DE3915879A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur auswertung der radgeschwindigkeitssignale fuer eine blockierschutz- oder antriebsschlupfregelung - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zur auswertung der radgeschwindigkeitssignale fuer eine blockierschutz- oder antriebsschlupfregelung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein für Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung vorgesehenes Verfahren zur Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale, bei dem durch logische Verknüpfung und Verarbeitung der Radge­ schwindigkeitssignale Bremsdruck- und/oder Motorsteuersignale erzeugt werden. Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gehört ebenfalls zu der Erfindung.
Die bekannten Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelungssy­ steme benötigen vor allem Informationen über das Drehverhal­ ten der einzelnen Räder. Durch logische Verknüpfung der ein­ zelnen Radsignale und Auswertung nach bestimmten Kriterien wird aus den Radgeschwindigkeiten auf die Fahrzeuggeschwin­ digkeit, auf den Straßenzustand bzw. Reibbeiwert, auf Gerade­ ausfahrt oder Kurvenfahrt usw. geschlossen. Aus den Radge­ schwindigkeiten wird üblicherweise eine Fahrzeugreferenzge­ schwindigkeit ermittelt, die maßgeblich die Bremsdruckmodula­ tion während eines Regelungvorgangs bestimmt. Eine direkte Messung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit, z.B. mit opti­ schen Methoden, ist in der Regel wesentlich aufwendiger und unzuverlässiger. Die genaue Messung der einzelnen Radge­ schwindigkeiten ist daher von großer Bedeutung. In manchen Situationen stehen praktisch nur zwei Räder, z.B. die nicht angetriebenen Räder, als Informationsquelle für die Regelung zur Verfügung.
Bei der Ermittlung und Auswertung der Radgeschwindigkeiten wird üblicherweise der Raddurchmesser als konstant und für alle Räder gleich angenommen, obwohl in der Praxis erhebliche Differenzen auftreten können. Diese Abweichungen treten bei­ spielsweise dann gravierend zum Vorschein, wenn ein Notrad montiert wird, dessen Umfang bis zu 25% kleiner als das Nor­ malrad sein darf. Erhebliche Abweichungen von einer optimalen Regelung, die sich z.B. in einem verlängerten Bremsweg zei­ gen, sind in ungünstigen Fällen die Folge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nach­ teile zu überwinden und ein Verfahren zu entwickeln, das auch bei unterschiedlichen Radgrößen eine exakte Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale ermöglicht.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einem Verfah­ ren der eingangs genannten Art gelöst werden kann, dessen Be­ sonderheit darin besteht, daß aus den Geschwindigkeitssigna­ len der einzelnen Räder und/oder Radgruppen (z.B. Hinterrä­ der) eine Basisgeschwindigkeit abgeleitet wird, daß für jedes Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor gebildet wird, der multipli­ ziert mit der Radgeschwindigkeit die Basisgeschwindigkeit er­ gibt, und daß die Radgeschwindigkeit multipliziert mit dem zugehörigen Radfaktor anstelle der tatsächlichen Radgeschwin­ digkeit der weiteren Signalverarbeitung, insbesondere der Bildung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit und der Steuer­ signale, zugrundegelegt wird. Der jeweilige Radfaktor wird nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung durch ein Lernverfahren gebildet, wobei in jedem Rechenzyklus die Änderungen gegenüber dem vorausgegangenen oder einem be­ stimmten vorausgegangenen Zyklus ermittelt und zur Korrektur des Radfaktors ausgewertet werden.
Erfindungsgemäß wird also jedem Rad ein Radfaktor zugeordnet, dessen Größe zweckmäßigerweise in einem Lernverfahren ermit­ telt und ständig korrigiert wird und der den Einfluß unter­ schiedlicher Rad-Radien ausgleicht. Die gemessenen Radge­ schwindigkeiten werden gewissermaßen "normiert" oder "ge­ eicht". Bei der weiteren Verarbeitung der Geschwindigkeitssi­ gnale, bei der Errechnung der Fahrzeugreferenzgeschwindig­ keit, der Bremsdruck-Steuersignale usw. werden folglich kor­ rigierte Größen zugrundegelegt und der Einfluß von Raddurch­ messerabweichungen eliminiert.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Radfaktoren nach der Beziehung
Ki (n) = Ki (n-1) + fi (Dv(n), V(n), K(n-1), n)
gebildet werden, wobei gilt:
i = Rad 1, 2, 3, 4
n = ganze Zahlen (t/Tj)
t = Zeit
Tj = Zeit zwischen zwei Abtastvorgängen (Taktzeit)
Ki (n)-Ki (n-1) hat gleiches Vorzeichen wie VBasi (n)-Ki (n-1) * Vi (n)
Als Basisgeschwindigkeit ist in manchen Fällen die momentan niedrigste Radgeschwindigkeit geeignet.
Das vorgenannte Lernverfahren wird zweckmäßigerweise nur außerhalb der Regelung angewandt. Während eines Regelungsvor­ gangs werden in diesem Fall die zu Beginn der Regelung vor­ handenen Radfaktoren unverändert der Signalverarbeitung zu­ grundegelegt.
Die Erfindung eignet sich auch zur Kurvenerkennung. Hierzu wird für jedes Rad ein kurzfristiger, d.h. ein das momentane Raddrehverhalten wiedergebender, in kurzen Zeitabständen, z.B. im Arbeitstakt der Signalverarbeitung, korrigierte Rad­ faktor und außerdem ein langfristiger, mit relativ großer Zeitkonstante den Änderungen angepaßter Radfaktor ermittelt und die Differenz zwischen dem kurzfristigen und dem langfri­ stigen Radfaktor gebildet und zur Kurvenerkennung ausgewertet.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens besitzt einen Auswahlschaltkreis, dem die Radgeschwindigkeitssignale zuführbar sind und der die Basis­ geschwindigkeit bildet, eine Multiplikationsstufe, die die aktuelle Radgeschwindigkeit mit dem zugehörigen, einem Spei­ cher entnommenen, in einem vorangegangenen, vorzugsweise in dem letzten Zyklus ermittelten Radfaktor multipliziert und das Produkt einem Differenzbildner zuleitet, der die Diffe­ renz zwischen dem Produkt und der Basisgeschwindigkeit bil­ det. Außerdem ist ein Rechner vorhanden der aus dem gespei­ cherten Radfaktor und aus dem Ausgangssignal des Differenz­ bildners den aktuellen Radfaktor errechnet. Dem Rechner kann zusätzlich die aktuelle Radgeschwindigkeit zugeführt werden, die dann ebenfalls in die Berechnung des aktuellen Radfaktors eingeht. Beispielsweise kann durch Zuführung der aktuellen Radgeschwindigkeit erreicht werden, daß im Stillstand des Fahrzeugs oder unterhalb bestimmter Geschwindigkeitsschwellen die Korrektur der Radfaktoren unterbleibt oder dergleichen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
Es zeigen
Fig. 1 im Blockschaltbild die wesentlichen Stufen eines Regelkreises zur Durchführung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens und
Fig. 2 eine dem Regelkreis nach Fig. 1 entsprechende elektrische Schaltungsanordnung.
Nach Fig. 1 werden die Radgeschwindigkeiten V(n) der vier Fahrzeugräder einem Auswahlschaltkreis 1 zugeführt, der die Basisgeschwindigkeit VBas(n) erzeugt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die momentan kleinste Fahrzeugsgeschwindigkeit als gemeinsame Basisgeschwindigkeit ausgewählt. Das Ausgangssignal VBas(n) wird einem Differenz­ bildner 2 zugeleitet, der es mit dem Produkt einer Multipli­ kationsstufe 3 vergleicht und die Differenz DV(n) einem Rech­ ner 4 zuleitet.
In der Multiplikationsstufe 3 wird das Produkt aus der aktu­ ellen Fahrzeuggeschwindigkeit V(n) und dem einem Speicher 5 entnommenen Radfaktor K(n-1), also mit dem im vorangegangenen Zyklus ermittelten Radfaktor, gebildet. Es wäre auch denkbar, einen früheren Zyklus, z.B. n-2, abzuspeichern und weiterzu­ verarbeiten, wenn dies aus bestimmten Gründen günstiger sein sollte.
Dem Rechner 4 wird das Differenzsignal DV(n), der Radfaktor K(n-1) und außerdem die aktuelle Radgeschwindigkeit V(n) zu­ geführt und damit zur Berechnung des aktuellen Radfaktors K(n) zur Verfügung gestellt. Die Berechnung erfolgt nach der Formel
K (n) = K (n-1) + f (Dv(n), V(n), K(n-1), n)
wobei bedeuten:
n = ganze Zahlen.
Nach Fig. 2 besteht eine dem Regelkreis nach Fig. 1 entspre­ chende Schaltung aus einem Diodenfeld 6, über das die einzel­ nen Radgeschwindigkeiten V 1 (n) bis V 4 (n) eingespeist werden. Die Minimalgeschwindigkeit Min Vi(n) bestimmt den Ausgangspe­ gel des Diodenfeldes 6 und dient hier als Basisgeschwindig­ keit VBas(n). Für die Spannung am Ausgang A 1 gilt die Be­ ziehung VBas 1 (n) = Min (V 1(n), V 2 (n), V 3 (n), V 4 (n)). Dieses Signal wird wiederum mit dem in einer Multiplikationsstufe 7 gebil­ deten Produkt verglichen.
Dargestellt ist hier der Schaltkreis für die Auswertung des Radgeschwindigkeitssignals V 1 (n) eines bestimmten Rades. Für die anderen Räder existieren entsprechende, hier nicht darge­ stellte Schaltungen.
In der Multiplikationsstufe 7 wird das Radgeschwindigkeitssi­ gnal des Rades "1", also das Radgeschwindigkeitssignal V 1 (n) mit dem entsprechenden Radfaktor K 1 (n-1) des vorangegangenen Rechenzyklus n-1 multipliziert. In einem Komparator oder Dif­ ferenzbildner 8 wird die Differenz zwischen diesem Produkt und der Basisgeschwindigkeit VBas 1 (n) gebildet. In einem an­ schließenden Rechenkreis 9 wird dann wiederum K 1 (n) ermit­ telt. Über einen Speicher-Schaltkreis 10 wird dieser Wert K 1 (n) im nächsten Zyklus, dann als Wert K 1 (n-1), zu der Mul­ tiplikationsstufe 7 und zu dem Eingang des Schaltkreises 9 zurückgeführt.
Die Schaltkreise 9 und 10 enthalten als wesentliche Elemente Operationsverstärker 14, 15, RC-Glieder und Schalter S 1-S 2, die im Systemtakt betätigt werden. Der Abstand zwischen zwei Abtastvorgängen beträgt Tj, die Schaltstellung der beiden Schalter S 1-S 2 über der Zeit ist in Fig. 2 an­ gedeutet. Bei offenem Schalter S 1 oder S 2 wird das Aus­ gangspotential der Schaltkreise durch den Kondensator C ge­ halten, wogegen nach dem Schließen des Schalters S 1 bzw. S 2 der Kondensator über die angedeuteten Widerstände und über den Operationsverstärker 14 bzw. 15 geladen oder entla­ den wird. Diese Arbeitsweise ist als Sample/Hold-Prinzip be­ kannt.
In der Schaltung nach Fig. 2 sind außerdem noch Dioden 11, 12, 13 eingefügt, die zur Begrenzung der Spannungen dienen. Das Potential am Ausgangs A 2 kann nur die Werte +U 1 oder -U 2 annehmen. Die vorgegebene Höhe dieser Potentiale +U1 bzw. -U 2 bestimmt die Änderung des Radfaktors Ki(n) pro Takt und beeinflußt damit die Dynamik des Lernvorganges sowie die Störanfälligkeit der Schaltung.
Die Schaltung nach Fig. 2 enthält im Gegensatz zu dem Regel­ kreis nach Fig. 1 keine direkte Verbindung von dem Eingang V 1 (n) zu dem Schaltkreis 9. Der Einfachheit halber wurde auf diesen zusätzlichen Signalweg verzichtet.

Claims (9)

1. Verfahren zur Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale, für Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung, bei dem durch logische Verknüpfung und Verarbeitung der Radgeschwindigkeitssignale Brems­ druck- und/oder Motor-Steuersignale erzeugt werden, da­ durch gekennzeichnet, daß aus den Geschwin­ digkeitssignalen (V(n)) der einzelnen Räder und/oder Rad­ gruppen eine Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) abgeleitet wird, daß für jedes Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor (K(n)) gebildet wird, der multipliziert mit der Radge­ schwindigkeit (V(n)) die Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) ergibt, und daß die Radgeschwindigkeit multipliziert mit dem zugehörigen Radfaktor anstelle der tatsächlichen Rad­ geschwindigkeit der weiteren Signalverarbeitung, insbe­ sondere der Bildung der Steuersignale und einer Fahrzeug­ referenzgeschwindigkeit zugrundegelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der jeweilige Radfaktor (K(n)) durch ein Lernverfahren gebildet wird, wobei in jedem Rechen­ zyklus die Änderung gegenüber dem vorangegangenen Zyklus ermittelt und zur Korrektur des Radfaktors ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radfaktoren (Ki) nach der Bezie­ hung Ki (n) = Ki (n-1) + fi (Dv(n), V(n), K(n-1), n)gebildet werden, wobei gilt: i = Rad 1, 2, 3, 4
n = ganze Zahlen (t/Tj)
t = Zeit
Tj = Zeit zwischen zwei Abtastvorgängen (Taktzeit)
Ki (n)-Ki (n-1) hat gleiches Vorzeichen wie VBasi (n)-Ki (n-1) * Vi (n)
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Basisge­ schwindigkeit (VBas(n)) die momentan niedrigste Radge­ schwindigkeit (MinVi(n)) ausgewählt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Regelungsvorgangs die zu Beginn der Regelung vorhandenen Radfaktoren der Signalverarbeitung unverändert zugrunde­ gelegt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kurvenerken­ nung für jedes Rad ein kurzfristiger, d.h. ein das momen­ tane Raddrehverhalten wiedergebender, in kurzen Zeitab­ ständen, z.B. im Arbeitstakt der Signalverarbeitung, kor­ rigierter Radfaktor und außerdem ein langfristiger, mit einer relativ großen Zeitkonstanten den Änderungen ange­ paßter Radfaktor ermittelt werden sowie daß die Differenz zwischen dem kurzfristigen und dem langfristigen Radfak­ tor gebildet und zur Kurvenerkennung ausgewertet wird.
7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese einen Auswahlschalt­ kreis (1), dem die Radgeschwindigkeitssignale (Vi(n)) zu­ führbar sind und der die Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) bildet, eine Multiplikationsstufe (3, 7), die die aktuelle Radgeschwindigkeit (Vi(n)) mit dem zugehörigen, einem Speicher (5, 10) entnommenen, in einem vorangegangenen Zyklus (n-1) ermittelten Radfaktor (Ki(n-1)) multipli­ ziert und das Produkt einem Differenzbildner (2, 8), der die Differenz (DV(n)) zwischen dem Produkt und der Basis­ geschwindigkeit (VBas(n)) bildet, zuleitet, und einen Rechner (4, 9) aufweist, der aus dem gespeicherten, in ei­ nem vorangegangenen Zyklus (n-1) ermittelten Radfaktor (Ki(n-1)) und aus dem Ausgangssignal des Differenzbild­ ners (DV(n)) den aktuellen Radfaktor (Ki(n)) errechnet.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Rechner (4) zusätzlich die aktuellen Radgeschwindigkeiten (V(n)) zuführbar sind und bei der Berechnung des aktuellen Radfaktors (K(n)) berücksichtigt werden.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Speicher (5, 10) der in dem vorausgegangenen Zyklus (n-1) ermittelte Radfaktor (K(n-1)) gespeichert ist.
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