DE3809101A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur steuerung eines asr-systems mit bremsen- und motoreingriff - Google Patents
Verfahren und schaltungsanordnung zur steuerung eines asr-systems mit bremsen- und motoreingriffInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung
eines Antriebsschlupfregelungs-Systems mit Bremsen- und
Motoreingriff, bei dem das Drehverhalten der Räder gemes
sen und aus den Meßsignalen Bremsdrucksteuersignale und
Motorstellsignale, d.h. Steuersignale für ein Motorstell
organ, gewonnen werden. Eine Schaltungsanordnung zur
Durchführung des Verfahrens gehört ebenfalls zur Erfindung.
Es ist bereits bekannt, zur Vortriebs- bzw. Antriebs
schlupfregelung die Radbremse einzusetzen und/oder in die
Steuerung des Antriebsmotors einzugreifen. In der DE-PS 31
27 301 ist eine solche Vortriebs-Regeleinrichtung be
schrieben, die für ein Fahrzeug vorgesehn ist, das bereits
ein Antiblockiersystem enthält. Solange nur ein Rad zum
Durchdrehen neigt, wird nur die Bremse dieses Rades betä
tigt. Tritt an mehreren Rädern zu hoher Antriebsschlupf
auf, wird durch Zurückstellen der Drosselklappe das Dreh
moment des Antriebsmotors reduziert. Unter bestimmten Vor
aussetzungen, d.h. beim Überschreiten bestimmter Schwel
lenwerte der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der
Längs- und/oder Querbeschleunigung wird der drehmo
ment-mindernde Eingriff schon ausgelöst, wenn nur eines
der angetriebenen Räder zum Durchdrehen tendiert. Das
Drehverhalten der angetriebenen Räder bzw. der Antriebs
schlupf dient also als Regelgröße für den Bremsen- und Mo
toreingriff.
Nach der DE-OS 36 19 074 ist eine Motordrehmoment-Regelung
innerhalb eines Antriebsschlupf-Regelsystems bekannt, bei
der als Stellgröße für die Drehmoment-Regelung des An
triebsmotors der Druck verwendet wird, der durch das An
triebsschlupfregelsystem in die Radbremse des zum Durch
drehen tendierenden Rades eingesteuert wird. Hierzu sind
die Radbremsen der angetriebenen Räder über Druckmittelwe
ge mit Stellzylindern verbunden, deren Kolben über ein
Verstellglied auf die Drosselklappe des Antriebsmotors
oder die Regelstange der Einspritzpumpe einwirken. Aller
dings dürfte es schwierig sein, auf diese Weise eine prä
zise Antriebsschlupfregelung zu verwirklichen, weil Pha
senverschiebungen, Verzögerungs- und Totzeiten zwischen
den Stell- und Regelgrößen unvermeidbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nach
teile bekannter Systeme zu überwinden und eine Antriebs
schlupfregelung mit Bremsen- und Motoreingriff zu ent
wickeln, die einerseits durch frühzeitigen Motoreingriff
eine Überlastung der Bremsen verhindert, diesen Motorein
griff aber derart dosiert, daß das Anfahren und Beschleu
nigen des Fahrzeuges nicht beeinträchtigt wird.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe in technisch fort
schrittlicher Weise durch Weiterbildung eines Verfahrens
der eingangs genannten Art gelöst werden kann, dessen Be
sonderheit darin besteht, daß die Motorstellsignale aus
elektrischen Signalen, die den Bremsdruck wiedergeben oder
die den Bremsdruck beeinflussen bzw. bestimmen, abgeleitet
werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung wird
der Bremsdruck mit Hilfe von in den Druckmittelwegen einer
Bremsanlage eingefügten, elektromagnetisch betätigbaren
Mehrwegeventilen gesteuert, und es werden dabei die Motor
stellsignale aus den Ventil-Steuersignalen abgeleitet.
Besonders zweckmäßig ist es nach der Erfindung, aus den
Ventil-Steuersignalen durch Integration unter Berücksich
tigung der Druckaufbau- und Druckabbaukennlinien der Rad
bremsen oder des gesamten Systems ein Bremsdruckmodell zu
bilden, das näherungsweise den Bremsdruck in den Radbrem
sen wiedergibt, und das Bremsdruckmodell zur Ermittlung
bzw. Berechnung der Motorstellsignale zu verwenden.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
mit Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und
Schaltkreisen zur Signalverarbeitung sowie zur Erzeugung
von Stellsignalen, die elektromagnetisch betätigbaren
Mehrwegeventilen in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage
und einem Mororstellorgan zuführbar sind, besitzt erfin
dungsgemäß zur Ansteuerung des Motorstellorgans Schalt
kreise, denen als Eingangsgröße ein näherungsweise den
Bremsdruck wiedergebendes Signal zuführbar ist. Nach einem
Ausführungsbeispiel ist den Schaltkreisen zur Ansteuerung
des Motorstellorgans eine weitere Eingangsgröße zuführbar,
die in Abhängigkeit von dem Radschlupf und der Radbe
schleunigung das Motorstellorgan in die Ausgangsstellung
zurückstellt, sobald der Bremsdruck unter einen Grenzwert
abgesunken ist.
Die Schaltungsanordnung besitzt vorteilhafterweise einen
Schaltkreis zur Bildung des Druckmodells, das durch Inte
gration der Ventil-Steuersignale unter Berücksichtigung
der Druckaufbau- und Druckabbaukennlinien der Radbremsen
bzw. des gesamten Systems entsteht und das das näherungs
weise den Bremsdruck wiedergebende Signal darstellt.
Schließlich ist es noch vorgesehen, daß dieser Schaltkreis
eine durch elektrische Signale verstellbare Drosselklappe,
die als Motorstellorgan dient, ansteuert.
Erfindungsgemäß wird also eine Regelung der Drosselklappe
bzw. eines Motorstellorgans erreicht, die sehr genau auf
den Bremsdruck, der zur Regelung des Antriebsschlupfes in
das oder die zum Druchdrehen neigenden Räder eingesteuert
wird, abgestimmt ist, wodurch der Bremseneingriff und da
mit der Verschleiß und die Materialbeanspruchung so gering
wie möglich gehalten werden kann. Ein Drucksensor oder
dergl. wird dabei nicht benötigt, weil in einem bevorzug
ten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Druckmodell ge
bildet wird, das näherungsweise den Raddruck wiedergibt
und als Stellgröße dient.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Aus
führungsbeispiels einer Schaltungsanordnung und aus den
Diagrammen hervor.
Es zeigen
Fig. 1 in Blockdarstellung eine Schaltungsanordnung nach
der Erfindung und
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Radgeschwindigkeit,
des Bremsdruckes am gleichen Rad sowie den An
stellwinkel der Drosselklappe während eines An
fahr- bzw. Antriebsschlupfregelvorgangs.
Nach Fig. 1 werden die mit Hilfe von Radsensoren S 1 bis S 4
gewonnenen Signale, die das Drehverhalten der einzelnen
Fahrzeugräder wiedergeben, zunächst in der Schaltung 1
aufbereitet. Es werden die Geschwindigkeiten der einzelnen
Räder v Rad 1, 2, 3, 4 sowie eine sog. Fahrzeugreferenzge
schwindigkeit V REF ermittelt.
In dem anschließenden Schaltblock 2 wird durch Vergleich
der individuellen Radgeschwindigkeit mit der Fahrzeugrefe
renzgeschwindigkeit der Radschlupf ermittelt, und es wird
festgestellt, ob der Schlupf bestimmte vorgegebene
Schlupfschwellen überschreitet. Da es sich im vorliegenden
Fall um eine Antriebsschlupfregelung handelt, interessiert
vor allem der positive Schlupf, obwohl bei zu starker Ab
bremsung kurzzeitig auch ein negativer Schlupf bzw. Brems
schlupf während der Regelung auftreten könnte.
In einer Differenzierstufe 3 wird die Radbeschleunigung
ermittelt und anschließend in der Schaltung 4 mit vorgege
benen Beschleunigungsschwellwerten verglichen. In einem
Schaltkreis 5 werden die ermittelten Werte des Radschlup
fes und der Radbeschleunigung aus 2 und 4 nach vorgegebe
nen Kriterien logisch verknüpft und entschieden, ob und in
welchem Maße Druck in dem geregelten Rad aufgebaut, kon
stant gehalten und wieder abgebaut werden muß. In Abhän
gigkeit von dem Ausgangssignal der Stufe 5 wird eine
Druckmodulationsstufe 6 angesteuert. In dem hier beschrie
benen Ausführungsbeispiel wird Druckmittel in die Radbrem
se des zu regelnden Rades eingesteurt und dadurch Druck
aufgebaut, wenn das Ausgangssignal der Stufe 5 positiv
ist. Wird das Ausgangssignal der Stufe 5 negativ, hat dies
einen Druckabbau zur Folge. Die Pulslängen und die Puls
pausen sind von der Höhe des Ausgangssignals 5 abhängig.
7 symbolisiert die Ventilansteuerung. In dem Schaltkreis
werden je nach Ausgangssignal der Stufe 6 Pulsfolgen mit
bestimmten Pulsdauer/Pulspausenverhältnissen und bestimm
ter Pulsanzahl während der Druckaufbau- und Druckabbaupha
sen festgelegt. Die Signale werden schließlich im Schalt
kreis 7 verstärkt und unmittelbar zu den Bremsdruck-Steu
erventilen weitergeleitet, die in den Druckmittelwegen,
die zu den Radbremsen der geregelten Räder führen, einge
fügt sind und über die Bremsdruck aus einer Druckquelle in
die Radbremsen eingesteuert werden kann.
Das Ausgangssignal der Druckmodulationsstufe 6 dient
außerdem zur Bildung eines Bremsdruckmodells mit Hilfe des
Schaltkreises 8, der die durch gestrichelte Einrahmung zu
sammengefaßten Baustufen 9-13 enthält. Die Ventilansteuer
signale oder die entsprechenden Ausgangssignale der Druck
modulationsstufe 6 werden über einen Schalter 9, dessen
Schaltstellung, wie das Element 10 symbolisiert, vorzei
chenabhängig ist, einem Integrator 13 zugeführt, und zwar
entweder über einen Schaltkreis 11 oder einen Schaltkreis
12. In dem Schaltkreis 11 ist die Volumen-Druckkennlinie
für den Druckaufbau, im Schaltkreis 12 die Kennlinie für
den Druckabbau nachgebildet, so daß diese Kennlinien bei
der Integration im Schaltkreis 13 berücksichtigt werden.
Der Ausgangswert der Schaltkreise 11 und 12 ist abhängig
von der Pulslänge bzw. von der Dauer der Ventilansteuersi
gnale und von dem aktuellen Druckniveau. Druckaufbau hat
einen positiven Druckdifferenzwert, Druckabbau einen nega
tiven Wert zur Folge. Der Integrator 13 summiert oder sub
trahiert vom vorherigen Druckniveau die Druckdifferenzwer
te bzw. Ausgangssignale der Schaltkreise 11 und 12.
Das Ausgangssignal p(t) des Integrators 13 bzw. das Druck
modell liegt am Eingang eines Schaltkreises 14, der bei
entsprechender Schaltstellung eines Schalters 15 über ein
Motorstellorgan 16 Drosselklappen-Schließsignale A 2 bzw.
Signale zur Reduzierung der Motorleistung erzeugt. In dem
Schaltkreis 14 wird dabei auch die Systemtotzeit bei der
Ermittlung der Drosselklappenschließsignale berücksich
tigt. Ist der aktuelle Ausgangswert p(t) des Bremsdruckmo
dells 8 gleich Null oder liegt unter einem bestimmten
Schwellwert, wird der Schalter 15 über den Schaltkreis 17
in die dargestellte Position geschaltet. In dieser Schalt
stellung gelangen über einen Schaltkreis 18 Drosselklap
penverstellpulse, die ein Öffnen der Drosselklappe bzw. ei
nen Anstieg des Antriebsmotor-Momentes bewirken zu der
Drosselklappenansteuerung bzw. zu dem Motorstellorgan 16.
Die Ansteuerung der Drosselklappe oder eines entsprechenden
Motorstellorgans bewirkt also ein Schließen der Drossel
klappe bzw. ein Reduzieren der Motorleistung, solange das
durch das Bremsdruckmodell 8 gewonnene Signal p(t) größer
als 0 ist. Ist p(t) gleich 0, wird durch das Ausgangssi
gnal des Schaltkreises 5, über den Schaltkreis 18 und den
Schaltkreis 16 die Motorleistung wieder auf den vom Fahrer
durch das Gaspedal vorgegebenen Wert erhöht.
Fig. 2 veranschaulicht in einer vereinfachten Darstel
lungsweise den Geschwindigkeitsverlauf v Rad während ei
nes Antriebsschlupfregelvorgangs, den Bremsdruck p
während dieses Vorgangs und die Position m oder den Dreh
winkel der Drosselklappe des Antriebsmotors. Dargestellt
ist ein Anfahrvorgang mit zu hoher Antriebsleistung. Die
Radgeschwindigkeit v Rad steigt daher über die Fahrzeug
geschwindigkeit v Fhg an und setzt dadurch die Schlupfre
gelung in Gang. Zunächst wird Bremsdruck eingesteuert, der
jedoch relativ gering bleibt und nach bestimmter Zeit auch
wieder abgebaut werden kann, weil inzwischen durch
Schließen der Drosselklappe das Motorantriebsmoment redu
ziert wurde. Durch diesen frühzeitigen und genau dosierten
Motoreingriff wird eine Überlastung der Bremse verhindert
und dennoch ein Anfahren des Fahrzeuges mit hoher Be
schleunigung ermöglicht. Die Beschleunigung wird bei aus
reichender Motorleistung im wesentlichen durch den maximal
möglichen, von den Straßenverhältnissen abhängigen Kraft
schluß zwischen Reifen und Straße bestimmt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Steuerung eines ASR-Systems mit Brem
sen- und Motoreingriff, bei dem das Drehverhalten der
Räder gemessen und aus den Meßsignalen Bremsdrucksteu
ersignale und Motorstellsignale, d. h. Steuersignale für
ein Motorstellorgan, gewonnen werden, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Motorstellsignale (m)
aus elektrischen Signalen, die den Bremsdruck (P Rad )
wiedergeben oder die den Bremsdruck beeinflussen bzw.
bestimmen, abgeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bremsdruck (P Rad ) mit Hilfe
von in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage eingefüg
ten, elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventilen
gesteuert wird und daß aus den Ventil-Steuersignalen
die Motorstellsignale (m) abgeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß aus den Ventil-Steuersignalen
durch Integration unter Berücksichtigung der Druckauf
bau- und Druckabbaukennlinien der Radbremsen oder des
Systems ein Bremsdruckmodell gebildet wird, das nähe
rungsweise den Bremsdruck in den Radbremsen wiedergibt,
und daß das Bremsdruckmodell zur Ermittlung bzw. Be
rechnung der Motorstellsignale verwendet wird.
4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Sensoren zur Er
mittlung des Raddrehverhaltens und Schaltkreisen zur
Signalverarbeitung sowie zur Erzeugung von Stellsigna
len, die elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventi
len in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage und einem
Motorstellorgan zuführbar sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß Schaltkreise (14-19) zur Ansteue
rung des Motorstellorgans vorhanden sind, denen als
Eingangsgröße ein näherungsweise den Bremsdruck wieder
gebendes Signal (p(t)) zuführbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß den Schaltkreisen (14-19)
zur Ansteuerung des Motorstellorgans eine weitere Ein
gangsgröße zuführbar ist, die in Abhängigkeit von dem
Radschlupf und der Radbeschleunigung das Motorstellor
gan in die Ausgangsstellung zurückstellen, sobald der
Bremsdruck unter einen Grenzwert abgesunken ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß diese einen Schalt
kreis (8) zur Bildung eines Druckmodells (p(t)) be
sitzt, das durch Integration der Ventil-Steuersignale
unter Berücksichtigung der Druckaufbau- und Druckabbau
kennlinien der Radbremsen bzw. des Systems entsteht und
das das näherungsweise den Bremsdruck wiedergebende Si
gnal darstellt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalt
kreis (8) eine durch elektrische Signale verstellbare
Drosselklappe, die als Motorstellorgan dient, ansteuert.
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