DE3809101C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung eines ASR-Systems mit Bremsen- und Motoreingriff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines ASR-Systems mit Bremsen- und Motoreingriff, bei dem das Drehverhalten der Räder gemessen und aus den Messsignalen Bremsdruck-Steuersignale und Motorstellsignale, d. h. Steuer­ signale für ein Motorstellorgan, gewonnen werden und bei dem der Bremsdruck mit Hilfe von in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage eingefügten, elektrisch betätigbaren Ventilen ge­ steuert wird. Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gehört ebenfalls zur Erfindung.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 37 13 374 A1 bekannt. Zur Steuerung des Antriebsschlupfes durch Begrenzung der Mo­ tor-Ausgangsleistung wird nach diesem Verfahren eine zweite Drosselklappe in Serie zu der Haupt-Drosselklappe in den An­ saugkanal eingefügt und bei Bedarf angesteuert.

Aus der DE 31 27 301 C2 ist es ebenfalls bereits bekannt, zur Vortriebs- bzw. Antriebsschlupfregelung die Radbremse einzu­ setzen und in die Steuerung des Antriebsmotors einzugreifen. Es wird eine Vortriebs-Regeleinrichtung beschrieben, die für ein Fahrzeug vorgesehen ist, das bereits ein Antiblockiersys­ tem enthält. Solange nur ein Rad zum Durchdrehen neigt, wird nur die Bremse dieses Rades betätigt. Tritt an mehreren Rä­ dern ein zu hoher Antriebsschlupf auf, wird durch Zurückstel­ len der Drosselklappe das Drehmoment des Antriebsmotors redu­ ziert. Unter bestimmten Voraussetzungen, d. h. beim Über­ schreiten bestimmter Schwellenwerte der Fahrzeuggeschwindig­ keit oder der Längs- und/oder Querbeschleunigung wird der drehmomentmindernde Eingriff schon ausgelöst, wenn nur eines der angetriebenen Räder zum Durchdrehen tendiert. Das Dreh­ verhalten der angetriebenen Räder bzw. der Antriebsschlupf dienen also als Regelgröße für den Bremsen- und Motorein­ griff.

Nach der DE 36 19 074 A1 ist eine Motordrehmoment-Regelung innerhalb eines Antriebsschlupf-Regelsystems bekannt, bei der als Stellgröße für die Drehmoment-Regelung des Antriebsmotors der Druck verwendet wird, der durch das Antriebsschlupfregel­ system in die Radbremse des zum Durchdrehen tendierenden Ra­ des eingesteuert wird. Hierzu sind die Radbremsen der ange­ triebenen Räder über Druckmittelwege mit Stellzylindern ver­ bunden, deren Kolben über ein Verstellglied auf die Drossel­ klappe des Antriebsmotors oder die Regelstange der Einspritz­ pumpe einwirken. Allerdings dürfte es schwierig sein, auf diese Weise eine präzise Antriebsschlupfregelung zu verwirk­ lichen, weil Phasenverschiebungen, Verzögerungs- und Totzei­ ten zwischen den Stell- und Regelgrößen unvermeidbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Systeme zu überwinden und eine Antriebsschlupfrege­ lung mit Bremsen- und Motoreingriff zu entwickeln, die einer­ seits durch frühzeitigen Motoreingriff eine Überlastung der Bremsen verhindert, diesen Motoreingriff aber derart dosiert, dass das Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeuges nicht be­ einträchtigt 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 Besonder­ heit darin besteht, dass die Motorstellsignale aus den Ven­ til-Steuersignalen abgeleitet werden.

Besonders zweckmäßig ist es nach der Erfindung, aus den Ven­ til-Steuersignalen durch Integration unter Berücksichtigung der Druckaufbau- und Druckabbaukennlinien der Radbremsen oder des gesamten Systems ein Bremsdruckmodell zu bilden, das nä­ herungsweise den Bremsdruck in den Radbremsen wiedergibt, und das Bremsdruckmodell zur Ermittlung bzw. Berechnung der Mo­ torstellsignale zu verwenden.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens mit Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und Schaltkrei­ sen zur Signalverarbeitung sowie zur Erzeugung von Stellsig­ nalen, die elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventilen in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage und einem Motorstel­ lorgan zuführbar sind, besitzt erfindungsgemäß zur Ansteue­ rung des Motorstellorgans Schaltkreise, denen als Eingangs­ größe ein näherungsweise den Bremsdruck wiedergebendes Signal zuführbar ist. Nach einem Ausführungsbeispiel ist den Schalt­ kreisen zur Ansteuerung des Motorstellorgans eine weitere Eingangsgröße zuführbar, die in Abhängigkeit von dem Rad­ schlupf und der Radbeschleunigung 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 Integra­ tion der Ventil-Steuersignale unter Berücksichtigung der Druckaufbau- und Druckabbaukennlinien der Radbremsen bzw. des gesamten Systems entsteht und das das näherungsweise 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 o­ der die zum Druchdrehen neigenden Räder eingesteuert wird, abgestimmt ist, wodurch der Bremseneingriff und damit der Verschleiß und die Materialbeanspruchung so gering wie mög­ lich gehalten werden kann. Ein Drucksensor oder dergl. wird dabei nicht benötigt, weil in einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel der Erfindung ein Druckmodell gebildet wird, das nä­ herungsweise den Raddruck wiedergibt und als Stellgröße dient.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels einer Schaltungsanordnung und anhand von Diagrammen näher erläutert.

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 S1 bis S4 gewonnenen Signale, die das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder wiedergeben, zunächst in der Schaltung 1 aufbereitet. Es werden die Geschwindigkeiten der einzelnen Räder v_Rad1,2,3,4 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 A₂ 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 Drosselkappe bzw. ei­ nen Anstieg des Antriebsmotor-Momentes bewirken zu der Drosselklappenansteuerung bzw. zu dem Motorstellorgan 16.

Die Ansteuerung der Dosselklappe oder eines entsprechenden Motorstellorgans bewirkt also ein Schließen der Drossel­ kappe 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 wahrend ei­ nes Antriebsschlupfregelvorgangs, den Bremsdruck P_Rad 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 (6)

1. Verfahren zur Steuerung eines ASR-Systems mit Bremsen- und Motoreingriff, bei dem das Drehverhalten der Räder gemessen und aus den Messsignalen Bremsdruck-Steuer­ signale und Motorstellsignale, d. h. Steuersignale für ein Motorstellorgan, gewonnen werden und bei dem der Bremsdruck mit Hilfe von in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage eingefügten, elektrisch betätigbaren Venti­ len gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mo­ torstellsignale (m) aus den Ventil-Steuersignalen abge­ leitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Ventil-Steuersignalen durch Integration unter Berücksichtigung der Druckaufbau- und Druckabbaukenn­ linien der Radbremsen oder des Systems ein Bremsdruckmo­ dell gebildet wird, das näherungsweise den Bremsdruck in den Radbremsen wiedergibt, und dass das Bremsdruckmodell zur Ermittlung bzw. Berechnung der Motorstellsignale (m) verwendet wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und Schaltkreisen zur Signalverarbei­ tung sowie zur Erzeugung von Stellsignalen, die elekt­ romagnetisch betätigbaren Mehrwegeventilen in den Druckmittelwegen einer Bremsanlage und einem Motor­ stellorgan zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Schaltkreise (14-19) zur Ansteuerung des Motor­ stellorgans vorhanden sind, denen als Eingangsgröße ein näherungsweise den Bremsdruck wiedergebendes Signal (p(t)) zuführbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass den Schaltkreisen (14-19) zur Ansteue­ rung des Motorstellorgans eine weitere Eingangsgröße zuführbar ist, die in Abhängigkeit von dem Radschlupf und der Radbeschleunigung das Motorstellorgan in die Ausgangsstellung zurückstellt, sobald der Bremsdruck unter einen Grenzwert abgesunken ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass diese einen Schaltkreis (8) zur Bildung eines Druckmodells (p(t)) besitzt, das durch Integration der Ventil-Steuersignale unter Berücksich­ tigung der Druckaufbau- und Druckabbaukennlinien der Radbremsen bzw. des Systems entsteht und das das nähe­ rungsweise den Bremsdruck wiedergebende Signal dar­ stellt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis (8) eine durch elektrische Signale verstellbare Drosselklappe, die als Motorstellorgan dient, ansteuert.