DE4230295A1 - Regelanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Regelanlage für ein Kraftfahrzeug

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Description

Stand der Technik
Aus der DE-A1-40 19 886 ist eine Schlupfregelanlage mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
Vorteile der Erfindung
Unter Regelanlage soll bei der vorliegenden Erfindung eine Regel­ anlage verstanden werden, bei der die genaue Radgeschwindigkeit für die Regelung benötigt wird. Es können z. B. ABS, ASR oder Schlepp­ momentenregler sein. Wegen der Ermittlung (Messung oder Schätzung) der zusätzlichen Einflußgrößen, wie Giergeschwindigkeit und Quer­ geschwindigkeit wird die erfindungsgemäße Bestimmung der Reifen­ toleranz vorzugsweise dort zur Anwendung kommen, wo diese Großen aus regelungstechnischen Gründen ermittelt werden. Dies ist zum Beispiel bei der Fahrdynamikregelung der Fall, bei der z. B. zur Kompensation eines Giermoments ein Gegengiermoment durch Erzeugung von Brems­ schlüpfen erzeugt wird.
Mit der erfindungsgemäßen Methode ist gegenüber dem Stand der Technik eine sehr viel genauere Korrektur des Radgeschwindigkeitssignals möglich. Es ist bei dieser Methode eine fehlerfreie Korrektur auch bei leicht eingeschlagener Lenkung und bei einem geringen Antriebs- und Schleppmoment möglich.
Voraussetzung für die einwandfreie Ermittlung der Reifentoleranzen sind die folgenden Bedingungen:
(1) keine Motorschleppmomentregelung aktiv
(2) keine Antriebsschlupfregelung aktiv
(3) keine Bremsenbetätigung durch den Fahrer
(4) keine Bremsenbetätigung durch FDR-Eingriff
(5) Fahrzeuglängsgeschwindigkeit genügend groß (z. B. Vf<5 m/s)
(6) Antriebs- oder Schleppmoment genügend klein (z. B. |Radmoment|<400 Nm)
(7) |ψ′|<g*µm/Vf, g=9,81 m/s**2, z. B. µm=0,1.
Erläuterungen:
  • - (1)-(4) sind Indizien dafür, daß die Räder stabil laufen.
  • - (5) stellt sicher, daß Fehler infolge eines offsets der Gier­ winkelgeschwindigkeit gering bleiben.
  • - (6) gewährleistet, daß Fehler infolge ungenau bekannter Reifen­ längssteifigkeiten klein bleiben.
  • - (7) stellt zusammen mit (5) sicher, daß sich das Fahrzeug in einem stabilen Fahrzustand befindet.
Die gesuchten absoluten Toleranzen ri werden aus Gründen der Stör­ unterdrückung über relative Toleranzen ϕi bestimmt. Dazu wird von folgenden Gleichungen ausgegangen:
Darin ist, weil Rad 1 Bezugsrad ist, ϕ1=0.
Aus (1) werden die relativen Toleranzen berechnet zu:
Hiermit bedeuten:
vfri die Geschwindigkeit der freirollenden Räder i
ψ Giergeschwindigkeit um die Hochachse
vy Quergeschwindigkeit
R eine Fahrzeugkonstante Abstand Vorderachse-Schwerpunkt, z. B. 1,5 m
B eine Fahrzeugkonstante, halbe Spurweite, z. B. 0,7 m
δ Lenkwinkel
v s. Gleichung (1) (a).
Weichen die absoluten Toleranzen ri, die zur Berechnung der Vfri benutzt werden, von den wahren Toleranzen ab, so ergeben sich Werte ϕ2, ϕ3, ϕ4≠0. Die wahren Toleranzen ri′ lassen sich berechnen aus
ri′=(1+ri)*(1+ϕi)-1 (3).
Diese Werte ri′ können benutzt werden, um eine Abgleichbedingung zu gewinnen, die zur ri-Gewinnung erfüllt sein muß.
(8) max (r1′, r2′, 3′, r4′)-min (r1′, r2′, r3′, r4′)<0.06 (4).
Falls alle obigen Bedingungen (1) bis (8) erfüllt sind, werden die aus Gl. (2) berechneten ϕi mittels eines Tiefpaßfilters 1. Ordnung (Zeitkonstante z. B. ca. 2 s) gefiltert:
ϕFi,t+1=ϕFi, t+kl*(ϕi-ϕFi,t), i=1, . . . ,4,
kl . . . Filterkoeffizient, z. B. k1=0,01.
Diese Werte Fi werden einem zweiten Tiefpaßfilter 1. Ordnung zugeführt (Zeitkonstante ca. 10 s), das die absoluten Toleranzen aktualisiert:
ri,t+1=ri,t+k2*ϕFi,t+1*(1+ri,t), i=1, . . . ,4,(5)
k2 . . . Filterkoeffizient, z. B. k2=0,002.
Die Werte ri,t konvergieren gegen die wahren Werte,während die ϕFi,t gegen Null konvergieren.
Falls eine der Bedingungen (1) bis (8) verletzt ist, wird
ϕFi,t+1=0
gesetzt und ri,t+1 behält den Wert des vergangenen Rechenzyklus ri,t. Dieses Vorgehen gewährleistet, daß nur dann, wenn die Bedingungen (1) bis (8) lange genug ohne Unterbrechung erfüllt sind, eine deutliche Korrektur von ri,t stattfindet.
Die oben erwähnten freirollenden Radgeschwindigkeiten Vfri werden wie folgt bestimmt
VrOi . . . Rohwerte der gemessenen Radgeschwindigkeiten,
Fbi . . . Reifenkräfte in Längsrichtung,
ci . . . Reifenlängssteifigkeit,
ri . . . Reifentoleranzen des Abrollradius.
Das Rad mit dem Index 1 wird als Bezugsrad betrachtet, so daß dafür gilt:
r1=0.
Der Schlupf, der durch die übertragene Reifenlängskraft entsteht, ist in Gl.(6) durch den Term Fbi/ci berücksichtigt.
Die gemäß Gleichung (5) gewonnenen absoluten Toleranzen werden gemäß Gleichung (6) weiter verarbeitet zu den gesuchten Geschwindigkeiten vfri.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Modell eines Kraftfahrzeugs mit den eingezeichneten vorkommenden Großen.
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.
An einen Block 1 der Fig. 2 zur Bildung der relativen Toleranzen werden die Meßgrößen (oder geschätzten Größen) Giergeschwindigkeit ψ′, Quergeschwindigkeit Vy und der Lenkwinkel δ geliefert. Außerdem werden die fahrzeugspezifischen Großen RV und B eingegeben. Schließlich werden die freirollenden Radgeschwindigkeiten vfr2 bis vfr4 an dem Block 1 geliefert. Der berechnet gemäß (2) oben die relativen Toleranzen ϕ2 bis ϕ4. In einem ersten Filter 1. Ordnung werden hieraus gefilterte Großen ϕFi gewonnen (gemäß (4) oben). Diese werden einem zweiten Filter 1. Ordnung 3 zugeführt, das gemäß (5) die absoluten Toleranzen r2 bis r4 berechnet. Dazu werden die im Rechentakt zuvor errechneten Werte r2 bis r4 benötigt, die im Speicher 3a zwischengespeichert sind.
Mit Hilfe der gemessenen Rohgeschwindigkeiten der Räder vR02 bis vR04 und Konstanten sowie den absoluten Toleranzen r2 bis r4 werden in einem Block 4 die freirollenden Geschwindigkeiten der Räder vfri ermittelt und zusammen mit der Geschwindigkeit vr01= vfr1 des Bezugsrads einem Regler 5 zugeführt, der diese Geschwindigkeiten als Eingangsgrößen benötigt. Ein Und-Gatter 6 aktiviert die Bestimmung dieser Geschwindigkeiten nur, wenn die oben aufgeführten Bedingungen (1) bis (8) erfüllt sind.

Claims (6)

1. Regelanlage für ein Kraftfahrzeug enthaltend Fühler zur Ermittlung der Geschwindigkeit der Räder vr0i (i=1 . . . 4), ein Steuergerät, dem diese Signale zugeführt werden und das Regelsignale erzeugt und Regeleinrichtungen, die mit diesen Regelsignalen beauf­ schlagt werden, enthaltend weiterhin Radgeschwindigkeitssignal­ beeinflussungsmittel, um unterschiedliche Radien der Räder auszu­ gleichen, wobei ein Rad als Bezugsrad ausgewählt wird, dessen Geschwindigkeitssignal unbeeinflußt bleibt und für die Radgeschwin­ digkeitssignale der anderen Räder Korrekturfaktoren ri ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach Maßgabe der Beziehungen relative Toleranzen i ermittelt werden, wobei i=2 und i=4 die Hinterräder bezeichnen, B und Rv Fahrzeugkonstanten sind, Vy die ermittelte Quergeschwindigkeit, ψ′ die ermittelte Giergeschwindig­ keit und δ der Lenkwinkel ist, v durch folgende Beziehung gegeben ist und die freirollenden Radgeschwindigkeiten vfri (i=1-4) der Räder nach Maßgabe der Beziehung ermittelt werden, wobei Fbi die Reifenkräfte in Längsrichtung und ci die Reifenlängssteifigkeit ist und für das Bezugsrad (i=1) r1=0 ist, daß die relativen Toleranzen mittels eines Tiefpaßfilters 1. Ordnung zu ϕ Fi gefiltert werdenϕFi,t+1=ϕFi,t+k1(ϕi-ϕFi) i=1 . . . 4wobei K1 ein Filterkoeffizient ist, daß die gefilterten Toleranzen einem zweiten Tiefpaßfilter 1. Ordnung mit höherer Zeitkonstante zugeführt werden, in dem die absoluten Toleranzen ri aktualisiert werden:
ri,t+1=ri,t+K2ϕ Fi,t+1 (1+ri,t) i=1 . . . 4
wobei K2 ein zweiter Filterkoeffizient ist und daß die aktualisier­ den Werte ri t+1 zur Korrektur der Radgeschwindigkeitssignale und im folgenden Rechentakt zur Bestimmung der freirollenden Radgeschwin­ digkeiten.
2. Regelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Reifentoleranzen ri nur durchgeführt wird, wenn nicht gebremst wird und keine Regelung an der Bremse oder dem Antrieb erfolgt.
3. Regelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der ri nur durchgeführt wird, wenn die auf die Räder wirkenden Momente unterhalb einer kleinen Schwelle liegen.
4. Regelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ermittlung der ri nur erfolgt, wenn |ψ′|<g* µm/vf ist mit g=9,81 m/sec und µm.
5. Regelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ermittlung der ri nur erfolgt, wenn
max (r1, r2, r3, r4)-min (r1, r2, r3, r4)<K,
wobei K ein konstanter geringer Prozentsatz ist.
6. Regelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ermittlung der ri nur erfolgt, wenn die Fahrzeug­ geschwindigkeit größer als eine kleine Schwelle ist.
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