DE19735562B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, aufweisend die Schritte:
Messen (112, 122) einer Rad-Geschwindigkeit an mindestens zwei Rädern (111, 121) des Kraftfahrzeugs,
Berechnen (131) der Referenz-Geschwindigkeit vref unter Berücksichtigung der Rad-Geschwindigkeiten vi von mindestens zwei Rädern (111, 121).
Berechnen der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn+1) zum Zeitpunkt tn+1 aus der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn) zum Zeitpunkt tn gemäß der rekursiven Rechenregel vref(tn+1) = vref(tn) + w(tn)·amot(tn)·Δtwobei w ein Gewichtungsfaktor ist, der empirisch ermittelt und abhängig ist von der Geschwindigkeit vi, der Beschleunigung ai und dem Schlupf si der Räder des Kraftfahrzeugs
amot eine aus dem Motormoment abgeleitete maximal-mögliche Beschleunigung ist, und
Δt die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten tn und tn+1 ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem allradangetriebenen Personenkraftfahrzeug, beispielsweise in einem vierrad-angetriebenen Personenkraftwagen. Die vorliegende Erfindung ist sowohl bei Traktionsregelsystemen oder bei Antischlupfsystemen als auch bei Antiblockiersystemen in einem Kraftfahrzeug anwendbar.
  • Bei Traktionsregel- oder Antriebsschlupfsystemen ist es erforderlich, die auf jedes angetriebene Rad wirkenden Antriebskräfte so zu regeln, daß kein angetriebenes Rad überdreht, das heißt, daß die Tangentialgeschwindigkeit des äußeren Radumfangs des angetriebenen Rades möglichst nahe an der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Fahrtrichtung liegt. Dadurch wird eine optimale Beschleunigung des Fahrzeugs erreicht.
  • Bei Antiblockiersystemen ist es erforderlich, die auf jedes abgebremste Rad wirkenden Bremskräfte so zu regeln, daß kein abgebremstes Rad überbremst wird und dadurch zum Blockieren neigt, das heißt, daß die Tangentialgeschwindigkeit des äußeren Radumfangs des abgebremsten Rades möglichst nahe an der tatsächlichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs liegt. Dadurch wird eine optimale Verzögerung des Fahrzeugs erreicht.
  • Für diese beiden Aufgaben ist es erforderlich, die Tangentialgeschwindigkeit des äußeren Radumfangs des angetriebenen beziehungsweise abgebremsten Rades des Fahrzeugs zu ermitteln. Zu diesem Zweck ist an jedem Rad ein entsprechender Sensor angebracht, der die Anzahl der Umdrehungen des jeweiligen Rades pro Zeiteinheit erfaßt. Daraus wird unter Verwendung des bekannten Radius des Rades die Umfangsgeschwindigkeit des jeweiligen Rades berechnet.
  • Außerdem ist es für diese beiden Aufgaben erforderlich, die Referenz-Geschwindigkeit zu ermitteln, das heißt die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs in Fahrtrichtung.
  • Bei nicht-allrad angetriebenen Fahrzeugen kann die Ermittlung der Referenz-Geschwindigkeit im Beschleunigungsfall verhältnismäßig einfach und zuverlässig anhand der Tangentialgeschwindigkeit des äußeren Radumfangs eines nicht-angetriebenen Rades erfolgen, auf das kein Antriebsmoment einwirkt. Allerdings ist auch bei nicht-allrad angetriebenen Fahrzeugen im Bremsfall die Referenz-Geschwindigkeit nicht mehr so einfach zu bestimmen, da auch bei Mehrkreis-Bremssystemen im normalen Betriebsfall stets auf jedes Rad des Fahrzeuges Bremskräfte einwirken.
  • Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen werden Beschleunigungssensoren für die Ermittlung der Referenz-Geschwindigkeit eingesetzt. Ein Nachteil dabei ist, daß die in Frage kommenden Beschleunigungssensoren teuer sind und die Kosten für das Gesamtsystem wesentlich erhöhen.
  • In anderen bekannten Verfahren wird im Beschleunigungsfall die Tangentialgeschwindigkeit des äußeren Radumfanges des sich am langsamsten drehenden Rades als Referenz-Geschwindigkeit des Fahrzeugs herangezogen. Im Verzögerungsfall wird entsprechend die Tangentialgeschwindigkeit des äußeren Radumfanges des sich am schnellsten drehenden Rades als Referenz-Geschwindigkeit des Fahrzeugs herangezogen. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es eine nur ungenaue und unter bestimmten Voraussetzungen sehr unzuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit erlaubt.
  • In dem US-Patent Nr. 4,969,100 wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit in einem Automobil beschrieben, die an jedem Rad einen Geschwindigkeitssensor aufweist und bei der zur Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit eines der Räder, beziehungsweise die Geschwindigkeit eines der Räder durch Auswahl-Mittel ausgewählt wird, und auf der Grundlage der Geschwindigkeit dieses einen ausgewählten Rades unter Ausführung einer Berechnung die Referenz-Geschwindigkeit des Automobils bestimmt wird.
  • Auch dieses Verfahren weist den Nachteil auf, daß es eine nur ungenaue und unter bestimmten Voraussetzungen sehr unzuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit erlaubt.
  • Weiterhin ist aus der DE 39 09 589 A1 ein Verfahren zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit eines gebremsten Fahrzeugs unter Verwendung der gemessenen Geschwindigkeiten νRi der Fahrzeugräder i bekannt, bei dem zusätzlich die Drücke pi oder Bremsmomente MBi an den Bremsen der Räder gemessen werden und bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit zum Zeitpunkt k aus den zum Zeitpunkt (k – 1) und k gemessenen Radgeschwindigkeitsdifferenzen (νRi(k – 1) – νRi(k)) und der Summe der für den Zeitpunkt k ermittelten Bremsmomente MBi(k) = cpi·pi(k) nach Maßgabe der Beziehung
    Figure 00040001
    ermittelt wird, wobei m die Fahrzeugmasse, r der Reifenradius, ΘRi das Trägheitsmoment eines Rades, und T die Zeit ist, um die die Zeitpunkte (k – 1) und k auseinanderliegen.
  • Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine genaue und zuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs erlauben; außerdem soll das Verfahren und die Vorrichtung kostengünstig realisierbar sein.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung soll weiterhin sowohl für den Beschleunigungsfall wie für den Verzögerungsfall eine genaue und zuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs erlauben.
  • Das Problem wird durch das in dem unabhängigen Patentanspruch 1 offenbarte Verfahren und durch die in dem Patentanspruch 8 offenbarte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Bei einem Verfahren zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs werden Rad-Geschwindigkeiten an mindestens zwei Rädern des Kraftfahrzeugs gemessen und die Referenz-Geschwindigkeit wird unter Berücksichtigung der Rad-Geschwindigkeiten von mindestens zwei Rädern berechnet.
  • Unter der Referenz-Geschwindigkeit ist die tatsächliche Geschwindigkeit in Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu verstehen. Die Rad-Geschwindigkeit ist die Tangential-Geschwindigkeit des äußeren Radumfangs; sie wird aus der Umdrehungsfrequenz des Rades unter Berücksichtigung des Raddurchmessers, gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung des geschwindigkeitsabhängigen Raddurchmessers bestimmt. Für die Ermittlung der Umdrehungsfrequenz des Rades sind aus dem Stand der Technik verschiedene Meßaufnehmer bekannt, beispielsweise solche mit mechanischem, elektrischem, optischem oder magnetischem Aufnehmerprinzip.
  • Die Berücksichtigung der Rad-Geschwindigkeiten von mindestens zwei Rädern hat den Vorteil, daß eine genaue und zuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist; außerdem ist das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung kostengünstig realisierbar, da das Erfordernis eines kostenintensiven Beschleunigungssensors entfällt. Weiterhin ist vorteilhaft, daß das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung sowohl für den Beschleunigungsfall wie für den Verzögerungsfall eine genaue und zuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs gewährleisten.
  • In einer besonderen Ausführungsart werden die Rad-Geschwindigkeiten an allen Rädern des Kraftfahrzeugs gemessen und die Berechnung der Referenz-Geschwindigkeit erfolgt unter Berücksichtigung der Rad-Geschwindigkeiten von allen Rädern. Dies hat den Vorteil, daß sowohl bei zweiradangetriebenen Fahrzeugen als auch bei allrad-angetriebenen Fahrzeugen eine genaue, zuverlässige und kostengünstige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsart wird die Referenz-Geschwindigkeit zu diskreten Zeitpunkten mit einer ausreichend hohen Wiederholfrequenz unter Verwendung einer rekursiven Rechenregel berechnet.
  • Dies hat den Vorteil, daß für die Berechnung auch digitale elektronische Schaltkreise eingesetzt werden können, wodurch eine hohe Rechengeschwindigkeit und hohe Rechengenauigkeit bei geringen Kosten und geringem Energieverbrauch für die zugehörigen Rechenmittel erzielt werden können.
  • Außerdem ist es vorteilhaft, daß die Eingangsgrößen für die Berechnung einfach gefiltert und einer statistischen Bearbeitung, beispielsweise einer gleitenden Mittelwertbildung, unterzogen werden können, wodurch sich die Genauigkeit der berechneten Referenz-Geschwindigkeit weiter erhöht.
  • Gemäß der Erfindung erfolgt die Berechnung der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn+1) zum Zeitpunkt tn+1 aus der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn) zum Zeitpunkt tn gemäß der rekursiven Rechenregel vref(tn+1) = vref(tn) + w(tn)·amot(tn)·Δtwobei w ein Gewichtungsfaktor ist, der empirisch ermittelt ist, amot eine aus dem Motormoment abgeleitete maximal-mögliche Beschleunigung ist, und Δt die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten tn und tn+1 ist, und wobei der Gewichtungsfaktor w abhängig ist von der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dem Schlupf der Räder des Kraftfahrzeugs, und vorzugsweise aus elektronisch gespeicherten Tabellen entnommen wird, und weiterhin vorzugsweise die aus dem Motormoment abgeleitete maximal-mögliche Beschleunigung amot unter Berücksichtigung eines wirksamen Bremsmoments korrigiert wird. Die Beschleunigung und der Schlupf der Räder des Kraftfahrzeugs können aus dem zeitlichen Verlauf der Umdrehungsgeschwindigkeit im Vergleich mit der Referenz-Geschwindigkeit ermittelt werden.
  • Dies hat den Vorteil, daß die Referenz-Geschwindigkeit sehr schnell und mit hoher Wiederholfrequenz und gleichzeitig mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann, und daß auch in kritischen Fahrsituationen, wie zum Beispiel bei unterschiedlichen Fahrbahnzuständen unter allen vier Rädern eines Fahrzeugs, beispielsweise Eis, Schnee, nasser und trockener Asphalt, eine rasche und zuverlässige Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit möglich ist, die im Zusammenspiel mit einer Antischlupf- oder Antiblockier-Einrichtung des Fahrzeugs einen stabilen und sicheren Fahrbetrieb gewährleistet. Die Entnahme der Gewichtungsfaktoren aus elektronisch gespeicherten Tabellen hat den Vorteil, daß die entsprechenden Gewichtungsfaktoren beispielsweise in Form eines programmierbaren Speichers (PROM, EPROM oder EEPROM) in die Fahrzeugsteuerung individuell für verschiedene Fahrzeugtypen eines Herstellers oder für verschiedene Einsatzgebiete eines Fahrzeugs, auch durch den Kundendienst oder die Werkstatt vor Ort, eingesteckt und/oder ausgetauscht werden können.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung weist das Kraftfahrzeug einen Beschleunigungssensor auf und die Fahrzeug-Geschwindigkeit wird auch mittels des Beschleunigungssensors ermittelt, zum Beispiel über die Integration des Ausgangssignals des Beschleunigungssensors über der Zeit, und die mit dem Beschleunigungssensor bestimmte Fahrzeug-Geschwindigkeit wird mit der Referenz-Geschwindigkeit verglichen.
  • Dies hat den Vorteil, daß bei Verwendung eines trägheitsbasierenden Beschleunigungssensors, der die Erdbeschleunigung stets mit erfaßt, und dessen Ausgangssignal demzufolge abhängig ist von der Ausrichtung des Beschleunigungssensors und damit des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Horizontale, durch einen Vergleich der beiden Geschwindigkeiten bestimmt werden kann, ob das Fahrzeug gegenwärtig bergauf oder bergab fährt. Diese zusätzliche Information kann für andere, auch sicherheitsspezifische, Steuerungen des Fahrzeugs verwendet werden.
  • In einer weiteren besonderen Ausführungsart der Erfindung wird ein Rad unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dem Schlupf des jeweiligen Rades, und unter der Voraussetzung, daß das jeweilige Rad gegenwärtig nicht mit Bremskräften beaufschlagt ist, als stabiles Rad ausgewählt, die Geschwindigkeit des stabilen Rades mit der ermittelten Referenz-Geschwindigkeit verglichen, und vorzugsweise die Referenz-Geschwindigkeit an die Geschwindigkeit des stabilen Rades angeglichen, wenn der Vergleich eine Differenz ergibt.
  • Dies hat den Vorteil, daß mit den bereits ermittelten Parametern eine Überprüfung der berechneten Referenz-Geschwindigkeit und gegebenenfalls ein Angleichen möglich ist, wodurch die Zuverlässigkeit der Bestimmung der Referenz-Geschwindigkeit weiter erhöht wird.
  • Zu der Lehre der vorliegenden Erfindung gehört auch eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug, die Sensoren zur Aufnahme von Rad-Geschwindigkeiten, elektronische Datenspeichermittel und elektronische Rechenmittel aufweist, und die ein Verfahren der vorstehend-beschriebenen Art ausführt.
  • Zu der Lehre der vorliegenden Erfindung gehört auch ein Datenträger, der ein Rechenprogramm speichert, wobei das Rechenprogramm ein Verfahren der vorstehend-beschriebenen Art ausführt, wobei das Rechenprogramm eine Vorrichtung der vorstehend-beschriebenen Art steuert.
  • Dies hat den Vorteil, daß das Rechenprogramm und/oder die zugehörigen Daten beispielsweise in Form eines programmierbaren Speichers (PROM, EPROM oder EEPROM) in die Fahrzeugsteuerung individuell für verschiedene Fahrzeugtypen eines Herstellers oder für verschiedene Einsatzgebiete eines Fahrzeugs, auch durch den Kundendienst oder die Werkstatt vor Ort, eingesteckt und/oder ausgetauscht werden können.
  • Ein Weg zum Ausführen der beanspruchten Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs und die Einbindung dieses Verfahrens in den Regelkreis einer Antischlupf- oder Antiblockiereinrichtung.
  • 2 eine besondere Ausführungsart des Verfahrens nach der 1.
  • 3 eine Tabelle für die Zuordnung eines Gewichtungsfaktors.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs und die Einbindung dieses Verfahrens in den Regelkreis einer Antischlupf- oder Antiblockiereinrichtung des Kraftfahrzeugs.
  • An einem ersten Rad 111 wird über einen entsprechenden Meßwertaufnehmer 112 die Rad-Geschwindigkeit v1 des ersten Rads 111 ermittelt. An einem zweiten Rad 121 wird über einen entsprechenden Meßwertaufnehmer 122 die Rad-Geschwindigkeit v2 des zweiten Rads 121 ermittelt. Aus den beiden Rad-Geschwindigkeiten v1 und v2 wird in einem Berechnungsschritt 131 die Referenz-Geschwindigkeit vref berechnet; die Referenz-Geschwindigkeit vref wird insbesondere als eine Funktion des zeitlichen Verlaufs der beiden Rad-Geschwindigkeiten v1(t) und v2(t) berechnet.
  • Durch ein Vergleichen 141 der Referenz-Geschwindigkeit vref mit den beiden Rad-Geschwindigkeiten v1 und v2 wird im Rahmen einer Antischlupf- oder Antiblockiereinrichtung des Kraftfahrzeugs über entsprechende Steuerkanäle 113, 123, beispielsweise elektrische, optische, mechanische, pneumatische oder hydraulische Steuerkanäle, eine Betätigung beziehungsweise ein Loslassen der Bremsen 114, 124 an den jeweiligen Rädern 111, 121 gesteuert.
  • Ergibt beispielsweise im Fall einer Antischlupfregelung der Vergleich, daß die Rad-Geschwindigkeit v1 des Rads 111 signifikant höher ist als die berechnete Referenz-Geschwindigkeit vref, dann wird über die Steuerkanal 113 die Bremse 114 am Rad 111 betätigt, beispielsweise über das Schließen oder öffnen von hydraulischen Ventilen innerhalb des Bremssystems.
  • Ergibt im anderen Fall einer Antiblockierregelung der Vergleich, daß die Rad-Geschwindigkeit v2 des Rads 121 signifikant geringer ist als die berechnete Referenz-Geschwindigkeit vref, dann wird über die Steuerkanal 123 die Bremse 124 am Rad 121 gelöst, beispielsweise über das öffnen oder Schließen von hydraulischen Ventilen innerhalb des Bremssystems.
  • Die 2 zeigt eine besondere Ausführungsart des Verfahrens nach der 1. In dieser Ausführungsart werden über entsprechende Meßwertaufnehmer 210 die Rad-Geschwindigkeiten vi (i = 1, 2, 3, 4) der vier Räder 211, 212, 213, 214 eines Kraftfahrzeugs ermittelt. Aus dem zeitlichen Verlauf der Rad-Geschwindigkeiten vi werden die Rad-Beschleunigungen ai (i = 1, 2, 3, 4) der vier Räder 211, 212, 213, 214 berechnet. Weiterhin wird aus den Rad-Geschwindigkeiten vi und der jeweils gültigen Referenz-Geschwindigkeit vref der jeweilige Schlupf si (i = 1, 2, 3, 4) der vier Räder 211, 212, 213, 214 berechnet.
  • Aus den Parametern vi, ai und si werden für jedes der vier Räder 211, 212, 213, 214 Gewichtungsfaktoren wi (i = 1, 2, 3, 4) ermittelt (220), und zwar werden diese Gewichtungsfaktoren aus elektronisch gespeicherten oder zumindest elektronisch auslesbaren Tabellen 221 ausgelesen. Jede dieser Tabelle ist für einen bestimmten Geschwindigkeitsbereich gültig und ordnet innerhalb dieses Geschwindigkeitsbereichs jedem Schlupf/Beschleunigungspaar (si/ai) eines Rades i genau einen Gewichtungsfaktor wi zu. Ein Beispiel einer solchen Tabelle ist in der 3 dargestellt und wird nachfolgend noch eingehender beschrieben. Aus den Gewichtungsfaktoren wi (i = 1, 2, 3, 4) wird durch Mittelwertbildung 221 ein mittlerer Gewichtungsfaktor w gebildet, der für die weitere Berechnung der Referenz-Geschwindigkeit verwendet wird. Bei der Mittelwertbildung können auch statistische Verfahren angewendet werden, um eine möglichst zuverlässige Mittelwertbildung zu erreichen, und zum Beispiel einen ”Ausreißer” unter den Gewichtungsfaktoren zu eliminieren.
  • Je nach der Anzahl von offenen Differentialen in dem Kraftfahrzeug sind bei der Mittelwertbildung die Gewichtungsfaktoren aller Räder zu berücksichtigen oder zum Beispiel nur die jeweils minimalen Gewichtungsfaktoren der Räder einer Achse, wenn zwischen den Achsen die Differentiale offen sind.
  • Parallel zur Ermittlung der Gewichtungsfaktoren wi wird aus dem vom Motor gelieferten Antriebsmoment Mmot 231 unter Berücksichtigung eines wirksamen Bremsmoments Mbrems 232 eine maximal mögliche Beschleunigung des Kraftfahrzeugs amot 230 abgeleitet. Das vom Motor gelieferte Antriebsmoment Mmot 231 kann ebenso wie das wirksame Bremsmoment Mbrems 232 in der Regel dem Informationsbus des Kraftfahrzeugs, beispielsweise ein CAN-Bus, entnommen werden. Die maximal mögliche Beschleunigung des Kraftfahrzeugs amot 230 läßt sich aus diesen Momenten unter Berücksichtigung fahrzeugsspezifischer Größen, wie zum Beispiel Masse und Luftwiderstandsbeiwert, und dem gegenwärtigen Fahrtzustand, wie zum Beispiel Drehzahl und Gangstufe, ableiten.
  • Aus den derart bereitgestellten Parametern wird in einem Berechnungsschritt 240 die Referenz-Geschwindigkeit vref(tn+1) zum Zeitpunkt tn+1 aus der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn) zum Zeitpunkt tn gemäß der rekursiven Rechenregel vref(tn+1) = vref(tn) + w(tn)·amot(tn)·Δtberechnet, wobei w der mittlere Gewichtungsfaktor ist, amot die aus dem Motor- und Bremsmoment abgeleitete maximal-mögliche Beschleunigung ist, und Δt die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten tn und tn+1 ist.
  • Parallel zur Berechnung 240 der Referenz-Geschwindigkeit vref kann die Fahrzeug-Geschwindigkeit vsens auf zusätzliche Weise 251 mittels eines Beschleunigungssensors im Kraftfahrzeug, dessen Ausgangssignal über der Zeit integriert wird, ermittelt werden. Bei einem trägheitsbasierenden Beschleunigungssensor, der die Erdbeschleunigung stets mit erfaßt, und dessen Ausgangssignal demzufolge abhängig ist von der Ausrichtung des Beschleunigungssensors und damit des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Horizontale, kann durch einen Vergleich 250 der beiden Geschwindigkeiten vref und vsens ermittelt werden, ob das Fahrzeug gegenwärtig bergauf oder bergab fährt.
  • Zum Beispiel wird auf Bergfahrt erkannt, wenn die vom Beschleunigungssensor ermittelte Geschwindigkeit über einen längeren Zeitraum kleiner ist als die Referenz-Geschwindigkeit. Im anderen Fall wird auf Talfahrt erkannt, wenn die vom Beschleunigungssensor ermittelte Geschwindigkeit über einen längeren Zeitraum größer ist als die Referenz-Geschwindigkeit.
  • Insgesamt werden durch das erfindungsgemäße Verfahren aus den Eingangsgrößen Motordrehzahl, Gangstufe, Sensorbeschleunigung, aus dem Motormoment abgeleitete maximale Beschleunigung, Radbeschleunigung, Radschlupf und Radgeschwindigkeit die Ausgangsgrößen Referenzgeschwindigkeit, Steigungswinkel in Fahrtrichtung und Radreibkoeffizienten bestimmt.
  • Darüber hinaus wird unter Berücksichtigung der Gewichtungsfaktoren wi der Räder mindestens ein sogenanntes ”stabiles” Rad ausgewählt 261.
  • Unter einem stabilen Rad ist ein Rad zu verstehen, dessen Rad-Geschwindigkeit sehr nahe an der tatsächlichen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Fahrtrichtung liegt. Ein Rad wird dann als stabiles Rad erkannt, wenn
    • – der zugehörige Gewichtungsfaktor wi 100% beträgt,
    • – der Radbremsdruck für eine bestimmte Zeitdauer unter einem vorbestimmten Wert liegt, zum Beispiel kleiner als 3 bis 5 bar ist,
    • – für das Rad keine Druckaufbauphase erkannt wird, und
    • – das Rad bereits seit einer bestimmten Zeitdauer als stabil erkannt worden ist.
  • Durch einen Vergleich 260 der Referenz-Geschwindigkeit vref und der Rad-Geschwindigkeit vstabil des stabilen Rades wird die Berechnung der Referenz-Geschwindigkeit vref auf ihre Plausibilität hin überprüft. Ergibt sich bei diesem Vergleich 260 eine signifikante Abweichung der beiden Geschwindigkeiten vref und vstabil, so erfolgt ein Angleichen der Referenz-Geschwindigkeit vref an die Geschwindigkeit des stabilen Rades vstabil.
  • Wird ein stabiles Rad erkannt, dessen Geschwindigkeit vstabil unterhalb der Referenz-Geschwindigkeit vref liegt, so wird die Referenz-Geschwindigkeit vref(tn+1) zum Zeitpunkt tn+1 aus der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn) zum Zeitpunkt tn gemäß der rekursiven Rechenregel vref(tn+1) = vref(tn) – wstabil(tn)·aneg·Δtberechnet, wobei wstabil der Gewichtungsfaktor des stabilen Rades ist, aneg eine maximal-mögliche Verzögerung ist, und Δt die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten tn und tn+1 ist. Der Gewichtungsfaktor wstabil des stabilen Rades wird aus einer Tabelle entnommen, ist vom Schlupf und vom Bremsdruck an dem jeweiligen Rad abhängig und ist empirisch ermittelt.
  • Wird ein stabiles Rad erkannt, dessen Geschwindigkeit vstabil oberhalb der Referenz-Geschwindigkeit vref liegt, so wird die Referenz-Geschwindigkeit vref(tn+1) zum Zeitpunkt tn+1 aus der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn) zum Zeitpunkt tn gemäß der rekursiven Rechenregel vref(tn+1) = vref(tn) + (vstabil(tn) – vref(tn)) = vstabil(tn)ermittelt.
  • Die 3 zeigt eine Tabelle für die Zuordnung eines Gewichtungsfaktors wi in Abhängigkeit der Beschleunigung ai und des Schlupfes si eines Rades i (i = 1, 2, 3, 4) innerhalb eines Geschwindigkeitsbereiches für die Rad-Geschwindigkeit vi.
  • Die Beschleunigung ai ist in der Einheit g angegeben, wobei in Näherung 1 g = 10 ms–2 gilt. Der Schlupf si ist in Absolutwerten der Differenz zwischen der Rad-Geschwindigkeit und der Fahrzeug-Geschwindigkeit in der Einheit kmh–1 angegeben. Die Zahlenwerte für die Gewichtungsfaktoren wi sind in % angegeben.
  • Die angegebene Tabelle gilt für einen bestimmten Bereich der Rad-Geschwindigkeit vi des Rades i, zum Beispiel für den Bereich 20 bis 30 kmh–1. In diesem Geschwindigkeitsbereich ergibt sich beispielsweise bei einer Rad-Beschleunigung von 1,75 g und einem Schlupf von 5 kmh–1 ein Gewichtungsfaktor von 20% für das Rad i. Allgemein läßt sich sagen, daß eine hohe Beschleunigung und/oder ein großer Schlupf einen geringen Gewichtungsfaktor ergeben und umgekehrt. Dies hat seine Ursache in dem aus der Literatur bekannten Zusammenhang zwischen Kraftschlußbeiwert, Antriebsschlupf und Fahrzeug-Geschwindigkeit.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs, aufweisend die Schritte: Messen (112, 122) einer Rad-Geschwindigkeit an mindestens zwei Rädern (111, 121) des Kraftfahrzeugs, Berechnen (131) der Referenz-Geschwindigkeit vref unter Berücksichtigung der Rad-Geschwindigkeiten vi von mindestens zwei Rädern (111, 121). Berechnen der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn+1) zum Zeitpunkt tn+1 aus der Referenz-Geschwindigkeit vref(tn) zum Zeitpunkt tn gemäß der rekursiven Rechenregel vref(tn+1) = vref(tn) + w(tn)·amot(tn)·Δtwobei w ein Gewichtungsfaktor ist, der empirisch ermittelt und abhängig ist von der Geschwindigkeit vi, der Beschleunigung ai und dem Schlupf si der Räder des Kraftfahrzeugs amot eine aus dem Motormoment abgeleitete maximal-mögliche Beschleunigung ist, und Δt die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten tn und tn+1 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Gewichtungsfaktor w aus elektronisch gespeicherten Tabellen (221) entnommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die aus dem Motormoment abgeleitete maximal-mögliche Beschleunigung amot unter Berücksichtigung eines wirksamen Bremsmoments Mbrems korrigiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug einen Beschleunigungssensor aufweist, gekennzeichnet durch Bestimmen (251) der Fahrzeug-Geschwindigkeit vsens mittels des Beschleunigungssensors, und Vergleichen (250) der mit dem Beschleunigungssensor bestimmten Fahrzeug-Geschwindigkeit vsens und der Referenz-Geschwindigkeit vref.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Auswählen (261) eines Rades als stabiles Rad – unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit, der Beschleunigung und dem Schlupf des jeweiligen Rades, – und unter der Voraussetzung, daß das jeweilige Rad gegenwärtig nicht mit Bremskräften beaufschlagt ist, und Vergleichen (260) der Geschwindigkeit vstabil des stabilen Rades mit der ermittelten Referenz-Geschwindigkeit vref.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Angleichen der Referenz-Geschwindigkeit vref an die Geschwindigkeit vstabil des stabilen Rades, wenn das Vergleichen (260) eine Differenz ergibt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Kraftfahrzeug um einen allradangetriebenen Personenkraftwagen handelt.
  8. Vorrichtung zur Bestimmung einer Referenz-Geschwindigkeit in einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung aufweist: Sensoren (112, 122, 210) zur Aufnahme von Rad-Geschwindigkeiten, elektronische Datenspeichermittel und elektronische Rechenmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.
  9. Datenträger, der ein Rechenprogramm speichert, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenprogramm eine Vorrichtung nach Anspruch 8 steuert, wobei es ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
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