DE4024310A1 - Antiblockierregelverfahren und -vorrichtung fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Blockierschutz- oder Antiblockierregelung bei Kraftfahrzeugen zur Verhinderung eines Blockierens der Fahrzeugräder bei einem Bremsvorgang.

Eine Blockierschutz- oder Antiblockierregelung bei einem Kraftfahrzeug wird allgemein durch eine einen Mikrorechner enthaltende Steuereinheit so durchgeführt, daß Halte- und Ablaßventile auf der Grundlage von elektrischen Signalen, welche durch Radgeschwindigkeitssensoren erfaßte Radge­ schwindigkeiten repräsentieren, zum Öffnen bzw. Schließen betätigt werden, um dadurch den (hydraulischen) Brems­ flüssigkeitsdruck zu erhöhen, zu halten oder zu verringern und damit verbesserte Lenkbarkeit und Fahrstabilität zu gewährleisten und den Bremsweg des Fahrzeugs beim Abbremsen desselben zu verkürzen.

Fig. 1 veranschaulicht in graphischer Darstellung die Regelzustände bei einer bekannten Antiblockiervorrichtung nach der US-PS 47 41 580. Fig. 1 zeigt dabei die Anderungen der Radgeschwindigkeit Vw, Radbeschleunigungs- und -ver­ zögerungsgröße dVw/dt und den Bremsflüssigkeitsdruck Pw nebst einem entsprechenden Haltesignal HS und einem Ablaß­ signal DS zum Öffnen und Schließen von Halte- und Ablaß­ ventilen.

Wenn im Fahrzustand des Fahrzeugs kein Abbremsen erfolgt, wird der Bremsflüssigkeitsdruck Pw nicht erhöht, wobei so­ wohl das Haltesignal HS als auch das Ablaßsignal DS un­ wirksam sind (nicht anliegen), so daß das Halteventil offen und das Ablaßventil geschlossen sind. Bei einem Bremsvorgang steigt andererseits der Bremsflüssigkeitsdruck Pw von einem Zeitpunkt t0 (Normalmodus) schnell an, wodurch die Radgeschwindigkeit Vw verringert wird. Dabei ist eine Bezugsradgeschwindigkeit Vr vorgesehen oder vorgegeben, die um eine vorbestimmte Größe ΔV niedriger ist als die Radgeschwindigkeit Vw und die letzterer mit dieser Ge­ schwindigkeitsdifferenz folgt. Die Bezugsradgeschwindig­ keit Vr ist so festgelegt, daß sie dann, wenn die Größe dVw/dt der Radverzögerung (negative Beschleunigung) einen vorbestimmten Schwellenwert von z.B. -1G zu einem Zeit­ punkt t1 erreicht, vom Zeitpunkt t1 an linear mit einem Verzögerungsgefälle R von -1G abnimmt.

Wenn zu einem Zeitpunkt t2 die Radverzögerunsgröße dVw/dt eine vorbestimmte Größe -Gmax (z.B. -2G), als maximale Absolutgröße, erreicht, wird das Halteventil durch An­ legen des Haltesignals HS geschlossen, um den Brems­ flüssigkeitsdruck Pw zu halten, d.h. aufrechtzuerhalten.

Bei gehaltenem Bremsflüssigkeitsdruck Pw nimmt die Radge­ schwindigkeit Vw weiter ab, bis sie zu einem Zeitpunkt t3 niedriger ist als die Bezugsradgeschwindigkeit Vr. Zum Zeitpunkt t3 wird das Ablaßsignal DS zum Öffnen des Ab­ laßventils angelegt, womit eine Verringerung des Brems­ flüssigkeitsdrucks Pw eingeleitet wird. Infolge der Druck­ minderung geht die Radgeschwindigkeit Vw von einer Senkung auf eine Erhöhung zu einem Zeitpunkt t4 über, zu dem die Radgeschwindigkeit Vw sich am unteren Peak oder Scheitel V1 befindet. Zum Zeitpunkt t4 wird das Ablaßsignal DS zum Schließen des Ablaßventils deaktiviert oder beendet, so daß die Verringerung des Bremsflüssigkeitsdrucks Pw be­ endet und damit der Bremsflüssigkeitsdruck Pw auf gleicher Höhe gehalten wird.

Wenn sodann die Radgeschwindigkeit Vw zu einem Zeitpunkt t5 einen oberen Peak oder Scheitel Vh erreicht, steigt der Bremsflüssigkeitsdruck Pw wieder an. In dieser Phase erfolgt die Erhöhung des Bremsflüssigkeitsdrucks Pw all­ mählich bzw. stufenweise durch schrittweises (mincingly) Anlegen und Abschalten des Haltesignals HS, um damit die Radgeschwindigkeit Vw sanft (calmly) zu verringern. Zu einem Zeitpunkt t6 (entsprechend t3) setzt wiederum der Druckmindermodus ein.

Andererseits wird die geschätzte (oder vorausbestimmte) Fahrzeuggeschwindigkeit Vv als dicht an der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit berechnet. Die Berechnung der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv erfolgt durch Wahl der höchsten Radgeschwindigkeit VwH unter den vier Fahrzeugrädern ("wählen hoch" bzw. "select high") und anschließende Festlegung eines nachfolgbaren bzw. nachführbaren Grenzwerts der Geschwindigkeit zur gewählten höchsten Radgeschwindigkeit VwH innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. ±1G) in den Zustandsbe­ reichen der Fahrzeugbeschleunigung und -verzögerung. Die Geschwindigkeit bzw. Frequenz der Zeiten des Öffnens (AUS) und Schließens (EIN) des Halteventils nach dem Zeitpunkt t5 gemäß Fig. 1, d.h. die Druckanstiegsrate des Brems­ flüssigkeitsdrucks, erfolgt auf der Grundlage eines Rei­ bungskoeffizienten µ der Fahrbahnoberfläche, der entspre­ chend der Verzögerungs- oder Abnahmegröße der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv zwischen den Zeitpunkten t1 und t5 bewertet (judged) wird. Außerdem werden nicht nur die Druckanstiegsrate, sondern auch bestimmte Parameter, wie Größe von ΔV und Beendigungspunkt der Drucksenkung, durch Bewertung oder Bestimmung des Reibungskoeffizienten µ der Fahrbahnoberfläche in Übereinstimmung mit einer Änderung bzw. einer Kurve der Abnahme der geschätzten Fahrzeugge­ schwindigkeit Vv von einem Druckanstiegs-Anfangspunkt zum nächsten Druckanstiegs-Anfangspunkt im Antiblockierregel­ zyklus nach dem Zeitpunkt t6 variiert.

Bei praktischer Anwendung der beschriebenen Antiblockier­ regelung für Kraftfahrzeuge wird allgemein verbreitet eine Dreisystem-Antiblockierregelmethode angewandt, bei wel­ cher die Vorderräder des Fahrzeugs jeweils unabhängig auf der Grundlage der betreffenden Radgeschwindigkeit (erste und zweite Systemgeschwindigkeit) angesteuert werden, während die Hinterräder auf der Grundlage der niedrigeren Radgeschwindigkeit (dritte Systemgeschwindigkeit) der Hin­ terradgeschwindigkeiten angesteuert werden ("wählen niedrig" bzw. "select low"). Der Reibungskoeffizient µ der Fahr­ bahnoberfläche wird in jedem Regelsystem in Übereinstimmung mit der Verzögerungsänderung (inclination of deceleration) der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv zwischen dem Zeitpunkt des Beginns einer Bremsflüssigkeitsdruckerhöhung und dem nächsten Zeitpunkt des Beginns einer Bremsflüssig­ keitsdruckerhöhung bewertet oder bestimmt.

Das beschriebene bisherige Regelverfahren ist jedoch mit den nachstehend angegebenen Mängeln behaftet.

Gemäß Fig. 2, in welcher die Radgeschwindigkeit von linkem und rechtem Vorderrad verglichen sind, können die beiden Radgeschwindigkeiten nicht jederzeit synchronisiert sein. In diesem Fall würde in den beiden Regelsystemen der eine Zeitpunkt des Beginns einer Bremsdruckerhöhung gemäß der Systemgeschwindigkeit vom anderen verschieden sein. Da andererseits die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Vv nicht mit konstanter Steigung abnimmt (decelerate), auch wenn der Reibungskoeffizient der Fahrbahnoberfläche kon­ stant ist, ist eine Änderung (inclination) der Verzögerung Δv1/Δt1 zwischen dem Zeitpunkt des Beginns einer Brems­ druckerhöhung des rechten Vorderrads und dem nächsten ent­ sprechenden Zeitpunkt des Beginns einer Bremsdruckerhöhung während der Zeitspanne Δt1 von der Verzögerung Δv2/Δt2 zwischen dem Zeitpunkt des Beginns einer Bremsdrucker­ höhung am linken Vorderrad und dem nächsten entsprechenden Zeitpunkt des Beginns einer Bremsdruckerhöhung während der Zeitspanne Δt2 verschieden. Infolgedessen kann dabei ein Fall eintreten, in welchem eine Bewertung des Rei­ bungskoeffizienten µ der Fahrbahnoberfläche zwischen den Regelsystemen für linkes und rechtes Vorderrad verschieden ist. Das bisherige Antiblockierregelverfahren vermag da­ her keine stabile bzw. zuverlässige Antiblockierregelung zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Anti­ blockierregelverfahrens und einer entsprechenden Vorrich­ tung, mit denen eine unterschiedliche Beurteilung oder Be­ wertung (judged) eines Reibungskoeffizienten der Fahrbahn­ oberfläche in mehreren Regelsystemen vermieden werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Regel-Verfahren zum An­ steuern eines Kraftfahrzeug-Antiblockiersystems, bei wel­ chem eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit nach Maßgabe der höchsten Geschwindigkeit unter den vier Radgeschwin­ digkeiten bestimmt, eine durchschnittliche Verzögerungs­ größe der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit in kon­ stanten Zeitintervallen berechnet, ein Reibungskoeffizient der vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahnoberfläche bewertet (judging) werden und der Reibungskoeffizient in mehrere Regelsysteme gemeinsam eingeht (applying).

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Er­ findung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung von Regelzuständen bei einem bisherigen Antiblockierregelverfahren,

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Zuständen der Geschwindigkeit von linkem und rechtem Vorderrad sowie einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit beim bisherigen Verfahren,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Antiblockierregelvor­ richtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zur Verdeutlichung einer Be­ urteilung oder Bewertung (judgement) eines Fahr­ bahnoberflächen-Reibungskoeffizienten nach der Erfindung und

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Kennlinie einer geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Er­ findung.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild eine Antiblockier­ regelvorrichtung mit drei Systemen (oder Kanälen), auf welche die Erfindung angewandt ist. Radgeschwindigkeits- Sensoren 1, 2, 3 und 4 geben je ein Signal zu einem zuge­ ordneten Rechenkreis 5, 6, 7 bzw. 8 aus, um damit Radge­ schwindigkeitssignale Vw1, Vw2, Vw3 bzw. Vw4 zu gewinnen. Die Radgeschwindigkeitssignale Vw1 und Vw2 für linkes bzw. rechtes Vorderrad werden als erstes bzw. zweites Systemgeschwindigkeitssignal Vs1 bzw. Vs2 unmittelbar einer ersten bzw. zweiten Steuerlogikschaltung 9 bzw. 10 zuge­ speist. Andererseits werden die Radgeschwindigkeitssignale Vw3 und Vw4 für linkes bzw. rechtes Hinterrad einem Niedrig­ wählkreis 11 zugespeist, welcher das niedrigere der beiden Radgeschwindigkeitssignale wählt und dessen Ausgangs­ signal als drittes Systemgeschwindigkeitssignal Vs3 einer dritten Steuerlogikschaltung 12 zugeführt wird. Die drei Steuerlogikschaltungen 9, 10 und 11 behandeln bzw. verar­ beiten die Systemgeschwindigkeitssignale Vs1, Vs2 bzw. Vs3 jeweils als zu kontrollierende oder zu regelnde Rad­ geschwindigkeit Vw, und sie steuern ein Halteventil HV und ein Ablaßventil DV zum Öffnen oder Schließen auf der Grundlage (nach Maßgabe) der Radgeschwindigkeit Vw als Bezugssignal an.

Die Radgeschwindigkeitssignale Vw1-Vw4 werden auch einem Rechenkreis 13 für geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit zu­ gespeist, welcher das höchste der Geschwindigkeitssignale wählt und eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Vv, wel­ che eine nachführbare (followable) Grenze der Geschwindig­ keit zur höchsten Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von ±1G festlegt, zu den Steuerlogikschaltungen 9, 10 und 11 ausgibt.

Andererseits wird die geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit Vv auch einem Bewertungsteil 14 für einen Fahrbahnober­ flächen-Reibungskoeffizienten µ zugespeist, welcher ein Bewertungsergebnis zu den Steuerlogikschaltungen 9, 10 und 11 liefert, von denen jede eine Druckanstiegsrate von jedem Zeitpunkt des Beginns einer Bremsdruckerhöhung nach Maßgabe des Bewertungsergebnisses vom Bewertungsteil 14 bestimmt.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm für die Bewertung des Fahr­ bahn-Reibungskoeffizienten µ durch den Bewertungsteil 14. Fig. 5 veranschaulicht die Zustände oder Kennlinien der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv beim erfindungsge­ mäßen Verfahren.

Eine Verzögerungszeit Δv der geschätzten Fahrzeuggeschwin­ digkeit Vv während einer konstanten Zeitspanne Δt (Fig. 5) wird in einem Schritt S1 berechnet. In einem Schritt S2 wird dann eine Verzögerungsgröße VvG (= Δv/Δt) der ge­ schätzten Fahrzeuggeschwindigkeit Vv bestimmt. Hierauf wird eine erste Referenz- oder Bezugsverzögerungsgeschwin­ digkeit VvG1, die als Bezugsgröße für die Bewertung des Koeffizienten µ bestimmt wird, mit der Verzögerungsgröße VvG in einem Schritt S3 verglichen. Wenn die Verzögerungs­ größe VvG gleich groß oder größer ist als die erste Be­ zugsverzögerungsgeschwindigkeit VvG1, wird ein Reibungs­ koeffizient µ der Fahrbahnoberfläche als "HOCH" bestimmt; wenn dagegen die Verzögerungsgröße VvG kleiner ist als die erste Bezugsverzögerungsgeschwindigkeit VvG1, wird erstere in einem Schritt S5 mit einer zweiten Bezugsverzögerungs­ geschwindigkeit VvG2 (VvG2 < VvG1) verglichen, die zur Bewertung des Reibungskoeffizienten µ bestimmt wird. Wenn die Verzögerungsgröße VvG gleich groß oder größer ist als die zweite Bezugsgeschwindigkeit VvG2, wird der Reibungs­ koeffizient µ der Fahrbahnoberfläche in einem Schritt S6 zu "MITTEL" bewertet. Wenn andererseits im Schritt S5 die Verzögerungsgröße VvG kleiner ist als die Bezugsgeschwin­ digkeit VvG2, wird der Reibungskoeffizient µ in einem Schritt S7 zu "NIEDRIG" bewertet. Der Fahrbahnoberflächen- Reibungskoeffizient µ wird somit unter bzw. aus drei ver­ schiedenen Zuständen oder Bedingungen bewertet, wobei ent­ sprechend dem Bewertungsergebnis bestimmte Parameter für die Antiblockierregelung bestimmt werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß eine Ver­ zögerungsgröße von bzw. in jeweils einer konstanten Zeit­ spanne der auf der Grundlage der höchsten Radgeschwindig­ keit Vv bestimmten geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit, d.h. eine mittlere Verzögerungsgröße, berechnet, und der Reibungskoeffizient der Fahrbahnoberfläche wird nach Maß­ gabe der mittleren Verzögerungsgröße bewertet oder beur­ teilt. Die Antiblockierregelung wird entsprechend einem gemeinsamen (common) (Bewertungs-)Ergebnis des Reibungs­ koeffizienten durchgeführt. Auf diese Weise kann eine stabile bzw. zuverlässige Antiblockierregelung erreicht werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Antiblockierregelung bei einem Kraft­ fahrzeug mit mehreren Regelsystemen, dadurch gekenn­ zeichnet daß
eine geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend der höchsten Geschwindigkeit unter vier Radgeschwin­ digkeiten bestimmt wird,
eine durchschnittliche oder mittlere Verzögerungsgröße der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit in Intervallen einer konstanten Zeitspanne berechnet wird,
ein Reibungskoeffizient der vom Fahrzeug befahrenen Fahrbahnoberfläche beurteilt oder bewertet wird und
der Reibungskoeffizient gemeinsam in mehrere Regel­ systeme eingeht.

2. Antiblockierregelvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch
eine Einheit zum Detektieren oder Erfassen von Radge­ schwindigkeiten,
eine Einheit zum Berechnen einer geschätzten Fahrzeug­ geschwindigkeit auf der Grundlage der Radgeschwindig­ keiten,
eine Einheit zum Beurteilen oder Bewerten eines Rei­ bungskoeffizienten der Fahrbahnoberfläche entsprechend der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und
eine Einheit zum Ansteuern von Halte- und Ablaßventilen auf der Grundlage der Radgeschwindigkeiten, der ge­ schätzten Fahrzeuggeschwindigkeit und des Reibungs­ koeffizienten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei Regelsysteme umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit einen ersten Sensor zum Er­ fassen der Geschwindigkeit des linken Vorderrads, einen zweiten Sensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des rechten Vorderrads, einen dritten Sensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des linken Hinterrads und einen vierten Sensor zum Erfassen der Geschwindigkeit des rechten Hinterrads aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einheit zum Wählen einer niedrigeren der Geschwindigkeiten von linkem und rechtem Hinterrad aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinheit eine erste Steuerschaltung für die Geschwindigkeit des linken Vorderrads, eine zweite Steuerschaltung für die Geschwindigkeit des rechten Vorderrads und eine dritte Steuerschaltung für die niedrigere der Geschwindigkeiten von linkem und rechtem Hinterrad aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient zu einem hohen, mittleren oder niedrigen Pegel bewertet wird.