DE3833211C2

DE3833211C2 - Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts mu

Info

Publication number: DE3833211C2
Application number: DE19883833211
Authority: DE
Inventors: Chi-Thuan Dr Ing Cao; Alfred Dipl Ing Schulz; Harald Dipl Ing Michi; Matthias Dipl Ing Volkert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2008-10-01
Also published as: DE3833211A1

Description

Stand der Technik

Aus der DE-A1 35 35 843 ist ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts µ und daraus der Steigerung der µ-Schlupfkurve mit den Merkmalen des Oberbegriffs bekannt. Ausgehend von der Momentengleichung

T_R · _RN = µ-K_B P_BN

wobei V_RN die normierte gemessene Radgeschwindigkeit und P_BN der normierte gemessene Bremsdruck bedeuten und wobei

sind, deren Werte in kurzzeitiger Betrachtung als Konstante anzusehen sind (siehe die Symbolerläuterung auf S. 7), erhält man nach einigen Umformungen die Differenzengleichungen

V_RN(K+1) = p₂ · V_RN(K) - p₁ P_BN(K) + c₁

Hierin bedeuten K und K+1 aufeinanderfolgende Abtastzeitpunkte des Rechners im Abstand T_A.

Unter Verwendung bekannter Identifikationsalgorithmen lassen sich die Parameter (p₁, p₂, c₁) aus den gemessenen Größen P_BN(K) und V_RN(K) zum Zeitpunkt K schätzen. Die ˆ-Bezeichnung kennzeichnet den entsprechenden Schätzwert zu einem bestimmten Zeitpunkt. Wenn die Werte ₁, ₂ und ₁ durch Schätzung vorliegen, kann durch die Beziehung

µ berechnet werden, wobei für K₂

einzusetzen ist, wenn

(1-₂) « 1

ist und sonst

einzusetzen ist.

Dort ist auch eine Berechnung der entsprechenden Werte ohne Normierung von V_R und P_B angegeben. Die Größen V_F bzw. V_FN und kµ lassen sich aus dem µ ableiten; die Reibspannung ρ_B erhält man unter Verwendung von ₁.

Ein bekannter Identifikationsalgorithmus, mit dem oben genannte Werte geschätzt werden können, ist beispielsweise die Methode der kleinsten Quadrate (Least Squares). Diese Methode wird unter anderem ausführlich in Isermann, "Prozeßautomatisierung", Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1974, behandelt.

Vorteile der Erfindung

Auch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Reibschlußbeiwert µ mittels der Meßwerten V_R und P_B durch ein Parameterschätzverfahren abge schätzt, und es können dann weitere Werte wie die Steigung Kµ der µ-Schlupfkurve, die Fahrzeuggeschwindigkeit usw. gewonnen werden.

Der Vorteil bei der Erfindung ist, daß die Bestimmung von in einer ersten Stufe völlig entkoppelt von der Bestimmung von _µ in einer zweiten Stufe erfolgt und daß grundsätzlich und dadurch der Aufwand zur Bestimmung von und auch von _µ sehr viel geringer ist. Während bei dem Stand der Technik und bei der Lösung der Ansprüche 1-6 die -Bestimmung auf den Bremsfall beschränkt ist, kann gemäß den Ansprüchen 7-13 die Bestimmung auch während der ungebremsten Fahrt erfolgen.

Mit dem ermittelten , _µ und anderen Werten kann wie beim Stand der Technik eine bessere Bremsdruckregelung z. b. bei ASR, ABS, aber auch eine direkte Regelung des Bremsdrucks entsprechend , so wie eine verbesserte Abstands warnung oder -regelung erfolgen.

Figurenbeschreibung

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel bei dem und _µ beim Bremsen bestimmt wird

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel bei dem und _µ bei ungebremster Fahrt ermittelt wird.

In Fig. 1 wird in einer 1. Stufe und _B ermittelt. Hierzu wird die Rad geschwindigkeit V_RN (normiert mit V₀, das auch 1 sein kann) und der Brems druck P_BN (normiert mit P₀, der auch 1 sein kann) gemessen und einen Block 1 zugeführt, in dem die Beziehung

gebildet wird. Hierin sind

die zu schätzenden Parameter während -P_BN(K) eine Meßgröße ist. Aus dem Meß werten für P_BN und V_RN erhält man durch die Parameterschätzung in einem Zeitabstand T_A in einem Block 2 die Parameter ₁ und ₂, aus denen sich in einem Block 3

= T_R · ₂ und
_B = T_R · ₁

ergeben, wobei hier noch die Größe T_R, die eine Reihe von Konstanten beinhaltet, zugeführt wird. und _B werden ausgegeben (Klemmen 4 und 5).

In einer zweiten Stufe wird in einem Block 6, dem das abgeschätzte und der Schlupf des betreffenden Rads zugeführt wird, die Beziehung

µ_(K+1) = K_µ(K) s + h_µ(K)

die eine Approximation der µ-Schlupfkurve durch eine Gerade am laufenden Betriebspunkt bedeutet,

gebildet, wobei h_µ(K) ein vom Betriebspunkt abhängiger Offset (Abstand vom Ursprung zum Schrittpunkt der Gerade mit der µ-Achse) ist.

Diese Beziehung kann wieder einer Parameterschätzung in einem Block 7 unterworfen werden, wobei K_µ und h_µ die zu schätzenden Parameter und der Schlupf ein Meßwert ist. Die geschätzten Werte _µ und h_µ werden über Klemmen 8 und 9 ausgegeben.

Der im Block 6 benötigte Radschlupf s kann in der bei ABS üblichen Art, jedoch auch durch Bildung der Fahrzeuggeschwindigkeit _F aus den geschätzten -Werten an den verschiedenen Rädern des Fahrzeugs und einer Größe T_F

in einem Block 10 gewonnen werden, wobei T_A: der Abstand der Abtastzeit punkte,

die Fahrzeugzeitkonstante und l, l_H, l_v, h: Amessungen des Fahrzeugs sind (l: Achsabstand l_H und l_v: Abstände zwischen Schwer punkt und den Achsen und h: die Höhe des Schwerpunkts). In einem weiteren Block 11 wird dann zusammen mit der Meßgröße V_RN der Schlupf ermittelt, der über einen Schalter 13 alternativ als indirekten Meßwert s oder Schätzwert eingegeben werden kann.

An Hand der Fig. 2 werden nun die Werte usw. bei ungebremster Fahrt er mittelt. Hier werden in einer Stufe - Vorderradantrieb vorausgesetzt - die Radgeschwindigkeit der Vorderräder V_RN,VL und V_RN,VR und das (normierte) Motormoment M_MN einen Block 20 zugeführt, in dem folgende Beziehungen ge bildet werden:

Auch hier erhält man durch eine Schätzung der Parameter _VL und _{AN, VL} bzw. _VR und _{AN, VR} aus den Meßwerten M_MN und V_{RN, VL} bzw. V_{RN, VR} die gesuchten -Werte die über eine Klemme 21 ausgegeben werden.

Vorderrad links: _VL = γ_{TV, RL} - T_{R*, VL} · ₄
Vorderrad rechts: _VR = γ_{TV, LR} - T_{R*, VR} · ₄

Der über eine Klemme 22 ausgegebene Parameter _AN ist ein Verhältnis zwischen Antriebs- und Motormoment. Ähnlich wie in Fig. 1 kann aus den geschätzten -Werten in einem Block 23 eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit _F und ein geschätzter Schlupf s ermittelt werden, mit dem und den -Werten in einem Block 24 der zweiten Stufe die Beziehungen

µ_VL = K_{µ, VL} · S_VL + h_{µ, VL}

µ_VR = K_{µ, VR} · S_VR + h_{µ, VR}

gebildet und durch eine weitere Parameterabschätzung _µ-Werte und _µ-Werte gewonnen werden. und _µ können in den sich anschließenden Anwendungsblock z. B. getrennt ausgewertet werden, z. B. _µ in einem ASR zur Motormomenten optimierung M_{MN, opt} (26) und zur Abstandswarnung und/oder Regelung (27).

Auf die in der DE-A1 35 35 843 an Hand der Fig. 2a-2c erläuterten Anwen dungsmöglichkeiten bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird ausdrücklich Bezug genommen.

Bezeichnungen

Claims

1. Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts µ zwischen einem Fahrzeugrad und einer Lauffläche für dieses Rad und/oder des Reibbeiwerts ρ_B der Paarung Bremsbelag/Bremsscheibe, während eines Bremsvorgangs, wozu fortlaufend der augenblickliche Bremsdruck P_B und die Radgeschwindigkeit V_R gemessen werden und unter Verwendung folgender Verfahrensschritte hieraus der augen blickliche Kraftschlußbeiwert µ ermittelt wird:

a) Durch Anwendung bekannter Identifikationsalgorithmen werden mit Hilfe der Größen des Bremsdrucks P_BN(K) und der Radgeschwindigkeit V_RN(K) jeweils zum Abtastzeitpunkt K die Parameter einer linearen Differenzgleichung geschätzt.
b) Hieraus wird nach Maßgabe eines bestimmten Zusammenhangs der Kraftschlußbeiwert µ berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter der linearen Differentialgleichung geschätzt werden und daß mittels der Gleichung = T_R · ₂ berechnet wird und/oder Reibbeiwert ρ_B mittels der Gleichung berechnet wird, wobei Θ_R=Radträgheitsmoment, G_F= anteiliges Fahrzeuggewicht r_R=mittlerer Halbmesser des Rades und V₀=die Normierungskon stante, die auch 1 sein kann, ρ_B=Reibwert der Paarung Bremsbelag- Bremsscheibe, r_B=mittlerer Angriffsradius der Bremskraft, A_B= Fläche des Bremsbelags und P₀=Normierungskonstante für den Bremsdruck, die auch 1 sein kann) und P_BN und V_RN die normierten Meßwerte sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem abgeschätzten Wert und dem ermittelten Radschlupf s durch Anwen dung bekannter Identifikationsalgorithmen die Parameter _µ(K) (=Steigung der µ-Schlupfkurve) zum Abtastzeitpunkt K mit Hilfe der Bezeichnung µ_(K+1) = K_µ(K) s + h_µ(K)ermittelt wird, wobei h_µ(K) ein vom Betriebspunkt abhängiger Offset der µ-Schlupfkurve ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den ermittelten Werten für mehrere Räder und der Größe T_F gemäß der Beziehung die Fahrzeuggeschwindigkeit _F ermittelt wird (l, l_H, l_v, h sind Abmessungen des Fahrzeugs).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver wendung von V_R und _F der Schlupf ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Schlupf s bei der Schätzung von _µ verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen und/oder _µ in einem Bremsdruckregelsystem eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen.

7. Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraftschlußbeiwerts µ zwischen einem Fahrzeugrad und einer Lauffläche für dieses Rad während einer Fahrzeugfahrt, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend das augenblickliche Motormoment M_M und die Radgeschwindigkeit V_R gemessen werden und daß unter Verwendung folgender Ver fahrensschritte hieraus der augenblickliche Kraftschlußbeiwert µ ermittelt wird:

a) Durch Anwendung bekannter Identifikationsalgorithmen werden aus den (normierten) Größen des Motormoments M_MN(K) und der Rad geschwindigkeit V_RN(K) jeweils zum Abtastzeitpunkt K die Para meter einer linearen Differentialgleichung geschätzt
b) Nach Maßgabe des folgenden Zusammenhangs wird der Kraftschluß beiwert µ berechnet = -T_R* · ₄ + γ_TVwobei T_R* eine Konstante gegeben durch folgenden Ausdruck ist, und wobei
Θ_R* das Trägheitsmoment des Rads einschließlich Tellerrad und Ritzel, G_F das anteilmäßige Fahrzeuggewicht, r_R der mittlere Halbmesser des Rads ist und V₀ die bei der Normierung verwendete konstante Radgeschwindigkeit ist, die auch eins sein kann, V_RN und M_MN die normierten Meßgrößen und K_AN ein Verhältnis zwischen Antriebs- und Motormoment und γ_TV ein Koppelterm sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem abgeschätzten und dem ermittelten Radschlupf s durch Anwendung bekannten Identifikationsalgorithmen die Parameter _µ(K) (=Steigung der µ-Schlupfkurve) jeweils zum Abtastzeitpunkt K mit Hilfe der Bezeichnung µ_(K+1) = K_µ(K) s + h_µ(K)ermittelt wird, wobei h_µ(K) ein vom Betriebspunkt abhängiger Offset der µ-Schlupfkurve ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus den ermittelten für mehrere Räder und der Größe T_F gemäß der Beziehungen die Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird (l, l_H, l_v, h sind Abmessungen des Fahrzeugs).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter Ver wendung von V_R und _F der Schlupf ermittelt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Schlupf bei der Schätzung von _µ verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen und/oder _µ in einem Motormomentenregelsystem eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Größen und/oder _µ in einem Bremsregelsystem eines Fahr zeugs zur Anwendung kommen.