DE19910099A1 - Bestimmung von Fahrwegbedingungen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung besteht in der Bestimmung von Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder teilgebremster Fahrt eines Fahrzeugs über eine zeitliche Ableitung von an mindestens einem Rad des Fahrzeugs erfaßten Kenngrößen, deren Mittelwerte gebildet werden.
Description
Die Erfindung betrifft die Bestimmung von Fahrwegbedingun
gen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren wird benötigt, um bei Fahrzeugen
das Drehverhalten der Räder den Reibbedingungen auf der
Fahrbahn und den Fahrwegbedingungen anpassen zu können. Die
Fahrzeuge weisen Bremsanlagen auf, bei denen die Rad
bremsdrücke unabhängig von der vom Fahrer auf das Bremspe
dal ausgeübten Kraft einzustellen oder zu regeln sind.
Bei einem Antiblockiersystem wird der Bremsdruck derart
geregelt, daß sich die Räder bei einer Vollbremsung mit
einem Schlupf drehen, bei dem sowohl hohe Bremskräfte als
auch hohe Seitenkräfte übertragen werden können. Dies hat
zur Folge, daß das Fahrzeug bei einer Vollbremsung lenkbar
bleibt.
Es sind aber auch andere Bremsdruckregelungen bekannt. So
wird bei einer Antriebsschlupfregelung versucht, ein Durch
drehen der angetriebenen Räder beim Anfahren zu verhindern.
Bei einer Fahrstabilitätsregelung soll durch einen geziel
ten Bremsdruckaufbau an bestimmten Rädern ein Schleudern
des Fahrzeugs um seine Hochachse verhindert werden.
Die für die Bremsdruckregelungen entwickelten Regelalgo
rithmen basieren darauf, daß aus den Signalen der Radsenso
ren, die das Drehverhalten der Räder erfassen, eine Fahr
zeug-Referenzgeschwindigkeit abgeleitet wird und daß mit
einem Regelalgorithmus versucht wird, die jeweilige Radge
schwindigkeit, das ist die Winkelgeschwindigkeit des Rades,
der Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit im Sinne eines optima
len Schlupfes anzupassen.
In dem Regelalgorithmus sind fahrzeugspezifische Grenzwerte
definiert, bei deren Auftreten eine Anpassung des
Bremsdruckes einsetzt.
So werden z. B. Radverzögerungen definiert, so daß der
Bremsdruck abgebaut werden kann, wenn die Fahrzeugräder zu
stark verzögern, also die Tendenz aufweisen zu blockieren.
Auf diese Weise läßt sich der Radschlupf in engen Grenzen
halten. Die Schwellenwerte der Regelung sind für feste,
ebene Fahrbahnoberflächen unabhängig vom Reibwert der
Fahrbahn definiert.
Bei Bremsungen auf welligen bzw. holprigen, rauhen Fahr
bahnoberflächen (Schlechtweg) erscheint es nicht ange
bracht, mit den Werten zu rechnen, die für ebene Oberflä
chen definiert worden sind. Man konnte nämlich feststellen,
daß auf den Schlechtweg-Fahrbahnen die Bremswege verlängert
werden. Dies läßt sich darauf zurückführen, daß durch
Schwankungen des Fahrzeugs auf welligem Untergrund die
Radlasten der einzelnen Räder sich sehr stark ändern,
wodurch die Anpassung der Radgeschwindigkeit an die Fahr
zeug-Referenzgeschwindigkeit nicht mehr optimal durchge
führt werden kann.
Es ist daher für die genannten Fälle bereits vorgeschlagen
worden, die Eingriffsschwellen der Regelalgorithmen, die
für feste, ebene Fahrbahnuntergründe definiert sind, in dem
Sinne anzupassen, daß höhere Schlupfwerte erlaubt sind.
Aus der US-PS 4969100 ist ein Verfahren zur Bestimmung
einer Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit bekannt, die aus den
Signalen, die von den Radsensoren geliefert werden, abge
leitet wird. Gleichzeitig ist ein Beschleunigungssensor
vorgesehen, dessen Werte mit der Referenz-Geschwindigkeit
bzw. mit einer daraus abgeleiteten Referenz-Fahrzeugbe
schleunigung verglichen werden. Im Falle einer Abweichung
wird das Verfahren zur Bestimmung der Referenz-Ge
schwindigkeit geändert.
Darüber hinaus ist es bekannt, die Längsbeschleunigung der
Fahrzeugkarosserie mit der aus den Radgeschwindigkeiten
abgeleiteten Referenz-Fahrzeugbeschleunigung zu vergleichen
und bei einer Differenz Eingriffskriterien abzuleiten.
Die bisherigen Algorithmen zur Bestimmung von Fahrwegbedin
gungen basieren auf einer Analyse der abgeleiteten Radge
schwindigkeiten, die mit Kenngrößen verglichen werden, die
entweder ein weiterer Sensor, z. B. ein Beschleunigungssen
sor, erfaßt, oder auf einer Auswertung der Radbeschleuni
gungen beruhen. Dabei wird eine periodische Schwingung der
Raddrehzahl erwartet, wenn die Fahrbahnuntergründe ein
gegenüber den Eingriffsschwellen der normalen Regelalgo
rithmen abweichende, z. B. wellige Ausbildung aufweisen.
Die Fahrbahnbedingungen werden über die Frequenz und Ampli
tude der Schwingung erkannt. Die Signalerfassung dieser
periodischen Schwingungen der Radbeschleunigungen kann
typischerweise nur bei einer von den Fahrwegbedingungen
bestimmten Meßgröße erfolgen, die bei mäßigen Schlechtweg
fahrbahnen in der für die Erfassung erforderlichen Ausprä
gung nicht vorhanden ist. So ergeben sich bei ungebremster
oder teilgebremster Fahrt auf mäßigen Schlechtwegfahrbahnen
Zustände, bei denen wegen noch nicht erkannter Fahrwegbe
dingungen Regelvorgänge, z. B. bei einer Antiblockier-Re
gelung, deutlich vor Erreichen des tatsächlichen Bloc
kierdruckniveaus eingeleitet werden, die zu einer Vergröße
rung der Bremswege der Fahrzeuge führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, mit dem Fahrwegbedingungen ermittelt werden
können, welche zwischen den definierten ebenen Fahrbahnun
tergründen und den extrem welligen Fahrbahnuntergründen
angesiedelt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Bestimmung von
Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder teilgebremster
Fahrt eines Fahrzeugs über eine zeitliche Ableitung von am
Rad des Fahrzeugs erfaßten Kenngrößen, deren Mittelwerte
gebildet werden, gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die Fahrwegbe
dingungen nur über die vom Fahrweg unmittelbar beeinflußten
Räder zu Kenngrößen führt, über deren Auswertung die Fahr
wegbedingungen dargestellt werden können. Dabei wird über
die zeitliche Ableitung der Kenngrößen und deren Vergleich
eine Abbildung der Fahrwegzustände erreicht. Erfindungsge
mäß werden als Kenngrößen das Drehverhalten der Räder bzw.
die Radgeschwindigkeiten zeitlich abgeleitet. Über einen
Vergleich des arithmetischen Mittelwertes mit dem betrags
mäßigen Mittelwert lassen sich selbst mäßige Schlechtwegbe
dingungen abbilden, da sich der arithmetische Mittelwert
der Kenngrößen bei ebenen Fahrbahnuntergründen nur wenig
oder gar nicht von den betragsmäßig erfaßten Mittelwerten
der Kenngrößen abweicht, während bereits bei mäßigen
"Schlechtwegen" ein deutlicher Unterschied zwischen den
Mittelwerten auftritt. Die Erfindung nutzt hierbei den
zeitlichen Verlauf des sowohl positive als auch negative
Werte der Geschwindigkeitsänderung abbildenden Radbeschleu
nigungswerte. Zur Mittelwertbildung wird ein Filter bzw.
ein Tiefpaß verwendet, der den gefilterten Absolutwert
ACCF_ABSOLUTE(n) nach der Beziehung
ACCF_ABSOLUTE(n)=ACCF_ABSOLUTE(n-1).((T-1)/T)+|ACC(n)|.(1/T))
bildet, wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n die
Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert
gebildet wird, T die Filterzeitkonstante des Tiefpassfil
ters und ACC die ungefilterte Radbeschleunigung ist.
Der arithmetische Mittelwert ACCF wird unter Verwendung
eines Filter oder Tiefpasses nach der Beziehung
ACCF(n) = ACCF(n-1).((T-1)/T)+ACC(n).(1/T)
gebildet, wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n
die Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert gebil
det wird.
T die Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters und ACC die
ungefilterte Radbeschleunigung ist.
Die Mittelwerte werden bei einer Loopzeit in der Größenord
nung zwischen 5 und 20 ms über eine Zeitspanne von der
Größenordnung zwischen 50 und 200 ms gebildet.
Ergibt sich bei dem Vergleich des arithmetischen Mittelwer
tes der Kenngrößen mit dem betragsmäßigen Mittelwert eine
Differenz größer 0,2 g, vorzugsweise größer 0,5 g, läßt
sich hieraus ein Eingriffssignal generieren, welches Krite
rien für die Bestimmung der Fahrwegssituation darstellt
nach deren Maßgabe in den Regelalgorithmus zur Bremsdruck
regelung eingegriffen wird. So können in Abhängigkeit von
der erkannten Schlechtwegfahrbahn Regelschwellen angepaßt
werden, eine für die Fahrbahn zu empfindliche Regelung
eines Antiblockiersystems kann vermieden werden.
Die Kenngrößen werden dabei an jedem Rad des Fahrzeugs
erfaßt, die Mittelwerte werden gebildet und miteinander
verglichen. Die radindividuellen Fahrwegkriterien lassen
innerhalb eines Bremsdruckregelverfahrens für ein Fahrzeug
radindividuelle Eingriffsmöglichkeiten zu, die beispiels
weise einseitige Fahrwegunterschiede berücksichtigen.
Entsprechend festgelegten Kriterien lassen sich damit
Ereignissignale ausgeben, aufgrund denen der Regelalgorith
mus zur Bremsdruckregelung während der Antiblockier-Re
gelung, der Antriebs-Schlupfregelung oder der Fahrstabi
litätsregelung angepaßt wird.
Die Bestimmung von Fahrwegbedingungen benötigt hierzu
lediglich die vorhandenen Radsensoren zur Erfassung eines
winkelaufgelösten Signales, deren zeitliche Ableitung die
Winkelgeschwindigkeit der Räder oder kurz gesprochen die
Radgeschwindigkeit darstellt. Weitere Sensoren sind nicht
erforderlich.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der
Zeichnung schematisch dargestellt.
Mit 1 ist ein schematisch dargestelltes Fahrzeug angedeu
tet. Dieses wird über vier Räder 2, 3, 4, 5 und allgemein
bekannte Radaufhängungen getragen. Das Drehverhalten eines
jeden Rades kann mit Hilfe eines sog. Radsensors 6 erfaßt
werden, wobei aus Übersichtsgründen nur dem Rad 2 ein
Radsensor 6 zugeordnet ist.
Der Radsensor 6 gibt ein winkelaufgelöstes Signal wieder,
dessen zeitliche Ableitung die Winkelgeschwindigkeit der
Räder oder kurz gesprochen die Radgeschwindigkeit dar
stellt.
Aufgrund dieser Signale läßt sich über Auswerteeinheiten 7
und 8 durch eine zeitliche Ableitung der arithmetische
Mittelwert ACCF und der betragsmäßige Mittelwert
ACCF_ABSOLUTE der Kenngrößen der Radbeschleunigung ermit
teln. Setzt man die beiden Signale 9, 10 in einem Differenz
bildner 11 in Vergleich, so erhält man ein Maß E für die
auf ein Rad 6 einwirkenden Fahrbahnstörungen. Die Zeitkon
stante, über die die Mittelwertbildung erfolgt, entspricht
in etwa 8 Programmdurchläufen. Die Abtastschritte betragen
hierbei ca. 7 ms.
Ein Ereignissignal 12 läßt darauf schließen, daß das Fahr
zeug auf welligem Untergrund bewegt wird. Je nach nachdem,
welche Bremsdruckregelung beeinflußt werden soll, lassen
sich aus den Ereignissignal E weitere Kriterien ableiten und
eine Anpassung des Algorithmus vornehmen.
Die Berechnung des absoluten und arithmetischen Mittelwer
tes bei einer negativen Beschleunigung von -0,3 g gemäß
Ausführungsbeispiel 1 bildet eine "ebene Fahrbahn" und
gemäß Ausführungsbeispiel 2 eine "Schlechtwegfahrbahn" ab.
Wie ein Vergleich der in Tabelle 1 angegebenen Werte zeigt,
ist ACCF-ABSOLUTE-|ACCF|<0,2 g, d. h. es liegt eine ebene
Fahrbahn vor.
Wie ein Vergleich der in Tabelle 2 angegebenen Werte zeigt,
ist ACCF-ABSOLUTE-|ACCF|<0,2 g, d. h. es liegt eine Schlecht
wegfahrbahn vor.
Claims (10)
1. Bestimmung von Fahrwegbedingungen bei ungebremster oder
teilgebremster Fahrt eines Fahrzeugs über eine zeitli
che Ableitung von an mindestens einem Rad des Fahrzeugs
erfaßten radindividuellen Kenngrößen, dadurch gekenn
zeichnet, daß aus den Kenngrößen für die Fahrwegbedin
gungen indikative Mittelwerte gebildet werden.
2. Bestimmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Kenngrößen das Drehverhalten der einzelnen Räder
bzw. deren Geschwindigkeit erfaßt werden.
3. Bestimmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß von den zeitlich abgeleiteten Kenngrößen der
Radbeschleunigung der arithmetische Mittelwert und de
ren betragsmäßiger Mittelwert gebildet und verglichen
werden.
4. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung ein Filter
bzw. ein Tiefpaß verwendet wird, der den gefilterten
Absolutwert
ACCF_ABSOLUTE(n) nach der Beziehung
ACCF_ABSOLUTE(n)=ACCF_ABSOLUTE(n-1).((T-1)/T)+|ACC(n)|.(1/T))
bildet, wobei bedeuten:
ACCF = gefilterte Radbeschleunigung
n = Nummer des aktuellen Loop bzw. Zyklus, in der der Mittelwert gebildet wird
T = Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters
ACC = ungefilterte Radbeschleunigung.
ACCF_ABSOLUTE(n) nach der Beziehung
ACCF_ABSOLUTE(n)=ACCF_ABSOLUTE(n-1).((T-1)/T)+|ACC(n)|.(1/T))
bildet, wobei bedeuten:
ACCF = gefilterte Radbeschleunigung
n = Nummer des aktuellen Loop bzw. Zyklus, in der der Mittelwert gebildet wird
T = Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters
ACC = ungefilterte Radbeschleunigung.
5. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Mittelwertbildung ein Filter
bzw. ein Tiefpaß verwendet wird, der den gefilterten
Wert
ACCF(n) nach der Beziehung
ACCF(n-1).((T-1)/T)+ACC(n).(1/T)
wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n die Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert gebil det wird,
T die Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters und
ACC die ungefilterte Radbeschleunigung ist.
ACCF(n) nach der Beziehung
ACCF(n-1).((T-1)/T)+ACC(n).(1/T)
wobei ACCF die gefilterte Radbeschleunigung, n die Nummer des aktuellen Loop, in der der Mittelwert gebil det wird,
T die Filterzeitkonstante des Tiefpassfilters und
ACC die ungefilterte Radbeschleunigung ist.
6. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Differenz der Beträge
zwischen den
Kenngrößen < 0,2 g ein Eingriffssignal E erzeugt wird.
7. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Differenz der Beträge
zwischen den
Kenngrößen < 0,5 g ein Eingriffssignal E erzeugt wird.
8. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einer Loopzeit in der Größen
ordnung zwischen 5 und 20 ms der Mittelwert über eine
Zeitspanne von der Größenordnung zwischen 50 und 200 ms
gebildet wird.
9. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kenngrößen an jedem Rad erfaßt,
Mittelwerte gebildet und die Mittelwerte verglichen
werden.
10. Bestimmung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekenn
zeichnet durch die Erfassung der Kenngrößen innerhalb
einer Bremsdruckregelung für Phasen mit stabilem
Radverhalten.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
DE19910099A DE19910099A1 (de) | 1998-03-31 | 1999-03-08 | Bestimmung von Fahrwegbedingungen |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19910099A1 true DE19910099A1 (de) | 1999-11-04 |
Family
ID=7862982
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Country Status (1)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |