DE69502298T2

DE69502298T2 - Verfahren zur Berechnung der Radreferenzgeschwindigkeit bei einer Antiblockierbremssystem

Info

Publication number: DE69502298T2
Application number: DE69502298T
Authority: DE
Inventors: Tamas Pattantyus; Jack Phipps; Robert Rivard; Michael Schneider; Kenneth Towers
Original assignee: Bosch Braking Systems Corp
Current assignee: Bosch Braking Systems Corp
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2015-12-12
Also published as: US5553930A; JPH10510498A; EP0796185B1; US5553929A; DE69502298D1; EP0796185A1; US5487598A; WO1996018532A1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremssysteme und insbesondere Fahrzeugbremssysteme mit Antiblockiermerkmalen.
Viele bekannte Antiblockiervorrichtungen simulieren eine vom Fahrer eingeleitete Antiblockiertechnik, indem sie die auf die Räder ausgeübte Bremskraft zyklisch erhöhen und verringern, damit ein rutschendes Rad mit einer Neigung zum Blockieren wieder auf eine der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechende Geschwindigkeit beschleunigen kann. Dies wird in der Regel durch Steuerventile erreicht, die Fluid abwechselnd aus dem Bremszylinder heraus und in ihn hinein strömen lassen, was zu einer Verringerung und Erhöhung des Drucks des Fluids führt, das zur Betätigung des den Rädem eines Fahrzeugs zugeordneten Bremszylinders zugeführt wird. Bei einem derartigen herkömmlichen Antiblockierbremssystem fängt das gesteuerte Rad manchmal an, zu stark durchzudrehen, und wird über einen kurzen Zeitraum hinweg mit einer relativ großen Menge an Schlupf betrieben, was ein Ausmaß an Schlupf bedeutet, das so hoch ist, daß es die zum Lenken und für die Stabilität des Fahrzeugs verfügbaren Seitenkräfte beeinflußt bzw. verringert. Außerdem ist übermäßiger Schlupf häufig mit verringerter Bremswirksamkeit, geste igertem Reifenabrieb, größerer Stoßbelastung der Bestandteile der Aufhängung und Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Lenkung verbunden und ist für die Fahrzeuginsassen allgemein störend.
Ein derartiger zyklischer Ablauf führt zwar zu einer vorübergehenden Verringerung der Bremswirksamkeit und zu verringerter Stabilität und Lenkbarkeit sowie anderen unerwünschten Wirkungen, doch eignet er sich dazu, das Neuemstellen der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit zu gestatten. Viele Antiblockierbremssysteme werden aufgerufen, wenn eine berechnete Radgeschwindigkeit sich ausreichend von einer gemessenen Radgeschwindigkeit unterscheidet. Bei einem typischen System wird mit Hilfe der Radgeschwindigkeiten der Schlupf entweder direkt oder indirekt durch Vergleich mit einer berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Aus WO 90/11214 ist ein derartiges System bekannt, bei dem eine über einen Zeitraum bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Referenzgeschwindigkeit verglichen wird, um jederzeit einen Korrekturfaktor hinsichtlich Meßwerten eines vorausgegangenen Zeitraums zu bestimmen. Allerdings akkumulieren sich ohne beständige Nachprüfung der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit die Fehler und verursachen eine gravierende Verschlechterung, was zu einem wesentlich verringerten Bremsen und/oder verringerter Seitenkraft führt.
Es ist wünschenswert, ein System zu schaffen, das dem Problem der akkumulierten Fehler gegenüber immun ist und das wie ein fortlaufender Prozeß funktioniert, wobei die ergriffene korrigierende Handlung zu der Abweichung von einer Solleistung proportional ist. Mit herkömmlichen Rückkopplungsverfahren wie Proportional-Integral-Differential-Reglern (PID-Reglern) ist es relativ einfach, einen derartigen Prozeß zu steuern. Bei einem derartigen System ist eine Diffentialkorrektur ohne weiteres enthalten, wodurch das System Zuständen in der Zukunft zuvorkommen kann, indem es auf die Geschwindigkeit reagiert, mit der sich der Fehlerzustand verändert. Außerdem kann ein Integralterm die bleibende Fehlerabweichung verringern.
Einige Antiblockierbremssysteme funktionieren auch nach einem sogenannten Rückpumpprinzip, wo nach einem Antiblockierereignis das gleiche hydraulische Fluid zu den Bremsklotzstellgliedern zurückgeführt wird, während andere nach einem Nachfüllprinzip funktionieren, wo das Wiederanleg- bzw. Aufbaufluid von einer getrennten Quelle kommt, meist einem hydraulischen Akkumulator. Letzterer erfordert nur eine Pumpe mäßiger Größe, während die Rückpumpsysteme eine aufwendigere Pumpe erfordern, die in der Lage ist, die maximale Strömungsistgeschwindigkeit zu liefern.
Es ist wünschenswert, ein einfaches, ruhiges System von der Nachfüllart bereitzustellen, das einen preiswerten Beschleunigungsmesser verwendet und nahe beim Spitzenwert der m-Schlupfkurve jederzeit ein Maximum an Bremskraft aufrechterhält.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Allgemein offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Berechnung der Radreferenzgeschwindigkeit zur Steuerung eines Antiblockierbremssystems eines Fahrzeugs mit Messen der Fahrzeugistverzögerung bei wiederholtem Berechnen einer die Fahrzeugverzögerung verursachenden Kraft unter Verwendung der gemessenen Fahrzeugverzögerung und wiederholtem Berechnen einer Radreferenzgeschwindigkeit durch Ermitteln eines Vorzeichens des Verhältnisses der letzten Änderung der berechneten Kraft zu der letzten Änderung der berechneten Radreferenzgeschwindigkeit und Aktualisieren einer zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit durch schrittweises Erhöhen dieser vorherigen Referenzgeschwindigkeit um einen ersten Betrag, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses positiv ist, und schrittweises Verringern dieser vorherigen Referenzgeschwindigkeit um einen zweiten Betrag, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses negativ ist, um eine Radistreferenzgeschwindigkeit zu definieren, zum Steuern des Bremssystems in Abhängigkeit von der Radistreferenzgeschwindigkeit. Bei wiederholter Berechnung der Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugrads wird das Vorzeichen der letzten Änderung der berechneten Kraft mit der letzten Änderung der berechneten Referenzgeschwindigkeit des Fahrzeugrads verglichen, um die zuvor berechnete Radreferenzgeschwindigkeit durch schrittweises Erhöhen dieses vorigen Werts zu aktualisieren. Außerdem kann auch ein Vergleich der letzten Änderung der Fahrzeugbeschleunigung mit der letzten Änderung des Radschlupfs verwendet werden, um die entsprechende Schrittweise Erhöhung zu bestimmen. Das Fahrzeugbremssystem wird dann entsprechend gesteuert, indem die Geschwindigkeit jedes Rads wiederholt gemessen wird, die berechnete Radreferenzgeschwindigkeit wiederholt mit der gemessenen Radgeschwindigkeit verglichen wird und der Betrieb des Antiblockierbremsmodus entsprechend gesteuert wird. Eine vom Fahrzeugführer eingeleitete Fahrzeugverzögerung wird bestimmt und das Bremssystem wird von einem bestehenden Bremsmodus in einen Antiblockierbremsmodus umgestellt, wenn sich die gemessene Fahrzeugverzögerung von der vom Fahrzeugführer eingeleiteten Fahrzeugverzögerung um mehr als einen festgelegten Betrag unterscheidet.
Außerdem weist im allgemeinen und in einer Form der Erfindung ein verbessertes Fahrzeugantiblockierbremssystem eine Steueranordnung zum Identifizieren eines Radschlupfzustandes und ein erstes Strömungssteuerventil auf, das als Reaktion auf einen identifizierten Radschlupfzustand die Position ändert. Solange der Schlupfzustand vorherrscht, wird das zweite Strömumgssteuerventil zwischen den beiden Positionen mit einem Tastverhältnis getastet, das so gewählt ist, daß der Fluiddruck zu der Bremsvorrichtung auf einem maximalen Nichtschlupfniveau gehalten wird. Das Steuermittel zum Identifizieren des Radschlupfzustands enthält eine Anordnung zum Messen der Geschwindigkeit des Rads und eine weitere Anordnung zum Messen der Fahrzeugverzögerungsgeschwindigkeit unabhängig von der Radgeschwindigkeit. Mit der gemessenen Verzögerungsgeschwindigkeit wird eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit berechnet. Die Radreferenzgeschwindigkeit und die gemessene Geschwindigkeit des Rads werden dann in einem Rückkoppelkreis zur Bremssteuerung eingesetzt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Figur 1 ist eine Schemadarstellung eines Brems- und Antiblockiersystems insgesamt, die die vorliegende Erfindung in einer Form veranschaulicht;
Figur 2 ist ein Graph des Drucks eines Bremsenstellglieds in Abhängigkeit von dem die Magnetspule einschaltenden Tast zyklus;
Figur 3 ist ein Graph einer Steuerventil-Wiederaufbaufluidströmungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem den Elektromagneten einschaltenden Tastzyklus;
Figur 4 ist ein Flußdiagramm, das die alternativen Betriebsarten des Systems von Figur 1 darstellt;
Figur 5 ist eine Schemadarstellung eines Steuerteils eines Brems- und Antiblockiersteuersystems, die eine Modifikation des Systems von Figur 1 darstellt;
Figur 6 ist ein Flußdiagramm, das einen die Radreferenzgeschwindigkeit optimierenden Algorithmus für das System von Figur 5 darstellt;
Figur 7 ist eine m-Schlupfkurve, die die Reifenreibung in Abhängigkeit vom Reifenschlupf zeigt; und
Figur 8 ist eine Schemadarstellung eines Regelkreises für ein Rad.
In allen Ansichten der Zeichnung bezeichnen übereinstimmende Referenzzeichen übereinstimmende Teile.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In Figur 1 ist ein Teil eines Antiblockierbremssystems für einen Personenkraftwagen oder ein ähnliches Fahrzeug schematisch gezeigt. Das System weist zwischen einer vom Fahrzeugführer gesteuerten Druckquelle bzw. einem Hauptzylinder 11 und entsprechenden hydraulischen Bremsstellgliedern für das Vorderrad 13 und Hinterrad 15 elektromagnetisch gesteuerte Antiblockier- bzw. Trennventile 10 und 16 auf. In der Regel ist die Druckquelle 11 ein gewöhnlicher Hauptzylinder mit zwei getrennten Kreisen, einem für die linke vordere Fahrzeugradbremse 13 und die rechte hintere Fahrzeugradbremse 15 und der andere, der im wesentlichen identisch ist und nicht gezeigt wird, für die rechte vordere / linke hintere Fahrzeugradbremse. Es liegen herkömmliche Dosierventile wie 21 vor, die vorgesehen sind, um, wenn der Hydraulikdruck über einem bestimmten vorbestimmten Schwellwert liegt, durch Anlegen nur eines Teils des Leitungsdrucks an die Hinterradbremszylinder die Wahrscheinlichkeit für einen Hinterradschlupf zu verringern. Die Fahrzeugräder weisen auch Drehzahlsensoren wie 17 und 19 auf, die der Steuereinheit 33 elektrische Anzeigen über die Winkelgeschwindigkeiten der einzelnen Räder zuführen.
Wenn der Fahrer das Fahrzeug verlangsamen möchte, liefert das Gestänge 23 vom Pedal 23 den Kolben im Hauptzylinder 11 eine Eingabekraft, um das Fluid darin unter Druck zu setzen, das vom Hauptzylinder 11 über Leitungen (Bremsleitungen) 25 und 27 mit einem Paar Drucksensoren 29 und 31 und von dort aus über vier einzelne elektromagnetisch betätigte Ventile wie 10 und 16 mit den jeweiligen Paaren von Bremsstellgliedern (Radzylindern) kommuniziert. Die einzelnen Radtrennventile wie 10 und 16 befinden sich normalerweise in der gezeigten Position und leiten den Fluiddruck direkt an die Radzylinder zum Bremsen des Fahrzeugs weiter. Falls die der elektronischen Steuereinheit 33 zugeführten elektrischen Anzeigen von den Geschwindigkeitssensoren (17, 19) zwischen der Radverzögerung und der gemessenen Fahrzeugverzögerung einen Unterschied erfassen, der ausreicht, auf einen Schlupf hinzuweisen, wird an die entsprechenden der vier elektromagnetisch betätigten Antiblockierventile wie 10 und 16 ein Betätigungssignal gesendet, den Hydraulikfluidweg vom Hauptzylinder 11 zum Radzylinder zu unterbrechen und stattdessen einen Entlüftungsweg vom Radzylinder über Leitungen wie 45, 47 und 49 zu einem gemeinsamen Niedrigdruckbehälter wie zu der Ölwanne 51 zu etablieren und auf diese Weise den Bremsstellglieddruck zu entlasten, was es dem durchdrehenden Rad gestattet zu beschleunigen. Zu einem Zeitpunkt, zu dem die Radgeschwindigkeit sich der Fahrzeuggeschwindigkeit ausreichend annähert und dort eine vorbestimmte Zeitspanne bleibt, wird der Elektromagnet spannungsfrei gemacht und das Antiblockierventil 10 oder 16 nimmt seinen normalen Bremszustand wieder ein, wobei beispielsweise die Leitung 45 über die Leitung 27 wieder mit dem Hauptzylinder 11 verbunden wird. Während der Zeit, in der Fluid vom Bremsstellglied abgelassen wird, wird periodisch ein Ventil wie beispielsweise 41 oder 43 betätigt, um die Leitungen 47 und 53 zu verbinden, damit durch die in Serie verbundenen Ventile 41 und 10 oder 43 und 16 Wiederaufbaudruck vom Akkumulator 55 an die einzelnen Radzylinder geliefert wird. Der Druck im Akkumulator 55 wird durch die Pumpe 57 und ihren zugeordneten Antriebsmotor aufrechterhalten.
Die Elektromagnete wie beispielsweise 123, 123' der Ventile 41 und 43 werden periodisch bestromt und von der Spannung getrennt, bis der Steuerungskreis 33 anzeigt, daß der Schlupf ausreichend verringert worden ist. So lange wie das entsprechende Trennventil 10 oder 16 etwa durch Stromfluß in einem beispielhaften Steuerelektromagnet 121 eingeschaltet ist, wird das Magnetventil 41 oder 43 mit konstanter Häufigkeit betrieben und die relative Einschaltzeit wird verändert, so daß der durchschnittliche Druck am Bremsanschluß sich gemeinsam mit dem Tastverhältnis bzw. mit der prozentualen Einschaitzeit variiert. Die Wahl eines geeigneten Tastverhältnisses zur Aufrechterhaltung der maximalen Bremskraft wird durch die Steuereinheit 33 auf eine noch zu beschreibende Weise bestimmt. Die maximale Amplitude der Druckschwankungen wird durch die Häufigkeit des Ventilbetriebs und die in dem Ventil verwendeten öffnungen bestimmt. Wenn die Häufigkeit ausreichend hoch liegt, reicht die Nachgiebigkeit der Bremse aus, um die Schwankungen zu dämpfen, so daß beim Bremsen nur wenig oder keine Veränderung vorliegt, die auf die Schwankungen zurückzuführen ist.
Ein Beschleunigungsmesser 59 mißt die Fahrzeugbeschleunigung, und dieser Meßwert wird durch das Tiefpaßfilter 61 geschickt, um die Auswirkungen von Motorschwingungen, holprigen Straßen und andere äußere Einflüsse herauszufiltern. Ähnliche (nicht gezeigte) Filter können an den verschiedenen Radgeschwindigkeitssensoren wie beispielsweise 17 und 19 verwendet werden. Danach wird das gefilterte Beschleunigungssignal zuerst bei 73 mit der Masse des Fahrzeugs multipliziert, um die Verzögerungskraft am Fahrzeug zu berechnen, und dieser Kraftistwert wird genutzt, um auf Leitung 39 durch folgende rekursive Beziehung die Radistreferenzgeschwindigkeit bereitzustellen:
(1) Vr (k) = Vr (k-1) + DV * Vorzeichen (DF / DVr), wobei: Vr (k) die gegenwärtig berechnete Radreferenzgeschwindigkeit,
Vr (k-1) die während der unmittelbar vorausgegangenen Iteration berechnete Radreferenzgeschwindigkeit,
DVr die Änderung der Radreferenzgeschwindigkeit, berechnet aus der Differenz zwischen Vr (k-1) und
Vr (k-2) und DF die Änderung der Verzögerungskraft, berechnet aus der Differenz zwischen F (k) und F (k-1) ist.
Die Kraft F(k) ist die aus der Fahrzeugbeschleunigungsmessung zum Zeitpunkt k, der aktuellen Zeit, gemessene Kraft. Die Kraft F(k-1) wäre das Ergebnis der zum Zeitpunkt k-1 (ein Abtastzeitraum früher) berechneten und bis zum Zeitpunkt k verwendeten Beschleunigung. Die für die Radreferenzgeschwindigkeit verwendeten Werte sind somit die einen Abtastzeitraum vor den entsprechenden Bremskraftwerten bestimmten. DV ist ein schrittweise erhöhter Wert, der je nach dem, ob das Vorzeichen des Kraft-Geschwindigkeits-Gradienten positiv oder negativ ist, zu der zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit addiert oder von ihr subtrahiert wird, um einen neuen Radreferenzgeschwindigkeitswert zu bilden. Während die Division, um den Kraft-Geschwindigkeits-Gradienten zu erhalten, bei 87 angedeutet ist, müssen nur die Vorzeichen der Änderungen berücksichtigt werden. Sind beide gleich, so ist das Vorzeichen des Quotienten positiv, und es ist negativ, wenn sie sich unterscheiden. Der spezielle Wert von D kann variieren, er kann aber auch fest sein. Die Schaltungen zum Umsetzen von Gleichung (1) sind allgemein bei 91 und 92 gezeigt.
Um den Grund für die Wahl des Kraft-Geschwindigkeits-Gradienten zur Anzeige der Richtung der schrittweisen Erhöhung besser zu verstehen, muß Figur 7 betrachtet werden. Eine Steigerung der Radgeschwindigkeit entspricht einer Abnahme des Schlupfs. Somit ist bei positivem Kraft-Geschwindigkeits-Gradienten der Kraft-Schlupf-Gradient negativ und das Fahrzeug wird auf der richtigen Seite der Maximalbremsreibunglinie 75 betrieben. Die berechnete Radreferenzgeschwindigkeit würde schrittweise erhöht, wodurch sich der Schlupf verringert und der Arbeitspunkt näher zur Maximalreibungslinie 75 bewegt wird. Links von dieser Linie ist der Kraf t-Schlupf-Gradient (die Steigung der m-Schlupfkurve) positiv. Auf dieser Seite bewirkt ein negativer Kraft-Geschwindigkeits-Gradient eine schrittweise Abnahme der Radreferenzgeschwindigkeit (was einer Zunahme des Schlupfs entspricht), wodurch der Arbeitspunkt wieder näher an die Spitzenreibungslinie bewegt wird.
Wie im Zusammenhang mit Figuren 5 und 6 noch näher erläutert wird, liefert das Vorzeichen des Quotienten der Fahrzeugbeschleunigung dividiert durch den Radschlupf eine Alternative zum Kraft-Geschwindigkeits-Gradienten. Wenn der Betrieb im unerwünschten Bereich rechts von der Maximalbremsreibungslinie 75 erfolgt, entspricht eine Zunahme des Schlupfs einer Abnahme der Bremsreibung, einer Abnahme der Verzögerung und somit einer Zunahme der Beschleunigung. Unter diesen Bedingungen wird die Radreferenzgeschwindigkeit entsprechend schrittweise erhöht, um den Schlupf zu verringern. Analog dazu wird ein Betrieb links von der Linie 75 eine Steigerung des Schlupfes verlangen, was gleich einer Verringerung der Radreferenzgeschwindigkeit ist.
Die Schrittgröße bzw. der Wert der schrittweisen Erhöhung DV ist in der Regel für verschiedene Vorzeichen des Kraft-Geschwindigkeits-Gradienten unterschiedlich. Eine Möglichkeit, die Schrittgröße wirksam zu berechnen, besteht darin, die maximale Verzögerungsrate der Radreferenzgeschwindigkeit der Verzögerungsrate des Fahrzeugs porportional zu machen. Wenn die Verzögerungsrate der Radreferenzgeschwindigkeit beispielsweise doppelt so groß ist wie die des Fahrzeugs, so wird sich die Referenzgeschwindigkeit bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit nach unten mit einer Rate verändern, die gleich der des Fahrzeugs ist. Durch die gleiche Schrittgröße nach oben hingegen würde die Referenzgeschwindigkeit bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Rate zunehmen, die das Dreifache der Verzögerungsrate des Fahrzeugs ist. Ein derartiger Schritt nach oben, der gleich dem Schritt nach unten ist, ist übertrieben groß und führt zu höheren Steuerfehlern. Die Rate, mit der sich die Referenzgeschwindigkeit bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit bewegen kann, sollte nach oben und nach unten in etwa ausgeglichen sein. Eine derartige Symmetrie neigt dazu, Fehler aufzuheben, die dadurch bewirkt werden, daß sich die Radreferenzgeschwindigkeit gelegentlich in der falschen Richtung ändert. Ein Schritt nach oben von etwa 10-% des Schritts nach unten führt zu einer nach oben gerichteten Rate, die das 1,2fache der Fahrzeugverzögerung ist, und zu einer nach unten gerichteten Rate, die gleich der Fahrzeugverzögerung ist. Wenn der Zeitraum zur schrittweisen Erhöhung der Radreferenzgeschwindigkeit zu groß ist, verhindert er, daß die Fahrzeugradreferenzgeschwindigkeit mit der eigentlichen Fahrzeuggeschwindigkeit mithält, was zu einer verringerten Bremswirksamkeit führt, wohingegen ein kleinerer Zeitraum zu häufigeren und kleineren Schwankungen der Amplitude der Radgeschwindigkeit und infolgedessen zu einer höheren Bremswirksamkeit führt. Wenn der Zeitraum der schrittweisen Erhöhung zu klein ist, insbesondere im Hinblick auf die zeitliche Verzögerung des Radgeschwindigkeitsregelkreises, kann es zu einem Steuerungsverlust kommen. Der kleinste Zeitraum ist auch durch die Zeit begrenzt, die das Filter 61 erfordert, das Ausgangsignal des Beschleunigungsmessers 59 zu modifizieren bzw. zu filtern. Bei einem Inkrementierzeitraum der Radgeschwindigkeitssteuerung von 0,010 Sekunden werden Inkrementierzeiträume für die Radreferenzgeschwindigkeit von etwa 0,100 Sekunden bevorzugt.
Die rekursive Beziehung setzt selbstverständlich eine Initialisierung voraus. Das heißt, unabhängig von der Beziehung müssen eine bestimmte Referenzgeschwindigkeit und eine Änderung der Referenzgeschwindigkeit festgelegt werden, oder es müssen Anfangswerte angenommen werden, wobei die Beziehung Zeit haben muß, einen Beharrungszustand einzunehmen. So ist es beispielsweise möglich, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln, indem die Fahrzeugradgeschwindigkeit gemessen und dann bei dem Aktualisierungsschritt diese ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit als anfängliche zuvor berechnete Radreferenzgeschwindigkeit verwendet wird.
Die rekursive Beziehung liefert abgestufte Abschätzungen der Radreferenzgeschwindigkeit. Die bevorzugte Schrittgröße ist dem Inkrementierzeitraum direkt proportional. Durch eine gesteigerte Iterationsrate der Rekursionsbeziehung können etwaige plötzliche Änderungen etwas geglättet werden. Die Abschätzungen der Radreferenzgeschwindigkeit können auch zwischen Endpunkten des Abtastzeitraums geglättet werden, indem der Schritt durch eine Rampe ersetzt wird, die über den Abtastzeitraum hinweg allmählich ansteigt oder abfällt. Das Aktualisieren wird somit allmählich ausgeführt, indem die vorherige Referenzgeschwindigkeit mit einer Rate gleich dem ersten Inkrement geteilt durch die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der Fahrzeugradreferenzgeschwindigkeit erhöht wird, wenn das Vorzeichen des Gradienten positiv ist, und indem dieser vorherige Wert der Referenzgeschwindigkeit mit einer Rate gleich dem Dekrement geteilt durch die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der Radreferenzgeschwindigkeit verringert wird, wenn das Vorzeichen des Gradienten negativ ist.
Figur 5 veranschaulicht die Modifikationen an Figur 1 zur Bewerkstelligung der rampenförmigen anstatt der schrittweisen Inkrementierung. Das Inkrement bzw. das Dekrement werden bei 71 über den Abtastzeitraum integriert, und dieser Wert wird bei 79 zu der vorausgegangenen Abschätzung der Radreferenzgeschwindigkeit addiert. Figur 5 veranschaulicht eine weitere Modifikation am System von Figur 1. Ein sogenannter neutraler Schritt (Vn) kann bei 83 durch folgende Gleichung berechnet werden:
(2) Vn = A * T * (0,85),
wobei A die Fahrzeugbeschleunigung,
T der Abtastzeitraum der Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelkreissteuerung von Figur 8 ist (in der Regel etwa 0.010 Sekunden), und
ein Korrekturfaktor von 0,85 (obwohl in anderen Situationen andere Faktoren möglicherweise zweckmäßiger sind) eine Abschätzung des Anteils der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, der den Spitzenwerten der m-Schlupfkurve entspricht.
Die Größe dieses neutralen Schritts wird so gewählt, daß er mit der Fahrzeugistverzögerung gerade Schritt hält. Bei der Ausführungsform von Figur 5 wird die Radreferenzgeschwindigkeit durch folgende Formel bestimmt:
(3) Vr(k) = Vr(k-1) + Vn + b Optimierungsschritt, wobei Optimierungsschritt gleich Null sein kann, ein zu dem neutralen Schritt addiertes Inkrement, wenn der Beschleunigungs-Schlupf-Gradient positiv ist, oder ein vom (negativen) neutralen Schritt subtrahiertes Inkrement, wenn der Beschleunigungs-Schlupf-Gradient negativ ist, und wie in Figur 6 berechnet wird. b ist das Verhältnis der Periode der Radgeschwindigkeitssteuerung zu der Optimierungsperiode. Der Optimierungsschritt wird in der Regel etwa alle 0,1 Sekunden berechnet, weit weniger häufig als der neutrale Schritt. In Figur 5 wird ein Anteil b von Optimierungsschritt bei 79 zu dem neutralen Schritt addiert und zur schrittweisen Erhöhung der Radreferenzgeschwindigkeit bei 88 verwendet. Bei Optimierungsschritt = 0 wird somit nur der neutrale Schritt gewählt und bei 88 von dem vorherigen Wert der Radreferenzgeschwindigkeit subtrahiert, wobei die neue Radreferenzgeschwindigkeit auf der Fahrzeugistverzögerung basiert. Der Algorithmus "jagt" nicht hinter der Verzögerung her, sondern hält vielmehr durch schrittweises Verringern der zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit mit ihr Schritt.
Für das verwendete Inkrement gibt es drei verschiedene Bezeichnungen: DV, neutraler Schritt und Optimierungsschritt. Das Konzept von Gleichung (1) nutzt DV, um die Radreferenzgeschwindigkeit in der Richtung zu bewegen, in der optimale ABS-Leistung erhalten wird, und verwendet, um die Fahrzeugverzögerung zu kompensieren, beim Anheben der Referenzgeschwindigkeit viel kleinere Schritte als bei deren Absenkung. Das Konzept von Gleichung (3) nutzt einen neutralen Schritt, um die Fahrzeugverzögerung zu kompensieren, und einen Optimierungsschritt, um die Referenzgeschwindigkeit in der Optimierungsrichtung zu bewegen, wodurch der Optimierungsschritt nach oben und der nach unten die gleiche Größe aufweisen können.
Die Radreferenzgeschwindigkeit auf Leitung 39 liefert das Eingangssignal für eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelkreissteuerung 33, deren grundlegende Rückkopplungsanordnung in Figur 8 gezeigt ist. Diese Fahrzeuggeschwindigkeits-Regelkreissteuerung gilt sowohl für die Ausführungsform von Figur 1 als auch für die von Figur 5. Viele der Merkmale der einen Ausführungsform lassen sich selbstverständlich ohne weiteres in die andere Ausführungsform einbauen. Die ABS-Ventilsignale auf den Leitungen 123 werden an die Bremstechnik 125 angelegt. Der Druck auf der hydraulischen Leitung wird auf Leitung 127 zurückgeführt und als Maß für das Bremsmoment an den Addierer 129 angelegt. Ein Maß der Fahrzeugbeschleunigung wird bei 133 integriert, um die Fahrzeugradgeschwindigkeit zu bestimmen. Beispielsweise kann bei 133 die Summe aus dem Straßenreibungsmoment 131 und dem Bremsmoment integriert und durch die Radträgheit J dividiert werden, um eine Radgeschwindigkeitsanzeige zu erhalten. Die Differenz zwischen der Radgeschwindigkeit und der Radreferenzgeschwindigkeit wird bei 139 bestimmt, um auf der Leitung 135 das Fehlersignal zu liefern. Eine Technik zum Bestimmen der Straßenreibungskraft 131 besteht darin, den an einen Radzylinder angelegten Hydraulikdruck wiederholt zu messen. Die Radgeschwindigkeit wird gleichermaßen wiederholt gemessen. Aus den Geschwindigkeitsmeßwerten wird die Radbeschleunigung ermittelt, und aufeinanderfolgende Beschleunigungswerte werden verglichen. Es werden die Zeitpunkte bestimmt, zu denen die Beschleunigung Null beträgt. Wenn sich beispielsweise das Vorzeichen der Beschleunigung ändert, so gab es zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Messungen einen Zeitpunkt, zu dem sie Null betrug. Zu diesem Zeitpunkt ist der Radzylinder der Straßenreibung direkt proportional.
Figur 2 zeigt einen Graph des Drucks des Bremsstellglieds in Abhängigkeit von dem den Elektromagneten einschaltenden Taktzyklus (Prozentwert jedes Takts, während dem der Elektromagnet von Ventil 41 oder 43 bestromt ist) im Beharrungszustand, während Figur 3 das Verhältnis des Tastverhältnisses zu der Strömungsgeschwindigkeit des Hydraulikfluids in Leitung 53 darstellt. Steuerventile wie beispielsweise 41 und 43 weisen ein Paar die Strömung drosselnde öffnungen auf, wobei die eine die Abklinggeschwindigkeit der Strömung in Leitung 49 steuert und die andere die Aufbaugeschwindigkeit durch die Leitung 53 steuert. Diese beiden Graphen sind für ein Ventil mit die Strömung drosselnden Öffnungen etwa gleicher Größe und zeigen, daß bei derartigen gleichen Begrenzungen die maximale Strömungsgeschwindigkeit bei einem Tastverhältnis von etwa 50% und bei einem Anlegedruck von etwa 50% auftritt. Bei einer öffnungsgröße, die so gewählt ist, daß bei mäßigen Strömungsgeschwindigkeiten ein angemessenes Verhalten geschaffen wird, scheinen die Strömungsanforderungen für Rückpumpsysteme etwas hoch zu sein, doch eignen sich die Strömungsanforderungen gerade für eine Pumpe 57 mäßiger Größe zusammen mit einem Akkumulator 55, um unter Druck stehendes Fluid für vorübergehende Spitzen in der Strömung zu speichern.
Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, bei niedrigeren Drücken eine bessere Auflösung zu erhalten, da hier eine feine Steuerung erforderlich ist, um den Bremsweg zu optimieren und gleichzeitig die Steuerbarkeit aufrechtzuerhalten. Eine derartige bessere Auflösung bei niedrigeren Drücken kann man erhalten, indem man in der Anlegeleitung 53 eine relativ kleinere Drosselung verwendet als in der Abklingleitung 49. Dadurch wird die Maximalströmung verringert und die Maximalströmung von Figur 3 in Richtung eines höheren Anlegedrucks verschoben, und die Anforderungen an Akkumulator 55 und Pumpe 57 hinsichtlich Kapazität können reduziert werden. Die mehreren Betriebsarten des Bremssystems sind in Figur 4 veranschaulicht. Aus einem bremsfreien Zustand drückt ein Fahrzeugführer das Bremspedal nieder und die Stange 23 betätigt den Hauptzylinder 11 dahingehend, daß er Bremsdruck auf die Leitungen 25 und 27 gibt. Die Drucksensoren 29 und 31 liefern der Steuerung 33 Druckinformationen, die bei der Beschleunigungsmesserprüfung 63 und bei 65 zu Zwecken der Begrenzung des Tastverhältnisses verwendet wird. Herkömmliches Bremsen 119 geht so lange weiter, wie es befohlen wird, es sei denn, bei 67 wird Schlupf erfaßt. Die anfängliche Schlupferfassung bewirkt, daß das System bei 69 in den intensivierten Antiblockierbremsmodus einsteigt. Da für diese Betriebsart Beschleunigungsdaten wichtig sind, wird bei 63 das Verhalten des Beschleunigungsmessers überwacht. Mit Hilfe der normalen Beziehung zwischen Beschleunigung und Hauptzylinderdruck bei einer Situation ohne ABS wird der Ausfall des Beschleunigungsmessers 59 erfaßt. Von der Steuerung 33 wird die angezeigte Verzögerung mit der Summe der Verzögerungsanteile von jedem Rad nach Berechnung aus den von den Sensoren 29 und 31 gemessenen Drücken verglichen. Liegt zwischen diesen Werten eine Differenz vor, die größer ist als vorgeschrieben, so fällt der Beschleunigungsmesser durch die Prüfung 63. Wenn ein Versagen des Beschleunigungsmessers erfaßt wird, schaltet das System bei 71 zu einem herkömmlichen Antiblockierbremsmodus aus abwechselndem Aufbauen und Abklingen um. Eine mögliche, aber weniger wünschenswerte Option bei Ausfall des Beschleunigungsmessers besteht darin, alles Antiblockierbremsen auszuschließen und zu einem herkömmlichen Bremsmodus zurückzukehren.
Wie weiter oben angemerkt sind die Ventile wie beispielsweise 41 und 43 bei diesem intensivierten Modus hinsichtlich des Tastverhältnisses moduliert, um den Bremsdruck in der Nähe des Spitzenwerts der m-Schlupfkurve zu halten. Selbstverständlich sollte der Wiederanlegdruck den vom Fahrzeugführer eingeleiteten Druck nicht übersteigen. Die Steuerung 33 erlegt bei 65 somit dem Tastverhältnis eine Obergrenze auf, und zwar auf Grundlage des eingeleiteten Drucks 125, wie er durch die Drucksensoren wie beispielsweise 29 und 31 angezeigt wird. Wenn kein Durchdrehen mehr angezeigt wird oder kein Bremsen mehr verlangt wird, kehrt das System bei beiden Antiblockiermoden, 69 und 71, bei 81 zu dem normalen, vom Fahrzeugführer eingeleiteten Bremsen zurück.
Die Bremssysteme von Figuren 1 oder 5 erfordern eine durch Block 91 veranschaulichte bestimmte zusätzliche Logikschaltung, um das System gesteuert zu halten. Bei Vergleich von Figuren 5 und 6 sollte der Radreferenzgeschwindigkeit auf Leitung 39 nicht gestattet werden, alle vier Radgeschwindigkeiten in eine der beiden Richtungen zu führen. Die Referenzgeschwindigkeit wird bei 99 gegenüber allen vier Radgeschwindigkeiten geprüft, und der negative Optimierungsschritt wird bei 101 nur dann gewählt, wenn mindestens eine neue Radgeschwindigkeit unter der Referenzgeschwindigkeit liegt. Analog dazu wird die Radreferenzgeschwindigkeit bei 97 gegenüber allen vier Radgeschwindigkeiten geprüft, und bei 103 wird der positive Optimierungsschritt nur dann gewählt, wenn mindestens eine Radgeschwindigkeit die Referenzgeschwindigkeit übersteigt. Block 105 zeigt das Aktualisieren sowohl der Beschleunigung als auch der Änderung dieser Beschleunigung an. Analog dazu zeigt Block 107 das Aktualisieren sowohl der Radreferenzgeschwindigkeit als auch der Änderung dieser Radreferenzgeschwindigkeit an. Die Änderung der Schlupfgeschwindigkeit wird bei Block 109 bestimmt, der einer Anderung der Radreferenzgeschwindigkeit entspricht. Block 111 zeigt für jedes der vier Räder das Aktualisieren sowohl der einzelnen gemessenen Radgeschwindigkeiten als auch der Änderungen dieser Radgeschwindigkeiten an. Individuelle Radschlupfistwerte werden dann bei 117 berechnet. Wenn alle vier Radschlupfe zunehmen, wie bei 113 durch ein Ja angezeigt, so wird das Schlupfvorzeichen als positiv angenommen. Analog dazu wird, wenn alle Änderungen der Radgeschwindigkeitsistschlupfe abnehmen, wie bei 115 durch ein Ja angezeigt, das Schlupfvorzeichen als negativ angenommen. In Gleichung (3) wird ein Optimierungsschrittinkrement addiert, um die Radreferenzgeschwindigkeit zu steigern, wenn der Betrieb im unerwünschten Bereich rechts von der Maximalbremsreibungslinie 75 stattfindet, das heißt, wenn der Beschleunigungs-Schlupf-Gradient positiv ist. Da nur die Vorzeichen der Beschleunigungs- und Schlupfänderungen das Vorzeichen des Quotienten beeinflussen, ist eine tatsächliche Division, um den Gradienten zu erhalten, unnötig. Es müssen nur die Vorzeichen der Änderungen berücksichtigt werden. Wenn beide gleich sind, was bei Block 119 durch ein Ja angezeigt wird, hat der Quotient ein positives Vorzeichen und die Radreferenzgeschwindigkeit wird stufenweise erhöht. Sind sie verschieden, so ist es negativ und es ist eine stufenweise Verringerung gefordert, wie bei 101 angezeigt. Bei 121 ist kein Optimierungsschritt (Inkrementierung nur durch den neutralen Schritt in Gleichung 3) angezeigt, wenn keine Radgeschwindigkeit wesentlich von der Radreferenzgeschwindigkeit abgewichen ist.
Ein Zweikanalsystem ist zwar beschrieben worden, doch kann das System in Zwei-, Drei- oder Vierkanalversionen realisiert werden. Eine Dreikanalversion scheint sich bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb am besten zu eignen. Der Fachmann wird sich für die vorliegende Erfindung viele andere Adaptionen, Modifikationen und verwendungen erdenken können, die zwar über diejenigen hinausgehen, die hier offengelegt sind, aber in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, wie er in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist.

Claims

1. Verfahren zur Berechnung der Radreferenz-geschwindigkeit zur Steuerung eines Antiblockierbrems-systems eines Fahrzeugs, mit den folgenden Schritten:

Messen (59) der Fahrzeugistverzögerung;

wiederholtes Berechnen (73) der die Fahrzeug-verzögerung verursachenden Kraft unter Verwendung der gemessenen Fahrzeugverzögerung;

wiederholtes Berechnen einer Radreferenz-geschwindigkeit durch Ermitteln des Vorzeichens (87) des Verhältnisses der letzten Änderung der berechneten Kraft zu der letzten Änderung der berechneten Radreferenzgeschwindigkeit und Aktualisieren einer zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit durch schrittweises Erhöhen (92) dieser vorherigen Referenz-geschwindigkeit um einen ersten Betrag, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses positiv ist, und schrittweises Verringern (92) dieser vorherigen Referenzgeschwindigkeit um einen zweiten Betrag, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses negativ ist, um eine Radistreferenzgeschwindigkeit zu definieren; und

Steuern (33) des Bremssystems in Abhängigkeit von der Radistreferenzgeschwindigkeit.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit den Vorschritten des Ermittelns der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Messen (17, 19) der Fahrzeugradgeschwindigkeit und Verwendens dieser ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit als anfängliche zuvor berechnete Radreferenzgeschwindigkeit beim Aktualisierungsschritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des wiederholten Messens der Fahrzeug-verzögerung, wiederholten Vergleichens der Fahrzeug-verzögerung mit einer vom Fahrzeugführer eingeleiteten Verzögerung und Umwandelns (67) von einem normalen Bremsmodus (119) in einen Antiblockierbremsmodus (69)1 wenn sich die Fahrzeugverzögerung von der vom Fahrzeugführer eingeleiteten Verzögerung um mehr als einen vorbestimmten Betrag unterscheidet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, mit den zusätzlichen Schritten des Ermittelns (125) einer vom Fahrzeugführer eingeleiteten Fahrzeugverzögerung und Umwandelns (63) vom Antiblockierbremsmodus (69) in einen anderen Antiblockierbremsmodus (71), wenn sich die gemessene Fahrzeugverzögerung von der vom Fahrzeugführer eingeleiteten Fahrzeugverzögerung um mehr als einen vorgegebenen Betrag unterscheidet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin mit dem Schritt des Bestimmens eines Verhältnisschwellwerts, unter dem der Schritt des Aktualisierens durch den Schritt des schrittweisen Verringerns der zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit um einen dritten Betrag (83), dessen Höhe geringer ist als der zweite Betrag, ersetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Aktualisierens allmählich ausgeführt wird (77), indem die vorherige Referenzgeschwindigkeit mit einer Rate gleich dem ersten Betrag geteilt durch die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der Radreferenzgeschwindigkeit erhöht wird, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses positiv ist, und indem diese vorherige Referenzgeschwindigkeit mit einer Rate gleich dem zweiten Betrag geteilt durch die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der Radreferenzgeschwindigkeit verringert wird, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses negativ ist.

7. Verfahren zur Berechnung der Radreferenz-geschwindigkeit zur Steuerung eines Antiblockier-bremssystems eines Fahrzeugs nach Anspruch 1, weiterhin mit den folgenden Schritten:

Messen (17, 19) der Istgeschwindigkeit eines Rades;

wiederholtes Berechnen (109) eines Fahrzeug-radistschlupfs unter Verwendung der gemessenen Geschwindigkeit des Rads und einer zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit;

wiederholtes Berechnen einer Radreferenz-geschwindigkeit durch Ermitteln des Vorzeichens (119) des Verhältnisses der letzten Änderung der gemessenen Beschleunigung zu der letzten Änderung des berechneten Radschlupfs und Aktualisieren einer zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit durch schrittweises Erhöhen (103) dieser vorherigen Referenzgeschwindigkeit um die Summe eines ersten Betrags und eines zweiten Betrags, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses positiv ist, und schrittweises Erhöhen (101) dieser vorherigen Referenzgeschwindigkeit um die Differenz zwischen dem ersten Betrag und dem zweiten Betrag, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses negativ ist, um die Radistreferenzgeschwindigkeit zu definieren.

8. Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin mit dem Schritt des Bestimmens eines Schwellwerts (97, 99), unter dem der Schritt des Aktualisierens durch den Schritt (121) des schrittweisen Erhöhens der zuvor berechneten Radreferenzgeschwindigkeit um den ersten Betrag ersetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Schritt des Aktualisierens allmählich ausgeführt wird (77), indem die vorherige Referenzgeschwindigkeit mit einer Rate gleich dem ersten Betrag (83) plus (79) dem zweiten Betrag (103) geteilt durch die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der Radreferenzgeschwindigkeit erhöht wird, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses positiv ist, und indem die vorherige Referenzgeschwindigkeit mit einer Rate gleich dem ersten Betrag (83) minus dem zweiten Betrag (101) geteilt durch die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungen der Radreferenzgeschwindigkeit erhöht wird, wenn das Vorzeichen des ermittelten Verhältnisses negativ ist.