DE4317050A1

DE4317050A1 - System zur Ermittlung des Kraftschlußbeiwerts bei Fahrzeugen

Info

Publication number: DE4317050A1
Application number: DE19934317050
Authority: DE
Inventors: Chi-Thuan Dipl Ing Dr Cao; Joachim Dipl Ing Angstenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-24
Also published as: JPH06331464A; FR2705454B1; FR2705454A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein System zur Ermittlung des Kraftschlußbei werts bei Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3.

Ein derartiges System zur Ermittlung des Kraftschlußbeiwerts bei Fahrzeugen ist aus der DE 35 35 843 A1 (= US 4 794 538) bekannt. Dort wird ein Verfahren zur fortlaufenden Bestimmung des Kraft schlußbeiwerts zwischen einem Fahrzeugrad und einer Lauffläche für dieses Rad während eines Bremsvorganges beschrieben. Der Kraft schlußbeiwert wird über ein mathematisches Modell unter Zuhilfenahme eines Identifikationsalgorithmus aus dem Bremsdruck und der Radge schwindigkeit ermittelt.

In der DE 42 04 047 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung eines Stellers mittels Fuzzy-Logik beschrieben. Dort sind auch Einzelheiten zur Fuzzy-Arithmetik dargestellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System der ein gangs genannten Art den Kraftschlußbeiwert aus ohnehin bereits be kannten Meßgrößen zu ermitteln.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 3 und die nachfolgend gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß der Kraftschlußbeiwert mit relativ geringem Aufwand ermittelt werden kann. Besonders vorteil haft ist, daß beim erfindungsgemäßen System eine Fuzzy-Logik einge setzt wird und somit auf ein genaues mathematisches Modell verzich tet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zur Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur Sensoren benötigt wer den, die in der Regel ohnehin im Fahrzeug vorhanden sind.

Durch die Beeinflussung der Zugehörigkeitsfunktionen der Fuzzy-Logik bei der Ermittlung des Potentials des Kraftschlußbeiwerts bzw. durch Auswahl der Fuzzy-Regeln bei der Ermittlung des Momentanwerts des Kraftschlußbeiwerts läßt sich eine hohe Genauigkeit mit einer rela tiv geringen Zahl von Zugehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Regeln er zielen.

Über eine Korrektur der Fahrzeugbeschleunigung und der Radbeschleu nigung mit Anpassungsfaktoren wird erreicht, daß die Zugehörigkeits funktionen und Fuzzy-Regeln, die für den Fall eines homogenen Unter grunds - das heißt, gleiche Bedingungen für die linke und die rechte Fahrzeugseite - auch für den Fall eines inhomogenen Untergrunds an gewendet werden können.

Zeichnung

Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels zur Ermittlung des Potentials µPot des Kraftschlußbeiwerts und Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels zur Ermitt lung des Momentanwerts µMom des Kraftschlußbeiwerts.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Es werden im folgenden zwei Ausführungsbeispiele zur Ermittlung des Kraftschlußbeiwerts zwischen einem Fahrzeugrad und einer Lauffläche beschrieben. Ein erstes Ausführungsbeispiel dient der Ermittlung des Potentials µPot des Kraftschlußbeiwerts, das heißt, des unter den gegebenen Bedingungen maximal möglichen Kraftschlußbeiwerts, und ein zweites Ausführungsbeispiel dient der Ermittlung des Momentanwerts µMom des Kraftschlußbeiwerts, das heißt des augenblicklich wirksamen Kraftschlußbeiwerts.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels zur Er mittlung des Potentials µPot des Kraftschlußbeiwerts. Das Block schaltbild läßt sich in zwei Funktionsgruppen unterteilen:

Eine erste Funktionsgruppe dient der Ermittlung des Potentials µPot des Kraftschlußbeiwerts unter der Annahme, daß auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugs gleiche Bedingungen herrschen, das heißt, daß die Kraftschlußbeiwerte für die linke und rechte Seite des Fahrzeugs gleich sind. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn bei Geradeausfahrt auf homogenem Straßenbelag gebremst oder be schleunigt wird. Die erste Funktionsgruppe besteht aus einer Fuzzy-Logik 100, einem Klassifikationsblock 101 und einem Modifika tionsblock 102.

Durch Hinzufügen einer zweiten Funktionsgruppe wird erreicht, daß das erfindungsgemäße System auch bei Betriebsbedingungen eingesetzt werden kann, bei denen auf der linken und rechten Seite des Fahr zeugs - beispielsweise infolge eines inhomogenen Straßenbelags - un terschiedliche Kraftschlußbeiwerte auftreten. In diesem Zusammenhang werden von der zweiten Funktionsgruppe einige der Eingangssignale der ersten Funktionsgruppe - und zwar ein Signal für die Fahrzeugbe schleunigung aX und ein Signal für die Radbeschleunigung aR - beein flußt. Die zweite Funktionsgruppe besteht aus einem Berechnungsblock 104, einer Fuzzy-Logik 106, einem Kennfeld 108 zur Ermittlung eines Korrekturfaktors c1 für die Fahrzeugbeschleunigung aX einem Ver knüpfungspunkt 110, einem Kennfeld 112 zur Ermittlung eines Korrek turfaktors c2 für die Radbeschleunigung aR und einem Verknüpfungs punkt 114.

Die Einzelkomponenten der ersten Funktionsgruppe sind folgendermaßen verschaltet:
Die Fuzzy-Logik 100 besitzt vier Eingänge und einen Ausgang. Der erste Eingang ist mit dem Ausgang des Verknüpfungspunktes 110 ver bunden und der zweite Eingang mit dem Ausgang des Verknüpfungspunk tes 114, der ebenso wie der Verknüpfungspunkt 110 der zweiten Funk tionsgruppe angehört. Am ersten Eingang der Fuzzy-Logik 100 liegt ein Signal für die korrigierte Fahrzeugbeschleunigung aX′ an und am zweiten Eingang ein Signal für die korrigierte Radbeschleunigung aR - entweder für die linke oder rechte Fahrzeugseite. Am dritten Eingang liegt ein Signal für den Bremsdruck p an. Der vierte Eingang ist ein Steuereingang. Er ist mit dem Ausgang des Modifikations blocks 102 verbunden. Über den Steuereingang sind die in der Fuzzy-Logik 100 verwendeten Zugehörigkeitsfunktionen beeinflußbar. Der Modifikationsblock 102 besitzt drei Eingänge. Am ersten Eingang liegt ein Signal für den Bremsdruck p an, am zweiten Eingang ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit vX und der dritte Eingang ist mit dem Ausgang des Klassifikationsblocks 101 verbunden. Der Klassi fikationsblock 101 besitzt zwei Eingänge, wobei am ersten Eingang ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit vX anliegt und der zweite Eingang mit dem Ausgang der Fuzzy-Logik 100 verbunden ist.

Die Einzelkompenenten der zweiten Funktionsgruppe sind folgenderma ßen verschaltet:
Der Berechnungsblock 104 besitzt zwei Eingänge, an denen ein Signal für die Radbeschleunigung aRl auf der linken Fahrzeugseite bzw. ein Signal für die Radbeschleunigung aRr auf der rechten Fahrzeugseite anliegen. Weiterhin besitzt der Berechnungsblock 104 zwei Ausgänge, wobei am ersten Ausgang ein Signal für die Differenz daR zwischen den Radbeschleunigungen aRl und aRr der linken und der rechten Fahr zeugseite bereitgestellt wird und am zweiten Ausgang ein Signal für die zeitliche Änderung ddaR der Differenz daR. Der erste Ausgang ist mit einem ersten Eingang der Fuzzy-Logik 106 verbunden, der zweite Ausgang mit einem zweiten Eingang der Fuzzy-Logik 106 und mit einem ersten Eingang des Kennfelds 108. An einem dritten Eingang der Fuzzy-Logik 106 liegt ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit vX an. Der Ausgang der Fuzzy-Logik 106 liefert ein Signal für die Differenz dµPot des Potentials µPot des Kraftschlußbeiwerts zwischen linker und rechter Fahrzeugseite und ist mit einem zweiten Eingang des Kennfelds 108 verbunden. An einem dritten Eingang des Kennfelds 108 liegt ein Signal für den Bremsdruck p an und an einem vierten Eingang ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit vX. Der Ausgang des Kennfelds 108 ist mit einem ersten Eingang des Verknüpfungspunk tes 110 verbunden, an dessen zweitem Eingang ein Signal für die Fahrzeugbeschleunigung aX anliegt. Am Eingang des Kennfelds 112 liegt ein Signal für die Fahrzeuggeschwindigkeit vX an. Der Ausgang des Kennfelds 112 ist mit einem ersten Eingang des Verknüpfungspunk tes 114 verbunden, an dessen zweitem Eingang ein Signal für die Radbeschleunigung aR - linke oder rechte Fahrzeugseite - anliegt.

Das Potential µPot des Kraftschlußbeiwerts wird folgendermaßen er mittelt:
Die Fuzzy-Logik 100 ermittelt aus den Eingangsgrößen korrigierte Fahrzeugbeschleunigung aX′, korrigierte Radbeschleunigung aR′ und Bremsdruck p durch Anwendung der Fuzzy-Arithmetik einen Wert für das Potential µPot des Kraftschlußbeiwerts und stellt diesen Wert am Ausgang bereit. In der Fuzzy-Logik 100 sind eine Reihe von Fuzzy-Regeln abgelegt, wobei jede Fuzzy-Regel einer Kombination von unscharfen Aussagen für die korrigierte Fahrzeugbeschleunigung aX′, die korrigierte Radbeschleunigung aR′ und den Bremsdruck p eine un scharfe Aussage fuhr das Potential µPot des Kraftschlußbeiwerts zu ordnet. Die unscharfen Aussagen werden - wie in der Fuzzy-Arithmetik üblich - durch Zugehörigkeitsfunktionen repräsentiert. Die Fuzzy-Regeln und die Zugehörigkeitsfunktionen werden in der Entwick lungs- oder Applikationsphase empirisch ermittelt, wobei angenommen wird, daß die linke und die rechte Fahrzeugseite den gleichen Bedin gungen unterliegen. Es hat sich herausgestellt, daß manche Fuzzy-Regeln bei kleinen Werten für das Potential µPot des Kraft schlußbeiwerts zu einem besonders guten Ergebnis führen und andere Fuzzy-Regeln beispielsweise bei mittleren oder bei großen Werten. Folglich empfiehlt es sich, die Fuzzy-Regeln abhängig vom Bereich, in dem der Wert für das Potential µPot des Kraftschlußbeiwerts gera de liegt, zu gewichten. In dem hier beschriebenen Ausführungsbei spiel erfolgt die Gewichtung mit Hilfe des Klassifikationsblocks 101 und des Modifikationsblocks 102 über den Steuereingang der Fuzzy-Logik. Der Klassifikationsblock 101 ermittelt, ob das Poten tial µPot des Kraftschlußbeiwerts klein, mittel oder groß ist und gibt das Ergebnis an den Modifikationsblock 102 weiter. Die Eintei lung in die Klassen klein, mittel und groß kann beispielsweise durch Vergleich mit entsprechenden Schwellwerten für das Potential µPot des Kraftschlußbeiwerts erfolgen. Bei der Einteilung wird die Fahr zeuggeschwindigkeit vX berücksichtigt. Der Modifiktionsblock 102 er hält als weiteres Eingangssignal den Bremsdruck p und ermittelt aus den beiden Eingangssignalen je einen Faktor f1 für die Zugehörig keitsfunktionen der Fahrzeugbeschleunigung und f2 für die Zugehörig keitsfunktionen der Radbeschleunigung. Diese beiden Faktoren f1 und f2 werden über den Steuereingang in die Fuzzy-Logik 100 eingespeist und auf die genannten Zugehörigkeitsfunktionen angewandt. Auf diese Art und Weise werden die Zugehörigkeitsfunktionen skaliert, das heißt sie kommen je nach Faktor mehr oder weniger zum tragen, was wiederum zu einer entsprechenden Gewichtung der Fuzzy-Regeln führt, die auf die Zugehörigkeitsfunktionen angewendet werden. Die Ermitt lung der Faktoren f1 und f2 im Modifikationsblock 102 kann bei spielsweise durch Auslesen aus einem Kennfeld erfolgen, in dem die Faktoren f1 und f2 in Abhängigkeit vom Bremsdruck p und von der Fahrzeuggeschwindigkeit vX abgelegt sind.

Um zu erreichen, daß die in der Fuzzy-Logik 100 abgelegten Regeln und Zugehörigkeitsfunktionen auch bei unterschiedlichen Bedingungen für die linke und rechte Fahrzeughälfte zur Ermittlung des Poten tials µPot des Kraftschlußbeiwerts herangezogen werden können, wer den die Signale für die Fahrzeugbeschleunigung aX bzw. die Radbe schleunigung aR vor Einspeisung in die Fuzzy-Logik 100 in den Ver knüpfungspunkten 110 bzw. 114 mit Korrekturfaktoren c1 bzw. c2 versehen. Der Korrekturfaktor c1 wird aus dem Kennfeld 108 ausgele sen und an den Verknüpfungspunkt 110 weitergeleitet. Der Korrektur faktor c2 wird aus der Kennlinie 112 ausgelesen und an den Verknü pfungspunkt 114 weitergeleitet.

Das Kennfeld 108 hängt unter anderem auch von der Differenz dµPot des Potentials des Kraftschlußbeiwerts zwischen linker und rechter Fahrzeugseite ab. Die Differenz dµPot wird von der Fuzzy-Logik 106 aus der Differenz daR zwischen den Radbeschleunigungen aRl und aRr der linken und der rechten Fahrzeugseite und der zeitlichen Änderung ddaR der Differenz daR ermittelt. Die Fuzzy-Logik 106 arbeitet im Prinzip genauso wie die Fuzzy-Logik 100, wobei allerdings andere Fuzzy-Regeln und Zugehörigkeitsfunktionen zur Anwendung kommen.

Die Differenz daR zwischen den Radbeschleunigungen aRl und aRr der linken und der rechten Fahrzeugseite und die zeitliche Änderung ddaR der Differenz daR wird vom Berechnungsblock 104 aus der Radbeschleu nigung aRl für die linke Fahrzeugseite und der Radbeschleunigung aRr für die rechte Fahrzeugseite ermittelt. Die Radbeschleunigungen aRl und aRr können z. B. mit Hilfe von Beschleunigungssensoren oder aus der zeitlichen Änderung der Raddrehzahlen ermittelt werden.

Der mit dem erfindungsgemäßen System ermittelte Wert für das Poten tial µPot des Kraftschlußbeiwerts bezieht sich entweder auf die linke oder auf die rechte Seite des Fahrzeugs, je nach dem, ob das in den Verknüpfungspunkt 114 eingespeiste Signal für die Radbe schleunigung aR die Radbeschleunigung aRl für die linke Fahrzeugsei te oder die Radbeschleunigung aRr für die rechte Fahrzeugseite repräsentiert. Um das Potential des Kraftschlußbeiwerts für beide Fahrzeugseiten zu ermitteln, muß folglich das in Fig. 1 dargestell te System entweder in zweifacher Ausführung vorhanden sein oder es muß abwechselnd die Radbeschleunigung für die linke und die rechte Fahrzeugseite in den Verknüpfungspunkt 114 eingespeist werden.

Die ermittelten Werte für das Potential µPot des Kraftschlußbeiwerts können beispielsweise in eine Einrichtung zur Regelung des Fahrzeug abstandes eingespeist und dort weiterverarbeitet werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Ermittlung des Momentanwerts µMom des Kraftschlußbeiwerts. Ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 läßt sich das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild in zwei Funktionsgruppen unterteilen, wobei die zweite Funktions gruppe völlig identisch mit der bereits weiter oben beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten zweiten Funktionsgruppe ist.

Die erste Funktionsgruppe der Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut wie die erste Funktionsgruppe der Fig. 1. Sie besteht aus einer Fuzzy-Logik 200 und einer Regelauswahl 202. Die Fuzzy-Logik 200 ermittelt den Momentanwert µMom des Kraftschlußbeiwerts 200 aus einem Signal für die korrigierte Fahrzeugbeschleunigung aX., das an einem ersten Ein gang anliegt und einem Signal für die korrigierte Radbeschleunigung aR′, das an einem zweiten Eingang anliegt und stellt den ermittelten Momentanwert vom am Ausgang bereit. Über einen Steuereingang der Fuzzy-Logik 200 kann bestimmt werden, welche Fuzzy-Regeln jeweils zur Anwendung kommen. Der Steuereingang ist mit dem Ausgang der Re gelauswahl 202 verbunden, die abhängig von den an ihren drei Eingän gen anliegenden Signalen für die korrigierte Fahrzeugbeschleunigung aX′, für die korrigierte Radbeschleunigung aR′ und für den Brems druck p die Fuzzy-Regeln auswählt.

Der mit dem in Fig. 2 dargestellten System ermittelte Momentanwert µMom des Kraftschlußbeiwerts kann beispielsweise in ein Anti blockiersystem oder in ein System zur Antriebsschlupfreduzierung eingespeist werden. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 für jede Fahrzeugseite entweder eine separate Einrichtung gemäß Fig. 2 erforderlich oder es wird in den Verknüpfungspunkt 114 abwechselnd ein Signal für die Radbeschleunigung aRl der linken Fahrzeugseite und ein Signal für die Radbeschleunigung aRr der rechten Fahrzeugseite eingespeist, um dementsprechend den Momentanwert µMom des Kraftschlußbeiwerts für die linke und für die rechte Fahrzeugseite zu ermitteln.

Claims

1. System zur Ermittlung des Kraftschlußbeiwerts bei Fahrzeugen, da durch gekennzeichnet, daß aus den Großen Fahrzeugbeschleunigung (aX), Radbeschleunigung (aR) und Bremsdruck (p) mit Hilfe wenigstens einer Fuzzy-Logik (100) das Potential (µPot) als der maximal mögliche Wert des Kraftschlußbeiwerts ermittelt wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig vom ermittelten Potential (µPot) des Kraftschlußbeiwerts, von der Fahr zeuggeschwindigkeit (vX) und vom Bremsdruck (p) die Zugehörigkeits funktionen der Fuzzy-Logik (100) beeinflußt werden.

3. System zur Ermittlung des Kraftschlußbeiwerts bei Fahrzeugen, da durch gekennzeichnet, daß aus den Großen Fahrzeugbeschleunigung (aX) und Radbeschleunigung (aR) mit Hilfe wenigstens einer Fuzzy-Logik (200) der Momentanwert (µMom) des Kraftschlußbeiwerts ermittelt wird.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der Fahrzeugbeschleunigung (aX), von der Radbeschleunigung (aR) und vom Bremsdruck (p) ein Satz von Fuzzy-Regeln zur Bestimmung des Mo mentanwerts (µMom) des Kraftschlußbeiwerts ausgewählt wird.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Fahrzeugbeschleunigung (aX) mit einem Anpassungs faktor (c1) verknüpft wird, der aus einem Kennfeld (108) in Abhän gigkeit von den Großen Differenz (dµPot) des Potentials des Kraft schlußbeiwerts zwischen linker und rechter Fahrzeugseite, zeitliche Änderung (ddaR) der Differenz der Radbeschleunigungen (aRl, aRr) zwischen linker und rechter Fahrzeugseite, Bremsdruck (p) und Fahr zeuggeschwindigkeit (vX) ermittelt wird.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz (dµPot) des Potentials des Kraftschlußbeiwerts zwischen linker und rechter Fahrzeugseite mit einer Fuzzy-Logik (106) aus den Großen Differenz (daR) der Radbeschleunigungen (aRl, aRr) zwischen linker und rechter Fahrzeugseite, zeitliche Änderung (ddaR) der Differenz (daR) und Fahrzeuggeschwindigkeit (vX) ermittelt wird.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Radbeschleunigung (aR) mit einem Anpassungsfaktor (c2) verknüpft wird, der in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwin digkeit (vX) mit einer Kennlinie (112) ermittelt wird.

8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seinen Einsatz im Zusammenhang mit einem Antiblockiersystem, einem System zur Antriebsschlupfreduzierung oder einem System zur Regelung des Fahrzeugabstandes.