb ist die Wahl der Schaltlinie im instabilen Bereich nur von geringer Bedeutung.In the unstable area, the switching line according to FIG. 5 is selected. However, other functions can also be selected. A movement on the switching line only exists in the stable area, therefore the selection of the switching line in the unstable area is of little importance.
Die Schaltlinie im stabilen Bereich hat folgende Eigenschaften:The switching line in the stable area has the following Characteristics:
- - Es existiert eine Bewegung auf der Schaltlinie in die Ruhelage bei Sollschlupf λs - There is a movement on the switching line to the rest position with target slip λ s
- - Für die äquivalente Steuerung gilt: ΔpR,eq = 0.- For the equivalent control, the following applies: Δp R, eq = 0.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit VFzg und der aktuelle Reibwert µ(λ) gehen dabei in die Berechnung ein. Beide Größen liegen nicht als Meßgrößen vor und müssen deshalb geschätzt werden. Hierzu folgendes: The vehicle speed V Fzg and the current coefficient of friction µ (λ) are included in the calculation. Both quantities are not available as measured quantities and must therefore be estimated. The following:
Da während einer Bremsung alle vier Räder eines Fahrzeugs mehr oder weniger hohe Schlupfwerte annehmen, ist die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit VFzg während der Regelung nicht bekannt. Der Bremsschlupfregler ermittelt jedoch einen Schätzwert Vref, der mit einer geschätzten Fahrzeugverzögerung bx extrapoliert wird. In regelmäßigen Abständen werden beide aktualisiert (s. EP,B1,0 365 604). Das Regelgesetz des Bremsschlupfreglers muß auf diese Schätzungen zurückgreifen, um aus den Messungen der Radgeschwindigkeiten Nrad die relativen Schlupfwerte zu berechnen.Since all four wheels of a vehicle assume more or less high slip values during braking, the longitudinal vehicle speed V Fzg is not known during the control. However, the brake slip controller determines an estimated value V ref , which is extrapolated with an estimated vehicle deceleration b x . Both are updated at regular intervals (see EP, B1.0 365 604). The control law of the brake slip controller must use these estimates in order to calculate the relative slip values from the measurements of the wheel speeds N rad .
Während einer Bremsung stellt der Bremsschlupfregler den vorgegebenen Sollschlupf λs an jedem Rad ein. Wie in der eingangs erwähnten EP,B1,0 365 604 ausgeführt wird, wird diese Schlupfregelung von Zeit zu Zeit abgeschaltet und das Rad gezielt unterbremst, damit die Referenzgrößen Vref und bx neu ermittelt werden können. Die Fig. 4 verdeutlicht diese Situation.During braking, the brake slip controller sets the specified target slip λ s on each wheel. As is stated in the aforementioned EP, B1.0 365 604, this slip control is switched off from time to time and the wheel is braked in a targeted manner so that the reference variables V ref and b x can be determined anew. FIG. 4 illustrates this situation.
Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, wird von einem gegebenen Referenzschlupf λRef aus der relative Sollschlupf s eingestellt. Die Kombination von λRef und s ergibt den absoluten Sollschlupf λs. Wird der Regler abgeschaltet und das Rad um den Betrag Δ beschleunigt, so werden in diesem Zustand wieder die neuen Werte von Vref und bx bestimmt. Dies bedeutet aber, daß die Eckpunkte dieser Bewegung bekannt sind und in µ-Werte umgerechnet werden können. Die geschätzte Fahrzeugverzögerung bx gibt den µ-Wert bei ausgeschaltetem Regler an:As can be seen from FIG. 4, the relative target slip s is set from a given reference slip λ Ref . The combination of λ Ref and s gives the absolute target slip λ s . If the controller is switched off and the wheel is accelerated by the amount Δ, the new values of V ref and b x are determined again in this state. However, this means that the key points of this movement are known and can be converted into µ values. The estimated vehicle deceleration b x indicates the µ value when the controller is switched off:
µ(λRef) = -bx/g (7)µ (λ Ref ) = -b x / g (7)
Addiert man zu diesem Wert die Radbeschleunigung beim Übergang von der Schlupfregelung zum ausgeschalteten Regler, so erhält man den µ-Wert bei absolutem Sollschlupf λs. Da die µ(λ)-Kurve in der Regel gekrümmt ist, wird zwischen diesen Eckpunkten nicht linear interpoliert, sondern es wird ein Polynom 3.Grades µ* berechnet, das durch die Punkte µ*(0)=0, µ*(s)=µ(λs)-µ(λref) und durch eine waagrechte Tangente im Maximum bei s bestimmt wird. Im instabilen Bereich wird ein Abfall der µ(λ)-Kurve auf einen Blockierreibwert µBlock=c* mit c=0.8 angenommen. Ein alternativer Ansatz zur Näherung verwendet eine einfache Sinus-Kurve im stabilen Bereich und hält µ* im instabilen Bereich konstant.If you add the wheel acceleration during the transition from the slip control to the switched-off controller to this value, you get the µ value with absolute target slip λ s . Since the µ (λ) curve is usually curved, there is no linear interpolation between these corner points, but a 3rd degree polynomial µ * is calculated, which is represented by the points µ * (0) = 0, µ * ( see ) = µ (λ s ) -µ (λ ref ) and is determined by a horizontal tangent at the maximum at s . In the unstable range, a decrease in the µ (λ) curve to a blocking coefficient of friction µ Block = c * with c = 0.8 is assumed. An alternative approach to approximation uses a simple sine curve in the stable region and keeps µ * constant in the unstable region.
wobeiin which
ist. Der Wert Δ entspricht als vorgebbarer Parameter der Soll-Wiederbeschleunigung des Rades bei einer Absenkung des Bremsdrucks um Δp (variabel).is. The value Δ corresponds to Predefinable parameter of the target re-acceleration of the Wheel when the brake pressure is reduced by Δp (variable).
Damit ergibt sich die Reibwertschätzung aus der Addition des Reibwerts bei λRef mit der gekrümmt interpolierten Kurve µ*The coefficient of friction thus results from the addition of the coefficient of friction at λ Ref with the curved interpolated curve µ *
Das Regelgesetz lautet somit:The rule law is therefore:
In einer schmalen Umgebung um die Schaltlinie im stabilen Bereich wird zwischen Aufbau und Abbau interpoliert. In den Gleichungen der Schaltfunktion wird anstelle der unbekannten Fahrzeuggeschwindigkeit und Reibwerte die Schätzungen Vref und () verwendet. Das PD-Regelgesetz (Δp=fP,D) im instabilen Bereich entspricht der in der EP,B1,0 365 604 beschriebenen Berechnung.In a narrow environment around the switching line in a stable area, interpolation is carried out between assembly and disassembly. In the switching function equations, the estimates V ref and () are used instead of the unknown vehicle speed and friction values. The PD control law (Δp = f P, D ) in the unstable range corresponds to the calculation described in EP, B1.0 365 604.
Anhand der Fig. 1a und 1b soll im folgenden ein konkretes Ausführungsbeispiel dargestellt werden.A concrete exemplary embodiment is to be illustrated below with reference to FIGS. 1a and 1b.
In der Fig. 1a sind hierzu mit den Blöcken 101ÿ Raddrehzahlsensoren bezeichnet, wobei der Index i die Zugehörigkeit zur vorderen (i=v) beziehungsweise hinteren (i=h) Achse und der Index j die Zugehörigkeit zur rechten (j=r) beziehungsweise linken (j=l) Fahrzeugseite bezeichnet.In FIG. 1a, the blocks 101 mit wheel speed sensors are used for this purpose, the index i representing the front (i = v) or rear (i = h) axis and the index j representing the right (j = r) or designated left (j = l) vehicle side.
Diese Drehzahlsignale werden dem Block 102 zugeführt, der in an sich bekannter Weise die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit VFzg als Vref abschätzt (s. obengenannte Überschrift "Schätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit"). Darüber hinaus wird im Block 102 aus der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Vref die Fahrzeugbeschleunigung bx geschätzt.These speed signals are fed to block 102 , which estimates the longitudinal vehicle speed V Fzg as V ref in a manner known per se (see above-mentioned heading "Estimating the Vehicle Speed "). In addition, the vehicle acceleration b x is estimated in block 102 from the estimated vehicle speed V ref .
Im Block 103 werden aus den erfaßten Drehzahlwerten Nÿ gemäß der Gleichung 2a die Schlupfwerte λÿ gebildet, wobei als Fahrzeuggeschwindigkeit VFzg die im Block 102 gebildete Referenzgeschwindigkeit Vref herangezogen wird. In block 103 , the slip values λÿ are formed from the detected speed values Nÿ according to equation 2a, the reference speed V ref formed in block 102 being used as the vehicle speed V Fzg .
Im folgenden soll anhand der Fig. 1 nur die Weiterverarbeitung der Signale für das vordere rechte Rad dargestellt werden. Der Bremsschlupf der anderen Räder wird durch gleichartige Weiterverarbeitung basierend auf den im Block 103 gebildeten Schlupfwerten vorgenommen.In the following, only the further processing of the signals for the front right wheel will be shown with reference to FIG. 1. The brake slip of the other wheels is carried out by further processing of the same type based on the slip values formed in block 103 .
Die im Block gebildete Längsbeschleunigung bx wird im Block 107 durch die Erdbeschleunigung g dividiert, was zu dem in der Gleichung 7 aufgeführten µ-Wert µ(λRef) bei ausgeschaltetem Regler führt.The longitudinal acceleration b x formed in the block is divided in block 107 by the gravitational acceleration g, which leads to the μ value μ (λ Ref ) listed in equation 7 when the controller is switched off.
Der Schlupfwert λvr wird im Block 108 gemäß der Gleichung 8 zu dem Schätzwert µ*(λvr) weiterverarbeitet, wozu dem Block 108 der Sollschlupf λs (Block 106) und der WertThe slip value λvr is further processed in block 108 according to equation 8 to the estimated value μ * (λ vr ), for which purpose the setpoint slip λ s (block 106 ) and the value in block 108
(Block 111) zugeführt wird, der als Fahrzeugparameter fest vorgegeben sein kann.(Block 111 ) is supplied, which can be predetermined as a vehicle parameter.
Im Verknüpfungspunkt 109 wird der µ-Wert µ(λRef) bei ausgeschaltetem Regler mit dem Schätzwert µ*(λvr) gemäß der Gleichung 9 additiv verknüpft, was zu dem geschätzten Reibwert (λvr) führt, der dem Block 105 zugeführt wird.At node 109 , when the controller is switched off, the μ-value μ (λ Ref ) is additively linked to the estimated value μ * (λ vr ) according to equation 9, which leads to the estimated coefficient of friction (λ vr ), which is fed to block 105 .
Der Soll-Bremsdruck us wird im Block 112 gemäß der Gleichung 4 gebildet, wozu diesem Block der Fahrzeugparameter a und der Sollschlupf λs zugeführt wird. Der in der Gleichung 4 benötigte Wert µ(λs) wird gemäß Gleichung 8 und 9 durch die additive Verknüpfung von µ(λRef) undThe target brake pressure u s is formed in block 112 according to equation 4, for which purpose the vehicle parameter a and the target slip λ s are supplied to this block. The value μ (λ s ) required in equation 4 is obtained according to equations 8 and 9 by the additive combination of μ (λ Ref ) and
erlangt. Der Soll-Bremsdruck us wird ebenso wie der im Block 104 differenzierte Schlupfwert dem Block 105 zugeführt.acquired. The setpoint brake pressure u s , like the slip value differentiated in block 104 , is supplied to block 105 .
Im Block 105 wird aus den Eingangsgrößen gemäß der Gleichung 5 oder 6 (je nach Wert des Schlupfes λvr) der Wert s(λvr; gebildet und dem Block 113 (Fig. 1b) zugeleitet, der gemäß dem obenaufgeführten Regelgesetz eine Bremsdruckänderung Δp ermittelt. Diese Bremsdruckänderung Δp wird im Block 114 mittels eines inversen Druck-Reglers in Ansteuerzeiten tE/A für der Ein- und Auslaßventile 115 des Bremssystems umgerechnet.In block 105 , the value s (λ vr ; is formed from the input variables in accordance with equation 5 or 6 (depending on the value of the slip λvr) and is fed to block 113 ( FIG. 1b), which determines a brake pressure change Δp in accordance with the above-mentioned control law. This change in brake pressure .DELTA.p is converted in block 114 by means of an inverse pressure controller into control times t I / O for the inlet and outlet valves 115 of the brake system.
Claims (10)
- - Drehzahlwerte (Nÿ) erfaßt werden, die die Bewegungen der Fahrzeugräder, vorzugsweise die Raddrehzahlen, repräsentieren,
- - eine die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit repräsentierende Referenzgröße (Vref) abhängig von den erfaßten Drehzahlwerten ermittelt wird,
- - eine den momentanen Schlupf an dem Rad repräsentierende Schlupfgröße (λist) abhängig von den erfaßten Drehzahlwerten und der ermittelten Referenzgröße bestimmt wird,
- - ein Sollwert (us) für eine Bremswirkung abhängig von der ermittelten Referenzgröße (Vref) und dem einzustellenden Sollschlupf (λs) bestimmt wird,
- - der vorgebbare Bremsschlupf (λs) durch eine Einstellung (Δp) der Bremswirkung auf den bestimmten Sollwert (us) eingestellt wird.
- Speed values (Nÿ) are recorded, which represent the movements of the vehicle wheels, preferably the wheel speeds,
- a reference variable (V ref ) representing the longitudinal vehicle speed is determined as a function of the detected speed values,
- a slip variable (λ ist ) representing the instantaneous slip on the wheel is determined as a function of the detected speed values and the determined reference variable,
- a target value (u s ) for a braking effect is determined as a function of the determined reference variable (V ref ) and the target slip to be set (λ s ),
- - The predeterminable brake slip (λ s ) is set to the determined target value (u s ) by setting (Δp) the braking effect.
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