DE3841718C2 - Anti-lock control system for motor vehicle brake systems - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antiblockierregelsystem für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage.The invention relates to an anti-lock control system for a motor vehicle brake system.
Antiblockierregelsysteme für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen haben ganz allgemein die Aufgabe, insbesondere bei glatter Fahrbahn und bei voller Betätigung der Betriebsbremsanlage (z. B. bei einer Panikbremsung) zu verhindern, daß die Räder eines Fahrzeuges blockieren, um so - soweit physikalisch möglich - die Lenkfähigkeit und Fahrstabilität des Fahrzeuges zu erhalten und den Bremsweg gegenüber einer Blockierbremsung zu verkürzen.Anti-lock control systems for motor vehicle brake systems generally have the task especially on slippery roads and when the service brake system is fully activated (e.g. at a panic braking) to prevent the wheels of a vehicle from locking, so - as far as physically possible - to maintain the steering ability and driving stability of the vehicle and to shorten the braking distance compared to blocking braking.
Ein Antiblockierregelsystem enthält u. a. Radsensoren, um den Bewegungszustand bzw. das Drehverhalten, d. h. die Drehgeschwindigkeit und Drehbeschleunigung bzw. -verzögerung der Fahrzeugräder zu erfassen, eine die Radsensorsignale auswertende und Steuersignale erzeugende Auswerte- und Regeleinheit, die im folgenden auch verkürzt als Regelelektronik bezeichnet wird, sowie durch diese Steuersignale gesteuerte Bremsdrucksteuereinheiten. Die Regeleinheit steuert dabei die Bremsdrucksteuereinheiten bei einem Betätigen einer Betriebsbremse derart aus, daß durch eine Einstellung des Bremsdruckes an den Fahrzeugrädern ein Blockieren der Fahrzeugräder verhindert wird.An anti-lock control system contains u. a. Wheel sensors to determine the state of motion or that Turning behavior, d. H. the rotational speed and rotational acceleration or deceleration of the To detect vehicle wheels, a control signals evaluating the wheel sensor signals Generating evaluation and control unit, also shortened below as control electronics is referred to, as well as brake pressure control units controlled by these control signals. The The control unit controls the brake pressure control units when one is actuated Service brake in such a way that by adjusting the brake pressure to the Blocking of the vehicle wheels is prevented.
Die Blockiergefährdung eines gebremsten Fahrzeugrades wird von der Regelelektronik dabei im allgemeinen dadurch erkannt, daß seine Drehverzögerung einen bestimmten Beschleunigungs bzw. Verzögerungsschwellwert übersteigt, der über dem Wert liegt, der bei der höchstmöglichen Verzögerung des Fahrzeuges ohne Radblockieren zu erwarten ist. Die jeweils bestmögliche Verzögerung eines Fahrzeuges, d. h. der jeweils kürzeste Bremsweg wird erzielt, wenn der physikalisch jeweils gerade vorliegende Reibwert µ zwischen Reifen und Fahrbahn während der gesamten Bremszeit möglichst voll ausgenutzt wird, die Antiblockierregelung also in dem an sich bekannten Reibwert/Schlupf-Diagramm µ = f(s) in einem sehr engen Schlupfbereich in der Nähe des optimalen Reibwertes arbeitet. Der hierzu erforderliche meß- und regelungstechnische Aufwand ist bei herkömmlichen Antiblockierregelsystemen i. a. erheblich; so muß u. a. z. B. die Geschwindigkeit des Fahrzeuges mit einer Genauigkeit von < 1% Fehler gemessen werden, soweit der Schlupf als Regel oder auch nur als Hilfsgröße benötigt wird. The risk of locking a braked vehicle wheel is determined by the control electronics generally recognized by the fact that its rotational delay has a certain Acceleration or deceleration threshold exceeds the value at the maximum possible deceleration of the vehicle is expected without locking the wheels. The best possible deceleration of a vehicle, d. H. the shortest braking distance achieved when the physically just present coefficient of friction µ between tire and Roadway is used as fully as possible during the entire braking time Anti-lock control in the known coefficient of friction / slip diagram µ = f (s) in works in a very narrow slip range close to the optimal coefficient of friction. The one for this required measurement and control engineering effort is conventional Anti-lock control systems i. a. significant; so u. a. e.g. B. the speed of the vehicle be measured with an accuracy of <1% error, as far as the slip as a rule or is only needed as an auxiliary variable.
Antiblockiersysteme, die ohne eine explizite Schlupfbestimmung auskommen, sind aus der DE 21 40 658 B2 bekannt. Die Regelung eines Bremsdruckes wird hierbei auf der Grundlage einer Radumfangskraft durchgeführt, wobei als Regelgröße das Auftreten eines Maximums der Radumfangskraft verwendet wird, oder aber positive bzw. negative Gradienten der Radumfangskraft und des Bremsdruckes zueinander in Beziehung gesetzt werden.Anti-lock braking systems that do not need an explicit slip determination are from the DE 21 40 658 B2 known. The regulation of a brake pressure is based on this of a wheel circumferential force, the occurrence of a maximum being the controlled variable the wheel circumferential force is used, or else positive or negative gradients Wheel circumferential force and the brake pressure are related to each other.
Aus der DE 30 42 876 A1 ist weiterhin ein Antiblockiersystem bekannt, das Bremsdrucksteuereinheiten zur Einstellung eines Bremsdruckes an den Fahrzeugrädern, Radsensoren zur Erfassung des Drehverhaltens der Fahrzeugräder, und eine Radsensorsignale auswertenden und Bremsdrucksteuersignale erzeugende Regeleinheit aufweist, welche die Bremsdrucksteuereinheiten bei einem Betätigen einer Betriebsbremse derart aussteuert, daß durch eine Einstellung des Bremsdruckes an den Fahrzeugrädern ein Blockieren der Fahrzeugräder verhindert wird. Die Regeleinheit umfaßt einen Drehzahlregelkreis zur Drehzahlregelung von durch die Regeleinheit als blockiergefährdet erkannten, gebremsten Fahrzeugrädern.An anti-lock braking system is also known from DE 30 42 876 A1 Brake pressure control units for setting a brake pressure on the vehicle wheels, Wheel sensors for detecting the turning behavior of the vehicle wheels, and a Control unit evaluating wheel sensor signals and generating brake pressure control signals has, which the brake pressure control units when operating a service brake controlled in such a way that by adjusting the brake pressure on the vehicle wheels Blocking of the vehicle wheels is prevented. The control unit includes one Speed control loop for speed control by the control unit as jamming recognized, braked vehicle wheels.
Ausgehend von einem vorgegeben Drehzahl-Sollwert, welcher anfänglich der Drehzahl eines mit einem vorbestimmten, fiktiven Schlupf umlaufenden, gebremsten Fahrzeugrades entspricht, wird der angestrebte Drehzahl-Sollwert taktweise verändert und mit der tatsächlichen Raddrehzahl verglichen. Fällt die tatsächliche Raddrehzahl unter die angestrebte Raddrehzahl, wird der Bremsdruck an dem betreffenden Fahrzeugrad entlastet.Starting from a predetermined speed setpoint, which is initially the speed of a with a predetermined, fictitious slip revolving, braked vehicle wheel corresponds, the desired speed setpoint is changed cyclically and with the compared actual wheel speed. If the actual wheel speed falls below the target wheel speed, the brake pressure on the vehicle wheel in question is relieved.
Zur Bestimmung des angestrebten Drehzahl-Sollwertes wird bei einem Überschreiten einer Verzögerungsschwelle die zugehörige Raddrehzahl bis zum nächstmaligen Überschreiten festgehalten. Aus der Raddrehzahldifferenz sowie dem Zeitabstand der Überschreitung der Verzögerungsschwelle wird ein Verzögerungswert gebildet. Daraus wird der angestrebte Drehzahl-Sollwert für den nachfolgenden Zeittakt extrapoliert. Hierzu wird aus dem Verzögerungswert ein Rampensignal erzeugt, das eine Verzögerungsraddrehzahl darstellt. Diese wird von der beim letzten Überschreiten der Verzögerungsschwelle erfaßten Raddrehzahl abgezogen, um die angestrebte Solldrehzahl zu bestimmen.To determine the desired speed setpoint, if a Deceleration threshold the associated wheel speed until the next time it is exceeded captured. From the wheel speed difference and the time interval when the Delay threshold a delay value is formed. This becomes the goal Speed setpoint extrapolated for the subsequent time cycle. For this, the Deceleration value generates a ramp signal representing a deceleration wheel speed. This is detected by the last time the deceleration threshold was exceeded Subtracted wheel speed to determine the target speed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges und leistungsfähiges Antiblockierregelsystem für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage zu schaffen, welches bei geringem meß- und auswertungstechnischen Aufwand in einem sehr engen Schlupfbereich in der Nähe eines optimalen Reibwertes betrieben werden kann. The invention has for its object an inexpensive and powerful To create anti-lock control system for a motor vehicle brake system, which at low measurement and evaluation effort in a very narrow hatching area can be operated in the vicinity of an optimal coefficient of friction.
Diese Aufgabe wird durch ein Antiblockierregelsystem mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This task is performed by an anti-lock control system with the characteristics of Claim 1 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Antiblockierregelsystem verwendet stetig arbeitende Bremsdrucksteuereinheiten (Bremsdruckmodulatoren, z. B. nach dem Plunger-Prinzip); solche stetig arbeitenden Bremsdrucksteuereinheiten sind beispielsweise aus den DE-OS 35 30 286, 35 30 280, 36 03 074, 36 08 567 und 36 08 573 bekannt.The anti-lock control system according to the invention uses continuously operating Brake pressure control units (brake pressure modulators, e.g. according to the plunger principle); such continuously operating brake pressure control units are known for example from DE-OS 35 30 286, 35 30 280, 36 03 074, 36 08 567 and 36 08 573 known.
Bei den mit diesen bekannten stetigen Bremsdrucksteuereinheiten arbeitenden bekannten Antiblockierregelsystemen findet dabei u. a. jeweils eine Hub- bzw. Lageregelung des Druckentlastungs kolbens (Plungers) der Bremsdrucksteuereinheit statt, indem der vom Druckentlastungskolben axial zurückgelegte Weg als Istwert mit einem von der Auswerte- und Regelelektronik des Antiblockierregelsystem vorgegebenen Sollwert verglichen wird.In the known working with these known continuous brake pressure control units Anti-lock control systems find u. a. one stroke or position control each Pressure relief piston (plungers) of the brake pressure control unit instead by the path covered axially by the pressure relief piston as Actual value with one of the evaluation and control electronics of the Anti-lock control system predetermined setpoint is compared.
Beim erfindungsgemäßen Antiblockierregelsystem findet demgegen über weder eine Hub- bzw. Lageregelung für den Druckentlastungs kolben der Bremsdrucksteuereinheit noch eine Schlupfregelung statt, sondern eine spezielle Regelung der Drehzahl- bzw. der Drehgeschwindigkeit des blockiergefährdeten gebremsten Fahrzeug rades, bei der als Drehzahl-Sollwert Ref zunächst eine Führungs größe vorgegeben wird, welche der Drehzahl eines mit einem vorbestimmten - fiktiven - Schlupfes umlaufenden gebremsten Fahrzeugrades entspricht, und die Führungsgröße danach kontinuier lich so lange geändert wird, bis dieser Drehzahlregelkreis seine Stabilitätsgrenze erreicht, aber nicht überschritten hat, was regelungstechnisch sehr einfach feststellbar ist.In the anti-lock control system according to the invention, on the other hand, neither a stroke or position control for the pressure relief piston of the brake pressure control unit nor a slip control takes place, but rather a special control of the speed or the rotational speed of the lock-prone braked vehicle wheel, in which initially a setpoint value Ref Command variable is specified, which corresponds to the speed of a braked vehicle wheel rotating with a predetermined - fictitious - slip, and the command variable is thereafter continuously changed until this speed control loop has reached its stability limit but has not exceeded it, which is very easy to determine in terms of control technology .
Bei dieser Drehzahlregelung muß weder die Lageveränderung des Druckentlastungskolbens der Bremsdrucksteuereinheit noch die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges erfaßt bzw. ermittelt werden, sondern lediglich der Bewegungszustand der gebremsten Räder, was bekanntlich mit hoher Präzision und mit nur geringem meß technischen Aufwand möglich ist.With this speed control, neither the change in position of the Pressure relief piston of the brake pressure control unit still the Driving speed of the vehicle are detected or determined, but only the state of motion of the braked wheels, which is known to measure with high precision and with little technical effort is possible.
Das erfindungsgemäße Antiblockierregelsystem arbeitet quasi stetig und ermöglicht eine Regelung in einem sehr engen Schlupf bereich, in dem der Reifen des blockiergefährdeten gebremsten Rades während der gesamten Bremszeit in der Nähe des optimalen Reibwertes gehalten wird.The anti-lock control system according to the invention works as it were steady and enables regulation in a very narrow slip area in which the tire of the blocker at risk of being braked Wheel close to the optimum during the entire braking time Friction coefficient is kept.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Based on an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below.
In der prinzipienhaften Zeichnung, in der lediglich die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Einzelheiten darge stellt sind, zeigen In the principle drawing, in which only those for understanding the invention necessary details Darge are, show
Fig. 1 einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Antiblockierregelsystem, FIG. 1 shows a detail of the inventive anti-lock control system,
Fig. 2 das bekannte Reibwert/Schlupf-Diagramm µ = f(s) sowie ein Radbeschleunigungs/Schlupf-Diagramm R = f(s) und Fig. 2 shows the known coefficient of friction / slip diagram µ = f (s) and a wheel acceleration / slip diagram R = f (s) and
Fig. 3 ein Bremskraft/Schlupf-Diagramm B = f(s). Fig. 3 is a braking force / slip Chart B = f (s).
Von der mit dem erfindungsgemäßen Antiblockierregelsystem ausge rüsteten hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremsanlage sind in Fig. 1 lediglich der pedalbetätigte Zweikreis-Hauptbremszylinder 1, eines der zu regelnden Fahrzeugräder 3 mit zugehöriger Bremse 4 sowie eine der im Rahmen der Antiblockierregelung bremsdruckmo dulierend wirksam werdenden Bremsdrucksteuereinheiten 2 darge stellt.Of the hydraulic motor vehicle brake system equipped with the anti-lock control system according to the invention, only the pedal-operated dual-circuit master brake cylinder 1 , one of the vehicle wheels 3 to be controlled with associated brake 4 and one of the brake pressure control units 2 which become brake pressure modulating in the context of the anti-lock control system are shown in FIG. 1 .
Die stetig und nach dem Plunger-Prinzip arbeitende bekannte Bremsdrucksteuereinheit 2 besteht u. a. aus einem in einem hydraulikgefüllten Zylindergehäuse axialverschieblich gelager ten Druckentlastungkolben 24, einem mit einem Ventilsitz 27 zusammenwirkenden Ventilkörper 25 sowie einer Federvorrichtung 26, durch welche der Druckentlastungskolben 24 in einem oberen Totpunkt und der Ventilkörper 25 - über einen nicht weiter bezeichneten Stößel - offengehalten wird, so daß der Hauptbrems zylinder 1, dessen Anschluß vor dem Ventilkörper 25 und der Radbremszylinder 4, dessen Anschluß hinter dem Ventilkörper an der Bremsdrucksteuereinheit 2 angeschlossen sind, über einen Druckraum 28 miteinander in Verbindung stehen.The known brake pressure control unit 2 , which works continuously and according to the plunger principle, consists, among other things, of a pressure relief piston 24 mounted axially displaceably in a hydraulically filled cylinder housing, a valve body 25 interacting with a valve seat 27 , and a spring device 26 , by means of which the pressure relief piston 24 is at an upper dead center and Valve body 25 - is kept open via a plunger (not further designated), so that the master brake cylinder 1 , the connection in front of the valve body 25 and the wheel brake cylinder 4 , the connection behind the valve body to the brake pressure control unit 2 , are connected to one another via a pressure chamber 28 stand.
Der Druckentlastungskolben 24 wird beim Betätigen der Betriebs bremse und bei festgestellter Blockiergefährdung des ihm zuge ordneten Fahrzeugrades den Regelerfordernissen entsprechend axial derart verlagert, daß nach Regelbedarf der Bremsdruck im Radbremszylinder 4 gehalten, abgesenkt oder wieder angehoben wird. The pressure relief piston 24 is axially shifted when actuating the operating brake and if there is a risk of jamming of the vehicle wheel assigned to it according to the control requirements such that the brake pressure in the wheel brake cylinder 4 is held, lowered or raised again as required.
Die Axialverschiebung des Druckentlastungskolbens 24 wird im Ausführungsbeispiel in bekannter Weise durch einen Elektromotor 21 bewirkt, an den der Druckentlastungskolben 24 unter Zwischen schaltung eines Umlenkgetriebes o. ä. 23 mit Hilfe einer z. B. elektromagnetisch ansteuerbaren Reibkupplung 22 angekoppelt wird.The axial displacement of the pressure relief piston 24 is effected in the embodiment in a known manner by an electric motor 21 , to which the pressure relief piston 24 with the interposition of a deflection gear or the like. 23 with the aid of a z. B. is coupled electromagnetically controllable friction clutch 22 .
Die Ansteuerung der Reibkupplung 22 erfolgt über eine Regel elektronik 6, die Teil einer nicht weiter dargestellten bekannten elektronischen Auswerte- und Regelelektronik der Antiblockierregel einrichtung ist.The friction clutch 22 is controlled via control electronics 6 , which is part of a known electronic evaluation and control electronics (not shown) of the anti-lock control device.
Dieser elektronischen Auswerte- und Regelelektronik werden in üblicher Weise die von Radsensoren 5 erfaßten Drehzahlen bzw. Drehgeschwindigkeiten R der Fahrzeugräder 3 zugeführt.This electronic evaluation and control electronics of the vehicle wheels 3 is supplied with the detected by wheel sensors 5 speeds or speeds of rotation R in a conventional manner.
Sowie die elektronische Auswerte- und Regelelektronik aufgrund der zugeführten Drehgeschwindigkeiten R in bekannter Weise eines - oder auch mehrere - der geregelten Fahrzeugräder 3 als blockiergefährdet erkennt, führt die Regelelektronik 6 für das als blockiergefährdet erkannte gebremste Fahrzeugrad 3 eine Drehzahlregelung durch, bei der zunächst als Drehzahl- Sollwert Ref eine Führungsgröße vorgegeben wird, welche der Drehzahl eines mit einem vorbestimmten - fiktiven - Schlupf (z. B. von 10%) umlaufenden gebremsten Fahrzeugrades entspräche, und bei der die Führungsgröße danach kontinuierlich so lange geändert wird, bis der Drehzahlregelkreis seine Stabilitätsgrenze erreicht, aber nicht überschritten hat.As soon as the electronic evaluation and control electronics recognize one or more of the controlled vehicle wheels 3 as being at risk of locking due to the supplied rotational speeds R , the control electronics 6 carry out a speed control for the braked vehicle wheel 3 which is recognized as being at risk of blocking, at first as the speed - Reference value Ref is given a reference variable which corresponds to the speed of a braked vehicle wheel rotating with a predetermined - fictitious - slip (e.g. of 10%), and in which the reference variable is then continuously changed until the speed control loop reaches its stability limit reached but not exceeded.
Solange dabei der Drehzahl-Sollwert bzw. die Führungsgröße einem Schlupfwert des blockiergefährdeten gebremsten Rades 3 entspricht, der zu einem positiven Gradienten des bekannten Reibwert-Schlupfdiagrammes µ = f(s) gehört (Fig. 2, oben), d. h. auf dessen linkem ansteigenden Ast liegt, ist und bleibt die Drehzahlregelung stabil; sobald die Führungsgröße jedoch einen Wert erreicht, dem ein Schlupfwert entspricht, der zu einem nur noch geringen positiven Gradienten der bekannten Reibwert-Schlupf-Kurve gehört (in Fig. 2 also in der Nähe des maximalen Reibwertes), wird die Drehzahlregelung instabil; die Regelelektronik 6, beispielsweise ein Mikroprozessor, er kennt diese Instabilität der Regelung daran, daß die sogenannte "Drehbeschleunigungsaktivität" des drehzahlgeregelten gebremsten Fahrzeugrades 3 plötzlich sehr viel größer wird als zuvor. Im unteren Diagramm der Fig. 2 ist prinzipienhaft die Drehbe schleunigung R eines drehzahlgeregelten gebremsten Rades als Funktion des Radschlupfes s dargestellt, wobei die Ampli tuden der Beschleunigungsschwingungen durch eine Hüllkurve verbunden wurden. Ein Vergleich der beiden Diagramme der Fig. 2 läßt leicht erkennen, daß die "Drehbeschleunigungsaktivität" R vergleichsweise klein bleibt, solange die Drehzahlregelung sich in dem Schlupfbereich abspielt, zu dem Reibwerte mit posi tivem Gradienten gehören, und daß die "Drehbeschleunigungsakti vität" sprunghaft ansteigt, sowie sich die Drehzahlregelung im Reibwert-Schlupf-Diagramm dem maximalen Reibwert nähert.As long as the speed setpoint or the command variable corresponds to a slip value of the braked wheel 3 at risk of blocking, which belongs to a positive gradient of the known coefficient of friction slip diagram µ = f (s) ( FIG. 2, top), that is to say on its rising left branch lies, is and remains the speed control stable; However, as soon as the command variable reaches a value which corresponds to a slip value which belongs to only a small positive gradient of the known coefficient of friction-slip curve (in FIG. 2 in the vicinity of the maximum coefficient of friction), the speed control becomes unstable; the control electronics 6 , for example a microprocessor, he knows this instability of the control from the fact that the so-called "spin activity" of the speed-controlled braked vehicle wheel 3 suddenly becomes much larger than before. In the lower diagram of FIG. 2, the rotational acceleration R of a speed-controlled braked wheel is shown in principle as a function of the wheel slip s, the amplitudes of the acceleration vibrations being connected by an envelope. A comparison of the two diagrams in FIG. 2 shows easily that the "rotational acceleration activity" R remains comparatively small as long as the speed control takes place in the slip range, to which friction coefficients with positive gradients belong, and that the "rotational acceleration activity" increases suddenly , as soon as the speed control in the coefficient of friction-slip diagram approaches the maximum coefficient of friction.
Meß- und regelungstechnisch läßt sich die Stabilitätsgrenze der Drehzahlregelung sehr einfach erfassen, indem die "Drehbe schleunigungsaktivität", d. h. die Drehbeschleunigung R des drehzahlgeregelten gebremsten Fahrzeugrades 3 mit einem vorgegeben Vergleichswert |RA| verglichen wird.In terms of measurement and control technology, the stability limit of the speed control can be detected very simply by the "rotational acceleration activity", ie the rotational acceleration R of the speed-controlled, braked vehicle wheel 3 with a predetermined comparison value | RA | is compared.
Mit Hilfe der Fig. 2 ist leicht erkennbar, daß die Drehzahl regelung dadurch, daß die Führungsgröße den Drehzahl-Sollwert kontinuierlich so lange ändert, bis der Drehzahlregelkreis die erwähnte Stabilitätsgrenze erreicht, bewirkt, daß der Reifen des drehzahlgeregelten Fahrzeugrades 3 in einem sehr engen Schlupfbereich nahezu mit seinem optimalen Reibwert betrieben werden kann, in dem er neben größtmöglicher Abbremsung noch eine gute Seitenführung gewährleistet.With the help of Fig. 2 it is easy to see that the speed control in that the command variable continuously changes the speed setpoint until the speed control loop reaches the stability limit mentioned, causes the tire of the speed-controlled vehicle wheel 3 in a very narrow slip range can be operated almost with its optimal coefficient of friction, in which it ensures good cornering in addition to the greatest possible braking.
In Fig. 3 ist die Bremskraft B des abgebremsten Fahrzeugrades als Funktion des Radschlupfes s dargestellt, einmal für eine griffige und einmal für eine glatte Fahrbahn; der durch die vorgeschlagene Drehzahlregelung erzielte Arbeitsbereich ist hier jeweils mit einem Punkt angedeutet.In Fig. 3, the braking force B of the braked vehicle wheel is shown as a function of the wheel slip s, once for a grippy and once for a smooth road; the working range achieved by the proposed speed control is indicated here with a dot.
Die - im Ausführungsbeispiel nur einkreisig dargestellte - Regelelektronik 6 für die vorgeschlagene Drehzahlregelung enthält u. a. ein Differenzierglied 7, einen Bandpaßfilter 8, mehrere Addierglieder 9, 13 und 14, mehrere Multiplizierglieder 10, 15 und 16, einen Signalbegrenzer 11, ein Integrierglied 12 sowie einen Schwellwertgeber 17.The control electronics 6 for the proposed speed control, which is only shown in a single circuit in the exemplary embodiment, contains, among other things, a differentiator 7 , a bandpass filter 8 , a plurality of adders 9 , 13 and 14 , a plurality of multipliers 10 , 15 and 16 , a signal limiter 11 , an integrator 12 and a threshold value transmitter 17th
Sowie von der nicht weiter dargestellten allgemeinen elektronischen Auswerte- und Regelelektronik der Antiblockierregeleinrichtung für das Fahrzeugrad 3 Blockiergefährdung ermittelt wird, wird für das blockiergefährdete Rad in der z. B. als Mikroprozessor ausgebildeten Regelelektronik 6 eine Drehzahlregelschleife gestartet. Die vom Radsensor 5 erfaßte Drehgeschwindigkeit R wird dabei einerseits dem Differenzierglied 7 und andererseits dem Addierglied 13 zugeführt. Das der Raddrehbeschleunigung entsprechende Ausgangssignal R des Differenziergliedes wird einerseits dem Multiplizierglied 15 und andererseits unter Zwischenschaltung eines Bandpaßfilters 8 als gefiltertes Signal R,F dem Addierglied 9 zugeführt.As is determined by the general electronic evaluation and control electronics (not shown) of the anti-lock control device for the vehicle wheel 3, risk of locking, for the wheel at risk of locking in the z. B. designed as a microprocessor control electronics 6 started a speed control loop. The rotational speed R detected by the wheel sensor 5 is supplied on the one hand to the differentiator 7 and on the other hand to the adder 13 . The output signal R of the differentiating element, which corresponds to the wheel rotational acceleration, is supplied to the multiplier 15 on the one hand and, on the other hand , to the adder 9 as a filtered signal R, F with the interposition of a bandpass filter 8 .
Der Bandpaßfilter 8 filtert mit seinem Tiefpaßanteil die hochfre quenten Störungen und mit seinem Hochpaßanteil den Gleichanteil aus dem Raddrehbeschleunigungssignal R heraus, was noch zu erläuternde regelungstechnische Vorteile bringt.The bandpass filter 8 filters with its low-pass component the high-frequency interference and with its high-pass component the DC component from the wheel acceleration signal R , which brings control technology advantages to be explained.
Dem Addierglied 9 wird neben dem gefilterten Raddrehbeschleuni gungssignal R,F vom Schwellwertgeber 17 ein Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert ("Radaktivität") |RA| zugeführt. Die Summe dieser beiden Eingangssignale wird nach Multiplikation mit einer Konstanten k1 im Multiplizierglied 10 und nach Signal begrenzung im Begrenzer 11 dem Integrierglied 12 zugeführt, der als Ausgangssignal den Drehzahl-Sollwert Ref für die Drehzahlregelung liefert. Der Drehzahl-Sollwert Ref wird zusammen mit dem vom Radsensor 5 gelieferten Drehzahl- bzw. Drehgeschwindigkeits-Istwert R dem Addierglied 13 zugeführt, dessen Ausgangssignal nach Multiplikation mit einem konstanten Faktor k3 im Multiplizierglied 16 dem Addierer 14 zugeführt wird, dem als weitere Eingangsgröße das mit dem konstanten Faktor k2 multiplizierte Raddrehbeschleunigungssignal R als weiteres Eingangssignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Addiergliedes 14 dient zur Steuerung der elektromagnetisch ansteuerbaren Reibkupplung 22 der Bremsdrucksteuereinheit 2.The adder 9 is in addition to the filtered wheel spin acceleration signal R, F from the threshold transmitter 17, an acceleration or deceleration threshold ("wheel activity") | RA | fed. The sum of these two input signals is fed to the integrator 12 after multiplication by a constant k 1 in the multiplier 10 and after signal limitation in the limiter 11, which delivers the speed setpoint Ref for the speed control as an output signal. The speed setpoint Ref is supplied together with the speed or rotational speed actual value R supplied by the wheel sensor 5 to the adder 13 , the output signal of which, after multiplication by a constant factor k 3 in the multiplier 16, is fed to the adder 14 , which as a further input variable wheel rotation acceleration signal R multiplied by the constant factor k 2 is supplied as a further input signal. The output signal of the adder 14 serves to control the electromagnetically controllable friction clutch 22 of the brake pressure control unit 2 .
Das Integrierglied 12 ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß es zum Zeitpunkt t = 0 gesetzt werden kann; diese Möglichkeit ist durch R(o) symbolisiert.The integrator 12 is designed in a known manner so that it can be set at time t = 0; this possibility is symbolized by R (o).
Wenn - wie im dargestellten Ausführungsbeispiel - für die Dreh
zahlregelung ein bandpaßgefiltertes Raddrehbeschleunigungssignal
R,F Verwendung findet, der Gleichanteil der Raddrehbeschleunigung
also herausgefallen ist, wird der Drehzahl-Sollwert Ref nach
der Beziehung bestimmt
If - as in the illustrated embodiment - for the speed control a bandpass filtered wheel acceleration signal R, F is used, the DC component of the wheel acceleration has therefore dropped out, the speed setpoint Ref is determined according to the relationship
Ref = R(o) + ∫k1 (-|RA| - R,F)dt = R(o) + ∫Refdt. Ref = R (o) + ∫k 1 (- | RA | - R, F ) dt = R (o) + ∫ Ref dt.
In dieser Beziehung bedeuten R(o) die beim Start der Drehzahl regelung ermittelte Drehzahl- bzw. Drehgeschwindigkeit des blockiergefährdeten gebremsten Fahrzeugrades 3, k1 ein konstanter Proportionalitätsfaktor, |RA| ein konstanter Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert und R,F das durch Hochpaßfilterung oder Bandpaßfilterung von seinem Gleichanteil befreite Raddrehbe schleunigungssignal des blockiergefährdeten gebremsten Fahrzeug rades 3. Der Ausdruck k1 (-|RA| - R,F) kann dabei als Raddreh beschleunigungs-Referenzwert Ref gedeutet werden.In this respect, R (o) mean the speed or rotational speed of the braked vehicle wheel 3 , k 1, which is at risk of jamming, when the speed control is started, a constant proportionality factor, | RA | a constant acceleration or deceleration threshold and R, F the wheel rotation acceleration signal of the blockage-prone braked vehicle wheel 3 freed from its DC component by high-pass filtering or bandpass filtering. The expression k 1 (- | RA | - R, F ) can be interpreted as a wheel turning acceleration reference value Ref .
Grundsätzlich wäre es auch denkbar, das vom Differenzierglied 7 erzeugte Raddrehbeschleunigungssignal R ohne Bandpaßfilter unmittelbar für die Drehzahlregelung zu verwenden, was regelungs technisch jedoch erheblich aufwendiger wäre, weil dann der Schwellwertgeber 17 auch einen fahrzeugbeschleunigungsabhängigen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert |RA (bF)| liefern müßte.In principle, it would also be conceivable to use the wheel acceleration signal R generated by the differentiator 7 directly for speed control without a bandpass filter, which would be considerably more complex in terms of control technology, however, because then the threshold value transmitter 17 also has an acceleration or deceleration threshold value dependent on the vehicle acceleration | RA (b F ) | should deliver.
Grundsätzlich wäre es auch denkbar, die Drehzahlregelung ohne Verwendung eines Begrenzers 11, d. h. ohne Begrenzung des Rad drehbeschleunigungs-Referenzwertes Ref durchzuführen; dann müßte das Integrierglied 12 jedoch in der Lage sein, gelegentlich auch sehr große Eingangssignale zu verarbeiten, was einen ent sprechend höheren Schaltungsaufwand erfordern würde.In principle, it would also be conceivable to carry out the speed control without using a limiter 11 , ie without limiting the wheel rotational acceleration reference value Ref ; then the integrator 12 would have to be able to occasionally process very large input signals, which would require a correspondingly higher amount of circuitry.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Drehzahlregelung so
ausgebildet wird, daß der Drehzahl-Sollwert Ref nur so lange
nach der Beziehung
It is particularly advantageous if the speed control is designed in such a way that the speed setpoint Ref only depends on the relationship
Ref = R(o) + ∫k1 (-|RA| - R,F)dt
Ref = R (o) + ∫k 1 (- | RA | - R, F ) German
gebildet wird, wie das gefilterte Raddrehbeschleunigungssignal R,F ≦ 0 ist, und daß er seinen zuvor erzeugten Wert dann beibehält, sobald und solange das Raddrehbeschleunigungssignal R,F < 0 ist.is formed as the filtered wheel acceleration signal R, F ≦ 0, and that it retains its previously generated value as soon as and as long as the wheel rotation signal R, F <0.
Bei einer solchen Ausbildung der Drehzahlregelung wird nämlich bewirkt, daß das wegen seiner Blockiergefährdung drehzahlge regelte gebremste Fahrzeugrad 3 möglichst jeweils nur so lange mit reduziertem Bremsdruck beaufschlagt wird, wie dies wirklich erforderlich ist, um so im wesentlichen zu verhindern, daß dieses Rad in unterbremste Betriebsphasen kommt; das Positivwerden des Drehbeschleunigungssignals R,F zeigt nämlich, daß das gebremste Rad an sich wieder beschleunigt wird, die Fahrbahn/Reifen- Verhältnisse sich also offensichtlich verbessert haben.With such a configuration of the speed control, it is namely caused that the braked vehicle wheel 3, which is regulated because of its risk of locking, is only subjected to reduced brake pressure for as long as possible, as is really necessary, so as to substantially prevent this wheel from being braked in operating phases comes; namely, the turning of the acceleration signal R, F shows that the braked wheel itself is accelerated again, so the road / tire ratios have obviously improved.
Claims (5)
wobei die Regeleinheit (6) einen Drehzahlregelkreis aufweist, zur Drehzahlregelung von durch diese als blockiergefährdet erkannten, gebremsten Fahrzeugrädern (3), wobei dem Drehzahlregelkreis zunächst eine Führungsgröße in Form eines Drehzahl- Sollwertes (Ref) vorgegeben wird, die der Drehzahl eines mit einem vorbestimmten, fiktiven Schlupf umlaufenden, gebremsten Fahrzeugrades (3) entspricht, und die Führungsgröße danach kontinuierlich so lange geändert wird, bis der Drehzahlregelkreis seine Stabilitätsgrenze erreicht, aber nicht überschritten hat,
wobei die Stabilitätsgrenze an einem plötzlichen, sprunghaften Anstieg der Drehbeschleunigung des betreffenden, blockiergefährdeten Fahrzeugrades (3) erkannt wird, die einen Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert (RA) darstellt, und die Änderung der Führungsgröße in Abhängigkeit der Abweichung der Raddrehbeschleunigung () von dem Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert (RA) erfolgt. Evaluating 1. Anti-lock control system for a motor vehicle brake system, with a brake pressure at the vehicle wheels (3) continuously modulating brake pressure control units (2), wheel sensors (5) for detecting the rotational behavior of the vehicle wheels (3), and a wheel sensor and brake pressure control signals generating control unit (6) which modulates the brake pressure control units (2) in an actuation of a service brake such that is prevented by adjusting the brake pressure at the vehicle wheels (3) a locking of the vehicle wheels (3),
The control unit ( 6 ) has a speed control loop for speed control of the braked vehicle wheels ( 3 ), which are identified as being at risk of locking, the control loop first being given a reference variable in the form of a speed setpoint ( Ref ), which determines the speed of rotation with a predetermined value , corresponds to the fictitious slip of the circulating, braked vehicle wheel ( 3 ), and the command variable is then continuously changed until the speed control loop has reached its stability limit but has not exceeded it,
wherein said stability limit is detected by a sudden, sharp increase of the rotational acceleration of the vehicle wheel concerned, blocking atmospheres (3), which is an acceleration or deceleration threshold (RA), and the change of the reference variable as a function of the deviation of the wheel acceleration () of the acceleration - or deceleration threshold (RA) takes place.
Ref = R(o) + ∫k1 (-|RA(bF)| - R)dt = R(o) + ∫Refdt,
worin R(o) die von der Regeleinheit (6) beim Start der Drehzahlregelung ermittelte Drehzahl des blockiergefährdeten, gebremsten Fahrzeugrades (3), k1 ein konstanter Proportionalitätsfaktor, |RA(bF)| ein fahrzeugbeschleunigungsabhängiger Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert, R die von der Regeleinheit (6) ermittelte Raddrehbeschleunigung des blockiergefährdeten, gebremsten Fahrzeugrades (3) und Ref ein Raddrehbeschleunigungs-Referenzwert ist. 2. Anti-lock braking system according to claim 1, characterized in that the speed setpoint Ref is determined according to the relationship
Ref = R (o) + ∫k 1 (- | RA (b F ) | - R ) dt = R (o) + ∫ Ref dt,
where R (o) is the speed of the braked vehicle wheel ( 3 ) at risk of jamming, which is determined by the control unit ( 6 ) at the start of the speed control, k 1 is a constant proportionality factor, | RA (b F ) | a vehicle acceleration-dependent acceleration or deceleration threshold value, R is the wheel spin acceleration of the braked vehicle wheel ( 3 ) which is at risk of jamming and is determined by the control unit ( 6 ) and Ref is a wheel spin acceleration reference value.
Ref = R(o) + ∫k1 (-|RA| - R,F)dt = R(o) + ∫Refdt,
worin R(o) die beim Start der Drehzahlregelung ermittelte Drehzahl des blockiergefährdeten gebremsten Fahrzeugrades (3), k1 ein konstanter Proportionalitätsfaktor, |RA| ein konstanter Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsschwellwert, R,F die durch Hochpaßfilterung oder Bandpaßfilterung von ihrem Gleichanteil befreite Raddrehbeschleunigung des blockier gefährdeten gebremsten Fahrzeugrades (3) und Ref einen Raddrehbeschleunigungs-Referenzwert bedeuten.3. Anti-lock control system according to claim 1, characterized in that the speed setpoint Ref is determined according to the relationship
Ref = R (o) + ∫k 1 (- | RA | - R, F ) dt = R (o) + ∫ Ref dt,
where R (o) is the speed of the braked vehicle wheel ( 3 ) at risk of jamming when the speed control is started, k 1 is a constant proportionality factor, | RA | a constant acceleration or deceleration threshold value, R, F which means that the wheel spin acceleration of the braked vehicle wheel ( 3 ), which is at risk of jamming, is freed from its direct component by high-pass filtering or bandpass filtering, and Ref is a wheel spin acceleration reference value.
Ref = R(o) + ∫k1 (-|RA| - R,F)dt
gebildet wird, wie die gefilterte Raddrehbeschleunigung R,F ≦ 0 ist, und daß sie ihren zuvor erzeugten Wert beibehält, sobald und solange R,F < 0 wird. 4. Anti-lock control system according to claim 3, characterized in that the speed setpoint Ref only so long after the relationship
Ref = R (o) + ∫k 1 (- | RA | - R, F ) German
is formed as the filtered wheel acceleration R, F ≦ 0, and that it retains its previously generated value as soon as and as long as R, F <0.
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