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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung
des Schlupfes an einem Fahrzeugrad gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Ein
derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der
DE 39 16 046 A1 (
US-Patent 5,193,889 ) bekannt.
Dort werden Maßnahmen
vorgestellt, mit deren Hilfe Schwingungen in der Geschwindigkeit
wenigstens eines Rades z. B. während einer
Antiblockierregelung oder einer Antriebsschlupfregelung beherrscht
werden können.
Bei festgestellter Radschwingung wird der Bremsdruck beeinflußt, um ein
Aufschaukeln der Schwingung zur vermeiden. Auf diese Weise wird
jedoch in dieser Situation die Regelung selbst beeinträchtigt,
da während
einer Schwingung das Unterdrücken
der Schwingung und nicht die Regelung selbst im Vordergrund steht.
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Aus
der
DE 195 12 623
A1 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur
Dämpfung
von Schwingungen im Antriebssystem eines Fahrzeugs bekannt. Dabei
werden durch Auswerten des Drehverhaltens der einzelnen Räder Drehschwingungen in
Umfangsrichtung der Räder
ermittelt. Durch Einsteuern von Bremsdruck und durch Modulation
des zu einer Schlupfregelung in die Radbremsen der einzelnen Räder eingesteuerten
Bremsdrucks werden die Drehschwingungen in Abhängigkeit von der Amplitude
und von der Phasenlage der Drehschwingung gedämpft.
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Aus
der
DE 33 45 729 A1 sind
ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung unerwünschter
Regelvorgänge
in schlupfgeregelten Bremsanlagen bekannt. Dabei wird ein für die Einleitung
der Regelung maßgeblicher
Schwellwert in Abhängigkeit
von der Hochlaufbeschleunigung des geregelten Rades variiert.
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Aus
der
DE 44 18 769 C1 ist
ein Verfahren zur Dämpfung
von Regelschwingungen eines mittels Lowrad-Bremseingriffen traktionsregelnden
Systems in einem Kraftfahrzeug bekannt. Insbesondere wird hierzu
vorgesehen, einen Wechsel des zu regelnden Lowrades vom einen auf
das andere Antriebsrad erst vorzunehmen, wenn die Drehzahl des bisherigen
Highrades um ein bestimmtes Maß größer als
diejenige des bisherigen Lowrades ist und an letzterem kein regelnder
Bremsdruck mehr ansteht und/oder den Schwellwert zur Aktivierung
traktionssteigernder Bremseneingriffe dynamisch einzustellen, indem
er bei erkanntem Triebstrangschwingungsverhalten geeignet angehoben
wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, Schwingungen an wenigstens einem Rad
während
eines vom Fahrer unabhängigen Bremseneingriffs
zu beherrschen und dennoch die Bremsenregelung selbst nicht zu sehr einzuschränken.
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Dies
wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
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Ein
aktiver Bremseneingriff, sei es im Rahmen einer Antriebsschlupfregelung,
einer Antiblockierregelung oder einer Fahrdynamikregelung, wird erheblich
verbessert, da Radschwingungen gedämpft werden und gleichzeitig
das Verhalten der Bremsenregelung selbst nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Das gleiche gilt für
Achsschwingungen, bei denen beide Räder einer Achse schwingen.
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Besonders
vorteilhaft ist, daß bei
einer Antriebsschlupfregelung der Regelkomfort verbessert wird bei
gleichzeitiger optimaler Traktion des Fahrzeugs.
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Von
besonderer Bedeutung ist ferner, daß zur Durchführung der
Maßnahmen
keine zusätzliche Hardware
erforderlich ist.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen bzw.
aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. 1 zeigt
ein Übersichtsschaltbild
einer Steuereinheit zur Durchführung
des aktiven Bremseneingriffs. 2 stellt ein
Flußdiagramm
dar, welches ein im Mikrocomputer der Steuereinheit implementiertes
Programm zur Durchführung
einer bevorzugten Realisierung der Erfindung repräsentiert. 3 zeigt Zeitdiagramme zur weiteren Verdeutlichung
der Funktionsweise.
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1 zeigt
ein Übersichtsschaltbild
eines Steuersystems für
einen aktiven Bremseneingriff. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
dient das Steuersystem zur Durchführung einer Antriebsschlupfregelung,
in anderen Ausführungen
alternativ oder ergänzend
zur Durchführung
einer Antiblockierfunktion und/oder einer Fahrstabilitätsregelung.
Es ist eine Steuereinheit 10 vorgesehen, die wenigstens
einen Mikrocomputer aufweist. Der Steuereinheit 10 sind Betriebsgrößen über Eingangsleitungen
zugeführt, die
zur Durchführung
der vorgesehenen Funktion(en) ausgewertet werden. Über Eingangsleitungen 12, 14, 16, 18 werden
der Steuereinheit 10 von entsprechenden Meßeinrichtungen 20, 22, 24,
und 26 die Radgeschwindigkeitssignale der einzelnen Räder des
Fahrzeugs zugeführt.
Ferner können
Eingangsleitungen 28 bis 32 vorgesehen sein, die
von entsprechenden Meßeinrichtungen 34 bis 38 weitere
Betriebsgrößen wie
Bremsdrucksignale, die Fahrzeuggeschwindigkeit, etc. zuführen. Zur
Beeinflussung der Bremsdrücke
in den einzelnen Radbremsen sind Ausgangsleitungen 40 bis 44 vorgesehen, über die
den Bremsdruck beeinflussende Ventilanordnungen und Pumpe(n) 46 bis 50 im
Sinne der durchgeführten
Funktion betätigt
werden. Derartige Anordnungen sind sowohl für hydraulische als auch für pneumatische
Bremsanlagen bekannt. Wird eine Bremsanlage mit rein elektrischer
Zuspannung eingesetzt, sind anstelle der Ventile und Pumpe(n) 46 bis 50 elektrische
Motoren vorhanden, die über
die Ausgangsleitungen 40 bis 44 im Sinne der durchgeführten Funktion
betätigt
werden.
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Insbesondere
im Antriebsfall neigen einige Fahrzeuge zu Rad- und/oder Achsschwingungen. Die Radgeschwindigkeit
eines betroffenen Rades (und damit dessen Antriebsschlupf) zeigt
dabei einen oszillierenden Verlauf. Dies vermindert die Regelgüte einer
Antriebsschlupfregelung (ASR). Mit einer erheblichen Beeinflussung
ist vor allem unter mü-split-Bedingungen zu rechnen.
Die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise ermöglicht es, auch bei oszillierendem
Verlauf des Schlupfes bzw. einer Radgeschwindigkeit den Raddruck
derart zu modulieren, daß über gezielte
Druckaufbauten und Druckabbauten gleichzeitig die Traktion gesteigert und
der Regelkomfort optimiert wird.
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Bei
Auftreten von Antriebsschlupf wird wie allgemein bekannt der Raddruck
abhängig
vom Radschlupf und/oder der Radbeschleunigung gesteürt im Sinne
einer Verminderung des Antriebsschlupfes. Dabei folgt das Ausmaß der Druckänderung
dem Verlauf wenigstens einer dieser Größen. Bei einem, vorzugsweise
beim ersten Vorzeichenwechsel des Radbeschleunigungßignals
während
einer Regelung wird eine Filtermarke DRAFILT gesetzt. Diese bleibt solange
gesetzt, bis das Radbeschleunigungßignal länger als eine vorgegebene Filterzeit
(z. B. 300 bis 500 msec) größer oder
kleiner als ein Schwellenwert (z. B. 0 g) ist. Mit anderen Worten
definiert die Marke eine Zeit, während
auf Schwingungen untersucht wird.
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Ist
DRAFILT gesetzt, wird bei einer vorhandenen Schwingung der gleiche
Schwingungszustand ermittelt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird durch einen Beschleunigungsschwellenwert das Schwingungsmaximum
oder das Schwingungsminimum bestimmt. In anderen Ausführungen
erfolgt die Bestimmung des gleichen Schwingungszustandes anhand
anderer, eine Schwingung charakterisierenden Größen, wie z. B. Nulldurchgänge, etc.
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Beim
erstmaligen Erkennen dieses Zustandses wird der aktuelle Schlupfwert
SLIP als Schlupfwert SLIP_OLD abgespeichert. Wird der nächsten gleiche
Schwingungszustand oder einer der nächsten Zustände erkannt, wird der dann
herrschende Schlupfwert SLIP mit dem gespeicherten verglichen. Hieraus
wird eine Tendenz für
den Verlauf des Schlupfes während
der Schwingung abgeleitet, d. h. festgestellt, ob der Schlupf zu
einer Verminderung oder zu einer Erhöhung tendiert. Zeigt sich einer
Tendenz zur Verminderung, wird in der betroffenen Radbremse definiert
Druck abgebaut, im umgekehrten Fall definert Druck aufgebaut.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist zur Feststellung der Tendenz eine Hysterese vorhanden. Z. B.
wird eine Verminderungstendenz erkannt, wenn die Abweichung zwischen
dem aktuellen und dem gespeicherten Schlupfwert kleiner als ein
bestimmter Wert (z. B. 2 km/h) bzw. ein entsprechender Prozentsatz
ist, während
eine Erhöhungstendenz
erkannt wird, wenn die Abweichung zwischen dem aktuellen und dem
gespeicherten Schlupfwert größer als
ein bestimmter Wert (z. B. 2 km/h) bzw. ein entsprechender Prozentsatz
ist.
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Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Druckbeeinflussung während
der Schwingung durch Ausgabe eines entsprechenden Puls mit anschließender Pausenzeit realisiert,
wobei die Pulslänge fest
vorgegeben ist oder abhängig
von der Größe der Abweichung
zwischen aktuellem und gespeichertem Schlupfwert ist.
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Ist
eine Druckbeeinflussung bei gesetzter Marke DRAFILT ausgeführt worden,
wird der aktuelle Schlupfwert SLIP als Vergleichswert SLIP_OLD gespeichert.
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Ist
die Marke DRAFILT nicht gesetzt, wird die Druckmodulation entsprechend
dem Radverlauf wie bekannt durchgeführt.
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Neben
der Anwendung der Vorgehensweise im Antriebsschlupfregelfall wird
sie auch mit entsprechend umgekehrter Schlußfolgerung bei Antiblockierreglern
eingesetzt. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Anwendung bei einem
aktiven Bremseneingriff eines Fahrstabilitätsreglers.
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Wird
eine Bremsanlage mit elektrischer Zuspannung eingesetzt, wird anstelle
des Bremsdrucks die Bremskraft oder das Bremsmoment gesteuert. Entsprechend
wird abhängig
von der ermittelten Tendenz eine Bewegung des oder der Stellmotoren
veranlaßt.
Bremskraft wird in diesem Zusammenhang als Verallgemeinerung der
technischen Größen Bremsdruck,
Bremskraft, Bremsmoment, etc. verstanden.
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2 zeigt
anhand eines Flußdiagramms eine
bevorzugte Realisierung der beschriebenen Vorgehensweise als Programm
des Mikrocomputers der Steuereinheit 10.
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Das
skizzierte Programm wird bei Beginn einer Antriebsschlupfregelung
eingeleitet, wenn erstmalig eine Durchdrehtendenz an einem Antriebsrad erkannt
wurde. Für
das oder die anderen Antriebsräder
sind weitere Programmdurchläufe
oder Programme vorgesehen. Im ersten Schritt 100 werden
für ein Antriebsrad
auf der Basis der Radgeschwindigkeit des entsprechenden Antriebsrades
und wenigstens einer weiteren Radgeschwindigkeit z. B. durch Vergleich
der Schlupf SLIP dieses Rades ermittelt. Ferner wird die Beschleunigung
DRA dieses Rades z. B. durch Differenzenbildung oder Differentiation
bestimmt. Daraufhin wird gemäß Schritt 102 der
Druckaufbau bzw. der Druckabbau wie bekannt abhängig vom Schlupf und/oder der
Radbeschleunigung für das
betroffene Rad gesteuert. Danach wird im Schritt 104 überprüft, ob die
Regelung beendet ist, d. h. ob kein unzulässiger Schlupf am betroffenen
Rad mehr vorhanden und der Druck vollständig abgebaut ist. Ist dies
der Fall, wird das Programm zumindest für das betroffene Rad beendet.
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Andernfalls
wird im Schritt 106 anhand des aktuellen und eines vorherigen
Signals überprüft, ob ein
Vorzeichenwechsel des Beschleunigungssignals DRA stattgefunden hat.
Ist dies nicht der Fall, wird das Programm mit Schritt 100 wiederholt.
Bei einer Ja-Antwort wird im Schritt 108 die Marke DRAFILT gesetzt.
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Im
darauf folgenden Schritt 110 wird abgefragt, ob das Beschleunigungssignal
DRA länger
als die vorgegebene Filterzeit TFILT (z. B. 300–500 msec) über oder unter einem Grenzwert,
z. B. Null, liegt. Ist dies der Fall liegt keine Schwingung vor,
so daß gemäß Schritt 112 die
Marke DRAFILT zurückgesetzt
wird. Danach wird das Programm mit Schritt 100 wiederholt.
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Ist
die Bedingung im Schritt 110 nicht erfüllt, wird im Schritt 114 wie
im Schritt 100 Radschlupf SLIP und Radbeschleunigung DRA
bestimmt. Daraufhin wird im Schritt 116 überprüft, ob der
vorgegebene Schwingungszustand vorliegt. Beispielsweise wird das
Maximum oder das Minimum des Beschleunigungssignals ermittelt.
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Liegt
ein solcher Zustand nicht vor, wird das Programm mit Schritt 110 wiederholt.
Andernfalls wird im Schritt 118 anhand einer nicht dargestellten Marke
festgestellt, ob der Zustand erstmalig ermittelt wurde. Ist dies
der Fall wird in Schritt 120 der aktuelle Schlupfwert SLIP
als SLIP_OLD gespeichert. Danach wird das Programm mit Schritt 110 wiederholt.
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Wurde
der Schwingungszustand nicht erstmalig festgestellt, wird im Schritt 122 die
Abweichung delta zwischen dem in Schritt 114 ermittelten
aktuellen Schlupfwert SLIP und dem gespeicherten Schlupfwert SLIP_OLD
z. B. durch Differenzenbildung gebildet. Danach wird im Schritt 124 die
Abweichung delta mit einem Grenzwert delta1 (z. B. 2 km/h) verglichen.
Ist die Abweichung größer als
der Grenzwert, wird der Schlupf im Mittel größer, so daß gemäß Schritt 126 Druck
aufgebaut wird, z. B. durch Ausgabe eines vorgegebenen oder schlupf-
und/oder beschleunigungsabhängigen
Aufbaupulses. Nach Schritt 126 wird im Schritt 128 der
aktuelle Schlupfwert SLIP als Bezugswert SLIP_OLD abgespeichert und
das Programm mit Schritt 110 wiederholt.
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Ist
die Antwort im Schritt 124 ”Nein”, wird im Schritt 130 überprüft, ob die
Abweichung kleiner als ein Grenzwert delta2 (z. B. –2 km/h)
ist. Ist die Abweichung kleiner als der Grenzwert, wird der Schlupf
im Mittel kleiner, so daß gemäß Schritt 132 Druck
abgebaut wird, z. B. durch Ausgabe eines vorgegebenen oder schlupf-
und/oder beschleunigungsabhängigen Abbaupulses.
Nach Schritt 132 wird im Schritt 128 der aktuelle
Schlupfwert SLIP als Bezugswert SLIP_OLD abgespeichert und das Programm
mit Schritt 110 wiederholt.
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Ist
die Abweichung nicht kleiner als der Grenzwert, bleibt der Schlupf
im Mittel konstant, so daß kein
Eingriff vorgenommen wird. Das Programm wird mit Schritt 110 wiederholt.
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Die
Wirkungsweise dieser Vorgehensweise ist in den Zeitdiagrammen der 3 verdeutlicht. Dabei zeigt 3a den
Verlauf der Geschwindigkeit VRAD eines Antriebsrades über der
Zeit sowie den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit VFZ über der Zeit. 3b zeigt
den Verlauf des Bremsdrucks PRAD an diesem Rad über der Zeit. In 3c ist
der zeitliche Verlauf der Marke DRAFILT dargestellt.
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Zum
Zeitpunkt T0 wird wie in 3a dargestellt
eine Durchdrehneigung eines Antriebsrades erkannt. Dies führt zu einem
Druckaufbau in diesem Rad gemäß 3b.
Zum Zeitpunkt T1 wechselt das Radbeschleunigungssignal sein Vorzeichen,
d. h. ein Maximum des Geschwindigkeitssignals wird durchlaufen (vgl. 3a).
Dies führt
im dargestellten Ausführungsbeispiel
zu einer Beendigung des Druckaufbaus und zum Setzen der Marke DRAFILT
(vgl. 3b und c). Nach dem Zeitpunkt
sind in 3a Radschwingungen angedeutet.
Die oben beschriebene Vorgehensweise wird durchlaufen. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel
werden zur Ermittlung des gleichen Schwingungszustandes die Minima
des Geschwindigkeitssignals, d. h. die Nulldurchgänge des Beschleunigungssignals
herangezogen. In anderen Ausführungen
werden andere charakteristische Größen, z. B. die Maxima oder
Mnima des Bschleunigungssignals überwacht.
An der Wirkungsweise ändert
sich dadurch nichts. Zum Zeitpunkt T2 wird der Schwingungszustand
erstmalig erkannt. Der Schlupfwert (z. B. Abstand zur Fahrgeschwindigkeit)
wird als Bezugswert gespeichert. Zum Zeitpunkt T3 wird der Schwingungszustand
ein zweites Mal ermittelt. Ein Vergleich des aktuellen Schlupfwerts
mit dem gespeicherten ergibt, daß eine Tendenz zur Verringerung
des Schlupfes vorliegt. Daher wird zum Zeitpunkt T3 gemäß 3b Druck
abgebaut. Entsprechendes geschieht auch zum Zeitpunkt T4, wobei dem
Vergleich der gespeicherte Schlupfwert zum Zeitpunkt T3 zugrundeliegt.
Danach sei die Schwingung abgeklungen. Zum Zeitpunkt T5 sei die
maximale Filterzeit überschritten,
ohne daß das
Beschleunigungssignal die Grenzwerte überschritten hat. Dies führt gemäß 3c zu
einem Rücksetzen der
Marke DRAFILT, worauf die Druckmodulation wieder abhängig von
Schlupf und/oder Radbeschleunigung durchgeführt wird. Im gezeigten Fall
führt dies zu
einem Druckabbau (vgl. 3b). Zum Zeitpunkt T6 ändert sich
das Vorzeichen des Beschleunigungssignals erneut (vgl. 3a).
Die Marke wird wie in 3c gezeigt gesetzt. Der Druck
bleibt konstant (vgl. 3b). Diesmal trete keine Schwingung
auf. Nach Ablauf der Filterzeit zum Zeitpunkt T7 wird die Marke
zurückgesetzt
und die Druckmodulation abhängig
von Schlupf und/oder Radbeschleunigung setzt wieder ein (vgl. 3c und
Druckaufbau 3b). Dabei folgt die Druckänderung
dem Verlauf wenigstens einer dieser Größen.
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Die
beschriebene Vorgehensweise wird nicht nur in Verbindung mit einer
Antriebsschlupfregelung sondern auch bei Bremseneingriffen einer
Antiblockierregelung oder einer Stabilitätsregelung eingesetzt, bei
denen Radschwingungen oder Achsschwingungen auftreten können. Auch
hier wird die Tendenz des Schlupfes während der Schwingung festgestellt
und entsprechende Maßnahmen
zur Bremskraftsteuerung durchgeführt.