DE3915879C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale für eine Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung - Google Patents

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 erhebli­ che Differenzen auftreten können. Diese Abweichungen treten beispielsweise dann gravierend zum Vorschein, wenn ein Not­ rad montiert wird, dessen Umfang bis zu 25% kleiner als das Normalrad sein darf. Erhebliche Abweichungen von einer optimalen Regelung, die sich z. B. in einem verlängerten Bremsweg zeigen, sind in ungünstigen Fällen die Folge.

Ein Verfahren zur Korrektur der durch Radsensoren ermittel­ ten Drehgeschwindigkeit von Fahrzeugrädern ist in der WO 89/04783 A1 beschrieben. Nach diesem bekannten Verfahren wird zunächst eine tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit er­ mittelt; unter anderem durch a) Auffinden desjenigen Radpaa­ res, welches die geringste Differenz der Radgeschwindigkeit aufweist und Mitteln dieser oder durch b) Auffinden des Ra­ des mit der maximalen Radgeschwindigkeit und Verwendung die­ ser Radgeschwindigkeit als Maß für die tatsächliche Fahr­ zeuggeschwindigkeit. Bei der Methode a), die gemäß der Druckschrift bevorzugt wird, werden die ermittelten Diffe­ renzgeschwindigkeiten über einen zurückliegenden Zeitraum gemittelt, wobei eine Speicherung einer Vielzahl von Werten notwendig ist.

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 Ver­ fahren der eingangs genannten Art gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 bzw. durch eine Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 6 gelöst werden kann, dessen Besonderheit darin besteht, daß aus den Geschwindigkeits­ signalen der einzelnen Räder und/oder Radgruppen (z. B. Hinterräder) eine Basisgeschwindigkeit abgeleitet wird, daß für jedes Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor gebildet wird, der multipliziert mit der Radgeschwindigkeit die Basisge­ schwindigkeit ergibt, und daß die Radgeschwindigkeit multi­ pliziert mit dem zugehörigen Radfaktor anstelle der tat­ sächlichen Radgeschwindigkeit der weiteren Signalverar­ beitung, insbesondere der Bildung der Fahrzeugreferenzge­ schwindigkeit und der Steuersignale, zugrundegelegt wird. Der jeweilige Radfaktor wird nach einer Ausführungsform der Erfindung durch ein Lernverfahren gebildet, wobei in jedem Rechenzyklus die Änderungen gegenüber dem vorausgegangenen oder einem bestimmten 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 rigierten 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 einer weiteren Ausführungs­ form die momentan niedrigste Radgeschwindigkeit vorgesehen.

Das vorgenannte Lernverfahren wird zweckmäßigerweise nur außerhalb der Regelung angewandt. Während eines Regelungs­ vorgangs werden in diesem Fall die zu Beginn der Regelung vorhandenen Radfaktoren unverändert der Signalverarbeitung zugrundegelegt.

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 Radfaktor und außerdem ein langfristiger, mit relativ großer Zeitkonstante den Änderungen angepaßter Radfaktor ermittelt und die Differenz zwischen dem kurzfristigen und dem lang­ fristigen 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 Speicher entnommenen, in einem vorangegangenen, vorzugsweise in dem letzten Zyklus ermittelten Radfaktor multipliziert und das Produkt einem Differenzbildner zuleitet, der die Differenz zwischen dem Produkt und der Basisgeschwindigkeit bildet. 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 V1(n) bis V4(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 A₁ gilt die Be­ ziehung VBas1(n) = Min(V1(n), V2(n), V3(n), V4(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 V1(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 V1(n) mit dem entsprechenden Radfaktor K1(n - 1) des vorangegangenen Rechenzyklus n - 1 multipliziert. In einem Komparator oder Dif­ ferenzbildner 8 wird die Differenz zwischen diesem Produkt und der Basisgeschwindigkeit VBas1(n) gebildet. In einem an­ schließenden Rechenkreis 9 wird dann wiederum K1(n) ermit­ telt. Über einen Speicher-Schaltkreis 10 wird dieser Wert K1(n) im nächsten Zyklus, dann als Wert K1(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 S₁, S₂, die im Systemtakt betätigt werden. Der Abstand zwischen zwei Abtastvorgängen beträgt Tj, die Schaltstellung der beiden Schalter S₁, S₂ über der Zeit ist in Fig. 2 an­ gedeutet. Bei offenem Schalter S₁ oder S₂ wird das Aus­ gangspotential der Schaltkreise durch den Kondensator C ge­ halten, wogegen nach dem Schließendes Schalters S₁ bzw. S₂ 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 A₂ kann nur die Werte +U₁ oder -U₂ annehmen. Die vorgegebene Höhe dieser Potentiale +U₁ bzw. -U₂ 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 V1(n) zu dem Schaltkreis 9. Der Einfachheit halber wurde auf diesen zusätzlichen Signalweg verzichtet.

Claims (8)

1. Verfahren zur Auswertung der Radgeschwindigkeitssignale, für Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung, bei dem durch logische Verknüpfung und Verarbeitung der Radgeschwindigkeitssignale Bremsdruck- und/oder Motor-Steuersignale erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Geschwindigkeitssignalen (V(n)) der einzelnen Räder und/oder Radgruppen eine Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) abgeleitet wird, daß für jedes Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor (K(n)) gebildet wird, der multipliziert mit der Radgeschwindigkeit (V(n)) die Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) ergibt, und daß die Radgeschwindigkeit multipliziert mit dem zugehörigen Rad­ faktor anstelle der tatsächlichen Radgeschwindigkeit der weiteren Signalverarbeitung, insbesondere der Bildung der Steuersignale und einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zugrundegelegt wird, wobei der jeweilige Radfaktor (K(n)) durch ein Lernverfahren gebildet wird, und wobei in jedem Rechenzyklus die Änderung gegenüber dem vorangegangenen Zyklus ermittelt und zur Korrektur des Radfaktors ausge­ wertet wird.

2. Verfahren zur Auswertung der Radgeschwingkeitssignale, für Kraftfahrzeuge mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung, bei dem durch logische Verknüfung und Verarbeitung der Radgeschwindkeitssignale Bremsdruck- und/oder Motor-Steursignale erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Geschwingkeitssignalen (V(n)) der einzelnen Räder und/oder Rasgruppen eine Basisge­ schwingkeit (Vbas(n) abgeleitet wird, daß für jedes Rad bzw. Radgruppe ein Radfaktor (K(n)) gebildet wird, der multipliziert mit der Radgeschwingkeit (V(n)) die Basis­ geschwindigkeit (Vbas(n)) ergibt, und daß die Radge­ schwindigkeit multipliziert mit dem zugehörigen Radfaktor anstelle der tatsächlichen Radgeschwindigkeite der weiteren Signalverarbeitung, insbesondere der Bildung der Steuersignale und einer Fahrzeugreferenzgeschwindikgkeit zugrundegelegt wird, wobei als Basisgeschwindigkeit (Vbas(n)) die momentan niedrigste Radgeschwindigkeit (MinVi(n)) ausgewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Radfaktoren (Ki) 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)

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Regelungsvor­ gangs die zu Beginn der Regelung vorhandenen Radfaktoren der Signalverarbeitung unverändert zugrundegelegt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kurvenerkennung für jedes Rad ein kurzfristiger, d. h. ein das momentane Raddrehverhalten wiedergebender, in kurzen Zeitabständen, z. B. im Arbeitstakt der Signalverarbeitung, korrigierter Radfaktor und außerdem ein langfristiger, mit einer relativ großen Zeitkonstanten den Änderungen angepaßter Radfaktor ermittelt werden sowie daß die Differenz zwischen dem kurzfristigen und dem langfristigen Radfaktor gebildet und zur Kurvenerkennung ausgewertet wird.

6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Auswahlschaltkreis (1), dem die Radgeschwindigkeitssignale (Vi(n)) zuführbar sind und der die Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) bildet, eine Multiplikationsstufe (3, 7), die die aktuelle Radgeschwin­ digkeit (Vi(n)) mit dem zugehörigen, einem Speicher (5, 10) entnommenen, in einem vorangegangenen Zyklus (n - 1) ermittelten Radfaktor (Ki(n - 1)) multipliziert und das Produkt einem Differenzbildner (2, 8), der die Differenz (DV(n)) zwischen dem Produkt und der Basisgeschwindigkeit (VBas(n)) bildet, zuleitet, und einen Rechner (4, 9) aufweist, der aus dem gespeicherten, in einem vorange­ gangenen Zyklus (n - 1) ermittelten Radfaktor Ki(n - 1)) und aus dem Ausgangssignal des Differenzbildners (DV(n)) den aktuellen Radfaktor (Ki(n)) errechnet.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Rechner (4) zusätzlich die aktuellen Radgeschwindigkeiten (V(n)) zuführbar sind und bei der Berechnung des aktuellen Radfaktors (K(n)) berücksichtigt werden.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher (5, 10) der in dem vorausgegangenen Zyklus (n - 1) ermittelte Radfaktor (K(n - 1)) gespeichert ist.