DE69213417T2

DE69213417T2 - Verlangsamungs-Steuerungsverfahren eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE69213417T2
Application number: DE1992613417
Authority: DE
Inventors: Christophe Aymard; Yves Kohler; Patrick Lezy
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2012-12-12
Also published as: FR2684946B1; EP0546948B1; EP0546948A1; FR2684946A1; DE69213417D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Verzögerung eines Fahrzeugs, welches mit elektrisch gesteuerten Bremsanordnungen versehen ist.
Die Veröffentlichungen GB-A-2.053.394 und EP-A-0.204.483 beschreiben Verfahren zur Verzögerung eines Fahrzeugs, welches mit Vorderrädem und Hinterrädern versehen ist, die mit elektrisch gesteuerten Bremsanordnungen ausgerüstet sind, wobei es darin besteht, die tatsächliche Verzögerung des Fahrzeugs zu messen, einen Verzögerungswert zu erzeugen als Funktion des Verschiebeweges des Bremspedales und der auf dieses ausgeübten Kraft, und die Steuerdrücke für die vorderen Bremsen und die hinteren Bremsen derart einzustellen, daß die gemessene tatsächliche Verzögerung gleich dem Verzögerungswert ist.
Wie bei den herkömmlichen Systemen hängt die von der Betätigung des Bremspedals erzeugte Verzögerung von einer großen Anzahl von Faktoren ab, z.B. von der Entwicklung des Bremswirkungsgrades als Funktion der Temperatur, der Straßenbeschaffenheit etc.. Außerdem ist die Verteilung der Bremswirkung nicht optimal. Dabei wird die Bremswirkung auf die Hinterachse zu gering bemessen, um die Stabilität des Fahrzeugs unter allen Umständen zu gewährleisten. Daraus resultiert eine erhebliche Verringerung des gesamten Bremswirkungsgrades.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren vorzuschlagen, welches zu einem zufriedenstellenden und stabilen Kompromiß führt zwischen der auf das Pedal ausgeübten Kraft oder dessen Verschiebeweg und der tatsächlichen Fahrzeugverzögerung. Die nachteiligen Faktoren (Straßenzustand, Abnutzung der Bremsanlage etc.) werden durch dieses Verfahren vollständig kompensiert und die Verteilung der Bremswirkung zwischen den Achsen unter Gewährleistung der Fahrzeugstabilität optimiert.
Erfindungsgemäß wird, um die Fahrzeugverzögerung auf einen Verzögerungswert einzuregeln, zu diesem Verzögerungswert ein Fehlerwert hinzugefügt, der gleich der Differenz zwischen einem festgelegten Verzögerungswert des Fahrzeugs und dem tatsächlichen Verzögerungswert des Fahrzeugs ist; die festgelegte Verzägerung ist dabei eine Funktion insbesondere der Steuerdrücke der vorderen Bremsen und der hinteren Bremsen, der Koeffizkenten des Bremswirkungsgrades der Vorderachse und der Hinterachse und des Fahrzeuggewichtes.
Die Ziele, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser im Zusammenhang mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung verstanden; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 ein Schaltschema zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Fig. 1 im Zusammenhang mit einem Personenkraftfahrzeug dargestellt, wobei jedes Vorderrad 21, 21' und jedes Hinterrad 22,22' mit je einer Bremsanordnung 23,23', 24,24' versehen ist, deren jede einen Zylinder aufweist, in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, welcher Reibbeläge mit der erforderlichen kraft in Richtung zu Bremsteilen 10, 10', 11,11' hin beaufschlagt, die sich mit dem Rad drehen.
Figur 1 zeigt dabei die Vorrichtung im Zusammenhang mit einer Scheibenbremse, wobei sie sich jedoch genau so gut für eine Trommelbremse eignet.
Dem Bremspedal 12 ist ein Fühler 13 zugeordnet als Meßanordnung zur Übertragung eines Signals, welches den Verschiebeweg und/oder die das Pedal 12 beaufschlagende Kraft darstellt.
Eine Verarbeitungsschaltung 14 mit einem Steuerblock 14R und einem Versorgungsblock 14P wandelt das Signal des Fühlers 13 in entsprechende steuergrößen (Spannung, Strom oder Frequenz) für die mit Gleichstrom oder Wechselstrom elektrisch angesteuerten Anordnungen 5,5', 15,15' um, welche die Drücke in den Bremszylindern steuern oder einstellen.
Der Steuerblock 14R kann auch mehrere Parameter verarbeiten, welche von den Fühlern 17 bis 20 gemessen werden, die ein Signal als Funktion der Bremskraft für jedes Rad liefern. Beispielsweise weisen die Fühler 17 bis 20 Dehnungsmeßanordnungen auf mit einer sich verformenden Membran in Form von Druckfühlern. Ferner können auch jedem Rad zugeordnete Fühler 17' bis 20' ein Signal abgeben, das die Radgeschwindigkeit darstellt.
Damit liefern alle Fühler 17,18,19,20 Signale in Korrelation mit einem Steuersignal, deren Abweichungen dazu dienen, ein Steuersignal für die Bremsanordnungen dergestalt zu erzeugen, daß die Bremskraft für jedes Rad auf einen Wert eingestellt wird, der vom Steuerblock 14R abgegeben wird.
Die Größe des Signaiwertes an den Anschlüssen der elektrischen Anordnungen 5,5', 15,15' wird als Funktion der Last gesteuert, dessen statische Verteilung vorne/hinten festgelegt wird, ausgehend von einem vom Fühler 16 stammenden Signal, welches den Federungsweg zwischen Hinterachse und Karosserie mißt.
Außerdem erhält der Steuerblock 14R ein vom Fühler 17 stammendes Signal, welches die tatsächliche Verzögerung γréel des Fahrzeugs darstellt.
Figur 2 zeigt eine Möglichkeit der Verwirklichung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens in einem Fahrzeug.
Dabei erhält der Block 1 vom Fühler 13 des Bremspedals 12 einen elektrischen Wert C, der dem Verschiebeweg des Pedals entspricht, und eine Größe Fp, die der auf das Pedal ausgeübten Kraft entspricht. Als Funktion dieser beiden Größen erzeugt er einen Verzögerungswert γc. Dieser erzeugte Wert kann noch durch die Fahrzeuggeschwindigkeit beeinflußt werden, um so eine Modulation des Bremskraftverstärkers zu ermöglichen.
Diesem Verzögerungswert γc wird ein Fehlerwert E hinzugefügt, der weiter unten definiert wird. Daraus erhält man eine Steuergröße γu als Eingangswert für den Regler 2.
Die Ausgangswerte dieses Reglers sind Größen, welche die Steuerdrücke Pav, Par für die vorderen Bremsen und die hinteren Bremsen darstellen. Diese Drücke werden erhalten, indem einerseits das Produkt gebildet wird aus der steuergröße γu und dem von der Vorderachse getragenen Fahrzeuggewicht Mav, im Verhältnis zum Koeffizienten des Bremswirkungsgrades Kav der Vorderachse, und andererseits das Produkt gebildet wird aus der Steuergröße γu und dem von der Hinterachse getragenen Fahrzeuggewicht Mar, im Verhältnis zum Koeffizienten des Bremswirkungsgrades der Hinterachse Kar, entsprechend den Formeln:
Pav = Mav (γu)/Kav
Par = Mar (γu)/Kar
Die von den vorderen und hinteren Achsen getragenen Gewichtsanteile Mav, Mar werden berechnet ausgehend vom bekannten Ge samtgewicht M des Fahrzeugs, der vom Fühler 16 stammenden Information, der den Federweg zwischen Hinterachse und Karosserie mißt und der Gewichtsverlagerung, die berechnet wird ausgehend von der Information des Fühlers 17, der die Fahrzeugverzögerung mißt, gemäß den Formeln:
Mav = Msav + M γ h/L
Mar = Msar + M γ h/L
wobei
Msav die statische Belastung der Vorderachse bezeichnet,
Msar die statische Belastung der Hinterachse bezeichnet,
M das Gesamtgewicht des Fahrzeugs bezeichnet,
γ den Verzögerungswert des Fahrzeugs bezeichnet,
h die Höhe des Schwerpunktes des Fahrzeugs bezüglich des Bodens bezeichnet und
L den Radstand des Fahrzeugs bezeichnet.
Die Verzögerung yu ist gleich der Summe γc + &epsi;, so daß sich sagen läßt, daß ein Steuerdruck Pav für die vorderen Bremsen berechnet werden kann, indem der Wert der um den Fehlerwert vergrößerten Beschleunigung multipliziert wird mit dem auftretenden Verhältnis zwischen den von der Vorderachse getragenen Gewicht Mav und dem Koeffizienten des Bremswirkungsgrades Kav für die Vorderachse, und ein Steuerdruck Par für die hinteren Bremsen, indem der Wert der um den Fehlerwert vergrößerten Verzögerung multipliziert wird mit dem auftretenden Verhältnis zwischen dem von der Hinterachse getragenen Gewicht Mar und dem koeffizienten des Bremswirkungsgrades Kar für die Hinterachse.
Die Steuerdrücke Pav, Par für die vorderen und hinteren Bremsen werden dem Eingang eines Blocks 3 zugeführt, der vom Fahrzeug 4 Informationen Pij erhält, entsprechend dem Bremsdruck für jedes Rad. Dieser Block begrenzt für jedes Radpaar die Druckdifferenz rechts/links und paßt den höchsten Druck an den niedrigsten Druck an, sowie diese Differenz einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Das heißt, daß er den Steuerdruck für die Bremsen einer Achse an den niedrigsten Bremsdruck der Räder dieser Achse anpaßt.
Die Werte der vorderen und hinteren Bremsdrücke Pav, Par werden einerseits den Bremsanordnungen des Fahrzeugs und andererseits dem Block 4 zugeführt, welcher ein vereinfachtes Referenzmodell des Fahrzeugs darstellt. Dieses Modell ist umgekehrt zu demjenigen, welches im Zusammenhang mit Block 2 beschrieben wurde. Er ermöglicht die Festlegung einer Fahrzeugverzögerung γestimée als Funktion der Steuerdrücke der vorderen und hinteren Bremsen, des Gesamtgewichtes des Fahrzeugs und der Koeffizienten des Bremswirkungsgrades für die Vorderachse und die Hinterachse gemäß der Formel
γestimée = (KavPav + KarPar)/M
M stellt das Gesamtgewicht des Fahrzeugs dar,
Pav stellt den Steuerdruck der vorderen Bremsen dar,
Par stellt den Steuerdruck der hinteren Bremsen dar,
Kav stellt den Koeffizienten des Bremswirkungsgrades für die Vorderachse dar,
Kar stellt den Koeffizienten des Bremswirkungsgrades für die Hinterachse dar.
In dem Fall, in dem die Koeffizienten des Bremswirkungsgrades Kav, kar der tatsächlichen Bremswirkung des Fahrzeugs entsprechen, erhält man solche Werte Pav und Par, daß der Einstellungspunkt für die Verteilung der Bremskraft optimal ist, und sich das Fahrzeug an der Blockiergrenze befindet.
Am Ausgang von Block 4 erhält man also eine Größe, die der festgelegten Verzögerung des Fahrzeugs γestimée entspricht.
Von dieser Verzögerung wird nun der Wert der tatsächlichen gemessenen Verzögerung des Fahrzeugs abgezogen, die vom Verzögerungsfühler 17 stammt. Diese Differenz wird Fehlerwert &epsi; im folgenden genannt und stellt eine Berücksichtigung dar von nicht meßbaren Störungen des Bremsvorgangs, wie z.B. von Veränderungen des Bremswirkungsgrades, schlechter Straße, etc..
&epsi; = γestim. - γréel.
Bevor der Fehlerwert &epsi; dem Verzögerungswert hinzugefügt wird, wird vom Fehlerwert &epsi; ein Wert abgezogen, der der Beschleunigung γo des Fahrzeugs vor der Betätigung des Bremspedals entspricht. Der Fehlerwert durchläuft außerdem ein Tiefpaßfilter 5, bevor er dem Beschleunigungswert γc hinzugefügt wird. Das Filter sorgt für die Stabilität und die Unempfindlichkeit des Verfahrens der Regelung.
Der gefilterte Fehlerwert korrigiert den Beschleunigungswert γc über einen normalerweise während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs geschlossenen Schalter 7, der während der Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs geöffnet ist.
Dies heißt, daß der Fehlerwert dem Verzögerungswert während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs hinzugefügt wird.
Der Block 8 stellt die Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs fest, ausgehend von dem vom Getriebe mitgeteilten Gang und von Geschwindigkeitsmessungen der angetriebenen Räder, der Motordrehzahl und der mechanischen Kraftübertragungen zwischen Motor und Rädern.
Aus ökonomischen Gründen und um den eingelegten Gang zu erkennen, ist es vorteilhhaft, diese Informationen zu verarbeiten, welche von den üblicherweise im Fahrzeug vorhandenen Fühlern stammen, anstatt einen zusätzlichen Fühler am Getriebe anzubringen.
Die Koeffizienten des Bremswirkungsgrades Kav, Kar für die Vorderachse und die Hinterachse, die in dem Verfahren zur Regelung verwendet werden, werden periodisch vom Block 6 neu berechnet als Funktion der ursprünglichen Koeffizienten des Bremswirkungsgrades Kavo, Karo für die Vorderachse und die Hinterachse, eines empirisch bestimmten Koeffizienten p und des auftretenden Verhältnisses zwischen dem Fehlerwert und der Summe der Fehlerwerte sowie dem Beschleunigungswert
Kav = Kavo(1 + a) mit a = - &epsi;/γc + &epsi;
Kar = K aro(1 + pa) mit 0 < p < 1
Die Variable a bildet eine Abschätzung der Veränderung des Gesamtwirkungsgrades. Die ursprünglichen Koeffizienten des Bremswirkungsgrades der Vorderachse und der Hinterachse stellen fahrzeugeigene Koeffizienten dar, die z.B. von der Breite der Reibspur der Bremsscheibe und der Art der verwendeten Bremsbeläge abhängen.
Im Falle einer Wirksamkeitsänderung a entweder der Vorderachse oder der Hinterachse oder auch beider, ermöglicht der Koeffizient p eine gewichtete Verteilung dieses Wirkungsgradverlustes zwischen den beiden Achsen des Fahrzeugs. Bei Fehlen von die Bremswirkung beeinträchtigenden Störungen (&epsi; = o,a = 0) befindet man sich bei den ursprünglichen Koeffizienten des Wirkungsgrades, die dem Fall der tatsächlichen Koeffizienten des Wirkungsgrades entsprechen. Damit befindet man sich erneut bei der optimalen Wirkungsweise, d.h. an dem Punkt, an dem der Bremswirkungsgrad der Hinterachse maximal ist, d.h. noch innerhalb der Blockiergrenze.
Bevor sie den Blöcken 2 und 4 zugeführt werden, durchlaufen die Koeffizienten des Bremswirkungsgrades für die Vorderachse und die Hinterachse ein Tiefpaßfilter, dessen Zeitkonstante einen geringeren Wert annimmt während der Bremsphasen, im Vergleich zu den anderen Phasen.
Während der Bremsphasen ist es wichtig, daß die Vorrichtung möglichst schnell die Veränderungen des Bremswirkungsgrades berücksichtigt, oder auch störende Einflüsse auf die Bremswirkung, um so die Steuerdrücke für vorne und hinten schnell anpassen zu können.
Während jeder Bremsphase ist es erforderlich, die Konstanten Kav, Kar zu reinitialisieren, um sie noch genauer während der folgenden Phase zu berechnen. Eine einfache Lösung besteht darin, die Variable a, die eine Funktion von γc ist und zur Berechnung der Koeffizienten Kav und Kar dient, zu reinitialisieren, indem sie mit einem feststehenden Wert beaufschlagt wird sowie das Bremspedal nicht mehr betätigt wird. Um jedoch die Ansprechbarkeit der Vorrichtung während wiederholter Bremsvorgänge zu verbessern, ist es vorteilhaft, die vorher berechneten Koeffizienten des Wirkungsgrades nicht unberücksichtigt zu Lassen. Zu diesem Zweck wird, wenn das Bremspedal nicht mehr betätigt wird und γc den Wert Null annimmt, die plötzliche Veränderung der Variablen a erst nach einer längeren Zeit berücksichtigt, entsprechend der zweiten Zeitkonstanten des Tiefpaßfilters am Ausgang des Blockes 6.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Verzögerung eines Fahrzeugs, das mit Vorderrädem (21,21') und Hinterrädem (22,22') versehen ist, die mit elektrisch gesteuerten Bremsanordnungen ausgerüstet sind, das darin besteht, die tatsächliche Verzögerung (γréel) des Fahrzeugs zu messen, einen Verzögerungswert (γc) als Funktion des Verschiebeweges (c) des Bremspedals und der auf dieses ausgeübten Kraft Fp zu erzeugen, und die Steuerdrücke (Par) für die vorderen Bremsen und (Par) für die hinteren Bremsen derart einzustellen, daß die tatsächliche gemessene Verzögerung (γréel) gleich dem Verzögerungswert (γc) ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Verzögerungswert (γc) ein Fehlerwert (E) hinzugefügt wird, der gleich der Differenz ist zwischen einem festgelegten Verzögerungswert (γestim) des Fahrzeugs und dem tatsächlichen Verzögerungswert (γréel) des Fahrzeugs, wobei der festgelegte Verzögerungswert berechnet wird ausgehend von den Steuerdrücken (Pav, Par) für die vorderen Bremsen und die hinteren Bremsen, von Koeffizienten (Kav, Kar) für den Bremswirkungsgrad der Vorderachse und der Hinterachse und dem Gewicht (M) des Fahrzeugs.

2. Verfahren zur Regelung der Verzögerung eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der festgelegte Verzögerungswert gleich dem Verhältnis ist aus der Summe der Produkte des Koeffizienten des Wirkungsgrades (Kac,Kar) sowohl der Vorderachse als auch der Hinterachse zu dem dem Gewicht (M) des Fahrzeugs entsprechenden Bremsdruck (Pac, Par).

3. Verfahren zur Steuerung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Hinzufügung des Fehlerwertes zum Verzögerungswert (γc) von dem Fehlerwert (&epsi;) ein Wert abgezogen wird, der die Beschleunigung (γo) des Fahrzeugs vor der Betätigung des Bremspedals darstellt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten des Bremswirkungsgrades der Vorderachse und der Hinterachse als Funktion der ursprünglichen Koeffizienten des Bremswirkungsgrades (Kavo, Karo) der Vorderachse und der Hinterachse und des auftretenden Verhältnisses zwischen Fehlerwert und Summe aus Fehlerwert (&epsi;) und Verzögerungswert (γc) berechnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerwert von einem Tiefpaßfilter (5) verarbeitet wird, bevor er dem Verzögerungswert hinzugefügt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerwert dem Verzögerungswert während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs hinzugefügt wird.

7. Verfahren zur Regelung der Verzögerung eines Fahrzeugs, das mit einem Getriebe versehen ist nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs gemessen wird durch Bestimmung des vom Getriebe mitgeteilten Ganges ausgehend von Messungen der Geschwindigkeiten der Antriebsräder, der Motordrehzahl und der mechanischen Kraftübersetzungen zwischen Motor und Rädern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdruck (Pav) für die vorderen Bremsen berechnet wird durch Multiplikation des Verzögerungswertes (γc), dem der Fehlerwert (&epsi;) hinzugefügt wurde, mit dem existierenden Verhältnis zwischen dem von der Vorderachse getragenen Gewicht (Mav) und dem Koeffizienten des Bremswirkungsgrades für die Vorderachse (Kav).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerdruck (Par) für die hinteren Bremsen berechnet wird durch Multiplikation des Verzögerungswertes (γc), dem der Fehlerwert (&epsi;) hinzugefügt worden ist, mit dem auftretenden Verhältnis zwischen dem von der Hinterachse getragenen Gewicht (Mar) und dem Koeffizienten des Bremswirkungsgrades der Hinterachse (Kar).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Koeffizienten des Bremswirkungsgrades der Vorderachse und der Hinterachse von einem Tiefpaßfilter verarbeitet werden, dessen Zeitkonstante während der Bremsphasen einen geringeren Wert als während der anderen Phasen annimmt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient des Bremswirkungsgrades der Vorderachse durch einen Koeffizienten (p) gewichtet wird.